JP2007205169A - Energy supply system and energy supply method - Google Patents

Energy supply system and energy supply method Download PDF

Info

Publication number
JP2007205169A
JP2007205169A JP2006021635A JP2006021635A JP2007205169A JP 2007205169 A JP2007205169 A JP 2007205169A JP 2006021635 A JP2006021635 A JP 2006021635A JP 2006021635 A JP2006021635 A JP 2006021635A JP 2007205169 A JP2007205169 A JP 2007205169A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
steam
supply system
turbine
utilization facility
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
JP2006021635A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoki Koganezawa
知己 小金沢
Shigeo Hatamiya
重雄 幡宮
Nobuaki Kitsuka
宣明 木塚
Koichi Chino
耕一 千野
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2006021635A priority Critical patent/JP2007205169A/en
Publication of JP2007205169A publication Critical patent/JP2007205169A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an energy supply system and an energy supply method greatly improving energy efficiency and energy supply efficiency, and simplifying air treatment system of heat using facilities. <P>SOLUTION: This system is provided with a gas turbine forming combustion gas by mixing and burning air and fuel, a boiler heating heat medium by combustion gas exhausted from the gas turbine and forming steam, a heat pump including a heat exchanger heating heat medium by heat provided from an outside and a steam turbine driven by steam from the boiler and forming steam of set temperature, a steam supply system supplying the heat using facilities using heat of steam with steam exhausted from the steam turbine and the heat exchanger, the heat using facilities dehydrating and drying object by steam supplied from the steam supply system, and an intake system supplying the gas turbine with air used in the heat using facilities. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、エネルギー供給システム及びエネルギー供給方法に関する。   The present invention relates to an energy supply system and an energy supply method.

システムのエネルギー効率の向上を狙ったものの１つとして、コジェネレーションシステムにヒートポンプを利用したものがある（特許文献１参照）。ヒートポンプは大気の熱や廃熱等を取り込むものであり、特許文献１の技術では、ヒートポンプで生成した温水や冷水を熱利用施設内の洗浄水や冷却水等としてそれぞれ利用している。そして、熱利用施設には自動車ボディの塗膜を乾燥させる塗装用乾燥炉がある（特許文献２参照）。   One of the systems aimed at improving the energy efficiency of the system is to use a heat pump in a cogeneration system (see Patent Document 1). The heat pump captures atmospheric heat, waste heat, and the like. In the technique of Patent Document 1, hot water and cold water generated by the heat pump are respectively used as cleaning water and cooling water in the heat utilization facility. And in the heat utilization facility, there is a coating drying furnace for drying the coating film of the automobile body (see Patent Document 2).

特公平７−４２１２号公報Japanese Patent Publication No. 7-4212 特開２００４−１０１００１号公報JP 2004-101001 A

しかしながら、熱利用施設に熱エネルギーを供給する場合、温水や冷水を熱媒体としても媒体重量当りに搬送できるエネルギー量を十分に確保することは難しい。そのため、特許文献１の技術を適用し、ヒートポンプを利用して得た温水や冷水を熱媒体として熱利用施設に供給しても、エネルギー供給システムの設置場所が熱利用施設に近い範囲に限定されてしまう。また、高温空気を用いて脱水や乾燥を行う熱利用施設では、対象物に異物が付着することを防止するため、使用する高温空気を清浄化する必要や、環境保護のために使用後の空気に含まれる揮発性有機化合物等を除去する必要がある。   However, when supplying heat energy to a heat utilization facility, it is difficult to secure a sufficient amount of energy that can be transported per medium weight even when hot water or cold water is used as a heat medium. Therefore, even if the technology of Patent Document 1 is applied and hot water or cold water obtained using a heat pump is supplied as a heat medium to a heat utilization facility, the installation location of the energy supply system is limited to a range close to the heat utilization facility. End up. In heat-utilizing facilities that use high-temperature air for dehydration and drying, it is necessary to clean the high-temperature air used to prevent foreign matter from adhering to the object, and the air after use for environmental protection. It is necessary to remove volatile organic compounds and the like contained in.

そこで本発明では、エネルギー効率及びエネルギー供給効率を飛躍的に向上させるとともに、熱利用施設の空気処理系を簡素化したエネルギー供給システム及びエネルギー供給方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an energy supply system and an energy supply method that dramatically improve the energy efficiency and the energy supply efficiency and simplify the air treatment system of the heat utilization facility.

上記目的を達成するために、本発明は、空気と燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成するガスタービンと、ガスタービンから排出した燃焼ガスにより熱媒体を加熱して蒸気を生成するボイラと、ボイラからの蒸気により駆動する蒸気タービン及び外部から得られる熱により熱媒体を加熱して設定温度の蒸気を生成する熱交換器を有するヒートポンプと、蒸気タービン及び熱交換器から排出した蒸気を、蒸気の熱を利用する熱利用施設に供給する蒸気供給系統と、蒸気供給系統から供給された蒸気によって対象物を脱水及び乾燥させる熱利用施設と、熱利用施設で使用された空気をガスタービンに供給する吸気系統を備えることを特徴とする。   To achieve the above object, the present invention comprises a gas turbine that generates combustion gas by mixing and burning air and fuel, a boiler that generates steam by heating a heat medium with the combustion gas discharged from the gas turbine, A steam turbine driven by steam from a boiler, a heat pump having a heat exchanger that generates steam at a set temperature by heating a heat medium by heat obtained from the outside, and steam discharged from the steam turbine and heat exchanger Supply system that supplies heat to the heat utilization facility that uses the heat of the heat source, a heat utilization facility that dehydrates and dries the object using the steam supplied from the steam supply system, and supplies the air used in the heat utilization facility to the gas turbine An intake system is provided.

本発明によれば、エネルギー効率及びエネルギー供給効率を飛躍的に向上させるとともに、熱利用施設の空気処理系を簡素化したエネルギー供給システム及びエネルギー供給方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while improving energy efficiency and energy supply efficiency dramatically, the energy supply system and energy supply method which simplified the air processing system of the heat utilization facility can be provided.

以下、図面を用いて本発明を適用するエネルギー供給システム及びエネルギー供給方法の実施例について説明する。   Hereinafter, embodiments of an energy supply system and an energy supply method to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

図１は実施例１に係るエネルギー供給システムの全体構成を表すシステムフロー図である。図示するように、本システムは、燃焼エネルギーを駆動力に変換する原動機であるガスタービン１０と、ガスタービン１０から排出される燃焼ガス（排出ガス）を加熱源とするボイラ（排熱回収ボイラ）３０と、ボイラ３０からの蒸気で駆動するヒートポンプ５０と、ヒートポンプを駆動する蒸気タービン５１で膨張仕事をした蒸気およびヒートポンプ５０で生成した蒸気を熱利用施設１に供給する蒸気供給系統７０とを備えている。   FIG. 1 is a system flow diagram illustrating the overall configuration of the energy supply system according to the first embodiment. As shown in the figure, this system includes a gas turbine 10 that is a prime mover that converts combustion energy into driving force, and a boiler (exhaust heat recovery boiler) that uses combustion gas (exhaust gas) discharged from the gas turbine 10 as a heating source. 30, a heat pump 50 that is driven by steam from the boiler 30, and a steam supply system 70 that supplies the steam that has been expanded by the steam turbine 51 that drives the heat pump and the steam generated by the heat pump 50 to the heat utilization facility 1. ing.

次に各機器の構成について説明すると、ガスタービン１０は、大気Ａを吸い込んで圧縮する圧縮機１１，圧縮機１１からの圧縮空気とともに燃料Ｂを燃焼させて高温・高圧の燃焼ガスを生じさせる燃焼器１２，燃焼器１２からの燃焼ガスにより回転動力を得るタービン１３を備えている。本実施例では、圧縮機１１と同軸上に発電機１４が連結してあり、タービン１３で得られた回転動力は発電機１４で電気エネルギーに変換され、熱利用施設１または他の施設で利用することが可能である。但し、ガスタービン１０には、発電機に限らず、ポンプ等といった他の負荷機器が連結される場合もある。   Next, the configuration of each device will be described. The gas turbine 10 is a compressor 11 that sucks and compresses the atmosphere A, and combustion that generates high-temperature and high-pressure combustion gas by burning the fuel B together with the compressed air from the compressor 11. And a turbine 13 for obtaining rotational power by combustion gas from the combustor 12. In this embodiment, a generator 14 is connected coaxially with the compressor 11, and the rotational power obtained by the turbine 13 is converted into electric energy by the generator 14 and used in the heat utilization facility 1 or other facilities. Is possible. However, the gas turbine 10 is not limited to the generator and may be connected to other load devices such as a pump.

