JP2015148380A - Conventional thermal power plant and conventional thermal power generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイラで燃料を燃焼させて発電を行うコンベンショナル火力発電所及びコンベンショナル火力発電方法に関する。 The present invention relates to a conventional thermal power plant and a conventional thermal power generation method for generating power by burning fuel in a boiler.
ボイラで化石燃料を燃焼させて蒸気タービンで発電を行うコンベンショナル火力発電所においては、蒸気タービンとガスタービンとを組み合わせたコンバインドサイクル発電所に比べて、二酸化炭素の排出量が多くなる傾向にある。このため、従来、発電効率を向上させて、二酸化炭素の排出量を抑制するコンベンショナル火力発電所が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional thermal power plant in which fossil fuel is burned by a boiler and power is generated by a steam turbine, carbon dioxide emissions tend to increase compared to a combined cycle power plant that combines a steam turbine and a gas turbine. For this reason, conventionally, a conventional thermal power plant that improves power generation efficiency and suppresses carbon dioxide emissions has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来のコンベンショナル火力発電所においては、二酸化炭素の排出量を抑制するために、複雑な設備構成が必要になったり、コストが増大したりするという問題がある。つまり、発電効率を向上させたコンベンショナル火力発電所を新設する際には、複雑な設備構成が必要になったり、コストが増大したりする。また、既設のコンベンショナル火力発電所を改良して発電効率を向上させる場合においても、同様の問題がある。 However, in the conventional conventional thermal power plant, there is a problem that a complicated equipment configuration is required or the cost is increased in order to suppress the emission amount of carbon dioxide. In other words, when a conventional thermal power plant with improved power generation efficiency is newly established, a complicated equipment configuration is required or the cost increases. In addition, there is a similar problem when the existing conventional thermal power plant is improved to improve the power generation efficiency.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができるコンベンショナル火力発電所及びコンベンショナル火力発電方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a conventional thermal power plant and a conventional thermal power generation method that can easily suppress the emission amount of carbon dioxide.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るコンベンショナル火力発電所は、ボイラを備え、前記ボイラで燃料を燃焼させて発電を行うコンベンショナル火力発電所であって、有機化合物から脱水素化することで水素を生成する脱水素装置を備え、前記ボイラは、前記脱水素装置が生成した水素と化石燃料とを混焼する。 In order to achieve the above object, a conventional thermal power plant according to an aspect of the present invention is a conventional thermal power plant that includes a boiler and generates power by burning fuel in the boiler, and dehydrogenates from an organic compound. Thus, a dehydrogenation device that generates hydrogen is provided, and the boiler co-fires the hydrogen generated by the dehydrogenation device and fossil fuel.
これによれば、コンベンショナル火力発電所において、脱水素装置で有機化合物から脱水素化することで水素を生成し、ボイラで当該水素と化石燃料とを混焼することで、発電を行う。つまり、化石燃料だけではなく水素も燃焼して発電を行うことで、化石燃料のみを燃焼する場合よりも二酸化炭素の排出量を低減することができる。これにより、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができるコンベンショナル火力発電所を実現することができる。 According to this, in a conventional thermal power plant, hydrogen is generated by dehydrogenating from an organic compound with a dehydrogenation device, and electricity is generated by co-firing the hydrogen and fossil fuel with a boiler. That is, by generating power by burning not only fossil fuel but also hydrogen, the amount of carbon dioxide emission can be reduced as compared with the case of burning only fossil fuel. Thereby, the conventional thermal power plant which can suppress the discharge | emission amount of a carbon dioxide simply can be implement | achieved.
また、前記脱水素装置は、前記コンベンショナル火力発電所が発電を行う際に生成される蒸気、排ガス及び高温空気のうちの少なくとも1つが有する熱を前記有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成することにしてもよい。 In addition, the dehydrogenation device performs dehydrogenation by adding heat to the organic compound that at least one of steam, exhaust gas, and high-temperature air generated when the conventional thermal power plant generates power. Hydrogen may be generated.
これによれば、脱水素装置は、発電の際に生成される蒸気、排ガスまたは高温空気が有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置は、発電の際に生成される熱を利用することで、簡易に水素を生成することができる。これにより、コンベンショナル火力発電所において、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。 According to this, the dehydrogenation device performs dehydrogenation by adding the heat of the steam, exhaust gas or high-temperature air generated during power generation to the organic compound, thereby generating hydrogen. That is, the dehydrogenation device can easily generate hydrogen by using heat generated during power generation. Thereby, in a conventional thermal power plant, the amount of carbon dioxide emission can be easily suppressed.
また、さらに、空気を排ガスで予熱する空気予熱器を備え、前記脱水素装置は、前記空気予熱器の排ガス入口または空気出口から取り出された排ガスまたは高温空気が有する熱を前記有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成することにしてもよい。 Furthermore, an air preheater that preheats air with exhaust gas is provided, and the dehydrogenation device adds heat of the exhaust gas or high-temperature air taken out from the exhaust gas inlet or the air outlet of the air preheater to the organic compound. Thus, dehydrogenation may be performed to generate hydrogen.
これによれば、脱水素装置は、空気予熱器の排ガス入口または空気出口から取り出された排ガスまたは高温空気が有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置は、空気予熱器の排ガス入口または空気出口から取り出された熱を利用することで、簡易に水素を生成することができる。これにより、コンベンショナル火力発電所において、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。 According to this, the dehydrogenation device performs dehydrogenation by adding the heat of the exhaust gas or high-temperature air taken out from the exhaust gas inlet or the air outlet of the air preheater to the organic compound to generate hydrogen. That is, the dehydrogenation device can easily generate hydrogen by using heat extracted from the exhaust gas inlet or the air outlet of the air preheater. Thereby, in a conventional thermal power plant, the amount of carbon dioxide emission can be easily suppressed.
また、さらに、排ガスを脱硝する脱硝装置を備え、前記脱水素装置は、前記脱硝装置の入口または出口から取り出された排ガスが有する熱を前記有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成することにしてもよい。 The dehydrogenation device further comprises a denitration device for denitrating the exhaust gas, and the dehydrogenation device performs dehydrogenation by adding heat of the exhaust gas taken out from an inlet or an outlet of the denitration device to the organic compound, May be generated.
これによれば、脱水素装置は、脱硝装置の入口または出口から取り出された排ガスが有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置は、脱硝装置の入口または出口から取り出された熱を利用することで、簡易に水素を生成することができる。これにより、コンベンショナル火力発電所において、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。 According to this, the dehydrogenation device performs dehydrogenation by adding heat of the exhaust gas taken out from the inlet or outlet of the denitration device to the organic compound, thereby generating hydrogen. That is, the dehydrogenation device can easily generate hydrogen by using the heat extracted from the inlet or the outlet of the denitration device. Thereby, in a conventional thermal power plant, the amount of carbon dioxide emission can be easily suppressed.
また、さらに、蒸気タービンを備え、前記脱水素装置は、前記ボイラから前記蒸気タービンに送られる蒸気、及び前記蒸気タービンからの抽気のうちの少なくとも1つが有する熱を前記有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成することにしてもよい。 The dehydrogenation apparatus further includes a steam turbine, and the dehydrogenation apparatus adds heat to the organic compound by at least one of steam sent from the boiler to the steam turbine and extraction from the steam turbine. Dehydrogenation may be performed to generate hydrogen.
これによれば、脱水素装置は、ボイラから蒸気タービンに送られる蒸気、または蒸気タービンからの抽気が有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置は、当該蒸気または当該抽気の熱を利用することで、簡易に水素を生成することができる。これにより、コンベンショナル火力発電所において、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。 According to this, a dehydrogenation apparatus performs dehydrogenation by adding the heat | fever which the vapor | steam sent from a boiler to a steam turbine, or the extraction air from a steam turbine has to an organic compound, and produces | generates hydrogen. That is, the dehydrogenation apparatus can easily generate hydrogen by using the heat of the steam or the extracted air. Thereby, in a conventional thermal power plant, the amount of carbon dioxide emission can be easily suppressed.
