JP2012193715A - Power generating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密閉循環流路を通流する発電用媒体を空気で冷却する凝縮器を備えた発電装置に関する。 The present invention relates to a power generation apparatus including a condenser that cools a power generation medium flowing through a closed circulation channel with air.
媒体に水を用い、熱源で水を加熱して生じた蒸気でタービンを回し、タービンに連結された発電機で発電を行い、タービンから排出された低温蒸気を凝縮器で液化し、液化した水を前記熱源で気化するサイクルを備えた発電装置が知られている。従来の発電装置では、媒体である水を外気と接触させ、水の気化熱による冷却効果で水自身を冷やしていた。例えば、特許文献1は、復水器と、空気抽出器と、復水器冷却器と、復水器冷却器に冷却水を送る循環水ポンプと、循環水ポンプ用電動機と、復水器冷却器の冷却能力を調整するべく循環水ポンプの回転数を制御する制御手段と、を有する復水器システムを開示している。
上記のような、水と外気を直接接触させて冷却する方式とは別の冷却方式として、特許文献2は、発電用その他に利用される蒸気タービンより排気される蒸気を排気管により復水器本体内に形成された風洞に導き、復水器本体に設けられた空気入口部より風洞に導入された空気との熱交換により蒸気を凝縮させて復水する空冷復水器において、復水器本体の空気入口部に設けられた吸気冷却器と、この吸気冷却器に冷却配管を介して接続され冷媒を循環させて空気入口部より風洞に流入する空気を冷却する放熱器と、吸気冷却器より放熱器に戻る冷媒を凝縮させる圧縮機を備える空冷復水器を開示している。
Water is used as a medium, water is heated by a heat source, the turbine is rotated by steam generated, power is generated by a generator connected to the turbine, and the low-temperature steam discharged from the turbine is liquefied by a condenser and liquefied water There is known a power generation apparatus having a cycle for vaporizing the gas with the heat source. In the conventional power generator, water as a medium is brought into contact with the outside air, and the water itself is cooled by a cooling effect due to the heat of vaporization of water. For example, Patent Document 1 discloses a condenser, an air extractor, a condenser cooler, a circulating water pump that sends cooling water to the condenser cooler, an electric motor for the circulating water pump, and condenser cooling. And a control means for controlling the rotational speed of the circulating water pump in order to adjust the cooling capacity of the condenser.
As a cooling system different from the above-described cooling system in which water and outside air are brought into direct contact with each other,
特許文献1のような水と外気を直接接触させて冷却する方式では、水が蒸発するため補給水が必要であり、さらに水の濃縮によりスケールが発生するため、水質管理をしなければならない問題点があった。この問題点を克服する冷却方式として、特許文献2に記載のような空冷方式の冷却器が開発されている。しかし、特許文献2のように、吸気冷却器で冷却された空気によって発電用媒体である蒸気を冷却する方式では、発電用媒体ガスを冷却する冷却器において、冬季に外気温度が発電用媒体の沸点より低下すると発電用媒体ガス流路内が大気に比べて負圧になるために、発電用媒体流路の配管接続部分から空気が混入するという問題があった。
In the method of cooling water by directly contacting water and outside air as in Patent Document 1, since water evaporates, makeup water is necessary, and further, the scale is generated due to the concentration of water, so the water quality must be controlled. There was a point. As a cooling system that overcomes this problem, an air-cooled cooler as described in
上記の課題を解決するべく、本発明は、発電用媒体流路に空気が混入することを防止できる発電装置を提供することを目的とする。 In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a power generation device capable of preventing air from entering a power generation medium flow path.
上記課題を解決するため、発明者は、大気圧に対して最も負圧になる凝縮器出口側の発電用媒体圧力が大気圧より正圧になるように、凝縮器への熱の供給量を増加させればよいということを発想した。そこで、本発明に係る発電装置は、熱源流体の熱で発電用媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から排出された発電用媒体で回転するタービンと、前記タービンに接続された発電機と、前記タービンから排出された発電用媒体を空気で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から排出される発電用媒体の圧力を測定する圧力計と、前記凝縮器から排出される発電用媒体を前記蒸発器に送る循環ポンプと、前記循環ポンプの流量を制御する制御装置を備える発電装置であって、前記制御装置は、大気圧以上の予め定めた圧力値を目標圧力値として、または前記大気圧に所定の値を加えた値を目標圧力値として設定され、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記凝縮器への熱供給量を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記凝縮器への熱供給量を増やすことを基本的な特徴とする。熱源流体としては、例えば、地熱水や工場排熱などが利用できる。凝縮器へ供給される熱の温度は、発電用媒体の沸点より高い温度である。 In order to solve the above problems, the inventor has reduced the amount of heat supplied to the condenser so that the power generation medium pressure on the condenser outlet side, which is the most negative pressure with respect to the atmospheric pressure, is more positive than the atmospheric pressure. I thought that it should be increased. Therefore, a power generation apparatus according to the present invention includes an evaporator that evaporates a power generation medium with the heat of a heat source fluid, a turbine that rotates with the power generation medium discharged from the evaporator, and a generator that is connected to the turbine. A condenser that cools and condenses the power generation medium discharged from the turbine with air, a pressure gauge that measures the pressure of the power generation medium discharged from the condenser, and a power generation discharge from the condenser A power generation device comprising a circulation pump for sending a medium to the evaporator and a control device for controlling the flow rate of the circulation pump, wherein the control device uses a predetermined pressure value equal to or higher than atmospheric pressure as a target pressure value, or A value obtained by adding a predetermined value to the atmospheric pressure is set as a target pressure value, and when the pressure value of the pressure gauge is higher than the target pressure value, the amount of heat supplied to the condenser is reduced, and the pressure gauge The pressure value is Is lower than the pressure value is a basic feature of increasing the heat supply amount to the condenser. As the heat source fluid, for example, geothermal water or factory exhaust heat can be used. The temperature of the heat supplied to the condenser is higher than the boiling point of the power generation medium.
