JP2002168101A - 複合エネルギーシステム - Google Patents

複合エネルギーシステム

Info

Publication number
JP2002168101A
JP2002168101A JP2000365557A JP2000365557A JP2002168101A JP 2002168101 A JP2002168101 A JP 2002168101A JP 2000365557 A JP2000365557 A JP 2000365557A JP 2000365557 A JP2000365557 A JP 2000365557A JP 2002168101 A JP2002168101 A JP 2002168101A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
medium
heat
mixed medium
carbon dioxide
mixed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000365557A
Other languages
English (en)
Inventor
Arata Ito
新 伊藤
Hideji Hirono
秀治 廣野
Yutaka Takeuchi
豊 武内
Shigeaki Sumiyama
茂章 角山
Hideaki Hioki
秀明 日置
Tatsuo Miyazawa
竜雄 宮沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2000365557A priority Critical patent/JP2002168101A/ja
Publication of JP2002168101A publication Critical patent/JP2002168101A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04472—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages
    • F25J3/04496—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist
    • F25J3/04503—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist by exchanging "cold" between at least two different cryogenic liquids, e.g. independently from the main heat exchange line of the air fractionation and/or by using external alternating storage systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0012—Primary atmospheric gases, e.g. air
    • F25J1/0017—Oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0027—Oxides of carbon, e.g. CO2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/005—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0203—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0208—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. with deep flash recycle loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0221—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0234—Integration with a cryogenic air separation unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235—Heat exchange integration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04012—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
    • F25J3/04018—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of main feed air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04012—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
    • F25J3/04024—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of purified feed air, so-called boosted air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04048—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams
    • F25J3/04054—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams of air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04157—Afterstage cooling and so-called "pre-cooling" of the feed air upstream the air purification unit and main heat exchange line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/0423—Subcooling of liquid process streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04278—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using external refrigeration units, e.g. closed mechanical or regenerative refrigeration units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04375—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04387—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using liquid or hydraulic turbine expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04527—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general
    • F25J3/04533—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general for the direct combustion of fuels in a power plant, so-called "oxyfuel combustion"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04563—Integration with a nitrogen consuming unit, e.g. for purging, inerting, cooling or heating
    • F25J3/04575—Integration with a nitrogen consuming unit, e.g. for purging, inerting, cooling or heating for a gas expansion plant, e.g. dilution of the combustion gas in a gas turbine
    • F25J3/04581—Hot gas expansion of indirect heated nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04612—Heat exchange integration with process streams, e.g. from the air gas consuming unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04612—Heat exchange integration with process streams, e.g. from the air gas consuming unit
    • F25J3/04618—Heat exchange integration with process streams, e.g. from the air gas consuming unit for cooling an air stream fed to the air fractionation unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/86—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using electrical phenomena, e.g. Corona discharge, electrolysis or magnetic field
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/02—Compressor intake arrangement, e.g. filtering or cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/04—Compressor cooling arrangement, e.g. inter- or after-stage cooling or condensate removal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/42—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F25J2240/10—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream the fluid being air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F25J2240/12—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream the fluid being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F25J2240/20—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream the fluid being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2260/00—Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
    • F25J2260/50—Integration in an installation using oxygen, e.g. in the burner of a glass facility, waste incineration or oxygen based process [OBP] in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2260/00—Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
    • F25J2260/80—Integration in an installation using carbon dioxide, e.g. for EOR, sequestration, refrigeration etc.
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/42—Quasi-closed internal or closed external nitrogen refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/50—Quasi-closed internal or closed external oxygen refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】原子力発電システムの低温度廃熱を回収して高
い総合発電効率を得るとともに、前記低温度廃熱と低負
荷時の電力を活用して各種の冷熱温熱利用システムを稼
動して高い総合エネルギー効率を得ることができる。 【解決手段】原子炉９、水蒸気タービン10、発電機13お
よび復水器11を備えた原子力発電システム１と、前記原
子力発電システム１の復水器11に接続され混合媒体ター
ビン14および発電機15を付設されて水および水よりも沸
点の低い媒体からなる混合媒体の沸騰と液化によって前
記原子力発電システム１の廃熱を回収する混合媒体シス
テム２と、この混合媒体システム２に接続され混合媒体
液を断熱膨張させて冷媒を製造する冷媒製造システム３
ａ，３ｂとを備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は原子力発電システム
を中核とする複合エネルギーシステムに係り、夜間電力
と昼間電力の平準化を図るために、夜間や休日等の余剰
な電気エネルギーや熱エネルギーで低温媒体を生成した
り水を電気分解して酸素と水素を製造し、低温媒体を用
いて（深層冷）海水より氷を製造して貯蔵し、あるいは
液体空気を製造・分離して液体酸素・窒素を製造・分離
して貯蔵し、あるいは石炭ガスや炭酸ガスとで可燃性の
液体物質を合成してこれを貯蔵し、昼間のピーク電力発
生時に原子力発電システムの復水器の冷却に用いる海水
を貯蔵した冷熱で冷却してタービン効率を向上させ、あ
るいはＬＮＧガスタービン発電システムの燃焼機や石炭
ガス化発電システムの石炭ガス化炉に、貯蔵している液
体酸素を気化し供給してピーク電力需要に対応し、ある
いは可燃性の液体物質を燃焼させてガスタービンを駆動
して発電を行ってピーク電力需要に対応し、あるいは氷
より製造した淡水や液体物質を需要地の都市に移送し、
あるいは復水器の冷却に用いた深層冷海水を放流して海
洋牧場を機能させる複合エネルギーシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の経済発展はおもに家電機器の大型
化や冷暖房の普及などの個人消費に支えられたものであ
るが、電力需要は産業用・民生用とも着実な増加を続け
ている。最大電力は年々増加しているが、年負荷率につ
いては低下の傾向がある。最大電力の伸びが著しく、電
力量の伸びを上回っているため、電力需要はピーク化
し、季節間や昼夜間の需要差が拡大している。東京電力
の昼夜間の電力需要差の最大値は57％に達している。
【０００３】負荷率向上のための供給サイドの手段とし
て揚水式発電や、超電導マグネット、フライホイール、
空気圧縮などの電力貯蔵技術がある。揚水発電の貯蔵エ
ネルギー効率は70％程度であり既に実用化されている
が、遠隔地に立地しなければならないこと・立地点に制
約があること・工期が長いこと・環境破壊を行う等の問
題がある。超電導マグネット、フライホイール利用電力
貯蔵法は、開発中であるが大容量のものの製造は困難で
ある。
【０００４】空気圧縮利用の電力貯蔵は、ドイツでは岩
塩採掘跡を利用して既に実用化されている。この貯蔵エ
ネルギー効率は、ＬＮＧガスタービン複合発電と組み合
わせることにより揚水発電程度が達成される。わが国で
は海底や地下空間に貯蔵する方式が検討されているが規
模が非常に大きいものになり、建設費の削減が重要な課
題である。
【０００５】そこで深夜電力で液体空気を製造し、冷熱
の形で貯蔵し、昼間のピーク需要には液体空気を加圧し
てガスタービン発電機の燃焼機に供給して対応すること
でコンプレッサの動力を削減して送電端出力を増大させ
る発明が特許出願されている（特開平９−250360号公
報）。この方式では揚水発電と同程度の約70％のエネル
ギー貯蔵効率が得られると言われている。
【０００６】また、深夜電力で液体空気を製造して冷熱
の形で貯蔵し、昼間のピーク需要に液体空気を加圧して
順次加熱して大気温度までにする過程で常温超電導シス
テム、冷凍庫、氷蓄熱等を用いて低温領域で冷熱をカス
ケード的に利用し、最終的にガスタービン発電機の燃焼
機に高圧空気を供給して、空気圧縮機用の動力を削減し
て送電端出力を増大させる発明が特許出願されている
（特開平９−13918号公報）。
【０００７】冷熱貯蔵として深夜電力を用いて海水を凍
