特許 6013140 発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6013140

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】発電システム

(51)【国際特許分類】

   F03G 4/00 20060101AFI20161011BHJP

   F01K 23/02 20060101ALI20161011BHJP

   F01K 27/02 20060101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   F03G4/00 521

   F01K23/02 Z

   F01K27/02 Z

   F03G4/00 511

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-241513(P2012-241513)

(22)【出願日】2012年11月1日

(65)【公開番号】特開2014-92040(P2014-92040A)

(43)【公開日】2014年5月19日

【審査請求日】2015年7月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ハディアント アスハリ モハメッド

(72)【発明者】

【氏名】谷口 晶洋

(72)【発明者】

【氏名】ロジオノフミハイル

(72)【発明者】

【氏名】沖田 信雄

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 勝康

(72)【発明者】

【氏名】山下 勝也

(72)【発明者】

【氏名】古屋 修

(72)【発明者】

【氏名】高柳 幹男

【審査官】 佐藤 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１２５１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２９８６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−０１０１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−０８４７７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０５−２２２９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８０１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２１００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２０８１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５９８７０６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｇ ４／００

Ｆ０１Ｋ ２３／００−１０

Ｆ０１Ｋ ２５／１０

Ｆ０１Ｋ ２７／０２

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生産井から供給される地熱流体を蒸気と熱水とに分離するフラッシャーと、
前記フラッシャーによって分離された蒸気が作動媒体として供給されることにより駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから排出された蒸気が第１の熱媒として供給される蒸発器と、
前記蒸発器を介して前記第１の熱媒が供給される第１予熱器と、
前記フラッシャーによって分離された熱水が前記フラッシャーから第２の熱媒として供給される過熱器と、
前記過熱器を介して前記第２の熱媒が供給される第２予熱器と、
水よりも沸点が低い低沸点媒体が、前記第１予熱器、前記第２予熱器、前記蒸発器、及び前記過熱器において、順次、熱交換された後に、作動媒体として供給されることによって駆動する媒体タービンと、
を有し、
前記蒸発器及び前記第１予熱器では、前記低沸点媒体と前記第１の熱媒との間において熱交換が行われ、
前記過熱器及び前記第２予熱器においては、前記低沸点媒体と前記第２の熱媒との間において熱交換が行われることを特徴とする、
発電システム。

【請求項2】

前記フラッシャーによって分離された熱水が前記過熱器を介して供給され、当該供給された熱水を減圧することによって、蒸気と熱水とに分離する気液分離器
を更に有し、
前記気液分離器において蒸気が分離された熱水は、前記第２予熱器に前記第２の熱媒として供給され、
前記気液分離器において熱水から分離された蒸気は、前記蒸気タービンから排出された蒸気と共に、前記第１の熱媒として、前記蒸発器と前記第１予熱器とに順次供給されることを特徴とする、
請求項１に記載の発電システム。

【請求項3】

前記フラッシャーによって分離された熱水が前記過熱器を介して供給され、当該供給された熱水を減圧することによって、蒸気と熱水とに分離する気液分離器
を更に有し、
前記気液分離器において蒸気が分離された熱水は、前記第２予熱器に前記第２の熱媒として供給され、
前記気液分離器において熱水から分離された蒸気は、前記蒸気タービンにおいて、前記フラッシャーによって分離された蒸気が作動媒体として供給される初段のタービン段落よりも後段に位置するタービン段落に、作動媒体として供給されることを特徴とする、
請求項１に記載の発電システム。

【請求項4】

前記媒体タービンから排出された低沸点媒体を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器によって凝縮された低沸点媒体を、前記第１予熱器、前記第２予熱器、前記蒸発器、及び前記過熱器を順次介して、前記媒体タービンに供給する媒体ポンプと
を有することを特徴とする、
請求項１から３のいずれかに記載の発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

