JP2003248083A - 発電プラントに水素製造プラントを組み合せた水素生産システム - Google Patents
発電プラントに水素製造プラントを組み合せた水素生産システムInfo
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】原子力発電プラントから発生する水蒸気を用い
て含酸素炭化水素を水蒸気改質して水素ガスを生成する
発電プラントに水素製造プラントを組み合せた水素生産
システムを提供する。 【解決手段】本発明に係る発電プラントに水素製造プラ
ントを組み合せた水素生産システムは、発電プラント１
７から発生する水蒸気を抽気し、その抽気した水蒸気に
水素製造プラント１８から供給される燃料を熱交換また
は直接合流させ、燃料に含まれている水素を水蒸気改質
させて水素ガスを生成する。
て含酸素炭化水素を水蒸気改質して水素ガスを生成する
発電プラントに水素製造プラントを組み合せた水素生産
システムを提供する。 【解決手段】本発明に係る発電プラントに水素製造プラ
ントを組み合せた水素生産システムは、発電プラント１
７から発生する水蒸気を抽気し、その抽気した水蒸気に
水素製造プラント１８から供給される燃料を熱交換また
は直接合流させ、燃料に含まれている水素を水蒸気改質
させて水素ガスを生成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電プラントの抽
気水蒸気を利用して燃料を水素に改質させる発電プラン
トに水素製造プラントを組み合せた水素生産システムに
関する。
気水蒸気を利用して燃料を水素に改質させる発電プラン
トに水素製造プラントを組み合せた水素生産システムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の電力産業分野では、化石燃料枯渇
に対応する省エネルギ化、ＣＯ２やＮＯｘの濃度増加に
伴う環境保全等から燃料の多様化が研究開発されてお
り、その一つに水素ガスの利用技術がある。
に対応する省エネルギ化、ＣＯ２やＮＯｘの濃度増加に
伴う環境保全等から燃料の多様化が研究開発されてお
り、その一つに水素ガスの利用技術がある。
【０００３】この水素ガスの利用技術には、例えば、燃
料電池発電プラントや水素燃焼発電プラントがある。
料電池発電プラントや水素燃焼発電プラントがある。
【０００４】前者は、水素などの燃料と酸素に代表され
る酸化剤との電気化学反応で直接電気エネルギを発生さ
せるものであり、例えば特開平６−１４００６５号公報
等数多くの発明が開示されている。
る酸化剤との電気化学反応で直接電気エネルギを発生さ
せるものであり、例えば特開平６−１４００６５号公報
等数多くの発明が開示されている。
【０００５】また、後者は、高圧の水素ガスと純酸素ガ
スを燃焼させ高温の水蒸気を発生させ、発生した高温の
水蒸気をタービンで膨張仕事をさせ、その際に発生する
動力で発電機を駆動して発電を行うものであり、例えば
特開平１１−３６８２０号公報等数多くの発明が開示さ
れている。
スを燃焼させ高温の水蒸気を発生させ、発生した高温の
水蒸気をタービンで膨張仕事をさせ、その際に発生する
動力で発電機を駆動して発電を行うものであり、例えば
特開平１１−３６８２０号公報等数多くの発明が開示さ
れている。
【０００６】前者、後者ともにＮＯｘ，ＳＯｘ，ＣＯ２
などの環境汚染物質や温暖化効果ガスを発生させない極
めてクリーンなエネルギを使用する点で、２１世紀の新
エネルギ推進政策の一環として研究開発の成果が注目さ
れている。
などの環境汚染物質や温暖化効果ガスを発生させない極
めてクリーンなエネルギを使用する点で、２１世紀の新
エネルギ推進政策の一環として研究開発の成果が注目さ
れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池発
電プラントや水素燃焼発電プラントに燃料として供給す
る水素は、水の電気分解により製造することが提案され
ている。
電プラントや水素燃焼発電プラントに燃料として供給す
る水素は、水の電気分解により製造することが提案され
ている。
【０００８】この水の電気分解による水素製造は、図３
に示すように、容器１内に、例えば水酸化ナトリウム等
の水に溶解する電解質２を充填し、充填する電解質２に
陽極３と陰極４とを浸漬する構成になっている。そして
陽極３で発生する酸素ガスは、酸素捕集部５に集めら
れ、酸素取出口６から取り出されるようになっている。
また、陽極４で発生する水素ガスは、水素捕集部７に集
められ、水素取出口８から取り出されるようになってい
る。
に示すように、容器１内に、例えば水酸化ナトリウム等