ボイラ３０は、ガスタービン１０から排出された燃焼ガス（排出ガス）により熱媒体を加熱して蒸気を生成する。ボイラ３０から排出される排出ガスは煙突４３を通じて外部に排出される。   The boiler 30 heats the heat medium with the combustion gas (exhaust gas) discharged from the gas turbine 10 to generate steam. Exhaust gas discharged from the boiler 30 is discharged outside through the chimney 43.

ボイラ３０には、燃焼ガスの流れ方向下流側から大きく分類して、低圧側熱交換器３１と高圧側熱交換器３４が備えられている。ボイラ３０では、これらの熱交換器によってガスタービン１０からの排出ガスに含まれる熱エネルギーを回収し、圧送ポンプ３５によって供給された熱媒体Ｄを加熱する。なお、本実施例の熱媒体Ｄとして水を用いることができる。   The boiler 30 includes a low pressure side heat exchanger 31 and a high pressure side heat exchanger 34, which are roughly classified from the downstream side in the flow direction of the combustion gas. In the boiler 30, the heat energy contained in the exhaust gas from the gas turbine 10 is recovered by these heat exchangers, and the heat medium D supplied by the pressure pump 35 is heated. In addition, water can be used as the heat medium D of the present embodiment.

圧送ポンプ３５によりボイラ３０に導かれた熱媒体Ｄは、低圧側熱交換器３１，高圧側熱交換器３４の順に流通する。低圧側熱交換器３１の熱媒体の流れ方向下流側（即ち、ボイラ３０内の燃焼ガス流れ方向から見た場合には、低圧側熱交換器３１の上流側）には、分岐３６を介して分岐した配管３７及び３８を接続する。配管３７は高圧ポンプ３９を介して高圧側熱交換器３４に接続し、配管３８はヒートポンプ５０に接続している。また、高圧側熱交換器３４とヒートポンプ５０との間は、蒸気配管４２を介して接続している。   The heat medium D guided to the boiler 30 by the pressure feed pump 35 flows through the low-pressure side heat exchanger 31 and the high-pressure side heat exchanger 34 in this order. A branch 36 is provided on the downstream side in the flow direction of the heat medium of the low-pressure side heat exchanger 31 (that is, on the upstream side of the low-pressure side heat exchanger 31 when viewed from the combustion gas flow direction in the boiler 30). The branched pipes 37 and 38 are connected. The piping 37 is connected to the high-pressure side heat exchanger 34 via the high-pressure pump 39, and the piping 38 is connected to the heat pump 50. Further, the high pressure side heat exchanger 34 and the heat pump 50 are connected via a steam pipe 42.

ヒートポンプ５０は、蒸気配管４２を介して供給されるボイラ３０からの熱媒体(蒸気)で駆動する蒸気タービン５１と、それぞれ蒸気タービン５１と同軸上に連結された二相流膨張タービン５２及び圧縮機５３と、配管３８を介してボイラ３０から供給される熱媒体を外部の熱（熱利用施設１の排水や大気等）を利用して加熱する熱交換器（蒸発器）５４とを有する。   The heat pump 50 includes a steam turbine 51 that is driven by a heat medium (steam) supplied from a boiler 30 that is supplied via a steam pipe 42, a two-phase flow expansion turbine 52 that is coaxially connected to the steam turbine 51, and a compressor. 53 and a heat exchanger (evaporator) 54 that heats the heat medium supplied from the boiler 30 via the pipe 38 using external heat (drainage of the heat utilization facility 1, air, etc.).

低圧側熱交換器３１からの配管３８は、二相流膨張タービン５２に接続している。二相流膨張タービン５２は熱交換器５４を介して圧縮機５３に接続している。ここで、熱交換器５４内には、熱利用施設１等の排水や大気等を通す配管８３が設けられている。   The piping 38 from the low pressure side heat exchanger 31 is connected to the two-phase flow expansion turbine 52. The two-phase expansion turbine 52 is connected to the compressor 53 via a heat exchanger 54. Here, in the heat exchanger 54, a pipe 83 through which drainage of the heat utilization facility 1 or the like, the atmosphere, or the like is passed is provided.

蒸気供給系統７０は、ヒートポンプ５０からの蒸気を熱利用施設１に適宜供給するための配管系統である。本実施例において、蒸気供給系統７０は、蒸気タービン５１の出口と蒸気タービン５１及び圧縮機５３からの蒸気を合流させる点までを接続した配管７１，圧縮機５３の出口と蒸気タービン５１及び圧縮機５３からの蒸気を合流させる点までを接続した配管７２，配管７１，７２の下流側に接続した合流器７３，合流器７３と熱利用施設１を接続する配管７４を有している。本実施例において、蒸気タービン５１で膨張仕事をした蒸気、圧縮機５３により圧縮された蒸気は、それぞれ配管７１，７２を流通し、合流器７３で合流して混合され熱利用施設１に供給される。   The steam supply system 70 is a piping system for appropriately supplying the steam from the heat pump 50 to the heat utilization facility 1. In the present embodiment, the steam supply system 70 includes a pipe 71 connecting the outlet of the steam turbine 51 and a point where steam from the steam turbine 51 and the compressor 53 is merged, the outlet of the compressor 53, the steam turbine 51 and the compressor. A pipe 72 connected to a point where steam from 53 is joined, a joiner 73 connected to the downstream side of the pipes 71, 72, and a pipe 74 connecting the joiner 73 and the heat utilization facility 1 are provided. In the present embodiment, the steam that has been expanded by the steam turbine 51 and the steam that has been compressed by the compressor 53 circulate through the pipes 71 and 72, respectively, are merged and mixed by the merger 73, and supplied to the heat utilization facility 1. The

熱利用施設１は、吸気フィルター２，熱交換器３，乾燥室４を有する。前述の圧縮機
１１によって吸引される大気Ａは、吸気フィルター２によって異物が除去された後、熱交換器３において蒸気供給系統７０から供給される蒸気と熱交換され高温空気５となる。続いて乾燥室４内で対象物６を乾燥した後、吸気系統７を介して圧縮機１１に吸い込まれる。なお、熱利用施設１において、蒸気供給系統７０から供給される蒸気を対象物６に直接吹き付けることも可能である。この場合も、対象物６を乾燥後の蒸気は吸気系統７を介して圧縮機１１に供給される。 The heat utilization facility 1 includes an intake filter 2, a heat exchanger 3, and a drying chamber 4. The atmosphere A sucked by the compressor 11 is subjected to heat exchange with the steam supplied from the steam supply system 70 in the heat exchanger 3 after the foreign matter is removed by the intake filter 2 to become high-temperature air 5. Subsequently, after the object 6 is dried in the drying chamber 4, it is sucked into the compressor 11 through the intake system 7. In the heat utilization facility 1, the steam supplied from the steam supply system 70 can be directly blown onto the object 6. Also in this case, the steam after drying the object 6 is supplied to the compressor 11 via the intake system 7.

次に本実施例におけるエネルギー供給システムの動作を説明する。なお、以下では熱媒体Ｄが水の場合について説明する。大気Ａが熱利用施設１および吸気系統７を介して圧縮機１１に吸い込まれると、圧縮機１１によって圧縮されて設定圧力(例えば０.８［ＭＰａ］) 程度に加圧される。圧縮機１１に吸い込まれた空気は、加圧されることで設定温度
（例えば２６０［℃］程度）まで加熱される。圧縮機１１からの圧縮空気は、燃料Ｂと共に燃焼器１２で燃焼され、これにより高温・高圧の燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスがタービン１３に供給されると、燃焼ガスによりタービン１３の回転動力が得られ、回転動力が発電機１４に伝達されて電気エネルギーが得られる。 Next, operation | movement of the energy supply system in a present Example is demonstrated. Hereinafter, the case where the heat medium D is water will be described. When the atmosphere A is sucked into the compressor 11 via the heat utilization facility 1 and the intake system 7, it is compressed by the compressor 11 and pressurized to about a set pressure (for example, 0.8 [MPa]). The air sucked into the compressor 11 is heated to a set temperature (for example, about 260 [° C.]) by being pressurized. The compressed air from the compressor 11 is combusted together with the fuel B in the combustor 12, thereby generating high-temperature and high-pressure combustion gas. When this combustion gas is supplied to the turbine 13, the rotational power of the turbine 13 is obtained by the combustion gas, and the rotational power is transmitted to the generator 14 to obtain electrical energy.

