(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸気の性状によらずに、蒸気の性状を的確に監視可能な地熱発電用蒸気性状監視装置、地熱発電システム、地熱発電用蒸気性状監視方法、及び、地熱発電システム制御方法を提供する。【解決手段】地熱発電用蒸気性状監視装置２は、採取蒸気を冷却して生成された蒸気ドレン水に、ｐＨ調整剤又は酸化剤を薬剤として添加可能な薬剤添加部３４と、薬剤と蒸気ドレン水とを混合させ、混合水を生成可能な混合器３６と、混合水における反応を促進させ、反応により生成した硫化水素ガスを混合水から脱気可能な反応促進装置３８と、脱気された混合水の性状を分析可能な分析装置４０と、脱気された混合水のｐＨ又は還元性硫黄濃度を測定可能な少なくとも１つのセンサと、少なくとも１つのセンサの測定結果に基づいて、薬剤添加部による薬剤の添加量、薬剤の種類及び反応促進装置の運転条件のうち一つ以上を変更するように構成された制御装置４４と、を備える。【選択図】図３
2018091809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地熱発電用の蒸気から採取された採取蒸気を冷却して蒸気ドレン水を生成可能な冷却器と、
前記蒸気ドレン水に、ｐＨ調整剤及び酸化剤のうち一方又は両方を薬剤として添加可能な薬剤添加部と、
前記薬剤と前記蒸気ドレン水とを混合させ、混合水を生成可能な混合器と、
前記混合水における反応を促進させ、前記反応により生成した硫化水素ガスを前記混合水から脱気可能な反応促進装置と、
前記反応促進装置によって脱気された前記混合水の性状を分析可能な分析装置と、
前記反応促進装置によって脱気された前記混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度のうち一方又は両方を測定可能な少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサの測定結果に基づいて、前記薬剤添加部による前記薬剤の添加量、前記薬剤の種類及び前記反応促進装置の運転条件のうち一つ以上を変更するように構成された制御装置と、
を備えることを特徴とする地熱発電用蒸気性状監視装置。
【請求項２】
前記薬剤添加部は、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加可能であり、
前記少なくとも１つのセンサは、前記混合水のｐＨを測定可能なｐＨ計と、前記混合水の還元性硫黄濃度を測定可能な濃度計とを含み、
前記制御装置は、前記混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度に基づいて、前記薬剤添加部による前記ｐＨ調整剤の添加量及び前記反応促進装置の運転条件を変更するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の地熱発電用蒸気性状監視装置。
【請求項３】
前記薬剤添加部は、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加可能であり、
前記少なくとも１つのセンサは、前記混合水のｐＨを測定可能なｐＨ計であり、
前記制御装置は、前記混合水のｐＨに基づいて、前記薬剤添加部による前記ｐＨ調整剤の添加量を変更するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の地熱発電用蒸気性状監視装置。
【請求項４】
前記薬剤添加部は、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加可能であり、
前記センサは、前記混合水の還元性硫黄濃度を測定可能な濃度計であり、
前記制御装置は、前記混合水の還元性硫黄濃度に基づいて、前記反応促進装置の運転条件を変更するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の地熱発電用蒸気性状監視装置。
【請求項５】
前記反応促進装置によって脱気された前記混合水の流れを、前記分析装置に繋がる分析用ラインと、前記センサに繋がる監視用ラインとに分岐可能な分岐部を備える
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の地熱発電用蒸気性状監視装置。
【請求項６】
前記反応促進装置によって脱気された前記混合水の流れを、前記分析装置に供給するか否か切り替え可能な切替部を有し、
前記制御装置は、前記センサによる測定値が規定範囲から外れている場合、前記反応促進装置によって脱気された前記混合水が前記分析装置に供給されないように前記切替部を制御するように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の地熱発電用蒸気性状監視装置。
【請求項７】
少なくとも１つの生産井より噴出した蒸気を含む熱水から前記蒸気を分離する汽水分離器と、
前記汽水分離器で分離された前記蒸気を利用して動力を出力可能な蒸気タービンと、
前記蒸気タービンが出力した動力を利用して発電可能な発電機と、
請求項１乃至６の何れか１項に記載の地熱発電用蒸気性状監視装置と、
前記分析装置の分析結果に応じて、前記少なくとも１つの生産井の変更、前記汽水分離器の運転条件の変更、前記蒸気タービンに供給される蒸気からのミスト除去条件の変更、及び、前記蒸気タービンの洗浄のうち一つ以上の実施を命令するように構成されている発電システム制御装置と、
を備えることを特徴とする地熱発電システム。
【請求項８】
地熱発電用の蒸気から採取された採取蒸気を冷却して蒸気ドレン水を生成する冷却工程と、
前記蒸気ドレン水に、ｐＨ調整剤及び酸化剤のうち一方又は両方を薬剤として添加する薬剤添加工程と、
前記薬剤と前記蒸気ドレン水とを混合させ、混合水を生成する混合工程と、
前記混合水における反応を促進させ、前記反応により生成した硫化水素ガスを前記混合水から脱気可能な反応促進工程と、
前記反応促進工程にて脱気された前記混合水の性状を分析する分析工程と、
前記反応促進工程にて脱気された前記混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度のうち一方又は両方を測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて、前記薬剤添加工程での前記薬剤の添加量、前記薬剤の種類及び前記反応促進工程の実施条件のうち一つ以上を変更する、前処理条件変更工程と、
を備えることを特徴とする地熱発電用蒸気性状監視方法。
【請求項９】
前記薬剤添加工程において、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加し、
前記測定工程において、前記混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度を測定し、
前記前処理条件変更工程において、前記混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度に基づいて、前記薬剤添加工程における前記ｐＨ調整剤の添加量及び前記反応促進工程の実施条件を変更する
ことを特徴とする請求項８に記載の地熱発電用蒸気性状監視方法。
【請求項１０】
前記薬剤添加工程において、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加し、
前記測定工程において、前記混合水のｐＨを測定し、
前記前処理条件変更工程において、前記混合水のｐＨに基づいて、前記薬剤添加工程における前記ｐＨ調整剤の添加量を変更する
ことを特徴とする請求項８に記載の地熱発電用蒸気性状監視方法。
【請求項１１】
前記薬剤添加工程において、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加し、
前記測定工程において、前記混合水の還元性硫黄濃度を測定し、
前記前処理条件変更工程において、前記混合水の還元性硫黄濃度に基づいて、前記反応促進工程の実施条件を変更するように構成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の地熱発電用蒸気性状監視方法。
【請求項１２】
前記反応促進工程によって脱気された前記混合水の流れを、前記分析工程に供される分析用の流れと、前記測定工程に供される監視用の流れとに分岐する分岐工程を備える
ことを特徴とする請求項８乃至１１の何れか１項に記載の地熱発電用蒸気性状監視方法。