このような構成にすれば、凝縮器へ供給される熱量を増加することで、凝縮器出口側の発電用媒体の温度の低下を防止できる。したがって、凝縮器での流入熱量より放熱量が多くなって凝縮器出口側の発電用媒体の温度が沸点より低下することによって凝縮器出口側が大気圧より負圧になるという状況を避けることができる。 With such a configuration, it is possible to prevent the temperature of the power generation medium on the outlet side of the condenser from decreasing by increasing the amount of heat supplied to the condenser. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the outlet side of the condenser becomes negative pressure from the atmospheric pressure because the amount of heat released is larger than the inflow heat amount in the condenser and the temperature of the power generation medium on the outlet side of the condenser is lower than the boiling point. .
上記の発電装置の一つの態様としては、前記基本的な特徴を備えた発電装置において、前記制御装置は、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記循環ポンプの発電用媒体流量を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記循環ポンプの発電用媒体流量を増やすようにしてもよい。 As one aspect of the above power generation device, in the power generation device having the basic characteristics, the control device is configured to generate power for the circulation pump when the pressure value of the pressure gauge is higher than the target pressure value. If the medium flow rate is decreased and the pressure value of the pressure gauge is lower than the target pressure value, the power generation medium flow rate of the circulation pump may be increased.
このような構成にすれば、凝縮器出口側が大気圧より負圧になるという状況を避けることができると共に、熱の供給量が調節し易くなる。
また、上記の発電装置の別の態様としては、前記タービン出口から前記凝縮器入口を接続する配管に第1流量調整バルブを設け、前記制御装置は、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記第1流量調整バルブのバルブ開度を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記第1流量調整バルブのバルブ開度を増やすようにしてもよい。
With such a configuration, it is possible to avoid a situation in which the condenser outlet side becomes a negative pressure from the atmospheric pressure, and it is easy to adjust the heat supply amount.
Moreover, as another aspect of said electric power generating apparatus, the 1st flow regulating valve is provided in piping which connects the said condenser inlet from the said turbine exit, The said control apparatus is a pressure value of the said pressure gauge, and the said target pressure value is provided. If it is higher, the valve opening of the first flow rate adjustment valve is decreased, and if the pressure value of the pressure gauge is lower than the target pressure value, the valve opening of the first flow rate adjustment valve is increased. Good.
このような構成にすれば、凝縮器出口側が大気圧より負圧になるという状況を避けることができると共に、凝縮器への熱の供給量が調節し易くなる。
また、上記の発電装置の別の態様としては、前記基本的な特徴を備えた発電装置において、前記タービン入口から前記凝縮器入口を接続するバイパス流路を設け、前記バイパス流路に第2流量調整バルブを設け、前記制御装置は、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記第2流量調整バルブのバルブ開度を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記第2流量調整バルブのバルブ開度を増やすようにしてもよい。
With such a configuration, it is possible to avoid a situation in which the condenser outlet side becomes a negative pressure from the atmospheric pressure, and it is easy to adjust the amount of heat supplied to the condenser.
Further, as another aspect of the above power generation device, in the power generation device having the above basic characteristics, a bypass flow path connecting the condenser inlet to the turbine inlet is provided, and a second flow rate is provided in the bypass flow path. When the pressure value of the pressure gauge is higher than the target pressure value, the control device reduces the valve opening of the second flow rate adjustment valve, and the pressure value of the pressure gauge becomes the target pressure value. If it is lower, the valve opening of the second flow rate adjusting valve may be increased.
