(57)【要約】【課題】連続での蒸気監視を可能にするために、蒸気中硫黄化合物のＳ2-イオンを除去し、分析の妨害をなくし、さらに人手によらないモニタリングを実現するための地熱発電用蒸気性状監視装置及び方法、地熱発電システムの制御方法を提供する。【解決手段】地熱発電用の蒸気を供給する蒸気配管１２から採取した採取蒸気１１Ａを冷却して蒸気ドレン水とする第１冷却器１４Ａと、蒸気ドレン水に、(例えば硫酸、過酸化水素等：実施例に記載)の酸化薬剤１５を供給する薬剤供給部１６と、酸化薬剤１５と蒸気ドレン水とを自然滞留混合する混合器１７と、酸化薬剤１５が自然滞留混合された混合水１３Ａの酸化反応を促進させる反応促進装置１８と、反応促進後の前記混合水１３Ａの性状を分析する第１分析装置１９Ａと、薬剤処理前の蒸気ドレン水の性状を分析する第２分析装置１９Ｂと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地熱発電用の蒸気を供給する蒸気配管から採取した採取蒸気を冷却して蒸気ドレン水とする第１冷却器と、
前記蒸気ドレン水に、酸化薬剤を供給する薬剤供給部と、
前記酸化薬剤と前記蒸気ドレン水とを混合する混合器と、
前記酸化薬剤が混合された混合水の酸化反応を促進させる反応促進装置と、
反応促進後の前記混合水の性状を分析する第１分析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】
請求項１において、
前記蒸気ドレン水中に含有するガス成分を抽気・排出するエジェクタ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３】
請求項２において、
前記エジェクタに供給する噴出媒体は、前記蒸気配管から採取する採取蒸気であ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４】
請求項１において、
前記反応促進装置が、前記混合水を間接加熱する加熱装置であ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５】
請求項１において、
前記反応促進装置が、槽底部にガス体を供給してバブリングさせる散気装置を有す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６】
請求項４において、
前記反応促進装置が加熱装置であり、前記混合水を間接加熱した場合、混合水を冷却する第２冷却器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７】
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記蒸気ドレン水の性状を分析する第２分析装置を有す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８】
請求項２において、
前記反応促進装置の後流側に、さらにエジェクタ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９】
生産井より噴出した蒸気を含む熱水から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蒸気によりタービンを回転させ、発電機を駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから出た蒸気を凝縮して復水とする復水器と、
凝縮された復水を冷却して冷却水とする冷却塔と、
前記汽水分離器で分離した蒸気を蒸気タービンに供給する蒸気配管に設置される請求項1乃至８のいずれか一つの地熱発電用蒸気性状監視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１０】
複数の生産井より噴出した蒸気を含む熱水から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蒸気を蒸気配管により集合して貯留する蒸気貯留部と、
前記蒸気貯留部からの蒸気によりタービンを回転させ、発電機を駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから出た蒸気を凝縮して復水とする復水器と、
凝縮された復水を冷却して冷却水とする冷却塔と、
前記複数の汽水分離器からの複数の蒸気配管に、各々設置される請求項１乃至８のいずれか一つの地熱発電用蒸気性状監視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１１】
請求項９又は１０の地熱発電システムを用い、