【請求項１３】
前記測定工程で得られた測定値が規定範囲から外れている場合、前記分析工程の実施を停止又は中断する
ことを特徴とする請求項８乃至１２の何れか１項に記載の地熱発電用蒸気性状監視方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの生産井より噴出した蒸気を含む熱水から地熱発電用の蒸気を分離する汽水分離工程と、
前記地熱発電用の蒸気を利用して蒸気タービンに動力を出力させる出力工程と、
前記蒸気タービンが出力した動力を利用して発電機に発電させる発電工程と、
請求項８乃至１３の何れか１項に記載の地熱発電用蒸気性状監視方法と、
前記分析工程の分析結果に応じて、前記少なくとも１つの生産井の変更、前記汽水分離工程の実施条件の変更、前記蒸気タービンに供給される蒸気からのミスト除去条件の変更、及び、前記蒸気タービンの洗浄のうちいずれか一つ以上を実施する、水質対策工程と、
を備える
ことを特徴とする地熱発電システム制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、地熱発電用蒸気性状監視装置、地熱発電システム、地熱発電用蒸気性状監視方法、及び、地熱発電システム制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地熱発電は、地球の内部に蓄えられている高熱を利用して生産井より噴出させた地熱蒸気を、発電用の蒸気タービンに導入し、これを駆動して発電するもので、水力、火力及び原子力に次ぐエネルギ源として重要視されている。
【０００３】
地熱発電プラントでは、蒸気の性状が、蒸気タービン等の運転に影響を与える。このため、従来、蒸気の性状を管理するため、蒸気のｐＨ、電気伝導度、ＴＤＳ（全溶解固形物）濃度及び不凝縮ガス濃度等が分析され、更に、塩素濃度、酸化珪素濃度及び全鉄濃度等も分析されている（特許文献１）。
ここで、生産井から噴出する蒸気には、Ｈ２Ｓが含まれている。Ｈ２Ｓが蒸気に含まれている場合、Ｓ２−イオンが、塩素濃度やシリカ等の分析妨害物である硫化物を生成する。そこで、特許文献１が開示する地熱発電用蒸気性状監視装置では、蒸気ドレン水に酸化薬剤を供給し、蒸気ドレン水のｐＨを酸性側とすることによって、蒸気ドレン中に含まれるＳ２−イオンを除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−５２５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、蒸気の性状、例えばＨ２Ｓの濃度等、によっては、蒸気ドレン水からＳ２−イオンを十分に除去できない虞がある。そしてＳ２−イオンを十分に除去できなかった場合、分析妨害物である硫化物が生成され、蒸気の性状の分析を的確に行えなくなる虞がある。
【０００６】
上記事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、蒸気の性状によらずに、蒸気の性状を的確に監視可能な地熱発電用蒸気性状監視装置、地熱発電システム、地熱発電用蒸気性状監視方法、及び、地熱発電システム制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視装置は、
地熱発電用の蒸気から採取された採取蒸気を冷却して蒸気ドレン水を生成可能な冷却器と、
前記蒸気ドレン水に、ｐＨ調整剤及び酸化剤のうち一方又は両方を薬剤として添加可能な薬剤添加部と、
前記薬剤と前記蒸気ドレン水とを混合させ、混合水を生成可能な混合器と、
前記混合水における反応を促進させ、前記反応により生成した硫化水素ガスを前記混合水から脱気可能な反応促進装置と、
前記反応促進装置によって脱気された前記混合水の性状を分析可能な分析装置と、
前記反応促進装置によって脱気された前記混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度のうち一方又は両方を測定可能な少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサの測定結果に基づいて、前記薬剤添加部による前記薬剤の添加量、前記薬剤の種類及び前記反応促進装置の運転条件のうち一つ以上を変更するように構成された制御装置と、
を備える。
【０００８】
水溶液中におけるＨ２Ｓの存在形態は、水溶液のｐＨに応じて変化し、アルカリ性側ではＳ２−イオンの状態で存在し、酸性側ではＨ２Ｓガスとして存在する。このため、混合水からＳ２−イオンを除去するには、混合水のｐＨを酸性側に保ってＨ２Ｓガスの状態で存在させ、Ｈ２Ｓガスを混合水から脱気すると効率が良い。ただし、蒸気ドレン水の性状によって、ｐＨを酸性にするために必要な薬剤の添加量は異なる。
一方、混合水にｐＨ調整剤又は酸化剤を添加したときに、混合水に含まれているＨ２Ｓの濃度によって、Ｈ２Ｓ濃度が低下するのに要する時間が変化する。このため、還元性硫黄の濃度に応じて反応促進装置の運転条件を変更すれば、Ｈ２Ｓガスを確実に除去することができる。
そこで、上記構成（１）では、脱気された混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度のうち一方又は両方に基づいて、薬剤の添加量、薬剤の種類及び反応促進装置の運転条件のうち一つ以上を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを効率的又は確実に除去することができる。この結果として、上記構成（１）によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記薬剤添加部は、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加可能であり、
前記少なくとも１つのセンサは、前記混合水のｐＨを測定可能なｐＨ計と、前記混合水の還元性硫黄濃度を測定可能な濃度計とを含み、
前記制御装置は、前記混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度に基づいて、前記薬剤添加部による前記ｐＨ調整剤の添加量及び前記反応促進装置の運転条件を変更するように構成されている。
【００１０】
上記構成（２）によれば、脱気された混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度の両方に基づいて、薬剤の添加量及び反応促進装置の運転条件の両方を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを効率的且つ確実に除去することができる。この結果として、上記構成（２）によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記薬剤添加部は、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加可能であり、
前記少なくとも１つのセンサは、前記混合水のｐＨを測定可能なｐＨ計であり、
前記制御装置は、前記混合水のｐＨに基づいて、前記薬剤添加部による前記ｐＨ調整剤の添加量を変更するように構成されている。
【００１２】
上記構成（３）によれば、脱気された混合水のｐＨに基づいて、ｐＨ調整剤の添加量を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、簡単な構成にて、混合水からＨ２Ｓを効率的に除去することができる。この結果として、上記構成（３）によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記薬剤添加部は、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加可能であり、
前記センサは、前記混合水の還元性硫黄濃度を測定可能な濃度計であり、
前記制御装置は、前記混合水の還元性硫黄濃度に基づいて、前記反応促進装置の運転条件を変更するように構成されている。
【００１４】
上記構成（４）によれば、脱気された混合水の還元性硫黄濃度に基づいて、反応促進装置の運転条件を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを確実に除去することができる。この結果として、上記構成（４）によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（４）の何れか１つにおいて、
前記反応促進装置によって脱気された前記混合水の流れを、前記分析装置に繋がる分析用ラインと、前記センサに繋がる監視用ラインとに分岐可能な分岐部を備える。