このような構成にすれば、凝縮器出口側が大気圧より負圧になるという状況を避けることができると共に、凝縮器への熱の供給量が調節し易くなる。
また、上記の発電装置の別の態様としては、前記基本的な特徴を備えた発電装置において、前記凝縮器は、大気圧における発電用媒体の沸点より高い温度の前記熱源流体で加温されることがより望ましい。より具体的には、前記の特徴を備えた発電装置において、大気圧における発電用媒体の沸点より高い温度の前記熱源流体を通流して前記凝縮器を加温する第1加温流路を設け、前記第1加温流路に加温用ポンプを設けるかまたは前記熱源流体を分流して第1加温流路に流入させる分岐点に3方弁を設け、前記制御装置は、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記第1加温流路を通流する前記熱源流体の流量を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記第1加温流路を通流する前記熱源流体の流量を増やすように前記加温用ポンプまたは前記3方弁を制御するようにしてもよい。その際、前記第1加温流路を通流する前記熱源流体に、前記蒸発器より下流側の熱源流体を用いる事がより望ましい。さらに、前記凝縮器の加温される部位が、前記凝縮器の出口ヘッダ部であることがより望ましい。
With such a configuration, it is possible to avoid a situation in which the condenser outlet side becomes a negative pressure from the atmospheric pressure, and it is easy to adjust the amount of heat supplied to the condenser.
Further, as another aspect of the above power generation device, in the power generation device having the basic characteristics, the condenser is heated by the heat source fluid having a temperature higher than the boiling point of the power generation medium at atmospheric pressure. It is more desirable. More specifically, in the power generation apparatus having the above characteristics, a first heating flow path is provided for heating the condenser by flowing the heat source fluid having a temperature higher than the boiling point of the power generation medium at atmospheric pressure. A heating pump is provided in the first heating channel, or a three-way valve is provided at a branch point where the heat source fluid is divided and flows into the first heating channel, and the control device includes the pressure gauge When the pressure value of the pressure gauge is higher than the target pressure value, the flow rate of the heat source fluid flowing through the first heating channel is reduced, and when the pressure value of the pressure gauge is lower than the target pressure value, The heating pump or the three-way valve may be controlled to increase the flow rate of the heat source fluid flowing through the one heating channel. At this time, it is more preferable to use a heat source fluid downstream from the evaporator as the heat source fluid flowing through the first heating channel. Furthermore, it is more desirable that the heated portion of the condenser is an outlet header portion of the condenser.
このような構成にすれば、凝縮器出口側が大気圧より負圧になるという状況を避けることができると共に、発電用媒体を加熱した後の熱源流体の熱を利用する場合には、発電量が減ることがなく、従来そのまま排出されていた低温排熱を有効利用できる。 With such a configuration, it is possible to avoid the situation where the condenser outlet side becomes a negative pressure from the atmospheric pressure, and when the heat of the heat source fluid after heating the power generation medium is used, the amount of power generation is The low-temperature exhaust heat that has been exhausted as it is can be used effectively without decreasing.
また、上記の発電装置の別の態様としては、前記基本的な特徴を備えた発電装置において、前記蒸発器と前記循環ポンプの間に前記蒸発器から出た前記熱源流体と前記循環ポンプから出た前記発電用媒体を熱交換する予熱器を備え、前記予熱器からでた発電用媒体の一部を分流させて、分流した前記発電用媒体の熱を前記凝縮器に供給する第2加温流路を設け、前記第2加温流路に第3流量調整バルブを設け、前記制御装置は、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記第2加温流路を通流する前記熱源流体の流量を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記第2加温流路を通流する前記熱源流体の流量を増やすように前記第3流量調整バルブを制御することとしてもよい。 Further, as another aspect of the above power generation device, in the power generation device having the above basic features, the heat source fluid that has flowed out of the evaporator and the circulation pump between the evaporator and the circulation pump. A second heating unit that includes a preheater for exchanging heat of the power generation medium, divides a part of the power generation medium from the preheater, and supplies the heat of the divided power generation medium to the condenser. A flow path is provided, and a third flow rate adjustment valve is provided in the second warming flow path, and the control device opens the second warming flow path when the pressure value of the pressure gauge is higher than the target pressure value. When the flow rate of the heat source fluid flowing is reduced and the pressure value of the pressure gauge is lower than the target pressure value, the flow rate of the heat source fluid flowing through the second heating channel is increased. The flow rate adjusting valve may be controlled.
このような構成にすれば、凝縮器出口側が大気圧より負圧になるという状況を避けることができると共に、予熱器を備えているので熱源流体から回収できる熱量を増加できる。
より具体的には、前記第2加温流路が、前記予熱器の発電用媒体出口側と前記凝縮器の入口側を接続する流路であり、前記予熱器で加熱された発電用媒体が、前記凝縮器の入口側へ供給されるようにしてもよい。また、前記第2加温流路が、前記予熱器の発電用媒体出口側と前記凝縮器の出口ヘッダ部を接続する流路であり、前記予熱器で加熱された発電用媒体が、前記凝縮器の出口ヘッダ部へ供給されるようにしてもよい。
With such a configuration, it is possible to avoid a situation in which the condenser outlet side becomes a negative pressure from the atmospheric pressure, and it is possible to increase the amount of heat that can be recovered from the heat source fluid because the preheater is provided.