また、前記蒸気タービンは、高圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンを有しており、前記脱水素装置は、前記ボイラから前記高圧タービンに送られる主蒸気、前記高圧タービンまたは前記中圧タービンからの抽気、及び前記高圧タービンからの抽気である低温再熱蒸気が前記ボイラにより加熱された高温再熱蒸気のうちの少なくとも1つが有する熱を前記有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成することにしてもよい。 The steam turbine includes a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, and a low-pressure turbine, and the dehydrogenation device includes main steam sent from the boiler to the high-pressure turbine, the high-pressure turbine, or the intermediate-pressure turbine. Dehydrogenation is performed by adding heat to at least one of extraction air and high-temperature reheat steam that is extracted from the high-pressure turbine, which is extracted from the high-pressure turbine, to the organic compound. May be generated.
これによれば、脱水素装置は、主蒸気、高圧タービンまたは中圧タービンからの抽気、または高温再熱蒸気が有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置は、当該主蒸気、当該抽気、または高温再熱蒸気の熱を利用することで、簡易に水素を生成することができる。これにより、コンベンショナル火力発電所において、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。 According to this, a dehydrogenation apparatus performs dehydrogenation by adding the heat which the main steam, the extraction from a high pressure turbine or an intermediate pressure turbine, or the high temperature reheat steam has to an organic compound, and produces | generates hydrogen. That is, the dehydrogenation apparatus can easily generate hydrogen by using the heat of the main steam, the extracted air, or the high-temperature reheated steam. Thereby, in a conventional thermal power plant, the amount of carbon dioxide emission can be easily suppressed.
また、前記脱水素装置は、水素を生成する際に使用した蒸気、排ガス及び高温空気のうちの少なくとも1つを、前記コンベンショナル火力発電所が発電を行うために使用される蒸気、排ガス及び高温空気のうちの少なくとも1つとして供給することにしてもよい。 Further, the dehydrogenation apparatus uses at least one of steam, exhaust gas and high-temperature air used when generating hydrogen, steam, exhaust gas and high-temperature air used for generating power by the conventional thermal power plant. You may decide to supply as at least one of these.
これによれば、脱水素装置は、水素を生成する際に使用した蒸気、排ガス及び高温空気のうちの少なくとも1つを、コンベンショナル火力発電所が発電を行うために再利用する。これにより、熱を有効活用することができるため、脱水素装置で熱を使用することによる発電効率の低下を抑制することができる。 According to this, the dehydrogenation device reuses at least one of the steam, exhaust gas, and high-temperature air used when generating hydrogen for the conventional thermal power plant to generate power. Thereby, since heat can be utilized effectively, the fall of the power generation efficiency by using heat with a dehydrogenation apparatus can be suppressed.
また、前記脱水素装置は、常圧の水素を前記ボイラに供給することにしてもよい。 The dehydrogenation device may supply atmospheric pressure hydrogen to the boiler.
これによれば、脱水素装置は、常圧の水素をボイラに供給すればよいので、生成した水素を昇圧する必要が無い。このため、コンベンショナル火力発電所において、簡易に水素をボイラに供給して発電を行うことができるため、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。 According to this, the dehydrogenation device only has to supply normal-pressure hydrogen to the boiler, so there is no need to increase the pressure of the generated hydrogen. For this reason, in a conventional thermal power plant, hydrogen can be easily supplied to the boiler to generate electric power, so that the amount of carbon dioxide emission can be easily suppressed.
また、前記脱水素装置は、有機ケミカルハイドライト法を用いて、水素化された前記有機化合物から脱水素化することで水素を生成することにしてもよい。 The dehydrogenation device may generate hydrogen by dehydrogenating the hydrogenated organic compound using an organic chemical hydride method.
これによれば、脱水素装置は、有機ケミカルハイドライト法を用いて、水素化された有機化合物から脱水素化することで水素を生成する。これにより、コンベンショナル火力発電所において、簡易に水素を生成して発電を行うことができるため、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。 According to this, a dehydrogenation apparatus produces | generates hydrogen by dehydrogenating from the hydrogenated organic compound using the organic chemical hydride method. Thereby, in a conventional thermal power plant, it is possible to easily generate hydrogen and generate electric power, so that it is possible to easily suppress the emission amount of carbon dioxide.
また、前記ボイラは、前記脱水素装置が生成した水素と石炭とを混焼することにしてもよい。 Further, the boiler may co-fire hydrogen and coal generated by the dehydrogenation device.
これによれば、コンベンショナル火力発電所において、水素と石炭とを混焼して発電を行うことで、石炭の燃焼によって増加する二酸化炭素の排出量を、簡易に抑制することができる。 According to this, in a conventional thermal power plant, the generation of carbon dioxide, which increases due to the combustion of coal, can be easily suppressed by co-firing hydrogen and coal to generate power.
また、さらに、発電機を備え、前記脱水素装置は、生成した水素を、前記発電機の冷却用の水素として供給することにしてもよい。 Further, a generator may be provided, and the dehydrogenation device may supply the generated hydrogen as hydrogen for cooling the generator.
これによれば、脱水素装置は、生成した水素を、発電機の冷却用の水素としても活用することができる。 According to this, the dehydrogenation apparatus can utilize the generated hydrogen as hydrogen for cooling the generator.
なお、本発明は、このようなコンベンショナル火力発電所として実現することができるだけでなく、当該コンベンショナル火力発電所において発電を行う方法であるコンベンショナル火力発電方法として実現することもできる。 Note that the present invention can be realized not only as such a conventional thermal power plant, but also as a conventional thermal power generation method that is a method of generating power in the conventional thermal power plant.
本発明におけるコンベンショナル火力発電所によれば、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。 According to the conventional thermal power plant in the present invention, it is possible to easily suppress the emission amount of carbon dioxide.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係るコンベンショナル火力発電所について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, a conventional thermal power plant according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, processes, order of processes, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
(実施の形態)
まず、コンベンショナル火力発電所1の構成について、説明する。
(Embodiment)
First, the configuration of the conventional thermal power plant 1 will be described.
図1は、本発明の実施の形態に係るコンベンショナル火力発電所1の概略構成を示す模式図である。また、図2は、本発明の実施の形態に係る蒸気タービン200周りの構成を示す模式図である。また、図3は、本発明の実施の形態に係るボイラ100周りの構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional thermal power plant 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration around the
コンベンショナル火力発電所1は、ボイラで燃料を燃焼させて蒸気を発生し、蒸気タービンで発電を行う発電システムである。 The conventional thermal power plant 1 is a power generation system that generates fuel by burning fuel with a boiler and generating power with a steam turbine.
まず、図1に示すように、コンベンショナル火力発電所1は、ボイラ100、蒸気タービン200、発電機300などを含む発電部10と、発電部10に含まれる機器を制御する制御装置20とを備えている。具体的には、発電部10は、ボイラ100、蒸気タービン200、発電機300、脱水素装置400、化石燃料供給装置500、脱硝装置600、空気予熱器700、及び煙突800などを有している。
First, as shown in FIG. 1, the conventional thermal power plant 1 includes a
ボイラ100は、脱水素装置400が生成した水素と化石燃料とを混焼するボイラであり、本実施の形態では、定圧貫流ボイラである。つまり、ボイラ100は、脱水素装置400から供給される水素を燃焼するとともに、化石燃料供給装置500から供給される化石燃料を燃焼する。
The
ここで、脱水素装置400から供給される水素は、常圧の水素であり、具体的には、常温かつ常圧の水素である。そして、ボイラ100は、当該水素を燃焼する水素燃焼用バーナ(図示せず)を有している。また、本実施の形態では、化石燃料供給装置500から供給される化石燃料は石炭(微粉炭)であり、ボイラ100は、当該微粉炭を燃焼する微粉炭燃焼用バーナ(図示せず)も有している。つまり、ボイラ100は、脱水素装置400が生成した水素と石炭とを混焼する。
Here, the hydrogen supplied from the
なお、水素燃焼用バーナ及び微粉炭燃焼用バーナは、従来の水素を燃焼するバーナ(水素を空気とともに噴出して燃焼するバーナ)、及び微粉炭を燃焼するバーナ(微粉炭を空気とともに噴出して燃焼するバーナ)を用いることができる。 In addition, the burner for hydrogen combustion and the burner for pulverized coal combustion are the conventional burner that burns hydrogen (burner that blows out hydrogen with air) and the burner that burns pulverized coal (burns pulverized coal with air). A burning burner) can be used.