【００１６】
センサによっては、その測定原理上、自身が有する分析対象と同じ成分を混合水中に流出させてしまうものがあり、センサでの測定によって分析装置による分析に影響が出る虞がある。
この点、上記構成（５）によれば、混合水の流れが、分岐部によって、分析装置に繋がる分析用ラインと、センサに繋がる監視用ラインとに分岐されるので、センサによる測定が、分析装置による分析に影響を及ぼすことはない。この結果として、上記構成（５）によれば、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（５）の何れか１つにおいて、
前記反応促進装置によって脱気された前記混合水の流れを、前記分析装置に供給するか否か切り替え可能な切替部を有し、
前記制御装置は、前記センサによる測定値が規定範囲から外れている場合、前記反応促進装置によって脱気された前記混合水が前記分析装置に供給されないように前記切替部を制御するように構成されている。
【００１８】
上記構成（６）によれば、センサによる測定値が規定範囲から外れている場合、切替部によって、分析装置に混合水が供給されないので、分析装置による分析を停止又は中断することができる。この結果として、上記構成（６）によれば、不的確な分析が行われることが防止され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００１９】
（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る地熱発電システムは、
少なくとも１つの生産井より噴出した蒸気を含む熱水から前記蒸気を分離する汽水分離器と、
前記汽水分離器で分離された前記蒸気を利用して動力を出力可能な蒸気タービンと、
前記蒸気タービンが出力した動力を利用して発電可能な発電機と、
上記構成（１）乃至（６）の何れか１つに記載の地熱発電用蒸気性状監視装置と、
前記分析装置の分析結果に応じて、前記少なくとも１つの生産井の変更、前記汽水分離器の運転条件の変更、前記蒸気タービンに供給される蒸気からのミスト除去条件の変更、及び、前記蒸気タービンの洗浄のうち一つ以上の実施を命令するように構成されている発電システム制御装置と、
を備える。
【００２０】
上記構成（７）によれば、上記構成（１）乃至（６）の何れか１つの地熱発電用蒸気性状監視装置によって蒸気の性状を的確に監視することができる。そして、分析装置の分析結果に応じて、少なくとも１つの生産井の変更、汽水分離器の運転条件の変更、蒸気タービンに供給される蒸気からのミスト除去条件の変更、及び、前記蒸気タービンの洗浄のうち一つ以上が実行されるので、蒸気タービンに供給される蒸気の水質に応じて的確に対策を行うことができる。この結果として、上記構成（７）によれば、地熱発電システムの信頼性を高めることができる。
【００２１】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視方法は、
地熱発電用の蒸気から採取された採取蒸気を冷却して蒸気ドレン水を生成する冷却工程と、
前記蒸気ドレン水に、ｐＨ調整剤及び酸化剤のうち一方又は両方を薬剤として添加する薬剤添加工程と、
前記薬剤と前記蒸気ドレン水とを混合させ、混合水を生成する混合工程と、
前記混合水における反応を促進させ、前記反応により生成した硫化水素ガスを前記混合水から脱気可能な反応促進工程と、
前記反応促進工程にて脱気された前記混合水の性状を分析する分析工程と、
前記反応促進工程にて脱気された前記混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度のうち一方又は両方を測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて、前記薬剤添加工程での前記薬剤の添加量、前記薬剤の種類及び前記反応促進工程の実施条件のうち一つ以上を変更する、前処理条件変更工程と、
を備える。
【００２２】
上記構成（８）では、脱気された混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度のうち一方又は両方に基づいて、薬剤の添加量、薬剤の種類及び反応促進工程の実施条件のうち一つ以上を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを効率的又は確実に除去することができる。この結果として、上記構成（８）によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では、上記構成（８）において、
前記薬剤添加工程において、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加し、
前記測定工程において、前記混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度を測定し、
前記前処理条件変更工程において、前記混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度に基づいて、前記薬剤添加工程における前記ｐＨ調整剤の添加量及び前記反応促進工程の実施条件を変更する。
【００２４】
上記構成（９）によれば、脱気された混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度の両方に基づいて、薬剤の添加量及び反応促進工程の実施条件の両方を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを効率的且つ確実に除去することができる。この結果として、上記構成（９）によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００２５】
（１０）幾つかの実施形態では、上記構成（８）において、
前記薬剤添加工程において、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加し、
前記測定工程において、前記混合水のｐＨを測定し、
前記前処理条件変更工程において、前記混合水のｐＨに基づいて、前記薬剤添加工程における前記ｐＨ調整剤の添加量を変更する。
【００２６】
上記構成（１０）によれば、脱気された混合水のｐＨに基づいて、ｐＨ調整剤の添加量を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、簡単な構成にて、混合水からＨ２Ｓを効率的に除去することができる。この結果として、上記構成（１０）によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００２７】
（１１）幾つかの実施形態では、上記構成（８）において、
前記薬剤添加工程において、前記薬剤として、前記ｐＨ調整剤を前記蒸気ドレン水に添加し、
前記測定工程において、前記混合水の還元性硫黄濃度を測定し、
前記前処理条件変更工程において、前記混合水の還元性硫黄濃度に基づいて、前記反応促進工程の実施条件を変更するように構成されている。
【００２８】
上記構成（１１）によれば、脱気された混合水の還元性硫黄濃度に基づいて、反応促進工程の実施条件を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを確実に除去することができる。この結果として、上記構成（１１）によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態では、上記構成（８）乃至（１１）の何れか１つにおいて、
前記反応促進工程によって脱気された前記混合水の流れを、前記分析工程に供される分析用の流れと、前記測定工程に供される監視用の流れとに分岐する分岐工程を備える。
【００３０】
測定工程で用いられるセンサによっては、その測定原理上、自身が有する分析対象と同じ成分を混合水中に流出させてしまうものがあり、センサでの測定によって、分析工程での分析に影響が出る虞がある。
この点上記構成（１２）によれば、混合水の流れが、分析用の流れと、監視用の流れとに分岐されるので、測定工程での測定が、分析工程での分析に影響を及ぼすことはない。この結果として、上記構成（１２）によれば、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００３１】
（１３）幾つかの実施形態では、上記構成（８）乃至（１２）の何れか１つにおいて、
前記測定工程で得られた測定値が規定範囲から外れている場合、前記分析工程の実施を停止又は中断する。