らせて氷で貯蔵し、解氷冷熱を地域熱供給に供給して負
荷平準化と造水を同時に行う発明の特許出願も行われて
いる（特開平９−85232号公報）。別の冷熱貯蔵法とし
て深夜電力を用いて低温のアンモニアあるいは炭酸ガス
に貯蔵して昼間のピーク需要には蒸気タービンの排気で
加熱して膨張タービンを駆動して発電を行う発明も特許
出願されている（特開平６−272517号公報）。
【０００８】低圧の圧力下に作動する低圧精留塔、およ
び中圧の圧力下に作動する中圧精留塔を有する複式精留
塔を用いて液体酸素、液体窒素、液体空気を製造する方
法の一例としてエネルギー効率を改良した特許出願例が
ある（特開平６−249574号公報）。
【０００９】特開平９−209716号公報に開示された発明
および特公平４−27367号公報に記載された発明によれ
ば、熱源で生成された水蒸気で駆動される蒸気タービン
と、この蒸気タービンからの排気を凝縮させる復水器
と、この復水器で生成された復水を熱源に輸送する復水
輸送手段とを有する水蒸気系と、前記蒸気タービンから
の排気と混合媒体との間で熱交換を行う熱交換手段と、
この熱交換手段で加熱された混合媒体を液体と気体とに
分離する分離手段と、この分離手段で分離された気体状
の混合媒体で駆動される混合媒体タービンと、この混合
媒体タービンからの排気と前記分離手段で分離された液
体状の混合媒体を混合させる混合手段と、混合された混
合媒体を凝縮させる復液手段と、この復液手段で生成さ
れた復液を熱交換手段に輸送する復液輸送手段とを備え
た水・アンモニア混合媒体サイクルを複合させた高熱効
率の発電プラントを構成することができる。この混合媒
体サイクルは吸収式冷凍機の冷媒製造部に混合媒体ター
ビンを取り付けて発電を行うようにしたものであるため
に、冷媒製造部も併設することにより、発電を行いなが
ら冷媒製造が可能なシステムである。
【００１０】石炭ガス化トッピングサイクル発電におい
ては、酸素を酸化剤とした噴流層式のガス化炉とするこ
とによって高温で反応を行うことができ、石炭のガス化
率が高くなり、また高い脱硫率となる発明が特許出願さ
れている（特開平９−268294号公報）。
【００１１】プラントから発生する排ガス中の炭酸ガス
を分離回収してこれを石炭ガス化炉へ再循環して石炭の
搬送用媒体ならびにガス化剤として用いて、石炭のガス
化効率を向上し発熱量の高い生成ガスを製造する発明が
特許出願されている（特公平６−6710号公報）。
【００１２】気体燃料を、酸素およびプラントから発生
する排ガスから分離回収した炭酸ガスと混合燃焼させて
ガスタービンを駆動し廃熱回収タービンを駆動するよう
にした、コンバインドサイクルとして高い発電効率を有
し容易かつ経済的な炭酸ガスの除去が実現できるシステ
ムに関する発明が出願されている（特開平９−250359号
公報）。
【００１３】赤道付近の海でも水深600ｍ程度になると
約７℃程度の深層冷海水となっており、この深層冷海水
は植物性プランクトンの生産に適した富栄養塩である。
日本近海を流れる黒潮は、温暖な水温、高い塩分を有し
ているが、栄養塩の濃度は低い。そのため黒潮の影響を
受ける海域での魚介類の養殖においては深層冷海水を利
用するのが効果的であると言われている。
【００１４】
【発明が解決しょうとする課題】原子力発電プラント
は、化石燃料火力発電プラントに比較して建設コストは
高いが燃料費が安いという特徴があり、トータルで発電
コストが安い発電システムである。そのため定格出力で
連続運転を行うのが運用上有利である。
【００１５】電力需要は季節および昼夜で変動があり、
この変動に対応するために現在は、昼間の電力のピーク
需要に対しては化石燃料火力発電プラントを起動させて
対応している。しかしながら地球温暖化防止のために炭
酸ガスの排出量を減らす必要があるため、昼間の電力需
要のピーク対応にも化石燃料火力発電プラントの使用量
を減らしてゆく必要がある。
【００１６】化石燃料火力発電プラントでは、夜間電力
で液体空気を製造し、貯蔵して昼間のピーク需要に対し
て液体空気を加圧して燃焼機に供給することにより、コ
ンプレッサで消費する電力を減らし供給電力量を増やす
方策が採られている。しかしながら原子力発電プラント
を用いた冷熱製造・貯蔵を利用した発電システムは無
い。
【００１７】原子力発電プラントにはコンプレッサ動力
に相当するものが無いため、液体空気を気化するときの
冷熱を利用して原子力発電プラントの復水器の冷却を行
いタービン効率を向上させる方法や、膨張タービンを駆
動して発電を行う方法が検討されている。
【００１８】原子力発電プラントに隣接して化石燃料火
力発電プラントを設置すると、原子力発電プラントが発
電した夜間電力と発生熱エネルギーを用いて液体空気を
製造し、この貯蔵した液体空気を用いて化石燃料火力発
電プラントで昼間のピーク電力需要の発電を行う時の燃
焼器への供給用高圧空気製造のコンプレッサ動力を削減
することができ、送電端の出力電力を増大することがで
きる。
【００１９】燃焼器には不活性気体として空気の構成気
体である窒素を供給しているが、排気ガスに含まれる炭
酸ガスを分離回収して供給してもよい。その時には液体
空気を分離して得られる液体酸素が用いられ液体窒素は
必要がなくなるために炭酸ガスを分離回収する時の冷却
用に用いる。炭酸ガスを燃焼器に供給することにより排
気ガスに含まれる炭酸ガス濃度は100％近くなるために
分離回収が容易に行えるようになる。
【００２０】原子力発電プラントに隣接して石炭ガス化
発電プラントを設置し、夜間電力と発生熱エネルギーを
用いて液体空気より液体酸素を製造し、石炭ガス化炉の
酸化剤として用い、排気ガスに含まれる炭酸ガスを液体
窒素を用いて分離回収し、燃焼器に不活性気体として供
給し、燃焼後の排気ガスに含まれる炭酸ガス濃度を100
％近くなるようにし分離回収が容易に行えるようにな
る。しかしながら、原子力発電プラントは炭酸ガスの排
出の無い電力供給プラントである。
【００２１】そこで本発明は、原子力発電システムの低
温度廃熱を回収して高い総合発電効率を得るとともに、
前記低温度廃熱と低負荷時の電力を活用して各種の冷熱
温熱利用システムを稼動して高い総合エネルギー効率を
得ることのできる複合エネルギーシステムを提供するこ
とを目的とする。
【００２２】より具体的には、夜間等の電力需要の少な
い時間帯に電力と熱を用いてメタノールを、炭酸ガスと
水電解で得られた水素を用いて合成し、昼間のピーク電
力需要の発生する時には不活性ガスとして炭酸ガスを用
いたメタノールの酸素燃焼を行うメタノールガスタービ
ン発電で対処し、発生する炭酸ガスと純水は貯蔵してメ
タノール合成と水電解に用い、系の外に炭酸ガスの排出
が無く負荷平準化を行うことのできる複合エネルギーシ
ステムをを提供することを目的とする。
【００２３】また本発明は、原子力発電プラントを産炭
地に設置し、発生する電力を用いて水を電気分解して酸
素と水素を製造し、この酸素を用いて石炭のガス化を行
い、石炭ガスと水素とでメタノールを合成し、需要地に
電力とメタノールを輸送することのできる複合エネルギ
ーシステムを提供することを目的とする。
【００２４】また本発明は、水・アンモニア等の混合媒
体サイクル複合原子力発電プラントの混合媒体サイクル
の凝縮器の冷却に深層冷海水を汲み上げたものを用いて
発電効率を向上させ、使用後の深層冷海水を海面に放出
して海洋牧場を形成することのできる複合エネルギーシ
ステムを提供することを目的とする。
【００２５】また本発明は、水・アンモニア等の混合媒
体サイクル複合原子力発電プラントに併設する石炭ガス
化発電プラント、メタノールガス化発電プラント、石炭
ガス利用メタノール合成プラント等の未利用熱エネルギ
ー発生場所に水・アンモニア等の混合媒体サイクルより
濃度差の異なるアンモニア水等の混合媒体を移送して未
利用熱エネルギーを回収することのできる複合エネルギ
ーシステムを提供することを目的とする。
【００２６】さらに本発明は、水・アンモニア等の混合
媒体サイクル複合原子力発電プラントの混合媒体サイク
ルで生成される濃度差の異なるアンモニア水等の混合媒
体を遠隔の需要地まで移送し、冷暖房を行うことのでき
る複合エネルギーシステムを提供することを目的とす
る。
【００２７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
炉で発生した水蒸気によって水蒸気タービンを駆動して
発電を行い水蒸気タービン駆動後の水蒸気を復水器によ
って復水する原子力発電システムと、前記原子力発電シ
ステムの復水器に接続され混合媒体タービンおよび発電
機を付設されて水よりも沸点の低い媒体を必須成分とし
複数種類の媒体からなる混合媒体の沸騰と液化によって
前記原子力発電システムの廃熱を回収する混合媒体シス
テムと、この混合媒体システムに接続され混合媒体を断
熱膨張させて冷媒を製造する冷媒製造システムとを備え
た構成とする。この発明によれば、原子力発電システム
の低温度廃熱を回収して各種熱システムの冷却に使用す
る冷媒を製造することができる。
【００２８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、冷媒製造システムにおいて製造された冷媒の冷熱を
利用して液体炭酸ガスおよび液体酸素を製造する深冷式
炭酸ガス・酸素液化システムと、冷媒製造システムにお
いて製造された冷媒の冷熱を利用して海水から氷を製造
する氷製造システムと、前記液体酸素および前記氷の冷
熱をとり前記深冷式炭酸ガス・酸素液化システムを冷却
する貯蔵冷熱変換システムと、石炭および前記貯蔵冷熱
変換システム経由の酸素を供給され石炭をガス化して発
電を行い前記混合媒体システムに廃熱を供給する石炭ガ
ス化システムと、前記貯蔵冷熱変換システム経由で供給
される水を電気分解して得られる水素と前記石炭ガス化
システムから供給される石炭ガスを用いてメタノールを
合成するメタノール合成システムとを備えた構成とす
る。
【００２９】この発明によれば、原子力発電システムの
低温度廃熱および低負荷時の電力を利用して液体酸素と
液体炭酸ガスを製造し、氷を製造し、石炭をガス化し、
メタノールを製造することができる。
【００３０】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、冷媒製造システムにおいて製造された冷媒の冷熱を
利用して液体炭酸ガスと液体酸素と液体窒素を製造する
深冷式空気分離・炭酸ガス液化システムと、前記液体炭
酸ガスと液体酸素と液体窒素の冷熱をとり前記深冷式空
気分離・炭酸ガス液化システムを冷却する貯蔵冷熱変換
システムと、石炭および前記貯蔵冷熱変換システム経由
の炭酸ガスと酸素を供給され石炭をガス化して発電を行
い前記混合媒体システムに廃熱を供給する石炭ガス化発
電システムとを備えた構成とする。
【００３１】この発明によれば、原子力発電システムの
低温度廃熱および低負荷時の電力を利用して液体酸素と
液体炭酸ガスと液体窒素を製造し、高負荷時に石炭をガ
ス化して発電を行うことができる。
【００３２】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、冷媒製造システムにおいて製造された冷媒の冷熱を
利用して液体炭酸ガスおよび液体酸素を製造する深冷式
炭酸ガス・酸素液化システムと、前記液体炭酸ガスおよ
び液体酸素の冷熱をとり前記深冷式炭酸ガス・酸素液化
システムを冷却する貯蔵冷熱変換システムと、水を電気
分解して水素を生成し前記貯蔵冷熱変換システム経由で
供給される炭酸ガスと反応させてメタノールを合成する
メタノール合成システムと、このメタノール合成システ
ムからメタノールを供給され前記貯蔵冷熱変換システム
経由で炭酸ガスおよび酸素を供給されてメタノールを炭
酸ガス雰囲気中で酸素燃焼させて発電を行い前記混合媒
体システムに廃熱を供給するメタノールガスタービン複
合発電システムとを備えた構成とする。
【００３３】この発明によれば、原子力発電システムの
低温度廃熱および低負荷時の電力を利用して液体酸素と
液体炭酸ガスを製造し、水を電気分解して酸素と水素を
製造し、メタノールを合成し、高負荷時にメタノールを
燃焼させて発電を行うことができる。
【００３４】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、冷媒製造システムにおいて製造された冷媒の冷熱を
利用して海水から氷を製造する氷製造システムを備え、
前記氷の冷熱を混合媒体システムに供給して淡水を得る
ようにした構成とする。この発明によれば、原子力発電
システムの低温度廃熱を利用して海水から淡水を得るこ
とができる。
【００３５】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、冷媒製造システムにおいて製造された冷媒の冷熱を
利用して液体炭酸ガスと液体酸素と液体窒素を製造する
深冷式空気分離・炭酸ガス液化システムと、前記液体炭
酸ガスと液体酸素と液体窒素の冷熱をとり前記深冷式空
気分離・炭酸ガス液化システムを冷却する貯蔵冷熱変換
システムと、廃棄物および前記貯蔵冷熱変換システム経
由の炭酸ガスと酸素と窒素を供給され廃棄物を冷凍破砕
してガス化し炭酸ガス雰囲気中で酸素燃焼させて発電を
行い前記混合媒体システムに廃熱を供給する廃棄物ガス
化発電システムとを備えた構成とする。
【００３６】この発明によれば、原子力発電システムの
低温度廃熱および低負荷時の電力を利用して液体酸素と
液体炭酸ガスと液体窒素を製造し、高負荷時に廃棄物ガ
ス化発電を行うことができる。
【００３７】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、冷媒製造システムにおいて製造された冷媒の冷熱を
利用して液体炭酸ガスと液体酸素と液体窒素を製造する
深冷式空気分離・炭酸ガス液化システムと、前記液体炭
酸ガスと液体酸素と液体窒素および外部から供給される
液体天然ガスの冷熱をとり前記深冷式空気分離・炭酸ガ
ス液化システムを冷却する貯蔵冷熱変換システムと、前
記貯蔵冷熱変換システム経由の炭酸ガスと酸素と天然ガ
スを供給され天然ガスを炭酸ガス雰囲気中で酸素燃焼さ
せて発電を行い前記混合媒体システムに廃熱を供給する
ＬＮＧガスタービン発電システムとを備えた構成とす
る。
【００３８】この発明によれば、原子力発電システムの
低温度廃熱および低負荷時の電力を利用して液体酸素と
液体炭酸ガスと液体窒素を製造し、高負荷時にＬＮＧガ
ス化発電を高い熱効率で行うことができる。
【００３９】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、混合媒体タービン、発電機、混合媒体システムおよ
び冷媒製造システムは、前記混合媒体システムと前記冷
媒製造システムとの間で熱交換する過程で生成される高
濃度混合媒体、中濃度混合媒体および低濃度混合媒体を
それぞれ貯蔵する貯蔵槽とともに原子力発電システムに
近接する原子力サイトコジェネセンターに設けられ、前
記各貯蔵槽にそれぞれ接続された第２の各貯蔵槽と前記
第２の中濃度混合媒体貯蔵槽および前記第２の低濃度混
合媒体貯蔵槽に接続され混合媒体を復液する第２の冷媒
製造システムとを備え前記原子力サイトコジェネセンタ
ーから離隔して設けられたローカル熱センターと、この
ローカル熱センターから高濃度混合媒体を供給され断熱
膨張させる空調設備を設けたオフィスビル空調システム
とを備えた構成とする。この発明によれば、原子力発電
システムの低温度廃熱を利用して地域冷熱供給を行うこ
とができる。
【００４０】請求項９の発明は、請求項１の発明におい
て、混合媒体タービン、発電機および混合媒体システム
は、前記混合媒体システムが生成する高濃度混合媒体と
低濃度混合媒体を送出する各ポンプとともに原子力発電
システムに近接する原子力サイトコジェネセンターに設
けられ、冷媒製造システムは、前記原子力サイトコジェ
ネセンターから移送された高濃度混合媒体および低濃度
混合媒体を貯蔵する各貯蔵槽および氷製造システムとと
もに前記原子力サイトコジェネセンターから離隔して設
けられたローカル熱センターに設けられ、前記氷製造シ
ステムは、前記ローカル熱センターの近くに設けられた
オフィスビル空調システム内の空調設備に冷熱を供給す
るようにした構成とする。この発明によれば、原子力発
電システムの低温度廃熱を利用して地域冷熱供給を行う
ことができる。
【００４１】請求項10の発明は、原子炉で発生した水蒸
気によって水蒸気タービンを駆動して発電を行い水蒸気
タービン駆動後の水蒸気を復水器によって復水する原子
力発電システムと、前記原子力発電システムの復水器に
接続され混合媒体タービンおよび発電機を付設されて水
よりも沸点の低い媒体を必須成分とし複数種類の媒体か
らなる混合媒体の沸騰と液化によって前記原子力発電シ
ステムの廃熱を回収する混合媒体システムを備え前記原
子力発電システムに近接して設けられた原子力サイトコ
ジェネセンターと、この原子力サイトコジェネセンター
から離隔して設けられこの原子力サイトコジェネセンタ
ーから高濃度混合媒体および低濃度混合媒体を供給され
て温水を製造するローカル熱センターと、このローカル
熱センターから温水の供給を受けるオフィスビル空調シ
ステムとを備えた構成とする。この発明によれば、原子
力発電システムの低温度廃熱を利用して地域熱供給を行
うことができる。
【００４２】請求項11の発明は、原子炉で発生した水蒸
気によって水蒸気タービンを駆動して発電を行い水蒸気
タービン駆動後の水蒸気を復水器によって復水する原子
力発電システムと、前記原子力発電システムの復水器に
接続され混合媒体タービンおよび発電機を付設されて水
よりも沸点の低い媒体を必須成分とし複数種類の媒体か
らなる混合媒体の沸騰と液化によって前記原子力発電シ
ステムの廃熱を回収する混合媒体システムを備え前記原
子力発電システムに近接して設けられた原子力サイトコ
ジェネセンターとを備え、製造工場の廃熱を前記混合媒
体システムに供給するようにした構成とする。この発明
によれば、原子力発電システムおよび製造工場の低温度
廃熱を回収して地域の熱効率を高め温暖化防止等に資す
ることができる。
【００４３】請求項12の発明は、請求項１または10また