また、ボイラ100は、主蒸気管110を有しており、燃料を燃焼することで生成した蒸気(主蒸気)を、主蒸気管110を通じて蒸気タービン200に送る。また、ボイラ100は、煙道120を有しており、燃料を燃焼した後の排ガスを、煙道120を通じて脱硝装置600、空気予熱器700及び煙突800へと送る。また、ボイラ100の底部にはボトムアッシュ処理設備130が設けられており、このボトムアッシュ処理設備130にて、ボイラ100で燃料を燃焼して生成される灰(石炭灰)を処理する。
The
なお、ボイラ100の形式は、定圧貫流ボイラには限定されず、変圧貫流ボイラや循環式ボイラなど、どのような形式のボイラであってもかまわない。
The type of the
蒸気タービン200は、ボイラ100で生成された蒸気のエネルギーによって回転するタービンである。本実施の形態では、蒸気タービン200は、高圧タービン210、中圧タービン220及び低圧タービン230を有している。
The
高圧タービン210は、高圧の蒸気によって回転するタービンであり、中圧タービン220は、当該高圧の蒸気よりも圧力の低い中圧の蒸気によって回転するタービンであり、低圧タービン230は、当該中圧の蒸気よりも圧力の低い低圧の蒸気によって回転するタービンである。本実施の形態では、発電機300に近い側から、低圧タービン230、中圧タービン220、高圧タービン210の順に配置されている。
The high-
つまり、ボイラ100で生成された高温高圧の蒸気(主蒸気)は、主蒸気管110を通って高圧タービン210に送られ、高圧タービン210を回転させる。また、高圧タービン210を出た蒸気は、中圧タービン220に送られて、中圧タービン220を回転させる。また、中圧タービン220を出た蒸気は、低圧タービン230に送られて、低圧タービン230を回転させる。
That is, the high-temperature and high-pressure steam (main steam) generated in the
具体的には、図2に示すように、ボイラ100で生成された高温高圧の主蒸気は、主蒸気管110を通って高圧タービン210に送られ、高圧タービン210を回転させる。また、高圧タービン210を出た蒸気(低温再熱蒸気)は、低温再熱蒸気管211を通ってボイラ100に送られ、ボイラ100で再加熱される。そして、ボイラ100で再加熱された蒸気(高温再熱蒸気)は、高温再熱蒸気管140を通って中圧タービン220に送られ、中圧タービン220を回転させる。また、中圧タービン220を出た蒸気は、蒸気管223を通って低圧タービン230に送られ、低圧タービン230を回転させる。
Specifically, as shown in FIG. 2, the high-temperature and high-pressure main steam generated in the
なお、高温再熱蒸気は、主蒸気と同程度か主蒸気よりも高い温度まで加熱される。 The high-temperature reheat steam is heated to a temperature that is about the same as or higher than that of the main steam.
また、低圧タービン230を出た蒸気は、蒸気管235を通って復水器240に送られ、復水器240で冷やされて水になり、配管241を通ってグランドコンデンサ242に送られる。
Further, the steam that has exited the low-
ここで、蒸気タービン200は、8段抽気として、8箇所から蒸気が取り出される構成になっている。つまり、蒸気タービン200から、第一抽気から第八抽気までの8段の抽気が取り出される。
Here, the
具体的には、低圧タービン230から、第一抽気管231によって第一抽気が取り出され、取り出された第一抽気は、第一給水ヒータ251において、グランドコンデンサ242を出た水(給水)を加熱する。また、低圧タービン230から、第二抽気管232によって第二抽気が取り出され、取り出された第二抽気は、第二給水ヒータ252において、第一給水ヒータ251を出た給水を加熱する。
Specifically, the first extraction is extracted from the low-
また、低圧タービン230から、第三抽気管233によって第三抽気が取り出され、取り出された第三抽気は、第三給水ヒータ253において、第二給水ヒータ252を出た給水を加熱する。また、低圧タービン230から、第四抽気管234によって第四抽気が取り出され、取り出された第四抽気は、第四給水ヒータ254において、第三給水ヒータ253を出た給水を加熱する。
In addition, the third extraction is extracted from the low-
このように、低圧タービン230からは、第一抽気から第四抽気までの4段の抽気が取り出される。なお、取り出された抽気の温度は、低い方から、第一抽気、第二抽気、第三抽気、第四抽気となっている。
In this way, four stages of extraction from the first extraction to the fourth extraction are taken out from the
また、中圧タービン220から、第五抽気管221によって第五抽気が取り出され、取り出された第五抽気は、脱気器255に送られる。また、中圧タービン220から、第六抽気管222によって第六抽気が取り出され、取り出された第六抽気は、第六給水ヒータ256において、脱気器255で脱気された給水を加熱する。
Further, the fifth extraction is extracted from the
このように、中圧タービン220からは、第五抽気及び第六抽気の2段の抽気が取り出される。なお、取り出された抽気の温度は、低い方から、第五抽気、第六抽気となっている。また、第五抽気及び第六抽気は、第一抽気から第四抽気までの抽気よりも高い温度となっている。
In this way, two stages of extraction of the fifth extraction and the sixth extraction are taken out from the
また、高圧タービン210の低温再熱蒸気管211から、第七抽気管212によって第七抽気(補助蒸気)が取り出され、取り出された第七抽気は、第七給水ヒータ257において、第六給水ヒータ256を出た給水を加熱する。また、高圧タービン210から、第八抽気管213によって第八抽気が取り出され、取り出された第八抽気は、第八給水ヒータ258において、第七給水ヒータ257を出た給水を加熱する。そして、第七給水ヒータ257で加熱された給水は、配管259を通ってボイラ100に送られる。
The seventh extraction (auxiliary steam) is taken out from the low-temperature
このように、高圧タービン210からは、第七抽気及び第八抽気の2段の抽気が取り出される。なお、取り出された抽気の温度は、低い方から、第七抽気、第八抽気となっている。
In this manner, the two stages of extraction of the seventh extraction and the eighth extraction are extracted from the
なお、蒸気タービン200は、高圧タービン210、中圧タービン220及び低圧タービン230のうちのいずれかのタービンを有していない構成でもかまわない。また、蒸気タービン200からの抽気は、上記のような8段抽気でなくともかまわない。
The
また、主蒸気管110、高温再熱蒸気管140、低温再熱蒸気管211、第一抽気管231〜第八抽気管213、蒸気管223、235、配管241、259などの配管は、内部を通る蒸気(または水)の条件(流量、流速、温度、圧力等)に応じた仕様(口径、材質等)で構成されていれば、どのような仕様であってもかまわない。
The
また、第一給水ヒータ251〜第四給水ヒータ254及び第六給水ヒータ256〜第八給水ヒータ258は、第一抽気〜第四抽気及び第六抽気〜第八抽気と給水との間で熱交換を行うことができる熱交換器であるが、当該熱交換器の構造は、特に限定されない。
The
図1に戻り、発電機300は、蒸気タービン200の回転力を電力に変換することによって発電を行うタービン発電機である。具体的には、発電機300は、低圧タービン230の側方(中圧タービン220と反対側)に配置されており、高圧タービン210、中圧タービン220及び低圧タービン230の回転力を電力に変換することによって発電を行う。
Returning to FIG. 1, the
また、発電機300は、発電の際に界磁や固定子に大きな電流が流れて高温になるため、機内に冷媒としての水素が封入される。具体的には、発電機300は、脱水素装置400から発電機供給配管450を通って供給される水素を機内に封入することで、冷却される。
In addition, since the
脱水素装置400は、有機化合物から脱水素化することで水素を生成する装置である。具体的には、脱水素装置400は、有機ケミカルハイドライト法を用いて、水素化された有機化合物から脱水素化することで水素を生成する。ここで、有機ケミカルハイドライト法とは、芳香族化合物を水素化して水素化芳香族化合物として水素を貯蔵し、使用場所まで輸送して、使用場所で水素化芳香族化合物から脱水素化することで水素を取り出す手法であり、水素の貯蔵及び輸送を安全に行うことができる。
The
本実施の形態では、脱水素装置400は、有機化合物であるMCH(メチルシクロヘキサン)に熱を加えて脱水素反応を起こすことで、トルエンと水素とを生成する。ここで、MCHは、トルエンに水素化反応を行うことで生成することができる。また、MCHは、あらかじめ必要量がコンベンショナル火力発電所1の構内に受け入れられ、タンクなどに貯留されている。
In the present embodiment, the
具体的には、脱水素装置400は、MCHを、当該タンクからMCH入力配管410を通じて受け入れる。そして、脱水素装置400は、受け入れたMCHに熱エネルギーを加えて脱水素反応を起こすことで、トルエンと水素とを生成する。そして、脱水素装置400は、生成したトルエンをトルエン出口配管420から取り出し、生成した水素を水素出口配管430から取り出す。なお、トルエン出口配管420から取り出されたトルエンは、タンクなどに一時的に保管された後、適切に処理される。
Specifically, the
また、水素出口配管430から取り出された水素は、ボイラ供給配管440を通って、ボイラ100に供給される。ここで、脱水素装置400で生成される水素は、常温かつ常圧の水素である。つまり、脱水素装置400は、常温かつ常圧の水素をボイラ100に供給する。なお、常温とは10〜20℃程度、常圧とは0.1〜0.3MPa程度の圧力をいう。
Further, the hydrogen taken out from the