地熱流体（地熱水）から分離した蒸気を作動媒体として蒸気タービンが駆動すると共に、蒸気タービンから排出された蒸気及び地熱流体から分離した熱水を用いてガス化した低沸点媒体を作動媒体として媒体タービンが駆動するコンバインド発電システムが、知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−２０８１１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の発電システムでは、蒸気タービンから排出された蒸気と地熱流体から蒸気を分離して得た熱水とを合流させたものを熱媒（熱源媒体）として用いて、低沸点媒体をガス化し、媒体タービンに供給している。

【0005】

しかしながら、地熱流体から蒸気を分離して得られた熱水と、蒸気タービンから排出された蒸気とのそれぞれは、エネルギーレベルが互いに異なる。このため、両者を合流させたものと低沸点媒体との間で熱交換を行う場合には、低沸点媒体を十分に過熱することができない場合がある。

【0006】

このように、地熱流体を用いて発電を行う発電システムにおいては、地熱エネルギーの利用効率が十分でなく、その結果、発電量の向上が困難な場合がある。

【0007】

したがって、本発明が解決しようとする課題は、地熱エネルギーの利用効率を向上し、発電量を増加することができる発電プラントを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本実施形態の発電システムにおいては、生産井から供給される地熱流体を蒸気と熱水とにフラッシャーが分離する。そのフラッシャーによって分離された蒸気が作動媒体として供給されることにより蒸気タービンが駆動する。その蒸気タービンから排出された蒸気が第１の熱媒として蒸発器に供給される。その蒸発器を介して第１の熱媒が第１予熱器に供給される。フラッシャーによって分離された熱水がフラッシャーから第２の熱媒として過熱器に供給される。その過熱器を介して第２の熱媒が第２予熱器に供給される。そして、水よりも沸点が低い低沸点媒体が、第１予熱器、第２予熱器、蒸発器、及び過熱器において、順次、熱交換された後に、作動媒体として供給されることによって、媒体タービンが駆動する。蒸発器及び第１予熱器では、低沸点媒体と第１の熱媒との間において熱交換が行われる。そして、過熱器及び第２予熱器においては、低沸点媒体と第２の熱媒との間において熱交換が行われる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態に係る発電システムを示す系統図である。

【図2】図２は、第２実施形態に係る発電システムを示す系統図である。

【図3】図３は、第３実施形態に係る発電システムを示す系統図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施形態について、図面を参照して説明する。

【0011】

＜第１実施形態＞
［Ａ］発電システムの構成
図１は、第１実施形態に係る発電システムを示す系統図である。

【0012】

発電システム１は、図１に示すように、フラッシャー１１、蒸気タービン２１、発電機２２と、蒸発器３１、第１予熱器３２、過熱器４１、第２予熱器４２、媒体タービン５１、発電機５２、凝縮器６１、冷却塔７１、冷却ポンプ７２、及び、媒体ポンプ８１を有する。

【0013】

以下より、発電システム１を構成する各部について順次説明する。

【0014】

［Ａ−１］フラッシャー１１
フラッシャー１１は、生産井１０から供給される地熱流体Ｆ１（地熱水）を蒸気と熱水とに分離し、その分離した蒸気を作動媒体Ｆ１１として蒸気タービン２１に供給すると共に、その分離した熱水を熱媒Ｆ１２として過熱器４１に供給する。

【0015】

具体的には、フラッシャー１１は、減圧弁１００ｖが設置された配管１００が、生産井１０との間に設けられており、生産井１０から地熱流体Ｆ１がその配管１００に流入し、減圧弁１００ｖを介して供給される。そして、フラッシャー１１は、その供給された地熱流体Ｆ１を減圧することによって、蒸気と熱水とに分離する。

【0016】

また、フラッシャー１１は、弁１１１Ａｖ（主蒸気止め弁（ＭＳＶ），蒸気加減弁（ＣＶ））が設置された配管１１１Ａが蒸気タービン２１との間に設けられており、分離した蒸気を、その配管１１１Ａから蒸気タービン２１に作動媒体Ｆ１１として供給する。さらに、フラッシャー１１は、減圧弁１１１Ｂｖが設置された配管１１１Ｂが、過熱器４１との間に設けられており、分離した熱水を、その配管１１１Ｂから過熱器４１に熱媒Ｆ１２として供給する。