ボイラ３０には、タービン１３から排出された燃焼ガス（排出ガス）が熱源として供給される。ボイラ３０に供給される燃焼ガスは、タービン１３の出口付近では高温（例えば６４０［℃］程度）であるが、煙突４３から排出されるまでに高圧側熱交換器３４，低圧側熱交換器３１を通過する際、圧送ポンプ３５により供給された熱媒体Ｄと順次熱交換し温度が低下する。   The boiler 30 is supplied with combustion gas (exhaust gas) discharged from the turbine 13 as a heat source. The combustion gas supplied to the boiler 30 has a high temperature (for example, about 640 [° C.]) in the vicinity of the outlet of the turbine 13, but the high-pressure side heat exchanger 34 and the low-pressure side heat exchanger 31 are discharged before being discharged from the chimney 43. When passing through, the heat exchange with the heat medium D supplied by the pressure feed pump 35 is sequentially performed, and the temperature decreases.

熱媒体Ｄである水は、まず圧送ポンプ３５で設定圧力（例えば０.６ ［ＭＰａ］程度）に加圧される。その後、低圧側熱交換器３１に供給されて設定温度（例えば１２０［℃］程度）に昇温した高温水の熱媒体は、低圧側熱交換器３１の圧力損失で所定圧力（例えば０.５ ［ＭＰａ］程度）に圧力を下げ、分岐３６を介して配管３７，３８に分流する。   The water as the heat medium D is first pressurized to a set pressure (for example, about 0.6 [MPa]) by the pumping pump 35. Thereafter, the heat medium supplied to the low-pressure side heat exchanger 31 and heated to a set temperature (for example, about 120 [° C.]) is heated to a predetermined pressure (for example, 0.5 by the pressure loss of the low-pressure side heat exchanger 31). The pressure is reduced to [MPa], and the flow is branched to the pipes 37 and 38 via the branch 36.

配管３７に導かれた熱媒体は、高圧ポンプ３９で設定圧力（例えば７.４ ［ＭＰａ］程度）に加圧され、更に加熱されて蒸気に相変化する。高圧側熱交換器３４で設定の温度及び圧力（例えば５００［℃］程度，７.０ ［ＭＰａ］程度）に昇温昇圧され過熱蒸気となった熱媒体は、ヒートポンプ５０の動力源である蒸気タービン５１に供給される。   The heat medium guided to the pipe 37 is pressurized to a set pressure (for example, about 7.4 [MPa]) by the high-pressure pump 39 and further heated to change into a vapor phase. The heat medium heated and heated to a set temperature and pressure (for example, about 500 [° C.], about 7.0 [MPa]) by the high-pressure side heat exchanger 34 and becomes superheated steam is steam that is a power source of the heat pump 50. It is supplied to the turbine 51.

高圧側熱交換器３４を出た設定圧力（例えば７.０ ［ＭＰａ］程度）の熱媒体（過熱蒸気）は蒸気タービン５１を駆動し、熱利用施設１で熱源として用いられる際の設定圧力
（例えば０.４ ［ＭＰａ］程度）まで減圧される。蒸気タービン５１で得られた回転動力は、二相流膨張タービン５２及び圧縮機５３に伝達されそれらを駆動する。 A heat medium (superheated steam) having a set pressure (for example, about 7.0 [MPa]) exiting the high-pressure side heat exchanger 34 drives the steam turbine 51 and is used as a heat source in the heat utilization facility 1 (set pressure ( For example, the pressure is reduced to about 0.4 [MPa]. Rotational power obtained by the steam turbine 51 is transmitted to the two-phase flow expansion turbine 52 and the compressor 53 to drive them.

一方、低圧側熱交換器３１を出た熱媒体は、飽和蒸気に近い１２０［℃］，０.５
［ＭＰａ］程度の高温水であり、その熱媒体が二相流膨張タービン５２によって０.０２ ［ＭＰａ］，６０［℃］程度まで減圧される。熱交換器５４に供給される熱媒体は、二相流膨張タービン５２での膨張過程で所定割合が蒸発し二相流をなしている。そして、蒸気相と分離した液相は配管８３を流れる６０〜８０［℃］程度の工場排熱により加熱されて蒸発する。 On the other hand, the heat medium exiting the low-pressure side heat exchanger 31 is 120 [° C.], 0.5 close to saturated steam.
The high-temperature water is about [MPa], and the heat medium is depressurized by the two-phase flow expansion turbine 52 to about 0.02 [MPa] and 60 [° C.]. The heat medium supplied to the heat exchanger 54 evaporates at a predetermined rate during the expansion process in the two-phase flow expansion turbine 52 to form a two-phase flow. The liquid phase separated from the vapor phase is heated and evaporated by factory exhaust heat of about 60 to 80 [° C.] flowing through the pipe 83.

熱交換器５４を出た蒸気は、圧縮機５３によって（例えば０.４ ［ＭＰａ］程度まで）加圧され熱源として熱利用施設１に供給される。   The steam exiting the heat exchanger 54 is pressurized by the compressor 53 (for example, up to about 0.4 [MPa]) and supplied to the heat utilization facility 1 as a heat source.

蒸気タービン５１から排出された蒸気と圧縮機５３から排出された蒸気は、それぞれ配管７１，７２を流通し合流器７３で混合された後、配管７４を介して１４０［℃］程度の蒸気として熱利用施設１に供給され大気Ａの加熱源として利用される。そして、熱利用施設１内で熱を放出して凝縮した熱媒体（例えば６０［℃］程度）は熱利用施設１から排出される（図１中のＥ）。   The steam discharged from the steam turbine 51 and the steam discharged from the compressor 53 flow through the pipes 71 and 72 and are mixed in the merger 73, and then heat as steam of about 140 [° C.] through the pipe 74. It is supplied to the use facility 1 and used as a heating source for the atmosphere A. And the heat medium (for example, about 60 [° C.]) condensed by releasing heat in the heat utilization facility 1 is discharged from the heat utilization facility 1 (E in FIG. 1).

一方、大気Ａは、前述の圧縮機１１によって吸引される過程で、吸気フィルター２によって異物が除去された後、熱交換器３において蒸気供給系統７０によって供給される蒸気と熱交換され高温空気５となる。続いて乾燥室４内で対象物６を乾燥した後、吸気系統７を介して圧縮機１１に吸い込まれる。このとき乾燥室４内で対象物６から蒸発した揮発性有機化合物等が空気中に混合し、共に圧縮機１１に吸い込まれる。この揮発性有機化合物は燃焼器内で高温（例えば１２００［℃］程度）の燃焼ガスによって酸化され、二酸化炭素（ＣＯ2）や水蒸気（Ｈ2Ｏ）等の無害な物質に浄化される。 On the other hand, in the process in which the atmosphere A is sucked by the compressor 11, foreign matter is removed by the intake filter 2, and then heat exchange is performed with the steam supplied by the steam supply system 70 in the heat exchanger 3 so that the high-temperature air 5 It becomes. Subsequently, after the object 6 is dried in the drying chamber 4, it is sucked into the compressor 11 through the intake system 7. At this time, a volatile organic compound or the like evaporated from the object 6 in the drying chamber 4 is mixed in the air and is sucked into the compressor 11 together. This volatile organic compound is oxidized in the combustor by a combustion gas at a high temperature (for example, about 1200 [° C.]) and is purified into a harmless substance such as carbon dioxide (CO 2 ) or water vapor (H 2 O).

次に本実施例における作用効果について説明する。   Next, the function and effect of the present embodiment will be described.

本実施例では、空気と燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成するガスタービン１０と、ガスタービン１０から排出した燃焼ガスにより熱媒体Ｄを加熱して蒸気を生成するボイラ３０と、ボイラ３０からの蒸気により駆動する蒸気タービン５１及び外部から得られる熱により熱媒体Ｄを加熱して設定温度の蒸気を生成する熱交換器５４を有するヒートポンプ５０と、蒸気タービン５１及び熱交換器５４から排出した蒸気を、蒸気の熱を利用する熱利用施設１に供給する蒸気供給系統７０と、蒸気供給系統７０から供給された蒸気によって対象物６である対象物を脱水及び乾燥させる熱利用施設１と、熱利用施設１で使用された空気をガスタービン１０に供給する吸気系統７とを備えている。   In the present embodiment, the gas turbine 10 that generates combustion gas by mixing and burning air and fuel, the boiler 30 that generates steam by heating the heat medium D with the combustion gas discharged from the gas turbine 10, and the boiler 30 The heat turbine 50 that is driven by the steam and the heat pump 50 that has the heat exchanger 54 that generates the steam at the set temperature by heating the heat medium D by heat obtained from the outside, and the steam turbine 51 and the heat exchanger 54 discharged A steam supply system 70 that supplies steam to the heat utilization facility 1 that uses the heat of the steam, and a heat utilization facility 1 that dehydrates and dries the target object 6 with the steam supplied from the steam supply system 70; And an intake system 7 for supplying air used in the heat utilization facility 1 to the gas turbine 10.