また、水素出口配管430から取り出された水素は、発電機供給配管450を通って、発電機300に供給される。つまり、脱水素装置400は、生成した水素を、発電機300の冷却用の水素として供給する。このように、脱水素装置400で生成された水素は、発電機300の冷却用の水素としても活用される。
Further, the hydrogen taken out from the
ここで、脱水素装置400は、コンベンショナル火力発電所1が発電を行う際に生成される蒸気、排ガス及び高温空気のうちの少なくとも1つが有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。本実施の形態では、脱水素装置400は、空気予熱器700の空気出口から取り出された高温空気が有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。
Here, the
具体的には、脱水素装置400は、空気予熱器700の空気出口ダクト730から取り出された高温空気管731内の高温空気が有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置400内には熱交換器(図示せず)が配置されており、当該高温空気が有する熱エネルギーをMCHに加えて、水素を生成する。
Specifically, the
また、脱水素装置400は、水素を生成する際に使用した蒸気、排ガス及び高温空気のうちの少なくとも1つを、コンベンショナル火力発電所1が発電を行うために使用される蒸気、排ガス及び高温空気のうちの少なくとも1つとして供給する。本実施の形態では、脱水素装置400は、空気予熱器700の空気出口から取り出された高温空気を熱交換器に通して熱交換を行った後に、熱交換器から取り出された当該高温空気を空気出口ダクト730に再び戻す。これにより、当該高温空気は、ボイラ100での燃焼用空気として有効活用される。
In addition, the
なお、当該高温空気の供給先は、空気出口ダクト730には限定されず、ボイラ100での燃焼用空気以外で有効活用されてもよい。
Note that the supply destination of the high-temperature air is not limited to the
化石燃料供給装置500は、ボイラ100に化石燃料である石炭(微粉炭)を供給する装置である。具体的には、化石燃料供給装置500は、石炭を貯蔵する貯蔵設備(図示せず)を有しており、当該貯蔵設備に貯蔵された石炭を微粉炭に粉砕して、当該微粉炭を微粉炭搬送路510を通じてボイラ100に供給する。
The fossil
脱硝装置600は、排ガスを脱硝する装置である。具体的には、脱硝装置600は、ボイラ100の煙道120の空気予熱器700の手前に配置されており、煙道120内の空気予熱器700に向かう排ガス中の窒素酸化物を除去する。
The
空気予熱器700は、空気を排ガスで予熱する装置、つまり、ボイラ100の熱効率を高めるために燃焼用の空気をボイラ100に送り込む前に加熱する装置である。具体的には、空気予熱器700には、押込ファン710が接続されており、押込ファン710の駆動によって空気入口ダクト720を通じて空気が送り込まれる。そして、空気予熱器700は、当該空気を、煙道120内の脱硝装置600を出た排ガスと熱交換させて、高温空気として空気出口ダクト730に送り出す。
The
さらに具体的には、図3に示すように、空気予熱器700と押込ファン710との間の空気入口ダクト720には、蒸気式空気予熱器740が配置されている。蒸気式空気予熱器740は、押込ファン710によって空気入口ダクト720に送り込まれた空気を蒸気で加熱する。そして、蒸気式空気予熱器740で加熱された空気は、空気予熱器700で再度加熱され、空気出口ダクト730を通じてボイラ100に送られる。
More specifically, as shown in FIG. 3, a
つまり、空気出口ダクト730は、ボイラ100の風箱(ウインドボックス)に接続されており、空気予熱器700で加熱された高温空気は、当該風箱に送られる。そして、このボイラ100の風箱に送られた高温空気は、水素及び微粉炭の燃焼用空気として使用される。
That is, the
なお、空気予熱器700は、内部に伝熱体(エレメント)が配置されており、空気と排ガスとの熱交換を行う構成を有しているが、空気予熱器700は、空気と排ガスとの熱交換を行うことができるのであればどのような構成を有していてもかまわない。
The
また、図3に示すように、煙道120における脱硝装置600の手前には、節炭器124が配置されている。節炭器124は、ボイラ100からの燃焼排ガスの余熱を利用して給水などを加熱する機器である。
Further, as shown in FIG. 3, a
また、煙道120の空気予熱器700と煙突800との間には、電気集じん器910、吸込ファン920及び脱硫装置930が配置されている。電気集じん器910は、排ガス中のばいじんを静電気力で引き付け除去する装置である。吸込ファン920は、ボイラ100から煙道120を通じて排ガスを吸い込み、煙突800に導くファンである。脱硫装置930は、排ガス中の硫黄酸化物を除去する装置である。
An
以上のようにして、排ガス中から、窒素酸化物、ばいじん(灰)、硫黄酸化物などが取り除かれて、煙突800から排出される。
As described above, nitrogen oxides, dust (ash), sulfur oxides, and the like are removed from the exhaust gas and discharged from the
また、以上の構成により、コンベンショナル火力発電所1が全負荷運転で600MWの出力の場合に、空気出口ダクト730中の空気予熱器700の出口空気温度(高温空気管731内の高温空気の温度)は、およそ340℃になる。ここで、脱水素装置400がMCHから水素を効率的に生成することができる温度は、例えば300℃(転化率90%の場合の触媒活性化温度)である。このため、脱水素装置400は、高温空気管731を通じて取り込んだ高温空気が有する熱をMCHに加えることにより、効率的に水素を生成することができる。
Further, with the above configuration, when the conventional thermal power plant 1
また、脱水素装置400の熱交換器から取り出される高温空気はおよそ300℃程度になるため、当該高温空気を空気出口ダクト730に戻すことで、当該高温空気が有する熱を有効活用することができる。
Moreover, since the high temperature air taken out from the heat exchanger of the
次に、コンベンショナル火力発電所1が有する制御装置20の構成及び制御装置20が行う処理について、詳細に説明する。
Next, the configuration of the
図4は、本発明の実施の形態に係る制御装置20の機能構成を示すブロック図である。また、図5は、本発明の実施の形態に係る制御装置20が行う処理を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the
まず、図4に示すように、制御装置20は、発電部10に含まれる機器を制御する装置であり、具体的には、脱水素制御部21、燃料制御部22、発電機冷却制御部23、発電制御部24及び記憶部25を備えている。
First, as shown in FIG. 4, the
脱水素制御部21は、脱水素装置400を制御する。具体的には、脱水素制御部21は、脱水素装置400がMCH入力配管410から受け入れるMCHの量や、高温空気管731から取り込む高温空気の熱量などを調整して、水素出口配管430から取り出される水素の量、温度または圧力などを調整する。本実施の形態では、脱水素制御部21は、ボイラ100へ供給される水素の量が一定になるように、また当該水素が常温かつ常圧となるように、脱水素装置400を制御する。
The
燃料制御部22は、ボイラ100へ供給される燃料を制御する。具体的には、燃料制御部22は、脱水素装置400から供給される水素の量と、化石燃料供給装置500から供給される微粉炭の量とのバランスを調整する。本実施の形態では、燃料制御部22は、ボイラ100へ供給される水素の量を一定に維持できるように、化石燃料供給装置500からボイラ100へ供給される微粉炭の量を変化させる。
The
発電機冷却制御部23は、発電機300の冷却を制御する。具体的には、発電機冷却制御部23は、脱水素装置400から発電機300へ供給される冷却用の水素の量、温度または圧力などを調整する。
The generator
発電制御部24は、発電部10による発電を制御する。具体的には、発電制御部24は、発電部10に含まれるボイラ100、蒸気タービン200、発電機300などの種々の機器を制御し、発電を行う。
The power
記憶部25は、制御装置20に含まれる各処理部が行う処理に必要なデータを記憶しているメモリである。記憶部25は、例えば、脱水素制御部21がMCH入力配管410から受け入れるMCHの量の上限、下限または目標値や、高温空気管731から取り込む高温空気の熱量の上限、下限または目標値などを記憶している。
The
次に、制御装置20に含まれる各処理部が行う処理(コンベンショナル火力発電方法)について、説明する。なお、以下では、当該処理のうち、特に、本願発明の特徴部分についての説明を行う。
Next, processing (conventional thermal power generation method) performed by each processing unit included in the
図5に示すように、まず、脱水素制御部21は、脱水素工程として、有機化合物から脱水素化することで水素を生成する(S102)。つまり、脱水素制御部21は、脱水素装置400が受け入れるMCHの量や、取り込む高温空気の熱量などを調整して、水素出口配管430から取り出される水素の量、温度または圧力などを調整する。
As shown in FIG. 5, first, the
そして、燃料制御部22は、混焼工程として、ボイラ100で、脱水素工程で生成された水素と化石燃料とを混焼する(S104)。つまり、燃料制御部22は、脱水素装置400から供給される水素の量と、化石燃料供給装置500から供給される微粉炭の量とのバランスを調整し、水素と微粉炭とを混焼する。
And the
そして、発電機冷却制御部23は、発電機冷却工程として、発電機300への冷却用水素の供給を制御する(S106)。つまり、発電機冷却制御部23は、脱水素装置400から発電機300へ供給される冷却用の水素の量、温度または圧力などを調整する。
And the generator
