(57)【要約】【課題】タービンのグランド排気蒸気のエネルギーを有効活用することを提供することを目的とする。【解決手段】本実施形態では、タービンのグランド蒸気を地熱蒸気圧力に昇圧させ、地熱タービンを駆動した後の排気蒸気または生産井から汲み上げた地熱蒸気と昇圧されたグランド蒸気とを合流させた後、合流した蒸気により、媒体タービン駆動するための媒体を加熱する、または温水利用装置に供する水を加熱することにより上記した目的を達成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地熱蒸気により駆動する地熱タービンと、
地熱タービンのグランド排気蒸気を昇圧して抽出するグランドエゼクタと、
前記抽出された排気蒸気と地熱蒸気とにより低沸点媒体を加熱して低沸点媒体蒸気を生成
する蒸発器と、
前記蒸発器で生成された低沸点媒体蒸気により駆動する媒体タービンと
を有することを特徴とする地熱発電システム。
【請求項２】
前記低沸点媒体を加熱する地熱蒸気は、前記地熱タービンを駆動した後の排気蒸気である
ことを特徴とする請求項１に記載の地熱発電システム。
【請求項３】
前記低沸点媒体を加熱する地熱蒸気は、生産井から汲み上げた地熱蒸気であることを特徴
とする請求項１に記載の地熱発電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の地熱タービンは、前記地熱タービンの排気蒸気を復水器以外の機器へ導
く背圧型タービンであることを特徴とする請求項１に記載の地熱発電システム。
【請求項５】
請求項１に記載の地熱タービンは、前記地熱タービンの排気蒸気を復水器へ導く復水型タ
ービンであることを特徴とする請求項１に記載の地熱発電システム。
【請求項６】
請求項１に記載の地熱タービンは、排気蒸気を復水器以外の機器へ導く背圧型タービンと
、排気蒸気を復水器へ導く復水型タービンとを組み合わせたタービンであることを特徴と
する請求項１に記載の地熱発電システム。
【請求項７】
地熱蒸気により駆動する地熱タービンと、
地熱タービンのグランド排気蒸気を昇圧して抽出するグランドエゼクタと、
前記抽出された排気蒸気と地熱蒸気とにより、循環水を加熱するための熱交換器と、
加熱された水を活用するための温水利用装置と
を有することを特徴とする地熱発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地熱タービンのグランド蒸気の活用が可能な地熱発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地熱発電プラントは地下水がマグマによって熱せられて熱水となった地熱流体を取り出し
て発電するシステムである。この地熱流体は気水分離器により蒸気と熱水に分離され、こ
の分離した蒸気を用いてタービンを回転させ発電を行うものが一般的である。タービンか
ら排気された蒸気は大気へ排出されるか（背圧型）、復水器へ接続される（復水型）。後
者は熱落差が大きくなるため発電量が大きくなるが、復水させるために復水器や冷却塔と
いった補機が必要となる。上述のような形態をフラッシュシステムと呼ぶ。
【０００３】
また、分離した熱水を低沸点媒体と熱交換し、生成された蒸気を用いてバイナリータービ
ンを回転させることで発電量を増加させることができる。このような形態をバイナリーシ
ステムと呼ぶ。さらに、フラッシュシステムにおける排気蒸気をバイナリーシステムの熱
交換器へ導くことでフラッシュシステムとバイナリーシステムを組み合わせた形態をコン
バインドシステムと呼ぶ。
【０００４】
上述の蒸気タービンでは、ロータの軸部が車室のケーシングを貫通する部分にグランドパ
ッキン（ラビリンスパッキン）を配してグランド部を構成し、ここに外部からグランド蒸
気を供給することで車室側からの蒸気漏出、および外部からの空気流入を防ぐようにして
いる。グランド蒸気供給ラインには大気圧よりもわずかに高い圧力に調圧したグランド蒸
気を供給するとともに、外側のグランド蒸気排気ラインは大気圧より若干低い負圧に保つ
ことで、グランド蒸気供給ラインから漏出する蒸気を軸端から流入する空気と一緒に排出