の水に溶解する電解質２を充填し、充填する電解質２に
陽極３と陰極４とを浸漬する構成になっている。そして
陽極３で発生する酸素ガスは、酸素捕集部５に集めら
れ、酸素取出口６から取り出されるようになっている。
また、陽極４で発生する水素ガスは、水素捕集部７に集
められ、水素取出口８から取り出されるようになってい
る。
【０００９】水の電気分解による水素製造では、必要な
コストの大半が電力である。
コストの大半が電力である。
【００１０】現在の原子力発電プラントや火力発電プラ
ントでは、熱に交換される核分裂エネルギや石油、天然
ガス等の燃料エネルギの約５０％程度しか電力に変換さ
れていない。特に、原子力発電プラントでの熱利用効率
は３０数％である。
ントでは、熱に交換される核分裂エネルギや石油、天然
ガス等の燃料エネルギの約５０％程度しか電力に変換さ
れていない。特に、原子力発電プラントでの熱利用効率
は３０数％である。
【００１１】このため水の電気分解による水素製造で
は、エネルギの利用効率が極めて悪く、コスト高につな
がる不具合、不都合があった。
は、エネルギの利用効率が極めて悪く、コスト高につな
がる不具合、不都合があった。
【００１２】一方、メタノールやジメチルエーテル等の
含酸素炭化水素は、低温で水蒸気改質ができるため、水
素製造の際、コスト的に有利である。
含酸素炭化水素は、低温で水蒸気改質ができるため、水
素製造の際、コスト的に有利である。
【００１３】また、メタノール、ジメチルエーテル、エ
タノール等は、中小ガス田や炭層ガス、ＣＯ２含有量の
多いガス田のメタンから製造されるため、その量が比較
的多い。
タノール等は、中小ガス田や炭層ガス、ＣＯ２含有量の
多いガス田のメタンから製造されるため、その量が比較
的多い。
【００１４】本発明は、このような点に着目してなされ
たもので、例えば原子力発電プラントから発生する水蒸
気を用いてメタノール、ジメチルエーテル、エタノール
等の含酸素炭化水素を水蒸気改質して水素ガスを生成す
る発電プラントに水素製造プラントを組み合せた水素生
産システムを提供することを目的とする。
たもので、例えば原子力発電プラントから発生する水蒸
気を用いてメタノール、ジメチルエーテル、エタノール
等の含酸素炭化水素を水蒸気改質して水素ガスを生成す
る発電プラントに水素製造プラントを組み合せた水素生
産システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る発電プラン
トに水素製造プラントを組み合せた水素生産システム
は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載した
ように、発電プラントから発生する水蒸気を抽気し、そ
の抽気した水蒸気に水素製造プラントから供給される燃
料を合流および熱交換させるうちのいずれか一方で水素
を含んでいる燃料を水蒸気改質させて水素ガスを生成す
るものである。
トに水素製造プラントを組み合せた水素生産システム
は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載した
ように、発電プラントから発生する水蒸気を抽気し、そ
の抽気した水蒸気に水素製造プラントから供給される燃
料を合流および熱交換させるうちのいずれか一方で水素
を含んでいる燃料を水蒸気改質させて水素ガスを生成す
るものである。
【００１６】また、本発明に係る発電プラントに水素製
造プラントを組み合せた水素生産システムは、上述の目
的を達成するために、請求項２に記載したように、水素
製造プラントは、燃料供給装置から供給された燃料を熱
交換させる熱交換器と、この熱交換器から出た燃料に発
電プラントから抽気された水蒸気に合流させ、水素を含
んでいる燃料を水蒸気改質させて水素ガスを生成する水
蒸気改質器とを備えているものである。
造プラントを組み合せた水素生産システムは、上述の目
的を達成するために、請求項２に記載したように、水素
製造プラントは、燃料供給装置から供給された燃料を熱
交換させる熱交換器と、この熱交換器から出た燃料に発
電プラントから抽気された水蒸気に合流させ、水素を含
んでいる燃料を水蒸気改質させて水素ガスを生成する水
蒸気改質器とを備えているものである。
【００１７】また、本発明に係る発電プラントに水素製
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項３
に記載したように、発電プラントから発生する水蒸気を
抽気し、その抽気した水蒸気に水素製造プラントから供
給される燃料を合流および熱交換させるうちのいずれか