【００３２】
上記構成（１３）によれば、測定工程で得られた測定値が規定範囲から外れている場合、分析工程の実施が停止又は中断されるので、不的確な分析が行われることが防止され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００３３】
（１４）本発明の一実施形態に係る地熱発電システム制御方法は、
少なくとも１つの生産井より噴出した蒸気を含む熱水から地熱発電用の蒸気を分離する汽水分離工程と、
前記地熱発電用の蒸気を利用して蒸気タービンに動力を出力させる出力工程と、
前記蒸気タービンが出力した動力を利用して発電機に発電させる発電工程と、
上記構成（８）乃至（１３）の何れか１つの地熱発電用蒸気性状監視方法と、
前記分析工程の分析結果に応じて、前記少なくとも１つの生産井の変更、前記汽水分離工程の実施条件の変更、前記蒸気タービンに供給される蒸気からのミスト除去条件の変更、及び、前記蒸気タービンの洗浄のうちいずれか一つ以上を実施する、水質対策工程と、
を備える。
【００３４】
上記構成（１４）によれば、上記構成（８）乃至（１３）の何れか１つの地熱発電用蒸気性状監視方法によって蒸気の性状を的確に監視することができる。そして、分析工程の分析結果に応じて、少なくとも１つの生産井の変更、汽水分離工程の実施条件の変更、蒸気タービンに供給される蒸気からのミスト除去条件の変更、及び、蒸気タービンの洗浄のうち一つ以上が実行されるので、蒸気タービンに供給される蒸気の水質に応じて、的確な対策を行うことができる。この結果として、上記構成（１４）によれば、地熱発電システムの信頼性を高めることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、蒸気の性状によらずに、蒸気の性状を的確に監視可能な地熱発電用蒸気性状監視装置、地熱発電システム、地熱発電用蒸気性状監視方法、及び、地熱発電システム制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る地熱発電システムの概略的な構成を示す図である。
【図２】本発明の他の一実施形態に係る地熱発電システムの概略的な構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視装置の概略的な構成を示す図である。
【図４】本発明の他の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視装置の概略的な構成を示す図である。
【図５】本発明の他の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視装置の概略的な構成を示す図である。
【図６】本発明の他の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視装置の概略的な構成を示す図である。
【図７】水溶液のｐＨとＨ２Ｓの平衡状態との関係を概略的に示すグラフである。
【図８】性状の異なる蒸気ドレン水に硫酸を添加したときの滴定曲線を示すグラフである。
【図９】反応促進装置における、Ｈ２Ｓ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１０】図３〜図６の地熱発電用蒸気性状監視装置に適用可能な反応促進装置の概略的な構成を示す図である。
【図１１】図３〜図６の地熱発電用蒸気性状監視装置に適用可能な他の反応促進装置の概略的な構成を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る地熱発電システム制御方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の他の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の他の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹突起や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３８】
図１は、本発明の一実施形態に係る地熱発電システム１ａの概略的な構成を示す図である。図２は、本発明の他の一実施形態に係る地熱発電システム１ｂの概略的な構成を示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視装置２ａの概略的な構成を示す図である。図４は、本発明の他の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視装置２ｂの概略的な構成を示す図である。図５は、本発明の他の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視装置２ｃの概略的な構成を示す図である。図６は、本発明の他の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視装置２ｄの概略的な構成を示す図である。
なお、以下の説明では、地熱発電システム１ａ，１ｂを一括して地熱発電システム１とも称し、地熱発電用蒸気性状監視装置２ａ〜２ｄを一括して地熱発電用蒸気性状監視装置２とも称する。
【００３９】
図１及び図２に示したように、本発明の実施形態に係る地熱発電システム１は、汽水分離器６と、蒸気タービン８と、発電機１０と、地熱発電用蒸気性状監視装置２と、発電システム制御装置１２とを有している。
【００４０】
汽水分離器６は、少なくとも１つの生産井１４より噴出した蒸気を含む熱水から蒸気を分離可能である。例えば、汽水分離器６は旋回式の気液分離器である。生産井１４は、例えば地下５００ｍ〜４０００ｍ下にて発生する高圧熱水の地下滞留層（図示せず）から、天然の高圧熱水（地熱蒸気）を採取するための井戸である。高圧の熱水は、地上までの上昇中に圧力が急低下するため、一部が蒸気へと気化し、地上においては熱水（液体）と蒸気（気体）とが混在した二相流となっている。そして、汽水分離器６は、生産井１４に配管によって接続され、生産井１４から採取された二相流は、汽水分離器６によって熱水（液体）と蒸気（気体）とに分離される。汽水分離器６によって分離された熱水は、例えば、熱水還元井１６に戻され、地下滞留層へと送り戻され、高圧熱水として再利用される。
【００４１】
蒸気タービン８は、例えば軸流タービンであり、汽水分離器６と配管によって接続されている。蒸気タービン８は、汽水分離器６で分離された蒸気を利用して動力を出力可能である。
発電機１０は、蒸気タービン８のロータに連結され、蒸気タービン８が出力した動力を利用して発電可能である。
地熱発電用蒸気性状監視装置２は、後述するように、蒸気タービン８に供給される蒸気を採取し、蒸気の性状を分析可能である。
発電システム制御装置１２は、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ、外部記憶装置、及び、入出力部を有するコンピュータによって構成される。発電システム制御装置１２は、地熱発電用蒸気性状監視装置２による分析結果に応じて、生産井１４の変更、汽水分離器６の運転条件の変更、蒸気タービン８に供給される蒸気からのミスト除去条件の変更、及び、蒸気タービン８の洗浄のうち一つ以上の実施を命令するように構成されている。
【００４２】
上記構成によれば、後述するように、地熱発電用蒸気性状監視装置２によって蒸気の性状を的確に監視することができる。そして、地熱発電用蒸気性状監視装置２の分析装置の分析結果に応じて、生産井１４の変更、汽水分離器６の運転条件の変更、蒸気タービン８に供給される蒸気からのミスト除去条件の変更、及び、蒸気タービン８の洗浄のうち一つ以上が実行されるので、蒸気タービン８に供給される蒸気の水質に応じて的確に対策を行うことができる。この結果として、上記構成によれば、地熱発電システム１の信頼性を高めることができる。
また、上記構成によれば、後述するように、地熱発電用蒸気性状監視装置２によって蒸気の性状を連続的若しくは間欠的に自動的に監視し、蒸気タービン８に供給される蒸気の水質に応じて対策を自動的に適時行うことができる。この結果として、上記構成によれば、地熱発電システム１の信頼性を人の手を煩わせること無く高めることができる。
【００４３】
