地熱水の高度エネルギー利用とシリカスケール発生防止

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650824
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 中村 正秋 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30023279)
• Keywords: シリカスケール / 地熱水 / シリカ除去 / シリカモノマー / シリカポリマー

Research Abstract

1.液相流動層型熱交換器によるシリカスケール生成防止法
(1)液相流動層型熱交換器を製作し、流動粒子にガラスビーズを用い、伝熱促進効果について実験的に検討した。熱交換器本体は内径120mmのアクリル樹脂製とし、冷却管は外径45mm肉厚2.9mmの銅製で冷却水を冷却管下部へ導入するために銅管内に塩化ビニル管を挿入し二重管構造とした。流動粒子による伝熱促進効果が認められ、さらに粒径を変えた実験から粒径が大きくなるほど伝熱促進効果は大きくなることが明らかとなった。
(2)上記の熱交換器において流動粒子にシリカゲルを用いた場合、地熱水中の溶存シリカがシリカゲルへ析出することにより地熱水から除去されることが期待されるため、地熱水からのシリカ除去についても検討を行った。モデル地熱水として珪酸ナトリウム溶液を熱交換器に流通し、流動層入口と出口でのシリカ濃度を測定し、シリカ除去量を算出した。その結果、本実験条件(流量8.33×10^<-6>m^3/s、入口温度70℃、出口温度50℃、シリカゲル充填量600g)では80%以上のシリカ除去率が得られ、高いシリカスケール生成防止効果が示された。
2.水晶振動子微量天秤によるシリカ析出挙動の観測
水晶振動子上に析出した物質の極微少な質量変化を共振周波数変化として測定できる水晶振動子微量天秤を用いてシリカ析出挙動を観測した。モデル地熱水に水晶振動子を浸し、共振周波数の経時変化を測定し、シリカ析出量をSauerbreyの式より算出した。また、モリブデンイエロ-法によりシリカモノマー濃度の経時変化を測定し、前者と比較した。その結果、初期シリカ濃度が高いほど水晶振動子上へのシリカ析出量は高く、シリカモノマーのみならず、低分子量のシリカポリマーもシリカ析出に寄与していることが明らかとなった。