一方で、水素を含んでいる燃料を水蒸気改質させて水素
ガスを生成するとともに、水素ガス改質後の水蒸気を前
記発電プラントに回収させる回収手段を備えたものであ
る。
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項３
に記載したように、発電プラントから発生する水蒸気を
抽気し、その抽気した水蒸気に水素製造プラントから供
給される燃料を合流および熱交換させるうちのいずれか
一方で、水素を含んでいる燃料を水蒸気改質させて水素
ガスを生成するとともに、水素ガス改質後の水蒸気を前
記発電プラントに回収させる回収手段を備えたものであ
る。
【００１８】また、本発明に係る発電プラントに水素製
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項４
に記載したように、発電プラントから発生する水蒸気
は、原子炉から発生させるものである。
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項４
に記載したように、発電プラントから発生する水蒸気
は、原子炉から発生させるものである。
【００１９】また、本発明に係る発電プラントに水素製
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項５
に記載したように、原子炉は、発生する熱で水素を含ん
でいる燃料を水蒸気改質させて水素ガスを生成するもの
である。
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項５
に記載したように、原子炉は、発生する熱で水素を含ん
でいる燃料を水蒸気改質させて水素ガスを生成するもの
である。
【００２０】また、本発明に係る発電プラントに水素製
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項６
に記載したように、原子炉は、高速増殖炉であることを
特徴とするものである。
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項６
に記載したように、原子炉は、高速増殖炉であることを
特徴とするものである。
【００２１】また、本発明に係る発電プラントに水素製
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項７
に記載したように、回収手段は、水素製造プラントの水
蒸気改質器に接続する気水分離器と、この気水分離器で
分離させた水蒸気を蒸気タービンに供給する蒸気管とを
備えているものである。
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項７
に記載したように、回収手段は、水素製造プラントの水
蒸気改質器に接続する気水分離器と、この気水分離器で
分離させた水蒸気を蒸気タービンに供給する蒸気管とを
備えているものである。
【００２２】また、本発明に係る発電プラントに水素製
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項８
に記載したように、燃料は含酸素炭化水素であることを
特徴とするものである。
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項８
に記載したように、燃料は含酸素炭化水素であることを
特徴とするものである。
【００２３】また、本発明に係る発電プラントに水素製
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項９
に記載したように、含酸素炭化水素は、メタノール、ジ
メチルエーテルおよびエタノールのうち、いずれかであ
ることを特徴とするものである。
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項９
に記載したように、含酸素炭化水素は、メタノール、ジ
メチルエーテルおよびエタノールのうち、いずれかであ
ることを特徴とするものである。
【００２４】また、本発明に係る発電プラントに水素製
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項１
０に記載したように、発電プラントから抽気し、水素製
造プラントから供給される燃料に合流および熱交換させ
るうちのいずれか一方に用いる水蒸気は、温度が２５０
℃〜３５０℃であることを特徴とするものである。
造プラントを組み合せた水素生産システムは、請求項１
０に記載したように、発電プラントから抽気し、水素製
