JP2020078104A - Power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素添加システムや脱水素システムにおける発電システムに関する。 The present invention relates to a power generation system in a hydrogen addition system and a dehydrogenation system.
従来、特許文献1のように、脱水素システムが提案されている。
Conventionally, as in
しかし、脱水素反応で発生した熱が特に有効に用いられていない However, the heat generated by the dehydrogenation reaction has not been used particularly effectively.
したがって本発明の目的は、脱水素反応や水素添加反応で発生した熱を有効に活用出来る発電システムを提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power generation system that can effectively utilize the heat generated in the dehydrogenation reaction and the hydrogenation reaction.
本発明に係る発電システムは、芳香族化合物の水素添加反応を促進させる第1触媒を設けた第1通路を含む水素添加反応器と、第1通路から水素添加反応器の外側に伸びる第1排出管とを有する水素添加システムにおける、第1通路と第1触媒の少なくとも一方を温める電気加熱装置と、第1通路と第1触媒と第1排出管の少なくとも一方を冷やす熱交換部と、熱交換部で得られた熱を用いて、発電を行う発電機と、発電機で得られた電力を貯蔵する蓄電装置とを備え、電気加熱装置は、少なくとも蓄電装置からの電力に基づいて駆動する。 The power generation system according to the present invention includes a hydrogenation reactor including a first passage provided with a first catalyst for promoting a hydrogenation reaction of an aromatic compound, and a first exhaust extending from the first passage to the outside of the hydrogenation reactor. In a hydrogenation system having a pipe, an electric heating device that warms at least one of the first passage and the first catalyst, a heat exchange unit that cools at least one of the first passage, the first catalyst, and the first discharge pipe, and heat exchange The electric heating device is driven based on at least the electric power from the power storage device. The electric heating device includes a generator that generates electric power using the heat obtained by the unit and a power storage device that stores the electric power obtained by the power generator.
水素添加反応が活性化した状態になった後に発生する熱を、発電機で電気エネルギーに変換する。
かかる電気エネルギーは、蓄電装置に貯蔵された後、次に電気加熱装置を温めるのに使用される。
このため、水素添加反応で発生した熱を有効に活用出来る。特に、水素添加反応器や排出管の冷却と、発電とを同時に実現し、外部からのエネルギーを出来るだけ用いずに、水素反応を実行させることが可能になる。
The heat generated after the hydrogenation reaction is activated is converted into electric energy by the generator.
Such electric energy is stored in the power storage device and then used to heat the electric heating device.
Therefore, the heat generated by the hydrogenation reaction can be effectively used. In particular, cooling of the hydrogenation reactor and the exhaust pipe and power generation can be realized at the same time, and the hydrogen reaction can be carried out using as little energy as possible from the outside.
また、水素添加反応器を温めるためのヒーターとして、電気で駆動する電気加熱装置が用いられる。
このため、水素添加反応器を温めるためのヒーターとして、有機ハイドライドや芳香族化合物を燃焼させる形態と比べて、燃焼による排気ガスの発生などを少なくすることが出来る。
Further, as a heater for warming the hydrogenation reactor, an electrically driven electric heating device is used.
Therefore, as a heater for warming the hydrogenation reactor, it is possible to reduce the generation of exhaust gas due to combustion, as compared with the case of burning organic hydride or an aromatic compound.
好ましくは、電気信号に基づいてオンオフ状態が切り替えられる熱移動装置が、第1通路と第1触媒の少なくとも一方と、熱交換部の間に設けられ、熱移動装置がオン状態かオフ状態のいずれか一方の時に、熱移動装置を介して、水素添加反応器の熱の熱交換部への移動が行われ、熱移動装置がオン状態かオフ状態のいずれか他方の時に、熱移動装置を介して、水素添加反応器の熱の熱交換部への移動が行われない。 Preferably, a heat transfer device whose on / off state is switched based on an electric signal is provided between at least one of the first passage and the first catalyst and the heat exchange section, and the heat transfer device is in either an on state or an off state. In either case, the heat of the hydrogenation reactor is transferred to the heat exchange section through the heat transfer device, and when the heat transfer device is in either the on state or the off state, the heat transfer device is used. Therefore, the heat of the hydrogenation reactor is not transferred to the heat exchange section.