More specifically, the second heating channel is a channel connecting the power generation medium outlet side of the preheater and the inlet side of the condenser, and the power generation medium heated by the preheater is , And may be supplied to the inlet side of the condenser. The second heating channel is a channel connecting the power generation medium outlet side of the preheater and the outlet header portion of the condenser, and the power generation medium heated by the preheater is condensed. You may make it supply to the exit header part of a container.
本発明によれば、発電用媒体流路に空気が混入することを防止できる発電装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power generating apparatus which can prevent that air mixes in the medium flow path for electric power generation can be provided.
以下、本発明に係る発電装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。 Hereinafter, an embodiment of a power generator according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, In the range which does not change the summary, it can implement suitably.
本発明に係る第1の実施形態について、図面を用いて説明する。図1は、第1の実施形態における発電装置の主な構成図である。図1は、図2から図4にとって共通の構造を備えているため、同一の構成要素については、同一の符号を付け、重複する説明は省略する。 A first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a main configuration diagram of the power generation device according to the first embodiment. Since FIG. 1 has a structure common to FIGS. 2 to 4, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
熱源流体入口1から流入した熱源流体は、配管を通って蒸発器3、予熱器8を通流後、熱源流体出口15へ排出される。熱源流体入口1の近傍の配管に熱源流体の流量を測定する流量計16と、温度計17が設置されている。発電用媒体が通流する部分としては、循環ポンプ7、予熱器8、蒸発器3、タービン4および凝縮器6が、順に環状に配管で接続されており、タービン4と凝縮器6の間の配管に温度計20と圧力計21を備え、凝縮器6と循環ポンプ7との間の配管に温度計22と圧力計23を備えている。予熱器8では、蒸発器3から排出された熱源流体で凝縮器6から排出された液状の発電用媒体を加熱している。なお、予熱器8は必須ではないが、予熱器8を備える構成にすると、熱源流体から回収できる熱量を増加できる。
The heat source fluid flowing in from the heat source fluid inlet 1 flows through the
予熱器8で予熱された液状の発電用媒体は、蒸発器3で気化され、ガス状の発電用媒体がタービン4へ供給される。蒸発器3とタービン4を接続する配管には気化した発電用媒体の温度と圧力をそれぞれ測定する温度計と圧力計が設置されている。
The liquid power generating medium preheated by the
タービン4は、タービン入口側にある蒸発器3で生じる高圧と、タービン出口側にある凝縮器6により生じる低圧との間の圧力差によって発電用媒体が高圧側から低圧側へ移動する力を受けて回転する。タービン4の回転軸は、発電機5に連結されており、タービン5の回転により発電機5は発電する。タービンの回転数を計測する回転数計25が設置されている。発電機5の出力は、電力変換器30に入力され、各制御装置40,41,42,43,44,45の指令に基づいて所定の電圧の直流電力、または所定の電圧と周波数の交流電力へ変換され、外部へ出力される。
The turbine 4 receives a force for moving the power generation medium from the high pressure side to the low pressure side due to a pressure difference between the high pressure generated in the
タービン4から排出された発電用媒体は、凝縮器6へ導入される。凝縮器6は、空冷式の熱交換器であり、外部からの電力の供給なしに、隔壁を介して外気と発電用媒体との間で熱交換が行われる。凝縮器6の具体的構造としては、例えば、フィンチューブ型の熱交換器が望ましい。
The power generation medium discharged from the turbine 4 is introduced into the
図1、図2、図3、図4、図5、図7、図9において、温度計17,20,22,26、圧力計21,23、流量計16、回転数計25の各値は、図中に破線で示した信号線を通して制御装置40,41,42,43,44,45,46にぞれぞれ入力されている。また、これら制御装置は、発電装置が外部へ出力する電圧や周波数に関する指令を電力変換器30へ出力している。さらに、これら制御装置は、循環ポンプ7を制御して発電用媒体の流量を調整している。
1, 2, 3, 4, 5, 7, and 9, the values of
図1に示した第1の実施形態の制御装置40では、大気圧より若干高い圧力を目標圧力値として、凝縮器6出口側に備えた圧力計23の圧力が目標圧力になるように循環ポンプ7の流量を制御する。圧力計23の圧力が目標圧力より高い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて循環ポンプ7の流量を減らし、圧力計23の圧力が目標圧力より低い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて循環ポンプ7の流量を増やすように制御する。目標圧力に幅を持たせるように上限値、下限値を設定して、圧力計23の圧力が目標圧力上限値より高い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて循環ポンプ7の流量を減らし、圧力計23の圧力が目標圧力下限値より低い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて循環ポンプ7の流量を増やすように制御してもよい。