幾つかの実施形態では、図２に示したように、地熱発電システム１ｂは、複数の生産井１４から選択的に高圧熱水を採取可能であり、生産井１４に対応して複数の地熱発電用蒸気性状監視装置２が設けられている。発電システム制御装置１２は、複数の地熱発電用蒸気性状監視装置２の分析装置の分析結果に応じて、高圧熱水を採取する生産井１４を変更可能に構成されている。例えば、発電システム制御装置１２は、蒸気中の塩素、シリカ、及び全鉄等の濃度が低くなるよう、高圧熱水を採取する生産井１４を変更可能に構成されている。
【００４４】
幾つかの実施形態では、汽水分離器６は旋回式であり、汽水分離器６の運転条件、例えば流量やサイクロンの条件、を変更可能である。発電システム制御装置１２は、地熱発電用蒸気性状監視装置２の分析装置の分析結果に応じて、汽水分離器６の運転条件を変更可能に構成されている。汽水分離器６の運転条件を変更することにより、汽水分離器６から送り出される蒸気に含まれるミストを低減することができる。これにより、ミストとともに、塩素、シリカ及び全鉄等が蒸気タービン８に送られることを抑制することができる。
【００４５】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示したように、地熱発電システム１は、汽水分離器６と蒸気タービン８との間に、ミストセパレータ１８を有している。ミストセパレータ１８では、汽水分離器６において十分に分離できなかった蒸気中のミスト（液体）が除去される。例えば、ミストセパレータ１８は、蒸気に水を噴霧することにより、蒸気中のミストを除去可能である。発電システム制御装置１２は、地熱発電用蒸気性状監視装置２の分析装置の分析結果に応じて、ミストセパレータ１８に供給する水量を制御することにより、蒸気からのミスト除去条件を変更可能に構成されている。ミストを除去することで、ミストに溶解している塩素、シリカ及び全鉄等を除去することができる。
【００４６】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示したように、地熱発電システム１は、蒸気タービン８のタービンノズル（図示せず）を洗浄するための洗浄装置２０を有する。洗浄装置２０は、タービンノズルに水を噴射することによって、タービンノズルを洗浄可能である。発電システム制御装置１２は、地熱発電用蒸気性状監視装置２の分析装置の分析結果に応じて、洗浄装置２０を制御することにより、蒸気タービン８を洗浄可能に構成されている。蒸気タービン８を洗浄することで、蒸気タービンに付着している塩素、シリカ及び全鉄等を除去することができる。
【００４７】
幾つかの実施形態では、地熱発電システム１は、復水器２２及び冷却塔２４を有している。
復水器２２は、蒸気タービン８から排出された蒸気を冷却して凝縮させ復水にすることができる。
冷却塔２４は、復水器２２から送られてきた復水から気化熱を奪うことによって復水を冷却可能であり、冷却後の復水が復水器２２に戻される。復水器２２は、冷却塔２４で冷却された復水を利用して、蒸気を冷却可能である。
【００４８】
幾つかの実施形態では、図１に示したように、地熱発電システム１は、熱水タンク２６及びサイレンサ２８を有する。汽水分離器６で分離された熱水は、熱水タンク２６を介して、熱水還元井１６に戻される。一方、サイレンサ２８通じて、乾き蒸気を大気開放可能である。
幾つかの実施形態では、復水器２２から非凝縮性ガスを抽出する抽気装置２９を有する。非凝縮性ガスは、冷却塔２４に導かれ、多量の空気で濃度が薄められてから放出される。
【００４９】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示したように、地熱発電システム１は、蒸気貯留部３０を有する。汽水分離器６によって熱水から分離された蒸気は、蒸気貯留部３０を経由したのち、蒸気タービン８へと送られる。ミストセパレータ１８が設けられている場合には、蒸気は、蒸気貯留部３０及びミストセパレータ１８を経由したのち、蒸気タービン８へと送られる。
【００５０】
図３〜図６に示したように、本発明の実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視装置２は、冷却器（第１冷却器）３２、薬剤添加部３４、混合器３６、反応促進装置３８、分析装置４０、センサ４２、及び、制御装置４４を有する。
【００５１】
冷却器３２は、地熱発電用の蒸気から採取された採取蒸気を冷却して蒸気ドレン水を生成可能である。例えば、採取蒸気は、汽水分離器６と蒸気タービン８との間を延びる蒸気管４６に取り付けられた採取管４７によって採取され、冷却器３２に供給される。冷却器３２は、例えば、冷却水と蒸気との間で熱交換を行う熱交換器である。
【００５２】
薬剤添加部３４は、蒸気ドレン水に、ｐＨ調整剤及び酸化剤のうち一方又は両方を薬剤として添加可能である。薬剤添加部３４は、例えば、薬剤を貯留可能な薬剤タンク４８と、薬剤タンク４８と蒸気ドレン水の流路との間に設けられた薬剤ポンプ４９とを含む。
ｐＨ調整剤としては、硫酸を用いることができる。ｐＨ調整剤は、混合水のｐＨを酸性側に変化させ、混合水中のＳ２−イオンやＨＳ−イオンをＨ２Ｓガスへと変化させる機能を有する。なお、ｐＨ調整剤としては、硫酸が適しているが、分析装置４０による分析やセンサ４２による監視に影響を及ぼさなければ、硫酸以外の他の酸等を使用してもよい。
【００５３】
酸化剤としては、過酸化水素水を用いることができる。過酸化水素水は、混合水中のＳ２−イオンやＨＳ−イオンをＳＯ４２−イオンへと変化させる機能を有する。過酸化水素水によれば、Ｓ２−イオンを酸化することができるのみならず、硫酸の生成により混合水のｐＨを低下させることもできる。なお、酸化剤としては、過酸化水素水が適しているが、分析装置４０による分析やセンサ４２による監視に影響を及ぼさなければ、過酸化水素水以外の酸化剤を使用してもよい。
【００５４】
混合器３６は、薬剤と蒸気ドレン水とを混合させ、混合水を生成可能である。混合器３６では、薬剤と蒸気ドレン水とが混合されればよく、例えば、自然滞留混合される。
反応促進装置３８では、混合水における反応を促進させ、反応により生成した硫化水素ガスを混合水から脱気可能である。
【００５５】
分析装置４０は、反応促進装置３８によって脱気された混合水（分析試料）の性状を分析可能である。
例えば、分析装置４０では、蒸気純度の指標である蒸気中のＣｌ（塩素）、ＳｉＯ２（シリカ）及びＴ−Ｆｅ（全鉄）のうち一つ以上の分析がオンラインで連続測定可能となる。
連続測定には、例えばフローインジェクション分析法（ｆｌｏｗ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ａｎａｌｙｓｉｓ：ＦＩＡ法）により行うことができる。このＦＩＡ分析法は例えば内径１ｍｍ程度の細いチューブ内を連続的に流れる液体（キャリアー溶液）に試料を導入して、別の連続的に流れる（試料と特異的な化学反応する）反応試薬と混合・反応させ、分析するものである。
【００５６】
蒸気中のＣｌ濃度は、イオンクロマトグラフ法、吸光光度分析法、滴定法、イオン電極法により求めることができる。
蒸気中のＳｉＯ２濃度は、吸光光度分析法により求めることができる。
蒸気中のＴ−Ｆｅ濃度は吸光光度分析法により求めることができる。
管理値は、例えばＣｌの場合には０．５ｐｐｍ以下、ＳｉＯ２の場合には０．１ｐｐｍ以下、Ｔ−Ｆｅの場合には０．１ｐｐｍ以下である。
【００５７】
少なくとも１つのセンサ４２は、反応促進装置３８によって脱気された混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度（Ｓ２−イオン濃度）のうち一方又は両方を測定可能である。
少なくとも１つのセンサは、ｐＨを測定可能なｐＨ計５０及び還元性硫黄濃度を測定可能な濃度計５２のうち一方又は両方を含む。
濃度計５２としては、例えば、硫化物イオン電極、ＯＲＰ計（酸化還元電位計）又は自動滴定計を用いることができる。
【００５８】
制御装置４４は、少なくとも１つのセンサ４２の測定結果に基づいて、薬剤添加部３４による薬剤の添加量、添加剤の種類及び反応促進装置３８の運転条件のうち一つ以上を変更するように構成されている。
反応促進装置３８の運転条件としては、混合水の滞留時間、混合水の加熱温度、及び、混合水とガスを接触させて脱気させる場合には窒素ガスや空気等のガスの供給量の調整を例示することができ、制御装置４４は、これらのうち一つ以上の調整を行うことができる。
【００５９】
ここで図７は、水溶液のｐＨとＨ２Ｓの平衡状態との関係を概略的に示すグラフである。図８は、性状の異なる蒸気ドレン水に硫酸を添加したときの滴定曲線を示すグラフである。図９は、反応促進装置３８における、Ｈ２Ｓ濃度の経時変化を示すグラフである。