前記地熱発電用蒸気性状監視装置でオンライン計測を行い、計測結果に基づいて、管理値に適合しているかを判断し、判断の結果管理値に適合していない場合、以下のいずれか一つの制御を実行することを特徴とする地熱発電システムの制御方法。
１）複数の生産井から蒸気を供給している場合、計測結果に対応する分析成分の濃度が高い井戸からの蒸気の供給量を低下又は停止する制御を行う。
２）汽水分離器の後流側にミストセパレータを設置し、このミストセパレータに供給する水噴霧量を多くする制御を行う。
３）タービンノズルの水洗浄を実施する制御を行う。
【請求項１２】
地熱発電用の蒸気を供給する蒸気配管から採取した採取蒸気を冷却して蒸気ドレン水とする第１冷却工程と、
前記蒸気ドレン水に、酸化薬剤を供給する薬剤供給工程と、
前記酸化薬剤と前記蒸気ドレン水とを混合する混合工程と、
前記酸化薬剤が混合された混合水の酸化反応を促進させる反応促進工程と、
反応促進後の前記混合水の性状を分析する第１分析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１３】
請求項１２において、
前記蒸気ドレン水中に含有するガス成分を抽気・排出するエジェクタ工程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１４】
請求項１３において、
前記エジェクタ工程に供給する噴出媒体は、前記蒸気配管から採取する採取蒸気であ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１５】
請求項１２において、
前記反応促進工程が、前記混合水を間接加熱す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１６】
請求項１２において、
前記反応促進工程が、内部にガス体を供給してバブリングさせる散気工程であ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１７】
請求項１５において、
前記反応促進工程が、前記混合水を間接加熱した場合、混合水を冷却する第２冷却工程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１８】
請求項１２乃至１７のいずれか一つにおいて、
前記蒸気ドレン水の性状を分析する第２分析工程を有することを特徴とする地熱発電用蒸気性状監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地熱発電用蒸気性状監視装置及び方法、地熱発電システム、地熱発電システムの制御方法に関するものである。
【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、原子力に次ぐエネルギ源として重要視されている。
【０００３】
従来、地熱発電プラントの蒸気管理のための分析としては、蒸気中の溶解性固形物の含有量を監視することが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３１２６１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、従来の蒸気管理技術は蒸気中の溶解性固形物の含有量の分析であるので、蒸気の連続モニタリング装置の出現が求められているが、下記のような問題がある。
現状の蒸気管理分析は、タービン入り口蒸気配管内の蒸気サンプリングノズルから蒸気採取バルブ及び流量調整バルブにより、蒸気の流量に応じて等速吸引で例えば５００〜１８００ｃｃ／ｍｉｎの蒸気ドレン流量で冷却器により蒸気をドレン化（液体化）している。この得られたドレンサンプルを採取し、別途分析室において人手により分析している。
【０００６】
この採取される蒸気のドレンサンプルには、例えばＨ2Ｓ、ＦｅＳなどの硫化物が含有されているので、還元力を有するＳ2-イオンを分析操作前の時点で前処理として除去する必要がある。これは、Ｓ2-イオンを除去しない場合は、分析妨害物である硫化物が生成され、分析がまったくできない状態ものとなるからである。なお、蒸気ドレン中の例えばｐＨ、電気伝導度、ＴＤＳ（全溶解固形物）、不凝縮ガス等は測定が可能である。
【０００７】
この結果、現状では、前処理を自動的にしかも連続で実施する方法と装置が存在しないために、事実上、連続モニタリングによる蒸気の監視が実現できない、という問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、連続での蒸気監視を可能にするために、蒸気中硫黄化合物のＳ2-イオンを除去し、分析の妨害をなくし、さらに人手によらないモニタリングを実現するための地熱発電用蒸気性状監視装置及び方法、地熱発電システム、地熱発電システムの制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、地熱発電用の蒸気を供給する蒸気配管から採取した採取蒸気を冷却して蒸気ドレン水とする第１冷却器と、前記蒸気ドレン水に、酸化薬剤を供給する薬剤供給部と、前記酸化薬剤と前記蒸気ドレン水とを混合する混合器と、前記酸化薬剤が混合された混合水の酸化反応を促進させる反応促進装置と、反応促進後の前記混合水の性状を分析する第１分析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にある。