は11の発明において、混合媒体システムまたは冷媒製造
システムの低沸点媒体としてアンモニアを用いる構成と
する。この発明によれば、自然環境に存在する、環境破
壊のないアンモニアで発電プラントの総合熱効率を向上
することができる。
【００４４】請求項13の発明は、請求項１または10また
は12の発明において、混合媒体システムまたは冷媒製造
システムの少なくともいずれか一方の冷却に深層冷海水
を用いる構成とする。この発明によれば、熱効率のいっ
そう高い複合エネルギーシステムを得ることができると
ともに、排出深層冷海水を海洋牧場等に利用することが
できる。
【００４５】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態の複合
エネルギーシステムを図１〜図８を参照して説明する。
本実施の形態の複合エネルギーシステムは、図１に示す
ように、原子力発電システム１、混合媒体システム２、
冷媒製造システム３ａ，３ｂ、氷製造システム４、深冷
式炭酸ガス・酸素液化システム５、貯蔵冷熱変換システ
ム６、石炭ガス化システム７およびメタノール合成シス
テム８、を主たる要素とする。
【００４６】原子力発電システム１は、原子炉９、水蒸
気タービン10、復水器11、循環ポンプ12等で構成され
る。原子力発電システム１の原子炉９で発生した水蒸気
が水蒸気タービン10に導かれ、これを駆動して同軸に結
合された発電機13で発電を行い、水蒸気タービン10の排
気は復水器11に導かれて、混合媒体システム２の加圧ポ
ンプによって供給される混合媒体で冷却されて復水して
循環ポンプ12に戻る構成である。
【００４７】さらに、混合媒体システム２には混合媒体
タービン14および発電機15が付設されており、深冷式炭
酸ガス・酸素液化システム５には液体炭酸ガス貯蔵槽16
および液体酸素貯蔵槽17が付設され電力18が供給され
る。メタノール合成システム８にも電力19が供給され
る。混合媒体システム２，冷媒製造システム３ａ，３ｂ
および氷製造システム４には深層冷海水20が供給され、
石炭ガス化システム７には微粉炭21が供給されるように
なっている。
【００４８】なお、混合媒体は複数種類の成分からなる
媒体であり、少なくとも１つの成分は水よりも低い沸点
をもつ。本実施の形態においては水とアンモニアからな
る。また、深層冷海水20は、効果は劣るが通常の海水で
代替してもよい。
【００４９】混合媒体システム２と冷媒製造システム３
ａの構成の詳細は図２のようになっている。混合媒体シ
ステム２は、高圧分離器29、中圧分離器32、吸収器36、
復液器37、凝縮器68等で構成される。
【００５０】加圧ポンプ38で加圧された中濃度の混合媒
体が、中圧分離器32からの低濃度の混合媒体液と熱交換
器33で熱交換して加熱され、さらに原子力発電システム
１の復水器11で水蒸気タービン10の排気で加熱され、高
圧分離器29に導かれてアンモニア分の多い高濃度の混合
媒体蒸気とアンモニア分の少ない低濃度の混合媒体液に
分離される。高濃度の混合媒体蒸気は分岐されて混合媒
体タービン14に導かれてこれを駆動して同軸に結合され
た発電機15で発電を行う。
【００５１】分岐された残りの高濃度の混合媒体蒸気は
凝縮器68に導かれ、ここで加圧ポンプ38で加圧された混
合媒体液の分流されたもの、および深層冷海水20と熱交
換して冷却されて復液して冷媒製造システム３ａ，３ｂ
へ導かれる。冷媒製造システム３ａにおいて、混合媒体
液は膨張弁63で断熱膨張して冷媒となり、氷製造システ
ム４で熱交換を行って冷媒製造システム３ａの吸収器65
に戻る。
【００５２】高圧分離器29で生成された低濃度の混合媒
体液は減圧弁30と混合器31を介して中圧分離器32に導か
れて高濃度の混合媒体蒸気と低濃度の混合媒体液に分離
される。高濃度の混合媒体蒸気は混合媒体タービン14の
中段に導かれ、これを駆動して発電を行う。一方の低濃
度の混合媒体液は、熱交換器33で加圧ポンプ38によって
加圧された中濃度の混合媒体液と熱交換を行って冷却さ
れ、分岐されて絞り弁34を経由して吸収器36に導かれて
混合媒体タービン14の排気と混合吸収して復液器37に導
かれ、深層冷海水20と熱交換して冷却されて復液する。
【００５３】中圧分離器32で分離され分岐された残りの
低濃度の混合媒体液は、冷媒製造システム３ａの絞り弁
66を経由して吸収器65に導かれ、ここで氷製造システム
４で熱交換を行った高濃度の混合媒体を吸収して復液器
67に導かれ、深層冷海水20と熱交換して復液する。
【００５４】冷媒製造システム３ａの復液器67で復液し
た混合媒体液は、混合媒体システム２の復液器37で復液
した混合媒体液と合流して加圧ポンプ38の入口側に導か
れる。加圧ポンプ38で加圧された混合媒体液は分岐して
一部は凝縮器68に入り熱交換して加熱される。分岐した
残りは熱交換器33で中圧分離器32からの低濃度混合媒体
液と熱交換して加熱され、これら加熱された混合媒体液
は、合流したあとで再度分流して、一部は減圧弁39と混
合器31を経由して中圧分離器32に導かれ、残りは原子力
発電システム１の復水器11に導かれて加熱される構成で
ある。
【００５５】冷媒製造システム３ａは、既に少し触れた
が、膨張弁63、吸収器65、絞り弁66、復液器67等で構成
される。混合媒体システム２の凝縮器68で凝縮された高
濃度の混合媒体が膨張弁63で断熱膨張して冷媒となり、
氷製造システム４で熱交換して加熱されて蒸気となり吸
収器65に導かれ、復液器67において深層冷海水20と熱交
換を行って冷却されて復液し、この復液が混合媒体シス
テム２の加圧ポンプ38の入口側に導かれる。
【００５６】冷媒製造システム３ｂも同様の構成によっ
て同様に動作する。すなわち、冷媒製造システム３ａと
氷製造システム４の詳細は図３のようになっている。氷
製造システム４は、過冷却器70、過冷却解除槽71、氷貯
蔵槽72等で構成される。
【００５７】深層冷海水20を過冷却器70に導き、冷媒製
造システム３ａの膨張弁63で断熱膨張させて生成した冷
媒と熱交換を行い、過冷却状態にして過冷却解除槽71に
導いて淡水氷と高塩分濃度の海水に分離する。過冷却解
除槽71の上部に浮かぶ氷と淡水を貯蔵冷熱変換システム
６に導き、貯蔵冷熱変換システム６において熱交換を行
って解氷して淡水としてメタノール合成システム８の水
電解装置に導く。また、過冷却解除槽71の氷の下方の高
塩分濃度の海水をポンプ74で冷媒製造システム３ａの復
液器67の熱交換部に導き、吸収器65からの混合媒体と熱
交換をし、海水温度程度に昇温して人工海底上方の放流
海面領域に放出する。
【００５８】前記図１における深冷式炭酸ガス・酸素液
化システム５の詳細は図４のようになっている。すなわ
ち、深冷式炭酸ガス・酸素液化システム５は、コンプレ
ッサ41、45、49、精製装置43、47、51、熱交換器46、24
3、熱交換システム42、50、52、245、246、膨張タービ
ン44、48、164等を主たる構成要素とする。
【００５９】冷媒製造システム３ｂの膨張弁63、吸収器
65と熱交換システム42、50、245、246とが熱回路で結合
されている。膨張タービン48、164、と液体炭酸ガス貯
蔵槽16、液体酸素貯蔵槽17とが熱交換システム52を経由
して熱回路で結合されている。後述する貯蔵冷熱変換シ
ステム６のポンプ54と熱交換器46、243、熱交換システ
ム42、50、245、246とが熱回路で結合されている。
【００６０】このような構成において、コンプレッサ41
で窒素ガスが加圧され、この窒素ガスは熱交換システム
42において冷媒製造システム３ｂで生成された混合媒体
冷媒と貯蔵冷熱変換システム６に貯蔵された冷媒とで冷
却され、精製装置43で不純物が除去され、膨張タービン
44で断熱膨張して液体窒素とされ、熱交換システム52で
熱交換を行って窒素ガスに戻り、熱交換システム246で
冷却されてコンプレッサ41に循環する。
【００６１】また、後述のメタノール合成システム８の
湿分分離装置171でメタノールと炭酸ガスより水分を除
去し、炭酸ガスを熱交換器243で貯蔵冷熱変換システム
６に貯蔵された冷媒で冷却してコンプレッサ45に導いて
加圧し、熱交換器46で貯蔵冷熱変換システム６の冷媒で
冷却し、精製装置47で不純物を除去し、膨張タービン48
で断熱膨張させて液体炭酸ガスとし、熱交換システム52
で熱交換を行って液体炭酸ガス貯蔵槽16に貯蔵する。
【００６２】また、後述のメタノール合成システム８の
水電解装置22で生成された酸素を熱交換システム245で
冷媒製造システム３ｂと貯蔵冷熱変換システム６の冷媒
で冷却してコンプレッサ49に導いて加圧し、熱交換シス
テム50で再度冷媒製造システム３ｂと貯蔵冷熱変換シス
テム６の冷媒で冷却し、精製装置51で不純物を除去し、
膨張タービン164で断熱膨張させて液体酸素とし、熱交
換システム52で熱交換を行って液体酸素貯蔵槽17に貯蔵
する。
【００６３】図１における石炭ガス化システム７とメタ
ノール合成システム８および貯蔵冷熱変換システム６の
詳細を図５に示す。石炭ガス化システム７は、石炭ガス
化炉システム85、水蒸気タービン174、復水器175等で構
成される。石炭ガス化炉システム85は、図示していない
が、酸素吹き噴流床式ガス化炉、乾式法ガス精製装置、
脱塵装置、熱回収ボイラ等で構成される。熱回収ボイラ
と水蒸気タービン174、復水器175とが熱回路で結合され
ている。酸素吹き噴流床式ガス化炉とメタノール合成シ
ステム８のメタノール合成装置169と水電解装置22とが
配管で結合されている。また熱回収ボイラの廃熱と復水
器175の廃熱の熱回収を混合媒体で行うために、混合媒
体システム２と熱回路で結合されている。
【００６４】メタノール合成システム８は、水電解装置
22、メタノール合成装置169、メタノール貯蔵槽23、湿
分分離装置171、熱交換器170等で構成される。水電解装
置22と湿分分離装置171が配管接続され、氷製造システ
ム４からの氷スラリー配管が貯蔵冷熱変換システム６の
熱交換器173を経由して接続されていて水が供給され
る。水電解装置22の酸素生成側と石炭ガス化炉システム
85および深冷式炭酸ガス・酸素液化システム５とが結合
され、水素生成側とメタノール合成装置169とが配管で
結合されている。
【００６５】メタノール合成装置169で生成されたメタ
ノール水と残存炭酸ガスは熱交換器170に導かれ、混合
媒体システム２の中濃度の混合媒体で冷却されて湿分分
離装置171に導かれて、除湿された炭酸ガスは深冷式炭
酸ガス・酸素液化システム５へ送られ、メタノールはメ
タノール貯蔵槽23へ、除湿された水は水電解装置22へ導
かれる。
【００６６】次に、図６，７，８を参照して深層冷海水
汲み上げのための構成を説明する。図６は深層冷海水を
人工島を経由して取水する配管敷設平面概念図であり、
図７は縦断面概念図である。
【００６７】すなわち、中性浮力となる人工島76をケー
ブル132で海底80に固定し、人工島76より７℃程度の深
層冷海水20を汲み上げるための深層冷海水取水配管79を
必要な水深（約300ｍ）まで敷設し、人工島76より原子
力発電システム１、混合媒体システム２まで太陽光の透
過する限度の深さ（補償深度）で水中トンネル77を敷設
する。また水中トンネル77の深さで水中トンネル77の周
辺に中性浮力の人工海底78を設置する。水中トンネル77
の内部には取水配管134および放流配管135が設置され、
放流配管135の出口は、人工海底78の上方部分に開孔し
ていて富栄養塩海水82を放流する構成である。
【００６８】図８は深層冷海水汲み上げ用の人工島の概
念図である。すなわち、人工島76は、海中構造138、垂
直配管136等で構成される。海中構造138は海底80に固定
される基礎構造137と結合され、また海中構造138と混合
媒体システム２の復液器等との間が水中トンネル７７で
結合され、水中トンネル77の深さ位置に中性浮力の人工
海底78がケーブル132で海底80に固定されている。
【００６９】海中構造138内にはポンプ設備133が設置さ
れ、水中トンネル77の内部に設置された取水配管134で
深層冷海水20を混合媒体システム２等に送水する。ま
た、混合媒体システム２等からの戻りの海水は水中トン
ネル77に設置された放流配管135で移送され、海中構造1
38の人工海底78の上方で富栄養塩海水82として放流され
る構成である。
【００７０】以上のような構成の本発明の第１の実施の
形態の複合エネルギーシステムの作用を以下に説明す
る。すなわち、軽水よりなる冷却材は、原子炉９におい
て加熱されて飽和状態の水蒸気となり、この水蒸気は主
蒸気管を経由して水蒸気タービン10に送られる。水蒸気
タービン10に入った水蒸気は水蒸気タービン10を駆動
し、タービンの回転エネルギーが発電機13において電気
エネルギーに変換されて発電が行われる。水蒸気タービ
ン10からの排気は復水器11に導かれ、混合媒体システム
２より送られる混合媒体と熱交換を行って復水となり、
循環ポンプ12の入口側に流入し、原子炉９に還流され
る。
【００７１】混合媒体システム２の高圧分離器29で分離
された高濃度の混合媒体蒸気を凝縮器68に分流し、凝縮
器68で高圧ポンプ38より吐出した混合媒体の一部を分流
したものおよび深層冷海水20との間で熱交換を行って混
合媒体を復液させる。この復液を冷媒製造システム３ａ
の膨張弁63で断熱膨張させて低温の混合媒体冷媒を生成
する。この混合媒体冷媒を氷製造システム４の過冷却器
70に輸送して熱交換を行い、深層冷海水20を過冷却状態
とし、混合媒体液は加熱されて蒸気となり吸収器65に導
かれる。
【００７２】吸収器65では混合媒体システム２の中圧分
離器32からの低濃度混合媒体液の一部を分流して絞り弁
66で低圧化されたものと混合吸収を行い、復液器67に導
かれる。復液器67で混合媒体は、深層冷海水20および氷
製造システム４の過冷却解除槽71よりの高塩分濃度の海
水と熱交換して冷却されて復液する。この復液は、混合
媒体システム２の加圧ポンプ38の入口側に導かれる。
【００７３】また、高圧分離器29で分離された高濃度の
混合媒体蒸気で凝縮器68に分流した残りを混合媒体ター
ビン14に導入して発電を行う。混合媒体タービン14から
の排気と中圧分離器32の低濃度混合媒体液で熱交換器33
で冷却された混合媒体液を冷媒製造システム３ａへ分流
した残りを吸収器36に導いて吸収させ、引き続いて復液
器37に導いて深層冷海水20で冷却して復液させる。
【００７４】氷製造システム４の過冷却器70には深層冷
海水20が導かれ、膨張弁63で断熱膨張させて生成された
混合媒体冷媒で過冷却状態が形成され、過冷却解除槽71
で淡水氷と高塩分濃度の海水が生成される。生成された
氷は比重差により槽の液面に浮かび、槽の上部は淡水の
氷で下部が高塩分濃度の海水になる。この上部より淡水
氷と淡水を氷貯蔵槽72に導き貯蔵し、貯蔵冷熱変換シス
テム６を経由してメタノール合成システム８の水電解装
置22に導く。
【００７５】また、過冷却解除槽71の下部より高塩分濃
度の海水を抽出してポンプ74で冷媒製造システム３ａの
復液器67に移送して、吸収器65より導かれる混合媒体と
熱交換して高塩分濃度の海水は昇温して放流配管135で
人工島76まで移送し、人工海底78の上方海域に放出す
る。
【００７６】混合媒体システム２の高圧分離器29で分離
され凝縮器68を経由した高濃度の混合媒体蒸気の一部は
第２の冷媒製造システム３ｂに入り、その膨張弁63で断
熱膨張して混合媒体冷媒を生成する。この混合媒体冷媒
は深冷式炭酸ガス・酸素液化システム５の熱交換器42に
おいてコンプレッサ41で加圧された窒素を冷却する。こ
の窒素は精製装置43で不純物を除去され、膨張タービン
44で断熱膨張して液体窒素となり、熱交換システム52で
熱交換を行って窒素ガスとなってコンプレッサ41に循環
する。
【００７７】メタノール合成システム８の水電解装置22
では水素と酸素を生成し、酸素は石炭ガス化システム７
に必要な量が送られ、残りは深冷式炭酸ガス・酸素液化
システム５に送られる。そして熱交換システム245にお
いて、冷媒製造システム３ｂからの冷媒と貯蔵冷熱変換
システム６からの冷媒で冷却した後にコンプレッサ49に
導く。ここで加圧されて、熱交換器50において冷媒製造
システム３ｂからの冷媒と貯蔵冷熱変換システム６から
の冷媒で冷却され、精製装置51に導かれて不純物を除去
され、膨張タービン164で断熱膨張して液化し、熱交換
システム52で熱交換を行って液体酸素貯蔵槽17に貯蔵さ
れる。
【００７８】水素は、メタノール合成装置169に導か
れ、石炭ガス化システム７で生成された石炭ガスと触媒
下で反応してメタノールを生成する。このメタノール
は、熱交換器170に導かれて混合媒体で除熱され、湿分
分離装置171に導かれてメタノール、水、炭酸ガスに分
離される。メタノールはメタノール貯蔵槽23に貯蔵さ
れ、水は水電解装置22に導かれ、炭酸ガスは深冷式炭酸
ガス・酸素液化システム５に導かれて液化されて液体炭
酸ガス貯蔵槽16に貯蔵される。
【００７９】水電解装置22における電気分解で得られた
酸素ガスは、石炭ガス化炉システム85の酸素吹き噴流床
式ガス化炉等に供給され、別途供給される微粉炭21を部
分燃焼させてガス化を行う。石炭ガスは乾式法ガス精製
装置、脱塵装置、熱回収ボイラ等へ経て硫黄分等を除去
されてメタノール合成装置169に導かれる。
【００８０】上記のような構成によって上記のような作
用を行う本発明の第１の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムは次のような効果を生じる。すなわち、原子力発
電システム１のボトミングサイクルに混合媒体システム
２および混合媒体タービン14を設置し、混合媒体システ
ム２の復液器37の冷却に深層冷海水20を用いることによ
り原子力発電システム１を含む複合エネルギーシステム
の熱効率を向上することができ、環境への廃熱を減少す
ることができる。
【００８１】また、混合媒体システム２の下流側に冷媒
製造システム３ａ，３ｂと氷製造システム４および深冷
式炭酸ガス・酸素液化システム５を付設することによ
り、原子力発電システム１で生じた熱エネルギーと電気