このように、ボイラ３０からの蒸気により駆動する蒸気タービン５１及び外部から得られる熱により熱媒体を加熱して設定温度の蒸気を生成する熱交換器５４を有するヒートポンプ５０と、蒸気タービン５１及び熱交換器５４から排出した蒸気を、蒸気の熱を利用する熱利用施設１に供給する蒸気供給系統７０とを備えることにより、熱媒体を液体の状態のまま供給する場合に比べ、媒体重量当りに搬送できるエネルギー量を飛躍的に向上させることができる。したがって、熱媒体内の熱を輸送する動力が小さくできるため、本システムの設置場所は熱利用施設１に近い範囲に限定されることもなく、幅広い適用が可能となる。また、熱利用施設１に供給する蒸気の生成にヒートポンプ５０を利用することにより、ボイラ３０の熱エネルギー、即ちガスタービン１０に供給する燃料エネルギーに加えて、利用されることなく放出される熱利用施設１の排熱や無限に存在する周囲環境の熱エネルギーを系内に取り込むことができ、エネルギー効率も飛躍的に向上させることができる。   Thus, the steam turbine 51 driven by the steam from the boiler 30 and the heat pump 50 having the heat exchanger 54 that generates the steam at the set temperature by heating the heat medium with the heat obtained from the outside, the steam turbine 51 and the heat By providing a steam supply system 70 that supplies the steam discharged from the exchanger 54 to the heat utilization facility 1 that uses the heat of the steam, compared to the case where the heat medium is supplied in a liquid state, the steam per unit weight. The amount of energy that can be transported can be dramatically improved. Therefore, since the power for transporting the heat in the heat medium can be reduced, the installation location of the system is not limited to the range close to the heat utilization facility 1 and can be widely applied. Further, by using the heat pump 50 to generate steam to be supplied to the heat utilization facility 1, in addition to the heat energy of the boiler 30, that is, the fuel energy to be supplied to the gas turbine 10, the heat utilization that is released without being utilized. The exhaust heat of the facility 1 and the thermal energy of the infinite surrounding environment can be taken into the system, and the energy efficiency can be dramatically improved.

ここで、ヒートポンプ５０の性能を示すエネルギー消費効率（ＣＯＰ）は、圧縮機５３でヒートポンプ５０に与えられる動力と熱交換器５４で生成する蒸気に与えられる熱量との比で定義される。ＣＯＰ値をパラメータとして、燃焼器１２に供給された燃料のエネルギーを分母とし、発電機１４の発電量と熱利用施設１に供給される熱量の合計を分子とすると、システム各所の熱媒体や排出ガス温度が先に挙げたような挙動を示す場合、ＣＯＰ値が１.７ を超えるとシステムの総合効率は１００％を超え、ＣＯＰ値を５まで向上させると１２８％になる。これは、燃焼器１２に投入される燃料のエネルギーとは別に、熱交換器５４で外部から熱エネルギーを取り込んでいる効果である。また、ボイラ３０で圧送ポンプ３５と高圧ポンプ３９で用いる動力も熱媒体の加熱に寄与している。   Here, the energy consumption efficiency (COP) indicating the performance of the heat pump 50 is defined by the ratio between the power given to the heat pump 50 by the compressor 53 and the amount of heat given to the steam generated by the heat exchanger 54. Using the COP value as a parameter, the energy of the fuel supplied to the combustor 12 as the denominator, and the sum of the amount of power generated by the generator 14 and the amount of heat supplied to the heat utilization facility 1 as a numerator, If the gas temperature behaves as described above, the overall efficiency of the system will exceed 100% if the COP value exceeds 1.7 and 128% if the COP value is increased to 5. This is an effect that heat energy is taken in from the outside by the heat exchanger 54, in addition to the energy of the fuel input to the combustor 12. The power used by the pressure pump 35 and the high pressure pump 39 in the boiler 30 also contributes to the heating of the heat medium.

一般的なコジェネレーションシステムの総合効率は８０％程度であるが、それに比較して本実施例のシステム総合効率は極めて高く、ＣＯＰ値を４程度まで向上し、総合効率を１２５％まで高めることができる。計算上、総合効率８０％のシステムに対して本システムでは地球温暖化に影響するＣＯ2 の発生量を３６％程度も削減することが可能である。本システムにおける熱的損失は、ボイラ３０から大気放出される排出ガスＣと圧縮機１１に吸い込まれる大気Ａとの温度差分の熱量である。したがって、この熱損失よりも大きな熱量を熱交換器５４で外部から取り込めば本システムの総合効率は１００％を超える。 The overall efficiency of a general cogeneration system is about 80%, but the overall system efficiency of this embodiment is extremely high compared to that, and the COP value can be improved to about 4 and the overall efficiency can be increased to 125%. it can. In terms of calculation, this system can reduce the amount of CO 2 generated that affects global warming by as much as 36% compared to a system with an overall efficiency of 80%. The thermal loss in this system is a heat amount of a temperature difference between the exhaust gas C released from the boiler 30 to the atmosphere and the atmosphere A sucked into the compressor 11. Therefore, if a heat quantity larger than this heat loss is taken in from the outside by the heat exchanger 54, the total efficiency of this system exceeds 100%.

また、本実施の形態では、蒸気タービン５１で得られた動力を電力に変換することなく、全てヒートポンプ５０の圧縮機５３や二相流膨張タービン５２の駆動力に用いるので、ヒートポンプ５０において電力変換に伴う損失もない。更に、蒸気タービン５１を駆動した後の蒸気とヒートポンプ５０で生成した蒸気とを混合し共通の配管７４で熱利用施設１に輸送することで、無駄なくより多くの熱媒体を熱利用施設１に供給することができる。これらの点も本システムの大きなメリットである。   In the present embodiment, the power obtained by the steam turbine 51 is not converted into electric power, but is used for the driving force of the compressor 53 and the two-phase flow expansion turbine 52 of the heat pump 50. There is no loss associated with. Furthermore, the steam after driving the steam turbine 51 and the steam generated by the heat pump 50 are mixed and transported to the heat utilization facility 1 through the common pipe 74, so that more heat medium can be transferred to the heat utilization facility 1 without waste. Can be supplied. These points are also significant advantages of this system.

本実施例では更に、上記のような高効率エネルギー供給システムと、高温空気を用いて脱水や乾燥を行う熱利用施設とを組み合わせることにより、熱利用施設の空気処理系を簡素化できる。熱利用施設１では対象物６に異物が付着することを防止するために、使用する高温空気を清浄化する吸気フィルター２を必要とする。一方、原動機であるガスタービン１０にも圧縮機１１に異物が吸引され翼やケーシングが損傷することを防止するためフィルターが取り付けられている。そのため、熱利用施設１に備えられた吸気フィルター２により浄化された空気を用いて乾燥室４で対象物６を脱水・乾燥させ、対象物６を乾燥後の空気をガスタービン１０に供給する吸気系統７とを備えたことにより、吸気フィルターを共通化し熱利用施設の空気処理系を簡素化することができる。   Further, in this embodiment, the air treatment system of the heat utilization facility can be simplified by combining the high-efficiency energy supply system as described above and a heat utilization facility that performs dehydration and drying using high-temperature air. In the heat utilization facility 1, in order to prevent foreign matter from adhering to the object 6, the intake filter 2 for purifying the high-temperature air to be used is required. On the other hand, a filter is attached to the gas turbine 10 as a prime mover in order to prevent foreign matter from being sucked into the compressor 11 and damage to the blades and the casing. For this reason, the air 6 purified by the air intake filter 2 provided in the heat utilization facility 1 is used to dehydrate and dry the object 6 in the drying chamber 4, and the intake air that supplies the air after drying the object 6 to the gas turbine 10. By providing the system 7, it is possible to simplify the air processing system of the heat utilization facility by using a common intake filter.