さらに好ましくは、熱交換部は、熱移動装置を介して、第1通路と第1触媒の少なくとも一方と接触し、熱移動装置を介さずに、排出管と接続する。 More preferably, the heat exchange unit is in contact with at least one of the first passage and the first catalyst via the heat transfer device, and is connected to the discharge pipe without using the heat transfer device.
さらに好ましくは、第1通路の内部における水素添加反応を活性化させるために第1触媒を温める第1モードの間は、熱交換部を含む熱媒循環路に流れる熱媒の単位時間あたりの流量が0よりも多く且つ第1流量以下になるように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ電気加熱装置が駆動され、且つ蓄電装置における充電が停止され、第1通路の内部における水素添加反応が活性化した後の第2モードの間は、熱媒循環路に流れる熱媒の単位時間あたりの流量が第1流量よりも多い第2流量になるように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ電気加熱装置が停止され、且つ蓄電装置における充電が行われる。 More preferably, during the first mode in which the first catalyst is warmed to activate the hydrogenation reaction inside the first passage, the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation passage including the heat exchange unit per unit time. Is controlled to be greater than 0 and less than or equal to the first flow rate, the electric heating device is driven, charging of the power storage device is stopped, and the hydrogenation reaction inside the first passage is performed. During the second mode after activation, the pump of the heat medium circulation path is controlled so that the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation path per unit time becomes the second flow rate higher than the first flow rate. The electric heating device is stopped, and the power storage device is charged.
第1モードでは、蓄電装置は、充電を行わずに、電気加熱装置への電力供給に用いられる。
第2モードでは、蓄電装置は、放電を行わずに、発電機で発生した電力の充電に用いられる。
放電と充電とが、時間的に別々に行われるため、同じ時間帯に放電と充電とを行う形態に比べて、蓄電装置の負担を軽減し、蓄電装置の劣化を防止することが出来る。
In the first mode, the power storage device is used for supplying electric power to the electric heating device without charging.
In the second mode, the power storage device is used for charging electric power generated by the generator without discharging.
Since the discharging and the charging are performed separately in terms of time, the load on the power storage device can be reduced and the deterioration of the power storage device can be prevented, as compared with the case where the discharging and the charging are performed in the same time zone.
熱媒が熱媒循環路を流れる状態を維持させることや、作動媒体が作動媒体循環路を流れる状態を維持させることにより、熱媒や作動媒体が循環路内で固化したり滞留したりしにくく出来る。 By keeping the heat medium flowing in the heat medium circulation path and keeping the working medium flowing in the working medium circulation path, it is difficult for the heat medium and working medium to solidify or stay in the circulation path. I can.
また、好ましくは、第1通路の内部における水素添加反応を活性化させるために第1触媒を温める第1モードの間は、熱交換部を含む熱媒循環路における熱媒の流れが停止するように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ電気加熱装置が駆動され、且つ蓄電装置における充電が停止され、第1通路の内部における水素添加反応が活性化した後の第2モードの間は、熱媒循環路において熱媒が流れるように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ電気加熱装置が停止され、且つ蓄電装置における充電が行われる。 Further, preferably, during the first mode in which the first catalyst is heated to activate the hydrogenation reaction inside the first passage, the flow of the heat medium in the heat medium circulation passage including the heat exchange section is stopped. During the second mode after the pump of the heat medium circulation path is controlled, the electric heating device is driven, the charging of the power storage device is stopped, and the hydrogenation reaction inside the first passage is activated, The pump of the heat medium circulation path is controlled so that the heat medium flows in the heat medium circulation path, the electric heating device is stopped, and the power storage device is charged.
