JP2003161115A - ガスタービンによる排熱回収システム - Google Patents
ガスタービンによる排熱回収システムInfo
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- JP2003161115A JP2003161115A JP2001363501A JP2001363501A JP2003161115A JP 2003161115 A JP2003161115 A JP 2003161115A JP 2001363501 A JP2001363501 A JP 2001363501A JP 2001363501 A JP2001363501 A JP 2001363501A JP 2003161115 A JP2003161115 A JP 2003161115A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】仕事効率のさらなる向上を図り得るガスタービ
ンによる排熱回収システムを提供する。 【解決手段】排気ガスを熱源とするアンモニア吸収サイ
クルにて得られたアンモニア蒸気をガスタービン２１に
導き発電機を回転させることにより排熱を回収するシス
テムであって、再生器３にて発生されたアンモニア蒸気
を凝縮させるのに凝縮器の替わりに高圧吸収器４を用い
るとともに、ガスタービン２１から排出される低圧のア
ンモニア蒸気を低圧吸収器２に導き、そしてこの低圧吸
収器２にて得られた濃アンモニア水溶液の一部を高圧吸
収器４に導き再生器３から移送されるアンモニア蒸気を
吸収させてさらに濃度が高いアンモニア水溶液となし、
この高濃度アンモニア蒸気を排ガス熱交換器１に供給し
て、ガスタービン２１に供給するアンモニア蒸気を発生
させるようにしたもの。
ンによる排熱回収システムを提供する。 【解決手段】排気ガスを熱源とするアンモニア吸収サイ
クルにて得られたアンモニア蒸気をガスタービン２１に
導き発電機を回転させることにより排熱を回収するシス
テムであって、再生器３にて発生されたアンモニア蒸気
を凝縮させるのに凝縮器の替わりに高圧吸収器４を用い
るとともに、ガスタービン２１から排出される低圧のア
ンモニア蒸気を低圧吸収器２に導き、そしてこの低圧吸
収器２にて得られた濃アンモニア水溶液の一部を高圧吸
収器４に導き再生器３から移送されるアンモニア蒸気を
吸収させてさらに濃度が高いアンモニア水溶液となし、
この高濃度アンモニア蒸気を排ガス熱交換器１に供給し
て、ガスタービン２１に供給するアンモニア蒸気を発生
させるようにしたもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニア蒸気を
作動流体とするガスタービンによる排熱回収システムに
関するものである。
作動流体とするガスタービンによる排熱回収システムに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アンモニア蒸気（アンモニアガス）を作
動流体とするガスタービン（アンモニア蒸気タービンと
もいう）を使用して、排気ガスの持つ熱エネルギーを動
力として回収する排熱回収システムが提案されている。
動流体とするガスタービン（アンモニア蒸気タービンと
もいう）を使用して、排気ガスの持つ熱エネルギーを動
力として回収する排熱回収システムが提案されている。
【０００３】この排熱回収システムはアンモニア吸収サ
イクルを使用するもので、図３に示すように、アンモニ
ア水溶液［例えば、７０％濃度（アンモニア濃度、以
下、同じ）］および排気ガス（例えば、５００℃）を導
き排気ガスの熱によりアンモニア水溶液を蒸発させる排
ガス熱交換器（蒸発器に相当）（ＥＧ）５１と、この排
ガス熱交換器５１にて発生したアンモニア蒸気（例え
ば、温度が３００℃，圧力が３．０ＭＰａ）をアンモニ
ア蒸気移送管６１を介して導き例えば発電機（図示せ
ず）を回転させるガスタービン（Ｔ）７１と、このガス
タービン７１から排出された低圧のアンモニア蒸気をア
ンモニア蒸気移送管６２を介して導き吸収液であるアン
モニア水溶液に吸収させる吸収器（蒸気圧力は、例えば
０．４９ＭＰａ）（Ａ）５２と、この吸収器５２でアン
モニア蒸気を吸収して濃度が濃くなった濃アンモニア水
溶液（例えば、５４．４％）を濃アンモニア水移送管６
３を介して導き加熱する再生器（蒸気圧力が、例えば
１．５２ＭＰａ）（Ｒ）５３と、この再生器５３での加
熱により発生したアンモニア蒸気（例えば、９７．８
％）をアンモニア蒸気移送管６４を介して導き凝縮させ
る凝縮器（Ｃ）５４と、この凝縮器５４にて凝縮された
アンモニア液を排ガス熱交換器５１に移送するアンモニ
ア液移送管６５と、上記再生器５３にてアンモニア蒸気