In the control device 40 of the first embodiment shown in FIG. 1, the circulation pump is set so that the pressure of the
図2は、第2の実施形態における発電装置の主な構成図である。第2の実施形態では、図1の発電装置に加えて、凝縮器6の上流側配管に第1流量調整バルブ19を備えている。制御装置41は、第1流量調整バルブ19のバルブ開度を制御して、凝縮器6へ流入する発電用媒体の流量を調整している。通常運転時には、第1流量調整バルブ19のバルブ開度は、全開ではなく、予め定めた開度の絞りを行っている。制御装置41は、凝縮器6出口側に備えた圧力計23の圧力が大気圧より低くならないように第1流量調整バルブ19のバルブ開度を制御している。具体的には、大気圧より若干高い圧力を目標圧力値として、圧力計23の圧力が目標圧力になるように第1流量調整バルブ19のバルブ開度を制御する。圧力計23の圧力が目標圧力より高い場合は、第1流量調整バルブ19のバルブ開度を予め定めた開度になるように制御する。圧力計23の圧力が目標圧力より低い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて第1流量調整バルブ19のバルブ開度を予め定めた開度よりも開くように制御する。第1流量調整バルブ19のバルブ開度が全開であっても圧力計23の圧力が目標圧力より低い場合は、循環ポンプ7の流量を増やすように制御する。
FIG. 2 is a main configuration diagram of the power generation device according to the second embodiment. In 2nd Embodiment, in addition to the electric power generating apparatus of FIG. 1, the 1st flow regulating valve 19 is provided in the upstream piping of the
図3は、第3の実施形態における発電装置の主な構成図である。第3の実施形態では、図1の発電装置に加えて、タービン入口から凝縮器入口を連通するバイパス流路18を備え、さらに、このバイパス流路18に第2流量調整バルブ20を備えている。制御装置42は、第2流量調整バルブ20のバルブ開度を制御して、バイパス流路18を経由して凝縮器6へ流入する発電用媒体の流量を調整している。通常運転時には、第2流量調整バルブ20のバルブ開度は、全閉である。制御装置42は、大気圧より若干高い圧力を目標圧力値として、圧力計23の圧力が目標圧力になるように第2流量調整バルブ20のバルブ開度を制御する。具体的には、圧力計23の圧力が目標圧力より高い場合は、第2流量調整バルブ20のバルブ開度を全閉になるように制御する。圧力計23の圧力が目標圧力より低い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて第2流量調整バルブ20のバルブ開度を開くように制御する。
FIG. 3 is a main configuration diagram of the power generation device according to the third embodiment. In the third embodiment, in addition to the power generation device of FIG. 1, a
図4は、第4の実施形態における発電装置の主な構成図である。第4の実施形態では、図1の発電装置に加えて、蒸発器3の下流側に温度計26を備える。そして、蒸発器3より下流の熱源流体を一部分岐させて、分岐した熱源流体の熱を凝縮器6に供給する第1加温流路31を備え、第1加温流路31に加熱用ポンプ24を備えている。温度計22の温度が温度計26の温度より低い場合において、制御装置43は、加熱用ポンプ24の流量を制御して、第1加温流路31を経由して凝縮器6へ伝熱する熱の供給量を調整している。通常運転時には、加熱用ポンプ24は、休止している。制御装置43は、大気圧より若干高い圧力を目標圧力値として、圧力計23の圧力が目標圧力になるように加熱用ポンプ24の流量を制御する。具体的には、圧力計23の圧力が目標圧力より高い場合は、加熱用ポンプ24の流量をゼロにする。圧力計23の圧力が目標圧力より低い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて加熱用ポンプ24の流量を増加するように制御する。加温に使用された後の熱源流体は、熱源流体出口15へ排出される。温度計22の温度が温度計26の温度より低いことが明らかな場合では、温度計26を省略してもよい。
FIG. 4 is a main configuration diagram of the power generation device according to the fourth embodiment. In 4th Embodiment, in addition to the electric power generating apparatus of FIG. 1, the
図5は、第5の実施形態における発電装置の主な構成図である。第5の実施形態では、図1の発電装置に加えて、蒸発器3の下流側に温度計26を備える。そして、蒸発器3より下流の熱源流体を一部分岐させて、分岐した熱源流体の熱を凝縮器6に供給する第1加温流路31を備え、熱源流体流路2と第1加温流路31の上流側の分岐点に3方弁27を備えている。蒸発器3と3方弁27の間に、循環ポンプ7から出た発電用媒体と蒸発器3から出た熱源流体とで熱交換する予熱器8を備えることがより望ましい。3方弁27は、熱源流体流路2と第1加温流路31とに流れる熱源流体の流量分配比率を調整している。温度計22の温度が温度計26の温度より低い場合において、制御装置43は、3方弁27の流量分配比率を変更して第1加温流路31への流量を増減して、第1加温流路31を経由して凝縮器6へ伝熱する熱の供給量を調整している。通常運転時には、3方弁27の流量分配比率は、第1加温流路31への流量がゼロになるようにしている。より具体的には、制御装置44は、大気圧より若干高い圧力を目標圧力値として、圧力計23の圧力が目標圧力になるように3方弁27の流量分配比率を制御する。圧力計23の圧力が目標圧力より高い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて3方弁27の流量分配比率を第1加温流路31への流量が減るように制御し、圧力計23の圧力が目標圧力より低い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて3方弁27の流量分配比率を第1加温流路31への流量が増えるように制御する。目標圧力に幅を持たせるように上限値、下限値を設定して、圧力計23の圧力が目標圧力上限値より高い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて3方弁27の流量分配比率を第1加温流路31への流量が減るように制御し、圧力計23の圧力が目標圧力下限値より低い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて3方弁27の流量分配比率を第1加温流路31への流量が増えるように制御してもよい。加温に使用された後の熱源流体は、熱源流体出口15へ排出される。温度計22の温度が温度計26の温度より低いことが明らかな場合では、温度計26を省略してもよい。