第1モードでは、蓄電装置は、充電を行わずに、電気加熱装置への電力供給に用いられる。
第2モードでは、蓄電装置は、放電を行わずに、発電機で発生した電力の充電に用いられる。
放電と充電とが、時間的に別々に行われるため、同じ時間帯に放電と充電とを行う形態に比べて、蓄電装置の負担を軽減し、蓄電装置の劣化を防止することが出来る。
In the first mode, the power storage device is used for supplying electric power to the electric heating device without charging.
In the second mode, the power storage device is used for charging electric power generated by the generator without discharging.
Since the discharging and the charging are performed separately in terms of time, the load on the power storage device can be reduced and the deterioration of the power storage device can be prevented, as compared with the case where the discharging and the charging are performed in the same time zone.
さらに好ましくは、第1モードから第2モードへの切り替え制御は、第1通路と第1触媒の少なくとも一方の温度に関する情報に基づいて行われ、第1通路と第2触媒の少なくとも一方の温度が第1温度閾値を超えた場合に、第1モードから第2モードへの切り替えが行われ、第2モードに切り替えられた後は、第1通路と第1触媒の少なくとも一方の温度が第1温度閾値と同じか第1温度閾値よりも低い第2温度閾値に近い状態を維持出来るように、熱媒循環路のポンプが制御される。 More preferably, the switching control from the first mode to the second mode is performed based on the information regarding the temperature of at least one of the first passage and the first catalyst, and the temperature of at least one of the first passage and the second catalyst is When the first temperature threshold is exceeded, switching from the first mode to the second mode is performed, and after the switching to the second mode, the temperature of at least one of the first passage and the first catalyst is the first temperature. The pump of the heat medium circulation path is controlled so that the state close to the second temperature threshold value which is equal to the threshold value or lower than the first temperature threshold value can be maintained.
水素添加反応が活性化可能な状態になると直ちに、芳香族化合物や水素を水素添加反応器に供給させることが可能になる。 As soon as the hydrogenation reaction can be activated, the aromatic compound and hydrogen can be supplied to the hydrogenation reactor.
第1温度閾値よりも低い第2温度閾値まで、触媒の近傍の温度を下げた状態で維持されるように、熱媒循環路の流量が制御される。このため、第1温度閾値で、触媒の近傍の温度が維持される形態に比べて、熱交換部で得られる熱量が多くなり、発電量を多くすることが可能になる。 The flow rate of the heat medium circulation passage is controlled so that the temperature in the vicinity of the catalyst is maintained to be lowered to the second temperature threshold value lower than the first temperature threshold value. For this reason, the amount of heat obtained in the heat exchange unit is increased and the amount of power generation can be increased compared to the case where the temperature near the catalyst is maintained at the first temperature threshold.
さらに好ましくは、発電機は、作動媒体循環路に設けられた膨張機と接続されるものであり、作動媒体循環路に設けられた蒸発器を介して、熱媒循環路を流れる熱媒は、作動媒体樹幹路を流れる作動媒体との間で熱交換が行われ、作動媒体の沸点は、熱媒の沸点よりも低い。 More preferably, the generator is connected to an expander provided in the working medium circulation path, and the heat medium flowing through the heat medium circulation path is provided via an evaporator provided in the working medium circulation path. Heat exchange is performed with the working medium flowing through the working medium trunk, and the boiling point of the working medium is lower than the boiling point of the heating medium.
温度変化が大きい水素添加反応器や第1排出管の熱を間接的に作動媒体循環路に伝達するので、水素添加反応器や第1排出管の熱を直接的に作動媒体循環路に伝達する形態に比べて、水素添加反応器や第1排出管の温度が高い状態でも低い状態でも、安定して発電を続けることが可能になる。 Since the heat of the hydrogenation reactor and the first exhaust pipe, which have large temperature changes, is indirectly transferred to the working medium circuit, the heat of the hydrogenation reactor and the first exhaust pipe is directly transferred to the working medium circuit. Compared to the form, it becomes possible to continue stable power generation regardless of whether the temperature of the hydrogenation reactor or the first exhaust pipe is high or low.