が分離されて濃度が薄くなった稀アンモニア水溶液（例
えば、４５．６％）を吸収器５２に移送する稀アンモニ
ア水移送管６６と、吸収器５２におけるアンモニア水溶
液の濃度調整を行うために上記アンモニア液移送管６５
内のアンモニア液の一部を吸収器５２に供給するための
調整用アンモニア液移送管６７と、同じく排ガス熱交換
器５１に導くアンモニア液の濃度調整（例えば、７０
％）を行うために濃アンモニア水移送管６３内の濃アン
モニア水溶液をアンモニア液移送管６５内に供給するた
めの調整用アンモニア水移送管６８とから構成されたも
のであり、またアンモニア蒸気移送管６２と濃アンモニ
ア水移送管６３との間、および稀アンモニア水移送管６
６と濃アンモニア水移送管６３との間には、それぞれ熱
交換器（ＨＶ）（ＨＬ）８１，８２が設けられ、さらに
濃アンモニア水移送管６３およびアンモニア液移送管６
５にはそれぞれポンプ８３，８４が設けられている。
イクルを使用するもので、図３に示すように、アンモニ
ア水溶液［例えば、７０％濃度（アンモニア濃度、以
下、同じ）］および排気ガス（例えば、５００℃）を導
き排気ガスの熱によりアンモニア水溶液を蒸発させる排
ガス熱交換器（蒸発器に相当）（ＥＧ）５１と、この排
ガス熱交換器５１にて発生したアンモニア蒸気（例え
ば、温度が３００℃，圧力が３．０ＭＰａ）をアンモニ
ア蒸気移送管６１を介して導き例えば発電機（図示せ
ず）を回転させるガスタービン（Ｔ）７１と、このガス
タービン７１から排出された低圧のアンモニア蒸気をア
ンモニア蒸気移送管６２を介して導き吸収液であるアン
モニア水溶液に吸収させる吸収器（蒸気圧力は、例えば
０．４９ＭＰａ）（Ａ）５２と、この吸収器５２でアン
モニア蒸気を吸収して濃度が濃くなった濃アンモニア水
溶液（例えば、５４．４％）を濃アンモニア水移送管６
３を介して導き加熱する再生器（蒸気圧力が、例えば
１．５２ＭＰａ）（Ｒ）５３と、この再生器５３での加
熱により発生したアンモニア蒸気（例えば、９７．８
％）をアンモニア蒸気移送管６４を介して導き凝縮させ
る凝縮器（Ｃ）５４と、この凝縮器５４にて凝縮された
アンモニア液を排ガス熱交換器５１に移送するアンモニ
ア液移送管６５と、上記再生器５３にてアンモニア蒸気
が分離されて濃度が薄くなった稀アンモニア水溶液（例
えば、４５．６％）を吸収器５２に移送する稀アンモニ
ア水移送管６６と、吸収器５２におけるアンモニア水溶
液の濃度調整を行うために上記アンモニア液移送管６５
内のアンモニア液の一部を吸収器５２に供給するための
調整用アンモニア液移送管６７と、同じく排ガス熱交換
器５１に導くアンモニア液の濃度調整（例えば、７０
％）を行うために濃アンモニア水移送管６３内の濃アン
モニア水溶液をアンモニア液移送管６５内に供給するた
めの調整用アンモニア水移送管６８とから構成されたも
のであり、またアンモニア蒸気移送管６２と濃アンモニ
ア水移送管６３との間、および稀アンモニア水移送管６
６と濃アンモニア水移送管６３との間には、それぞれ熱
交換器（ＨＶ）（ＨＬ）８１，８２が設けられ、さらに
濃アンモニア水移送管６３およびアンモニア液移送管６
５にはそれぞれポンプ８３，８４が設けられている。
【０００４】なお、図３中、９１は排ガス熱交換器５１
に排気ガスを供給するための排ガス供給配管、９２は再
生器５３の熱源として加熱水（例えば、９０℃）を供給
する加熱水供給配管、９３は吸収器５２および凝縮器５
３に冷却水（例えば、３０℃）を供給するための冷却水
供給配管である。
に排気ガスを供給するための排ガス供給配管、９２は再
生器５３の熱源として加熱水（例えば、９０℃）を供給
する加熱水供給配管、９３は吸収器５２および凝縮器５
３に冷却水（例えば、３０℃）を供給するための冷却水
供給配管である。
【０００５】上記構成において５００℃程度の高温排気
ガスおよび７０％程度の高濃度アンモニア水溶液が排ガ
ス熱交換器５１に供給されて、排気ガスの有する熱によ
り、温度が３００℃で圧力が３．０ＭＰａのアンモニア
蒸気が発生される。
ガスおよび７０％程度の高濃度アンモニア水溶液が排ガ
ス熱交換器５１に供給されて、排気ガスの有する熱によ
り、温度が３００℃で圧力が３．０ＭＰａのアンモニア
蒸気が発生される。
【０００６】この排ガス熱交換器５１にて発生したアン
モニア蒸気は作動流体としてガスタービン７１に供給さ
れて、発電機を回転させることにより電力が取り出さ
れ、排気ガスの熱エネルギーが回収される。
モニア蒸気は作動流体としてガスタービン７１に供給さ
れて、発電機を回転させることにより電力が取り出さ
れ、排気ガスの熱エネルギーが回収される。
【０００７】このガスタービン７１を駆動した後の低圧
のアンモニア蒸気は、吸収器５２に導かれてアンモニア
水溶液に吸収された後、再生器５３および凝縮器５４を