【0017】

［Ａ−２］蒸気タービン２１
蒸気タービン２１は、フラッシャー１１から作動媒体Ｆ１１が内部に供給されることにより駆動する。

【0018】

具体的には、蒸気タービン２１は、フラッシャー１１との間に設けられた配管１１１Ａから、作動媒体Ｆ１１が弁１１１Ａｖ（ＭＳＶ，ＣＶ）を介してケーシング（図示省略）の内部に供給される。そして、蒸気タービン２１は、その作動媒体Ｆ１１の供給によって、ケーシングの内部においてタービンロータ（図示省略）が回転する。

【0019】

ここでは、蒸気タービン２１は、静翼（ノズル）と動翼（タービン羽根）とによって構成されるタービン段落が、タービンロータの回転軸に沿って複数設けられており、一方の端部に位置する初段のタービン段落に作動媒体Ｆ１１が供給される。そして、蒸気タービン２１においては、その供給された作動媒体Ｆ１１が、各タービン段落において仕事を行ってタービンロータを回転させる。作動媒体Ｆ１１は、一方の端部から他方の端部へ流れるに従って温度および圧力が低下し、他方の端部に位置する最終段のタービン段落を通過した後に、配管１２１Ａから排出される。

【0020】

つまり、蒸気タービン２１は、作動媒体Ｆ１１が一方の端部から他方の端部に向かって流れて排出される単流タービンである。

【0021】

［Ａ−３］発電機２２
発電機２２は、蒸気タービン２１に備えられたタービンロータの回転軸に連結されており、タービンロータの回転によって駆動し、発電を行う。

【0022】

［Ａ−４］蒸発器３１
蒸発器３１は、蒸気タービン２１において作動媒体Ｆ１１として用いられた蒸気が熱媒Ｆ１１Ａ（第１の熱媒）として排出され、その熱媒Ｆ１１Ａを用いて、第２予熱器４２で予熱された低沸点媒体Ｆ２を蒸発させる。

【0023】

具体的には、蒸発器３１は、熱媒Ｆ１１Ａが蒸気タービン２１から配管１２１Ａを介して供給される。また、蒸発器３１は、低沸点媒体Ｆ２が第２予熱器４２から配管１４２Ｂを介して供給される。そして、蒸発器３１では、熱媒Ｆ１１Ａと低沸点媒体Ｆ２との間において熱交換が行われることによって、低沸点媒体Ｆ２が蒸発する。

【0024】

その後、蒸発器３１においては、熱交換後の熱媒Ｆ１１Ａが配管１３１Ａに排出される。ここでは、熱媒Ｆ１１Ａは、蒸発器３１の出口において復水されて、熱水になった状態で排出される。また、蒸発器３１においては、熱交換後の低沸点媒体Ｆ２が配管１３１Ｂに排出される。

【0025】

［Ａ−５］第１予熱器３２
第１予熱器３２は、蒸発器３１から排出された熱媒Ｆ１１Ａを用いて、凝縮器６１によって凝縮された低沸点媒体Ｆ２を予熱する。

【0026】

具体的には、第１予熱器３２は、熱媒Ｆ１１Ａが蒸発器３１から配管１３１Ａを介して供給される。また、第１予熱器３２は、低沸点媒体Ｆ２が凝縮器６１から配管１６１Ｂを介して供給される。ここでは、熱媒Ｆ１１Ａは、蒸発器３１の出口において復水されて、熱水になった状態で供給され、低沸点媒体Ｆ２は、凝縮器６１によって凝縮され、液化された状態で供給される。そして、第１予熱器３２では、熱媒Ｆ１１Ａと、低沸点媒体Ｆ２との間において熱交換が行われることによって、低沸点媒体Ｆ２が予熱される。

【0027】

その後、第１予熱器３２においては、熱媒Ｆ１１Ａが配管１３２Ａに排出され、還元井９０に還元される。また、低沸点媒体Ｆ２が第１予熱器３２から配管１３２Ｂに排出される。

