JP2000161018A - 水―アンモニア混合流体による排熱回収発電方法及び装置 - Google Patents
水―アンモニア混合流体による排熱回収発電方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 排熱源を希釈用アンモニアの発生に用い、タ
ービン背圧を下げることで、発電量を増やす排熱回収発
電方法及び装置を提供する。 【解決手段】 アンモニアと水の混合流体を作動流体と
するカリーナサイクルによる排熱回収発電方法におい
て、凝縮器により凝縮された中濃度アンモニア混合流体
を、高濃度アンモニア混合流体加熱後の低温の排熱源流
体、又は内燃機関ジャケット温水排熱、又はその両者に
より、加熱蒸発させることとしたものであり、また、カ
リーナサイクルを構成する排熱回収発電装置において、
前記排熱回収ボイラ２で加熱源として用いた出口排熱、
又は内燃機関ジャケット温水排熱、又はその両者を熱源
とする熱交換器１２を設けると共に、中濃度アンモニア
混合流体６をセパレータ給水ポンプ１０の下流側から分
岐して該熱交換器１２の被加熱側を通しセパレータ５に
流入する流路を設けたものである。
ービン背圧を下げることで、発電量を増やす排熱回収発
電方法及び装置を提供する。 【解決手段】 アンモニアと水の混合流体を作動流体と
するカリーナサイクルによる排熱回収発電方法におい
て、凝縮器により凝縮された中濃度アンモニア混合流体
を、高濃度アンモニア混合流体加熱後の低温の排熱源流
体、又は内燃機関ジャケット温水排熱、又はその両者に
より、加熱蒸発させることとしたものであり、また、カ
リーナサイクルを構成する排熱回収発電装置において、
前記排熱回収ボイラ２で加熱源として用いた出口排熱、
又は内燃機関ジャケット温水排熱、又はその両者を熱源
とする熱交換器１２を設けると共に、中濃度アンモニア
混合流体６をセパレータ給水ポンプ１０の下流側から分
岐して該熱交換器１２の被加熱側を通しセパレータ５に
流入する流路を設けたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排熱回収発電に係
り、特に、ガスタービンの再生熱交換器をもつ再生サイ
クルなどから排出される３５０℃から２５０℃の間の排
ガスを、熱源として用いることのできる水−アンモニア
混合流体による排熱回収発電方法及び装置に関する。
り、特に、ガスタービンの再生熱交換器をもつ再生サイ
クルなどから排出される３５０℃から２５０℃の間の排
ガスを、熱源として用いることのできる水−アンモニア
混合流体による排熱回収発電方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】カリーナサイクルは、水−アンモニア混
合流体を作動流体とする発電サイクルであり、従来のラ
ンキンサイクルに較べて、８０℃の低温にまで顕熱を回
収できる。また、タービン排気後の水−アンモニア混合
流体のアンモニア濃度を薄くすることにより、タービン
背圧を下げ、発電出力を増加させることが知られてい
る。また、ガスタービン複合発電のボトミングサイクル
に、複圧ランキンサイクルを適用すると気温１５℃の
時、排ガス温度が１１０℃までしか熱回収できないが、
カリーナサイクルでは８０℃まで回収できるので、ボト
ミングサイクルの出力は１２％程度増える。ガスタービ
ンの排ガス温度は、単純開放サイクルの場合、４００か
ら６００℃の温度であり、この排ガスを排熱回収発電に
用いる場合、ガスタービン排ガスとアンモニア濃度７０
％、圧力１０ＭＰａの混合流体との間で熱交換が行わ
れ、排ガスの温度は８０℃まで下げられる。
合流体を作動流体とする発電サイクルであり、従来のラ
ンキンサイクルに較べて、８０℃の低温にまで顕熱を回
