JP2006077676A - 火力発電所建屋風力発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ボイラー建屋をはじめ、火力発電所建屋に設置された発電設備内で発生した熱のうち、今まで有効に利用されていなかった放熱により生じる安定した上昇気流を利用して風力発電を行うことで、発電設備内で発生する熱を効率的に利用できるシステムを提供する。
【解決手段】 発電設備が設けられた火力発電所建屋に、発電設備の熱により生じる上昇気流を利用して発電する風力発電手段を備えると共に、上昇気流を排出する排出口を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、火力発電所建屋の内部に発生する安定した上昇気流を利用した風力発電システムに関する。

現在、地球温暖化などの地球環境問題に人々の関心が集まっており、国レベルでさまざまな対応策がとられている。特に、ＣＯ_２による地球温暖化については、ヨーロッパを初めとして各国でＣＯ_２の排出を抑制するための施策が行われている。わが国においても、従来の石油、石炭、天然ガスなどのＣＯ_２を排出するエネルギー源に代わるものとして、風力などの自然エネルギーを利用した新エネルギーの開発、利用が推進されている（例えば、特許文献１参照）。その一環として、近年「新エネルギー等の利用に関する特別措置法（ＲＰＳ法）」が施行され、電力事業者に対して、総発電量に占める新エネルギーによる発電量の割合が決められている。そこで、各電力事業者は積極的に新エネルギーによる発電を行うことが求められている。

一方、火力発電所では、火力発電所建屋の内部に設置されたボイラー内で燃料を燃焼させることにより発生する熱を利用して、蒸気タービンを回転させることで発電している。そのとき、火力発電所建屋の内部では、発電設備から発生する熱により、安定した上昇気流が発生している。しかし、その上昇気流は、今まで注目されていなかった。

実開平６−６０７７４号公報

本発明は、ボイラー建屋をはじめ、火力発電所建屋の内部に設置された発電設備内で発生した熱のうち、今まで有効に利用されていなかった放熱により生じる安定した上昇気流を利用して風力発電を行うことで、発電設備内で発生する熱を効率的に利用できるシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様は、発電設備が設けられた火力発電所建屋に、前記発電設備の熱により生じる上昇気流を利用して発電する風力発電手段を備えると共に、前記上昇気流を排出する排出口を設けたことを特徴とする火力発電所建屋風力発電システムにある。

かかる第１の態様では、火力発電所建屋に設置された発電設備内で発生した熱のうち、今まで有効に利用されていなかった熱により生じる安定した上昇気流を利用して風力発電を行うことで、発電設備内で発生する熱を効率的に利用できる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記排出口が、前記火力発電所建屋の上部に位置することを特徴とする火力発電所建屋風力発電システムにある。

かかる第２の態様では、火力発電所建屋の内部に発生する上昇気流を効率的に排出することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記火力発電所建屋に外部の空気を取り入れる吸入口を設け、前記吸入口が前記排出口の位置よりも下部に位置することを特徴とする火力発電所建屋風力発電システムにある。

かかる第３の態様では、火力発電所建屋に外部の空気を効率的に取り入れることができる。

本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記火力発電所建屋に前記吸入口と前記発電設備とを連通する通風空間部を設け、前記風力発電手段を前記通風空間部の中に備えたことを特徴とする火力発電所建屋風力発電システムにある。

かかる第４の態様では、火力発電所建屋の内部に発生する上昇気流を効率的に利用することができる。

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記排出口が、前記火力発電所建屋の中で燃焼したガスを排出するために、前記火力発電所建屋に近接して設けられた二重管式煙突に接続されたことを特徴とする火力発電所建屋風力発電システムにある。

かかる第５の態様では、排出口から排出される空気に、二重管式煙突の内管の中を流れる燃焼ガスと、二重管式煙突の内管と外管との間の空間を流れる空気の煙突効果とにより生ずる、空気を上方へ引っ張り上げる力が加わり、排出口より排出される空気により強い上昇気流を生じさせることができる。

本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記火力発電所建屋がボイラー建屋であり、前記発電設備がボイラーであることを特徴とする火力発電所建屋風力発電システムにある。

かかる第６の態様では、ボイラー建屋で発生する安定した上昇気流を利用して風力発電を行うことができる。

本発明の第７の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記火力発電所建屋がタービン建屋であり、前記発電設備がタービンであることを特徴とする火力発電所建屋風力発電システムにある。