さらに好ましくは、蓄電装置の電力を直流から交流に変換するインバーターと、電気加熱装置への電力供給を蓄電装置と蓄電装置からの電力を補完する商用電源とで切り替える電源切り替えスイッチとを更に備え、電気加熱装置は、誘導加熱で、第1通路と第1触媒の少なくとも一方を温める。 More preferably, an inverter that converts the electric power of the power storage device from direct current to alternating current, and a power supply switching switch that switches the power supply to the electric heating device between the power storage device and a commercial power source that complements the power from the power storage device, The electric heating device heats at least one of the first passage and the first catalyst by induction heating.
誘導加熱により脱水素反応器を温めることにより、他の電気加熱方式に比べて、短時間で触媒の近傍の温度を所定の温度(第1温度閾値)に引き上げることが可能になる。 By heating the dehydrogenation reactor by induction heating, it becomes possible to raise the temperature in the vicinity of the catalyst to a predetermined temperature (first temperature threshold value) in a shorter time than in other electric heating methods.
本発明に係る発電システムの制御方法は、芳香族化合物の水素添加反応を促進させる第1触媒を設けた第1通路を含む水素添加反応器と、第1通路から水素添加反応器の外側に伸びる第1排出管とを有する水素添加システムにおける、第1通路と第1触媒の少なくとも一方を温める電気加熱装置と、第1通路と第1触媒と第1排出管の少なくとも一方を冷やす熱交換部と、熱交換部で得られた熱を用いて、発電を行う発電機と、発電機で得られた電力を貯蔵する蓄電装置とを有する発電システムの制御方法であって、第1通路の内部における水素添加反応を活性化させるため、熱交換部を含む熱媒循環路に流れる熱媒の単位時間あたりの流量が第1流量以下になるように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ蓄電装置からの電力に基づいて電気加熱装置が駆動され、且つ蓄電装置における充電が停止される第1ステップと、第1通路の内部における水素添加反応が活性化した後、熱媒循環路に流れる熱媒の単位時間あたりの流量が第1流量よりも多い第2流量になるように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ電気加熱装置が停止され、且つ蓄電装置における充電が行われる第2ステップとを備える。 A method for controlling a power generation system according to the present invention includes a hydrogenation reactor including a first passage provided with a first catalyst for promoting a hydrogenation reaction of an aromatic compound, and extending from the first passage to the outside of the hydrogenation reactor. An electric heating device for warming at least one of the first passage and the first catalyst, and a heat exchange unit for cooling at least one of the first passage, the first catalyst, and the first exhaust pipe in a hydrogenation system having a first exhaust pipe. A method for controlling a power generation system having a power generator for generating power using heat obtained by a heat exchange section and a power storage device for storing electric power obtained by the power generator, the method comprising: In order to activate the hydrogenation reaction, the pump of the heat medium circulation path is controlled so that the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation path including the heat exchange unit per unit time is equal to or less than the first flow rate, and the power storage device The first step in which the electric heating device is driven based on the electric power from the power supply device and the charging in the power storage device is stopped, and the heat medium flowing in the heat medium circulation path after the hydrogenation reaction inside the first passage is activated. A second step in which the pump in the heat medium circulation path is controlled so that the flow rate per unit time of the second flow rate is higher than the first flow rate, the electric heating device is stopped, and the power storage device is charged. Equipped with.