造プラントから供給される燃料に合流および熱交換させ
るうちのいずれか一方に用いる水蒸気は、温度が２５０
℃〜３５０℃であることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る発電プラント
に水素製造プラントを組み合せた水素生産システムの実
施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明す
る。
に水素製造プラントを組み合せた水素生産システムの実
施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明す
る。
【００２６】図１は、本発明に係る発電プラントに水素
製造プラントを組み合せた水素生産システムの第１実施
形態を示す概略系統図である。
製造プラントを組み合せた水素生産システムの第１実施
形態を示す概略系統図である。
【００２７】本実施形態に係る発電プラントに水素製造
プラントを組み合せた水素生産システムは、発電プラン
ト１７に水素製造プラント１８を接続し、発電プラント
１７の蒸気を利用し、水素製造プラント１８からの燃料
を水素に水蒸気改質させる構成になっている。
プラントを組み合せた水素生産システムは、発電プラン
ト１７に水素製造プラント１８を接続し、発電プラント
１７の蒸気を利用し、水素製造プラント１８からの燃料
を水素に水蒸気改質させる構成になっている。
【００２８】発電プラント１７は、原子炉９、具体的に
高速増殖炉、第１発電機１０に軸直結させた高圧蒸気タ
ービン１１、第２発電機１２に軸直結させた低圧蒸気タ
ービン１３、復水器２１、水供給装置２２を備え、原子
炉９から発生した高温水蒸気を高圧蒸気タービン１１に
供給し、ここで膨張仕事をさせ、その際に発生する動力
（回転トルク）で第１発電機１０を駆動し、電力を発生
させるようになっている。
高速増殖炉、第１発電機１０に軸直結させた高圧蒸気タ
ービン１１、第２発電機１２に軸直結させた低圧蒸気タ
ービン１３、復水器２１、水供給装置２２を備え、原子
炉９から発生した高温水蒸気を高圧蒸気タービン１１に
供給し、ここで膨張仕事をさせ、その際に発生する動力
（回転トルク）で第１発電機１０を駆動し、電力を発生
させるようになっている。
【００２９】高圧蒸気タービン１１で膨張仕事を終えた
温度２５０℃〜３５０℃の低温水蒸気の一部は、低圧蒸
気タービン１３に供給され、ここで上述と同様に膨張仕
事を行って第２発電機１２を駆動させ、電力を発生させ
るとともに、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器２
１で凝縮させた後、原子炉９に戻している。なお、復水
器２１で凝縮させた復水が不足している場合、水供給装
置２２からの補給水が補給される。
温度２５０℃〜３５０℃の低温水蒸気の一部は、低圧蒸
気タービン１３に供給され、ここで上述と同様に膨張仕
事を行って第２発電機１２を駆動させ、電力を発生させ
るとともに、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器２
１で凝縮させた後、原子炉９に戻している。なお、復水
器２１で凝縮させた復水が不足している場合、水供給装
置２２からの補給水が補給される。
【００３０】一方、水素製造プラント１８は、燃料供給
装置１４、熱交換器１５、水蒸気改質器１６を備え、燃
料供給装置１４から供給する燃料、例えばメタノール、
ジメチルエーテル、エタノール等の含酸素炭化水素を熱
交換器１５で水蒸気改質器１６からの蒸気と熱交換して
加熱、気化させるか、あるいは、水蒸気改質器１６から
の蒸気と直接接触（合流）させるかし、その際、気化さ
せた燃料を、高圧蒸気タービン１１から出た温度２５０
℃〜３５０℃の低温水蒸気のうち、一部と混合させ、そ
の混合水蒸気を水蒸気改質器１６で水蒸気改質させてい
る。
装置１４、熱交換器１５、水蒸気改質器１６を備え、燃
料供給装置１４から供給する燃料、例えばメタノール、
ジメチルエーテル、エタノール等の含酸素炭化水素を熱
交換器１５で水蒸気改質器１６からの蒸気と熱交換して
加熱、気化させるか、あるいは、水蒸気改質器１６から
の蒸気と直接接触（合流）させるかし、その際、気化さ
せた燃料を、高圧蒸気タービン１１から出た温度２５０
℃〜３５０℃の低温水蒸気のうち、一部と混合させ、そ
の混合水蒸気を水蒸気改質器１６で水蒸気改質させてい
る。
【００３１】水蒸気改質器１６は、器内に、例えばＣｕ
−Ｚｎの触媒が充填され、水蒸気改質反応を次のように
して行っている。
−Ｚｎの触媒が充填され、水蒸気改質反応を次のように
して行っている。
【００３２】
【化１】