図７に示したように、水溶液中におけるＨ２Ｓの存在形態は、水溶液のｐＨに応じて変化し、アルカリ性側ではＳ２−イオンの状態で存在し、酸性側ではＨ２Ｓガスとして存在する。このため、混合水からＳ２−イオンを除去するには、混合水のｐＨを酸性側に保ってＨ２Ｓガスの状態で存在させ、Ｈ２Ｓガスを混合水から脱気すると効率が良い。ただし、図８に示したように、蒸気ドレン水の性状によって、ｐＨを酸性にするために必要な薬剤の添加量は異なる。
【００６０】
一方、図９に示したように、混合水にｐＨ調整剤又は酸化剤を添加したときに、混合水に含まれているＨ２Ｓの濃度によって、Ｈ２Ｓ濃度が低下するのに要する時間が変化する。このため、還元性硫黄の濃度に応じて反応促進装置３８の運転条件を変更すれば、Ｈ２Ｓガスを確実に除去することができる。
そこで、上記構成では、脱気された混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度のうち一方又は両方に基づいて、薬剤の添加量、薬剤の種類及び反応促進装置３８の運転条件のうち一つ以上を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを効率的又は確実に除去することができる。この結果として、上記構成によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００６１】
幾つかの実施形態では、図３に示した地熱発電用蒸気性状監視装置２ａのように、薬剤添加部３４は、薬剤として、ｐＨ調整剤を蒸気ドレン水に添加可能であり、少なくとも１つのセンサ４２は、混合水のｐＨを測定可能なｐＨ計５０と、混合水の還元性硫黄濃度を測定可能な濃度計５２とを含む。
そして、制御装置４４は、混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度に基づいて、薬剤添加部３４によるｐＨ調整剤の添加量及び反応促進装置３８の運転条件を変更するように構成されている。
【００６２】
上記構成によれば、脱気された混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度の両方に基づいて、薬剤の添加量及び反応促進装置３８の運転条件の両方を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを効率的且つ確実に除去することができる。この結果として、上記構成によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００６３】
幾つかの実施形態では、地熱発電用蒸気性状監視装置２ａの制御装置４４は、ｐＨ計５０によって測定された混合水のｐＨが４を超えている場合、薬剤の添加量を増量するように構成されている。
【００６４】
幾つかの実施形態では、地熱発電用蒸気性状監視装置２ａの制御装置４４は、濃度計５２によって測定された混合水の還元性硫黄濃度が１ｐｐｍを超えている場合、反応促進装置３８における混合水の滞留時間を延長するように構成されている。
【００６５】
幾つかの実施形態では、図４に示した地熱発電用蒸気性状監視装置２ｂのように、薬剤添加部３４は、薬剤として、ｐＨ調整剤を蒸気ドレン水に添加可能であり、少なくとも１つのセンサ４２は、混合水のｐＨを測定可能なｐＨ計５０である。
そして、制御装置４４は、混合水のｐＨに基づいて、薬剤添加部３４によるｐＨ調整剤の添加量を変更するように構成されている。
【００６６】
上記構成によれば、脱気された混合水のｐＨに基づいて、ｐＨ調整剤の添加量を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、簡単な構成にて、混合水からＨ２Ｓを効率的に除去することができる。この結果として、上記構成によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００６７】
幾つかの実施形態では、地熱発電用蒸気性状監視装置２ｂの制御装置４４は、ｐＨ計５０によって測定された混合水のｐＨが４を超えている場合、薬剤の添加量を増量するように構成されている。
【００６８】
幾つかの実施形態では、図５に示した地熱発電用蒸気性状監視装置２ｃのように、薬剤添加部３４は、薬剤として、ｐＨ調整剤を蒸気ドレン水に添加可能であり、センサ４２は、混合水の還元性硫黄濃度を測定可能な濃度計５２である。
そして、制御装置４４は、混合水の還元性硫黄濃度に基づいて、反応促進装置３８の運転条件を変更するように構成されている。
【００６９】
上記構成によれば、脱気された混合水の還元性硫黄濃度に基づいて、反応促進装置３８の運転条件を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを確実に除去することができる。この結果として、上記構成によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００７０】
幾つかの実施形態では、地熱発電用蒸気性状監視装置２ｃの制御装置４４は、濃度計５２によって測定された混合水の還元性硫黄濃度が１ｐｐｍを超えている場合、反応促進装置３８における混合水の滞留時間を延長するように構成されている。
【００７１】
幾つかの実施形態では、図３〜図５に示したように、地熱発電用蒸気性状監視装置２は、反応促進装置３８によって脱気された混合水の流れを、分析装置４０に繋がる分析用ライン５４と、センサ４２に繋がる監視用ライン５６とに分岐可能な分岐部５８を有している。
【００７２】
センサ４２によっては、その測定原理上、自身が有する分析対象と同じ成分を混合水中に流出させてしまうものがあり、センサ４２での測定によって分析装置４０による分析に影響が出る虞がある。
この点、上記構成によれば、混合水の流れが、分岐部５８によって、分析装置４０に繋がる分析用ライン５４と、センサ４２に繋がる監視用ライン５６とに分岐されるので、センサ４２による測定が、分析装置４０による分析に影響を及ぼすことはない。この結果として、上記構成によれば、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００７３】
幾つかの実施形態では、図６に示したように、混合水の流れから、分析用の混合水を取り分けた後に、混合水がセンサ４２に供給される。
上記構成によれば、混合水の流れから、分析用の混合水を取り分けた後に、混合水がセンサ４２に供給されるので、センサ４２による測定が、分析装置４０による分析に影響を及ぼすことはない。この結果として、上記構成によれば、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００７４】
幾つかの実施形態では、地熱発電用蒸気性状監視装置２は、反応促進装置３８によって脱気された混合水の流れを、分析装置４０に供給するか否か切り替え可能な切替部６０を有する。切替部６０は、例えば電磁開閉弁によって構成される。
そして、制御装置４４は、センサ４２による測定値が規定範囲から外れている場合、反応促進装置３８によって脱気された混合水が分析装置４０に供給されないように切替部６０を制御するように構成されている。
【００７５】
上記構成によれば、センサ４２による測定値が規定範囲から外れている場合、切替部６０によって、分析装置４０に混合水が供給されないので、分析装置４０による分析を停止又は中断することができる。この結果として、上記構成によれば、不的確な分析が行われることが防止され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
例えば、ｐＨの規定範囲は４以下であり、ｐＨが４を超えている場合、分析装置４０に混合水が供給されない。また、還元性硫黄濃度の規定範囲は１ｐｐｍ以下であり、還元性硫黄濃度が１ｐｐｍを超えている場合、分析装置４０に混合水が供給されない。なお、還元性硫黄濃度が１ｐｐｍ以下であれば、ｐＨが４を超えていても、分析装置４０に混合水を供給して分析を行ってもよい。
【００７６】
図１０は、地熱発電用蒸気性状監視装置２ａ〜２ｄに適用可能な反応促進装置３８ａの概略的な構成を示す図である。
図１０に示した反応促進装置３８ａは、加熱用蒸気を利用して混合水を加熱可能な熱交換器である。具体的には、反応促進装置３８ａは、外筒６２と、外筒６２内に配置された内筒６４とを有する。外筒６２は、加熱用蒸気の入口及び出口を有し、外筒６２と内筒６４との間に区画された空間には、加熱用蒸気の流路が形成されている。内筒６４には、混合水の入口、出口及び脱気されたガスの出口が設けられ、混合水の入口、出口、及びガスの出口には、外筒６２を貫通してパイプが接続されている。