経てアンモニア液となり、さらに吸収器５２からのアン
モニア水溶液が混合されて７０％の高濃度アンモニア水
溶液に調整され、そして排ガス熱交換器５１に供給され
て、吸収サイクルが繰り返し行われる。
のアンモニア蒸気は、吸収器５２に導かれてアンモニア
水溶液に吸収された後、再生器５３および凝縮器５４を
経てアンモニア液となり、さらに吸収器５２からのアン
モニア水溶液が混合されて７０％の高濃度アンモニア水
溶液に調整され、そして排ガス熱交換器５１に供給され
て、吸収サイクルが繰り返し行われる。
【０００８】ところで、上記ガスタービン７１から取り
出し得るエネルギーすなわち仕事量は、ガスタービン７
１での入口圧と出口圧との差圧に依存しており、より具
体的にいえば、背圧である吸収器５２内の圧力に依存し
ている。
出し得るエネルギーすなわち仕事量は、ガスタービン７
１での入口圧と出口圧との差圧に依存しており、より具
体的にいえば、背圧である吸収器５２内の圧力に依存し
ている。
【０００９】すなわち、図４に示す上記吸収サイクルに
おけるデューリング線図から分かるように、排ガス熱交
換器（ＥＧ）５１の出口圧力は３．０ＭＰａで、吸収器
（Ａ）５２内の圧力は０．４９ＭＰａであり、したがっ
てガスタービン（Ｔ）７１での仕事量は、その差圧分
２．５１ＭＰａに相当する。
おけるデューリング線図から分かるように、排ガス熱交
換器（ＥＧ）５１の出口圧力は３．０ＭＰａで、吸収器
（Ａ）５２内の圧力は０．４９ＭＰａであり、したがっ
てガスタービン（Ｔ）７１での仕事量は、その差圧分
２．５１ＭＰａに相当する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記排熱回収システム
の構成によると、ガスタービン７１にて取り出すことが
できる仕事量は、ガスタービンの入口圧と出口圧との差
に依存しており、すなわち吸収器５２内での蒸気圧力に
依存しているが、ガスタービン７１でのさらなる仕事効
率の向上が望まれている。
の構成によると、ガスタービン７１にて取り出すことが
できる仕事量は、ガスタービンの入口圧と出口圧との差
に依存しており、すなわち吸収器５２内での蒸気圧力に
依存しているが、ガスタービン７１でのさらなる仕事効
率の向上が望まれている。
【００１１】そこで、本発明は、仕事効率のさらなる向
上を図り得るガスタービンによる排熱回収システムを提
供することを目的とする。
上を図り得るガスタービンによる排熱回収システムを提
供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のガスタービンによる排熱回収システムは、
アンモニア水溶液および排気ガスを導き排気ガスの熱に
よりアンモニア水溶液を加熱してアンモニア蒸気を発生
させる排ガス熱交換器と、この排ガス熱交換器にて発生
したアンモニア蒸気を導き動力を得るガスタービンと、
このガスタービンから排出された低圧のアンモニア蒸気
を導きアンモニア水溶液に吸収させる低圧吸収器と、こ
の低圧吸収器でアンモニア蒸気を吸収して濃度が濃くな
った濃アンモニア水溶液を導き加熱してアンモニア蒸気
を分離させる再生器と、この再生器にて分離されたアン
モニア蒸気および上記低圧吸収器内の濃アンモニア水溶
液を導き当該濃アンモニア水溶液にさらにアンモニア蒸
気を吸収させる高圧吸収器とから構成し、且つ上記高圧
吸収器にて濃度が高くなった高濃アンモニア水溶液を上
記排ガス熱交換器に移送するとともに、上記再生器にて
アンモニア蒸気が分離されて濃度が薄くなった稀アンモ
ニア水溶液を上記低圧吸収器に移送させるように構成し
たものであり、また上記排熱回収システムにおける再生
器から高圧吸収器に導くアンモニア蒸気の一部をガスタ
ービンの中間段に供給させるようにしたものである。
に、本発明のガスタービンによる排熱回収システムは、
アンモニア水溶液および排気ガスを導き排気ガスの熱に
よりアンモニア水溶液を加熱してアンモニア蒸気を発生
させる排ガス熱交換器と、この排ガス熱交換器にて発生
したアンモニア蒸気を導き動力を得るガスタービンと、
このガスタービンから排出された低圧のアンモニア蒸気
を導きアンモニア水溶液に吸収させる低圧吸収器と、こ
の低圧吸収器でアンモニア蒸気を吸収して濃度が濃くな
った濃アンモニア水溶液を導き加熱してアンモニア蒸気
を分離させる再生器と、この再生器にて分離されたアン
モニア蒸気および上記低圧吸収器内の濃アンモニア水溶
液を導き当該濃アンモニア水溶液にさらにアンモニア蒸
気を吸収させる高圧吸収器とから構成し、且つ上記高圧
吸収器にて濃度が高くなった高濃アンモニア水溶液を上
記排ガス熱交換器に移送するとともに、上記再生器にて
アンモニア蒸気が分離されて濃度が薄くなった稀アンモ
ニア水溶液を上記低圧吸収器に移送させるように構成し