【００３３】このようにして式（１）または式（２）で
生成された水素ガスＨ２は、熱交換器１５で燃料供給装
置１４からの燃料に熱を与えた後、取り出される。
生成された水素ガスＨ２は、熱交換器１５で燃料供給装
置１４からの燃料に熱を与えた後、取り出される。
【００３４】また、水蒸気改質反応で生成された二酸化
炭素ＣＯ２は、例えばゼオライト、アミン吸収液等の吸
収材で水素ガスＨ２から分離させるか、あるいはＬａ−
Ｎｉ系合金、またはパラジウム膜等で水素ガスＨ２から
分離させている。
炭素ＣＯ２は、例えばゼオライト、アミン吸収液等の吸
収材で水素ガスＨ２から分離させるか、あるいはＬａ−
Ｎｉ系合金、またはパラジウム膜等で水素ガスＨ２から
分離させている。
【００３５】このように、本実施形態は、発電プラント
１７の原子炉９から発生し、高圧蒸気タービン１１で膨
張仕事を終えた低温蒸気の一部を抽気し、この抽気に水
素製造プラント１８の燃料供給装置１４からの、例えば
含酸素炭化水素等の燃料を合流または熱交換させて水蒸
気として改質させるので、水素を製造するに必要なエネ
ルギの大半を効果的に活用でき、エネルギの利用効率を
より一層向上させることができる。
１７の原子炉９から発生し、高圧蒸気タービン１１で膨
張仕事を終えた低温蒸気の一部を抽気し、この抽気に水
素製造プラント１８の燃料供給装置１４からの、例えば
含酸素炭化水素等の燃料を合流または熱交換させて水蒸
気として改質させるので、水素を製造するに必要なエネ
ルギの大半を効果的に活用でき、エネルギの利用効率を
より一層向上させることができる。
【００３６】また、本実施形態は、含酸素炭化水素を水
蒸気として改質させて水素を製造する際、発電プラント
１７の高圧蒸気タービン１１で膨張仕事後の温度２５０
℃〜３５０℃の低温水蒸気を利用する一方、水蒸気改質
器１４への水蒸気供給を調整し、低圧蒸気タービン１３
の電気出力を調整するので、電力需要の多い時間帯に出
力を増加させ、電力需要の少ない時間帯に水素の生成を
増加させることができ、電力需要の変動に効果的に対処
させることができる。
蒸気として改質させて水素を製造する際、発電プラント
１７の高圧蒸気タービン１１で膨張仕事後の温度２５０
℃〜３５０℃の低温水蒸気を利用する一方、水蒸気改質
器１４への水蒸気供給を調整し、低圧蒸気タービン１３
の電気出力を調整するので、電力需要の多い時間帯に出
力を増加させ、電力需要の少ない時間帯に水素の生成を
増加させることができ、電力需要の変動に効果的に対処
させることができる。
【００３７】図２は、本発明に係る発電プラントに水素
製造プラントを組み合せた水素生産システムの第２実施
形態を示す概略系統図である。
製造プラントを組み合せた水素生産システムの第２実施
形態を示す概略系統図である。
【００３８】なお、第１実施形態の構成部分と同一構成
部分には同一符号を付す。
部分には同一符号を付す。
【００３９】本実施形態に係る発電プラントに水素製造
プラントを組み合せた水素生産システムは、第１実施形
態で示した構成に、気水分離器１９を加え、気水分離器
１９で分離させた水蒸気を再び発電プラント１７の低圧
蒸気タービン１３に供給してエネルギ（動力）源として
再活用を図ったものである。
プラントを組み合せた水素生産システムは、第１実施形
態で示した構成に、気水分離器１９を加え、気水分離器
１９で分離させた水蒸気を再び発電プラント１７の低圧
蒸気タービン１３に供給してエネルギ（動力）源として
再活用を図ったものである。
【００４０】本実施形態は、第１実施形態と同様に、発
電プラント１７に水素製造プラント１８を接続し、発電
プラント１７からの蒸気を利用し、水素製造プラント１
８からの燃料を水蒸気改質器１６で水蒸気改質させると
ともに、水蒸気改質器１６に気水分離器１９を設ける一
方、この気水分離器１９を発電プラント１７の低圧蒸気
タービン１３に接続する蒸気管２０を設けている。
電プラント１７に水素製造プラント１８を接続し、発電
プラント１７からの蒸気を利用し、水素製造プラント１
８からの燃料を水蒸気改質器１６で水蒸気改質させると
ともに、水蒸気改質器１６に気水分離器１９を設ける一
方、この気水分離器１９を発電プラント１７の低圧蒸気
タービン１３に接続する蒸気管２０を設けている。
【００４１】水蒸気改質器１６は、器内に、例えばＣｕ
−Ｚｎの触媒を充填し、燃料供給装置１４から熱交換器
１５を介して供給される、例えば含酸素炭化水素の水溶
液と、発電プラント１７の高圧蒸気タービン１１の出口
から抽気された温度２５０℃〜３５０℃の低温水蒸気と
を熱交換または直接合流させ、例えばＣｕ−Ｚｎの触媒
の下、次式で示す水蒸気反応が行われる。
