(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地熱熱水の流量を測定する方法であって、前記地熱熱水の温度と異なる温度の希釈水を前記熱水と混合させて熱水−希釈水混合体を得、前記希釈水の流量Ｆ0 及び温度Ｔ0 を測定し、前記地熱熱水の温度Ｔ1 を測定し、前記熱水−希釈水混合体の温度Ｔ2 を測定して、前記流量Ｆ0 並びに温度Ｔ0 、Ｔ1 及びＴ2 に基づき熱量計算を行うことにより前記地熱熱水の流量Ｆｘを算出することを特徴とする、地熱熱水流量の測定方法。
【請求項２】
前記熱量計算は、単位時間あたり流通する前記地熱熱水により運ばれる熱量と単位時間あたり流通する前記希釈水により運ばれる熱量との和が単位時間あたり流通する前記熱水−希釈水混合体により運ばれる熱量に実質上等しいことに基づいてなされることを特徴とする、請求項１に記載の地熱熱水流量の測定方法。
【請求項３】
前記熱量計算は、式
Ｆｘ＝Ｆ0 ＊［ｈ（Ｔ2 ）−ｈ（Ｔ0 ）］／［ｈ（Ｔ1 ）−ｈ（Ｔ2 ）］
｛ここで、ｈ（Ｔ0 ），ｈ（Ｔ1 ）及びｈ（Ｔ2 ）はエンタルピーを示す｝
を用いて行われることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の地熱熱水流量の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地熱発電所における地熱熱水流量測定の技術分野に属するものであり、特に地熱熱水の希釈混合に伴う温度変化を利用した地熱熱水流量の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
地熱発電所では、地熱蒸気生産井から地熱蒸気を採取する際に、不可避的に地熱熱水が随伴して採取される。この地熱熱水が蒸気タービンへと供給されると該蒸気タービンの駆動効率が低下するので、地熱熱水を予め分離した上で地熱蒸気を蒸気タービンへと供給するようにしている。分離された地熱蒸気は、還元井により地下に還元され、地中で加熱を受けて再び地熱蒸気として地熱蒸気生産井から採取される。
【０００３】
地熱蒸気生産井から地熱蒸気を採取して蒸気タービンへと供給する際に、分離された地熱熱水を還元井を介して地中へと導く熱水還元系において、熱水の流量を測定することは、熱水還元系のみならず蒸気タービンへの地熱蒸気供給系をも含めた装置設備全体の稼働を管理する上で重要なことである。
【０００４】
従来の地熱熱水流量の測定方法としては、熱水配管に設けたオリフィス差圧流量計を利用するものが一般的である。しかし、このオリフィス差圧流量計による測定方法では、圧力損失が大きくなり、熱水の円滑な流通が阻害されるという難点がある。
【０００５】
一方、地熱熱水を還元井へ還元する方式としては、従来、高温（例えば１７０℃）の熱水をそのまま高圧（例えば７〜８気圧）で送出する高温高圧還元法が行われている。しかし、この方法では、高温熱水中にシリカが高濃度に溶存するので、地熱熱水還元井へと送出され圧力が低下すると、過飽和となったシリカがシリカスケールとして還元井内面に付着し、還元井の流通内径が次第に小さくなるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、還元井内でのシリカスケールの付着を抑制しつつ、配管内の熱水の流通に悪影響を与えることなく地熱熱水の流量測定を行うことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
地熱熱水の流量を測定する方法であって、前記地熱熱水の温度と異なる温度の希釈水を前記熱水と混合させて熱水−希釈水混合体を得、前記希釈水の流量Ｆ0 及び温度Ｔ0 を測定し、前記地熱熱水の温度Ｔ1 を測定し、前記熱水−希釈水混合体の温度Ｔ2 を測定して、前記流量Ｆ0 並びに温度Ｔ0 、Ｔ1 及びＴ2 に基づき熱量計算を行うことにより前記地熱熱水の流量Ｆｘを算出することを特徴とする、地熱熱水流量の測定方法、
が提供される。
【０００８】
本発明の一態様においては、前記熱量計算は、単位時間あたり流通する前記地熱熱水により運ばれる熱量と単位時間あたり流通する前記希釈水により運ばれる熱量との和が単位時間あたり流通する前記熱水−希釈水混合体により運ばれる熱量に実質上等しいことに基づいてなされる。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記熱量計算は、式
Ｆｘ＝Ｆ0 ＊［ｈ（Ｔ2 ）−ｈ（Ｔ0 ）］／［ｈ（Ｔ1 ）−ｈ（Ｔ2 ）］
｛ここで、ｈ（Ｔ0 ），ｈ（Ｔ1 ）及びｈ（Ｔ2 ）はエンタルピーを示す｝
を用いて行われる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１〜図３は本発明による地熱熱水流量の測定方法の一実施形態の概略説明図である。
【００１２】
図１において、符号２は気水分離器（セパレータ）を示し、符号４は混合器（スタティックミキサー）を示し、符号６は熱水−希釈水混合体貯留池（ピット）を示し、符号８，１０，１２はそれぞれ発電所内の蒸気タービン、発電機及び冷却塔を示し、符号１４は希釈水ピットを示し、符号１６は補給水（河川水）揚水ポンプを示す。また、符号２０は流量計を示し、これは配管内を流通する希釈水の流量を測定するものである。符号２２，２４，２６は温度計を示し、これらはそれぞれ配管内の希釈水、熱水及び熱水−希釈水混合体の温度を測定するものである。