する仕組みとなっている。
【０００５】
前述したようにグランド蒸気排気ラインは負圧を維持する必要があるが、従来の地熱発電
システムでは、図５から図７に示す３つの方式が採用されてきた。いずれの図においても
、地熱タービン１は地熱蒸気により仕事をしてロータ１４軸を回転させることにより発電
機２で発電する。グランド排気蒸気１２は、軸封部１６から排出され、大気圧より低い負
圧に調整されている。
【０００６】
３つの方式は以下の通りである。
【０００７】
Ａ. 図５では、グランド蒸気排気１２はタービン用復水器３などの負圧の容器に接続され
ている。
【０００８】
Ｂ．図６では、グランド蒸気排気１２はグランド蒸気復水器４にて復水し、ガス分は排風
機５を用いて大気へ放出する。
【０００９】
Ｃ．図７では、グランド蒸気排気１２はグランドエゼクタ６を使用し大気圧に昇圧され、
その後大気へ放出される。
【００１０】
負圧の容器を有する復水型の発電システムの場合は、一般的に例Ａを用いることが多く、
背圧型タービンの場合には負圧の容器が無いため例Ｂが採用される。３つの方式に共通し
ているのは、グランド蒸気の高いエンタルピーが活用されずに捨てられていることである
。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１６−９８８０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
いずれの場合でも、グランド排気蒸気は高いエンタルピーを有するにも活用されない。ま
た、例Ｂ，例Ｃのように、単に大気へ捨てる場合このエンタルピーが無駄になり、さらに
、排気蒸気を復水させる例Ｂのような場合にはさらに冷却水までもが無駄となる課題があ
る。
【００１３】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、地熱タービンのグランド
排気蒸気のエネルギーを有効活用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、タービンのグランド蒸気を地熱蒸気圧力に昇圧させて、地熱蒸気と合流させた
後、合流した蒸気により、媒体または水を加熱することにより、グランド排気蒸気のエネ
ルギーを有効活用することにより、上記した目的を達成する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、地熱タービンのグランド排気蒸気を媒体または水の加熱に使えるので、
グランド蒸気のエネルギーを活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】背圧型地熱タービンのグランド蒸気と排気蒸気とを低沸点媒体の加熱に活用する第１の実施形態の地熱発電システム
【図２】復水型地熱タービングランド蒸気と生産井からの地熱蒸気とを低沸点媒体の加熱に活用する第２の実施形態の地熱発電システム
【図３】背圧型と復水型を組み合わせた地熱タービンを用いたときの地熱タービンのグランド蒸気を活用する第３の実施形態の地熱発電システム
【図４】地熱タービンのグランド蒸気を温水利用装置に活用する第４の実施形態の地熱発電システム
【図５】グランド蒸気排気ラインをタービン用復水器に接続した従来の地熱発電システム
【図６】グランド蒸気排気ラインをグランド蒸気復水器にて復水させ、ガス分は排風機を通じて大気へ放出する従来の地熱発電システム
【図７】グランド蒸気排気ラインをグランドエゼクタに接続し、大気へ放出する従来の地熱発電システム
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１を用いて第１の実施形態を説明する。生産井より送られて来た地熱蒸気は地熱タービ
ン１に入る。地熱蒸気は膨張してロータ１４を回転させ、発電機２を回して発電する。
【００１９】
地熱タービン１は、ロータ１４の軸封部１６からグランド蒸気１２を漏出する。グランド
蒸気は、軸封部１６にて、大気圧より低い負圧に調整されている。なお、グランド蒸気の
供給ラインは本実施形態でも、通常のタービンと同様に存在するが、ここでは図示を省略
する。
【００２０】