−Ｚｎの触媒を充填し、燃料供給装置１４から熱交換器
１５を介して供給される、例えば含酸素炭化水素の水溶
液と、発電プラント１７の高圧蒸気タービン１１の出口
から抽気された温度２５０℃〜３５０℃の低温水蒸気と
を熱交換または直接合流させ、例えばＣｕ−Ｚｎの触媒
の下、次式で示す水蒸気反応が行われる。
【００４２】
【化２】
【００４３】このように、式（３）または式（４）で生
成された水素ガスＨ２は、第１実施形態と同様に、熱交
換器１５で燃料供給装置１４から燃料に熱を与えた後、
取り出される。
成された水素ガスＨ２は、第１実施形態と同様に、熱交
換器１５で燃料供給装置１４から燃料に熱を与えた後、
取り出される。
【００４４】また、水蒸気改質反応で生成された二酸化
炭素ＣＯ２は、第１実施形態と同様に、例えばゼオライ
ト等の吸収材で水素ガスＨ２から分離、吸着される。
炭素ＣＯ２は、第１実施形態と同様に、例えばゼオライ
ト等の吸収材で水素ガスＨ２から分離、吸着される。
【００４５】他方、水蒸気改質器１６で、例えばジメチ
ルエーテル等の燃料を水蒸気改質させた温度２５０℃〜
３５０℃の低温水蒸気は、気水分離器１９で蒸気と水と
に分離され、分離後の水蒸気を蒸気管２０を介して低圧
蒸気タービン１３に回収され、再びエネルギ（動力）源
として再活用される。
ルエーテル等の燃料を水蒸気改質させた温度２５０℃〜
３５０℃の低温水蒸気は、気水分離器１９で蒸気と水と
に分離され、分離後の水蒸気を蒸気管２０を介して低圧
蒸気タービン１３に回収され、再びエネルギ（動力）源
として再活用される。
【００４６】このように、本実施形態は、発電プラント
１７の水蒸気を利用して燃料から水素ガスを取り出す
際、水蒸気改質を行っているので、従来の水電気分解の
場合、原子力発電プラントから供給される熱エネルギが
３０％しか利用されていなかったのに較べ、燃料の水蒸
気改質を行うことによって熱利用効率が３０％以上に向
上し、エネルギの有効活用を図ることができた。
１７の水蒸気を利用して燃料から水素ガスを取り出す
際、水蒸気改質を行っているので、従来の水電気分解の
場合、原子力発電プラントから供給される熱エネルギが
３０％しか利用されていなかったのに較べ、燃料の水蒸
気改質を行うことによって熱利用効率が３０％以上に向
上し、エネルギの有効活用を図ることができた。
【００４７】一方、水素ガスに改質させる燃料として選
択された、例えばジメチルエーテルは、加圧（約６ａｔ
ａ）により常温で液化し、貯蔵、運搬が容易になってい
る。したがって、取り扱う設備は構造が簡素化できるの
で、ＬＮＧ（液化天然ガス）に較べコストが安くなると
考えられる。
択された、例えばジメチルエーテルは、加圧（約６ａｔ
ａ）により常温で液化し、貯蔵、運搬が容易になってい
る。したがって、取り扱う設備は構造が簡素化できるの
で、ＬＮＧ（液化天然ガス）に較べコストが安くなると
考えられる。
【００４８】また、ジメチルエーテルは、改質条件が３
００℃程度であり、原子力発電プラントと組み合せるに
は安全上、非常に有利である。
００℃程度であり、原子力発電プラントと組み合せるに
は安全上、非常に有利である。
【００４９】ジメチルエーテル（ＤＭＥ）は、次式の反
応式で水素ガスの水蒸気改質がされる。
応式で水素ガスの水蒸気改質がされる。
【００５０】
【化３】
【００５１】つまり、中小ガス田や炭層の天然ガスの改
質反応は、
質反応は、
【化４】
の式（５），（６）で代表され、生成した一酸化炭素Ｃ
Ｏと水素ガスＨ２とから、ジメチルエーテルを以下の式
（７），（８）の反応で合成する。
Ｏと水素ガスＨ２とから、ジメチルエーテルを以下の式
（７），（８）の反応で合成する。
【００５２】
【化５】
【００５３】このジメチルエーテルを一定圧にして通常
タンカや液化タンカで輸送し、ジメチルエーテルを水蒸
気改質し、最後に、発生した水素ガスＨ２と二酸化炭素
ＣＯ ２とを分離させ、水素ガスＨ２を回収する。
タンカや液化タンカで輸送し、ジメチルエーテルを水蒸
気改質し、最後に、発生した水素ガスＨ２と二酸化炭素
ＣＯ ２とを分離させ、水素ガスＨ２を回収する。
【００５４】このように、本実施形態は、発電プラント
１７の原子炉９から発生し、高圧蒸気タービン１１で膨
張仕事を終えた低温蒸気の一部を抽気し、この抽気に水
素製造プラント１８の燃料供給装置１４からの、例えば
ジメチルエーテル等の燃料を熱交換、または直接合流さ
せて水素ガスを水蒸気改質させるとともに、水蒸気改質
後の蒸気を水と水蒸気とに分離させ、分離させた水蒸気
を再びエネルギ（動力）源として使用するので、より一
層のエネルギの利用効率を向上させることができ、プラ