【００１０】
この発明によれば、蒸気ドレン水に酸化薬剤を供給し、蒸気ドレン水を酸性側とすることで、蒸気ドレン水中に含まれるＳ2-イオンが除去される。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記蒸気ドレン水中に含有するガス成分を抽気・排出するエジェクタ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にある。
【００１２】
この発明によれば、エジェクタでガス状の硫化物成分を除去するので、薬剤供給前に硫化物成分が除去され、酸化薬剤の供給量の低減を図ることができる。
（実施例に記載：エジェクタの構造：図６）
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記エジェクタに供給する噴出媒体は、前記蒸気配管から採取する採取蒸気であることを特徴とする地熱発電用蒸気性状監視装置にある。
【００１４】
この発明によれば、エジェクタに採取蒸気を用いることで、別途エジェクタ用噴出媒体の供給が不要となる。
【００１５】
第４の発明は、第１の発明において、前記反応促進装置が、前記混合水を間接加熱する加熱装置であることを特徴とする地熱発電用蒸気性状監視装置にある。
【００１６】
この発明によれば、混合水が高温の蒸気により加熱されるので、酸化反応がより促進し、硫化物成分が除去しやすくなる。
【００１７】
第５の発明は、第１の発明において、前記反応促進装置が、槽底部にガス体を供給してバブリングさせる散気装置を有することを特徴とする地熱発電用蒸気性状監視装置にある。
【００１８】
この発明によれば、槽底部の散気装置からガス体をバブリングさせ、ガス体と共に溶存硫化物成分を除去する。
【００１９】
第６の発明は、第４の発明において、前記反応促進装置が加熱装置であり、前記混合水を間接加熱した場合、混合水を室温まで冷却する第２冷却器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にある。
【００２０】
この発明によれば、加熱された混合水を第２冷却器で冷却し、分析に備えることができる。
【００２１】
第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記蒸気ドレン水の性状を分析する第２分析装置を有することを特徴とする地熱発電用蒸気性状監視装置にある。
【００２２】
この発明によれば、蒸気ドレン水中に含まれるＳ2-イオンを除去する前において、例えばｐＨ等の蒸気性状を求めることができる。
【００２３】
第８の発明は、第２の発明において、前記反応促進装置の後流側に、さらにエジェクタ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にある。
【００２４】
この発明によれば、さらにエジェクタを備えるとで、反応促進装置で反応が促進された混合水中の残留Ｓ2-イオンをさらに除去する。
【００２５】
第９の発明は、生産井より噴出した蒸気を含む熱水から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蒸気によりタービンを回転させ、発電機を駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンから出た蒸気を凝縮して復水とする復水器と、凝縮された復水を冷却して冷却水とする冷却塔と、前記汽水分離器で分離した蒸気を蒸気タービンに供給する蒸気配管に設置される第1乃至８のいずれか一つの発明の地熱発電用蒸気性状監視装置とを備えることを特徴とする地熱発電システムにある。
【００２６】
この発明によれば、タービンに供給する蒸気の性状を監視することができる。
【００２７】
第１０の発明は、複数の生産井より噴出した蒸気を含む熱水から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蒸気を蒸気配管により集合して貯留する蒸気貯留部と、前記蒸気貯留部からの蒸気によりタービンを回転させ、発電機を駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンから出た蒸気を凝縮して復水とする復水器と、凝縮された復水を冷却して冷却水とする冷却塔と、前記複数の汽水分離器からの複数の蒸気配管に、各々設置される第１乃至８のいずれか一つの発明の地熱発電用蒸気性状監視装置とを備えることを特徴とする地熱発電システムにある。