グランド蒸気１２は軸封部１６から排出されてグランドエゼクタ６に導かれ、地熱蒸気に
より、地熱タービン１の排気蒸気の圧力まで昇圧される。昇圧されたグランド蒸気は、地
熱タービンが背圧型であるため、排気蒸気と合流する。
【００２１】
その後、合流した蒸気は蒸発器７にて、水に比べて沸点の低い低沸点媒体と熱交換された
後、凝縮して地熱水となり、還元井へ送られる。一方、蒸発器７にて低沸点媒体は加熱さ
れて低沸点媒体蒸気となり、これが媒体タービン８に入ってロータ１４を回転させて発電
する。
【００２２】
この構成により、グランド排気蒸気を従来は活用できてなかったが、本実施形態では、低
沸点媒体の加熱に利用して媒体蒸気を発生させ、これにより媒体タービンを回転させて発
電することができるので、グランド排気蒸気のエネルギーを活用することが可能となる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図２を用いて第２の実施形態を説明する。
【００２４】
第１の実施形態と同一部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。第１の実施形態
と異なるところは、地熱タービンが背圧型ではなく、復水型であるため、地熱タービン１
の排気蒸気は復水器３へ導かれ、冷却水と熱交換される。
【００２５】
グランド蒸気１２は軸封部１６から排出されてグランドエゼクタ６に導かれ、地熱蒸気に
より、地熱タービンで使用されていない地熱蒸気の圧力まで昇圧される。昇圧されたグラ
ンド蒸気は、地熱蒸気・熱水と合流して、蒸発器７にて、低沸点媒体と熱交換された後、
凝縮して地熱水となり、還元井へ送られる。
【００２６】
一方、低沸点媒体は蒸発器７にて低沸点媒体蒸気となり、低沸点媒体蒸気が媒体タービン
８に入りロータ１４を回転させて発電する。
【００２７】
本実施形態においてもグランド蒸気を低沸点媒体の加熱に利用することができ、グランド
蒸気の活用が可能となる。
【００２８】
（第３の実施形態）
図３を用いて第３の実施形態を説明する。
【００２９】
地熱タービン１は復水型タービン１ａと背圧型タービン１ｂの両者で構成されている。復
水型タービン１ａの排気蒸気は復水器３へ導かれる。
【００３０】
復水型地熱タービン１ａの背圧型地熱タービン１ｂを接続する共有のロータ１４の軸封部
１６からのグランド蒸気は、グランドエゼクタ６に導かれ、地熱蒸気により、地熱タービ
ンの排気蒸気圧力まで昇圧されたのち、地熱タービン１の排気蒸気と合わさって、蒸発器
７へ導かれる。
【００３１】
蒸発器７では低沸点媒体と熱交換された後、凝縮して地熱水となり、還元井へ送られる。
一方、低沸点媒体は低沸点媒体蒸気となり、媒体タービン８のロータ１４を回転させて発
電する。
【００３２】
この実施形態によっても、上記した実施形態と同じく蒸気タービンのグランド蒸気を有効
利用できる作用効果が得られる。
【００３３】
（第４の実施形態）
図４を用いて第４の実施形態を説明する。
【００３４】
第１実施形態と異なる部分は、グランド蒸気＋地熱タービン１の排気蒸気が供給されるの
は蒸発器でなく、循環水と熱交換する熱交換器９であることである。
【００３５】
熱交換器９にて温度上昇した循環水は温水利用装置１０、例えば、温室栽培施設や洗浄装
置などの温水が利用される装置に導かれ、室内温度の上昇や、作物の乾燥、食器洗浄など
に利用される。この実施形態によっても、上記した実施形態と同じく蒸気タービンのグラ
ンド蒸気を有効利用できる作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００３６】
１…地熱タービン
２…発電機
３…復水器
４…グランド蒸気復水器
５…グランド蒸気排風機
６…グランドエゼクタ
７…蒸発器
８…媒体タービン
９…熱交換器
１０…温水利用装置
１２…グランド排気蒸気
１４…ロータ
１６…軸封部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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