以上のように、本発明の実施の形態に係るコンベンショナル火力発電所1によれば、脱水素装置400で有機化合物から脱水素化することで水素を生成し、ボイラ100で当該水素と化石燃料とを混焼することで、発電を行う。つまり、化石燃料だけではなく水素も燃焼して発電を行うことで、化石燃料のみを燃焼する場合よりも二酸化炭素の排出量を低減することができる。これにより、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができるコンベンショナル火力発電所1を実現することができる。
As described above, according to the conventional thermal power plant 1 according to the embodiment of the present invention, hydrogen is generated by dehydrogenating from an organic compound in the
また、脱水素装置400は、空気予熱器700の空気出口から取り出された高温空気が有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置400は、空気予熱器700の空気出口から取り出された熱を利用することで、簡易に水素を生成することができる。特に、空気予熱器700の空気出口から取り出された高温空気が有する熱を利用する場合には、排ガス中に含まれる灰等によるエロージョンの懸念が少ないため、トラブル防止の観点から、当該高温空気を利用するのが望ましい。これにより、コンベンショナル火力発電所1において、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。
In addition, the
また、脱水素装置400は、常温かつ常圧の水素をボイラ100に供給すればよいので、生成した水素を昇圧等する必要が無い。このため、コンベンショナル火力発電所1において、簡易に水素をボイラ100に供給して発電を行うことができるため、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。
In addition, the
また、コンバインドサイクル発電などにおいてガスタービンに水素を供給する場合には、1.3〜5MPa程度にまで水素を昇圧する必要があるが、コンベンショナル火力発電所1においては、常温かつ常圧の水素をボイラ100に供給すればよいので、水素の取り扱いが容易であり、また発電効率の低下を抑制することができる。
In addition, when hydrogen is supplied to a gas turbine in combined cycle power generation or the like, it is necessary to increase the pressure to about 1.3 to 5 MPa. However, in the conventional thermal power plant 1, hydrogen at normal temperature and normal pressure is used. Since it suffices to supply to the
また、脱水素装置400は、有機ケミカルハイドライト法を用いて、水素化された有機化合物から脱水素化することで水素を生成する。これにより、コンベンショナル火力発電所1において、簡易に水素を生成して発電を行うことができるため、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。
Moreover, the
また、コンベンショナル火力発電所1において、水素と石炭とを混焼して発電を行うことで、石炭の燃焼によって増加する二酸化炭素の排出量を、簡易に抑制することができる。 Moreover, in the conventional thermal power plant 1, by performing a power generation by co-firing hydrogen and coal, it is possible to easily suppress the amount of carbon dioxide emission that increases due to the combustion of coal.
また、脱水素装置400は、生成した水素を、発電機300の冷却用の水素としても活用することができる。
Further, the
(変形例1)
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。上記実施の形態では、脱水素装置400は、空気予熱器700の空気出口から取り出された高温空気が有する熱を有機化合物に加えることにより、水素を生成することとした。しかし、本変形例では、脱水素装置400は、空気予熱器700の排ガス入口から取り出された排ガスが有する熱を有機化合物に加えることにより、水素を生成する。
(Modification 1)
Next, Modification 1 of the above embodiment will be described. In the said embodiment, the
図6は、本発明の実施の形態の変形例1に係るボイラ100周りの構成を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration around the
同図に示すように、煙道120における空気予熱器700の排ガス入口に、排ガス入口管121が設けられている。そして、脱水素装置400は、排ガス入口管121内の排ガスが有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置400内には熱交換器が配置されており、当該排ガスが有する熱エネルギーをMCHに加えて、水素を生成する。
As shown in the figure, an exhaust
このように、脱水素装置400は、空気予熱器700の排ガス入口から取り出された排ガスが有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。
As described above, the
また、脱水素装置400は、空気予熱器700の排ガス入口から取り出された排ガスを熱交換器に通して熱交換を行った後に、熱交換器から取り出された当該排ガスを空気予熱器700の排ガス入口に再び戻す。これにより、当該排ガスは、空気予熱器700での熱源として有効活用される。なお、当該排ガスの供給先は、空気予熱器700の排ガス入口には限定されず、空気予熱器700での熱源以外で有効活用されてもよい。
In addition, the
なお、コンベンショナル火力発電所が全負荷運転で600MWの出力の場合に、煙道120中の空気予熱器700の入口排ガス温度(排ガス入口管121内の排ガスの温度)は、およそ380℃になる。ここで、脱水素装置400がMCHから水素を効率的に生成することができる温度は、例えば300℃(転化率90%の場合の触媒活性化温度)である。このため、脱水素装置400は、排ガス入口管121を通じて取り込んだ排ガスが有する熱をMCHに加えることにより、効率的に水素を生成することができる。
When the conventional thermal power plant has an output of 600 MW at full load operation, the inlet exhaust gas temperature of the
以上のように、本発明の実施の形態の変形例1に係るコンベンショナル火力発電所によれば、脱水素装置400は、空気予熱器700の排ガス入口から取り出された排ガスが有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置400は、空気予熱器700の排ガス入口から取り出された熱を利用することで、簡易に水素を生成することができる。これにより、コンベンショナル火力発電所において、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。
As described above, according to the conventional thermal power plant according to the first modification of the embodiment of the present invention, the
(変形例2)
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。上記実施の形態の変形例1では、脱水素装置400は、空気予熱器700の排ガス入口から取り出された排ガスが有する熱を有機化合物に加えることにより、水素を生成することとした。しかし、本変形例では、脱水素装置400は、脱硝装置600の入口または出口から取り出された排ガスが有する熱を有機化合物に加えることにより、水素を生成する。
(Modification 2)
Next, a second modification of the above embodiment will be described. In the first modification of the above embodiment, the
図7は、本発明の実施の形態の変形例2に係るボイラ100周りの構成を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration around the
同図に示すように、煙道120における脱硝装置600の入口に、脱硝装置入口管122が設けられている。そして、脱水素装置400は、脱硝装置入口管122内の排ガスが有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。
As shown in the figure, a denitration
また、煙道120における脱硝装置600の出口に、脱硝装置出口管123が設けられていてもよい。そして、脱水素装置400は、脱硝装置出口管123内の排ガスが有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成することにしてもよい。
Further, a denitration
このように、脱水素装置400は、脱硝装置600の入口または出口から取り出された排ガスが有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。
As described above, the
また、脱水素装置400は、脱硝装置600の入口または出口から取り出された排ガスを熱交換器に通して熱交換を行った後に、熱交換器から取り出された当該排ガスを脱硝装置600の入口または出口に再び戻す。これにより、当該排ガスは、空気予熱器700での熱源として有効活用される。なお、当該排ガスの供給先は、脱硝装置600の入口または出口には限定されず、空気予熱器700での熱源以外で有効活用されてもよい。
Further, the