収できる。また、タービン排気後の水−アンモニア混合
流体のアンモニア濃度を薄くすることにより、タービン
背圧を下げ、発電出力を増加させることが知られてい
る。また、ガスタービン複合発電のボトミングサイクル
に、複圧ランキンサイクルを適用すると気温１５℃の
時、排ガス温度が１１０℃までしか熱回収できないが、
カリーナサイクルでは８０℃まで回収できるので、ボト
ミングサイクルの出力は１２％程度増える。ガスタービ
ンの排ガス温度は、単純開放サイクルの場合、４００か
ら６００℃の温度であり、この排ガスを排熱回収発電に
用いる場合、ガスタービン排ガスとアンモニア濃度７０
％、圧力１０ＭＰａの混合流体との間で熱交換が行わ
れ、排ガスの温度は８０℃まで下げられる。
【０００３】しかしながら、ガスタービンが、再生熱交
換器をもつ再生サイクルの場合、排ガスは圧縮空気の加
温に使用されるため、排ガスの温度は３５０から２５０
℃の範囲に下がっており、入口排ガス温度が３５０℃の
時、出口排ガス温度を８０℃にするためには、アンモニ
ア濃度８０％、圧力１２．８ＭＰａとする必要がある。
そして、カリーナサイクルは、作動流体の蒸発潜熱がラ
ンキンサイクルの蒸気蒸発潜熱に較べて１／３程度と小
さく、作動流体の循環量はランキンサイクルの３倍以上
となる。そこで、前記のように作動流体圧力を高くする
と、ボイラ給水ポンプの必要動力が増加し、正味の発電
出力の低下を招くだけでなく、排熱回収ボイラチュー
ブ、配管等を高圧に耐える厚肉仕様とする必要が生じ、
プラントコストの増加となる。また、アンモニア蒸気タ
ービン圧力比が多くなりタービン段数が増加する等の問
題点が生じる。
換器をもつ再生サイクルの場合、排ガスは圧縮空気の加
温に使用されるため、排ガスの温度は３５０から２５０
℃の範囲に下がっており、入口排ガス温度が３５０℃の
時、出口排ガス温度を８０℃にするためには、アンモニ
ア濃度８０％、圧力１２．８ＭＰａとする必要がある。
そして、カリーナサイクルは、作動流体の蒸発潜熱がラ
ンキンサイクルの蒸気蒸発潜熱に較べて１／３程度と小
さく、作動流体の循環量はランキンサイクルの３倍以上
となる。そこで、前記のように作動流体圧力を高くする
と、ボイラ給水ポンプの必要動力が増加し、正味の発電
出力の低下を招くだけでなく、排熱回収ボイラチュー
ブ、配管等を高圧に耐える厚肉仕様とする必要が生じ、
プラントコストの増加となる。また、アンモニア蒸気タ
ービン圧力比が多くなりタービン段数が増加する等の問
題点が生じる。
【０００４】入口排ガス温度が２５０℃となると、アン
モニア濃度を９０％、作動流体圧力１２．８ＭＰａとし
ても排ガス温度は１００℃までしか下がらない。アンモ
ニア−水混合流体の蒸気過熱温度を低くすると排ガス温
度は９０℃まで下がるが、タービン排気の湿り度が１２
％を超えるため、アンモニア蒸気タービンの寿命を短く
する。アンモニア濃度を９０％、作動流体圧力７ＭＰａ
まで下げると出口排ガス温度は１１０℃が限度となり、
排ガス温度を下げられるというカリーナサイクルの長所
が減じられてしまう。また、従来、、ガスタービン等の
内燃機関ジャケット温水は、９５℃程度であったため、
排熱回収発電には使用されることはなかった。公知のカ
リーナサイクルを図４に示す。従来のカリーナサイクル
では、タービン排気のアンモニア蒸気の残熱８により、
低圧の低濃度アンモニアを蒸発させることにより、低濃
度の稀釈用アンモニア混合流体を得ていた。
モニア濃度を９０％、作動流体圧力１２．８ＭＰａとし
ても排ガス温度は１００℃までしか下がらない。アンモ
ニア−水混合流体の蒸気過熱温度を低くすると排ガス温
度は９０℃まで下がるが、タービン排気の湿り度が１２
％を超えるため、アンモニア蒸気タービンの寿命を短く