エネルギーを用いて氷を製造し、これを水電解用に供給
し、石炭ガスを利用したメタノール製造を行い、石炭ガ
ス化炉システム85、メタノール合成装置169等で発生す
る廃熱を混合媒体システム２で回収して、原子力発電効
率の向上と同時に廃熱の少ない石炭ガス利用メタノール
製造を行うことができる。
【００８２】また、深層冷海水20を用いて混合媒体シス
テム２の復液器の冷却をおこなうことにより原子力発電
システム１の発電効率を向上することができると同時
に、深層冷海水20は富栄養塩海水であるために、使用後
の海水を太陽光が透過する限界深さに設置された中性浮
力人工海底78上方の海域に放流することにより海洋養殖
を行うことができる。
【００８３】さらに、深層冷海水20の取水のために人工
島76を設け、深層冷海水を利用する各システムと人工島
76の間を太陽光が透過する限界深さで水中トンネル77と
人工海底78を設けることにより、水中トンネル77を人工
島76までの通路としても活用でき、人工島76を中心とし
た海洋パークとして利用できるようになり、原子力発電
システム１を中心としたレジャー施設の提供と魚類養殖
施設の提供を行うことができる。
【００８４】次に本発明の第２の実施の形態の複合エネ
ルギーシステムを図９〜図11を参照して説明する。本実
施の形態の複合エネルギーシステムは、図９に示すよう
に、原子力発電システム１、混合媒体システム２、冷媒
製造システム３、深冷式空気分離・炭酸ガス液化システ
ム97、貯蔵冷熱変換システム24、石炭ガス化発電システ
ム84、石炭ガス化炉システム85、液体炭酸ガス貯蔵槽1
6、液体酸素貯蔵槽17、液体窒素貯蔵槽95等を主たる構
成要素とする。原子力発電システム１、混合媒体システ
ム２、冷媒製造システム３および貯蔵冷熱変換システム
24（６）等の内部構成は、図１から図５を参照して説明
したところとほぼ同じである。
【００８５】深冷式空気分離・炭酸ガス液化システム97
の詳細を図10に示すが、その熱交換システム107、156と
冷媒製造システム３の膨張弁63、吸収器65とが熱回路で
結合されている。深冷式空気分離・炭酸ガス液化システ
ム97の膨張弁105、116、238と液体炭酸ガス貯蔵槽16、
液体酸素貯蔵槽17、液体窒素貯蔵槽95とが熱回路で結合
されている。深冷式空気分離・炭酸ガス液化システム97
の熱交換器101、155、および熱交換システム104、110、
107、156が貯蔵冷熱変換システム24のポンプ54、高温冷
媒貯蔵槽55と熱回路で結合されている。
【００８６】また、図11に示すように、貯蔵冷熱変換シ
ステム24の加圧ポンプ60と液体炭酸ガス貯蔵槽16、加圧
ポンプ58と液体酸素貯蔵槽17、加圧ポンプ98と液体窒素
貯蔵槽95とが熱配管で結合されている。貯蔵冷熱変換シ
ステム24の熱交換器57の液体炭酸ガス配管、液体酸素配
管が石炭ガス化炉システム85の酸素吹き噴流床式ガス化
炉、石炭ガス化発電システム84の燃焼器86とそれぞれ結
合している。
【００８７】深冷式空気分離・炭酸ガス液化システム97
の詳細を図10に示す。すなわち、深冷式空気分離・炭酸
ガス液化システム97は、コンプレッサ100、103、106、1
09、精製装置102、108、熱交換器155、101、熱交換シス
テム104、107、110、156、膨張弁105、111、114、116、
237、238、中圧精留塔112、低圧精留塔113、過冷却器11
5等で構成される。
【００８８】大気96が熱交換システム156において冷媒
製造システム３の膨張弁63で生成された混合媒体冷媒お
よび貯蔵冷熱変換システム24からの冷媒と熱交換をして
コンプレッサ106に流入する。コンプレッサ106で圧縮さ
れた大気は熱交換システム107において冷媒製造システ
ム３で生成された混合媒体冷媒と、貯蔵冷熱変換システ
ム24からの冷媒とで冷却される。
【００８９】冷却された大気は、精製装置108に流入し
て炭酸ガスや水分を除去され、コンプレッサ109で再度
圧縮され、熱交換システム110に流入して貯蔵冷熱変換
システム24の低温冷媒貯蔵槽53に貯蔵されている液体プ
ロパン冷媒および液体窒素とで冷却される。そして膨張
弁111で断熱膨張して冷却されて中圧精留塔112に流入
し、酸素は過冷却器115で冷却され膨張弁116で断熱膨張
をして冷却されて液体となり、液体酸素貯蔵槽17に導か
れる。
【００９０】窒素は過冷却器115で冷却され、膨張弁237
で断熱膨張して冷却されて低圧精留塔113に流入する。
精留された窒素は過冷却器115で熱交換を行って膨張弁2
38で断熱膨張をして冷却して液体となり、液体窒素貯蔵
槽95に導かれる。また低圧精留塔113の廃ガス249は過冷
却器115で熱交換を行って大気に放出される。
【００９１】石炭ガス化発電システム84の熱交換器92で
冷却された燃焼ガスの廃ガスは、深冷式空気分離・炭酸
ガス液化システム97の熱交換器155において貯蔵冷熱変
換システム24に貯蔵された冷媒と熱交換をしてコンプレ
ッサ100に流入する。そして圧縮された燃焼ガスの廃ガ
スは熱交換器101において同じく貯蔵冷熱変換システム2
4に貯蔵された冷媒で冷却され、精製装置102に流入して
水分を除去され、コンプレッサ103で再度圧縮され、熱
交換システム104に流入する。ここで、貯蔵冷熱変換シ
ステム24の低温冷媒貯蔵槽53に貯蔵される液体プロパン
冷媒および液体窒素と熱交換をして冷却され、膨張弁10
5で断熱膨張をして冷却されて液体となり、液体炭酸ガ
ス貯蔵槽16に導かれる。
【００９２】この第２の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムにおける石炭ガス化発電システム84と貯蔵冷熱変
換システム24の詳細は図11に示すようになっている。石
炭ガス化発電システム84は、燃焼器86、ガスタービン8
7、廃熱ボイラ88、水蒸気タービン89、復水器90、熱交
換器92等で構成される。混合媒体システム２の加圧ポン
プ38および高圧分離器29と石炭ガス化発電システム84の
復水器90および熱交換器92とが熱回路で結合されてい
る。深冷式空気分離・炭酸ガス液化システム97の熱交換
器155と石炭ガス化発電システム84の熱交換器92とが熱
配管で結合され廃ガスの炭酸ガスと水蒸気を前者へ移送
する構成になっている。
【００９３】石炭ガス化炉システム85は、図示していな
いが、酸素吹き噴流床式ガス化炉、乾式法ガス精製装
置、脱塵装置、熱回収ボイラ等で構成される。熱回収ボ
イラと石炭ガス化発電システム84の水蒸気タービン89、
復水器90とが熱回路で結合されている。酸素吹き噴流床
式ガス化炉と石炭ガス化発電システム84の燃焼器86が配
管で結合されている。
【００９４】貯蔵冷熱変換システム24は、加圧ポンプ5
8、60、98、熱交換器57、ポンプ54、56、低温冷媒貯蔵
槽53、高温冷媒貯蔵槽55等で構成される。液体炭酸ガス
貯蔵槽16に貯蔵される液体炭酸ガスを加圧ポンプ60で加
圧して熱交換器57で液体プロパン冷媒と熱交換を行って
ガス化して石炭ガス化炉システム85の酸素吹き噴流床ガ
ス化炉、および石炭ガス化発電システム84の燃焼器86に
導く。液体酸素貯蔵槽17に貯蔵される液体酸素を加圧ポ
ンプ58で加圧して熱交換器57で液体プロパン冷媒と熱交
換を行ってガス化して石炭ガス化炉システム85の酸素吹
き噴流床ガス化炉、および石炭ガス化発電システム84の
燃焼器86に導く。
【００９５】また、液体窒素貯蔵槽95に貯蔵される液体
窒素を加圧ポンプ98で加圧して熱交換器57で熱交換を行
って深冷式空気分離・炭酸ガス液化システム97の熱交換
システム104、110に導いて熱交換を行ってガス化してコ
ンプレッサ103と直結される膨張タービン239に導いて断
熱膨張を行って大気に解放する。高温冷媒貯蔵槽55に貯
蔵される液体プロパンをポンプ56で熱交換器57に導き、
熱交換を行って冷却して低温冷媒貯蔵槽53に貯蔵し、こ
の低温冷媒をポンプ54で深冷式空気分離・炭酸ガス液化
システム97の熱交換システム104、110、107、156、熱交
換器101、155に移送して熱交換を行い、昇温した冷媒を
高温冷媒貯蔵槽55に貯蔵する構成になっている。
【００９６】以上のような本発明の第２の実施の形態の
複合エネルギーシステムは次のように動作する。すなわ
ち、電力需要の多い昼間においては液体炭酸ガス貯蔵槽
16、液体酸素貯蔵槽17より液体炭酸ガス、液体酸素を取
り出し、貯蔵冷熱変換システム24で液体状態で加圧して
熱交換を行ってガス化を行う。その間、貯蔵冷熱変換シ
ステム24の高温冷媒貯蔵槽55の冷媒は、熱交換を行って
低温冷媒貯蔵槽53に貯蔵される。これらの高圧の酸素ガ
スおよび炭酸ガスが、石炭ガス化炉システム85の酸素吹
き噴流床式ガス化炉に供給され、別途供給される微粉炭
21を部分燃焼させてガス化を行う。
【００９７】石炭ガスは乾式法ガス精製装置、脱塵装
置、熱回収ボイラ等を経て硫黄分等を除去して石炭ガス
化発電システム84の燃焼器86に導かれる。この燃焼器86
には貯蔵冷熱変換システム24で高圧にガス化された炭酸
ガスと酸素も供給されて炭酸ガスを不活性ガスとした酸
素燃焼が行われる。燃焼器86で生成される燃焼ガスをガ
スタービン87に導き、これを駆動し、同軸に結合された
発電機93で発電を行う。
【００９８】ガスタービン87より排出された燃焼ガスは
廃熱ボイラ88において復水器90で復水になった復水と熱
交換を行い、これを蒸気化して熱交換器92に導かれる。
熱交換器92で燃焼ガスは混合媒体システム２の加圧ポン
プ38によって搬送された混合媒体と熱交換を行い、深冷
式空気分離・炭酸ガス液化システム97の熱交換器155に
導かれる。熱交換器155で低温冷媒貯蔵槽53からの冷媒
で冷却され、コンプレッサ100で加圧される。この高圧
ガスは熱交換器101でやはり低温冷媒貯蔵槽53からの冷
媒で冷却され、精製装置102に導かれて水分を除去され
る。
【００９９】水分が除去された燃焼ガスは再びコンプレ
ッサ103で加圧され、熱交換システム104で低温冷媒貯蔵
槽53からの冷媒で冷却され、膨張弁105で断熱膨張して
液体炭酸ガスとなり、液体炭酸ガス貯蔵槽16に導かれて
貯蔵される。
【０１００】電力需要の少ない夜間においては、混合媒
体システム２の高圧分離器29で分離された高濃度の混合
媒体蒸気の一部を分流して凝縮器68を経由して冷媒製造
システム３の膨張弁63で断熱膨張させて混合媒体冷媒を
生成する。この混合媒体冷媒を深冷式空気分離・炭酸ガ
ス液化システム97へ導き、その熱交換システム107、156
で大気196およびコンプレッサ106で加圧された空気を冷
却する。
【０１０１】この冷却空気は精製装置108で水分および
炭酸ガスを除去され、コンプレッサ109で再度圧縮され
熱交換システム110に流入して、貯蔵冷熱変換システム2
4の低温冷媒貯蔵槽53に貯蔵される液体プロパン冷媒と
熱交換して冷却され、膨張弁111で断熱膨張してさらに
冷却されて中圧精留塔112に流入する。そして、酸素は
過冷却器115で冷却され膨張弁116で断熱膨張してさらに
冷却されて液体となり、液体酸素貯蔵槽17に導かれて貯
蔵される。
【０１０２】窒素は過冷却器115で冷却され膨張弁237で
断熱膨張して冷却されて低圧精留塔113に流入し、さら
に過冷却器115で熱交換を行って膨張弁238で断熱膨張し
て冷却して液体となり、液体窒素貯蔵槽95に導かれて貯
蔵される。また低圧精留塔113の廃ガス249は過冷却器11
5で熱交換を行って大気に放出される。
【０１０３】上記のような構成によって上記のように動
作する本発明の第２の実施の形態の複合エネルギーシス
テムは次のような効果を生じる。すなわち、原子力発電
システム１のボトミングサイクルとして混合媒体システ
ム２および混合媒体タービン14を設置し、混合媒体シス
テム２の復液器37の冷却に深層冷海水を用いることによ
り原子力発電システム１の熱効率を向上させることがで
きる。
【０１０４】また、混合媒体システム２の下流側に冷媒
製造システム３を設けて夜間に冷媒を製造し、深冷式空
気分離・炭酸ガス液化システム97のコンプレッサによる
発熱を除去して液体酸素と液体窒素を製造し、昼間の電
力需要の多い時には、貯蔵した液体酸素を気化して石炭
ガス化炉システム85に供給して石炭ガスを製造し、この
石炭ガスに前記の貯蔵した液体酸素を気化した酸素と前
記の貯蔵された液化炭酸ガスを気化したものを不活性ガ
スとして加えて燃焼させてガスタービン87を駆動して発
電を行い、その燃焼廃ガスの炭酸ガスを前記貯蔵した液
体窒素を用いて液化し貯蔵することによって負荷平準化
に対応する。
【０１０５】このようにしてこの実施の形態によれば、
夜間の原子力エネルギーの熱エネルギーと電気エネルギ
ーを液体酸素、液体窒素および液体炭酸ガスで貯蔵し、
昼間は石炭と貯蔵酸素を用いて石炭ガス化と石炭ガス化
発電を行い、燃焼の時に用いる不活性ガスとして炭酸ガ
スを用いることにより炭酸ガスの100％回収を容易に行
うことができ、炭酸ガスの放出が無く、原子力発電シス
テムの負荷平準化が行える発電効率の高い複合エネルギ
ーシステムを提供することができる。
【０１０６】またこの実施の形態の複合エネルギーシス
テムにおいては、混合媒体システム２と冷媒製造システ
ム３との間、および混合媒体システム２と石炭ガス化発
電システム84との間を結ぶ混合媒体液移送配管に搬送用
ポンプを設置してあるので、混合媒体システム２の設置
場所に対する冷媒製造システム３および石炭ガス化発電
システム84の設置場所の自由度が大きいという特長があ
る。
【０１０７】次に説明する本発明の第３の実施の形態の
複合エネルギーシステムは、図12，13に示すように、前
述の第２の実施の形態の複合エネルギーシステムにおけ
る石炭ガス化炉システム85の代わりにメタノール合成シ
ステム124を設け、深冷式空気分離・炭酸ガス液化シス
テム97の代わりに深冷式炭酸ガス・酸素液化システム５
として、夜間電力で水を電気分解して水素を製造し、ま
た酸素は液化貯蔵し、貯蔵されている炭酸ガスと水素で
メタノールを合成して貯蔵し、昼間はメタノールを炭酸
ガス雰囲気中で酸素燃焼をさせて発電を行い、発生する
水蒸気と炭酸ガスを分離・回収して炭酸ガスは加圧冷却
して液化して貯蔵し、水蒸気は電気分解用に貯蔵する、
炭酸ガス循環型、メタノールガスタービン発電プラント
併設、負荷平準化の原子力発電システムを備えた複合エ
ネルギーシステムである。
【０１０８】本発明の第３の実施の形態の複合エネルギ
ーシステムは、その全体構成を図12に示すように、原子
力発電システム１、混合媒体システム２、冷媒製造シス
テム３、深冷式炭酸ガス・酸素液化システム５、貯蔵冷
熱変換システム241、メタノールガスタービン複合発電
システム25、メタノール合成システム124、湿分分離装
置27、液体酸素貯蔵槽17、液体炭酸ガス貯蔵槽16等を主
な構成要素とする。混合媒体システム２、冷媒製造シス
テム３、深冷式炭酸ガス・酸素液化システム５の構成
は、図２，図３，図４に示したものと同じである。
【０１０９】メタノールガスタービン複合発電システム
25とメタノール合成システム124および貯蔵冷熱変換シ
ステム241の詳細は図13のようになっている。メタノー
ル合成システム124は、水電解装置22、メタノール合成
装置169、メタノール貯蔵槽23、熱交換器61等で構成さ
れる。水電解装置22と湿分分離装置27、熱交換器61とメ
タノールガスタービン複合発電システム25の燃焼器251
とが配管で結合されている。
【０１１０】メタノールガスタービン複合発電システム
25は、燃焼器251、ガスタービン252、廃熱ボイラ253、
水蒸気タービン254、復水器257、熱交換器256等で構成
される。復水器257および熱交換器256と混合媒体システ
ム２の加圧ポンプ38および高圧分離器29とが熱回路で結
合されている。熱交換器256と深冷式炭酸ガス・酸素液
化システム５の熱交換器243とが湿分分離装置27を経由
して熱配管で結合され、廃ガス中の水蒸気の分離と炭酸
ガスの移送をする構成になっている。
【０１１１】貯蔵冷熱変換システム241は、加圧ポンプ5
8、60、熱交換器57、ポンプ54、56、低温冷媒貯蔵槽5
3、高温冷媒貯蔵槽55等で構成される。液体炭酸ガス貯
蔵槽16と加圧ポンプ60、液体酸素貯蔵槽17と加圧ポンプ
58とが熱配管で結合されている。熱交換器57を経由する
液体炭酸ガス、液体酸素配管がメタノール合成システム
124のメタノール合成装置169、メタノールガスタービン
複合発電システム25の燃焼器251と結合している。
【０１１２】液体酸素貯蔵槽17、液体炭酸ガス貯蔵槽16
の液体酸素、液体炭酸ガスが加圧ポンプ58、60で加圧さ
れ、熱交換器57で液体プロパン冷媒と熱交換を行って高
圧ガスに変換してメタノールガスタービン複合発電シス
テム25の燃焼器251に移送される。また、気化された炭
酸ガスは分流されてメタノール合成システム124のメタ
ノール合成装置169に移送される。
【０１１３】高温冷媒貯蔵槽55に貯蔵される冷媒は、分
岐されてメタノール合成システム124の熱交換器61で熱
交換を行って熱交換器57の中間部に導かれる構成になっ
ている。
【０１１４】以上のような構成の本発明の第３の実施の
形態の複合エネルギーシステムの作用、特に第２の実施
の形態の作用と異なるところを次に説明する。電力需要
の多い昼間においては液体炭酸ガス貯蔵槽16、液体酸素
貯蔵槽17より液体炭酸ガス、液体酸素を取り出し、貯蔵
冷熱変換システム241で液体状態で加圧して熱交換を行
ってガス化を行う。その間、貯蔵冷熱変換システム241
の高温冷媒貯蔵槽55の冷媒は、熱交換を行って低温冷媒
貯蔵槽53に貯蔵される。高圧の酸素ガスおよび炭酸ガス
が、メタノールガスタービン複合発電システム25の燃焼
器251に導かれる。
【０１１５】一方、メタノール貯蔵槽23に貯蔵されてい
るメタノールをポンプ62で加圧して、熱交換器61におい
て貯蔵冷熱変換システム241の高温冷媒で加熱・気化し
てメタノールガスタービン複合発電システム25の燃焼器
251に導く。燃焼器251では炭酸ガスを不活性ガスとした
酸素燃焼が行われる。
