JP2004218515A - Power generator by steam - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種蒸気使用装置へ供給され余った余剰蒸気や、コージェネレーション・システムで発生して余った余剰蒸気等を利用して蒸気タービンで電力を発生させる蒸気による発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開平2−61305号公報
これには、蒸気タービンの入口側に排気圧力調整弁を設け、蒸気発生器で発生した蒸気を蒸気タービンで減圧してプロセスに供給すると同時に、蒸気タービンの余剰出力を電力に変換する蒸気タービンを利用した発電装置が開示されている。
【特許文献2】特開平9−268968号公報
これは、温度差と磁力によって回転力を発生させる熱磁気エンジンであり、感温磁性材料製の円筒状ロータと、この円筒状ロータの外周面の円周方向に磁極を位置させて配設した磁石と、円筒状ロータの一部を加熱冷却する加熱冷却領域とから成るものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の発電装置では、蒸気タービンの発電効率が低い値となってしまう問題があった。これは、タービン出口側をプロセスと連結しているために、タービンの入口から出口の熱落差が小さく、単位蒸気流量当たりの出力が小さなものとなってしまうためである。
【0004】
このような実情に鑑み、本発明の課題は、タービンでの熱落差を大きく確保して、タービン出力を大きくすることによって、蒸気タービンの発電効率を向上させることのできる蒸気による発電装置を得ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた本発明の手段は、蒸気タービンの入口側へ蒸気源から蒸気を供給する蒸気供給管を接続して、当該蒸気供給管から蒸気タービンに供給される蒸気によって発電するものにおいて、蒸気タービンの出口側へ真空吸引手段を接続して、当該真空吸引手段によって蒸気タービンから真空吸引手段の間を所定の真空状態に維持すると共に、真空吸引手段に温度差と磁力によって回転力を発生する熱磁気エンジンを接続して、当該熱磁気エンジンの回転力で電力を発生する発電機を取り付けたものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
真空吸引手段によって蒸気タービンから真空吸引手段の間を所定の真空状態に維持することにより、大きな熱落差が得られ、蒸気の保有する熱エネルギを最大限活用してタービン出力を大きなものとすることができ、蒸気タービンの発電効率を向上させることができる。
【0007】
真空吸引手段に熱磁気エンジンと発電機を設けたことにより、真空吸引手段から排出される復水の熱を利用して熱磁気エンジンを回転させ、発電機で電力を発生することができる。
【0008】
【実施例】
図1において、蒸気供給管1にその入口側を接続した蒸気タービン2と、この蒸気タービン2の出力軸と連結した発電機3と、蒸気タービン2の出口側と接続した蒸気凝縮器4と、蒸気凝縮器4の下方に設置した真空吸引手段としてのエゼクタ式真空ポンプ5、及び、エゼクタ式真空ポンプ5と接続した熱磁気エンジン17とで蒸気による発電装置を構成する。
【0009】
図示しない蒸気源と接続した蒸気供給管1は、スチームトラップ6を内蔵した気液分離器7を介在して蒸気タービン2と接続する。気液分離器7は、流入してくる流体を旋回させて遠心力によって質量の大きな液体と小さな気体を気液分離する。一方、スチームトラップ6は、流入してくる蒸気と復水の混合流体の内、蒸気は排出することがなく、復水だけを外部へ排出する機能を有する。
【0010】
気液分離器7では、蒸気中に含まれている蒸気の凝縮した水滴状の復水と蒸気を気液分離して、分離した蒸気を蒸気タービン2側へ流下させ、一方、分離した復水はスチームトラップ6から系外へ排除する。本実施例においては、分離した復水は管路8によってエゼクタ式真空ポンプ5へ吸引されるる
【0011】
蒸気タービン2の出口側に蒸気凝縮器4を接続する。蒸気凝縮器4は、その内部に冷却水供給管9及び冷却水排出管10と連通した複数の熱交換チューブを内蔵しており、蒸気タービン2で膨張して保有する熱エネルギを速度エネルギへ変換された蒸気と熱交換して復水とする。
【0012】
蒸気凝縮器4の下方を、エゼクタ式真空ポンプ5の液体エゼクタ11と接続する。エゼクタ式真空ポンプ5は、この液体エゼクタ11とタンク12と循環ポンプ13、及び、これらを連通する循環路14とで構成する。タンク12の上部には冷却水を補給する冷却水補給管15を接続する。また、循環路14の一部を分岐して余剰水排出管16を取り付ける。
【0013】
余剰水排出管16に熱磁気エンジン17を取り付ける。熱磁気エンジン17は、排出管16から流入する復水の高温と、大気中の常温との温度差を利用して回転力を発生させるもので、発生した回転力は発電機18へ伝達され電気を生じる。熱磁気エンジン17で熱を奪われた復水は排出管19から外部へ排出される。
【0014】
エゼクタ式真空ポンプ5は、タンク12内の水を循環ポンプ13で液体エゼクタ11へ流下させることにより、液体エゼクタ11で吸引力を生じて、蒸気凝縮器4で凝縮した復水を吸引すると共に、蒸気凝縮器4内ひいては蒸気タービン2内を所定の真空状態に維持するものである。
【0015】
エゼクタ式真空ポンプ5は、エゼクタ11内を流下する液体の温度に応じた吸引力を発生する。すなわち、エゼクタ11内を流下する液温に対する飽和圧力と等しい吸引力を発生するもので、液温を100℃以下とすることによって、大気圧以下の真空圧力となり、例えば、液温を50℃とすると発生する真空圧力はおよそ95mmHgとなる。
【0016】
エゼクタ式真空ポンプ5のタンク12内へ冷却水補給管15から冷却水を補給して、タンク12内の液温を所定値に設定することによって、エゼクタ11の吸引力を任意に設定することができ、従って、蒸気タービン2での熱落差も任意に設定することができる。
【0017】
蒸気供給管1には、コージェネレーション・システム等で発生した余剰の蒸気が供給される。そして、蒸気供給管1から気液分離器7を経て混在していた復水を排除された蒸気だけが蒸気タービン2へ供給され、連結した発電機3を回転させて発電する。
【0018】
蒸気タービン2で膨張して仕事を行った蒸気は、蒸気凝縮器4へ流下して冷却水と熱交換されて凝縮して復水となり、エゼクタ式真空ポンプ5のエゼクタ11に吸引されタンク12に至る。タンク12からエゼクタ式真空ポンプ5を循環し、余剰となった復水と冷却水の混合液体は、余剰水排出管16から熱磁気エンジン17へ至り発電機18を回転させて発電する。
【0019】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、エゼクタ式真空ポンプによって蒸気タービン内を所定の真空状態に維持することにより、大きな熱落差が得られ、蒸気の保有する熱エネルギを最大限活用してタービン出力を大きなものとすることができ、蒸気タービンの発電効率を向上させることができる。
【0020】
また本発明によれば、エゼクタ式真空ポンプに熱磁気エンジンと発電機を接続したことにより、エゼクタ式真空ポンプから排出される復水の熱を利用して発電することができ、発電装置全体の発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の蒸気による発電装置の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
1 蒸気供給管
2 蒸気タービン
3 発電機
4 蒸気凝縮器
5 エゼクタ式真空ポンプ
6 スチームトラップ
7 気液分離器
11 液体エゼクタ
12 タンク
13 循環ポンプ
17 熱磁気エンジン
18 発電機[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a steam-based power generation apparatus that generates electric power in a steam turbine using surplus steam that is excessively supplied to various types of steam-using devices and surplus steam that is generated in a cogeneration system.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-61305 In this method, an exhaust pressure regulating valve is provided on the inlet side of a steam turbine, and the steam generated by the steam generator is reduced in pressure by the steam turbine and supplied to the process. A power generation device using a steam turbine that converts surplus output of a turbine into electric power is disclosed.
