JP2019158299A - 蒸気発生システム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的は、ケミカルヒートポンプを用いてボイラを加熱する際の外部電力を削減することを可能にした蒸気発生システムを提供することにある。
図1に示すように、蒸気発生システム11は、第1ケミカルヒートポンプ12と、第2ケミカルヒートポンプ13と、ボイラ14とを備えている。
本実施形態の第1熱輸送部H1及び第2熱輸送部H2は、ヒートパイプから構成されている。ヒートパイプは、第1反応器21からボイラ14へ熱輸送する第1熱輸送状態と、第2反応器31からボイラ14へ熱輸送する第2熱輸送状態とを選択的に切替可能に構成されている。ヒートパイプとしては、作動液の循環を利用した周知のものを用いることができる。
図2には、第1ケミカルヒートポンプ12が蓄熱動作している状態であり、かつ第2ケミカルヒートポンプ13が放熱動作している状態を簡略化して示している。第1ケミカルヒートポンプ12の蓄熱動作時には、第1反応器21内の熱交換器に排温水が供給されることで、化学蓄熱材HMの脱水反応が行われる。化学蓄熱材HMの脱水反応で発生した蒸気は、第1反応器21から第1回収器22へ供給される。また、第1ケミカルヒートポンプ12の蓄熱動作時には、第1回収器22内の熱交換器に冷水が供給されることで、回収材LMが冷却される。回収材LMは、第1反応器21から供給された蒸気と水和反応することで、第1反応器21内で発生した蒸気を回収する。これにより、第1反応器21内における化学蓄熱材HMの脱水反応が継続される。
図3には、第1ケミカルヒートポンプ12が放熱動作している状態であり、かつ第2ケミカルヒートポンプ13が蓄熱動作している状態を簡略化して示している。第1ケミカルヒートポンプ12の放熱動作時には、ボイラ14で発生する蒸気の一部が第1駆動蒸気流路L1を通じて第1エゼクタ24に駆動蒸気として供給される。このとき、第1蒸発器23内の熱交換器に排温水が供給されることで発生した蒸気は、第1エゼクタ24に吸引される。第1エゼクタ24からは、ボイラ14で発生する蒸気よりも圧力が低く、第1蒸発器23内で発生した蒸気よりも圧力の高い蒸気が吐出され、この蒸気が第1反応器21内に供給される。第1反応器21内では、化学蓄熱材HMの水和反応が行われる。化学蓄熱材HMの水和反応で発生した熱は、第1熱輸送状態の第1熱輸送部H1(ヒートパイプ)によりボイラ14へ熱輸送される。
(1)蒸気発生システム11は、第1ケミカルヒートポンプ12とボイラ14とを備えている。第1ケミカルヒートポンプ12は、脱水反応により蓄熱し、水和反応により放熱する化学蓄熱材HMが収容される第1反応器21と、化学蓄熱材HMの脱水反応により生じた蒸気を回収する第1回収器22とを備えている。第1ケミカルヒートポンプ12は、化学蓄熱材HMの水和反応に用いる蒸気を生成する第1蒸発器23と、第1蒸発器23で生成した蒸気を第1反応器21に供給する第1エゼクタ24とを備えている。蒸気発生システム11は、ボイラ14で発生する蒸気の一部を第1エゼクタ24に駆動蒸気として供給する第1駆動蒸気流路L1と、化学蓄熱材HMの水和反応により生じる熱をボイラ14に熱輸送する第1熱輸送部H1とを備えている。
(2)蒸気発生システム11は、第1ケミカルヒートポンプ12と第2ケミカルヒートポンプ13とを備えている。第1熱輸送部H1及び第2熱輸送部H2は、ヒートパイプから構成され、第1ケミカルヒートポンプ12の反応器からボイラ14へ熱輸送する第1熱輸送状態と、第2ケミカルヒートポンプ13の反応器からボイラ14へ熱輸送する第2熱輸送状態とを選択的に切替可能に構成されている。
上記実施形態を次のように変更してもよい。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・蒸気発生システム11は、第3ケミカルヒートポンプをさらに備えていてもよい。
・第1ケミカルヒートポンプ12で用いる化学蓄熱材HMと、第2ケミカルヒートポンプ13で用いる化学蓄熱材HMとは互いに異なる種類であってもよい。
・ボイラ14は、ガス、電気、又は上記排温水以外の排熱により補助的に加熱するための加熱部を備えていてもよい。
Claims (4)
- ケミカルヒートポンプとボイラとを備える蒸気発生システムであって、
前記ケミカルヒートポンプは、
脱水反応により蓄熱し、水和反応により放熱する化学蓄熱材が収容される反応器と、
前記化学蓄熱材の脱水反応により生じた蒸気を回収する回収部と、
前記化学蓄熱材の水和反応に用いる蒸気を生成する蒸発部と、
前記蒸発部で生成した蒸気を前記反応器に供給するエゼクタと、を備え、
前記蒸気発生システムは、
前記ボイラで発生する蒸気の一部を前記エゼクタに駆動蒸気として供給する駆動蒸気流路と、
前記化学蓄熱材の前記水和反応により生じる熱を前記ボイラに熱輸送する熱輸送部と、を備えることを特徴とする蒸気発生システム。 - 前記ケミカルヒートポンプとして、第1ケミカルヒートポンプと第2ケミカルヒートポンプとを備え、
前記熱輸送部は、ヒートパイプであり、
前記ヒートパイプは、前記第1ケミカルヒートポンプの前記反応器から前記ボイラへ熱輸送する第1熱輸送状態と、前記第2ケミカルヒートポンプの前記反応器から前記ボイラへ熱輸送する第2熱輸送状態とを選択的に切替可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の蒸気発生システム。 - 前記第1ケミカルヒートポンプの前記回収部及び前記蒸発部、並びに前記第2ケミカルヒートポンプの前記回収部及び前記蒸発部は、互いに独立した回収器と蒸発器とから構成され、
各回収器には、それぞれ対応する反応器内の前記化学蓄熱材の脱水反応で生じた蒸気と水和反応させることが可能であり、かつ前記ボイラの蒸気温度よりも低い温度の排熱を利用して脱水反応させることが可能な回収材が収容されることを特徴とする請求項2に記載の蒸気発生システム。 - 前記第1ケミカルヒートポンプの前記回収材の脱水反応により発生させた蒸気を前記第1ケミカルヒートポンプの前記回収器から前記第2ケミカルヒートポンプの前記蒸発器へ供給する第1蒸気供給流路と、
前記第2ケミカルヒートポンプの前記回収材の脱水反応により発生させた蒸気を前記第2ケミカルヒートポンプの前記回収器から前記第1ケミカルヒートポンプの前記蒸発器へ供給する第2蒸気供給流路と、を備え、
前記第1ケミカルヒートポンプの前記蒸発器内、及び前記第2ケミカルヒートポンプの前記蒸発器内において蒸気を凝縮させることを特徴とする請求項3に記載の蒸気発生システム。
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