【0028】

［Ａ−６］過熱器４１
過熱器４１は、フラッシャー１１によって分離された熱水が熱媒Ｆ１２（第２の熱媒）として供給され、その供給された熱媒Ｆ１２を用いて、蒸発器３１によって蒸発された低沸点媒体Ｆ２を過熱する。

【0029】

具体的には、過熱器４１は、熱媒Ｆ１２がフラッシャー１１から配管１１１Ｂを介して供給される。また、過熱器４１は、低沸点媒体Ｆ２が蒸発器３１から配管１３１Ｂを介して供給される。ここでは、熱媒Ｆ１２は、蒸気タービン２１から排出された熱媒Ｆ１１Ａよりも高い温度で過熱器４１に供給され、低沸点媒体Ｆ２は、蒸発器３１によって気化された状態で供給される。そして、過熱器４１では、熱媒Ｆ１２と低沸点媒体Ｆ２との間において熱交換が行われ、低沸点媒体Ｆ２が過熱される。

【0030】

その後、過熱器４１においては、熱媒Ｆ１２が配管１４１Ａに排出される。また、低沸点媒体Ｆ２が過熱器４１から配管１４１Ｂに排出される。

【0031】

［Ａ−７］第２予熱器４２
第２予熱器４２は、過熱器４１から供給された熱媒Ｆ１２を用いて、第１予熱器４２によって予熱された低沸点媒体Ｆ２を、更に予熱する。

【0032】

具体的には、第２予熱器４２は、熱媒Ｆ１２が過熱器４１から配管１４１Ａを介して供給される。また、第２予熱器４２は、低沸点媒体Ｆ２が第１予熱器３２から配管１３２Ｂを介して供給される。そして、第２予熱器４２では、熱媒Ｆ１２と低沸点媒体Ｆ２との間において熱交換が行われることによって、低沸点媒体Ｆ２が更に予熱される。

【0033】

その後、第２予熱器４２においては、熱媒Ｆ１２が配管１４２Ａに排出され、還元井９０に還元される。また、低沸点媒体Ｆ２が第２予熱器４２から配管１４２Ｂに排出される。

【0034】

［Ａ−８］媒体タービン５１
媒体タービン５１は、第１予熱器３２、第２予熱器４２、蒸発器３１、及び、過熱器４１において、順次、熱交換された低沸点媒体Ｆ２が内部に供給されることによって、発電機５２を駆動させる。

【0035】

具体的には、媒体タービン５１は、過熱器４１との間に設けられた配管１４１Ｂから、減圧弁１４１Ｂｖを介して、ケーシング（図示省略）の内部に、低沸点媒体Ｆ２が作動媒体として供給される。本実施形態では、低沸点媒体Ｆ２は、水よりも沸点が低いものが用いられる。たとえば、低沸点媒体Ｆ２は、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）などの代替フロンや、ブタンなどの炭化水素である。そして、媒体タービン５１は、その低沸点媒体Ｆ２の供給によって、そのケーシングの内部に設置されたタービンロータ（図示省略）が回転する。

【0036】

ここでは、媒体タービン５１は、蒸気タービン２１と同様に、静翼（ノズル）と動翼（タービン羽根）とによって構成されるタービン段落が、タービンロータの回転軸に沿って複数設けられており、低沸点媒体Ｆ２は、一方の端部に位置する初段のタービン段落に供給される。そして、媒体タービン５１においては、その供給された低沸点媒体Ｆ２が、各タービン段落において仕事を行ってタービンロータを回転させる。低沸点媒体Ｆ２は、一方の端部から他方の端部へ流れるに従って圧力および温度が低下し、他方の端部に位置する最終段のタービン段落を通過した後に、配管１５１Ｂから排出媒体として排出される。

【0037】

つまり、媒体タービン５１は、蒸気タービン２１と同様に、単流タービンである。

【0038】

［Ａ−９］発電機５２
発電機５２は、媒体タービン５１の回転軸に連結されており、媒体タービン５１の内部においてタービンロータが回転することによって駆動し、発電を行う。