する。アンモニア濃度を９０％、作動流体圧力７ＭＰａ
まで下げると出口排ガス温度は１１０℃が限度となり、
排ガス温度を下げられるというカリーナサイクルの長所
が減じられてしまう。また、従来、、ガスタービン等の
内燃機関ジャケット温水は、９５℃程度であったため、
排熱回収発電には使用されることはなかった。公知のカ
リーナサイクルを図４に示す。従来のカリーナサイクル
では、タービン排気のアンモニア蒸気の残熱８により、
低圧の低濃度アンモニアを蒸発させることにより、低濃
度の稀釈用アンモニア混合流体を得ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決し、熱源として利用した排ガス及び／又は内燃
機関ジャケット温水排熱を、さらに稀釈用アンモニアの
発生に用い、タービン背圧を下げることで、発電量を増
やすことができるカリーナサイクルによる排熱回収発電
方法及び装置を提供することを課題とする。
点を解決し、熱源として利用した排ガス及び／又は内燃
機関ジャケット温水排熱を、さらに稀釈用アンモニアの
発生に用い、タービン背圧を下げることで、発電量を増
やすことができるカリーナサイクルによる排熱回収発電
方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、アンモニアと水の混合流体を作動流体
とするカリーナサイクルによる排熱回収発電方法におい
て、凝縮器により凝縮された中濃度アンモニア混合流体
を、高濃度アンモニア混合流体加熱後の低温の排熱源流
体、又は、燃焼装置からの排熱により、加熱蒸発させる
こととしたものである。また、本発明では、排熱回収ボ
イラ、アンモニア蒸気タービン発電機、タービン排気熱
交換器、凝縮器、セパレータ、セパレータ給水ポンプ及
びボイラ給水ポンプを有し、これらを配管で接続してア
ンモニアと水の混合流体を作動流体とするカリーナサイ
クルを構成する排熱回収発電装置において、前記排熱回
収ボイラで加熱源として用いた出口排熱を熱源とする熱
交換器、又は、燃焼装置からの排熱を熱源とする熱交換
器を設けると共に、中濃度アンモニア混合流体をセパレ
ータ給水ポンプの下流側から分岐して該熱交換器の被加
熱側に通しセパレータに流入する流路を設けたものであ
る。
に、本発明では、アンモニアと水の混合流体を作動流体
とするカリーナサイクルによる排熱回収発電方法におい
て、凝縮器により凝縮された中濃度アンモニア混合流体
を、高濃度アンモニア混合流体加熱後の低温の排熱源流
体、又は、燃焼装置からの排熱により、加熱蒸発させる
こととしたものである。また、本発明では、排熱回収ボ
イラ、アンモニア蒸気タービン発電機、タービン排気熱
交換器、凝縮器、セパレータ、セパレータ給水ポンプ及
びボイラ給水ポンプを有し、これらを配管で接続してア
ンモニアと水の混合流体を作動流体とするカリーナサイ
クルを構成する排熱回収発電装置において、前記排熱回
収ボイラで加熱源として用いた出口排熱を熱源とする熱
交換器、又は、燃焼装置からの排熱を熱源とする熱交換
器を設けると共に、中濃度アンモニア混合流体をセパレ
ータ給水ポンプの下流側から分岐して該熱交換器の被加
熱側に通しセパレータに流入する流路を設けたものであ
る。
【０００７】本発明で使用できる排熱としては、ガスタ
ービン、ガスエンジン、ディーゼルエンジンの排ガスで
圧縮空気の加熱に使用された３５０℃〜２５０℃の排ガ
スの他に、製鉄所の焼結クーラやセメント工場のクリン
カクーラ工程からの排ガス温度が３５０℃以下の排熱が
使用できる。また、内燃機関ジャケット温水排熱として
は、９５℃程度のガスエンジン、ディーゼルエンジンの
ジャケット温水をしようできる。
ービン、ガスエンジン、ディーゼルエンジンの排ガスで
圧縮空気の加熱に使用された３５０℃〜２５０℃の排ガ