ガスの出口は、ガス管を介して冷却塔２４に導かれ、多量の空気で薄められた後に放出される。
加熱用蒸気としては、採取管６５を介して蒸気管４６から採取された蒸気を用いることができる。加熱用蒸気の温度は、例えば、１３０℃〜１８０℃であり、混合水を沸点近くまで加熱することができる。沸点近くまでとは、例えば、沸点から２０℃以内の温度である。
【００７７】
幾つかの実施形態では、反応促進装置３８は、電気ヒータによって混合水を加熱するように構成されていてもよい。
【００７８】
幾つかの実施形態では、地熱発電用蒸気性状監視装置２は、図示しないけれども、反応促進装置３８ａから流出した混合水を、センサ４２や分析装置４０で分析する前に冷却するための冷却器（第２冷却器）を有している。
【００７９】
図１１は、地熱発電用蒸気性状監視装置２ａ〜２ｄに適用可能な他の反応促進装置３８ｂの概略的な構成を示す図である。
図１１に示した反応促進装置３８ｂは、ガスパージ式の脱気装置である。反応促進装置３８ｂは、混合水の入口および出口を有する脱気槽６６と、脱気槽６６の底部に配置された散気管６８とを有している。脱気槽６６内の混合水に、散気管６８から、例えば窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）又は空気等のパージガスの気泡を放出することで、混合水に溶解しているＨ２Ｓガスが、パージガスとともに混合水から排出される。
【００８０】
幾つかの実施形態では、反応促進装置３８ｂの脱気槽６６が加熱用蒸気又は電気ヒータによって加熱される。
【００８１】
図１２は、本発明の一実施形態に係る地熱発電システム制御方法３の概略的な手順を示すフローチャートである。図１３は、本発明の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視方法４ａの概略的な手順を示すフローチャートである。図１４は、本発明の他の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視方法４ｂの概略的な手順を示すフローチャートである。図１５は、本発明の他の一実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視方法４ｃの概略的な手順を示すフローチャートである。
なお、以下の説明では、地熱発電用蒸気性状監視方法４ａ〜４ｃを一括して地熱発電用蒸気性状監視方法４とも称する。
【００８２】
図１２に示した地熱発電システム制御方法３は、以下で説明するように、地熱発電システム１を用いて実施可能であるが、他の地熱発電システムを用いても実施可能である。
図１２に示したように、地熱発電システム制御方法３は、汽水分離工程Ｓ１２、出力工程Ｓ１４、発電工程Ｓ１６、地熱発電用蒸気性状監視方法４、及び、水質対策工程Ｓ２２を含んでいる。
【００８３】
汽水分離工程Ｓ１２では、少なくとも１つの生産井１４より噴出した蒸気を含む熱水から地熱発電用の蒸気を分離する。
出力工程Ｓ１４では、地熱発電用の蒸気を利用して蒸気タービン８に動力を出力させる。
発電工程Ｓ１６では、蒸気タービン８が出力した動力を利用して発電機１０に発電させる。
【００８４】
一方、地熱発電用蒸気性状監視方法４によって、後述するように、蒸気タービン８に供給される蒸気を採取し、蒸気の性状を分析する。
そして、水質対策工程Ｓ２２では、地熱発電用蒸気性状監視方法４の分析工程の分析結果に応じて、少なくとも１つの生産井１４の変更、汽水分離工程Ｓ１２の実施条件の変更、蒸気タービン８に供給される蒸気からのミスト除去条件の変更、及び、蒸気タービン８の洗浄のうちいずれか一つ以上を実施する。
【００８５】
上記構成によれば、後述する地熱発電用蒸気性状監視方法４によって蒸気の性状を的確に監視することができる。そして、地熱発電用蒸気性状監視方法４の分析工程の分析結果に応じて、少なくとも１つの生産井１４の変更、汽水分離工程Ｓ１２の実施条件の変更、蒸気タービンに供給される蒸気からのミスト除去条件の変更、及び、蒸気タービンの洗浄のうち一つ以上が実行されるので、蒸気タービンに供給される蒸気の水質に応じて、的確な対策を行うことができる。この結果として、上記構成によれば、地熱発電システムの信頼性を高めることができる。
また、上記構成によれば、後述するように、地熱発電用蒸気性状監視方法４によって蒸気の性状を連続的若しくは間欠的に自動的に監視し、蒸気タービン８に供給される蒸気の水質に応じて対策を自動的に適時行うことができる。この結果として、上記構成によれば、地熱発電システム１の信頼性を人の手を煩わせること無く高めることができる。
【００８６】
幾つかの実施形態では、地熱発電システム制御方法３は、運転条件初期設定工程Ｓ１０を有する。運転条件初期設定工程Ｓ１０では、例えば、蒸気を採取する生産井１４の初期設定、汽水分離工程Ｓ１２の実施条件の初期設定、蒸気タービン８に供給される蒸気からのミスト除去条件の初期設定が行われる。
幾つかの実施形態では、地熱発電システム制御方法３は、地熱発電用蒸気性状監視方法４の分析工程によって得られた分析値が、管理値以下であるか否か判定する判定工程Ｓ２０を有している。判定工程Ｓ２０の判定結果が否定的なものである場合、水質対策工程Ｓ２２が実施され、判定工程Ｓ２０の判定結果が肯定的なものである場合、水質対策工程Ｓ２２がスキップされる。
管理値は、例えば、Ｃｌの場合には０．５ｐｐｍ以下、ＳｉＯ２の場合には０．１ｐｐｍ以下、Ｆｅの場合には０．１ｐｐｍ以下である。
【００８７】
図１３〜図１５に示した本発明の実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視方法４は、以下で説明するように、地熱発電用蒸気性状監視装置２を用いて実施可能であるが、他の地熱発電用蒸気性状監視装置を用いても実施可能である。
図１３〜図１５に示したように、本発明の実施形態に係る地熱発電用蒸気性状監視方法４は、冷却工程Ｓ３２、薬剤添加工程Ｓ３４、混合工程Ｓ３６、反応促進工程Ｓ３８、分析工程Ｓ４８、測定工程Ｓ４０、及び、前処理条件変更工程Ｓ４４を有している。
【００８８】
冷却工程Ｓ３２では、地熱発電用の蒸気から採取された採取蒸気を冷却して蒸気ドレン水を生成する。
薬剤添加工程Ｓ３４では、蒸気ドレン水に、ｐＨ調整剤及び酸化剤のうち一方又は両方を薬剤として添加する。
【００８９】
混合工程Ｓ３６では、薬剤と蒸気ドレン水とを混合させ、混合水を生成する。
反応促進工程Ｓ３８では、混合水における反応を促進させ、反応により生成した硫化水素ガスを混合水から脱気する。
分析工程Ｓ４８では、反応促進工程Ｓ３８にて脱気された混合水の性状を分析する。
測定工程Ｓ４０では、反応促進工程Ｓ３８にて脱気された混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度のうち一方又は両方を測定する。
前処理条件変更工程Ｓ４４では、測定工程Ｓ４０の測定結果に基づいて、薬剤添加工程Ｓ３４での薬剤の添加量、薬剤の種類及び反応促進工程Ｓ３８の実施条件のうち一つ以上を変更する。
【００９０】
上記構成では、脱気された混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度のうち一方又は両方に基づいて、薬剤の添加量、薬剤の種類及び反応促進工程Ｓ３８の実施条件のうち一つ以上を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを効率的又は確実に除去することができる。この結果として、上記構成によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００９１】
幾つかの実施形態では、図１３に示した地熱発電用蒸気性状監視方法４ａのように、薬剤添加工程Ｓ３４において、薬剤として、ｐＨ調整剤を蒸気ドレン水に添加し、測定工程Ｓ４０としてのｐＨ測定工程Ｓ４０ａにおいて混合水のｐＨを測定し、測定工程Ｓ４０としての還元性硫黄濃度測定工程Ｓ４０ｂにおいて還元性硫黄濃度を測定する。そして、前処理条件変更工程Ｓ４４としての薬剤添加量変更工程Ｓ４４ａにおいて、混合水のｐＨに基づいて、薬剤添加工程Ｓ３４におけるｐＨ調整剤の添加量を変更し、前処理条件変更工程Ｓ４４としての反応促進工程実施条件変更工程Ｓ４４ｂにおいて、還元性硫黄濃度に基づいて、反応促進工程Ｓ３８の実施条件を変更する。
【００９２】