本発明に係る発電システムは、有機ハイドライドの脱水素反応を促進させる第2触媒を設けた第2通路を含む脱水素反応器と、第2通路から脱水素反応器の外側に伸び気液分離器と接続する第2排出管とを有する脱水素システムにおける、第2通路と第2触媒の少なくとも一方を温める電気加熱装置と、第2排出管を冷やす熱交換部と、熱交換部で得られた熱を用いて、発電を行う発電機と、発電機で得られた電力を貯蔵する蓄電装置とを備え、電気加熱装置は、少なくとも蓄電装置からの電力に基づいて駆動する。 The power generation system according to the present invention includes a dehydrogenation reactor including a second passage provided with a second catalyst for promoting the dehydrogenation reaction of organic hydride, and a gas-liquid separator extending from the second passage to the outside of the dehydrogenation reactor. In a dehydrogenation system having a second discharge pipe connected to the electric heating device for heating at least one of the second passage and the second catalyst, a heat exchange part for cooling the second discharge pipe, and a heat exchange part. The electric heating device includes a generator that generates electric power using heat and a power storage device that stores the electric power obtained by the power generator. The electric heating device is driven based on at least the electric power from the power storage device.
脱水素反応により高温になった第2排出管の熱を、発電機で電気エネルギーに変換する。
かかる電気エネルギーは、蓄電装置に貯蔵された後、次に電気加熱装置を温めるのに使用される。
このため、脱水素反応で発生した熱を有効に活用出来る。特に、第2排出管の冷却と、発電とを同時に実現し、外部からのエネルギーを出来るだけ用いずに、脱水素反応を実行させることが可能になる。
The heat of the second exhaust pipe, which has become high temperature due to the dehydrogenation reaction, is converted into electric energy by the generator.
Such electric energy is stored in the power storage device and then used to heat the electric heating device.
Therefore, the heat generated by the dehydrogenation reaction can be effectively utilized. In particular, the cooling of the second discharge pipe and the power generation can be realized at the same time, and the dehydrogenation reaction can be performed with the least possible use of external energy.
また、脱水素反応器を温めるためのヒーターとして、電気で駆動する電気加熱装置が用いられる。
このため、脱水素反応器を温めるためのヒーターとして、有機ハイドライドや芳香族化合物を燃焼させる形態と比べて、燃焼による排気ガスの発生などを少なくすることが出来る。
An electric heating device driven electrically is used as a heater for warming the dehydrogenation reactor.
Therefore, as a heater for warming the dehydrogenation reactor, it is possible to reduce the generation of exhaust gas due to combustion, as compared with the case of burning organic hydride or an aromatic compound.
好ましくは、第2通路の内部における脱水素反応を活性化させるために第2触媒を温める第1モードの間は、熱交換部を含む熱媒循環路に流れる熱媒の単位時間あたりの流量が0よりも多く且つ第1流量以下になるように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ電気加熱装置が駆動され、且つ蓄電装置における充電が停止され、第2通路の内部における脱水素反応が活性化した後の第2モードの間は、熱媒循環路に流れる熱媒の単位時間あたりの流量が第1流量よりも多い第2流量になるように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ蓄電装置における充電が行われる。 Preferably, during the first mode in which the second catalyst is warmed in order to activate the dehydrogenation reaction inside the second passage, the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation path including the heat exchange unit per unit time is The pump in the heat medium circulation path is controlled so that the flow rate is greater than 0 and equal to or less than the first flow rate, the electric heating device is driven, charging in the power storage device is stopped, and the dehydrogenation reaction inside the second passage is performed. During the second mode after activation, the pump of the heat medium circulation path is controlled so that the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation path per unit time becomes the second flow rate higher than the first flow rate. In addition, the power storage device is charged.
第1モードでは、蓄電装置は、充電を行わずに、電気加熱装置への電力供給に用いられる。
第2モードでは、蓄電装置は、放電を行わずに、発電機で発生した電力の充電に用いられる。
放電と充電とが、時間的に別々に行われるため、同じ時間帯に放電と充電とを行う形態に比べて、蓄電装置の負担を軽減し、蓄電装置の劣化を防止することが出来る。
In the first mode, the power storage device is used for supplying electric power to the electric heating device without charging.