スの他に、製鉄所の焼結クーラやセメント工場のクリン
カクーラ工程からの排ガス温度が３５０℃以下の排熱が
使用できる。また、内燃機関ジャケット温水排熱として
は、９５℃程度のガスエンジン、ディーゼルエンジンの
ジャケット温水をしようできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、公知のカリーナサイク
ルで、タービン排気アンモニア蒸気の残熱で得ていた稀
釈用水−アンモニア混合流体に加えて、排熱回収ボイラ
の出口排熱、又は内燃機関ジャケット温水排水、又は前
記出口排熱及び温水排熱を併用して稀釈用水−アンモニ
ア混合流体の熱源に利用することにより、稀釈用水−ア
ンモニア混合流体を増やすことが可能である。また、カ
リーナサイクルの作動流体である水−アンモニア混合流
体の圧力を、必要以上に高くせずに発電出力を増やすた
めには、タービン背圧を下げることで得られるが、本発
明では、タービン背圧を、稀釈用水−アンモニア混合流
体を増やし、アンモニア濃度を薄くすることにより低く
しており、排熱回収温度を下げ、入熱量を増やすととも
に発電量を増やすものである。
ルで、タービン排気アンモニア蒸気の残熱で得ていた稀
釈用水−アンモニア混合流体に加えて、排熱回収ボイラ
の出口排熱、又は内燃機関ジャケット温水排水、又は前
記出口排熱及び温水排熱を併用して稀釈用水−アンモニ
ア混合流体の熱源に利用することにより、稀釈用水−ア
ンモニア混合流体を増やすことが可能である。また、カ
リーナサイクルの作動流体である水−アンモニア混合流
体の圧力を、必要以上に高くせずに発電出力を増やすた
めには、タービン背圧を下げることで得られるが、本発
明では、タービン背圧を、稀釈用水−アンモニア混合流
体を増やし、アンモニア濃度を薄くすることにより低く
しており、排熱回収温度を下げ、入熱量を増やすととも
に発電量を増やすものである。
【０００９】次に、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。図１及び図２は、本発明を実施するための一例を示
す排熱回収発電の系統図である。図１及び図２におい
て、１は排熱源、２は排熱回収ボイラ、３はアンモニア
蒸気タービン発電機、４は作動流体である高濃度アンモ
ニア、５は中濃度アンモニアを製造するセパレータ、６
は中濃度アンモニア、７はセパレータより分離された低
濃度アンモニア、８はタービン排気熱交換器、９は凝縮
器、１０はセパレータ給水ポンプ、１１はボイラ給水ポ
ンプ、１２は中濃度アンモニア用熱交換器、１３はセパ
レータより分離されたアンモニア蒸気、１４は冷却水、
１５は内燃機関ジャケット温水である。
る。図１及び図２は、本発明を実施するための一例を示
す排熱回収発電の系統図である。図１及び図２におい
て、１は排熱源、２は排熱回収ボイラ、３はアンモニア
蒸気タービン発電機、４は作動流体である高濃度アンモ
ニア、５は中濃度アンモニアを製造するセパレータ、６
は中濃度アンモニア、７はセパレータより分離された低
濃度アンモニア、８はタービン排気熱交換器、９は凝縮
器、１０はセパレータ給水ポンプ、１１はボイラ給水ポ
ンプ、１２は中濃度アンモニア用熱交換器、１３はセパ
レータより分離されたアンモニア蒸気、１４は冷却水、
１５は内燃機関ジャケット温水である。
【００１０】図１を用いて排熱回収発電の作動について
説明する。排熱源１として、２４７℃、７２５，０００
Ｎｍ3／ｈの製鉄所焼結炉クーラー排ガスが与えられた
とする。焼結炉クーラー排ガスは、空気により４５０℃
の焼結鉄鉱石ペレットを、６０℃まで冷却するプロセス
において発生するもので、排ガス成分は空気とダストの
みであり、燃焼排ガスと異なり、硫黄酸化物や窒素酸化