たものであり、また上記排熱回収システムにおける再生
器から高圧吸収器に導くアンモニア蒸気の一部をガスタ
ービンの中間段に供給させるようにしたものである。
【００１３】上記構成によると、吸収サイクルにおける
凝縮器の替わりに、高圧吸収器を用いて蒸発器に相当す
る排ガス熱交換器に供給する高濃度のアンモニア水溶液
を得るようにしたので、再生器での蒸気圧力を低くする
ことができ、したがって濃度が薄い稀アンモニア水溶液
が得られるため、低圧吸収器内の蒸気圧力を低くするこ
とができる。すなわち、ガスタービンの背圧が下がり、
ガスタービンでの仕事量を増やすことことができる。
凝縮器の替わりに、高圧吸収器を用いて蒸発器に相当す
る排ガス熱交換器に供給する高濃度のアンモニア水溶液
を得るようにしたので、再生器での蒸気圧力を低くする
ことができ、したがって濃度が薄い稀アンモニア水溶液
が得られるため、低圧吸収器内の蒸気圧力を低くするこ
とができる。すなわち、ガスタービンの背圧が下がり、
ガスタービンでの仕事量を増やすことことができる。
【００１４】さらに、再生器にて発生されるアンモニア
蒸気の一部をガスタービンの中間段に供給して仕事をさ
せるようにしたので、例えば全て凝縮器にて凝縮させて
いた場合に比べて、エネルギーの回収効率の向上を図る
ことができる。
蒸気の一部をガスタービンの中間段に供給して仕事をさ
せるようにしたので、例えば全て凝縮器にて凝縮させて
いた場合に比べて、エネルギーの回収効率の向上を図る
ことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
ガスタービンによる排熱回収システムを、図１および図
２に基づき説明する。
ガスタービンによる排熱回収システムを、図１および図
２に基づき説明する。
【００１６】この排熱回収システムは、アンモニア吸収
サイクル（カリーナ発電サイクルに基づくもの）を用い
て、例えばディーゼルエンジンからの排気ガスによりア
ンモニア蒸気（アンモニアガス）を発生させるととも
に、このアンモニア蒸気にてガスタービン（アンモニア
蒸気タービンともいう）を駆動して動力を得ることによ
り、排熱の持つ熱エネルギーを回収するようにしたもの
である。
サイクル（カリーナ発電サイクルに基づくもの）を用い
て、例えばディーゼルエンジンからの排気ガスによりア
ンモニア蒸気（アンモニアガス）を発生させるととも
に、このアンモニア蒸気にてガスタービン（アンモニア
蒸気タービンともいう）を駆動して動力を得ることによ
り、排熱の持つ熱エネルギーを回収するようにしたもの
である。
【００１７】即ち、この排熱回収システムは、図１に示
すように、濃度の高いアンモニア水溶液［例えば、５０
％程度（アンモニア濃度、以下、同じ）］および高温
（例えば、５００℃程度）の排気ガスを導き排気ガスの
持つ熱によりアンモニア水溶液を蒸発させる排ガス熱交
換器（カリーナ発電サイクルにおける蒸発器に相当）
（ＥＧ）１と、この排ガス熱交換器１にて発生したアン
モニア蒸気（例えば、３００℃，３．０ＭＰａ程度）を
アンモニア蒸気移送管１１を介して導き、動力回収機器
例えば発電機（図示せず）を回転させるガスタービン
（Ｔ）２１と、このガスタービン２１から排出された低
圧のアンモニア蒸気を低圧アンモニア蒸気移送管１２を
介して導き、吸収液であるアンモニア水溶液に吸収させ
る低圧吸収器（蒸気圧力が、例えば０．１２ＭＰａ程
度）（ＬＡ）２と、この低圧吸収器２でアンモニア蒸気
を吸収して濃度が濃くなった濃アンモニア水溶液（例え
ば、２７．７％程度）を、途中に溶液ポンプ３１を有す
る第１濃アンモニア水移送管１３を介して導くとともに
高温（例えば、９０℃程度）の加熱水により加熱してア
ンモニア蒸気を発生させる再生器（蒸気圧力が、例えば
０．４４ＭＰａ程度）（Ｒ）３と、この再生器３で発生
したアンモニア蒸気（例えば、８７．４％程度）をアン
モニア蒸気移送管１４を介して導くとともに、上記低圧
吸収器２内の濃アンモニア水溶液を、即ち第１濃アンモ
ニア水移送管１３内の濃アンモニア水溶液を第２濃アン
モニア水移送管１５を介して導き、当該濃アンモニア水
溶液にさらにアンモニア蒸気を吸収させる高圧吸収器
（ＨＡ）４と、途中に溶液ポンプ３２を有するとともに
この高圧吸収器４にてさらに濃くなった高濃アンモニア
水溶液（例えば、５０％程度）を排ガス熱交換器１に移
送する高濃アンモニア水移送管１６と、上記再生器３に
てアンモニア蒸気が分離されて濃度が薄くなった稀アン
モニア水溶液（例えば、２１．５％程度）を上記低圧吸
収器２に供給するための稀アンモニア水移送管１７と、
上記再生器３にて発生したアンモニア蒸気を、即ちアン
モニア蒸気移送管１４内のアンモニア蒸気を上記ガスタ
ービン２１の中間段に供給するためのアンモニア蒸気供