FIG. 5 is a main configuration diagram of the power generation device according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, a
図6は、第5の実施形態における凝縮器6の概略構成図である。ガス状の発電用媒体は、凝縮器入口ヘッダ部34で各熱交換細管35に分流され、ここを通流する過程で熱交換細管35の管壁を介して空気と熱交換して冷却されて、液化する。その後、液化した発電用媒体は、凝縮器出口ヘッダ部36で第1加温流路31の暖かい熱源流体と熱交換され、凝縮器出口ヘッダ部36が加温される。その後、液化した発電用媒体は、凝縮器出口ヘッダ部36から循環ポンプ7へ流れる。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the
図7は、第6の実施形態における発電装置の主な構成図である。第6の実施形態では、図1の発電装置に加えて、予熱器8出口と凝縮器出口ヘッダ部36とを接続する第2加温流路32を備えている。第2加温流路32には、第3流量調整バルブ33を備えており、制御装置45は、第3流量調整バルブ33のバルブ開度を制御して、第2加温流路32を経由して凝縮器38へ流入する発電用媒体の流量を調整している。通常運転時には、第3流量調整バルブ33のバルブ開度は、全閉である。制御装置45は、大気圧より若干高い圧力を目標圧力値として、圧力計23の圧力が目標圧力になるように第3流量調整バルブ33のバルブ開度を制御する。具体的には、圧力計23の圧力が目標圧力より高い場合は、第3流量調整バルブ33のバルブ開度を全閉になるように制御する。圧力計23の圧力が目標圧力より低い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて第3流量調整バルブ33のバルブ開度を開くように制御する。
FIG. 7 is a main configuration diagram of the power generation device according to the sixth embodiment. In 6th Embodiment, in addition to the electric power generating apparatus of FIG. 1, the 2nd
図8は、第6の実施形態における凝縮器38の概略構成図である。ガス状の発電用媒体は、凝縮器入口ヘッダ部34で各熱交換細管35に分流され、ここを通流する過程で熱交換細管35の管壁を介して空気と熱交換して冷却されて、液化する。その後、液化した発電用媒体は、凝縮器出口ヘッダ部36で第2加温流路32の暖かい発電用媒体と合流され、凝縮器出口ヘッダ部36が加温される。その後、液化している発電用媒体は、凝縮器出口ヘッダ部36から循環ポンプ7へ流れる。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the
図9は、第7の実施形態における発電装置の主な構成図である。第7の実施形態では、図1の発電装置に加えて、予熱器8出口と凝縮器39の凝縮器入口ヘッダ部34とを接続する第2加温流路50を備えている。第2加温流路50には、第3流量調整バルブ33を備えており、制御装置46は、第3流量調整バルブ33のバルブ開度を制御して、第2加温流路50を経由して凝縮器39へ流入する発電用媒体の流量を調整している。通常運転時には、第3流量調整バルブ33のバルブ開度は、全閉である。制御装置46は、大気圧より若干高い圧力を目標圧力値として、圧力計23の圧力が目標圧力になるように第3流量調整バルブ33のバルブ開度を制御する。具体的には、圧力計23の圧力が目標圧力より高い場合は、第3流量調整バルブ33のバルブ開度を全閉になるように制御する。圧力計23の圧力が目標圧力より低い場合は、目標圧力と実測圧力の乖離の程度に応じて第3流量調整バルブ33のバルブ開度を開くように制御する。
FIG. 9 is a main configuration diagram of the power generation device according to the seventh embodiment. In 7th Embodiment, in addition to the electric power generating apparatus of FIG. 1, the 2nd
図10は、第7の実施形態における凝縮器39の概略構成図である。タービン4から流入するガス状の発電用媒体は、凝縮器入口ヘッダ部34で第2加温流路50の暖かい発電用媒体と合流され、凝縮器39を通過する発電用媒体全体の温度が上昇する。混合されたガス状の発電用媒体は、凝縮器入口ヘッダ部34で各熱交換細管35に分流され、ここを通流する過程で熱交換細管35の管壁を介して空気と熱交換して冷却されて、液化する。その後、液化した発電用媒体は、凝縮器出口ヘッダ部36から循環ポンプ7へ流れる。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the
1 熱源流体入口
2 熱源流体流路
3 蒸発器
4 タービン
5 発電機
6,38,39 凝縮器
7 循環ポンプ
8 予熱器
15 熱源流体出口
16 流量計
17,20,22,26 温度計
18 バイパス流路
19 第1流量調整バルブ
20 第2流量調整バルブ
21,23 圧力計
24 加熱用ポンプ
25 回転数計
27 3方弁
30 電力変換器
31 第1加温流路
32, 50 第2加温流路
33 第3流量調整バルブ
34 凝縮器入口ヘッダ部
35 熱交換細管
36 凝縮器出口ヘッダ部
37 フィン
40,41,42,43,44,45,46 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat source
Claims (11)
前記蒸発器から排出された発電用媒体で回転するタービンと、
前記タービンに接続された発電機と、
前記タービンから排出された発電用媒体を空気で冷却して凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器から排出される発電用媒体の圧力を測定する圧力計と、
前記凝縮器から排出される発電用媒体を前記蒸発器に送る循環ポンプと、
前記循環ポンプの流量を制御する制御装置を備える発電装置であって、
前記制御装置は、大気圧以上の予め定めた圧力値を目標圧力値として、または前記大気圧に所定の値を加えた値を目標圧力値として設定され、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記凝縮器への熱供給量を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記凝縮器への熱供給量を増やすことを特徴とする発電装置。 An evaporator that evaporates the power generation medium with the heat of the heat source fluid;