【0039】

［Ａ−１０］凝縮器６１
凝縮器６１は、媒体タービン５１から排出された低沸点媒体Ｆ２を凝縮する。

【0040】

具体的には、凝縮器６１は、低沸点媒体Ｆ２が媒体タービン５１から配管１５１Ｂを介して供給される。また、凝縮器６１は、冷却ポンプ７２から配管１７２Ｃを介して冷媒Ｆ３が供給される。そして、凝縮器６１においては、媒体タービン５１から排出された低沸点媒体Ｆ２と、冷却ポンプ７２から供給された冷媒Ｆ３との間で熱交換が行われ、低沸点媒体Ｆ２が凝縮される。

【0041】

その後、凝縮器６１では、凝縮された低沸点媒体Ｆ２が、配管１６１Ｂに排出される。また、冷媒Ｆ３が凝縮器６１から配管１６１Ｃに排出される。

【0042】

［Ａ−１１］冷却塔７１
冷却塔７１は、凝縮器６１から排出された冷媒Ｆ３を冷却する。

【0043】

具体的には、冷却塔７１は、冷媒Ｆ３が凝縮器６１から配管１６１Ｃを介して供給され、その供給された冷媒Ｆ３を冷却する。そして、冷却塔７１は、冷却した冷媒Ｆ３を配管１７１に排出する。

【0044】

［Ａ−１２］冷却ポンプ７２
冷却ポンプ７２は、冷却塔７１から排出された冷媒Ｆ３を凝縮器６１に供給する。

【0045】

具体的には、冷却ポンプ７２は、冷却塔７１から冷媒Ｆ３が配管１７１Ｃを介して供給される。そして、冷却ポンプ７２は、その供給された冷媒Ｆ３を配管１７２Ｃへ排出することによって、凝縮器６１に移送し供給する。

【0046】

［Ａ−１３］媒体ポンプ８１
媒体ポンプ８１は、第１予熱器３２、第２予熱器４２、蒸発器３１、及び、過熱器４１を順次介して、凝縮器６１によって凝縮された低沸点媒体Ｆ２を、媒体タービン５１に供給する。

【0047】

具体的には、媒体ポンプ８１は、凝縮器６１によって凝縮された低沸点媒体Ｆ２が、配管１６１Ｂを介して供給される。そして、媒体ポンプ８１は、その供給された低沸点媒体Ｆ２を昇圧して、配管１８１Ｂへ排出する。これにより、媒体ポンプ８１は、第１予熱器３２、第２予熱器４２、蒸発器３１、及び、過熱器４１に、低沸点媒体Ｆ２を順次移送して、熱交換させた後に、その低沸点媒体Ｆ２を媒体タービン５１に供給する。

【0048】

［Ｂ］発電システムでの動作
上記の発電システム１の動作について図１を参照して説明する。

【0049】

発電システム１は、図１に示すように、地熱流体Ｆ１をフラッシャー１１が蒸気と熱水とに分離した後に、そのフラッシャー１１によって分離された蒸気を作動媒体Ｆ１１として蒸気タービン２１が駆動する。

【0050】

これと共に、発電システム１は、蒸気タービン２１から排出された蒸気、および、フラッシャー１１によって分離された熱水を熱媒Ｆ１１Ａ，Ｆ１２として用いて、低沸点媒体Ｆ２をガス化する。その後、発電システム１は、そのガス化された低沸点媒体Ｆ２を作動媒体として用いて、媒体タービン５１が駆動する。

【0051】

以下より、上記の動作に関して、地熱流体Ｆ１の流れと、低沸点媒体Ｆ２の流れとに分けて、詳細に説明する。

【0052】

［Ｂ−１］地熱流体Ｆ１の流れについて
地熱流体Ｆ１は、図１に示すように、生産井１０、フラッシャー１１、蒸気タービン２１、蒸発器３１、第１予熱器３２、過熱器４１、第２予熱器４２、及び、還元井９０を順次循環するフラッシュサイクルにおいて用いられる。

【0053】

具体的には、地熱流体Ｆ１（地熱水）は、まず、生産井１０からフラッシャー１１に供給される。地熱流体Ｆ１は、蒸気と熱水とが混合した混合流体であり、フラッシャー１１において減圧され、蒸気と熱水とに分離される。