物が含まれないので、酸露点による熱回収温度の下限は
存在しない。すなわち、ダストの適切な除塵が実施され
れば、安価な炭素鋼フィンチューブにより排熱回収温度
を８０℃以下にすることが可能な排ガスである。排熱回
収ボイラ２には、貫流ボイラが使用される。貫流ボイラ
では、水缶ボイラにおけるドラムや水循環システムが不
要である。作動流体４には、アンモニア濃度８０％水２
０％の混合流体が使用される。ボイラの出口圧力は７．
２ＭＰａとすると、７５．７ｔ／ｈ、２０３℃のアンモ
ニア−水過熱蒸気が得られる。
説明する。排熱源１として、２４７℃、７２５，０００
Ｎｍ3／ｈの製鉄所焼結炉クーラー排ガスが与えられた
とする。焼結炉クーラー排ガスは、空気により４５０℃
の焼結鉄鉱石ペレットを、６０℃まで冷却するプロセス
において発生するもので、排ガス成分は空気とダストの
みであり、燃焼排ガスと異なり、硫黄酸化物や窒素酸化
物が含まれないので、酸露点による熱回収温度の下限は
存在しない。すなわち、ダストの適切な除塵が実施され
れば、安価な炭素鋼フィンチューブにより排熱回収温度
を８０℃以下にすることが可能な排ガスである。排熱回
収ボイラ２には、貫流ボイラが使用される。貫流ボイラ
では、水缶ボイラにおけるドラムや水循環システムが不
要である。作動流体４には、アンモニア濃度８０％水２
０％の混合流体が使用される。ボイラの出口圧力は７．
２ＭＰａとすると、７５．７ｔ／ｈ、２０３℃のアンモ
ニア−水過熱蒸気が得られる。
【００１１】この蒸気は、アンモニア蒸気タービン発電
機３に導かれ、タービン背圧０．５５ＭＰａ、タービン
断熱効率が７９％、減速機・発電機損失率を５％とする
と、発電端出力は６６００ｋＷが得られる。タービン排
気は、タービン排気熱交換器８により冷却された後、低
温度アンモニア７と合流し、中濃度アンモニア６とな
る。中濃度アンモニア６は、凝縮器９で入口温度３０℃
の冷却水１４で冷却され、３２℃の液体に凝縮する。凝
縮器９で液化された中濃度アンモニア６は、セパレータ
給水ポンプ１０で１．２ＭＰａまで昇圧される。昇圧圧
力は、アンモニア蒸気をボイラに戻す時に、中濃度アン
モニアとアンモニア蒸気１３を合流させるのに必要な圧
力０．９７ＭＰａに、熱交換器及び配管損失を見込んだ
ものである。この圧力が低いと高濃度アンモニアに合流
させた時に、冷却水で冷却しても液化させることができ
なくなる。
機３に導かれ、タービン背圧０．５５ＭＰａ、タービン
断熱効率が７９％、減速機・発電機損失率を５％とする
と、発電端出力は６６００ｋＷが得られる。タービン排
気は、タービン排気熱交換器８により冷却された後、低
温度アンモニア７と合流し、中濃度アンモニア６とな
る。中濃度アンモニア６は、凝縮器９で入口温度３０℃
の冷却水１４で冷却され、３２℃の液体に凝縮する。凝
縮器９で液化された中濃度アンモニア６は、セパレータ
給水ポンプ１０で１．２ＭＰａまで昇圧される。昇圧圧
力は、アンモニア蒸気をボイラに戻す時に、中濃度アン
モニアとアンモニア蒸気１３を合流させるのに必要な圧
力０．９７ＭＰａに、熱交換器及び配管損失を見込んだ
ものである。この圧力が低いと高濃度アンモニアに合流
させた時に、冷却水で冷却しても液化させることができ
なくなる。
【００１２】セパレータ給水ポンプ１０からでた中濃度
アンモニアは、タービン排気熱交換器８とボイラ排熱を
利用する中濃度アンモニア用熱交換器１２に送られ、加
熱蒸発が行われる。通常のカリーナサイクルでは、中濃
度アンモニアの加熱源はタービン排気熱交換器のみであ
るが、本発明では１１０℃以下の排熱源も加熱源に利用
しているので、セパレータ５より分離されるアンモニア
１３の流量が増加し、中濃度アンモニア濃度を下げるこ
とにより、タービン背圧をさげることが可能となる。セ