【０１１６】燃焼器251で生成される燃焼ガスをガスタ
ービン252に導き、これを駆動し、同軸に結合される発
電機255で発電を行う。ガスタービン252より排出された
燃焼ガスは廃熱回収ボイラ253において復水器257で復水
になった復水と熱交換を行い、これを蒸気化して熱交換
器256に導く。
【０１１７】熱交換器256で燃焼ガスは混合媒体システ
ム２の加圧ポンプ38によって搬送された混合媒体と熱交
換を行い、湿分分離装置27で湿分を除去される。炭酸ガ
スは、深冷式炭酸ガス・酸素液化システム５のコンプレ
ッサ45に導き、加圧して熱交換器46で低温冷媒貯蔵槽53
に貯蔵される冷媒で冷却し、精製装置47に導いて不純物
を除去し、膨張タービン48で断熱膨張をさせて液化し、
熱交換システム52で熱交換を行って液体炭酸ガス貯蔵槽
16に貯蔵する。
【０１１８】電力需要の少ない夜間においては、混合媒
体システム２の高圧分離器29で分離された高濃度の混合
媒体蒸気の一部を分流して凝縮器68を経由して膨張弁63
で断熱膨張をさせて混合媒体冷媒を生成し、深冷式炭酸
ガス・酸素液化システム５の熱交換システム42へ導く。
この熱交換システム42において、コンプレッサ41で加圧
された窒素ガスを冷却し、窒素ガスは精製装置43で不純
物を除去され、膨張タービン44で断熱膨張して液体窒素
となり、熱交換システム52で熱交換を行って窒素ガスと
なってコンプレッサ41に循環する。
【０１１９】また、メタノール合成システム124の水電
解装置22で水素と酸素を生成し、酸素は炭酸ガスを深冷
式炭酸ガス・酸素液化システム５のコンプレッサ49に導
き、加圧して熱交換システム50で低温冷媒貯蔵槽53に貯
蔵されている冷媒で冷却し、精製装置51に導いて不純物
を除去し、膨張タービン164で断熱膨張をさせて液化
し、熱交換システム52で熱交換を行って液体酸素貯蔵槽
17に貯蔵する。水素は、メタノール合成装置169に導
き、貯蔵冷熱変換システム241でガス化された炭酸ガス
とともに触媒下でメタノールを合成する。メタノールは
メタノール貯蔵槽23に貯蔵される。
【０１２０】上記のような構成によって上記のような動
作を行うこの第３の実施の形態の複合エネルギーシステ
ムは、前記第２の実施の形態と同様の効果のほかに次の
ような効果を生じる。
【０１２１】すなわち、原子力発電システムの夜間電力
で水の電気分解を行い、水素は貯蔵されている炭酸ガス
と反応させてメタノールを生成し、酸素は原子力発電シ
ステムの熱エネルギーで液体化して貯蔵し、昼間のピー
ク電力需要の発生時に、メタノールを炭酸ガス雰囲気中
で酸素燃焼させてガスタービンを駆動し発電して対応
し、廃ガスの炭酸ガスを液化回収して貯蔵することによ
り、炭酸ガス循環型で原子力発電システムの負荷を平準
化した複合エネルギーシステムを供給することができ
る。
【０１２２】次に説明する本発明の第４の実施の形態
は、原子力発電システム、混合媒体システム、冷媒製造
システム、氷製造システム、混合媒体タービン、淡水貯
蔵槽、深層冷海水取水・放水システム等より構成され、
氷貯蔵によって原子力発電システムの負荷を平準化する
複合エネルギーシステムである。
【０１２３】図２，３，６，７，８および図14を参照し
て本発明の第４の実施の形態を説明する。図14はこの実
施の形態の複合エネルギーシステムの全体構成を示し、
原子力発電システム１、混合媒体システム２、冷媒製造
システム３、氷製造システム４、混合媒体タービン14、
淡水貯蔵槽75等から成る。
【０１２４】図３に示した氷製造システム４の氷貯蔵槽
72からの氷・スラリーが混合媒体システム２の復液器37
の熱交換部に導かれ、熱交換をして解氷されて淡水とな
ったものが淡水貯蔵槽75に貯蔵される構成になってい
る。その他の原子力発電システム１、混合媒体システム
２、冷媒製造システム３、氷製造システム４の構成は、
第１の実施の形態におけると同様である。
【０１２５】この第４の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムは次のように作用する。すなわち、軽水よりなる
冷却材は、原子炉９において加熱されて飽和状態の水蒸
気となり、この水蒸気は主蒸気管を経由して水蒸気ター
ビン10に送られる。水蒸気タービン10に送られた水蒸気
は水蒸気タービン10を駆動し、タービンの回転エネルギ
ーが発電機13において電気エネルギーに変換されて発電
が行われる。水蒸気タービン10からの排気は復水器11に
導かれ、混合媒体システム２より送られる混合媒体と熱
交換を行って復水となり、循環ポンプ12の入口側に流入
し、原子炉９に還流される。
【０１２６】電力需要の多い昼間においては、混合媒体
システム２の高圧分離器29で分離された高濃度の混合媒
体蒸気を凝縮器68に分流せずに全てを混合媒体タービン
14に流して発電を行う。混合媒体タービン14からの排気
を、深層冷海水（水深約600ｍの海水で約7.5℃）20と氷
製造システム４に貯蔵している氷を水スラリー状とした
ものを復液器37の熱交換部に流して熱交換を行って中濃
度の混合媒体復液とする。中圧分離器３2の低濃度混合
媒体液で熱交換器33において冷却された混合媒体液を冷
媒製造システム３への分流を行わずに全流量を吸収器36
に導く。混合媒体システム２の加圧ポンプ38より流出す
る中濃度混合媒体液を凝縮器68の冷却用にも分流を行わ
ない。
【０１２７】110万ＫＷ級の原子力発電システム１にお
いて、混合媒体システム２の混合媒体タービン14の排気
の冷却を、海水表面温度の20℃と深層冷海水温度の7.5
℃の間は、深層冷海水で行い、7．5℃と０℃の間は貯蔵
氷を解凍した氷スラリーで行う。こうすることにより昼
間のピーク電力需要対応として混合媒体タービン発電機
で約165ＫＷの発電を７時間行うことができる。この時
に解凍した氷より約５万トンの淡水が海水より得られ
る。
【０１２８】電力需要の少ない夜間においては、混合媒
体システム２の高圧分離器29で分離された高濃度の混合
媒体蒸気を凝縮器68に分流し、凝縮器68で加圧ポンプ38
より吐出した混合媒体の一部を分流したものおよび深層
冷海水20との間で熱交換を行って混合媒体を復液させ
る。この復液を冷媒製造システム３の膨張弁63で断熱膨
張させて低温の混合媒体冷媒を生成し、この混合媒体冷
媒を氷製造システム４の過冷却器70に輸送して熱交換を
行い、海水を過冷却状態とし、混合媒体液は加熱されて
蒸気となり吸収器65に導かれる。
【０１２９】吸収器65では、混合媒体システム２の中圧
分離器32の低濃度混合媒体液の一部を分流して絞り弁66
で低圧化したものと混合吸収を行い、復液器67に導かれ
る。復液器67で混合媒体は、深層冷海水20および氷製造
システム４の過冷却解除槽71よりの高塩分濃度の海水と
熱交換をして冷却されて復液する。この復液は、混合媒
体システム２の加圧ポンプ38の入口側に導かれる。
【０１３０】氷製造システム４の過冷却器70には深層冷
海水20が導かれ、膨張弁63で断熱膨張させて生成された
混合媒体冷媒によって過冷却状態が形成され、過冷却解
除槽71で淡水氷と高塩分濃度の海水が形成される。形成
された氷は比重差より槽の液面に浮かび、槽の上部は淡
水の氷で下方が高塩分濃度の海水状態になる。この上部
より淡水氷と淡水を氷貯蔵槽72に導き貯蔵する。
【０１３１】過冷却解除槽71の下方より高塩分濃度の海
水を抽出してポンプ74で冷媒製造システム３の復液器67
に移送する。復液器67において高塩分濃度の海水は吸収
器65より導かれる混合媒体と熱交換をして昇温して放流
配管135で人工島76まで移送され、人工海底78の上方海
域に放出される。
【０１３２】110万ＫＷ級の原子力発電システム１にお
いて混合媒体システム２で生成する高濃度混合媒体蒸気
の約13％を10時間の間使って混合媒体冷媒を製造し、約
５万トンの氷を製造して貯蔵することができる。
【０１３３】この第４の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムは次のような効果を生じる。すなわち、原子力発
電システム１のボトミングサイクルに混合媒体システム
２および混合媒体タービン14を設置し、混合媒体システ
ム２の復液器68、37の冷却に深層冷海水20を用いること
により、原子力発電システム１を含む複合エネルギーシ
ステムの熱効率を向上することができ、環境への廃熱を
減少することができる。
【０１３４】また、混合媒体システム２の下流側に冷媒
製造システム３と氷製造システム４を付設し、夜間原子
力エネルギーの熱エネルギーと電気エネルギーを用いて
氷を製造し、これを貯蔵し、昼間の電力需要の多い時に
貯蔵している氷をスラリー状にして混合媒体システム２
の復液器の冷却に用いることにより、原子力発電システ
ムの熱効率をより向上することができて昼間のピーク発
電需要に対応できるようになり、負荷平準化複合エネル
ギーシステムを提供することができる。
【０１３５】原子力発電システムは運転経費が他の発電
方法に比較して安いため、定格出力で運転することは省
エネルギーのためには有利であり、従来は化石燃料発電
プラントで電力負荷ピーク対応をしていたのを本実施の
形態では原子力エネルギーで対応できるため炭酸ガスの
排出の無い発電方法によって地球温暖化防止に貢献する
ことができる。
【０１３６】また、この実施の形態では、夜間原子力エ
ネルギーを用いて海水より氷を製造してこれを貯蔵して
昼間のピーク電力需要に対処するために、この氷を混合
媒体システムの復液器の冷却に用いて発電効率を向上す
るのに用いたあとの排水を淡水として利用できる。原子
力エネルギーを用いて海水より氷を製造することによ
り、海水の淡水化と原子力発電システムの負荷平準化の
２つの効果を得ることができる。
【０１３７】また、混合媒体システム２に高濃度混合媒
体蒸気を凝縮する凝縮器を設置し、冷媒製造システム３
に氷製造システム４の過冷却器で熱交換をして蒸発した
混合媒体蒸気を低濃度混合媒体液で吸収して復液を行う
復液器を設置してあるので、混合媒体システム２と冷媒
製造システム３の設置場所間の距離を大きくしてもこの
間の混合媒体の輸送を液体の状態で行うことができ、輸
送に必要なエネルギーおよび機器の物量を減らすことが
できる。
【０１３８】さらに、深層冷海水を用いて混合媒体シス
テム２の復液器の冷却に用いることにより、原子力発電
システムの発電効率を向上することができるのと同時
に、深層冷海水は富栄養塩海水であるので、使用後の海
水を太陽光が透過する限界深さに設置した中性浮力の人
工海底78上方の海域に放流することにより海洋養殖を行
うことができる。深層冷海水の取水のために人工島76を
設け、原子力システム等と人工島の間に太陽光が透過す
る限界深さで水中トンネル77と人工海底78を設けるの
で、水中トンネルを人工島までの通路としても活用で
き、人工島を中心とした海洋パークとして利用できるよ
うになり、複合エネルギーシステムを中心としたレジャ
ー施設と魚類養殖施設を提供することができる。
【０１３９】次に説明する本発明の第５の実施の形態の
複合エネルギーシステムは、前述の第２の実施の形態の
複合エネルギーシステムにおける石炭ガス化炉システム
の代わりに、廃棄物の乾燥・熱分解・燃焼・溶融を行う
廃棄物ガス化システムを備え、廃棄物ガス化発電プラン
トを併設して原子力発電システムの負荷平準化を図るも
のである。
【０１４０】本発明の第５の実施の形態の複合エネルギ
ーシステムは、その全体構成を図15に示すように、原子
力発電システム１、混合媒体システム２、混合媒体ター
ビン14、冷媒製造システム３、深冷式空気分離・炭酸ガ
ス液化システム97、貯蔵冷熱変換システム248、廃棄物
ガス化発電システム117、廃棄物ガス化システム118、液
体炭酸ガス貯蔵槽16、液体酸素貯蔵槽17、液体窒素貯蔵
槽95を主な構成要素とする。
【０１４１】これは図９に示した第２の実施の形態の複
合エネルギーシステムと同様の構成であり、微粉炭21の
ガス化の代わりに廃棄物119をガス化するための対応す
る部分が異なる。また、貯蔵冷熱変換システム248、廃
棄物ガス化発電システム117、廃棄物ガス化システム118
等の構成が異なる。その他は図９の構成と同じである。
熱エネルギーの流れでは、貯蔵冷熱変換システム248よ
り気化された液体窒素が、廃棄物ガス化システム118に
導かれ、廃棄物の冷凍破砕に用いられる構成になってい
る。
【０１４２】図16は、図15における廃棄物ガス化発電シ
ステム117、廃棄物ガス化システム118および貯蔵冷熱変
換システム248の詳細を示す。廃棄物ガス化発電システ
ム117は、燃焼器120、ガスタービン121、廃熱ボイラ12
3、熱交換器122、水蒸気タービン125、復水器126等で構
成される。燃焼器120に廃棄物ガス化システム118より破
棄物から生成された燃焼用ガスが導かれ、また、貯蔵冷
熱変換システム248より炭酸ガスおよび酸素とが導かれ
て炭酸ガス中の酸素燃焼を行うように構成されている。
【０１４３】廃棄物ガス化システム118は、冷凍破砕シ
ステム131、分別システム128、不燃物貯蔵槽129、廃棄
物ガス化炉130等で構成される。冷凍破砕システム131に
有機物を含む廃棄物119が投入され、貯蔵冷熱変換シス
テム248よりの液体窒素を気化した廃棄物の脆性破壊温
度以下の窒素ガスで廃棄物を凍結させて衝撃を与えて破
砕し、分別システム128に導いて可燃物と不燃物に分別
をし、不燃物はリサイクル処理を行うまで不燃物貯蔵槽
129に貯蔵し、可燃物は廃棄物ガス化炉130に導かれるよ
うになっている。廃棄物ガス化炉130には貯蔵冷熱変換
システム248で加圧・気化・昇温された炭酸ガスと酸素
も導かれ、廃棄物の炭酸ガス雰囲気中酸素部分燃焼でメ
タン，エタン等の廃棄物ガスを生成するように構成され
ている。
【０１４４】貯蔵冷熱変換システム248は、熱交換器5
7、加圧ポンプ58、60、98、低温冷媒貯蔵槽53、高温冷
媒貯蔵槽55、ポンプ54、56等で構成される。液体窒素貯
蔵槽95よりの液体窒素が、加圧ポンプ98で加圧されて熱
交換器57で熱交換を行ったのち、深冷式空気分離・炭酸
ガス液化システム97と廃棄物ガス化システム118に分岐
して導かれるようになっている。
【０１４５】このような構成の第５の実施の形態の複合
エネルギーシステムの作用、特に前述の第２の実施の形
態の作用と異なる点は、貯蔵液体窒素で廃棄物を冷凍
し、破砕と分離を行うことである。ガス化した低温窒素
は、貯蔵冷熱変換システムの液体プロパン冷媒で冷熱を
回収するようにしてもよい。
【０１４６】この第５の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムは、前述の第２の実施の形態と同様の効果を奏す
るが、特に、貯蔵液体窒素で廃棄物を冷凍し、破砕と分
離を行うことにより、プラスチックス廃棄物の分離・分
別が容易に行え、有効資源回収を行うことができる。
【０１４７】次に説明する本発明の第６の実施の形態の
複合エネルギーシステムは、前述の第２の実施の形態の
複合エネルギーシステムにおける石炭ガス化炉システム
の代わりに、ＬＮＧ（液体天然ガス）の冷熱を貯蔵冷熱
変換システムで回収して高圧の天然ガスとして燃焼器に
供給する構成とし、天然ガスタービン発電プラントを併
設して原子力発電システムの負荷平準化を図るものであ
る。
【０１４８】本発明の第６の実施の形態の複合エネルギ
ーシステムは、その全体構成を図17に示すように、原子
力発電システム１、混合媒体システム２、混合媒体ター
ビン14、冷媒製造システム３、深冷式空気分離・炭酸ガ
ス液化システム97、貯蔵冷熱変換システム140、ＬＮＧ
ガスタービン発電システム144、液体炭酸ガス貯蔵槽1
6、液体酸素貯蔵槽17、液体窒素貯蔵槽95を主な構成要
素とする。これは図９に示した第２の実施の形態の複合
エネルギーシステムと同様な構成であるが、石炭ガス化
炉システム85を削除し、貯蔵冷熱変換システム140で冷
熱を回収したＬＮＧをＬＮＧガスタービン発電システム
144に供給するようにした部分が異なる。
【０１４９】図18は、本実施の形態の複合エネルギーシ
ステムにおけるＬＮＧガスタービン発電システム144と
貯蔵冷熱変換システム140の詳細を示したものである。
ＬＮＧガスタービン発電システム144は、燃焼器145、ガ
スタービン146、廃熱ボイラ147、熱交換器148、水蒸気
タービン149、復水器150等で構成される。貯蔵冷熱変換
システム140で加圧・加熱されたＬＮＧ、炭酸ガス、酸
素が燃焼器145に供給され、ＬＮＧが炭酸ガス雰囲気中
の酸素燃焼を行うようになっている。
【０１５０】貯蔵冷熱変換システム140は、熱交換器14
1、加圧ポンプ58、60、98、142、ポンプ54、56、低温冷
媒貯蔵槽53、高温冷媒貯蔵槽55等で構成される。ＬＮＧ
143が図示されていない貯蔵槽より貯蔵冷熱変換システ
ム140に導かれ、加圧ポンプ142で加圧されて熱交換器14
1に導かれ、高温冷媒貯蔵槽55に貯蔵される冷媒で加温
されてＬＮＧガスタービン発電システム144の燃焼器145
に導かれるようになっている。
【０１５１】このような構成の第６の実施の形態の複合
エネルギーシステムの作用、特に前述の第２の実施の形
態の作用と異なる点は、液体天然ガス143を貯蔵冷熱変
換システム140で熱交換をして加温して高圧天然ガスと
して燃焼器に供給し、液体天然ガスをガス化するときに
発生する冷熱は貯蔵冷熱変換システム140の液体プロパ
ン冷媒と熱交換を行って回収することである。
【０１５２】この第６の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムは前述の第２の実施の形態と同様の効果を奏する
が、特に、液体天然ガスを気化するときに得られる冷熱
は、燃焼ガス中の炭酸ガスの液化と空気の液化分離の時
のコンプレッサでの圧縮熱の除去に用いることで熱エネ
ルギーを有効に利用することができる。
【０１５３】本発明の第７の実施の形態の複合エネルギ
ーシステムは、図19に示すように、原子力発電システム
１、原子力サイトコジェネセンター189、ローカル熱セ
ンター204、オフィスビル空調システム200および海水汲
上げシステムで構成され、広域熱利用を図る複合エネル