なお、コンベンショナル火力発電所が全負荷運転で600MWの出力の場合に、煙道120中の脱硝装置600の入口排ガス温度(脱硝装置入口管122内の排ガスの温度)は、およそ380℃になり、脱硝装置600の出口排ガス温度(脱硝装置出口管123内の排ガスの温度)についても、およそ380℃になる。このため、脱水素装置400は、脱硝装置入口管122または脱硝装置出口管123を通じて取り込んだ排ガスが有する熱をMCHに加えることにより、効率的に水素を生成することができる。
When the conventional thermal power plant has an output of 600 MW at full load operation, the exhaust gas temperature at the inlet of the
以上のように、本発明の実施の形態の変形例2に係るコンベンショナル火力発電所によれば、脱水素装置400は、脱硝装置600の入口または出口から取り出された排ガスが有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置400は、脱硝装置600の入口または出口から取り出された熱を利用することで、簡易に水素を生成することができる。これにより、コンベンショナル火力発電所において、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。
As described above, according to the conventional thermal power plant according to the second modification of the embodiment of the present invention, the
なお、上記では、脱硝装置600の入口に、脱硝装置入口管122が設けられていることとしたが、脱硝装置入口管122は、節炭器124の出口に設けられているとも言える。つまり、脱水素装置400は、節炭器124の出口から取り出された排ガスが有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成することにしてもよい。
In the above description, the denitration
(変形例3)
次に、上記実施の形態の変形例3について、説明する。上記実施の形態及びその変形例では、脱水素装置400は、排ガス系統から取り出された熱を有機化合物に加えることにより、水素を生成することとした。しかし、本変形例では、脱水素装置400は、蒸気タービン200からの抽気が有する熱を有機化合物に加えることにより、水素を生成する。
(Modification 3)
Next, Modification 3 of the above embodiment will be described. In the said embodiment and its modification, the
図8は、本発明の実施の形態の変形例3に係る蒸気タービン200周りの構成を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration around the
同図に示すように、高圧タービン210からの第八抽気管213に、第八抽気取出管214が設けられている。そして、脱水素装置400は、第八抽気取出管214内の第八抽気が有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置400内には熱交換器が配置されており、当該第八抽気が有する熱エネルギーをMCHに加えて、水素を生成する。
As shown in the figure, an
また、中圧タービン220からの第五抽気管221に、第五抽気取出管224が設けられていてもよい。そして、脱水素装置400は、第五抽気取出管224内の第五抽気が有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成することにしてもよい。
Further, a
また、中圧タービン220からの第六抽気管222に、第六抽気取出管225が設けられていてもよい。そして、脱水素装置400は、第六抽気取出管225内の第六抽気が有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成することにしてもよい。
A
なお、第八抽気取出管214、第五抽気取出管224または第六抽気取出管225は、内部を通る蒸気の条件(流量、流速、温度、圧力等)に応じた仕様(口径、材質等)で構成されていれば、どのような仕様の配管であってもかまわない。
The
このように、脱水素装置400は、蒸気タービン200からの抽気が有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。
As described above, the
また、脱水素装置400は、蒸気タービン200からの抽気を熱交換器に通して熱交換を行った後に、熱交換器から取り出された当該抽気を蒸気タービン200からの抽気系統に再び戻す。例えば、脱水素装置400は、第六抽気を熱交換器に通して熱交換を行った後に、熱交換器から取り出された当該第六抽気を第七抽気系統(例えば図2の第七抽気管212)に戻す。これにより、当該抽気は、第七抽気系統(補助蒸気系統)での熱源として有効活用される。なお、当該抽気の供給先は、抽気系統には限定されず、抽気系統での熱源以外で有効活用されてもよい。
In addition, the
なお、コンベンショナル火力発電所が全負荷運転で600MWの出力の場合に、第八抽気の温度(第八抽気取出管214内の抽気の温度)は、およそ350℃になり、第五抽気の温度(第五抽気取出管224内の抽気の温度)は、およそ390℃になり、第六抽気の温度(第六抽気取出管225内の抽気の温度)は、およそ470℃になる。このため、脱水素装置400は、第八抽気取出管214、第五抽気取出管224または第六抽気取出管225を通じて取り込んだ抽気が有する熱をMCHに加えることにより、効率的に水素を生成することができる。
When the conventional thermal power plant has an output of 600 MW at full load operation, the temperature of the eighth extraction (the temperature of the extraction in the eighth extraction pipe 214) is approximately 350 ° C., and the temperature of the fifth extraction ( The temperature of the extraction air in the fifth extraction pipe 224) is about 390 ° C., and the temperature of the sixth extraction (temperature of extraction in the sixth extraction pipe 225) is about 470 ° C. For this reason, the
以上のように、本発明の実施の形態の変形例3に係るコンベンショナル火力発電所によれば、脱水素装置400は、蒸気タービン200からの抽気(高圧タービン210または中圧タービン220からの抽気)が有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置400は、当該抽気の熱を利用することで、簡易に水素を生成することができる。これにより、コンベンショナル火力発電所において、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。
As described above, according to the conventional thermal power plant according to the third modification of the embodiment of the present invention, the
(変形例4)
次に、上記実施の形態の変形例4について、説明する。上記変形例3では、脱水素装置400は、蒸気タービン200からの抽気が有する熱を有機化合物に加えることにより、水素を生成することとした。しかし、本変形例では、脱水素装置400は、ボイラ100から蒸気タービン200に送られる蒸気が有する熱を有機化合物に加えることにより、水素を生成する。
(Modification 4)
Next, Modification 4 of the above embodiment will be described. In Modification 3 described above, the
図9は、本発明の実施の形態の変形例4に係る蒸気タービン200周りの構成を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration around the
同図に示すように、主蒸気管110に、主蒸気取出管111が設けられている。そして、脱水素装置400は、主蒸気取出管111内の主蒸気が有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。
As shown in the figure, the main
また、高温再熱蒸気管140に、高温再熱蒸気取出管141が設けられていてもよい。そして、脱水素装置400は、高温再熱蒸気取出管141内の高温再熱蒸気が有する熱を有機化合物(MCH)に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成することにしてもよい。
Moreover, the high temperature reheat
なお、主蒸気取出管111または高温再熱蒸気取出管141は、内部を通る蒸気の条件(流量、流速、温度、圧力等)に応じた仕様(口径、材質等)で構成されていれば、どのような仕様の配管であってもかまわない。
In addition, if the main
このように、脱水素装置400は、ボイラ100から蒸気タービン200に送られる蒸気が有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。
Thus, the
また、脱水素装置400は、主蒸気系統または高温再熱蒸気系統からの蒸気を熱交換器に通して熱交換を行った後に、熱交換器から取り出された当該蒸気を、主蒸気系統、高温再熱蒸気系統またはその他の系統に戻す。なお、主蒸気系統または高温再熱蒸気系統からの蒸気は、高温の蒸気であるため、発電に関わる様々な箇所において有効活用することができる。
In addition, the
なお、コンベンショナル火力発電所が全負荷運転で600MWの出力の場合に、主蒸気の温度(主蒸気取出管111内の蒸気の温度)は、およそ540℃になり、高温再熱蒸気の温度(高温再熱蒸気取出管141内の蒸気の温度)は、およそ570℃になる。このため、脱水素装置400は、主蒸気取出管111または高温再熱蒸気取出管141を通じて取り込んだ蒸気が有する熱をMCHに加えることにより、効率的に水素を生成することができる。