【００２８】
この発明によれば、蒸気貯留部に供給する各蒸気の性状を監視することができる。
【００２９】
第１１の発明は、第９又は１０の地熱発電システムを用い、前記地熱発電用蒸気性状監視装置でオンライン計測を行い、計測結果に基づいて、管理値に適合しているかを判断し、判断の結果管理値に適合していない場合、以下のいずれか一つの制御を実行することを特徴とする地熱発電システムの制御方法にある。
１）複数の生産井から蒸気を供給している場合、計測結果に対応する分析成分の濃度が高い井戸からの蒸気の供給量を低下又は停止する制御を行う。
２）汽水分離器の後流側にミストセパレータを設置し、このミストセパレータに供給する水噴霧量を多くする制御を行う。
３）タービンノズルの水洗浄を実施する制御を行う。
【００３０】
この発明によれば、タービンに供給する蒸気の性状を監視し、安定した稼動が実現できる。
【００３１】
第１２の発明は、地熱発電用の蒸気を供給する蒸気配管から採取した採取蒸気を冷却して蒸気ドレン水とする第１冷却工程と、前記蒸気ドレン水に、酸化薬剤を供給する薬剤供給工程と、前記酸化薬剤と前記蒸気ドレン水とを混合する混合工程と、前記酸化薬剤が混合された混合水の酸化反応を促進させる反応促進工程と、反応促進後の前記混合水の性状を分析する第１分析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にある。
【００３２】
この発明によれば、蒸気ドレン水に酸化薬剤を供給し、蒸気ドレン水を酸性側とすることで、蒸気ドレン水中に含まれるＳ2-イオンが除去される。
【００３３】
第１３の発明は、第１２の発明において、前記蒸気ドレン水中に含有するガス成分を抽気・排出するエジェクタ工程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にある。
【００３４】
この発明によれば、エジェクタ工程でガス状の硫化物成分を除去するので、薬剤供給前に硫化物成分が除去され、酸化薬剤の供給量の低減を図ることができる。
【００３５】
第１４の発明は、第１３の発明において、前記エジェクタ工程に供給する噴出媒体は、前記蒸気配管から採取する採取蒸気であることを特徴とする地熱発電用蒸気性状監視方法にある。
【００３６】
この発明によれば、エジェクタ工程に採取蒸気を用いることで、別途エジェクタ用噴出媒体の供給が不要となる。
【００３７】
第１５の発明は、第１２の発明において、前記反応促進工程が、前記混合水を間接加熱することを特徴とする地熱発電用蒸気性状監視方法にある。
【００３８】
この発明によれば、混合水が高温の蒸気により加熱されるので、酸化反応がより促進し、硫化物成分が除去しやすくなる。
【００３９】
第１６の発明は、第１２の発明において、前記反応促進工程が、内部にガス体を供給してバブリングさせる散気工程であることを特徴とする地熱発電用蒸気性状監視方法にある。
【００４０】
この発明によれば、ガス体をバブリングさせ、ガス体と共に溶存硫化物成分を除去することができる。
【００４１】
第１７の発明は、第１５の発明において、前記反応促進工程が、前記混合水を間接加熱した場合、混合水を室温まで冷却する第２冷却工程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にある。
【００４２】
この発明によれば、加熱された混合水を第２冷却器で冷却し、分析に備えることができる。
【００４３】
第１８の発明は、第１２乃至１７のいずれか一つの発明において、前記蒸気ドレン水の性状を分析する第２分析工程を有することを特徴とする地熱発電用蒸気性状監視方法にある。
【００４４】
この発明によれば、蒸気ドレン水中に含まれるＳ2-イオンを除去する前において、例えばｐＨ等の蒸気性状を求めることができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、蒸気ドレン水に酸化薬剤を供給し、蒸気ドレン水を酸性側とすることで、蒸気ドレン水中に含まれるＳ2-イオンが除去され、化学分析の分析阻害物質が除去され、蒸気純度の指標である蒸気中の例えばＣｌ、ＳｉＯ2、Ｔ−Ｆｅ（全鉄）の分析がオンラインで連続測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、実施例１に係る地熱発電用蒸気性状監視装置の概略図である。
【図２】図２は、反応促進装置である散気槽の概略図である。
【図３】図３は、実施例２に係る地熱発電用蒸気性状監視装置の概略図である。