ギーシステムである。
【０１５４】原子力発電システム１の構成は、第１〜第
６の実施の形態における構成と同じである。原子力サイ
トコジェネセンター189は、混合媒体システム177、冷媒
製造システム182、高濃度混合媒体貯蔵槽179、中濃度混
合媒体貯蔵槽181、低濃度混合媒体貯蔵槽180等で構成さ
れる。
【０１５５】ローカル熱センター204は、冷媒製造シス
テム190、高濃度混合媒体貯蔵槽195、中濃度混合媒体貯
蔵槽197、低濃度混合媒体貯蔵槽196等で構成される。オ
フィスビル空調システム200は、膨張弁を内臓する複数
台の空調設備201で構成される。
【０１５６】原子力サイトコジェネセンター189の詳細
を図20に示す。すなわち、原子力サイトコジェネセンタ
ー189は、混合媒体システム177、混合媒体タービン14、
冷媒製造システム182、高濃度混合媒体貯蔵槽179、中濃
度混合媒体貯蔵槽181、低濃度混合媒体貯蔵槽180、移送
ポンプ187、188等で構成される。混合媒体システム177
は、高圧分離器29、中圧分離器32、吸収器36、復液器3
7、凝縮器68、熱交換器178等で構成される。
【０１５７】加圧ポンプ38で加圧された混合媒体が、中
圧分離器32からの低濃度の混合媒体液と熱交換器33で熱
交換して加熱され、さらに原子力発電システム１の復水
器11で水蒸気タービン10の排気で加熱され、高圧分離器
29に導かれて高濃度の混合媒体蒸気と低濃度の混合媒体
液に分離される。
【０１５８】高濃度の混合媒体蒸気は混合媒体タービン
14に導かれてこれを駆動して同軸に結合された発電機15
で発電を行う。またこの高濃度の混合媒体蒸気は分流さ
れて凝縮器68に導かれ、ここで加圧ポンプ38で加圧され
た混合媒体液の分流されたもの、および深層冷海水20と
熱交換して冷却されて復液して高濃度混合媒体貯蔵槽17
9に貯蔵される。
【０１５９】高圧分離器29で生成される低濃度の混合媒
体液は減圧弁30と混合器31を介して中圧分離器32に導か
れて高濃度の混合媒体蒸気と低濃度の混合媒体液に分離
される。高濃度の混合媒体蒸気は混合媒体タービン14の
中段に導かれこれを駆動して発電を行う。一方の低濃度
の混合媒体液は、熱交換器33において加圧ポンプ38で加
圧された混合媒体液と熱交換を行って冷却され、一部は
絞り弁34を経由して吸収器36に導かれる。この吸収器36
において、熱交換器178で冷却された混合媒体タービン1
4の排気と混合吸収されて復液器37に導かれ、深層冷海
水20と熱交換して冷却され復液する。
【０１６０】中圧分離器32で分離された残りの低濃度の
混合媒体液は、低濃度混合媒体貯蔵槽180に貯蔵され
る。冷媒製造システム182の復液器186で復液した混合媒
体液は、混合媒体システム177の復液器37で復液した混
合媒体液と合流して加圧ポンプ38の入口側に導かれる。
加圧ポンプ38で加圧された混合媒体液の一部は凝縮器68
で熱交換をして加熱され、残りは中圧分離器32から低濃
度混合媒体液と熱交換器33で熱交換して加熱される。こ
れら加熱された混合媒体液は、再び合流したあとで再度
分流して一部は減圧弁39と混合器31を経由して中圧分離
器32に導かれ、残りは原子力発電システム１の復水器11
に導かれて加熱される。
【０１６１】冷媒製造システム182は、膨張弁183、吸収
器185、絞り弁184、復液器186等で構成される。高濃度
混合媒体貯蔵槽179に貯蔵された高濃度の混合媒体の分
流の一部が膨張弁183で断熱膨張して冷媒となり、混合
媒体システム177の混合媒体タービン14の出口側の熱交
換器178で熱交換をして吸収器185に導かれる。この吸収
器185において、低濃度混合媒体貯蔵槽180より絞り弁18
4を経由した低濃度混合媒体に吸収され、復液器186に導
かれ深層冷海水20と熱交換を行って冷却されて復液し、
この復液が中濃度混合媒体貯蔵槽181に貯蔵される。
【０１６２】高濃度混合媒体貯蔵槽179、低濃度混合媒
体貯蔵槽180の出口側での分流の残りのものは移送ポン
プ187、188を経由して後述のローカル熱センター204の
高濃度混合媒体貯蔵槽195、低濃度混合媒体貯蔵槽196に
導かれる。また、ローカル熱センター204の中濃度混合
媒体貯蔵槽197より移送ポンプ198を経由して中濃度混合
媒体貯蔵槽181に中濃度混合媒体が移送され、中濃度混
合媒体貯蔵槽181より混合媒体システム177の加圧ポンプ
38の入口側に導かれる構成である。
【０１６３】図21は、ローカル熱センター204およびオ
フィスビル空調システム200の詳細構成を示す。すなわ
ち、ローカル熱センター204は、冷媒製造システム190
（絞り弁191、吸収器192、復液器193、循環ポンプ194等
で構成）、熱交換器199、高濃度混合媒体貯蔵槽195、中
濃度混合媒体貯蔵槽197、低濃度混合媒体貯蔵槽196、移
送ポンプ198等で構成されている。オフィスビル空調シ
ステム200は、複数の空調設備201（膨張弁202、熱交換
器203等で構成）を有する。
【０１６４】以上のような構成の本発明の第７の実施の
形態の複合エネルギーシステムは次のように動作する。
軽水よりなる冷却材は、原子炉９において加熱されて飽
和状態の水蒸気となり、この水蒸気は主蒸気管を経由し
て水蒸気タービン10に送られる。水蒸気タービン10に入
った水蒸気は水蒸気タービン10を駆動し、タービンの回
転エネルギーが発電機13において電気エネルギーに変換
されて発電が行われる。水蒸気タービン10からの排気は
復水器11に導かれ、原子力サイトコジェネセンター189
の混合媒体システム177より送られる混合媒体と熱交換
を行って復水となり、循環ポンプ12の入口側に流入し、
原子炉９に還流される。
【０１６５】原子力サイトコジェネセンター189の混合
媒体システム177の冷媒を原子力発電システム１の復水
器11で加熱し、高圧分離器29で生成される高濃度の混合
媒体蒸気を分岐して混合媒体タービン14に導いてこれを
駆動する。この排気を熱交換器178に導いて、高濃度混
合媒体貯蔵槽179に貯蔵する高濃度混合媒体を冷媒製造
システム182の膨張弁183で断熱膨張させて得られる冷媒
で冷却して吸収器36に導き、中圧分離器32で生成された
低濃度の混合媒体液の一部を絞り弁34を経由して吸収器
36に導いた混合媒体液に吸収させ、復液器37に導いて深
層冷海水20で冷却して復液させる。
【０１６６】また高圧分離器29で生成される高濃度の混
合媒体蒸気を分流して凝縮器68に導き、高圧ポンプ38よ
り吐出した混合媒体の一部を分流したものおよび深層冷
海水20との間で熱交換を行って混合媒体を復液させ、こ
の復液を高濃度混合媒体貯蔵槽179に貯蔵する。中圧分
離器32で生成された低濃度の混合媒体液の分流の残りは
低濃度混合媒体貯蔵槽180に貯蔵する。高濃度混合媒体
貯蔵槽179と低濃度混合媒体貯蔵槽180よりそれぞれの混
合媒体をローカル熱センター204の高濃度混合媒体貯蔵
槽195と低濃度混合媒体貯蔵槽196に移送して貯蔵する。
【０１６７】ローカル熱センター204の高濃度混合媒体
貯蔵槽195の高濃度混合媒体をオフィスビル空調システ
ム200の空調設備201に供給し、膨張弁202で断熱膨張さ
せて冷媒を生成して室内空気と熱交換器203で熱交換さ
せる。熱交換後の混合媒体はローカル熱センター204の
吸収器192へ導かれ、低濃度混合媒体貯蔵槽196より絞り
弁191を経由して吸収器192に流入する低濃度混合媒体に
吸収させて復液器193に導く。この復液器193において、
空冷式の熱交換器199と熱回路を構成する熱交換部で冷
却して復液させ、中濃度混合媒体貯蔵槽197に貯蔵す
る。また、この中濃度混合媒体貯蔵槽197より移送ポン
プ198で原子力サイトコジェネセンター189の中濃度混合
媒体貯蔵槽181に移送して貯蔵する。
【０１６８】原子力サイトコジェネセンター189の高濃
度混合媒体貯蔵槽179の高濃度混合媒体を冷媒製造シス
テム182の膨張弁183で断熱膨張をさせて冷媒を生成して
熱交換器178で混合媒体タービン14の排気を冷却し、低
濃度混合媒体貯蔵槽180より絞り弁184を経由する低濃度
混合媒体に吸収器185で吸収させて復液器186に導き、深
層冷海水20で冷却して復液させて中濃度混合媒体貯蔵槽
181に移送して貯蔵する。
【０１６９】またローカル熱センター204の中濃度混合
媒体貯蔵槽197から原子力サイトコジェネセンター189の
中濃度混合媒体貯蔵槽181に中濃度混合媒体を移送し、
この中濃度混合媒体貯蔵槽181から混合媒体システム177
の加圧ポンプ38の入口側に中濃度混合媒体を導き、復液
器37からの混合媒体と合流させ、加圧ポンプ38で原子力
発電システム１の復水器11に循環させる。
【０１７０】このようにして混合媒体の濃度差を利用し
た冷熱輸送が行われる。夜間の電力需要の少ない時間帯
に混合媒体システム177の高圧分離器29から凝縮器68へ
の高濃度混合媒体蒸気の分流を行って高濃度混合媒体復
液を生成し、高濃度混合媒体貯蔵槽179に貯蔵し、また
移送ポンプ187でローカル熱センター204の高濃度混合媒
体貯蔵槽195に移送してこれに貯蔵する。また中圧分離
器32で生成される低濃度混合媒体も分流して低濃度混合
媒体貯蔵槽180に貯蔵し、また移送ポンプ188でローカル
熱センター204の低濃度混合媒体貯蔵槽196に移送してこ
れに貯蔵する。
【０１７１】この高濃度と低濃度に分離される混合媒体
原料の補充は、ローカル熱センター204の中濃度混合媒
体貯蔵槽197に貯蔵される中濃度混合媒体を移送ポンプ1
98で原子力サイトコジェネセンター189の中濃度混合媒
体貯蔵槽181で移送すると同時に、中濃度混合媒体貯蔵
槽181に貯蔵される中濃度混合媒体を混合媒体システム1
77の加圧ポンプ38に供給することで実現する。
【０１７２】昼間のピーク電力需要の発生する時間帯に
は、混合媒体システム177の凝縮器68への高濃度混合媒
体蒸気の分流を行わず、全てを混合媒体タービン14に導
いて発電を行う。また、ローカル熱センター204の高濃
度混合媒体貯蔵槽195に貯蔵する高濃度混合媒体をオフ
ィスビル空調システム200の空調設備201に導き、膨張弁
202で断熱膨張させて冷媒を生成し、熱交換器203で室内
空気と熱交換を行ってこれを冷却する。熱交換を行って
高温度になった高濃度混合媒体は、低濃度混合媒体貯蔵
槽196に貯蔵する低濃度混合媒体を絞り弁191を経由して
吸収器192に導いた混合媒体に吸収させて復液器193に導
き、これを空冷で冷却して復液させて中濃度混合媒体貯
蔵槽197に夜間まで貯蔵する。
【０１７３】さらに、原子力サイトコジェネセンター18
9の高濃度混合媒体貯蔵槽179に貯蔵する高濃度混合媒体
を膨張弁183で断熱膨張させて冷媒を生成し、熱交換器1
78に導いて混合媒体タービン14の排気を冷却してタービ
ン効率を向上させてピーク電力対応を行う。熱交換器17
8で熱交換を行った高濃度混合媒体は、低濃度混合媒体
貯蔵槽180に貯蔵される低濃度混合媒体を絞り弁184を経
由して吸収器185に導いた混合媒体に吸収させて復液器1
86に導き、これと深層冷海水20との間で熱交換を行って
混合媒体を復液させ、この復液を中濃度混合媒体貯蔵槽
181に夜間まで貯蔵する。
【０１７４】上記のような構成によって上記のように動
作する本発明の第７の実施の形態の複合エネルギーシス
テムは次のような効果を生じる。すなわち、まず原子力
発電システム１のボトミングサイクルに混合媒体システ
ム177および混合媒体タービン14を設置し、混合媒体シ
ステム177の復液器37の冷却に深層冷海水を用いること
により原子力発電システム１の発電効率を向上すること
ができ、環境への廃熱を減少することができる。
【０１７５】また、夜間の電力需要の少ない時間帯に混
合媒体システム177で生成される高濃度混合媒体蒸気の
復液と低濃度混合媒体液を冷熱需要の発生する遠隔の需
要地（ローカル熱センター204）に移送して貯蔵する。
冷房需要の多い昼間の時間帯にこの貯蔵した高濃度混合
媒体液をオフィスビル等の冷房需要の発生する空調設備
201に移送して、膨張弁で断熱膨張をさせて冷媒に変換
して室内空気と熱交換を行って冷房を行い、熱交換後
は、需要地（ローカル熱センター204）の貯蔵槽196に貯
蔵される低濃度混合媒体液に混合吸収させて中濃度の混
合媒体として中濃度混合媒体貯蔵槽197に貯蔵する。夜
間にこの中濃度混合媒体貯蔵槽197より原子力サイトコ
ジェネセンター189の混合媒体システム177に移送して高
濃度と低濃度の混合媒体に分離する。こうして原子力発
電システム１の負荷平準化に寄与することができる。
【０１７６】また、夜間に生成される高濃度と低濃度の
混合媒体を原子力サイトコジェネセンター189の高濃度
混合媒体貯蔵槽179、低濃度混合媒体貯蔵槽180にも貯蔵
することにより、昼間のピーク電力需要発生時に高濃度
混合媒体を断熱膨張させて冷媒を生成して、混合媒体タ
ービン14の出口排気を冷却し、低濃度混合媒体に混合吸
収させて中濃度混合媒体として貯蔵槽181に貯蔵し、再
び夜間にはこの中濃度混合媒体を混合媒体システム177
で高濃度と低濃度混合媒体に分離してそれぞれを貯蔵す
ることにより混合媒体タービン14の効率を向上させて負
荷平準化に寄与することができる。
【０１７７】なお、上記第７の実施の形態の複合エネル
ギーシステムにおいては、原子力サイトコジェネセンタ
ー189の冷媒製造システム182、高濃度混合媒体貯蔵槽17
9、中濃度混合媒体貯蔵槽181、低濃度混合媒体貯蔵槽18
0を省略し、混合媒体システム177の混合媒体タービン14
の出口の熱交換器178を省略した構成としてもよい。
【０１７８】このような構成によっても上記第７の実施
の形態とほぼ同様の効果が得られるが。混合媒体タービ
ン14の排気を冷却してタービン効率を向上させることは
できないが、システムを簡素化できるために初期の建設
費が少なくてすみ、建設期間も短くてすむ。
【０１７９】次に本発明の第８の実施の形態の複合エネ
ルギーシステムを図22，23を参照して説明する。この第
８の実施の形態の複合エネルギーシステムの全体構成
は、図22に示すように、原子力発電システム１、原子力
サイトコジェネセンター206、ローカル熱センター209
と、オフィスビル空調システム211と、海水汲上げシス
テムから成る。
【０１８０】原子力サイトコジェネセンター206は、混
合媒体システム205、混合媒体タービン14、移送ポンプ1
87、188等で構成される。混合媒体システム205は、図20
に示した混合媒体システム177とほぼ同じ構成で、高圧
分離器29、中圧分離器32、吸収器36、復液器37、凝縮器
68等から成る。
【０１８１】ローカル熱センター209は、冷媒製造シス
テム207、高濃度混合媒体貯蔵槽195、中濃度混合媒体貯
蔵槽197、低濃度混合媒体貯蔵槽196、熱交換器199、氷
製造システム208等で構成される。冷媒製造システム207
は、図23に示すように、絞り弁191、吸収器192、復液器
193、膨張弁212、循環ポンプ194等からなる。氷製造シ
ステム208は、図23に示すように、過冷却器213、過冷却
解除槽214、氷貯蔵槽215、循環ポンプ216等から成る。
オフィスビル空調システム211は、熱交換器217を有する
複数の空調設備210で構成される。
【０１８２】このような構成の本発明の第８の実施の形
態の複合エネルギーシステムにおいては、ローカル熱セ
ンター209の高濃度混合媒体貯蔵槽195の高濃度混合媒体
を冷媒製造システム207の膨張弁212で断熱膨張をさせて
冷媒を生成し、氷製造システム208の過冷却器213でオフ
ィスビル空調システム211との間を循環する水を過冷却
状態にし、過冷却解除槽214で過冷却状態を解除して氷
を生成し、できた氷を氷貯蔵槽215に貯蔵する。
【０１８３】この貯蔵氷を氷スラリーとしてオフィスビ
ル空調システム211の空調設備210に循環させて熱交換器
217で室内空気と熱交換を行って冷房空調を行い、過冷
却器213で熱交換を行った高濃度混合媒体と低濃度混合
媒体貯蔵槽196より絞り弁191を経由した低濃度混合媒体
とを吸収器192で混合吸収させる。こうして混合媒体濃
度差、氷スラリー利用冷熱輸送を行う。その他の動作は
前記第７の実施の形態と同様である。
【０１８４】この第８の実施の形態によれば前記第７の
実施の形態と同様の効果が期待できるが、高濃度混合媒
体を直接、空調を行うオフィスビルに導く代わりに氷ス
ラリーを循環させることにより既存の氷スラリー空調シ
ステムを変更することなく冷熱を供給することが可能と
なり、既設の冷熱供給システムの熱効率向上を容易に達
成することができる。
【０１８５】次に、図24，25，26を参照して本発明の第
９の実施の形態を説明する。この実施の形態の複合エネ
ルギーシステムは、原子力発電システム１、原子力サイ
トコジェネセンター219、ローカル熱センター224、オフ
ィスビル空調システム211および海水汲上げシステムを
構成要素とする。
【０１８６】原子力サイトコジェネセンター219は、混
合媒体システム218、混合媒体タービン14、移送ポンプ1
87、188等で構成される。混合媒体システム218は、高圧
分離器29、中圧分離器32、吸収器36、復液器37、凝縮器
68、膨張弁226、絞り弁34、225等で構成される。
【０１８７】ローカル熱センター224は、温水製造シス
テム223、高濃度混合媒体貯蔵槽220、中濃度混合媒体貯
蔵槽197、低濃度混合媒体貯蔵槽221、吸収器222、移送
ポンプ198等で構成される。温水製造システム223は熱交
換器227、温水貯蔵槽228、循環ポンプ229等で構成され
る。オフィスビル空調システム211は複数の空調設備210
で構成される。
【０１８８】以上のような構成において、原子力サイト
コジェネセンター219内の混合媒体システム218の加圧ポ
ンプ38で加圧された混合媒体が、熱交換器33において中
圧分離器32からの低濃度の混合媒体液と熱交換して加熱
され、さらに原子力発電システム１の復水器11で水蒸気
タービン10の排気で加熱され、高圧分離器29に導かれて
高濃度の混合媒体蒸気と低濃度の混合媒体液に分離され
る。高濃度の混合媒体蒸気は混合媒体タービン14に導か