A turbine rotating with a power generation medium discharged from the evaporator;
A generator connected to the turbine;
A condenser that cools and condenses the power generation medium discharged from the turbine with air;
A pressure gauge for measuring the pressure of the medium for power generation discharged from the condenser;
A circulation pump for sending the power generation medium discharged from the condenser to the evaporator;
A power generation device comprising a control device for controlling the flow rate of the circulation pump,
The control device is set with a predetermined pressure value equal to or higher than the atmospheric pressure as a target pressure value, or a value obtained by adding a predetermined value to the atmospheric pressure as a target pressure value, and the pressure value of the pressure gauge is the target pressure value. If the pressure value is higher than the value, the heat supply amount to the condenser is reduced, and if the pressure value of the pressure gauge is lower than the target pressure value, the heat supply amount to the condenser is increased. .
前記制御装置は、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記循環ポンプの発電用媒体流量を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記循環ポンプの発電用媒体流量を増やすことを特徴とする発電装置。 The power generator according to claim 1,
When the pressure value of the pressure gauge is higher than the target pressure value, the control device reduces the power generation medium flow rate of the circulation pump, and when the pressure value of the pressure gauge is lower than the target pressure value, the circulation A power generation device characterized by increasing a flow rate of a power generation medium of a pump.
前記タービン出口から前記凝縮器入口を接続する配管に第1流量調整バルブを設け、
前記制御装置は、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記第1流量調整バルブのバルブ開度を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記第1流量調整バルブのバルブ開度を増やすことを特徴とする発電装置。 The power generator according to claim 1,
A first flow rate adjusting valve is provided in a pipe connecting the condenser outlet to the turbine outlet;
When the pressure value of the pressure gauge is higher than the target pressure value, the control device reduces the valve opening of the first flow rate adjustment valve, and when the pressure value of the pressure gauge is lower than the target pressure value, A power generation device that increases a valve opening degree of the first flow rate adjusting valve.
前記タービン入口から前記凝縮器入口を接続するバイパス流路を設け、
前記バイパス流路に第2流量調整バルブを設け、
前記制御装置は、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記第2流量調整バルブのバルブ開度を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記第2流量調整バルブのバルブ開度を増やすことを特徴とする発電装置。 The power generator according to claim 1,
Providing a bypass passage connecting the condenser inlet from the turbine inlet;
A second flow rate adjusting valve is provided in the bypass channel;
When the pressure value of the pressure gauge is higher than the target pressure value, the control device reduces the valve opening of the second flow rate adjustment valve, and when the pressure value of the pressure gauge is lower than the target pressure value, A power generator that increases a valve opening degree of the second flow rate adjustment valve.