パレータで分離されたアンモニア蒸気は、中濃度アンモ
ニアと合流した後、ボイラ給水ポンプ１１で昇圧され、
排熱回収ボイラへ供給される。
アンモニアは、タービン排気熱交換器８とボイラ排熱を
利用する中濃度アンモニア用熱交換器１２に送られ、加
熱蒸発が行われる。通常のカリーナサイクルでは、中濃
度アンモニアの加熱源はタービン排気熱交換器のみであ
るが、本発明では１１０℃以下の排熱源も加熱源に利用
しているので、セパレータ５より分離されるアンモニア
１３の流量が増加し、中濃度アンモニア濃度を下げるこ
とにより、タービン背圧をさげることが可能となる。セ
パレータで分離されたアンモニア蒸気は、中濃度アンモ
ニアと合流した後、ボイラ給水ポンプ１１で昇圧され、
排熱回収ボイラへ供給される。
【００１３】タービン排気熱交換器８及びボイラ排熱利
用の中濃度アンモニア用熱交換器１２で加熱蒸発された
中濃度アンモニアは、セパレータ５によって低濃度アン
モニア７と分離アンモニア１３に分離される。タービン
排気熱交換器８の熱源はタービン排気であり、温度は９
０℃程度の低温である。また、ボイラ排熱利用の中濃度
アンモニア用熱交換器１２の熱源は排ガスボイラ出口の
１１０℃の低温排熱である。この程度の温度では、中濃
度アンモニアは完全には蒸発せず、湿り度９０％の気液
二相流となり、セパレータで低濃度アンモニアと分離ア
ンモニア蒸気に分離される。分離アンモニア蒸気量が多
ければ、中濃度アンモニア濃度を下げることが可能であ
るが、タービン背圧がさがると、タービン排気熱交換器
から回収する熱量は減少し、また、中濃度アンモニア濃
度が下がると、分離アンモニア蒸気と低濃度アンモニア
液体の比率が液体側に移り、分離アンモニア蒸気の発生
量は減少する。
用の中濃度アンモニア用熱交換器１２で加熱蒸発された
中濃度アンモニアは、セパレータ５によって低濃度アン
モニア７と分離アンモニア１３に分離される。タービン
排気熱交換器８の熱源はタービン排気であり、温度は９
０℃程度の低温である。また、ボイラ排熱利用の中濃度
アンモニア用熱交換器１２の熱源は排ガスボイラ出口の
１１０℃の低温排熱である。この程度の温度では、中濃
度アンモニアは完全には蒸発せず、湿り度９０％の気液
二相流となり、セパレータで低濃度アンモニアと分離ア
ンモニア蒸気に分離される。分離アンモニア蒸気量が多
ければ、中濃度アンモニア濃度を下げることが可能であ
るが、タービン背圧がさがると、タービン排気熱交換器
から回収する熱量は減少し、また、中濃度アンモニア濃
度が下がると、分離アンモニア蒸気と低濃度アンモニア
液体の比率が液体側に移り、分離アンモニア蒸気の発生
量は減少する。
【００１４】低温まで排ガス温度を下げられるが、ボイ
ラ排熱利用の中濃度アンモニア用熱交換器１２への入熱
量の増加と発電量の増加は比例しない。ボイラ排熱利用
熱交換器がない場合の発電端出力は６０００ｋＷであ
り、入熱量の増加は３５％に対して、本発明の発電端出
力６６００ｋＷは１０％の増加に過ぎない。アンモニア
−水混合流体濃度を９０％、タービン入口圧力を１３Ｍ
Ｐａとすると、排ガス出口温度は１００℃、発電端出力
７０００ｋＷとなり、発電端出力は本発明の６６００ｋ
Ｗを上回るが、ボイラ給水ポンプの流量、圧力の増加に
より所内動力が増加し、送電端電力では差がない。表１
に図１のａ〜ｊ点における水−アンモニア混合流体のア
ンモニア濃度、圧力、温度を示す。
ラ排熱利用の中濃度アンモニア用熱交換器１２への入熱
量の増加と発電量の増加は比例しない。ボイラ排熱利用
熱交換器がない場合の発電端出力は６０００ｋＷであ
り、入熱量の増加は３５％に対して、本発明の発電端出
力６６００ｋＷは１０％の増加に過ぎない。アンモニア
−水混合流体濃度を９０％、タービン入口圧力を１３Ｍ