【図４】図４は、反応促進装置である加熱装置の概略図である。
【図５】図５は、実施例３に係る地熱発電用蒸気性状監視装置の概略図である。
【図６】図６は、エジェクタの概略図である。
【図７】図７は、実施例３に係る他の地熱発電用蒸気性状監視装置の概略図である。
【図８】図８は、実施例１に係る地熱発電システムの概略図である。
【図９】図９は、実施例１に係る他の地熱発電システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００４８】
図８は、実施例１に係る地熱発電システムの概略図である。
図８に示すように、本実施例に係る地熱発電システム５０Ａは、シングルフラッシュ方式の地熱発電システムであり、生産井５１Ａより噴出した蒸気を含む熱水５２から蒸気１１を分離する汽水分離器５３と、汽水分離器５３で分離された蒸気１１によりタービンを回転させ、図示しない発電機を駆動する蒸気タービン５５と、蒸気タービン５５から出た蒸気を凝縮して復水５７とする復水器５６と、凝縮された復水５７を冷却する冷却塔５９と、復水器５６から凝縮されない不凝縮ガス６２を抽出するガス空気抽出機６３とを備えている。なお、符号５８は復水ポンプ、６０は冷却水、６１は冷却水ポンプ、６５は熱水タンク、６６はミストセパレータ、６７は発電機、６８はサイレンサ、Ｖ11はバルブを図示する。
【００４９】
生産井５１Ａは、例えば地下５００ｍ〜４，０００ｍ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）を採取する井戸である。高圧の熱水５２は、採取される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、生産井５１Ａの後段（下流側）には、例えば旋回式の汽水分離器５３が配管によって連結され、生産井５１Ａから採取された前記二相流は、汽水分離器５３によって熱水（液体）５２と蒸気（気体）１１とに分離された後、熱水５２については熱水タンク６５を介して、熱水還元井５１Ｂ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。
【００５０】
一方、汽水分離器５３によって熱水から分離された蒸気１１は、蒸気貯留部５４を経由したのち、ミストセパレータ６６へと送られる。ミストセパレータ６６では、汽水分離器５３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。
【００５１】
その後、蒸気１１は蒸気タービン５５へと送られ、蒸気タービン５５内部のタービンノズル（図示せず）から吹き出された高圧蒸気が、発電機６７と連結されたタービン翼（図示せず）を回すことにより、電力が発生させられる。
【００５２】
地熱発電プラントは、上述した構成及び作用の如く、地下から採取した高圧熱水が気化した蒸気を作動流体とし、蒸気タービン５５を回転させることにより発電を行うプラントであるが、通常、生産井５１Ａから採取される高圧熱水は、地下水が地下の高温岩体へ接触・透水することにより生成されているため、高温岩体に含まれる種々の「化学成分」が高圧熱水中へ多量に溶解している。
よって、高圧熱水の一部が蒸気へと気化する際、高圧熱水中の「化学成分」が、硫化水素（Ｈ2Ｓ）、塩化水素（ＨＣｌ）、炭酸ガス（ＣＯ2）等の「腐食性ガス（酸性ガス）」、又は塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、炭酸塩等の塩化物（中性塩）、鉄化合物、ＳｉＯ2等からなる「溶解性固形物」として、純粋な「水蒸気（Ｈ2Ｏ）」と共に蒸気中に混在している。
【００５３】
よって、採取される蒸気１１中に含まれる還元力を有するＳ2-イオンを分析操作前の時点で前処理として除去する必要がある。
【００５４】
そこで、本実施例では、蒸気１１中含まれるＳ2-イオンを効率的に除去しつつ、連続して化学分析することができる、地熱発電用蒸気性状監視装置１０Ａをタービンの上流側で汽水分離器５３の後流側の蒸気配管１２に設置している。
【００５５】
図１は、実施例１に係る地熱発電用蒸気性状監視装置の概略図である。図１に示すように、地熱発電用蒸気性状監視装置１０Ａは、地熱発電用の蒸気１１を供給する蒸気配管１２から採取した採取蒸気１１Ａを冷却して蒸気ドレン水１３とする第１冷却器１４Ａと、蒸気ドレン水１３に、(例えば硫酸、過酸化水素等：実施例に記載)の酸化薬剤１５を供給する薬剤供給部１６と、酸化薬剤１５と蒸気ドレン水１３とを自然滞留混合する混合器１７と、酸化薬剤１５が自然滞留混合された混合水１３Ａの酸化反応を促進させる反応促進装置１８と、反応促進後の前記混合水１３Ａの性状を分析する第１分析装置１９Ａと、薬剤処理前の蒸気ドレン水１３の性状を分析する第２分析装置１９Ｂと、を備えるものである。