また、熱利用施設１においては、環境保護のために対象物６を乾燥した後の空気に含まれる揮発性有機化合物等を除去する必要があり、通常は燃焼炉や触媒による分解装置を設置して対応している。しかし、本実施例のように、熱利用施設１で使用された空気をガスタービン１０に供給する吸気系統７を備えることで、揮発性有機化合物等を含む空気をガスタービン１０の燃焼器１２で燃焼処理することができ、熱利用施設１に分解装置を設置しなくても排気の浄化が可能となる。   Further, in the heat utilization facility 1, it is necessary to remove volatile organic compounds contained in the air after drying the object 6 for environmental protection, and usually a combustion furnace or a decomposition apparatus using a catalyst is installed. It corresponds. However, as in the present embodiment, the intake system 7 that supplies the air used in the heat utilization facility 1 to the gas turbine 10 is provided, so that the air containing the volatile organic compound and the like is supplied to the combustor 12 of the gas turbine 10. Combustion treatment can be performed, and the exhaust gas can be purified without installing a decomposition apparatus in the heat utilization facility 1.

図２は本実施例に係るエネルギー供給システムの全体構成を表すシステムフロー図である。この図において、図１と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。図２に示したように、本実施例が実施例１と相違する点は、吸気系統７に吸気冷却装置８を設けたことにある。   FIG. 2 is a system flow diagram illustrating the overall configuration of the energy supply system according to the present embodiment. In this figure, parts similar to those in FIG. As shown in FIG. 2, the present embodiment is different from the first embodiment in that an intake air cooling device 8 is provided in the intake system 7.

大気Ａは熱交換器３によって高温となっているため密度が小さくなっている。そのため、ガスタービン１０の圧縮機１１にそのまま吸引されると、ガスタービン作動空気の減少により発電機１４の電気出力が小さくなる。即ち、必要なガスタービン出力に対して、設置されるガスタービンが相対的に大型化する。また、大気Ａの高温化により圧縮機１１の圧縮動力が増加するため、ガスタービン１０の効率が低下してしまう。   Since the atmosphere A is heated by the heat exchanger 3, the density is reduced. Therefore, when the gas turbine 10 is sucked as it is, the electric output of the generator 14 is reduced due to the reduction of the gas turbine operating air. That is, the installed gas turbine becomes relatively large with respect to the required gas turbine output. Further, since the compression power of the compressor 11 increases due to the high temperature of the atmosphere A, the efficiency of the gas turbine 10 decreases.

そこで本実施例においては、吸気系統７において吸引する大気Ａを冷却する吸気冷却装置８を備えることで、ガスタービン出力と効率の維持が達成できる。吸気冷却装置８は熱交換器を用いて大気や河川水，海水等の冷媒により吸気を冷却することも考えられる。また、図２に示すように、供給系統８ａ，高圧ポンプ８ｂ，噴霧装置８ｃにより吸気冷却装置８を構成し、空気中で熱媒体を蒸発させ熱媒体の蒸発熱を利用することで、熱交換器が無いコンパクトな構造にすることができる。   Therefore, in the present embodiment, the gas turbine output and efficiency can be maintained by providing the intake air cooling device 8 that cools the air A sucked in the intake system 7. It is conceivable that the intake air cooling device 8 cools the intake air with a refrigerant such as air, river water, seawater, etc., using a heat exchanger. In addition, as shown in FIG. 2, an intake air cooling device 8 is constituted by a supply system 8a, a high pressure pump 8b, and a spray device 8c, and heat exchange is performed by evaporating the heat medium in the air and using the heat of evaporation of the heat medium. It can be made into a compact structure without a vessel.

その他の構成については、前述した実施例１と同様であり、実施例１と同様の効果を得ることができる。   About another structure, it is the same as that of Example 1 mentioned above, and the effect similar to Example 1 can be acquired.

図３は実施例３に係るエネルギー供給システムの全体構成を表すシステムフロー図である。この図において、図２と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。図３に示すように、本実施例が実施例２と相違する点は、熱利用施設１で熱源として利用されて凝縮した所定温度（例えば６０［℃］程度）の熱媒体Ｅを吸気冷却装置８に供給するとともに、ボイラ３０に再利用するための循環系統を設けことにある。   FIG. 3 is a system flow diagram illustrating the overall configuration of the energy supply system according to the third embodiment. In this figure, parts similar to those in FIG. As shown in FIG. 3, the present embodiment is different from the second embodiment in that a heat medium E having a predetermined temperature (for example, about 60 [° C.]) condensed by being used as a heat source in the heat utilization facility 1 is an intake air cooling device. 8 is provided with a circulation system for reuse in the boiler 30.

具体的には、熱利用施設１の熱交換器３から排出された熱媒体は一旦、回収タンク９に貯留される。そして、回収タンク９から排出された熱媒体はガスタービン１０の吸気系統７に供給するとともに、ボイラ３０の低圧側熱交換器３１に供給する。従って、熱利用施設１内の熱交換器３と回収タンク９との間に熱媒体を流通させる系統を備える。また、回収タンク９と吸気冷却装置８の高圧ポンプ８ｂとの間に熱媒体を流通させる系統を備えるとともに、この系統から分岐された系統がボイラ３０の低圧側熱交換器３１に熱媒体を供給する圧送ポンプ３５へ連絡する。ここで、高圧ポンプ８ｂは、熱媒体（蒸気）がヒートポンプ５０から熱利用施設１に供給された後、熱利用施設１で熱源として利用され凝縮した熱媒体Ｅを吸気冷却装置８に供給する役割を果たす。また同様に、圧送ポンプ３５は、熱媒体Ｅをボイラ３０に循環供給する役割を果たす。   Specifically, the heat medium discharged from the heat exchanger 3 of the heat utilization facility 1 is temporarily stored in the recovery tank 9. The heat medium discharged from the recovery tank 9 is supplied to the intake system 7 of the gas turbine 10 and is supplied to the low pressure side heat exchanger 31 of the boiler 30. Therefore, a system for circulating a heat medium between the heat exchanger 3 and the recovery tank 9 in the heat utilization facility 1 is provided. In addition, a system for circulating a heat medium between the recovery tank 9 and the high-pressure pump 8 b of the intake air cooling device 8 is provided, and a system branched from this system supplies the heat medium to the low-pressure side heat exchanger 31 of the boiler 30. The pressure feed pump 35 is informed. Here, the high-pressure pump 8b serves to supply the intake air cooling device 8 with the heat medium E condensed as a heat source in the heat utilization facility 1 after the heat medium (steam) is supplied from the heat pump 50 to the heat utilization facility 1. Fulfill. Similarly, the pressure pump 35 plays a role of circulating and supplying the heat medium E to the boiler 30.

このように熱利用施設１で熱利用されて凝縮された熱媒体を吸気冷却装置８で蒸発させているため、凝縮した所定温度（例えば６０［℃］程度）の熱媒体Ｅの持つ熱エネルギーをエネルギー供給システムに再度供給することができ、システム全体の熱効率が向上する。また、熱媒体の再利用が可能となるため、熱媒体の消費量が大幅に低減できランニングコストが抑制できる。   As described above, the heat medium condensed by heat utilization in the heat utilization facility 1 is evaporated by the intake air cooling device 8, so that the heat energy of the heat medium E having a predetermined temperature (for example, about 60 ° C.) is condensed. The energy can be supplied again to the energy supply system, improving the thermal efficiency of the entire system. In addition, since the heat medium can be reused, the consumption of the heat medium can be greatly reduced, and the running cost can be suppressed.

その他の構成については、前述した実施例１，２と同様であり、これらと同様の効果を得ることができる。   About another structure, it is the same as that of Example 1, 2 mentioned above, and the effect similar to these can be acquired.

なお、以上の各実施形態では、熱利用施設に供給する熱媒体に水を用いる場合を説明してきた。しかし、閉じた系を構成し熱媒体が外部に流出することがない場合には、例えば二酸化炭素やアンモニア，トリフルオロエタノール等といった他の媒体を熱媒体に使用してもよい。もちろん、こうした他の媒体を単独で熱媒体として用いても良いが、場合によっては複数種類を混合しても良いし、水と混合して使用しても良く、特に限定されるものではない。   In each of the above embodiments, the case where water is used as the heat medium supplied to the heat utilization facility has been described. However, when a closed system is configured and the heat medium does not flow out to the outside, another medium such as carbon dioxide, ammonia, trifluoroethanol, or the like may be used as the heat medium. Of course, these other media may be used alone as a heat medium, but in some cases, a plurality of types may be mixed or used by mixing with water, and there is no particular limitation.