れてこれを駆動して同軸に結合される発電機15で発電を
行う。
【０１８９】また、高濃度の混合媒体蒸気は分流されて
凝縮器68に導かれ、ここで、加圧ポンプ38で加圧され分
流された混合媒体液、および深層冷海水20と熱交換して
冷却されて復液する。この復液は膨張弁226で断熱膨張
を行って冷媒を生成し、復液器37の熱交換部を経由して
移送ポンプ187でローカル熱センター224の高濃度混合媒
体貯蔵槽220に移送される。
【０１９０】高圧分離器29で生成される低濃度の混合媒
体液は減圧弁30を介して中圧分離器32に導かれて高濃度
の混合媒体蒸気と低濃度の混合媒体液に分離される。高
濃度の混合媒体蒸気は混合媒体タービン14の中段に導か
れこれを駆動して発電を行う。
【０１９１】中圧分離器32で生成する低濃度の混合媒体
液は、熱交換器33において加圧ポンプ38で加圧された混
合媒体液と熱交換を行って冷却され、一部は絞り弁34を
経由して吸収器36に導かれて混合媒体タービン14の排気
と混合吸収されて復液器37に導かれ、膨張弁226で断熱
膨張を行って生成された冷媒と熱交換をして冷却され復
液する。中圧分離器32で分離された残りの低濃度の混合
媒体液は絞り弁225を経由して移送ポンプ188でローカル
熱センター224の低濃度混合媒体貯蔵槽221に移送され
る。
【０１９２】ローカル熱センター224の中濃度混合媒体
貯蔵槽197に貯蔵された中濃度混合媒体を移送ポンプ198
で原子力サイトコジェネセンター219へ移送する。移送
された混合媒体液は、混合媒体システム218の復液器37
で復液した混合媒体液と合流して加圧ポンプ38の入口側
に導かれる。
【０１９３】加圧ポンプ38で加圧された混合媒体液の一
部は凝縮器68で熱交換して加熱され、残りは熱交換器33
で中圧分離器32からの低濃度混合媒体液と熱交換して加
熱される。これら加熱された混合媒体液は、再び合流し
たあとで再度分流して一部は減圧弁39を経由して中圧分
離器32に導かれ、残りは原子力発電システム１の復水器
11に導かれて加熱される。このようにして混合媒体の濃
度差を利用した暖房熱輸送をおこなう。
【０１９４】電力需要の少ない夜間に、原子力サイトコ
ジェネセンター219の混合媒体システム218の高圧分離器
29で分離された高濃度混合媒体蒸気を分岐して凝縮器68
に導き、深層冷海水20および加圧ポンプ38で加圧された
中濃度混合媒体で冷却して高濃度混合媒体液に復液す
る。この高濃度混合媒体液を膨張弁226で断熱膨張させ
て冷媒を生成し復液器37へ導く。この復液器37におい
て、混合媒体タービン14の排気と低濃度混合媒体とを吸
収器36で混合吸収させた混合媒体と熱交換を行わせて高
濃度混合媒体を生成する。この高濃度混合媒体をローカ
ル熱センター224へ移送し、その高濃度混合媒体貯蔵槽2
20に貯蔵する。同時に中圧分離器32で分離され、加圧ポ
ンプ38で加圧された中濃度混合媒体で熱交換され、絞り
弁225で減圧した低濃度混合媒体もローカル熱センター2
24の低濃度混合媒体貯蔵槽221に移送して貯蔵する。
【０１９５】昼間の暖房需要の時間帯に、ローカル熱セ
ンター224の吸収器222で、貯蔵している低濃度混合媒体
に高濃度混合媒体を吸収させて発熱させ、この発熱した
混合媒体を温水製造システム223の熱交換器227に導き、
オフィスビル空調システム211との間を循環する水と熱
交換させて温水を生成し、混合媒体は中濃度混合媒体貯
蔵槽197に移送して貯蔵する。生成された温水は、温水
貯蔵槽228に貯蔵すると同時に循環ポンプ229でオフィス
ビル空調システム211の空調設備210の熱交換器217に移
送し、室内空気と熱交換させて室内の暖房空調を行う。
【０１９６】このようにして、この第９の実施の形態の
複合エネルギーシステムによれば、前記第８の実施の形
態と同様な効果が得られるほかに、濃度差のある混合媒
体を遠距離輸送して両者を混合させる時に発生する熱を
オフィスビルの空調暖房に用いることができる。
【０１９７】本発明の第10の実施の形態の複合エネルギ
ーシステムは図27，28に示すように、原子力発電システ
ム１、原子力サイトコジェネセンター231、複数の製造
工場234、海水汲上げシステム等で構成される。原子力
発電システム１の構成は、上述の各実施の形態における
と同じである。
【０１９８】原子力サイトコジェネセンター231は、混
合媒体システム230、混合媒体タービン14、発電機15等
で構成される。混合媒体システム230は、高圧分離器2
9、中圧分離器32、吸収器36、復液器37、熱交換器33等
で構成される。製造工場234は、製造装置232、加熱装置
233等で構成される。
【０１９９】原子力サイトコジェネセンター231内の混
合媒体システム230の加圧ポンプ38で加圧された混合媒
体が、熱交換器33で中圧分離器32からの低濃度の混合媒
体液と熱交換して加熱され、一部は減圧弁39を経由して
中圧分離器32に導かれ、残りは原子力発電システム１の
復水器11で水蒸気タービン10の排気で加熱され、高圧分
離器29に導かれて高濃度の混合媒体蒸気と低濃度の混合
媒体液に分離される。高濃度の混合媒体蒸気は混合媒体
タービン14に導かれてこれを駆動して同軸に結合される
発電機15で発電を行う。
【０２００】高圧分離器29で生成される低濃度の混合媒
体液は減圧弁30と混合器31を介して中圧分離器32に導か
れて高濃度の混合媒体蒸気と低濃度の混合媒体液に分離
され、高濃度の混合媒体蒸気は混合媒体タービン14の中
段に導かれこれを駆動して発電を行う。一方の低濃度の
混合媒体液は熱交換器33において加圧ポンプ38で加圧さ
れた混合媒体液と熱交換を行って冷却され、絞り弁34を
経由して吸収器36に導かれて混合媒体タービン14の排気
と混合吸収されて復液器37に導かれ深層冷海水20と熱交
換をして冷却され復液する。この復液は加圧ポンプ38の
入口側に導かれ上記のサイクルを繰り返す。
【０２０１】この実施の形態の複合エネルギーシステム
においては、加圧ポンプ38で加圧した中濃度の混合媒体
液を製造工場234にも移送する。製造工場234としては化
学プラント、製鉄プラント等がある。製造装置232が化
学プラントの反応槽である場合には熱回収を行った残り
の廃熱を中濃度混合媒体で回収する。加熱装置233が製
鉄プラントの溶鉱炉である場合にはその炉頂タービン発
電後の廃熱を中濃度混合媒体で回収し、製造装置232と
して圧延工程で発生する冷却水の廃熱を中濃度混合媒体
で回収し、混合媒体システム230の高圧分離器29に循環
させ、原子力発電システム１の復水器11で加熱されたも
のとを合流させて高圧分離器29で濃度分離を行う。
【０２０２】製造工場234の例としては上記に限定され
るものでなく、地下鉄の廃熱、変電所の廃熱等の一定量
の発熱があって冷却が必要なものは全て対象とすること
ができる。
【０２０３】この実施の形態の複合エネルギーシステム
によれば、原子力発電システム１の発電効率を向上する
ことができ、環境への廃熱を減少することができるとと
もに、中濃度の混合媒体を加圧して未利用熱エネルギー
を発生する製造工場234に移送して未利用熱エネルギー
を回収して混合媒体システム230の高圧分離器29に環流
させて高濃度と低濃度の混合媒体に分離し、高濃度混合
媒体蒸気で混合媒体タービン14を駆動して発電を行うこ
とにより廃熱回収が行うことができる。製造工場234の
個々の製造装置232等で発生する廃熱を中濃度混合媒体
で回収し、回収したものをまとめて濃度分離することに
より、個々に分離し、発電を行って廃熱エネルギーを回
収する方法に比較して設備費用を安くすることができ、
機器の大型化による回収効率の向上も期待できる。
【０２０４】
【発明の効果】本発明の複合エネルギーシステムによれ
ば、原子力発電システムの低温度廃熱を回収して高い総
合発電効率を得るとともに、前記低温度廃熱と低負荷時
の電力を活用して各種の冷熱温熱利用システムを稼動し
て高い総合エネルギー効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】石炭ガス利用メタノール製造を行う本発明の第
１の実施の形態の複合エネルギーシステムの構成を示す
図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムにおける混合媒体システムおよび冷媒製造システ
ムの構成を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムにおける冷媒製造システムおよび氷製造システム
の構成を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムにおける深冷式炭酸ガス・酸素液化システムの構
成を示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムにおける石炭ガス化システムおよびメタノール合
成システムおよび貯蔵冷熱変換システムの構成を示す
図。
【図６】本発明の第１の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムにおける深層冷海水汲み上げ配管敷設の構成を示
す平面図。
【図７】本発明の第１の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムにおける深層冷海水汲み上げ配管敷設の構成を示
す断面図。
【図８】本発明の第１の実施の形態の複合エネルギーシ
ステムにおける深層冷海水汲み上げ用人工島の構成を示
す図。
【図９】石炭ガス化発電を行う本発明第２の実施の形態
の複合エネルギーシステムの構成を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の複合エネルギー
システムにおける深冷式空気分離・炭酸ガス液化システ
ムの構成を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の複合エネルギー
システムにおける石炭ガス化発電システムおよび貯蔵冷
熱変換システムの構成を示す図。
【図１２】メタノールガスタービン発電を行う本発明の
第３の実施の形態の複合エネルギーシステムの構成を示
す図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態の複合エネルギー
システムにおけるメタノールガスタービン複合発電シス
テムおよびメタノール合成システムおよび貯蔵冷熱変換
システムの構成を示す図。
【図１４】氷貯蔵を行う本発明の第４の実施の形態の複
合エネルギーシステムの構成を示す図。
【図１５】廃棄物ガス化発電行う本発明の第５の実施の
形態の複合エネルギーシステムの構成を示す図。
【図１６】本発明の第５の実施の形態の複合エネルギー
システムにおける廃棄物ガス化発電システムおよび廃棄
物ガス化システムおよび貯蔵冷熱変換システムの構成を
示す図。
【図１７】ＬＮＧガスタービン発電を行う本発明の第６
の実施の形態の複合エネルギーシステムの構成を示す
図。
【図１８】本発明の第６の実施の形態の複合エネルギー
システムにおけるＬＮＧガスタービン発電システムおよ
び貯蔵冷熱変換システムの構成を示す図。
【図１９】広域熱利用行う本発明の第７の実施の形態の
複合エネルギーシステムの構成を示す図。
【図２０】本発明の第７の実施の形態の複合エネルギー
システムにおける原子力サイトコジェネセンターの構成
を示す図。
【図２１】本発明の第７の実施の形態の複合エネルギー
システムにおけるローカル熱センターおよびオフィスビ
ル空調システムの構成を示す図。
【図２２】広域熱利用を行う本発明の第８の実施の形態
の複合エネルギーシステムの構成を示す図。
【図２３】本発明の第８の実施の形態の複合エネルギー
システムにおけるローカル熱センターおよびオフィスビ
ル空調システムの構成を示す図。
【図２４】広域熱利用を行う本発明の第９の実施の形態
の複合エネルギーシステムの構成を示す図。
【図２５】本発明の第９の実施の形態の複合エネルギー
システムにおける原子力サイトコジェネセンターの構成
を示す図。
【図２６】本発明の第９の実施の形態の複合エネルギー
システムにおけるローカル熱センターおよびオフィスビ
ル空調システムの構成を示す図。
【図２７】広域未利用熱回収を行う本発明の第10の実施
の形態の複合エネルギーシステムの構成を示す図。
【図２８】本発明の第10の実施の形態の複合エネルギー
システムにおける原子力サイトコジェネセンターの構成
を示す図。
【符号の説明】
１…原子力発電システム、２…混合媒体システム、３，
３ａ，３ｂ…冷媒製造システム、４…氷製造システム、
５…深冷式炭酸ガス・酸素液化システム、６…貯蔵冷熱
変換システム、７…石炭ガス化システム、８…メタノー
ル合成システム、９…原子炉、10…水蒸気タービン、11
…復水器、12…循環ポンプ、13…発電機、14…混合媒体
タービン、15…発電機、16…液体炭酸ガス貯蔵槽、17…
液体酸素貯蔵槽、18…電力、19…電力、20…深層冷海
水、21…微粉炭、22…水電解装置、23…メタノール貯蔵
槽、24…貯蔵冷熱変換システム、25…メタノールガスタ
ービン複合発電システム、27…湿分分離装置、29…高圧
分離器、30…減圧弁、31…混合器、32…中圧分離器、33
…熱交換器、34…絞り弁、36…吸収器、37…復液器、38
…加圧ポンプ、39…減圧弁、41，45，49…コンプレッ
サ、42，50，52…熱交換システム、43，47，51…精製装
置、44，48…膨張タービン、46…熱交換器、53…低温冷
媒貯蔵槽、54，56…ポンプ、55…高温冷媒貯蔵槽、57…
熱交換器、58，60…加圧ポンプ、61…熱交換器、62…ポ
ンプ、63…膨張弁、65…吸収器、66…絞り弁、67…復液
器、68…凝縮器、70…過冷却器、71…過冷却解除槽、72
…氷貯蔵槽、73，74…ポンプ、75…淡水貯蔵槽、76…人
工島、77…水中トンネル、78…人工海底、79…深層冷海
水取水配管、80…海底、81，83…海面、82…富栄養塩海
水、84…石炭ガス化発電システム、85…石炭ガス化炉シ
ステム、86…燃焼器、87…ガスタービン、88…廃熱ボイ
ラ、89…水蒸気タービン、90…復水器、91…循環ポン
プ、92…熱交換器、93…発電機、95…液体窒素貯蔵槽、
96…大気、97…深冷式空気分離・炭酸ガス液化システ
ム、98…加圧ポンプ、液化システム、100，103，106，1
09…コンプレッサ、101…熱交換器、102，108…精製装
置、104，107，110…熱交換システム、105，111，114，
116…膨張弁、112…中圧精留塔、113…低圧精留塔、115
…過冷却器、117…廃棄物ガス化発電システム、118…廃
棄物ガス化システム、119…廃棄物、120…燃焼器、121
…ガスタービン、122…熱交換器、123…廃熱ボイラ、12
4…メタノール合成システム、125…水蒸気タービン、12
6…復水器、127…窒素ガス、128…分別システム、129…
不燃物貯蔵槽、130…廃棄物ガス化炉、131…冷凍破砕シ
ステム、132…ケーブル、133…ポンプ装置、134…取水
配管、135…放流配管、136…垂直配管、137…基礎構
造、138…海中構造、139…岸壁、140…貯蔵冷熱変換シ
ステム、141…熱交換器、142…加圧ポンプ、143…ＬＮ
Ｇ、144…ＬＮＧガスタービン発電システム、145…燃焼
器、146…ガスタービン、147…廃熱ボイラ、148…熱交
換器、149…水蒸気タービン、150…復水器、155…熱交
換器、156…熱交換システム、164…膨張タービン、169
…メタノール合成装置、170…熱交換器、171…湿分分離
装置、173…熱交換器、174…水蒸気タービン、175…復
水器、177，205，218…混合媒体システム、178…熱交換
器、179，195，220…高濃度混合媒体貯蔵槽、180，19
6，221…低濃度混合媒体貯蔵槽、181，197…中濃度混合
媒体貯蔵槽、182，190，207…冷媒製造システム、183…
膨張弁、184…絞り弁、185…吸収器、186…復液器、18
7，188…移送ポンプ、189，206，219…原子力サイトコ
ジェネセンター、191…絞り弁、192…吸収器、193…復
液器、194…循環ポンプ、198…移送ポンプ、199…熱交
換器、200，211…オフィスビル空調システム、201…空
調設備、202…膨張弁、203…熱交換器、204，209，224
…ローカル熱センター、208…氷製造システム、210…空
調設備、212…膨張弁、213…過冷却器、214…過冷却解
除槽、215…氷貯蔵槽、216…循環ポンプ、217…熱交換
器、222…吸収器、223…温水製造システム、225…絞り
弁、226…膨張弁、227…熱交換器、228…温水貯蔵槽、2
29…循環ポンプ、230…混合媒体システム、231…原子力
サイトコジェネセンター、232…製造装置、233…加熱装
置、234…製造工場、237，238…膨張弁、241，248…貯
蔵冷熱変換システム、243…熱交換器、245，246…熱交
換システム、249…廃ガス、251…燃焼器、252…ガスタ
ービン、253…廃熱ボイラ、254…水蒸気タービン、255
…発電機、256…熱交換器、257…復水器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武内 豊 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 角山 茂章 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 日置 秀明 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 宮沢 竜雄 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BB07 BD02 BD04 4D047 AA05 AA08 AB01 CA11 CA17 DA17

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 原子炉で発生した水蒸気によって水蒸気