When the conventional thermal power plant has an output of 600 MW at full load operation, the temperature of the main steam (the temperature of the steam in the main steam extraction pipe 111) is approximately 540 ° C., and the temperature of the high-temperature reheated steam (high temperature) The temperature of the steam in the reheat steam outlet pipe 141) is approximately 570 ° C. For this reason, the
以上のように、本発明の実施の形態の変形例4に係るコンベンショナル火力発電所によれば、脱水素装置400は、ボイラ100から蒸気タービン200に送られる蒸気(主蒸気または高温再熱蒸気)が有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置400は、当該蒸気の熱を利用することで、簡易に水素を生成することができる。これにより、コンベンショナル火力発電所において、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。
As described above, according to the conventional thermal power plant according to the fourth modification of the embodiment of the present invention, the
このように、変形例3及び4によれば、脱水素装置400は、ボイラ100から蒸気タービン200に送られる蒸気、及び蒸気タービン200からの抽気のうちの少なくとも1つが有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置400は、ボイラ100から高圧タービン210に送られる主蒸気、高圧タービン210または中圧タービン220からの抽気、及び高圧タービン210からの抽気である低温再熱蒸気がボイラ100により加熱された高温再熱蒸気のうちの少なくとも1つが有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。
Thus, according to the modification examples 3 and 4, the
そして、以上の実施の形態及びその変形例によれば、脱水素装置400は、発電の際に生成される蒸気、排ガスまたは高温空気が有する熱を有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する。つまり、脱水素装置400は、発電の際に生成される熱を利用することで、簡易に水素を生成することができる。これにより、コンベンショナル火力発電所において、簡易に、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。また、脱水素装置400は、発電の際に生成される熱を水素の生成に有効活用することで、発電効率の向上にも寄与する。
And according to the above embodiment and its modification, the
また、脱水素装置400は、コンバインドサイクル発電などにおいて水素を生成する場合と比較して、高温で様々な温度帯の熱を取得することができ、また発電効率の低下も抑制することができる。
In addition, the
また、脱水素装置400は、水素を生成する際に使用した蒸気、排ガス及び高温空気のうちの少なくとも1つを、コンベンショナル火力発電所が発電を行うために再利用する。これにより、熱を有効活用することができるため、脱水素装置400で熱を使用することによる発電効率の低下を抑制することができる。
In addition, the
以上のように、本願発明は、コンベンショナル火力発電所(石炭火力発電所)の新設、リプレース、及び、既設油火力発電所の石炭燃料転換時に適用することができ、また、既設石炭火力発電所を改造して本願発明を適用することもできる。 As described above, the present invention can be applied when a conventional thermal power plant (coal-fired power plant) is newly installed, replaced, and when coal fuel is converted to an existing oil-fired power plant. The present invention can also be applied after modification.
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係るコンベンショナル火力発電所について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 Although the conventional thermal power plant according to the embodiment of the present invention and the modification thereof has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and the modification thereof. In other words, it should be considered that the embodiment and its modification disclosed this time are illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、ボイラ100は、脱水素装置400によって供給される水素と、化石燃料供給装置500によって供給される石炭(微粉炭)とを混焼することとした。しかし、化石燃料供給装置500が供給する化石燃料は、石炭には限定されず、重油や原油などの油燃料や、液化天然ガス(LNG)などであってもよい。つまり、ボイラ100は、水素と、重油、原油または液化天然ガスなどとを混焼することとにしてもかまわない。
For example, in the embodiment and the modification thereof, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、脱水素装置400は、空気予熱器700の排ガス入口もしくは空気出口、脱硝装置600の入口もしくは出口、主蒸気、高温再熱蒸気、第五抽気、第六抽気、または第八抽気から取り出された熱を用いて水素を生成することとした。しかし、脱水素装置400は、水素を生成することができる温度の熱を取得できるのであれば、どのような系統の熱を用いることにしてもかまわない。
Further, in the above-described embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、脱水素装置400は、常温かつ常圧の水素をボイラ100に供給することとした。しかし、脱水素装置400がボイラ100に供給する水素の温度及び圧力は、常温よりも少し低めの温度または少し高めの温度や、常圧よりも少し低めの圧力または少し高めの圧力などであってもかまわない。
Moreover, in the said embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、脱水素装置400は、生成した水素を、発電機300の冷却用の水素として供給することとした。しかし、脱水素装置400は、生成した水素の量が不足している場合などには、発電機300には水素を供給せずに、従来の水素ボンベから発電機300に水素を供給するような構成でもかまわない。
Moreover, in the said embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、脱水素装置400は、有機ケミカルハイドライト法を用いて、水素化された有機化合物(MCH)から脱水素化することで水素を生成することとした。しかし、脱水素装置400は、熱を加えて水素を生成することができるのであれば、用いる有機化合物はMCHには限定されず、どのような有機化合物を用いることにしてもよい。また、熱を加えて水素を生成することができる手法であれば、有機ケミカルハイドライト法には限定されず、どのような手法を用いてもかまわない。
Moreover, in the said embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、制御装置20は、ボイラ100へ供給される水素の量を一定に維持し、ボイラ100へ供給される微粉炭の量を変化させて、ボイラ100における燃焼を調整することとした。しかし、制御装置20は、ボイラ100へ供給される微粉炭の量を一定に維持し、ボイラ100へ供給される水素の量を変化させて、ボイラ100における燃焼を調整することにしてもよい。また、制御装置20は、ボイラ100へ供給される水素の量及び微粉炭の量をともに変化させて、ボイラ100における燃焼を調整することにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。例えば、脱水素装置400は、上記実施の形態及び上記変形例のうちの複数の系統から熱を取得して水素を生成することにしてもよい。また、脱水素装置400は、上記実施の形態及び上記変形例のうちの複数の系統に接続されており、当該複数の系統の中から適切な系統を制御装置20が選択して熱を取得することにしてもよい。
Moreover, the form constructed | assembled combining the said embodiment and the said modification arbitrarily is also contained in the scope of the present invention. For example, the
本発明は、コンベンショナル石炭火力発電所などのコンベンショナル火力発電所等に適用できる。 The present invention can be applied to a conventional thermal power plant such as a conventional coal thermal power plant.