Ｐａとすると、排ガス出口温度は１００℃、発電端出力
７０００ｋＷとなり、発電端出力は本発明の６６００ｋ
Ｗを上回るが、ボイラ給水ポンプの流量、圧力の増加に
より所内動力が増加し、送電端電力では差がない。表１
に図１のａ〜ｊ点における水−アンモニア混合流体のア
ンモニア濃度、圧力、温度を示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】次に、図２を用いて排熱回収発電の作動に
ついて説明する。排熱源１として、３２０℃、５，５７
０ＭＷｔｈのディーゼルエンジン排ガスと、内燃機関ジ
ャケット温水１５として、９５℃、１，５０６ＭＷｔｈ
のディーゼルエンジンジャケット温水が与えられたとす
ると、図１と同様の系統図に沿って発電され、発電端出
力１２００ｋｗ、サイクル効率１７．０％が得られる。
図２では、中濃度アンモニア用熱交換器１２の熱源とし
ては、内燃機関ジャケット温水１５が用いられている。
なお、図３に、中濃度アンモニア用熱交換器１２に、排
熱回収ボイラ２からのボイラ排熱と内燃機関ジャケット
温水１５とを併用して用いた場合の部分系統図を示す。
表２に、図２のａ〜ｊ点における水−アンモニア混合流
体のアンモニア濃度、圧力、温度を示す。
ついて説明する。排熱源１として、３２０℃、５，５７
０ＭＷｔｈのディーゼルエンジン排ガスと、内燃機関ジ
ャケット温水１５として、９５℃、１，５０６ＭＷｔｈ
のディーゼルエンジンジャケット温水が与えられたとす
ると、図１と同様の系統図に沿って発電され、発電端出
力１２００ｋｗ、サイクル効率１７．０％が得られる。
図２では、中濃度アンモニア用熱交換器１２の熱源とし
ては、内燃機関ジャケット温水１５が用いられている。
なお、図３に、中濃度アンモニア用熱交換器１２に、排
熱回収ボイラ２からのボイラ排熱と内燃機関ジャケット
温水１５とを併用して用いた場合の部分系統図を示す。
表２に、図２のａ〜ｊ点における水−アンモニア混合流
体のアンモニア濃度、圧力、温度を示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】本発明においては、前記したカリーナサ
イクルとしたことにより、次の効果を奏する。 １）作動流体であるアンモニア−水混合流体の圧力を高
くすることなく、発電出力を増加させることができる。 ２）作動流体であるアンモニア−水混合流体の圧力を低
くすることにより、ボイラ給水ポンプの必要動力を減ら
し、正味発電出力を増加できる。 ３）作動流体であるアンモニア−水混合流体の圧力を低
くすることにより、圧力比が下がり、アンモニア蒸気タ
ービンの羽根段数を少なくすることができる。 ４）作動流体であるアンモニア−水の圧力を低くするこ
とにより、ボイラチューブ、高圧配管の肉厚を薄くする
ことができる。
イクルとしたことにより、次の効果を奏する。 １）作動流体であるアンモニア−水混合流体の圧力を高
くすることなく、発電出力を増加させることができる。 ２）作動流体であるアンモニア−水混合流体の圧力を低
くすることにより、ボイラ給水ポンプの必要動力を減ら
し、正味発電出力を増加できる。 ３）作動流体であるアンモニア−水混合流体の圧力を低
くすることにより、圧力比が下がり、アンモニア蒸気タ
ービンの羽根段数を少なくすることができる。 ４）作動流体であるアンモニア−水の圧力を低くするこ
とにより、ボイラチューブ、高圧配管の肉厚を薄くする
ことができる。
【図１】本発明を実施するための一例を示す排熱回収発
電の系統図。
電の系統図。
【図２】本発明を実施するための他の例を示す排熱回収
発電の系統図。
発電の系統図。
【図３】本発明で用いる中濃度アンモニア用熱交換器周
辺の部分系統図。
辺の部分系統図。
【図４】公知のカリーナサイクルによる排熱回収発電の
系統図。