ただし、上述の各実施形態のように熱利用施設に供給する熱媒体に水を用いる場合は、従来のボイラあるいはコジェネレーションシステムから供給される蒸気を利用した熱利用施設がそのまま使用できるため、機器，材料，製造設備，設計方法等が従来と同様に利用できる利点がある。   However, when water is used as the heat medium supplied to the heat utilization facility as in each of the above-described embodiments, the heat utilization facility using steam supplied from a conventional boiler or cogeneration system can be used as it is. , Materials, manufacturing equipment, design methods, etc. can be used as before.

図４は、実施例４におけるエネルギー供給システムの全体構成を示すシステムフロー図である。この図において、図３と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。本実施例では、熱利用施設１，ガスタービン１０，ボイラ３０をＸ地点に設置し、ヒートポンプ
５０をＸ地点から遠方に離れたＹ地点に設置している。そして、蒸気が流れる配管７４，４２，温水が流れる配管３８の配管の長さを引き伸ばしている。 FIG. 4 is a system flow diagram illustrating the overall configuration of the energy supply system according to the fourth embodiment. In this figure, parts similar to those in FIG. In the present embodiment, the heat utilization facility 1, the gas turbine 10, and the boiler 30 are installed at the X point, and the heat pump 50 is installed at the Y point far away from the X point. The lengths of the pipes 74 and 42 through which the steam flows and the pipe 38 through which the hot water flows are extended.

このように、熱利用施設１と配管８３を通じて熱交換器５４に熱を供給する熱源の距離が離れている場合にも、ヒートポンプ５０から熱利用施設１に蒸気を供給することで、Ｘ地点とＹ地点を遠方に離した設置が可能となる。   Thus, even when the distance between the heat utilization facility 1 and the heat source that supplies heat to the heat exchanger 54 through the pipe 83 is long, by supplying steam from the heat pump 50 to the heat utilization facility 1, Installation with the Y point far away is possible.

なお、熱利用施設１と熱源との距離が離れている場合、熱利用施設１とガスタービン
１０間の吸気系統７、及びガスタービン１０とボイラ３０間の燃焼ガス系統で構成されるガスタービン１０の空気系統の一部を引き伸ばすことも考えられる。しかし、ボイラ３０とヒートポンプ５０間の配管３８，４２及びヒートポンプ５０と熱利用施設１間の蒸気供給系統７０は、ガスタービン１０の空気系統に比較して管径が小さい。そこで、本実施例のように、ボイラ３０とヒートポンプ５０間の配管３８，４２及びヒートポンプ５０と熱利用施設１間の蒸気供給系統７０の距離を長くすることで、設置スペース及びコスト面で有利となる。また、ガスタービン１０の空気系統は、空気が圧縮性流体であるため圧縮機動力を多大に消費して圧縮している。一方、ボイラ３０とヒートポンプ５０間の配管３８，４２及びヒートポンプ５０と熱利用施設１間の蒸気供給系統７０といった温水・蒸気系の圧力は、水が非圧縮性であるため圧送ポンプ３５の動力消費で済む。そのため、エネルギー効率の面からも有利である。 When the distance between the heat utilization facility 1 and the heat source is long, the gas turbine 10 configured by the intake system 7 between the heat utilization facility 1 and the gas turbine 10 and the combustion gas system between the gas turbine 10 and the boiler 30. It is also possible to extend a part of the air system. However, the pipes 38 and 42 between the boiler 30 and the heat pump 50 and the steam supply system 70 between the heat pump 50 and the heat utilization facility 1 have smaller pipe diameters than the air system of the gas turbine 10. Therefore, as in this embodiment, it is advantageous in terms of installation space and cost by increasing the distances between the pipes 38 and 42 between the boiler 30 and the heat pump 50 and the steam supply system 70 between the heat pump 50 and the heat utilization facility 1. Become. Further, the air system of the gas turbine 10 compresses by consuming a large amount of compressor power because air is a compressible fluid. On the other hand, the pressure of the hot water / steam system such as the pipes 38 and 42 between the boiler 30 and the heat pump 50 and the steam supply system 70 between the heat pump 50 and the heat utilization facility 1 is the power consumption of the pump 35 because the water is incompressible. Just do it. Therefore, it is advantageous also in terms of energy efficiency.

図５は、実施例５におけるエネルギー供給システムの全体構成を示すシステムフロー図である。この図において、図４と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。本実施例では、ヒートポンプ５０に二相流膨張タービン５２を設けないとともに、ボイラ３０に熱媒体Ｄを供給する圧送ポンプ３５の上流側で分岐した熱媒体の配管をヒートポンプ５０内の熱交換器５４に接続している点が、実施例４と異なっている。   FIG. 5 is a system flow diagram illustrating the overall configuration of the energy supply system according to the fifth embodiment. In this figure, parts similar to those in FIG. In the present embodiment, the heat pump 50 is not provided with the two-phase flow expansion turbine 52, and the heat medium pipe branched on the upstream side of the pressure feed pump 35 that supplies the heat medium D to the boiler 30 is replaced with the heat exchanger 54 in the heat pump 50. The point of being connected to is different from the fourth embodiment.

実施例４のように、配管３８が長くなると、低圧側熱交換器３１により得られた熱媒体の熱が配管３８により二相流膨張タービン５２に供給するまでの熱損失が大きくなる。そのため、低圧側熱交換器３１の上流側に分岐３６を設け、配管３８内を流れる熱媒体の温度を下げてヒートポンプ５０に輸送することが望ましい。このように、低圧側熱交換器
３１の上流側に分岐３６を設け、その分岐３６からヒートポンプ５０に熱媒体を供給することで配管３８の熱損失を抑制することができる。 As in the fourth embodiment, when the pipe 38 becomes long, the heat loss until the heat of the heat medium obtained by the low-pressure side heat exchanger 31 is supplied to the two-phase flow expansion turbine 52 through the pipe 38 increases. Therefore, it is desirable to provide a branch 36 on the upstream side of the low-pressure side heat exchanger 31 to lower the temperature of the heat medium flowing in the pipe 38 and transport it to the heat pump 50. As described above, by providing the branch 36 on the upstream side of the low-pressure heat exchanger 31 and supplying the heat medium from the branch 36 to the heat pump 50, heat loss of the pipe 38 can be suppressed.

また、圧送ポンプ３５より上流側に熱媒体供給系統を分岐させる分岐流路を設けることで、配管３８内の熱媒体の圧力を下げてヒートポンプ５０に供給することも可能となる。この場合、ヒートポンプ５０の二相流膨張タービン５２を省略することもできる。なお、配管３８の途中に調整用のオリフィス１５（またはバルブ等）を設け、配管３８に流れる熱媒体の流量および圧力を調整してもよい。   Further, by providing a branch flow path for branching the heat medium supply system upstream of the pressure feed pump 35, the pressure of the heat medium in the pipe 38 can be lowered and supplied to the heat pump 50. In this case, the two-phase expansion turbine 52 of the heat pump 50 can be omitted. Note that an adjustment orifice 15 (or a valve or the like) may be provided in the middle of the pipe 38 to adjust the flow rate and pressure of the heat medium flowing through the pipe 38.

図６は、実施例６におけるエネルギー供給システムの全体構成を示すシステムフロー図である。この図において、図４と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。本実施例では、図４と比較して、ヒートポンプ５０を構成していた蒸気タービン５１を熱利用施設１が配置されているＸ地点に設置し、蒸気タービン５１の発電機１６を駆動して得られる電気がヒートポンプ５０内の圧縮機５３を駆動するモータ１７に伝達する点が異なっている。   FIG. 6 is a system flow diagram illustrating the overall configuration of the energy supply system according to the sixth embodiment. In this figure, parts similar to those in FIG. In the present embodiment, compared with FIG. 4, the steam turbine 51 constituting the heat pump 50 is installed at a point X where the heat utilization facility 1 is disposed, and the generator 16 of the steam turbine 51 is driven. The difference is that transmitted electricity is transmitted to the motor 17 that drives the compressor 53 in the heat pump 50.