かかる第７の態様では、タービン建屋で発生する安定した上昇気流を利用して風力発電を行うことができる。

本発明によれば、ボイラー建屋をはじめ、火力発電所建屋に設けられた発電設備内で発生した熱のうち、今まで有効に利用されていなかった放熱により生じる安定した上昇気流を利用して風力発電を行うことで、発電設備内で発生する熱を効率的に利用することができ、結果的に環境に優しい発電システムを提供することができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
（実施形態１）
図１及び図２は本発明の一実施形態に係る火力発電所建屋風力発電システムの概略図である。図１に示すように、本実施形態の火力発電所建屋風力発電システム１は、ボイラー建屋１０に設けられた吸入口１１と、発熱部であるボイラー２０と、ボイラー周辺空間２１と、吸入口１１とボイラー周辺空間部２１とを連通する通風空間部２２と、通風空間部２２に設けられた風力発電手段である風力発電装置３０とからなっている。

吸入口１１はボイラー建屋１０の外部から空気を取り入れるための空気取り入れ口であり、例えば、直径１．２ｍの円形状をしている。吸入口１１は、外部の空気を取り入れることができる場所であればボイラー建屋１０のどこに設けられてもよいが、図２に示すように、ボイラー建屋１０の側壁面の下方に設けられた方が好ましい。これにより、ボイラー建屋１０の内部に発生する上昇気流をより効率的に利用することができる。

ボイラー２０は燃料を燃焼させ、その熱を利用して蒸気を発生させる装置であり、ボイラー建屋１０の内部に設置されている。

ボイラー２０の周辺空間部２１は、ボイラー２０とボイラー建屋１０の内壁とを隔てる空間であり、ボイラー２０から発生する熱により暖められ、上昇気流を生じた空気を排気するための、図示していない排気口がボイラー２０の上部に位置する内壁に設けられている。その排気口から排気された空気は、最終的に排出口１２からボイラー建屋１０の外部に排出される。

通風空間部２２は、吸入口１１とボイラー周辺空間部２１とを連通する空間である。通風空間部２２は、例えば、軸を水平方向にした直径１．２ｍの円筒状をしており、吸入口１１から取り入れられた空気は、この通風空間部２２を通ってボイラー周辺空間部２１に送られる。

風力発電装置３０は、通風空間部２２を通る空気の流れを利用して発電する装置である。風力発電装置３０としては、例えば、図３に示すような直径１ｍのプロペラ翼を備えた風力発電装置や、図４に示すような風を受ける部分の高さが１ｍのクロスフロータイプの風力発電装置などが挙げられる。これらの風力発電装置は、回転翼３１に風が当たり、回転翼３１が回転することによって発電する。なお、一つの風力発電装置よりも複数の風力発電装置３０を設置した方がより多くの発電を行えるので好ましい。

次に、上記の構成からなる火力発電所建屋風力発電システム１の動作について具体的に説明する。ボイラー建屋１０の内部に設置されたボイラー２０が稼動することにより、ボイラー２０からボイラー周辺空間部２１に熱が拡散し、ボイラー周辺空間部２１を満たしている空気が暖められる。その暖められた空気は上昇気流を生じ、図示しない排気口を通じてボイラー周辺空間部２１から排気され、最終的には、排出口１２からボイラー建屋１０の外部に排出される。そして、暖められた空気が排気口に排気されることにより、ボイラー周辺空間部２１の気圧が低下する。そうすると、ボイラー周辺部２１とボイラー建屋の外部との気圧差が大きくなり、吸入口１１から通風空間部２２を通して空気がボイラー周辺空間部２１に流れ込む。その通風空間部２２を通して流れ込む空気が風力発電装置３０のプロベラ翼を回転させることによって、風力発電装置３０が発電する。

通常の風力発電システムは自然環境に依存するため、安定した発電をすることができないが、このような火力発電所建屋風力発電システム１は、自然環境の影響を受けず、ボイラー２０が稼動している限り安定した上昇気流が発生するため、安定して発電をすることができる。また、ボイラー２０が停止した後であっても、ボイラー２０の余熱によりボイラー周辺空間部２１に上昇気流が発生するので、風力発電装置３０は発電することができる。したがって、ボイラー２０から発生する熱をより効率的に利用することができる。

なお、風力発電装置３０は、通風空間部２２に設置した方が効率的に発電することができるので好ましいが、図示しない排気口と暖められた空気をボイラー建屋１０の外部に排出する排出口１２との間に設置してもよいし、排気口と排出口１２との間及び通風空間部２２の両方に設置してもよい。また、本実施形態では、ボイラー２０の周辺にボイラー周辺空間部２１を設けており、ボイラー２０から拡散する熱を直接的に利用して、そのボイラー周辺空間部２１の中で上昇気流を発生させているが、ボイラー２０から拡散する熱を直接的に利用するのではなく、間接的に利用して上昇気流を発生させてもよい。ボイラー２０から拡散する熱を間接的に利用することとは、例えば、ボイラー２０と上昇気流を発生させる空間との間に伝熱材などを設け、その伝熱材から拡散する熱を利用して上昇気流を発生させることなどが挙げられる。