給管１８とから構成されており、また低圧アンモニア蒸
気移送管１２と第１濃アンモニア水移送管１３との間、
および稀アンモニア水移送管１７と第１濃アンモニア水
移送管１３との間には、それぞれ熱回収のために、第１
熱交換器（ＨＶ）３３および第２熱交換器（ＨＬ）３４
が設けられている。
すように、濃度の高いアンモニア水溶液［例えば、５０
％程度（アンモニア濃度、以下、同じ）］および高温
（例えば、５００℃程度）の排気ガスを導き排気ガスの
持つ熱によりアンモニア水溶液を蒸発させる排ガス熱交
換器（カリーナ発電サイクルにおける蒸発器に相当）
（ＥＧ）１と、この排ガス熱交換器１にて発生したアン
モニア蒸気（例えば、３００℃，３．０ＭＰａ程度）を
アンモニア蒸気移送管１１を介して導き、動力回収機器
例えば発電機（図示せず）を回転させるガスタービン
（Ｔ）２１と、このガスタービン２１から排出された低
圧のアンモニア蒸気を低圧アンモニア蒸気移送管１２を
介して導き、吸収液であるアンモニア水溶液に吸収させ
る低圧吸収器（蒸気圧力が、例えば０．１２ＭＰａ程
度）（ＬＡ）２と、この低圧吸収器２でアンモニア蒸気
を吸収して濃度が濃くなった濃アンモニア水溶液（例え
ば、２７．７％程度）を、途中に溶液ポンプ３１を有す
る第１濃アンモニア水移送管１３を介して導くとともに
高温（例えば、９０℃程度）の加熱水により加熱してア
ンモニア蒸気を発生させる再生器（蒸気圧力が、例えば
０．４４ＭＰａ程度）（Ｒ）３と、この再生器３で発生
したアンモニア蒸気（例えば、８７．４％程度）をアン
モニア蒸気移送管１４を介して導くとともに、上記低圧
吸収器２内の濃アンモニア水溶液を、即ち第１濃アンモ
ニア水移送管１３内の濃アンモニア水溶液を第２濃アン
モニア水移送管１５を介して導き、当該濃アンモニア水
溶液にさらにアンモニア蒸気を吸収させる高圧吸収器
（ＨＡ）４と、途中に溶液ポンプ３２を有するとともに
この高圧吸収器４にてさらに濃くなった高濃アンモニア
水溶液（例えば、５０％程度）を排ガス熱交換器１に移
送する高濃アンモニア水移送管１６と、上記再生器３に
てアンモニア蒸気が分離されて濃度が薄くなった稀アン
モニア水溶液（例えば、２１．５％程度）を上記低圧吸
収器２に供給するための稀アンモニア水移送管１７と、
上記再生器３にて発生したアンモニア蒸気を、即ちアン
モニア蒸気移送管１４内のアンモニア蒸気を上記ガスタ
ービン２１の中間段に供給するためのアンモニア蒸気供
給管１８とから構成されており、また低圧アンモニア蒸
気移送管１２と第１濃アンモニア水移送管１３との間、
および稀アンモニア水移送管１７と第１濃アンモニア水
移送管１３との間には、それぞれ熱回収のために、第１
熱交換器（ＨＶ）３３および第２熱交換器（ＨＬ）３４
が設けられている。
【００１８】なお、図１中、４１は排ガス熱交換器１に
排ガスを供給するための排ガス供給配管、４２は再生器
３の熱源として高温の加熱水を供給する加熱水供給配
管、４３は低圧吸収器２および高圧吸収器４に冷却水
（例えば、３０℃程度）を供給するための冷却水供給配
管である。
排ガスを供給するための排ガス供給配管、４２は再生器
３の熱源として高温の加熱水を供給する加熱水供給配
管、４３は低圧吸収器２および高圧吸収器４に冷却水
（例えば、３０℃程度）を供給するための冷却水供給配
管である。
【００１９】次に、上記排熱回収システムにおける作用
について説明する。５００℃程度の高温の排気ガスおよ
びアンモニア濃度が５０％と高い高濃アンモニア水溶液
が排ガス熱交換器１に供給され、ここで、排気ガスの有
する熱により、温度が３００℃程度で圧力が３．０ＭＰ
ａ程度の高圧のアンモニア蒸気が発生される。
について説明する。５００℃程度の高温の排気ガスおよ
びアンモニア濃度が５０％と高い高濃アンモニア水溶液
が排ガス熱交換器１に供給され、ここで、排気ガスの有
する熱により、温度が３００℃程度で圧力が３．０ＭＰ
ａ程度の高圧のアンモニア蒸気が発生される。
【００２０】この排ガス熱交換器１にて発生したアンモ
ニア蒸気は、アンモニア蒸気移送管１１を介してガスタ
ービン２１に作動流体として供給され、発電機を回転さ
せて電力が取り出される。即ち、排気ガスの熱エネルギ
ーが回収される。
ニア蒸気は、アンモニア蒸気移送管１１を介してガスタ
ービン２１に作動流体として供給され、発電機を回転さ
せて電力が取り出される。即ち、排気ガスの熱エネルギ
ーが回収される。
【００２１】このガスタービン２１を駆動した後の低圧
のアンモニア蒸気は、低圧アンモニア蒸気移送管１２を
介して蒸気圧力が０．１２ＭＰａ程度にされた低圧吸収
器２に導かれ、ここでアンモニア水溶液に吸収される。
のアンモニア蒸気は、低圧アンモニア蒸気移送管１２を
介して蒸気圧力が０．１２ＭＰａ程度にされた低圧吸収