1 コンベンショナル火力発電所
10 発電部
20 制御装置
21 脱水素制御部
22 燃料制御部
23 発電機冷却制御部
24 発電制御部
25 記憶部
100 ボイラ
110 主蒸気管
111 主蒸気取出管
120 煙道
121 排ガス入口管
122 脱硝装置入口管
123 脱硝装置出口管
124 節炭器
130 ボトムアッシュ処理設備
140 高温再熱蒸気管
141 高温再熱蒸気取出管
200 蒸気タービン
210 高圧タービン
211 低温再熱蒸気管
212 第七抽気管
213 第八抽気管
214 第八抽気取出管
220 中圧タービン
221 第五抽気管
222 第六抽気管
223 蒸気管
224 第五抽気取出管
225 第六抽気取出管
230 低圧タービン
231 第一抽気管
232 第二抽気管
233 第三抽気管
234 第四抽気管
235 蒸気管
240 復水器
241 配管
242 グランドコンデンサ
251 第一給水ヒータ
252 第二給水ヒータ
253 第三給水ヒータ
254 第四給水ヒータ
255 脱気器
256 第六給水ヒータ
257 第七給水ヒータ
258 第八給水ヒータ
259 配管
300 発電機
400 脱水素装置
410 MCH入力配管
420 トルエン出口配管
430 水素出口配管
440 ボイラ供給配管
450 発電機供給配管
500 化石燃料供給装置
510 微粉炭搬送路
600 脱硝装置
700 空気予熱器
710 押込ファン
720 空気入口ダクト
730 空気出口ダクト
731 高温空気管
740 蒸気式空気予熱器
800 煙突
910 電気集じん器
920 吸込ファン
930 脱硫装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conventional thermal power plant 10 Power generation part 20 Control apparatus 21 Dehydrogenation control part 22 Fuel control part 23 Generator cooling control part 24 Power generation control part 25 Memory | storage part 100 Boiler 110 Main steam pipe 111 Main steam extraction pipe 120 Flue 121 Exhaust gas inlet Pipe 122 Denitration equipment inlet pipe 123 Denitration equipment outlet pipe 124 Eco-conservation equipment 130 Bottom ash treatment equipment 140 High temperature reheat steam pipe 141 High temperature reheat steam extraction pipe 200 Steam turbine 210 High pressure turbine 211 Low temperature reheat steam pipe 212 Seventh extraction pipe 213 Eighth extraction pipe 214 Eighth extraction pipe 220 Medium pressure turbine 221 Fifth extraction pipe 222 Sixth extraction pipe 223 Steam pipe 224 Fifth extraction pipe 225 Sixth extraction pipe 230 Low pressure turbine 231 First extraction pipe 232 First Second extraction pipe 233 Third extraction pipe 234 Fourth extraction pipe 235 Steam pipe 240 Condenser 241 Piping 242 Ground condenser 251 First water heater 252 Second water heater 253 Third water heater 254 Fourth water heater 255 Deaerator 256 Sixth water heater 257 Seventh water heater 258 Eighth water heater 259 piping 300 generator 400 dehydrogenation device 410 MCH input piping 420 toluene outlet piping 430 hydrogen outlet piping 440 boiler supply piping 450 generator supply piping 500 fossil fuel supply device 510 pulverized coal conveyance path 600 denitration device 700 air preheater 710 pushing fan 720 Air inlet duct 730 Air outlet duct 731 High temperature air pipe 740 Steam air preheater 800 Chimney 910 Electric dust collector 920 Suction fan 930 Desulfurization device
Claims (12)
有機化合物から脱水素化することで水素を生成する脱水素装置を備え、
前記ボイラは、前記脱水素装置が生成した水素と化石燃料とを混焼する
コンベンショナル火力発電所。 A conventional thermal power plant comprising a boiler and generating electricity by burning fuel in the boiler,
Equipped with a dehydrogenation device that produces hydrogen by dehydrogenation from organic compounds,
The boiler is a conventional thermal power plant that co-fires hydrogen generated by the dehydrogenation device and fossil fuel.
請求項1に記載のコンベンショナル火力発電所。 The dehydrogenation device performs dehydrogenation by adding heat to at least one of steam, exhaust gas, and high-temperature air generated when the conventional thermal power plant generates power, to the organic compound, The conventional thermal power plant according to claim 1.
空気を排ガスで予熱する空気予熱器を備え、
前記脱水素装置は、前記空気予熱器の排ガス入口または空気出口から取り出された排ガスまたは高温空気が有する熱を前記有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する
請求項2に記載のコンベンショナル火力発電所。 further,
It has an air preheater that preheats air with exhaust gas,
The dehydrogenation device performs dehydrogenation by adding heat of the exhaust gas or high-temperature air taken out from the exhaust gas inlet or the air outlet of the air preheater to the organic compound to generate hydrogen. The conventional thermal power plant described.
排ガスを脱硝する脱硝装置を備え、
前記脱水素装置は、前記脱硝装置の入口または出口から取り出された排ガスが有する熱を前記有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する
請求項2または3に記載のコンベンショナル火力発電所。 further,
Equipped with a denitration device for denitrating exhaust gas,
The conventional thermal power according to claim 2 or 3, wherein the dehydrogenation device generates hydrogen by performing dehydrogenation by adding heat of the exhaust gas taken out from an inlet or an outlet of the denitration device to the organic compound. Power plant.
蒸気タービンを備え、
前記脱水素装置は、前記ボイラから前記蒸気タービンに送られる蒸気、及び前記蒸気タービンからの抽気のうちの少なくとも1つが有する熱を前記有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する
請求項2〜4のいずれか1項に記載のコンベンショナル火力発電所。 further,
With a steam turbine,
The dehydrogenation device performs dehydrogenation by adding heat to at least one of steam sent from the boiler to the steam turbine and extraction air from the steam turbine, and generates hydrogen. The conventional thermal power plant according to any one of claims 2 to 4.
前記脱水素装置は、前記ボイラから前記高圧タービンに送られる主蒸気、前記高圧タービンまたは前記中圧タービンからの抽気、及び前記高圧タービンからの抽気である低温再熱蒸気が前記ボイラにより加熱された高温再熱蒸気のうちの少なくとも1つが有する熱を前記有機化合物に加えることにより、脱水素化を行い、水素を生成する
請求項5に記載のコンベンショナル火力発電所。 The steam turbine has a high pressure turbine, a medium pressure turbine, and a low pressure turbine,
In the dehydrogenation apparatus, main steam sent from the boiler to the high-pressure turbine, extraction from the high-pressure turbine or the intermediate-pressure turbine, and low-temperature reheated steam that is extraction from the high-pressure turbine are heated by the boiler. The conventional thermal power plant according to claim 5, wherein dehydrogenation is performed by adding heat to at least one of high-temperature reheated steam to the organic compound to generate hydrogen.
請求項1〜6のいずれか1項に記載のコンベンショナル火力発電所。 The dehydrogenation apparatus uses at least one of steam, exhaust gas and high-temperature air used for generating hydrogen, among steam, exhaust gas and high-temperature air used for generating power by the conventional thermal power plant. The conventional thermal power plant according to claim 1, wherein the conventional thermal power plant is supplied as at least one of the following.
請求項1〜7のいずれか1項に記載のコンベンショナル火力発電所。 The conventional thermal power plant according to any one of claims 1 to 7, wherein the dehydrogenation device supplies normal-pressure hydrogen to the boiler.
請求項1〜8のいずれか1項に記載のコンベンショナル火力発電所。 The conventional thermal power plant according to any one of Claims 1 to 8, wherein the dehydrogenation device generates hydrogen by dehydrogenating the hydrogenated organic compound using an organic chemical hydride method. .
請求項1〜9のいずれか1項に記載のコンベンショナル火力発電所。 The conventional thermal power plant according to any one of claims 1 to 9, wherein the boiler co-fires hydrogen and coal generated by the dehydrogenation device.
発電機を備え、
前記脱水素装置は、生成した水素を、前記発電機の冷却用の水素として供給する
請求項1〜10のいずれか1項に記載のコンベンショナル火力発電所。 further,
Equipped with a generator,
The conventional thermal power plant according to any one of claims 1 to 10, wherein the dehydrogenation apparatus supplies the produced hydrogen as hydrogen for cooling the generator.
有機化合物から脱水素化することで水素を生成する脱水素工程と、
前記ボイラで、前記脱水素工程で生成された水素と化石燃料とを混焼する混焼工程と
を含むコンベンショナル火力発電方法。 A conventional thermal power generation method for generating power by burning fuel in a boiler,
A dehydrogenation step of generating hydrogen by dehydrogenating from an organic compound;
A conventional thermal power generation method including: a co-firing step of co-firing hydrogen generated in the dehydrogenation step and fossil fuel in the boiler.
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