上記構成によれば、脱気された混合水のｐＨ及び還元性硫黄濃度の両方に基づいて、薬剤の添加量及び反応促進工程Ｓ３８の実施条件の両方を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを効率的且つ確実に除去することができる。この結果として、上記構成によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００９３】
幾つかの実施形態では、図１４に示した地熱発電用蒸気性状監視方法４ｂのように、薬剤添加工程Ｓ３４において、薬剤として、ｐＨ調整剤を蒸気ドレン水に添加し、測定工程Ｓ４０としてのｐＨ測定工程Ｓ４０ａにおいて、混合水のｐＨを測定し、前処理条件変更工程Ｓ４４としての薬剤添加量変更工程Ｓ４４ａにおいて、混合水のｐＨに基づいて、薬剤添加工程Ｓ３４におけるｐＨ調整剤の添加量を変更する。
【００９４】
上記構成によれば、脱気された混合水のｐＨに基づいて、ｐＨ調整剤の添加量を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、簡単な構成にて、混合水からＨ２Ｓを効率的に除去することができる。この結果として、上記構成によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００９５】
幾つかの実施形態では、図１５に示した地熱発電用蒸気性状監視方法４ｃのように薬剤添加工程Ｓ３４において、薬剤として、ｐＨ調整剤を蒸気ドレン水に添加し、測定工程Ｓ４０としての還元性硫黄濃度測定工程Ｓ４０ｂにおいて、混合水の還元性硫黄濃度を測定し、前処理条件変更工程Ｓ４４としての反応促進工程実施条件変更工程Ｓ４４ｂにおいて、混合水の還元性硫黄濃度に基づいて、反応促進工程Ｓ３８の実施条件を変更するように構成されている。
【００９６】
上記構成によれば、脱気された混合水の還元性硫黄濃度に基づいて、反応促進工程Ｓ３８の実施条件を変更することによって、混合水の性状、即ち、地熱発電用の蒸気の性状にかかわらずに、混合水からＨ２Ｓを確実に除去することができる。この結果として、上記構成によれば、分析の妨害物である硫化物の生成が抑制され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００９７】
幾つかの実施形態では、反応促進工程Ｓ３８によって脱気された混合水の流れを、分析工程Ｓ４８に供される分析用の流れと、測定工程Ｓ４０に供される監視用の流れとに分岐する分岐工程を備える。
【００９８】
測定工程Ｓ４０で用いられるセンサ４２によっては、その測定原理上、自身が有する分析対象と同じ成分を混合水中に流出させてしまうものがあり、センサ４２での測定によって、分析工程Ｓ４８での分析に影響が出る虞がある。
この点上記構成によれば、混合水の流れが、分析用の流れと、監視用の流れとに分岐されるので、測定工程Ｓ４０での測定が、分析工程Ｓ４８での分析に影響を及ぼすことはない。この結果として、上記構成によれば、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【００９９】
幾つかの実施形態では、図１３〜図１５に示したように、測定工程Ｓ４０で得られた測定値が規定範囲から外れている場合、分析工程Ｓ４８の実施を停止又は中断する。
【０１００】
上記構成によれば、測定工程Ｓ４０で得られた測定値が規定範囲から外れている場合、分析工程Ｓ４８の実施が停止又は中断されるので、不的確な分析が行われることが防止され、蒸気の性状を的確に監視することができる。
【０１０１】
幾つかの実施形態では、地熱発電用蒸気性状監視方法４ａ，４ｂは、ｐＨ測定工程Ｓ４０ａで測定された混合水のｐＨが規定範囲内であるか否か判定する判定工程Ｓ４２を有する。判定工程Ｓ４２の判定結果が否定的なものである場合、薬剤添加量変更工程Ｓ４４ａが実施される。
例えば、ｐＨの規定範囲は４以下であり、ｐＨが４を超えている場合、薬剤添加量変更工程Ｓ４４ａが実施される。
【０１０２】
幾つかの実施形態では、地熱発電用蒸気性状監視方法４ａ，４ｃは、還元性硫黄濃度測定工程Ｓ４０ｂで測定された還元性硫黄濃度が規定範囲内であるか否か判定する判定工程Ｓ４６を有する。
判定工程Ｓ４６の判定結果が肯定的なものである場合、分析工程Ｓ４８が実施され、否定的なものである場合、反応促進工程実施条件変更工程Ｓ４４ｂが実施され、分析工程Ｓ４８がスキップされる。
例えば、還元性硫黄濃度の規定値は１ｐｐｍ以下であり、還元性硫黄濃度が１ｐｐｍを超えている場合、反応促進工程実施条件変更工程Ｓ４４ｂが実施され、分析工程Ｓ４８がスキップされる。
なお、地熱発電用蒸気性状監視方法４ａの場合、還元性硫黄濃度が１ｐｐｍ以下であれば、ｐＨが４を超えていても、分析工程Ｓ４８を行ってもよい。
【０１０３】
幾つかの実施形態では、地熱発電用蒸気性状監視方法４は、前処理条件初期設定工程Ｓ３０を有する。前処理条件初期設定工程Ｓ３０では、例えば、薬剤の添加量の初期値、薬剤の初期の種類、及び、反応促進工程Ｓ３８の実施条件の初期条件が設定される。
【０１０４】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
例えば、地熱発電システム１に関連して説明した構成を地熱発電システム制御方法３に適用可能であり、その逆も可能である。
例えば、地熱発電用蒸気性状監視装置２に関連して説明した構成を地熱発電用蒸気性状監視方法４に適用可能であり、その逆も可能である。
例えば、上述した実施形態では、地熱発電用蒸気性状監視装置２及び地熱発電用蒸気性状監視方法４によって、塩素濃度、シリカ濃度及び全鉄濃度を分析したが、分析する成分はこれらに限定されることはなく、これら以外の成分を分析するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１，１ａ，１ｂ    地熱発電システム
２，２ａ〜２ｄ    地熱発電用蒸気性状監視装置
３                地熱発電システム制御方法
４，４ａ〜４ｃ    地熱発電用蒸気性状監視方法
６                汽水分離器
８                蒸気タービン
１０              発電機
１２              発電システム制御装置
１４              生産井
１６              熱水還元井
１８              ミストセパレータ
２０              洗浄装置
２２              復水器
２４              冷却塔
２６              熱水タンク
２８              サイレンサ
２９              抽気装置
３０              蒸気貯留部
３２              冷却器
３４              薬剤添加部
３６              混合器
３８，３８ａ，３８ｂ  反応促進装置
４０              分析装置
４２              センサ
４４              制御装置
４６              蒸気管
４７              採取管
４８              薬剤タンク
４９              薬剤ポンプ
５０              ｐＨ計
５２              濃度計
５４              分析用ライン
５６              監視用ライン
５８              分岐部
６０              切替部
６２              外筒
６４              内筒
６５              採取管
６６              脱気槽
６８              散気管
【図１】
2018091809.tif 000003
【図２】
2018091809.tif 000004
【図３】
2018091809.tif 000005
【図４】
2018091809.tif 000006
【図５】
2018091809.tif 000007
【図６】
2018091809.tif 000008
【図７】
2018091809.tif 000009
【図８】
2018091809.tif 000010
【図９】
2018091809.tif 000011
【図１０】
2018091809.tif 000012
【図１１】
2018091809.tif 000013
【図１２】
2018091809.tif 000014
【図１３】
2018091809.tif 000015
【図１４】
2018091809.tif 000016
【図１５】
2018091809.tif 000017