ントの熱効率をより一層向上させてエネルギの節約に寄
与することができる。
１７の原子炉９から発生し、高圧蒸気タービン１１で膨
張仕事を終えた低温蒸気の一部を抽気し、この抽気に水
素製造プラント１８の燃料供給装置１４からの、例えば
ジメチルエーテル等の燃料を熱交換、または直接合流さ
せて水素ガスを水蒸気改質させるとともに、水蒸気改質
後の蒸気を水と水蒸気とに分離させ、分離させた水蒸気
を再びエネルギ（動力）源として使用するので、より一
層のエネルギの利用効率を向上させることができ、プラ
ントの熱効率をより一層向上させてエネルギの節約に寄
与することができる。
【００５５】なお、発電プラントで使用される原子炉が
軽水炉の場合、図１および図２に示す高圧蒸気タービン
１１からの抽気蒸気の利用を省略することができる。
軽水炉の場合、図１および図２に示す高圧蒸気タービン
１１からの抽気蒸気の利用を省略することができる。
【００５６】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る発電
プラントに水素製造プラントを組み合せた水素生産シス
テムは、発電プラントからの水蒸気を利用して燃料供給
装置からの燃料を水素ガスに水蒸気改質を行っているの
で、水蒸気改質に要するエネルギの消費をより一層少な
くさせてエネルギの利用効率をより一層向上させること
ができる。
プラントに水素製造プラントを組み合せた水素生産シス
テムは、発電プラントからの水蒸気を利用して燃料供給
装置からの燃料を水素ガスに水蒸気改質を行っているの
で、水蒸気改質に要するエネルギの消費をより一層少な
くさせてエネルギの利用効率をより一層向上させること
ができる。
【図１】本発明に係る発電プラントに水素製造プラント
を組み合せた水素生産システムの第１実施形態を示す概
略系統図。
を組み合せた水素生産システムの第１実施形態を示す概
略系統図。
【図２】本発明に係る発電プラントに水素製造プラント
を組み合せた水素生産システムの第２実施形態を示す概
略系統図。
を組み合せた水素生産システムの第２実施形態を示す概
略系統図。
【図３】従来の水電気分解による水素を生成する概念
図。
図。
１ 容器
２ 電解質
３ 陽極
４ 陰極
５ 酸素捕集部
６ 酸素取出口
７ 水素捕集部
８ 水素取出口
９ 原子炉
１０ 第１発電機
１１ 高圧蒸気タービン
１２ 第２発電機
１３ 低圧蒸気タービン
１４ 燃料供給装置
１５ 熱交換器
１６ 水蒸気改質器
１７ 発電プラント
１８ 水素製造プラント
１９ 気水分離器
２０ 蒸気管
２１ 復水器
２２ 水供給装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｈ０１Ｍ 8/06 Ａ
Ｇ
Claims (10)
- 【請求項１】 発電プラントから発生する水蒸気を抽気
し、その抽気した水蒸気に水素製造プラントから供給さ
れる燃料を合流および熱交換させるうちのいずれか一方
で水素を含んでいる燃料を水蒸気改質させて水素ガスを
生成することを特徴とする発電プラントに水素製造プラ
ントを組み合せた水素生産システム。 - 【請求項２】 水素製造プラントは、燃料供給装置から
供給された燃料を熱交換させる熱交換器と、この熱交換
器から出た燃料に発電プラントから抽気された水蒸気に
合流させ、水素を含んでいる燃料を水蒸気改質させて水
素ガスを生成する水蒸気改質器とを備えていることを特
徴とする請求項１記載の発電プラントに水素製造プラン
トを組み合せた水素生産システム。 - 【請求項３】 発電プラントから発生する水蒸気を抽気
し、その抽気した水蒸気に水素製造プラントから供給さ
れる燃料を合流および熱交換させるうちのいずれか一方
で、水素を含んでいる燃料を水蒸気改質させて水素ガス
を生成するとともに、水素ガス改質後の水蒸気を前記発
電プラントに回収させる回収手段を備えたことを特徴と
する発電プラントに水素製造プラントを組み合せた水素
生産システム。 - 【請求項４】 発電プラントから発生する水蒸気は、原
子炉から発生させることを特徴とする請求項１，２また
は３記載の発電プラントに水素製造プラントを組み合せ
た水素生産システム。 - 【請求項５】 原子炉は、発生する熱で水素を含んでい
る燃料を水蒸気改質させて水素ガスを生成することを特
徴とする請求項４記載の発電プラントに水素製造プラン
トを組み合せた水素生産システム。 - 【請求項６】 原子炉は、高速増殖炉であることを特徴
とする請求項４記載の発電プラントに水素製造プラント
を組み合せた水素生産システム。 - 【請求項７】 回収手段は、水素製造プラントの水蒸気