ボイラ３０とヒートポンプ５０内の蒸気タービン５１間の蒸気を供給する配管４２が長くなると、配管４２の圧力損失及び熱損失が増加する。そこで、本実施例では、Ｘ地点に設置されたボイラ３０の近傍に、蒸気タービン５１と蒸気タービン５１により駆動される発電機１６を配置し、ヒートポンプ５０は二相流膨張タービン５２，外部の熱源と熱媒体とを熱交換させる熱交換器５４，熱交換器５４によって熱交換された熱媒体を圧縮する圧縮機５３、圧縮機５３を駆動するモータ１７によって構成されている。そして、発電機
１６とモータ１７間は電気を送電する電力線１８を設ける。このように、蒸気タービン
５１から得られた電力によって熱交換器５４から排出された蒸気を圧縮することで、発電機１６による発電，電力線１８による送電，モータ１７による駆動のエネルギー損失の合計が、配管４２を長くしたことによる圧力損失および熱損失よりも小さい場合には、エネルギー効率向上が達成できる。また、本構成の場合、蒸気供給系統７０の大部分はＸ地点とＹ地点とをまたぐ配管７２である。この配管７２は、配管７４に比べて小径で済むため配管コストを低下させることが可能である。 When the piping 42 that supplies steam between the boiler 30 and the steam turbine 51 in the heat pump 50 becomes longer, the pressure loss and heat loss of the piping 42 increase. Therefore, in this embodiment, the steam turbine 51 and the generator 16 driven by the steam turbine 51 are disposed in the vicinity of the boiler 30 installed at the point X, and the heat pump 50 includes the two-phase flow expansion turbine 52, an external heat source. A heat exchanger 54 that exchanges heat with the heat medium, a compressor 53 that compresses the heat medium heat-exchanged by the heat exchanger 54, and a motor 17 that drives the compressor 53. A power line 18 for transmitting electricity is provided between the generator 16 and the motor 17. Thus, by compressing the steam discharged from the heat exchanger 54 with the electric power obtained from the steam turbine 51, the total energy loss of power generation by the generator 16, power transmission by the power line 18, and driving by the motor 17 is as follows. When the pressure loss and heat loss due to the length of the pipe 42 are smaller, energy efficiency can be improved. In the case of this configuration, most of the steam supply system 70 is a pipe 72 that crosses the X point and the Y point. Since the pipe 72 has a smaller diameter than the pipe 74, the pipe cost can be reduced.

なお、本実施例では二相流膨張タービン５２を備えるヒートポンプ５０（実施例４）において、蒸気タービン５１と圧縮機５３とを遠隔配置した。しかし、二相流膨張タービン５２を備えないヒートポンプ５０（実施例５）においても、蒸気タービン５１と圧縮機
５３とを遠隔配置するために蒸気タービン５１の駆動力を電力によって圧縮機５３に伝達することもできる。このように、二相流膨張タービン５２を備えないヒートポンプ５０
（実施例５）においても、蒸気タービン５１から得られた電力によって熱交換器５４から排出された蒸気を圧縮する圧縮機５３を備えることで、実施例５の効果を併せて得ることが可能である。 In this embodiment, the steam turbine 51 and the compressor 53 are remotely arranged in the heat pump 50 (Example 4) including the two-phase flow expansion turbine 52. However, in the heat pump 50 (Embodiment 5) that does not include the two-phase flow expansion turbine 52, the driving force of the steam turbine 51 is transmitted to the compressor 53 by electric power in order to remotely arrange the steam turbine 51 and the compressor 53. You can also In this way, the heat pump 50 without the two-phase flow expansion turbine 52.
Also in (Embodiment 5), it is possible to obtain the effect of Embodiment 5 together by providing the compressor 53 that compresses the steam discharged from the heat exchanger 54 by the electric power obtained from the steam turbine 51. is there.

高温空気を用いた脱水，乾燥装置にエネルギーを供給するシステムとして、ガスタービンとヒートポンプを組み合わせたコジェネレーションシステムに適用可能である。   As a system for supplying energy to dehydration and drying equipment using high-temperature air, it can be applied to a cogeneration system that combines a gas turbine and a heat pump.

実施例１に係るエネルギー供給システムの全体構成を表すシステムフロー図である。It is a system flow figure showing the whole energy supply system composition concerning Example 1. FIG. 実施例２に係るエネルギー供給システムの全体構成を表すシステムフロー図である。It is a system flow figure showing the whole structure of the energy supply system which concerns on Example 2. FIG. 実施例３に係るエネルギー供給システムの全体構成を表すシステムフロー図である。It is a system flow figure showing the whole structure of the energy supply system which concerns on Example 3. FIG. 実施例４に係るエネルギー供給システムの全体構成を表すシステムフロー図である。It is a system flow figure showing the whole energy supply system composition concerning Example 4. 実施例５に係るエネルギー供給システムの全体構成を表すシステムフロー図である。It is a system flow figure showing the whole energy supply system composition concerning Example 5. 実施例６に係るエネルギー供給システムの全体構成を表すシステムフロー図である。It is a system flow figure showing the whole energy supply system composition concerning Example 6.

符号の説明Explanation of symbols

１…熱利用施設、２…吸気フィルター、３，５４…熱交換器、４…乾燥室、５…高温空気、６…対象物、７…吸気系統、８…吸気冷却装置、８ａ…供給系統、８ｂ，３９…高圧ポンプ、８ｃ…噴霧装置、９…回収タンク、１０…ガスタービン、１１，５３…圧縮機、１２…燃焼器、１３…タービン、１４…発電機、３０…ボイラ、３１…低圧側熱交換器、３４…高圧側熱交換器、３５…圧送ポンプ、３６…分岐、３７，３８，４２，７１，７２，７４，８３…配管、４３…煙突、５０…ヒートポンプ、５１…蒸気タービン、５２…二相流膨張タービン、７０…蒸気供給系統、７３…合流器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat utilization facility, 2 ... Intake filter, 3,54 ... Heat exchanger, 4 ... Drying chamber, 5 ... Hot air, 6 ... Object, 7 ... Intake system, 8 ... Intake cooling device, 8a ... Supply system, 8b, 39 ... high pressure pump, 8c ... spraying device, 9 ... recovery tank, 10 ... gas turbine, 11, 53 ... compressor, 12 ... combustor, 13 ... turbine, 14 ... generator, 30 ... boiler, 31 ... low pressure Side heat exchanger, 34 ... High pressure side heat exchanger, 35 ... Pressure feed pump, 36 ... Branch, 37, 38, 42, 71, 72, 74, 83 ... Pipe, 43 ... Chimney, 50 ... Heat pump, 51 ... Steam turbine 52 ... Two-phase flow expansion turbine, 70 ... Steam supply system, 73 ... Merger.

Claims (7)