【0054】

そして、フラッシャー１１で分離された蒸気は、作動媒体Ｆ１１として蒸気タービン２１に供給される。たとえば、作動媒体Ｆ１１は、１５０℃の温度で蒸気タービン２１に供給される。そして、作動媒体Ｆ１１が、蒸気タービン２１において仕事を行うことによって、発電機２２を駆動させる。

【0055】

その後、作動媒体Ｆ１１は、蒸気タービン２１から排出され、熱媒Ｆ１１Ａ（第１の熱媒）として、蒸発器３１と第１予熱器３２とに順次供給される。たとえば、熱媒Ｆ１１Ａは、１００℃の温度で蒸気タービン２１から蒸発器３１に供給された後に、蒸発器３１において復水された状態で第１予熱器３２に供給される。そして、熱媒Ｆ１１Ａは、第１予熱器３２から還元井９０に還元される。たとえば、熱媒Ｆ１１Ａは、８０℃の温度で還元井９０に排出される。

【0056】

この一方で、フラッシャー１１で分離された熱水は、熱媒Ｆ１２（第２の熱媒）として、過熱器４１と第２予熱器４２とに順次供給される。熱媒Ｆ１２（第２の熱媒）は、蒸発器３１に供給される熱媒Ｆ１１Ａ（第１の熱媒）よりも温度が高い状態で、過熱器４１に供給される。また、熱媒Ｆ１２（第２の熱媒）は、蒸発器３１から第１予熱器３２に供給される熱媒Ｆ１１Ａ（第１の熱媒）よりも温度が高い状態で、過熱器４１から第２予熱器４２に供給される。たとえば、熱媒Ｆ１２は、１５０℃の温度で過熱器４１に供給された後に、第２予熱器４２に供給される。その後、熱媒Ｆ１２は、第２予熱器４２から還元井９０に還元される。たとえば、熱媒Ｆ１２は、８０℃の温度で還元井９０に排出される。

【0057】

このように、地熱流体Ｆ１は、フラッシュサイクルにおいて循環される。なお、上記のように、フラッシュサイクルにおいて流れる流体の温度条件等は、例示であり、上記の条件に限らない。

【0058】

［Ｂ−２］低沸点媒体Ｆ２の流れについて
低沸点媒体Ｆ２は、図１に示すように、第１予熱器３２、第２予熱器４２、蒸発器３１、過熱器４１、媒体タービン５１、凝縮器６１、及び、媒体ポンプ８１を順次循環するバイナリサイクルにおいて用いられる。

【0059】

具体的には、低沸点媒体Ｆ２は、まず、第１予熱器３２、第２予熱器４２、蒸発器３１、及び、過熱器４１で構成される熱交換部において熱交換が行われる。ここでは、低沸点媒体Ｆ２は、第１予熱器３２において、蒸発器３１から排出された熱媒Ｆ１１Ａ（第１の熱媒）の熱によって、予熱される。そして、第１予熱器３２によって予熱された低沸点媒体Ｆ２は、第２予熱器４２において、過熱器４１から排出された熱媒Ｆ１２（第２の熱媒）の熱によって、更に予熱される。そして、第１予熱器３２及び第２予熱器４２によって予熱された低沸点媒体Ｆ２は、蒸発器３１において、蒸気タービン２１から排出された熱媒Ｆ１１Ａ（第１の熱媒）の熱によって、蒸発する。その後、蒸発器３１によって蒸発した低沸点媒体Ｆ２は、第２予熱器４２において、過熱器４１から排出された熱媒Ｆ１２（第２の熱媒）の熱によって、過熱される。

【0060】

低沸点媒体Ｆ２は、第１予熱器３２、第２予熱器４２、蒸発器３１、及び、過熱器４１において熱交換されるに伴って温度が上昇し、たとえば、第１予熱器３２では、７０℃となり、第２予熱器４２では、８０℃となり、蒸発器３１では、１１０℃となり、過熱器４１では、１４５℃となる。