前記凝縮器は、大気圧における発電用媒体の沸点より高い温度の前記熱源流体で加温されることを特徴とする発電装置。 The power generator according to claim 1,
The power generator is characterized in that the condenser is heated by the heat source fluid having a temperature higher than the boiling point of the power generation medium at atmospheric pressure.
大気圧における発電用媒体の沸点より高い温度の前記熱源流体を通流して前記凝縮器を加温する第1加温流路を設け、
前記第1加温流路に加温用ポンプを設けるかまたは前記熱源流体を分流して第1加温流路に流入させる分岐点に3方弁を設け、
前記制御装置は、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記第1加温流路を通流する前記熱源流体の流量を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記第1加温流路を通流する前記熱源流体の流量を増やすように前記加温用ポンプまたは前記3方弁を制御することを特徴とする発電装置。 The power generator according to claim 5,
Providing a first heating passage for heating the condenser through the heat source fluid having a temperature higher than the boiling point of the power generation medium at atmospheric pressure;
A warming pump is provided in the first heating channel or a three-way valve is provided at a branch point where the heat source fluid is diverted and flows into the first heating channel;
When the pressure value of the pressure gauge is higher than the target pressure value, the control device reduces the flow rate of the heat source fluid flowing through the first heating channel, and the pressure value of the pressure gauge is set to the target pressure. When the value is lower than the value, the heating pump or the three-way valve is controlled so as to increase the flow rate of the heat source fluid flowing through the first heating channel.
前記第1加温流路を通流する前記熱源流体は、前記蒸発器より下流側の熱源流体であることを特徴とする発電装置。 The power generator according to claim 5 or 6,
The power generation apparatus according to claim 1, wherein the heat source fluid flowing through the first heating flow path is a heat source fluid downstream of the evaporator.
前記凝縮器の加温される部位が、前記凝縮器の出口ヘッダ部であることを特徴とする発電装置。 In the electric power generating apparatus as described in any one of Claim 5 thru | or 7,
The power generator is characterized in that a portion to be heated of the condenser is an outlet header portion of the condenser.
前記蒸発器と前記循環ポンプの間に前記蒸発器から出た前記熱源流体と前記循環ポンプから出た前記発電用媒体を熱交換する予熱器を備え、
前記予熱器からでた発電用媒体の一部を分流させて、分流した前記発電用媒体の熱を前記凝縮器に供給する第2加温流路を設け、
前記第2加温流路に第3流量調整バルブを設け、
前記制御装置は、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より高い場合は、前記第2加温流路を通流する前記熱源流体の流量を減らし、前記圧力計の圧力値が前記目標圧力値より低い場合は、前記第2加温流路を通流する前記熱源流体の流量を増やすように前記第3流量調整バルブを制御することを特徴とする発電装置。 The power generator according to claim 1,
A preheater for exchanging heat between the heat source fluid exiting from the evaporator and the power generating medium exiting from the circulation pump between the evaporator and the circulation pump;
Providing a second heating flow path for diverting a part of the power generation medium from the preheater and supplying heat of the diverted power generation medium to the condenser;
A third flow rate adjusting valve is provided in the second heating channel;
When the pressure value of the pressure gauge is higher than the target pressure value, the control device reduces the flow rate of the heat source fluid flowing through the second heating channel, and the pressure value of the pressure gauge is set to the target pressure. When it is lower than the value, the third flow rate adjusting valve is controlled so as to increase the flow rate of the heat source fluid flowing through the second warming flow path.
前記第2加温流路が、前記予熱器の発電用媒体出口側と前記凝縮器の入口側を接続する流路であり、前記予熱器で加熱された発電用媒体が、前記凝縮器の入口側へ供給されることを特徴とする発電装置。 The power generator according to claim 9,
The second heating channel is a channel connecting the power generation medium outlet side of the preheater and the inlet side of the condenser, and the power generation medium heated by the preheater is an inlet of the condenser A power generation device supplied to the side.
前記第2加温流路が、前記予熱器の発電用媒体出口側と前記凝縮器の出口ヘッダ部を接続する流路であり、前記予熱器で加熱された発電用媒体が、前記凝縮器の出口ヘッダ部へ供給されることを特徴とする発電装置。 The power generator according to claim 9,
The second heating flow path is a flow path connecting the power generation medium outlet side of the preheater and the outlet header portion of the condenser, and the power generation medium heated by the preheater is connected to the condenser. A power generation device that is supplied to an outlet header.
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JP2011059714A JP2012193715A (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | Power generating device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016044834A (en) * | 2014-08-20 | 2016-04-04 | 日本電子株式会社 | Fluid circulation device, electric charged particle beam device and fluid circulation method |
-
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- 2011-03-17 JP JP2011059714A patent/JP2012193715A/en not_active Withdrawn
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