空気と燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成するガスタービンと、
該ガスタービンから排出した燃焼ガスにより熱媒体を加熱して蒸気を生成するボイラと、
該ボイラからの蒸気により駆動する蒸気タービン及び外部から得られる熱により前記熱媒体を加熱して設定温度の蒸気を生成する熱交換器を有するヒートポンプと、
前記蒸気タービン及び前記熱交換器から排出した蒸気を、蒸気の熱を利用する熱利用施設に供給する蒸気供給系統と、
該蒸気供給系統から供給された蒸気によって対象物を脱水及び乾燥させる熱利用施設と、
該熱利用施設で使用された空気を前記ガスタービンに供給する吸気系統とを備えたことを特徴とするエネルギー供給システム。 A gas turbine that generates combustion gas by mixing and burning air and fuel;
A boiler that generates steam by heating a heat medium with combustion gas discharged from the gas turbine;
A heat turbine having a steam turbine driven by steam from the boiler and a heat exchanger that generates steam at a set temperature by heating the heat medium with heat obtained from the outside;
A steam supply system that supplies steam discharged from the steam turbine and the heat exchanger to a heat utilization facility that uses heat of the steam;
A heat utilization facility for dehydrating and drying an object with the steam supplied from the steam supply system;
An energy supply system comprising: an intake system that supplies air used in the heat utilization facility to the gas turbine. 請求項１に記載のエネルギー供給システムであって、前記ガスタービン吸気系統に空気を冷却する吸気冷却装置を備えたことを特徴とするエネルギー供給システム。   The energy supply system according to claim 1, wherein the gas turbine intake system includes an intake air cooling device that cools air. 請求項２に記載の吸気冷却装置は、空気中で熱媒体を蒸発させることにより、熱媒体の蒸発熱を利用することを特徴とするエネルギー供給システム。   3. The energy supply system according to claim 2, wherein the intake air cooling device uses the heat of evaporation of the heat medium by evaporating the heat medium in the air. 請求項２に記載のエネルギー供給システムであって、
前記熱利用施設で熱利用されて凝縮された熱媒体を前記吸気冷却装置で蒸発させることを特徴とするエネルギー供給システム。 The energy supply system according to claim 2,
An energy supply system, wherein a heat medium condensed by heat use in the heat use facility is evaporated by the intake air cooling device. 外部から空気を吸気し燃料と混合燃焼させて燃焼ガスを生成するガスタービンと、
該ガスタービンから排出した燃焼ガスにより熱媒体を加熱して蒸気を生成するボイラと、
該ボイラへ該熱媒体を供給する熱媒体供給系統に圧送ポンプを設け、
該圧送ポンプより上流側に該熱媒体供給系統を分岐させる分岐流路を設け、
前記ボイラからの蒸気により駆動する蒸気タービン及び外部から得られる熱により該分岐流路の前記熱媒体を加熱して設定温度の蒸気を生成する熱交換器を有するヒートポンプと、
前記蒸気タービン及び前記熱交換器から排出した蒸気を、蒸気の熱を利用する熱利用施設に供給する蒸気供給系統と、
該蒸気供給系統から供給された蒸気によって対象物を脱水及び乾燥させる熱利用施設と、
該熱利用施設で使用された空気を前記ガスタービンの吸気として供給する吸気系統とを備えたことを特徴とするエネルギー供給システム。 A gas turbine that takes in air from outside and mixes and burns with fuel to generate combustion gas;
A boiler that generates steam by heating a heat medium with combustion gas discharged from the gas turbine;
A pressure feed pump is provided in a heat medium supply system for supplying the heat medium to the boiler;
A branch flow path for branching the heat medium supply system upstream from the pressure pump is provided,
A steam turbine driven by steam from the boiler, and a heat pump having a heat exchanger that generates steam at a set temperature by heating the heat medium in the branch flow path by heat obtained from the outside;
A steam supply system that supplies steam discharged from the steam turbine and the heat exchanger to a heat utilization facility that uses heat of the steam;
A heat utilization facility for dehydrating and drying an object with the steam supplied from the steam supply system;
An energy supply system comprising: an intake system that supplies air used in the heat utilization facility as intake air of the gas turbine. 空気と燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成するガスタービンと、
該ガスタービンから排出した燃焼ガスにより熱媒体を加熱して蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラからの蒸気により駆動する蒸気タービンと、
外部から得られる熱により前記熱媒体を加熱して設定温度の蒸気を生成する熱交換器及び該蒸気タービンから得られた電力によって該熱交換器から排出された蒸気を圧縮する圧縮機とを有するヒートポンプと、
前記蒸気タービン及び該圧縮機から排出した蒸気を、蒸気の熱を利用する熱利用施設に供給する蒸気供給系統と、
該蒸気供給系統から供給された蒸気によって対象物を脱水及び乾燥させる熱利用施設と、
該熱利用施設で使用された空気を前記ガスタービンの吸気として供給する吸気系統とを備えたことを特徴とするエネルギー供給システム。 A gas turbine that generates combustion gas by mixing and burning air and fuel;
A boiler that generates steam by heating a heat medium with combustion gas discharged from the gas turbine;
A steam turbine driven by steam from the boiler;
A heat exchanger that heats the heat medium by heat obtained from the outside to generate steam at a set temperature, and a compressor that compresses the steam discharged from the heat exchanger by electric power obtained from the steam turbine. A heat pump,
A steam supply system that supplies steam discharged from the steam turbine and the compressor to a heat utilization facility that uses heat of the steam;
A heat utilization facility for dehydrating and drying an object with the steam supplied from the steam supply system;
An energy supply system comprising: an intake system that supplies air used in the heat utilization facility as intake air of the gas turbine. ボイラにガスタービンが排出する燃焼ガスを供給することで蒸気を生成し、
外部から得られる熱により熱交換器で熱媒体を加熱して設定温度の蒸気を生成し、
前記ボイラ及び前記熱交換器で生成された蒸気を熱利用施設に供給し、
前記熱利用施設で該蒸気により対象物を脱水及び乾燥させ、
前記熱利用施設で使用された空気を前記ガスタービンに供給するエネルギー供給方法。

Steam is generated by supplying combustion gas discharged from the gas turbine to the boiler,
The heat medium is heated by a heat exchanger using heat obtained from the outside to generate steam at a set temperature,
Supply steam generated by the boiler and the heat exchanger to a heat utilization facility,
The object is dehydrated and dried by the steam at the heat utilization facility,
An energy supply method for supplying air used in the heat utilization facility to the gas turbine.

JP2006021635A 2006-01-31 2006-01-31 Energy supply system and energy supply method Pending JP2007205169A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006021635A JP2007205169A (en) 2006-01-31 2006-01-31 Energy supply system and energy supply method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006021635A JP2007205169A (en) 2006-01-31 2006-01-31 Energy supply system and energy supply method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007205169A true JP2007205169A (en) 2007-08-16

Family

ID=38484857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006021635A Pending JP2007205169A (en) 2006-01-31 2006-01-31 Energy supply system and energy supply method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007205169A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257159A (en) * 2008-04-15 2009-11-05 Tlv Co Ltd Condensate force feed device
JP2009257160A (en) * 2008-04-15 2009-11-05 Tlv Co Ltd Condensate pumping device
CN101825004A (en) * 2009-09-17 2010-09-08 邢玉明 Condensing-type low-vacuum steam turbine and turbocharger
KR101244165B1 (en) 2011-02-11 2013-03-25 (주)녹색에너지 Heat treatment and drying system of a dyeing material
CN102996191A (en) * 2012-12-26 2013-03-27 北京国电蓝天节能科技开发有限公司 Double-extraction adjustable heating system of thermal power generating unit
CN103696819A (en) * 2013-12-07 2014-04-02 广西柳州发电有限责任公司 High pressure and low pressure two-stage industrial steam extraction heat supply device for steam turbine
JP2014092158A (en) * 2012-11-05 2014-05-19 General Electric Co <Ge> Combined cycle power plant with absorption heat transformer
CN107940468A (en) * 2017-12-16 2018-04-20 江西正拓新能源科技股份有限公司 A kind of waste recovery systems of graphite cathode material

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257159A (en) * 2008-04-15 2009-11-05 Tlv Co Ltd Condensate force feed device
JP2009257160A (en) * 2008-04-15 2009-11-05 Tlv Co Ltd Condensate pumping device
CN101825004A (en) * 2009-09-17 2010-09-08 邢玉明 Condensing-type low-vacuum steam turbine and turbocharger
KR101244165B1 (en) 2011-02-11 2013-03-25 (주)녹색에너지 Heat treatment and drying system of a dyeing material
JP2014092158A (en) * 2012-11-05 2014-05-19 General Electric Co <Ge> Combined cycle power plant with absorption heat transformer
CN102996191A (en) * 2012-12-26 2013-03-27 北京国电蓝天节能科技开发有限公司 Double-extraction adjustable heating system of thermal power generating unit
CN103696819A (en) * 2013-12-07 2014-04-02 广西柳州发电有限责任公司 High pressure and low pressure two-stage industrial steam extraction heat supply device for steam turbine
CN107940468A (en) * 2017-12-16 2018-04-20 江西正拓新能源科技股份有限公司 A kind of waste recovery systems of graphite cathode material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7908861B2 (en) Heat energy supply system and method, and reconstruction method of the system
JP2007205169A (en) Energy supply system and energy supply method
JP4705018B2 (en) Operation method of gas turbine assembly
JP2007198200A (en) Energy supply system using gas turbine, energy supply method and method for remodeling energy supply system
JP3681434B2 (en) Cogeneration system and combined cycle power generation system
JP2007032568A (en) Combined cycle power generation plant
JP6245404B1 (en) Combustion equipment and power generation equipment
JP4659601B2 (en) Energy supply system, energy supply method, and energy supply system remodeling method
JP4668189B2 (en) Method for improving efficiency of gas turbine equipment and gas turbine equipment
JP2011032954A (en) Combined power generation system using cold of liquefied gas
JP4736885B2 (en) Waste heat recovery power generation system
JP2011106459A (en) Combined cycle power plant with integrated organic rankine cycle device
JP4343188B2 (en) High humidity gas turbine equipment
JP2012117517A (en) Heat exchanger for combined cycle power plant
JP4794229B2 (en) Gas turbine power generator and gas turbine combined power generation system
WO2018143171A1 (en) Heat cycle facility
JP6071271B2 (en) Turbine blade cooling system and gas turbine
JP5017057B2 (en) Heat pump system, operation method thereof, and vapor evaporator system
JP2008045807A (en) Steam generating system
KR20140085001A (en) Energy saving system for using waste heat of ship
JP4666641B2 (en) Energy supply system, energy supply method, and energy supply system remodeling method
JP4999992B2 (en) Gas turbine combined power generation system
EP1685890B1 (en) Method and device for heat recovery from moisture-laden gas by a hygroscopic medium
KR100447291B1 (en) Method and device for increasing the pressure of a gas
CN101881189B (en) Steam turbine power system and method of assembling the same