【００５６】
第１冷却器１４Ａは、蒸気配管１２から採取した採取蒸気１１Ａを冷却するものである。採取蒸気１１Ａは、タービン入り口前の蒸気配管１２内の蒸気サンプリングノズル１２ａの孔１２ｂから蒸気採取バルブＶ1、Ｖ3及び流量調整バルブＶ4により、蒸気の流量に応じて等速吸引で例えば５００〜１８００ｃｃ／ｍｉｎの蒸気ドレン流量でサンプリング配管Ｌ1に導入し、第１冷却器１４Ａに導入される。
第１冷却器１４Ａは、サンプリング配管Ｌ1内の蒸気を冷却・凝縮させるため、冷却水が底部から流入され、上端側から排出される。
【００５７】
この第１冷却器１４Ａで得られた蒸気ドレン水１３は、サンプリング配管Ｌ1からその一部が分岐され、分岐された蒸気ドレン水１３は、蒸気のドレン分析用サンプル水２０Ｂとして、第２分析用配管Ｌ2により第２分析装置１９Ｂへ導入され、ここで化学分析がなされる。
【００５８】
第２分析装置１９Ｂでは、Ｓ2-イオンを除去する前の蒸気ドレン水１３の例えばｐＨ、電気伝導度、全溶解固形物（Ｔｏｔａｌ  Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ：ＴＤＳ）、不凝縮ガス（ｎｏｎ ｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ ｇａｓ ：ＮＣＧ)等を測定し、蒸気性状を求めることができる。
ここで、ｐＨは、電極式のｐＨ計で計測することにより求める。電気伝導度は、電気伝導度計で電気抵抗を計測することにより求める。ＴＤＳは、蒸発−重量法により求める。不凝縮ガスは、例えばガス吸収法、ガスクロマトグラフ法により求める。
【００５９】
本実施例では、第１冷却器１４Ａで得られた蒸気ドレン水１３に酸化薬剤１５を薬剤供給部１６から供給している。
酸化薬剤としては、例えば過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）等を挙げることができる。過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の供給は、ガス体又は液体のいずれでもよい。
蒸気ドレン１３中のＨ2Ｓ、ＦｅＳのＳ2-イオン成分がＨ2Ｏ2と反応して、Ｈ2ＳＯ4となり、蒸気ドレン１３からＳ成分を除去することができる。このように、酸化薬剤１５を用いて蒸気ドレン１３を酸性側とすることで、蒸気中に含まれるＨ2Ｓガスが抜けやすくなる。
【００６０】
また、Ｈ2ＳＯ4水溶液の添加で、Ｈ2Ｓガス体とし、別途気化排出できるので、蒸気ドレン１３からＳ成分を除去することができる。
【００６１】
この酸化薬剤１５が混合された蒸気ドレン水１３は、サンプリング配管Ｌ1に介装される混合器１７において、自然滞留混合される。その後、混合器１７の後流側に設けた反応促進装置１８において、酸化薬剤１５が混合された混合水１３Ａの酸化反応を促進させている。
【００６２】
図２は、反応促進装置である散気槽の概略図である。
図２に示すように、本実施例の反応促進装置１８としては、底部に散気装置３１を配置した散気槽３２を用いており、混合水１３Ａを導入し、底部の散気装置３１からガス体（例えば窒素（Ｎ2）、酸素（Ｏ2）、空気等）３３をバブリングさせている。このガス体３３をバブリングさせることで、混合水１３Ａに溶解されているＨ2Ｓがガス体３３に同伴されて、外部に気化・排出される。
【００６３】
この反応促進装置での酸化反応を促進完結させることで、混合水１３ＡからＳ2-イオンが除去されることとなる。
【００６４】
その後、この混合水１３Ａを蒸気のドレン分析用サンプル水２０Ａとして、第１分析用配管Ｌ3により第１分析装置１９Ａへ導入され、ここで蒸気性状の化学分析がなされる。なお、余剰の混合水１３Ａは廃棄される。
【００６５】
この第１分析装置１９Ａでは、蒸気純度の指標である蒸気中のＣｌ、ＳｉＯ2、Ｔ−Ｆｅ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。
【００６６】
蒸気中のＣｌ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。
ここで、ＳｉＯ2は、吸光光度分析法により求める。Ｔ−Ｆｅは吸光光度分析法により求める。ここで、管理値としては、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。
【００６７】
この結果、本実施例によれば、Ｓ2-イオンの妨害が除去されるので、地熱発電プラントの蒸気純度の監視が可能となることから、タービンノズル（静翼）やタービン（動翼）へのスケーリングを軽減することができ、この結果、プラントの健全な稼動を実現することができる。
【００６８】