[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-268968 This is a thermomagnetic engine that generates a rotating force by a temperature difference and a magnetic force, and includes a cylindrical rotor made of a temperature-sensitive magnetic material and an outer peripheral surface of the cylindrical rotor. It comprises a magnet having magnetic poles positioned in the circumferential direction and a heating / cooling region for heating / cooling a part of the cylindrical rotor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional power generation device, there is a problem that the power generation efficiency of the steam turbine becomes a low value. This is because, since the turbine outlet side is connected to the process, the heat drop from the inlet to the outlet of the turbine is small, and the output per unit steam flow is small.
[0004]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to obtain a steam-based power generation device capable of improving the power generation efficiency of a steam turbine by securing a large heat drop in the turbine and increasing the turbine output. It is.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Means of the present invention taken to solve the above-mentioned problem is to connect a steam supply pipe for supplying steam from a steam source to the inlet side of the steam turbine, and to use the steam supplied from the steam supply pipe to the steam turbine. In the power generator, a vacuum suction means is connected to the outlet side of the steam turbine, the vacuum suction means maintains a predetermined vacuum state between the steam turbine and the vacuum suction means, and a temperature difference and a magnetic force are applied to the vacuum suction means. A thermo-magnetic engine that generates a rotational force is connected thereto, and a generator that generates electric power by the rotational force of the thermo-magnetic engine is attached.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
By maintaining a predetermined vacuum state between the steam turbine and the vacuum suction means by the vacuum suction means, a large heat drop can be obtained, and the turbine energy can be increased by making full use of the heat energy held by the steam. And the power generation efficiency of the steam turbine can be improved.
[0007]
By providing the thermomagnetic engine and the generator in the vacuum suction means, the thermomagnetic engine can be rotated by using the heat of the condensate discharged from the vacuum suction means, and electric power can be generated by the generator.
[0008]
【Example】
1, a
[0009]
The
[0010]
In the gas-
The
[0012]
The lower part of the
[0013]
A
[0014]
The ejector-type vacuum pump 5 causes the water in the tank 12 to flow down to the liquid ejector 11 by the circulation pump 13, thereby generating a suction force in the liquid ejector 11 and sucking the condensed water condensed in the
[0015]
The ejector type vacuum pump 5 generates a suction force according to the temperature of the liquid flowing down in the ejector 11. That is, it generates a suction force equal to the saturation pressure with respect to the temperature of the liquid flowing down in the ejector 11. By setting the liquid temperature to 100 ° C. or less, the vacuum pressure becomes equal to or less than the atmospheric pressure. Then, the generated vacuum pressure becomes about 95 mmHg.
[0016]
It is possible to arbitrarily set the suction force of the ejector 11 by supplying cooling water from the cooling
[0017]
Excess steam generated in a cogeneration system or the like is supplied to the
[0018]
The steam that has expanded and worked in the
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by maintaining the inside of the steam turbine at a predetermined vacuum state by the ejector type vacuum pump, a large heat drop is obtained, and the heat energy held by the steam is utilized to the utmost so that the turbine output is reduced. Can be increased, and the power generation efficiency of the steam turbine can be improved.
[0020]
Further, according to the present invention, by connecting the thermomagnetic engine and the generator to the ejector type vacuum pump, it is possible to generate electric power by utilizing the heat of the condensate discharged from the ejector type vacuum pump, and Power generation efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a steam-based power generation device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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WO2010070702A1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-06-24 | 社団法人日本銅センター | Power generator utilizing natural energy |
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