【0061】

つぎに、過熱器４１において過熱された低沸点媒体Ｆ２は、媒体タービン５１の内部に作動媒体として供給され、媒体タービン５１において仕事を行うことによって、発電機５２を駆動させる。

【0062】

つぎに、媒体タービン５１から排出された低沸点媒体Ｆ２は、凝縮器６１において凝縮される。そして、凝縮器６１によって凝縮された低沸点媒体Ｆ２は、上記のように、媒体ポンプ８１によって、第１予熱器３２、第２予熱器４２、蒸発器３１、及び過熱器４１を順次介して、媒体タービン５１に供給される。

【0063】

このように、低沸点媒体Ｆ２は、バイナリサイクルにおいて循環される。なお、上記のように、バイナリサイクルにおいて流れる流体の温度条件等は、例示であり、上記の条件に限らない。また、並列に並べられた熱交換部を用いて低沸点媒体Ｆ２について熱交換を行うように構成してもよい。

【0064】

［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態の発電システム１では、蒸気タービン２１から排出された蒸気と、フラッシャー１１で分離された熱水との両者は、互いが合流した状態で、蒸発器３１などの熱交換器に供給されない。本実施形態において、フラッシャー１１で分離された蒸気は、作動媒体Ｆ１１として蒸気タービン２１に供給された後に、蒸発器３１と第１予熱器３２とに、熱媒Ｆ１１Ａ（第１の熱媒）として順次供給される。そして、フラッシャー１１で分離された熱水は、フラッシャー１１で分離された蒸気とは別の流路を流れて、熱媒Ｆ１２（第２の熱媒）として、過熱器４１と第２予熱器４２とに順次供給される。そして、低沸点媒体Ｆ２は、第１予熱器３２、第２予熱器４２、蒸発器３１、及び、過熱器４１において、順次、熱交換が行われた後に、媒体タービン５１に作動媒体として供給される。

【0065】

つまり、過熱器４１では、フラッシャー１１において分離された熱水が、蒸気タービン２１から排出された蒸気よりも温度が高い状態で供給されると共に、低沸点媒体Ｆ２が蒸発器３１から供給され、その熱水と低沸点媒体Ｆ２との間で熱交換が行われる。そして、更に、第２予熱器４２では、過熱器４１から排出された熱水と、第１予熱器３２から排出された低沸点媒体Ｆ２との間で熱交換が行われる。

【0066】

このため、本実施形態では、第１予熱器３２、第２予熱器４２、蒸発器３１、及び過熱器４１のそれぞれにおいて、低沸点媒体Ｆ２の温度を効率良く上昇させて、ガス化することができる。その結果、本実施形態では、バイナリサイクルでの発電量を増加させることができる。

【0067】

したがって、本実施形態の発電システム１は、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。

【0068】

＜第２実施形態＞
［Ａ］構成等
図２は、第２実施形態に係る発電システムを示す系統図である。

【0069】

図２に示すように、本実施形態の発電システム１ｂは、気液分離器４３が更に設けられている。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。

【0070】

気液分離器４３は、図２に示すように、フラッシャー１１によって分離された熱水が、減圧弁１４１Ａｖが設置された配管１４１Ａを介して、過熱器４１から供給される。そして、気液分離器４３は、その過熱器４１から供給された熱水を減圧することによって、その熱水から蒸気を分離する。

【0071】

そして、気液分離器４３は、減圧弁１４３Ｂｖが設置された配管１４３Ｂに、その分離した蒸気を排出する。その配管１４３Ｂは、蒸気タービン２１と蒸発器３１との間に設けられた配管１２１Ａに接続されている。このため、気液分離器４３において熱水から分離された蒸気は、蒸気タービン２１から排出された蒸気と共に、熱媒Ｆ１１Ａ（第１の熱媒）として、蒸発器３１と第１予熱器３２とに順次供給される。

【0072】

また、気液分離器４３は、第２予熱器４２との間に配管１４３Ａが設けられており、蒸気が分離された熱水を、その配管１４３Ａに排出する。このため、気液分離器４３において蒸気が分離された熱水は、第２予熱器４２に熱媒Ｆ１２（第２の熱媒）として供給される。