次に、図８に示す地熱発電システム５０Ａに、地熱発電用蒸気性状監視装置１０Ａを設置した際のオンラインの制御の一例について、説明する。
【００６９】
先ず、地熱発電用蒸気性状監視装置１０Ａの第１分析装置１９Ａで化学分析を行う。必要に応じて第２分析装置１９Ｂでも化学分析を行う。なお、両方の分析装置で分析を行うようにしてもよい。
この化学分析の分析結果のデータに基づいて、解析装置でプラントの管理値に適合しているかを判断し、地熱発電システムを制御する。
【００７０】
管理値に適合していない場合には、以下の制御のいずれか一つを実行する。
１）複数の生産井５１Ａから蒸気１１を供給している場合、計測結果に対応する分析成分の濃度が高い生産井からの蒸気の供給量を低下又は停止する制御を行う。
これは、事前に各井戸からの蒸気の成分組成を把握しておき、計測の結果、特定の成分の濃度が高い井戸から採取している場合には、その井戸からの蒸気の供給量を停止したり、供給を停止したりするものである。
【００７１】
２）ミストセパレータ６６の水の噴霧量を多くして液滴を大きくする。
蒸気１１中のミストには、スケール成分（ＳｉＯ等）が含まれているので、ミストセパレータに導入する河川の噴霧量を増大させ、蒸気中のミストを除去することで、持ち込み蒸気中のスケール成分（ＳｉＯ等）量を低下させることができる。
【００７２】
３）タービンノズルの水洗浄を実施する制御を行う。
例えば計測によりＳｉ成分が多いと判断された場合、タービンノズルへの、水洗浄を実施する。この結果、このスケール成分が付着する前にノズル洗浄装置から水洗浄を実施し、スケール付着を事前に防止することができる。
【００７３】
通常は、タービンノズルのスケール付着対策として、タービン入り口で水を噴霧する水洗浄を行い、タービンノズルに固着した後にそのスケールを除去している。
本実施例では、スケーリングの危険性が高い蒸気が供給されていると判断された際、蒸気１１の質が悪い生産井５１Ａからの蒸気量を調整する前や調整の途中において、タービン入り口に水洗浄して水を噴霧することで、スケーリングを事前にピンポイント的に回避させる制御を実施することができる。
【００７４】
図９は、実施例１に係る他の地熱発電システムの概略図である。
図９に示すように、本地熱発電システム５０Ｂでは、複数の生産井（図示せず）より噴出した蒸気を含む熱水から蒸気を分離する汽水分離器(図示せず)と、汽水分離器で分離された蒸気１１−１〜１１−ｎを集合して貯留する蒸気貯留部５４と、蒸気貯留部５４からの蒸気を蒸気タービン５５へ供給するものであり、本実施例の地熱発電用蒸気性状監視装置１０−１〜１０−ｎを、各生産井戸から汽水分離器で分離された蒸気１１−１〜１１−ｎの蒸気配管１２−１〜１２−ｎに各々設けている。
そして、各生産井５１Ａの蒸気の状態を地熱発電用蒸気性状監視装置１０−１〜１０−ｎで個別に監視するようにし、その計測値に基づきプラント制御に用いるようにしている。
【００７５】
この結果、本実施例の変形例によれば、Ｓ2-イオンの妨害が除去されるので、地熱発電プラントの蒸気純度の監視が各生産井の蒸気１１−１〜１１−ｎごとに監視可能となり、この結果をもとにプラントを制御することで、タービンノズル（静翼）やタービン（動翼）へのスケーリングを軽減することができる。この結果、プラントの健全な稼動を実現することができる。
【実施例２】
【００７６】
次に、本発明の実施例２に地熱発電用蒸気性状監視装置について説明する。以下においては、実施例１に係る地熱発電用蒸気性状監視装置との相違点を中心に説明する。なお、実施例１に係る地熱発電用蒸気性状監視装置と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
【００７７】
図３は、実施例２に係る地熱発電用蒸気性状監視装置の概略図である。図４は、実施例２に係る反応促進装置である加熱装置の概略図である。
図３に示すように、本実施例に係る地熱発電用蒸気性状監視装置１０Ｂは、反応促進装置１８として、実施例１のような自然滞留による反応ではなく、混合水１３Ａを間接加熱する加熱装置を用いている。
図４に示すように、本実施例に係る反応促進装置１８は、内筒４１と外筒４２とからなる二重構造容器としており、内筒４１には、混合水１３Ａが導入口４１ａから流入され、内部の混合水１３Ａが採取蒸気１１Ｂにより間接加熱され、排出口４１ｂから排出する。採取蒸気１１は蒸気導入口４２ａから流入し、内筒４１と外筒４２との間を通過して、蒸気排出口４２ｂから排出される。採取蒸気１１Ｂによる間接加熱の結果、内筒４１の上部のヘッドスペース４１ｃに溜まった気液分離されたガス体（含有Ｈ2Ｓ等）４３は、ガス排出管４１ｄにより外部に放出される。放出されたガス体４３は、図８に示す冷却塔５９へ排出される。
【００７８】