    タービンを駆動して発電を行い水蒸気タービン駆動後の
    水蒸気を復水器によって復水する原子力発電システム
    と、前記原子力発電システムの復水器に接続され混合媒
    体タービンおよび発電機を付設されて水よりも沸点の低
    い媒体を必須成分とし複数種類の媒体からなる混合媒体
    の沸騰と液化によって前記原子力発電システムの廃熱を
    回収する混合媒体システムと、この混合媒体システムに
    接続され混合媒体を断熱膨張させて冷媒を製造する冷媒
    製造システムとを備えたことを特徴とする複合エネルギ
    ーシステム。
  2. 【請求項２】 冷媒製造システムにおいて製造された冷
    媒の冷熱を利用して液体炭酸ガスおよび液体酸素を製造
    する深冷式炭酸ガス・酸素液化システムと、冷媒製造シ
    ステムにおいて製造された冷媒の冷熱を利用して海水か
    ら氷を製造する氷製造システムと、前記液体酸素および
    前記氷の冷熱をとり前記深冷式炭酸ガス・酸素液化シス
    テムを冷却する貯蔵冷熱変換システムと、石炭および前
    記貯蔵冷熱変換システム経由の酸素を供給され石炭をガ
    ス化して発電を行い前記混合媒体システムに廃熱を供給
    する石炭ガス化システムと、前記貯蔵冷熱変換システム
    経由で供給される水を電気分解して得られる水素と前記
    石炭ガス化システムから供給される石炭ガスを用いてメ
    タノールを合成するメタノール合成システムとを備えた
    ことを特徴とする請求項１記載の複合エネルギーシステ
    ム。
  3. 【請求項３】 冷媒製造システムにおいて製造された冷
    媒の冷熱を利用して液体炭酸ガスと液体酸素と液体窒素
    を製造する深冷式空気分離・炭酸ガス液化システムと、
    前記液体炭酸ガスと液体酸素と液体窒素の冷熱をとり前
    記深冷式空気分離・炭酸ガス液化システムを冷却する貯
    蔵冷熱変換システムと、石炭および前記貯蔵冷熱変換シ
    ステム経由の炭酸ガスと酸素を供給され石炭をガス化し
    て発電を行い前記混合媒体システムに廃熱を供給する石
    炭ガス化発電システムとを備えたことを特徴とする請求
    項１記載の複合エネルギーシステム。
  4. 【請求項４】 冷媒製造システムにおいて製造された冷
    媒の冷熱を利用して液体炭酸ガスおよび液体酸素を製造
    する深冷式炭酸ガス・酸素液化システムと、前記液体炭
    酸ガスおよび液体酸素の冷熱をとり前記深冷式炭酸ガス
    ・酸素液化システムを冷却する貯蔵冷熱変換システム
    と、水を電気分解して水素を生成し前記貯蔵冷熱変換シ
    ステム経由で供給される炭酸ガスと反応させてメタノー
    ルを合成するメタノール合成システムと、このメタノー
    ル合成システムからメタノールを供給され前記貯蔵冷熱
    変換システム経由で炭酸ガスおよび酸素を供給されてメ
    タノールを炭酸ガス雰囲気中で酸素燃焼させて発電を行
    い前記混合媒体システムに廃熱を供給するメタノールガ
    スタービン複合発電システムとを備えたことを特徴とす
    る請求項１記載の複合エネルギーシステム。
  5. 【請求項５】 冷媒製造システムにおいて製造された冷
    媒の冷熱を利用して海水から氷を製造する氷製造システ
    ムを備え、前記氷の冷熱を混合媒体システムに供給して
    淡水を得るようにしたことを特徴とする請求項１記載の
    複合エネルギーシステム。
  6. 【請求項６】 冷媒製造システムにおいて製造された冷
    媒の冷熱を利用して液体炭酸ガスと液体酸素と液体窒素
    を製造する深冷式空気分離・炭酸ガス液化システムと、
    前記液体炭酸ガスと液体酸素と液体窒素の冷熱をとり前
    記深冷式空気分離・炭酸ガス液化システムを冷却する貯
    蔵冷熱変換システムと、廃棄物および前記貯蔵冷熱変換
    システム経由の炭酸ガスと酸素と窒素を供給され廃棄物
    を冷凍破砕してガス化し炭酸ガス雰囲気中で酸素燃焼さ
    せて発電を行い前記混合媒体システムに廃熱を供給する
    廃棄物ガス化発電システムとを備えたことを特徴とする
    請求項１記載の複合エネルギーシステム。
  7. 【請求項７】 冷媒製造システムにおいて製造された冷
    媒の冷熱を利用して液体炭酸ガスと液体酸素と液体窒素
    を製造する深冷式空気分離・炭酸ガス液化システムと、
    前記液体炭酸ガスと液体酸素と液体窒素および外部から
    供給される液体天然ガスの冷熱をとり前記深冷式空気分
    離・炭酸ガス液化システムを冷却する貯蔵冷熱変換シス
    テムと、前記貯蔵冷熱変換システム経由の炭酸ガスと酸
    素と天然ガスを供給され天然ガスを炭酸ガス雰囲気中で
    酸素燃焼させて発電を行い前記混合媒体システムに廃熱
    を供給するＬＮＧガスタービン発電システムとを備えた
    ことを特徴とする請求項１記載の複合エネルギーシステ
    ム。
  8. 【請求項８】 混合媒体タービン、発電機、混合媒体シ
    ステムおよび冷媒製造システムは、前記混合媒体システ
    ムと前記冷媒製造システムとの間で熱交換する過程で生
    成される高濃度混合媒体、中濃度混合媒体および低濃度
    混合媒体をそれぞれ貯蔵する貯蔵槽とともに原子力発電
    システムに近接する原子力サイトコジェネセンターに設
    けられ、前記各貯蔵槽にそれぞれ接続された第２の各貯
    蔵槽と前記第２の中濃度混合媒体貯蔵槽および前記第２
    の低濃度混合媒体貯蔵槽に接続され混合媒体を復液する
    第２の冷媒製造システムとを備え前記原子力サイトコジ
    ェネセンターから離隔して設けられたローカル熱センタ
    ーと、このローカル熱センターから高濃度混合媒体を供
    給され断熱膨張させる空調設備を設けたオフィスビル空
    調システムとを備えたことを特徴とする請求項１記載の
    複合エネルギーシステム。
  9. 【請求項９】 混合媒体タービン、発電機および混合媒
    体システムは、前記混合媒体システムが生成する高濃度
    混合媒体と低濃度混合媒体を送出する各ポンプとともに
    原子力発電システムに近接する原子力サイトコジェネセ
    ンターに設けられ、冷媒製造システムは、前記原子力サ
    イトコジェネセンターから移送された高濃度混合媒体お
    よび低濃度混合媒体を貯蔵する各貯蔵槽および氷製造シ
    ステムとともに前記原子力サイトコジェネセンターから
    離隔して設けられたローカル熱センターに設けられ、前
    記氷製造システムは、前記ローカル熱センターの近くに
    設けられたオフィスビル空調システム内の空調設備に冷
    熱を供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載
    の複合エネルギーシステム。
  10. 【請求項１０】 原子炉で発生した水蒸気によって水蒸
    気タービンを駆動して発電を行い水蒸気タービン駆動後
    の水蒸気を復水器によって復水する原子力発電システム
    と、前記原子力発電システムの復水器に接続され混合媒
    体タービンおよび発電機を付設されて水よりも沸点の低
    い媒体を必須成分とし複数種類の媒体からなる混合媒体
    の沸騰と液化によって前記原子力発電システムの廃熱を
    回収する混合媒体システムを備え前記原子力発電システ
    ムに近接して設けられた原子力サイトコジェネセンター
    と、この原子力サイトコジェネセンターから離隔して設
    けられこの原子力サイトコジェネセンターから高濃度混
    合媒体および低濃度混合媒体を供給されて温水を製造す
    るローカル熱センターと、このローカル熱センターから
    温水の供給を受けるオフィスビル空調システムとを備え
    たことを特徴とする複合エネルギーシステム。
  11. 【請求項１１】 原子炉で発生した水蒸気によって水蒸
    気タービンを駆動して発電を行い水蒸気タービン駆動後
    の水蒸気を復水器によって復水する原子力発電システム
    と、前記原子力発電システムの復水器に接続され混合媒
    体タービンおよび発電機を付設されて水よりも沸点の低
    い媒体を必須成分とし複数種類の媒体からなる混合媒体
    の沸騰と液化によって前記原子力発電システムの廃熱を
    回収する混合媒体システムを備え前記原子力発電システ
    ムに近接して設けられた原子力サイトコジェネセンター
    とを備え、製造工場の廃熱を前記混合媒体システムに供
    給するようにしたことを特徴とする複合エネルギーシス
    テム。
  12. 【請求項１２】 混合媒体システムまたは冷媒製造シス
    テムの低沸点媒体としてアンモニアを用いることを特徴
    とする請求項１または10または11記載の複合エネルギー
    システム。
  13. 【請求項１３】 混合媒体システムまたは冷媒製造シス
    テムの少なくともいずれか一方の冷却に深層冷海水を用
    いることを特徴とする請求項１または10または12記載の
    複合エネルギーシステム。
JP2000365557A 2000-11-30 2000-11-30 複合エネルギーシステム Pending JP2002168101A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000365557A JP2002168101A (ja) 2000-11-30 2000-11-30 複合エネルギーシステム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000365557A JP2002168101A (ja) 2000-11-30 2000-11-30 複合エネルギーシステム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002168101A true JP2002168101A (ja) 2002-06-14

Family

ID=18836309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000365557A Pending JP2002168101A (ja) 2000-11-30 2000-11-30 複合エネルギーシステム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002168101A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101949368A (zh) * 2010-08-24 2011-01-19 天津大学 带有吸收增温系统的中低温地热发电机组
JP2011128090A (ja) * 2009-12-21 2011-06-30 Japan Atom Power Co Ltd:The カリーナサイクルを用いた原子力発電プラント
KR101046721B1 (ko) 2009-11-10 2011-07-06 한국동서발전(주) 해수 냉방 시스템
CN108469150A (zh) * 2018-05-28 2018-08-31 张家港富瑞氢能装备有限公司 氢气液化装置
CN109186123A (zh) * 2018-10-24 2019-01-11 张若梅 一种综合利用清洁能源调温、采暖、制冷及热水系统
CN110159370A (zh) * 2019-05-15 2019-08-23 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种带捕碳装置的燃煤发电系统及方法
WO2020031725A1 (ja) * 2018-08-10 2020-02-13 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 冷凍サイクルシステム
IT202000032210A1 (it) * 2020-12-23 2022-06-23 Saipem Spa Sistema integrato per l’accumulo di potenza o per la generazione di energia elettrica e gas naturale

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101046721B1 (ko) 2009-11-10 2011-07-06 한국동서발전(주) 해수 냉방 시스템
JP2011128090A (ja) * 2009-12-21 2011-06-30 Japan Atom Power Co Ltd:The カリーナサイクルを用いた原子力発電プラント
CN101949368A (zh) * 2010-08-24 2011-01-19 天津大学 带有吸收增温系统的中低温地热发电机组
CN108469150A (zh) * 2018-05-28 2018-08-31 张家港富瑞氢能装备有限公司 氢气液化装置
CN108469150B (zh) * 2018-05-28 2023-07-18 江苏国富氢能技术装备股份有限公司 氢气液化装置
WO2020031725A1 (ja) * 2018-08-10 2020-02-13 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 冷凍サイクルシステム
JP2020026919A (ja) * 2018-08-10 2020-02-20 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 冷凍サイクルシステム
JP7094824B2 (ja) 2018-08-10 2022-07-04 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 冷凍サイクルシステム
CN109186123A (zh) * 2018-10-24 2019-01-11 张若梅 一种综合利用清洁能源调温、采暖、制冷及热水系统
CN110159370A (zh) * 2019-05-15 2019-08-23 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种带捕碳装置的燃煤发电系统及方法
CN110159370B (zh) * 2019-05-15 2023-12-26 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种带捕碳装置的燃煤发电系统及方法
IT202000032210A1 (it) * 2020-12-23 2022-06-23 Saipem Spa Sistema integrato per l’accumulo di potenza o per la generazione di energia elettrica e gas naturale
WO2022137170A1 (en) * 2020-12-23 2022-06-30 Saipem S.P.A. Integrated system for accumulating power or for generating electric power and natural gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2856552B2 (ja) 液化天然ガスを燃料とする改良された共同サイクルプラント
EP2122257B1 (en) Co2 based district energy system
JP2004210597A (ja) 排熱利用水素・酸素システムおよび液体水素の製造方法
CN104271807A (zh) 涉及水的电解和二氧化碳氢化为甲烷的用于能量转换和产生的方法和系统
WO2009104820A1 (ja) 太陽熱エネルギー貯蔵方法
CN109386316B (zh) 一种lng冷能和bog燃烧能联合利用系统及方法
JP3040442B2 (ja) ガスタービン発電設備
CN102061950B (zh) 超低温发电联合深冷中压法捕捉烟道气中二氧化碳装置
WO2009014480A9 (en) Method and arrangement for energy conversion of heat
US6536215B1 (en) Method for optimally operating co-generation of electricity and heat and optimally operating district heating power plant
CN1207726C (zh) 热贮存型负荷正常化发电系统及其使用该系统的发电方法
WO2009104813A1 (ja) 太陽熱エネルギー変換方法
RU2273742C1 (ru) Энергоаккумулирующая установка
CN114046172B (zh) 基于二氧化碳工艺和模块化设计的煤火治理利用系统及方法
JP2002168101A (ja) 複合エネルギーシステム
JP6089251B2 (ja) 火力発電所の温排海水と高温廃熱の利用方法
JP2005090636A (ja) 液体水素の輸送システム
CN100386500C (zh) 一种开采天然气水合物的方法及装置
JP2000002790A (ja) 原子力コンビナート
JPH11303646A (ja) ガスタービン発電プラント
Chen et al. Thermal Energy Waste Recovery Technologies and Systems
JP2000120404A (ja) 複合発電プラント
JPH09291832A (ja) コンバインドサイクル利用液体水素製造装置
JP2003082370A (ja) 天然ガス貯蔵システム
JP2003328172A (ja) 水素利用システム

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20070228