器２に導かれ、ここでアンモニア水溶液に吸収される。
【００２２】この低圧吸収器２にてアンモニア蒸気を吸
収し、濃度が２７．７％程度になった濃アンモニア水溶
液は、第１濃アンモニア水移送管１３を介して再生器３
に供給され、ここで、９０℃の加熱水により加熱され
て、濃度が８７．４％程度のアンモニア蒸気が発生され
る。なお、この再生器３内での蒸気圧力は、０．４４Ｍ
Ｐａ程度である。
収し、濃度が２７．７％程度になった濃アンモニア水溶
液は、第１濃アンモニア水移送管１３を介して再生器３
に供給され、ここで、９０℃の加熱水により加熱され
て、濃度が８７．４％程度のアンモニア蒸気が発生され
る。なお、この再生器３内での蒸気圧力は、０．４４Ｍ
Ｐａ程度である。
【００２３】そして、この再生器３にて発生したアンモ
ニア蒸気の一部は、アンモニア蒸気移送管１４およびア
ンモニア蒸気供給管１８を介して、ガスタービン２１の
途中即ち中間段に供給されてガスタービン２１の駆動に
供される。
ニア蒸気の一部は、アンモニア蒸気移送管１４およびア
ンモニア蒸気供給管１８を介して、ガスタービン２１の
途中即ち中間段に供給されてガスタービン２１の駆動に
供される。
【００２４】一方、再生器３からのアンモニア蒸気の残
りについては、アンモニア蒸気移送管１４を介して高圧
吸収器４に供給され、ここで、第２濃アンモニア水移送
管１５を介して溶液ポンプ３１により低圧吸収器２から
供給される濃度が２７．７％程度の濃アンモニア水溶液
に吸収されて、５０％程度と濃度がより高い高濃度アン
モニア水溶液となり、この高濃度アンモニア水溶液が高
濃度アンモニア水移送管１６を介して排ガス熱交換器１
に供給されて、アンモニア蒸気による吸収サイクルが行
われる。
りについては、アンモニア蒸気移送管１４を介して高圧
吸収器４に供給され、ここで、第２濃アンモニア水移送
管１５を介して溶液ポンプ３１により低圧吸収器２から
供給される濃度が２７．７％程度の濃アンモニア水溶液
に吸収されて、５０％程度と濃度がより高い高濃度アン
モニア水溶液となり、この高濃度アンモニア水溶液が高
濃度アンモニア水移送管１６を介して排ガス熱交換器１
に供給されて、アンモニア蒸気による吸収サイクルが行
われる。
【００２５】なお、再生器３にてアンモニア蒸気が分離
された濃度が２１．５％程度の稀アンモニア水溶液は、
低圧吸収器２に移送される。ここで、図２に吸収サイク
ルにおけるデューリング線図を示しておく。この図２か
ら分かるように、排ガス熱交換器（ＥＧ）１の出口圧力
は３．０ＭＰａで、低圧吸収器（ＬＡ）２内の蒸気圧力
は０．１２ＭＰａであり、したがってガスタービン
（Ｔ）２１での仕事量に相当する差圧分は、２．８８Ｍ
Ｐａとなり、従来の２．５１ＭＰａに比べてかなり増え
ている。
された濃度が２１．５％程度の稀アンモニア水溶液は、
低圧吸収器２に移送される。ここで、図２に吸収サイク
ルにおけるデューリング線図を示しておく。この図２か
ら分かるように、排ガス熱交換器（ＥＧ）１の出口圧力
は３．０ＭＰａで、低圧吸収器（ＬＡ）２内の蒸気圧力
は０．１２ＭＰａであり、したがってガスタービン
（Ｔ）２１での仕事量に相当する差圧分は、２．８８Ｍ
Ｐａとなり、従来の２．５１ＭＰａに比べてかなり増え
ている。
【００２６】上述したように、吸収サイクルにおける凝
縮器の替わりに、高圧吸収器を用いて排ガス熱交換器
（蒸発器に相当する）に供給する高濃度のアンモニア水
溶液を得るようにしたので、再生器３での蒸気圧力を
０．４４ＭＰａ程度と低くすることができ、したがって
従来と同じ温度（９０℃）の加熱水でも、より濃度が薄
い稀アンモニア水溶液を得ることができる。すなわち、
図２のデューリング線図に示すように、低圧吸収器２内
の蒸気圧力を、０．４９ＭＰａから０．１２ＭＰａに、
かなり下げることができるので、ガスタービン２１の背
圧が下がり、ガスタービン２１での仕事量が増加する。
縮器の替わりに、高圧吸収器を用いて排ガス熱交換器
（蒸発器に相当する）に供給する高濃度のアンモニア水
溶液を得るようにしたので、再生器３での蒸気圧力を
０．４４ＭＰａ程度と低くすることができ、したがって
従来と同じ温度（９０℃）の加熱水でも、より濃度が薄
い稀アンモニア水溶液を得ることができる。すなわち、
図２のデューリング線図に示すように、低圧吸収器２内
の蒸気圧力を、０．４９ＭＰａから０．１２ＭＰａに、
かなり下げることができるので、ガスタービン２１の背
圧が下がり、ガスタービン２１での仕事量が増加する。
【００２７】さらに、再生器３にて発生されるアンモニ
ア蒸気の一部をガスタービン２１の中間段に供給して仕
事をさせるようしたので、例えば従来のように全て凝縮
器に移送して凝縮させていた場合に比べて、すなわち、
全て凝縮させるとともに、濃度調整用としてその一部を