【0073】

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態の発電システム１ｂでは、気液分離器４３において熱水から分離された蒸気は、蒸気タービン２１から排出された蒸気と共に、熱媒Ｆ１１Ａ（第１の熱媒）として、蒸発器３１と第１予熱器３２とに順次供給される。このため、本実施形態では、低沸点媒体Ｆ２は、第１実施形態の場合よりも、第１予熱器３２において熱交換される熱量が増加すると共に、蒸発器３１において熱交換される熱量が増加する。その結果、本実施形態では、低沸点媒体Ｆ２の蒸発量を増加させることができるので、バイナリサイクルでの発電量を増加させることができる。

【0074】

したがって、本実施形態の発電システム１ｂは、地熱エネルギーの利用効率を更に向上可能であって、発電量の増加を実現することができる。

【0075】

＜第３実施形態＞
［Ａ］構成等
図３は、第３実施形態に係る発電システムを示す系統図である。

【0076】

図３に示すように、本実施形態の発電システム１ｃは、気液分離器４３が分離した蒸気の排出先が、第２実施形態と異なる。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、第２実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。

【0077】

気液分離器４３は、図３に示すように、減圧弁１４３Ｂｖが設置された配管１４３Ｂが設けられている。その配管１４３Ｂは、蒸気タービン２１に接続されており、気液分離器４３は、その配管１４３Ｂを介して、熱水から分離した蒸気を蒸気タービン２１に作動媒体Ｆ１２ａとして供給する。ここでは、気液分離器４３は、その熱水から分離した蒸気を、初段のタービン段落よりも下流側に位置する中段のタービン段落に、作動媒体Ｆ１２ａとして供給する。

【0078】

このように、蒸気タービン２１は、他の実施形態と同様に、フラッシャー１１によって分離された蒸気が、作動媒体Ｆ１１として初段のタービン段落に供給される。この他に、蒸気タービン２１は、上記のように、他の実施形態と異なり、気液分離器４３において熱水から分離された蒸気が、中段のタービン段落に作動媒体Ｆ１２ａとして供給される。つまり、蒸気タービン２１は、混圧タービンである。

【0079】

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態の発電システム１ｃでは、気液分離器４３において熱水から分離された蒸気は、第２実施形態の場合と異なり、作動媒体Ｆ１２ａとして、蒸気タービン２１において中段に位置するタービン段落に供給される。このため、本実施形態では、フラッシュサイクルでの発電量を増加させることができる。

【0080】

この他に、気液分離器４３において熱水から分離された蒸気は、フラッシャー１１によって分離された蒸気と蒸気タービン２１において混合された後に、蒸気タービン２１から熱媒Ｆ１１Ａ（第１の熱媒）として、蒸発器３１と第１予熱器３２とに順次供給される。このため、本実施形態では、低沸点媒体Ｆ２は、第１実施形態の場合よりも、第１予熱器３２において熱交換される熱量が増加すると共に、蒸発器３１において熱交換される熱量が増加する。その結果、本実施形態では、第１実施形態の場合よりも、低沸点媒体Ｆ２の蒸発量を増加させることができるので、バイナリサイクルでの発電量を増加させることができる。

【0081】

したがって、本実施形態の発電システム１ｃは、地熱エネルギーの利用効率を更に向上可能であって、発電量の増加を実現することができる。

【0082】

＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0083】

１，１ｂ，１ｃ…発電システム、１０…生産井、１１…フラッシャー、２１…蒸気タービン、２２…発電機、３１…蒸発器、３２…第１予熱器、４１…過熱器、４２…第２予熱器、４３…気液分離器、５１…媒体タービン、５２…発電機、６１…凝縮器、７１…冷却塔、７２…冷却ポンプ、８１…媒体ポンプ、９０…還元井、Ｆ１…地熱流体、Ｆ１１…作動媒体、Ｆ１１Ａ…熱媒（第１の熱媒）、Ｆ１２…熱媒（第２の熱媒）、Ｆ１２ａ…作動媒体、Ｆ２…低沸点媒体、Ｆ３…冷媒

【図1】

【図2】

【図3】