系統図。
１：排熱源、２：排熱回収ボイラ、３：アンモニア蒸気
タービン発電機、４：高濃度アンモニア−水混合流体、
５：セパレータ、６：中濃度アンモニア−水混合流体、
７：低濃度アンモニア−水混合流体、８：タービン排気
熱交換器、９：凝縮器、１０：セパレータ給水ポンプ、
１１：ボイラ給水ポンプ、１２：中濃度アンモニア用熱
交換器、１３：アンモニア蒸気、１４：冷却水、１５：
内燃機関ジャケット温水
タービン発電機、４：高濃度アンモニア−水混合流体、
５：セパレータ、６：中濃度アンモニア−水混合流体、
７：低濃度アンモニア−水混合流体、８：タービン排気
熱交換器、９：凝縮器、１０：セパレータ給水ポンプ、
１１：ボイラ給水ポンプ、１２：中濃度アンモニア用熱
交換器、１３：アンモニア蒸気、１４：冷却水、１５：
内燃機関ジャケット温水
Claims (2)
- 【請求項１】 アンモニアと水の混合流体を作動流体と
するカリーナサイクルによる排熱回収発電方法におい
て、凝縮器により凝縮された中濃度アンモニア混合流体
を、高濃度アンモニア混合流体加熱後の低温の排熱源流
体、又は、燃焼装置からの排熱により、加熱蒸発させる
ことを特徴とする排熱回収発電方法。 - 【請求項２】 排熱回収ボイラ、アンモニア蒸気タービ
ン発電機、タービン排気熱交換器、凝縮器、セパレー
タ、セパレータ給水ポンプ及びボイラ給水ポンプを有
し、これらを配管で接続してアンモニアと水の混合流体
を作動流体とするカリーナサイクルを構成する排熱回収
発電装置において、前記排熱回収ボイラで加熱源として
用いた出口排熱を熱源とする熱交換器、又は、燃焼装置
からの排熱を熱源とする熱交換器を設けると共に、中濃
度アンモニア混合流体をセパレータ給水ポンプの下流側
から分岐して、前記熱交換器の被加熱側に通しセパレー
タに流入する流路を設けたことを特徴とする排熱回収発
電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11146600A JP2000161018A (ja) | 1998-09-21 | 1999-05-26 | 水―アンモニア混合流体による排熱回収発電方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28361498 | 1998-09-21 | ||
| JP10-283614 | 1998-09-21 | ||
| JP11146600A JP2000161018A (ja) | 1998-09-21 | 1999-05-26 | 水―アンモニア混合流体による排熱回収発電方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000161018A true JP2000161018A (ja) | 2000-06-13 |
Family
ID=26477400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11146600A Pending JP2000161018A (ja) | 1998-09-21 | 1999-05-26 | 水―アンモニア混合流体による排熱回収発電方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000161018A (ja) |
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-
1999
- 1999-05-26 JP JP11146600A patent/JP2000161018A/ja active Pending
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