吸収器に戻していた分を、ガスタービンにおける仕事と
して取り出すようにしたので、エネルギーの回収効率の
向上を図ることができる。
ア蒸気の一部をガスタービン２１の中間段に供給して仕
事をさせるようしたので、例えば従来のように全て凝縮
器に移送して凝縮させていた場合に比べて、すなわち、
全て凝縮させるとともに、濃度調整用としてその一部を
吸収器に戻していた分を、ガスタービンにおける仕事と
して取り出すようにしたので、エネルギーの回収効率の
向上を図ることができる。
【００２８】例えば、熱交換器などの諸元（具体的に
は、伝熱面積）を同一として、上記構成に係る排熱回収
システムと従来例に係る排熱回収システムとを比較する
と、約１．６倍の発電量が得られる。
は、伝熱面積）を同一として、上記構成に係る排熱回収
システムと従来例に係る排熱回収システムとを比較する
と、約１．６倍の発電量が得られる。
【００２９】ところで、上記実施の形態においては、デ
ィーゼルエンジンからの排気ガスの熱回収を行うものと
して説明したが、このものに限定されるものではなく、
種々の施設から排出される排気ガスを使用することがで
きる。
ィーゼルエンジンからの排気ガスの熱回収を行うものと
して説明したが、このものに限定されるものではなく、
種々の施設から排出される排気ガスを使用することがで
きる。
【００３０】また、上記の排熱回収システムは、第２種
［排ガス熱交換器（蒸発器）と再生器の熱源として廃熱
を用いて、吸収器でより高温の出力流体を得る場合］の
廃熱源がある場合に、適用することができる。
［排ガス熱交換器（蒸発器）と再生器の熱源として廃熱
を用いて、吸収器でより高温の出力流体を得る場合］の
廃熱源がある場合に、適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明の排熱回収システム
の構成によると、吸収サイクルにおける凝縮器の替わり
に、高圧吸収器を用いて蒸発器に相当する排ガス熱交換
器に供給する高濃度のアンモニア水溶液を得るようにし
たので、再生器での蒸気圧力を低くすることができ、し
たがって濃度が薄い稀アンモニア水溶液が得られるた
め、低圧吸収器内の蒸気圧力を従来の場合よりも低くす
ることができる。すなわち、ガスタービンの背圧を下げ
ることができるので、ガスタービンでの仕事効率の向上
を図ることができる。
の構成によると、吸収サイクルにおける凝縮器の替わり
に、高圧吸収器を用いて蒸発器に相当する排ガス熱交換
器に供給する高濃度のアンモニア水溶液を得るようにし
たので、再生器での蒸気圧力を低くすることができ、し
たがって濃度が薄い稀アンモニア水溶液が得られるた
め、低圧吸収器内の蒸気圧力を従来の場合よりも低くす
ることができる。すなわち、ガスタービンの背圧を下げ
ることができるので、ガスタービンでの仕事効率の向上
を図ることができる。
【００３２】さらに、再生器にて発生されるアンモニア
蒸気の一部をガスタービンの中間段に供給して仕事をさ
せるようにしたので、例えば従来のように全て凝縮器に
移送して凝縮させていた場合に比べて、エネルギーの回
収効率の向上を図ることができる。
蒸気の一部をガスタービンの中間段に供給して仕事をさ
せるようにしたので、例えば従来のように全て凝縮器に
移送して凝縮させていた場合に比べて、エネルギーの回
収効率の向上を図ることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る排熱回収システムの
概略構成を示す図である。
概略構成を示す図である。
【図２】同排熱回収システムにおける作動流体のデュー
リング線図を示す。
リング線図を示す。
【図３】従来例に係る排熱回収システムの概略構成を示
す図である。
す図である。
【図４】従来例の排熱回収システムにおける作動流体の
デューリング線図を示す。
デューリング線図を示す。
１ 排ガス熱交換器
２ 低圧吸収器
３ 再生器
４ 高圧吸収器
１１ アンモニア蒸気移送管
１２ 低圧アンモニア蒸気移送管
１３ 第１濃アンモニア水移送管
１４ アンモニア蒸気移送管
１５ 第２濃アンモニア水移送管
１６ 高濃度アンモニア水移送管
１７ 稀アンモニア水移送管
１８ アンモニア蒸気供給管
２１ ガスタービン
フロントページの続き
(72)発明者 小島 高明
大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号
大阪瓦斯株式会社内
(72)発明者 古寺 雅晴
大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89
号 日立造船株式会社内
(72)発明者 松田 光史
大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89