改質器に接続する気水分離器と、この気水分離器で分離
させた水蒸気を蒸気タービンに供給する蒸気管とを備え
ていることを特徴とする請求項３記載の発電プラントに
水素製造プラントを組み合せた水素生産システム。 - 【請求項８】 燃料は含酸素炭化水素であることを特徴
とする請求項１，２，３または５記載の発電プラントに
水素製造プラントを組み合せた水素生産システム。 - 【請求項９】 含酸素炭化水素は、メタノール、ジメチ
ルエーテルおよびエタノールのうち、いずれかであるこ
とを特徴とする請求項８記載の発電プラントに水素製造
プラントを組み合せた水素生産システム。 - 【請求項１０】 発電プラントから抽気し、水素製造プ
ラントから供給される燃料に合流および熱交換させるう
ちのいずれか一方に用いる水蒸気は、温度が２５０℃〜
３５０℃であることを特徴とする請求項１，２，３また
は４記載の発電プラントに水素製造プラントを組み合せ
た水素生産システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002046860A JP2003248083A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 発電プラントに水素製造プラントを組み合せた水素生産システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002046860A JP2003248083A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 発電プラントに水素製造プラントを組み合せた水素生産システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003248083A true JP2003248083A (ja) | 2003-09-05 |
| JP2003248083A5 JP2003248083A5 (ja) | 2005-08-18 |
Family
ID=28660120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002046860A Pending JP2003248083A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 発電プラントに水素製造プラントを組み合せた水素生産システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003248083A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007008756A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Toshiba Corp | 水素・電力併産プラント |
| KR102158356B1 (ko) * | 2019-04-10 | 2020-09-21 | 한국전력기술 주식회사 | 수소 생산을 통한 발전소 부하추종운전 시스템 |
-
2002
- 2002-02-22 JP JP2002046860A patent/JP2003248083A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007008756A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Toshiba Corp | 水素・電力併産プラント |
| KR102158356B1 (ko) * | 2019-04-10 | 2020-09-21 | 한국전력기술 주식회사 | 수소 생산을 통한 발전소 부하추종운전 시스템 |
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|
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|
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|
| A521 | Written amendment |
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|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080527 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20080704 |