ここで、加熱用の蒸気は、蒸気配管１２から採取管１２ａの孔１２ｂから採取された採取蒸気（温度１３０〜１８０℃）１１Ｂを用い、蒸気分取バルブＶ5及びバルブＶ6を操作して、反応促進装置１８へ導入する。なお、バルブＶ2は閉じており、サンプリング配管Ｌ1への流入を防止している。
【００７９】
また、蒸気１１を用いずに、ヒータ等を用いて加熱するようにしてもよい。
【００８０】
本実施例によれば、反応促進装置１８において、混合水１３Ａが高温の蒸気１１により加熱されるので、実施例１に較べて酸化反応がより促進し、Ｓ2-イオンが除去しやすくなる。
【００８１】
本実施例では、混合水１３Ａを反応促進装置１８で加熱しているので、そのままでは分析に適さない。よって、反応促進装置１８の後流側のサンプリング配管Ｌ1には第２冷却器１４Ｂが設けられている。
【００８２】
よって、この第２冷却器１４Ｂを備えることで、加熱された混合水１３Ａが室温まで冷却され、第１分析装置１９Ａでの分析に備えることができる。
【実施例３】
【００８３】
次に、本発明の実施例３に地熱発電用蒸気性状監視装置について説明する。以下においては、実施例１及び２に係る地熱発電用蒸気性状監視装置との相違点を中心に説明する。なお、実施例１に係る地熱発電用蒸気性状監視装置と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
【００８４】
図５は、実施例３に係る地熱発電用蒸気性状監視装置の概略図である。図６は、実施例３に係るエジェクタの概略図である。
図５に示すように、本実施例に係る地熱発電用蒸気性状監視装置１０Ｃは、実施例２の地熱発電用蒸気性状監視装置１０Ｂにおいて、さらに第１の冷却器１４Ａと酸化剤供給部１６との間に、エジェクタ２１を設けている。
【００８５】
図６に示すように、エジェクタ２１は、蒸気ドレン水１３を導入する導入部２１ａと、高温・高圧の採取蒸気１１Ｂを導入する蒸気導入部２１ｂと、両者が混合する混合部２１ｃと排出部２１ｄとから構成され、加圧の蒸気が混合部２１ｃで絞られ、流速が増加したことに伴い、圧力が低下（ベルヌーイの定理）し、真空が発生し、これにより蒸気中のガス体が採取蒸気１１Ａに抽気され、採取蒸気１１Ｂと共にＨ2ＳガスやＣＯ2ガスが同伴され、分離される。放出されたガス体４３は、図８に示す冷却塔５９へ排出される。
ここで、エジェクタ用の蒸気は、蒸気配管１２から採取管１２ａの孔１２ｂから採取された採取蒸気（温度１３０〜１８０℃）１１Ｂを用い、蒸気分取バルブＶ5及びバルブＶ7を操作して、エジェクタ２１の蒸気導入部２１ｂへ導入する。
【００８６】
このエジェクタ２１によるガス体の分離は、蒸気ドレン水１３の約１／３程度であるので、その後実施例１と同様に酸化薬剤１５の添加による除去を行うことで、実施例１より確実にＳ2-イオンを除去することができる。
【００８７】
この発明によれば、エジェクタ２１でＳ2-イオンをガス体として除去するので、薬剤供給前にＳ2-イオンの一部が除去され、実施例１よりも酸化薬剤１５の供給量の低減を図ることができる。
【００８８】
エジェクタ２１の流体としては、採取蒸気１１Ａを用いることで、別途エジェクタ用噴出媒体の供給が不要となる。
【００８９】
図７は、実施例３に係る他の地熱発電用蒸気性状監視装置の概略図である。
図７の地熱発電用蒸気性状監視装置１０Ｄに示すように、反応促進装置１８の後流側に、さらにエジェクタ２１を設置して、反応促進装置１８で反応が促進された混合水１３Ａ中の残留Ｓ2-イオンをさらに除去するようにしても良い。
ここで、エジェクタ用の蒸気は、蒸気配管１２から採取管１２ａの孔１２ｂから採取された採取蒸気（温度１３０〜１８０℃）１１Ｂを用い、蒸気分取バルブＶ5及びバルブＶ8を操作して、エジェクタ２１の蒸気導入部２１ｂへ導入する。
【符号の説明】
【００９０】
１０Ａ〜１０Ｄ  地熱発電用蒸気性状監視装置
１１  蒸気
１１Ａ  採取蒸気
１２  蒸気配管
１３  蒸気ドレン水
１３Ａ  混合水
１４Ａ  第１冷却器
１４Ｂ  第２冷却器
１５  酸化薬剤
１６  薬剤供給部
１７  混合器
１８  反応促進装置
１９Ａ  第１分析装置
１９Ｂ  第２分析装置
Ｌ1  サンプリング配管
Ｌ2  第１分析用配管
Ｌ3  第２分析用配管
【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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【図８】
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【図９】
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