また、図５に示すように、暖められた空気を排出する排出口１２をボイラー建屋１０の上部に設けると共に、ボイラー建屋１０に近接して設置され、ボイラー２０の中で燃料を燃焼したときに発生する燃焼ガスをボイラー建屋１０の外部に排出する二重管式煙突５０と排出口１２とをパイプなどの送風管４０で接続してもよい。接続方法としては、燃焼ガスが通過する内管５１とそれを内部に格納する外管５２との間の空間５３と、排出口１２とをパイプなどで接続するようにする。この構成にすることによって、排出口１２から排出される空気に、煙突５０の内管５１の中を流れる燃焼ガスと、内管５１と外管５２との間の空間５３を流れる空気の煙突効果とにより生ずる、空気を上方へ引っ張り上げる力が加わり、排出口１２より排出される空気により強い上昇気流が生じる。その上昇気流によって、より多くの空気がボイラー建屋１０の内部から外部に放出されるため、ボイラー建屋１０の内部の気圧がより低くなる。そうすると、ボイラー建屋１０の内部と外部との気圧差がさらに大きくなるので、吸入口１１から流れ込む空気の流速がより大きくなる。したがって、その空気の流れを利用して発電する風力発電装置３０は、より多くの電力を発電することができる。

なお、本実施形態では、火力発電所建屋風力発電システムにおいて、火力発電所建屋をボイラー建屋とし、発電設備をボイラーとしたが、火力発電所建屋をタービン建屋とし、発電設備をタービンとしてもよい。これらの構成であっても、本実施形態と同様に、安定した上昇気流を利用して風力発電を行うことができる。また、本発明の火力発電所建屋風力発電システムを、ボイラー建屋及びタービン建屋などの複数の熱源に設けてもよい。火力発電所建屋風力発電システムを複数の熱源に設けることにより、より多くの電力を発電することができる。

本発明は、ボイラー建屋をはじめ、火力発電所建屋内部に発生する安定した上昇気流を利用した風力発電システムに関するが、火力発電所建屋以外の建屋であって、その内部で上昇気流が発生するものについても利用可能である。

本発明の実施形態１に係る火力発電所建屋風力発電システムを示す概略図である。 本発明の実施形態１に係る火力発電所建屋風力発電システムを示す概略図である。 本発明の実施形態１の風力発電設備に用いられるプロペラ翼を備えた風力発電機を示す図である。 本発明の実施形態１の風力発電設備に用いられるクロスフロータイプの風力発電機を示す図である。 本発明の実施形態１に係る火力発電所建屋風力発電システムを示す概略図である。

符号の説明

１ 火力発電所建屋風力発電システム
１０ ボイラー建屋
１１ 吸入口
１２ 排出口
２０ ボイラー
２１ ボイラー周辺空間部
２２ 通風空間部
３０ 風力発電装置
３１ 回転翼
４０ 送風管
５０ 二重管式煙突
５１ 内管
５２ 外管
５３ 内管・外管間空間

Claims (7)

1. 発電設備が設けられた火力発電所建屋に、前記発電設備の熱により生じる上昇気流を利用して発電する風力発電手段を備えると共に、前記上昇気流を排出する排出口を設けたことを特徴とする火力発電所建屋風力発電システム。
2. 請求項１において、前記排出口が、前記火力発電所建屋の上部に位置することを特徴とする火力発電所建屋風力発電システム。
3. 請求項１又は２において、前記火力発電所建屋に外部の空気を取り入れる吸入口を設け、前記吸入口が前記排出口の位置よりも下部に位置することを特徴とする火力発電所建屋風力発電システム。
4. 請求項３において、前記火力発電所建屋に前記吸入口と前記発電設備とを連通する通風空間部を設け、前記風力発電手段を前記通風空間部の中に備えたことを特徴とする火力発電所建屋風力発電システム。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記排出口が、前記火力発電所建屋の中で燃焼したガスを排出するために、前記火力発電所建屋に近接して設けられた二重管式煙突に接続されたことを特徴とする火力発電所建屋風力発電システム。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記火力発電所建屋がボイラー建屋であり、前記発電設備がボイラーであることを特徴とする火力発電所建屋風力発電システム。
7. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記火力発電所建屋がタービン建屋であり、前記発電設備がタービンであることを特徴とする火力発電所建屋風力発電システム。

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