号 日立造船株式会社内
(72)発明者 藤田 優
大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89
号 日立造船株式会社内
(72)発明者 白石 清
大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89
号 日立造船株式会社内
Ｆターム(参考） 3G081 BB07 BC07 BC11 DA23
Claims (2)
- 【請求項１】アンモニア水溶液および排気ガスを導き排
気ガスの熱によりアンモニア水溶液を加熱してアンモニ
ア蒸気を発生させる排ガス熱交換器と、この排ガス熱交
換器にて発生したアンモニア蒸気を導き動力を得るガス
タービンと、このガスタービンから排出された低圧のア
ンモニア蒸気を導きアンモニア水溶液に吸収させる低圧
吸収器と、この低圧吸収器でアンモニア蒸気を吸収して
濃度が濃くなった濃アンモニア水溶液を導き加熱してア
ンモニア蒸気を分離させる再生器と、この再生器にて分
離されたアンモニア蒸気および上記低圧吸収器内の濃ア
ンモニア水溶液を導き当該濃アンモニア水溶液にさらに
アンモニア蒸気を吸収させる高圧吸収器とから構成し、 且つ上記高圧吸収器にて濃度が高くなった高濃アンモニ
ア水溶液を上記排ガス熱交換器に移送するとともに、上
記再生器にてアンモニア蒸気が分離されて濃度が薄くな
った稀アンモニア水溶液を上記低圧吸収器に移送させる
ように構成したことを特徴とするガスタービンによる排
熱回収システム。 - 【請求項２】再生器から高圧吸収器に導くアンモニア蒸
気の一部をガスタービンの中間段に供給させるように構
成したことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン
による排熱回収システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001363501A JP3973412B2 (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | ガスタービンによる排熱回収システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001363501A JP3973412B2 (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | ガスタービンによる排熱回収システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003161115A true JP2003161115A (ja) | 2003-06-06 |
| JP3973412B2 JP3973412B2 (ja) | 2007-09-12 |
Family
ID=19173829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001363501A Expired - Fee Related JP3973412B2 (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | ガスタービンによる排熱回収システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3973412B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007321628A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Osaka Gas Co Ltd | 動力システム |
| JP2010516941A (ja) * | 2007-01-25 | 2010-05-20 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 発電所での二酸化炭素放出量を減少させる方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102505980B (zh) * | 2011-11-02 | 2014-02-12 | 天津大学 | 发动机余热分类回收系统 |
-
2001
- 2001-11-29 JP JP2001363501A patent/JP3973412B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP3973412B2 (ja) | 2007-09-12 |
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