【００１３】
図１に示されているように、セパレータ２には、地熱蒸気生産井（単に「生産井」という）から得られる地熱蒸気と熱水との気水二相混合体流（二相流）が供給される。セパレータ２の下部に設けられた熱水出口から排出される熱水（例えば、温度１７０℃、圧力７気圧）は、不図示のポンプによりスタティックミキサー４の熱水入口へと供給される。この熱水の温度（Ｔ1 ）及び圧力は温度／圧力計２４により測定される。尚、セパレータ２の上部に設けられた蒸気出口から排出される蒸気は、蒸気タービン８へと供給され、発電機１０の回転子の駆動回転に寄与する。
【００１４】
他方、希釈水ピット１０には希釈に利用される水（例えば、温度２０〜４０℃）が貯留されており、この希釈水は不図示のポンプによりスタティックミキサー４の希釈水入口へと供給される。この希釈水の流量（Ｆ0 ）は流量計２０により測定され、希釈水の温度（Ｔ0 ）及び圧力は温度／圧力計２２により測定される。希釈水ピット１０に貯留される希釈水としては、発電所で蒸気タービン回転駆動に利用された蒸気を冷却する冷却塔１２から排出される冷却排水や、揚水ポンプ１６により河川から汲み上げられた補給水を利用することができる。
【００１５】
スタティックミキサー４内では熱水と希釈水との混合が行われ、これにより得られた熱水−希釈水混合体（例えば、温度９０〜１００℃）が出口から排出される。熱水−希釈水混合体の温度（Ｔ2 ）及び圧力は温度／圧力計２６により測定される。図２はスタティックミキサー４の一例の断面を示す。このスタティックミキサー４は二重管構造をなしており、内管には多数の流通孔４’が形成されている。熱水は内管内を通過し、希釈水は内管と外管との間に供給され流通孔４’を通って内管内へと入り込み、該内管内で熱水と混合され、熱水−希釈水混合体として出口から排出される。排出された熱水−希釈水混合体は、熱水−希釈水混合体ピット６へと供給され、ここから還元井へと送出される。
【００１６】
図３は、本実施形態における地熱熱水流量の演算系を示す。演算装置３０には流量計２０及び温度／圧力計２２，２４，２６からそれぞれＦ0 、Ｔ0 、Ｔ1 及びＴ2 並びに希釈水、熱水及び熱水−希釈水混合体の圧力の検知信号が入力される。演算装置３０において、流量Ｆ0 並びに温度Ｔ0 、Ｔ1 及びＴ2 並びに希釈水、熱水及び熱水−希釈水混合体の圧力に基づき熱量計算を行うことにより、熱水の流量Ｆｘが算出され、この流量値が出力される。この熱量計算は、単位時間あたり流通する地熱熱水により運ばれる熱量と単位時間あたり流通する希釈水により運ばれる熱量との和が単位時間あたり流通する熱水−希釈水混合体（その流量は熱水の流量と希釈水の流量との和に等しい）により運ばれる熱量に実質上等しいことに基づいてなされる。即ち、
Ｆ0 ＊ｈ（Ｔ0 ）＋Ｆｘ＊ｈ（Ｔ1 ）＝（Ｆ0 ＋Ｆｘ）＊ｈ（Ｔ2 ）
であるから、
Ｆｘ＝Ｆ0 ＊［ｈ（Ｔ2 ）−ｈ（Ｔ0 ）］／［ｈ（Ｔ1 ）−ｈ（Ｔ2 ）］
となる。
【００１７】
ここで、エンタルピーｈ（Ｔ0 ），ｈ（Ｔ1 ）及びｈ（Ｔ2 ）は、それぞれ測定された希釈水、熱水及び熱水−希釈水混合体の温度及び圧力に基づき、演算装置３０に付設されたメモリに記憶されているテーブル（蒸気表）を用いて求めることができる。
【００１８】
以上のような演算による地熱熱水流量の算出の精度を高めるためには、熱水の温度と希釈水の温度との差がある程度大きいことが好ましく、また希釈水の温度は熱水の温度より低いことが好ましい。例えば、希釈水として熱水より温度が１００℃以上低いものを用いることができる。
【００１９】
以上のように、本実施形態においては、熱水配管及び熱水−希釈水混合体配管で測定するのは温度のみであり、従って、従来の方法に比べて圧力損失が極めて小さく、配管内の熱水や熱水−希釈水混合体の流通を良好に維持することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、地熱熱水を希釈水と混合することでシリカ濃度を低減させているので、還元井内でのシリカスケールの付着が抑制され、しかも配管内の熱水や熱水−希釈水混合体の流通に悪影響を与えることなく地熱熱水の流量測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による地熱熱水流量の測定方法の一実施形態の概略説明図である。
【図２】本発明による地熱熱水流量の測定方法の一実施形態におけるスタティックミキサーの断面図である。
【図３】本発明による地熱熱水流量の測定方法の一実施形態における地熱熱水流量の演算系を示すブロック図である。
【符号の説明】
２    気水分離器（セパレータ）
４    混合器（スタティックミキサー）
４’  流通孔
６    熱水−希釈水混合体ピット
８    蒸気タービン
１０    発電機
１２    冷却塔
１４    希釈水ピット
１６    補給水揚水ポンプ
２０    流量計
２２，２４，２６    温度／圧力計
３０    演算装置
【図１】
0004023905.tif 000002
【図２】
0004023905.tif 000003
【図３】
0004023905.tif 000004