In the second mode, the power storage device is used for charging electric power generated by the generator without discharging.
Since the discharging and the charging are performed separately in terms of time, the load on the power storage device can be reduced and the deterioration of the power storage device can be prevented, as compared with the case where the discharging and the charging are performed in the same time zone.
熱媒が熱媒循環路を流れる状態を維持させることや、作動媒体が作動媒体循環路を流れる状態を維持させることにより、熱媒や作動媒体が循環路内で固化したり滞留したりしにくく出来る。 By keeping the heat medium flowing in the heat medium circulation path and keeping the working medium flowing in the working medium circulation path, it is difficult for the heat medium and working medium to solidify or stay in the circulation path. I can.
また、好ましくは、第2通路の内部における脱水素反応を活性化させるために第2触媒を温める第1モードの間は、熱交換部を含む熱媒循環路における熱媒の流れが停止するように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ電気加熱装置が駆動され、且つ蓄電装置における充電が停止され、第2通路の内部における脱水素反応が活性化した後の第2モードの間は、熱媒循環路において熱媒が流れるように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ蓄電装置における充電が行われる。 Further, preferably, during the first mode in which the second catalyst is heated to activate the dehydrogenation reaction inside the second passage, the flow of the heat medium in the heat medium circulation passage including the heat exchange section is stopped. During the second mode after the pump of the heat medium circulation path is controlled, the electric heating device is driven, the charging of the power storage device is stopped, and the dehydrogenation reaction inside the second passage is activated, The pump in the heat medium circulation path is controlled so that the heat medium flows in the heat medium circulation path, and the power storage device is charged.
第1モードでは、蓄電装置は、充電を行わずに、電気加熱装置への電力供給に用いられる。
第2モードでは、蓄電装置は、放電を行わずに、発電機で発生した電力の充電に用いられる。
放電と充電とが、時間的に別々に行われるため、同じ時間帯に放電と充電とを行う形態に比べて、蓄電装置の負担を軽減し、蓄電装置の劣化を防止することが出来る。
In the first mode, the power storage device is used for supplying electric power to the electric heating device without charging.
In the second mode, the power storage device is used for charging electric power generated by the generator without discharging.
Since the discharging and the charging are performed separately in terms of time, the load on the power storage device can be reduced and the deterioration of the power storage device can be prevented, as compared with the case where the discharging and the charging are performed in the same time zone.
さらに好ましくは、発電機は、作動媒体循環路に設けられた膨張機と接続されるものであり、作動媒体循環路に設けられた蒸発器を介して、熱媒循環路を流れる熱媒は、作動媒体樹幹路を流れる作動媒体との間で熱交換が行われ、作動媒体の沸点は、熱媒の沸点よりも低い。 More preferably, the generator is connected to an expander provided in the working medium circulation path, and the heat medium flowing through the heat medium circulation path is provided via an evaporator provided in the working medium circulation path. Heat exchange is performed with the working medium flowing through the working medium trunk, and the boiling point of the working medium is lower than the boiling point of the heating medium.
温度変化が大きい第2排出管の熱を間接的に作動媒体循環路に伝達するので、第2排出管の熱を直接的に作動媒体循環路に伝達する形態に比べて、第2排出管の温度が高い状態でも低い状態でも、安定して発電を続けることが可能になる。 Since the heat of the second discharge pipe, which has a large temperature change, is indirectly transmitted to the working medium circulation passage, the heat of the second discharge pipe is directly transmitted to the working medium circulation passage, as compared with the case where the heat of the second discharge pipe is directly transmitted to the working medium circulation passage. It is possible to stably generate power regardless of whether the temperature is high or low.
さらに好ましくは、蓄電装置の電力を直流から交流に変換するインバーターと、電気加熱装置への電力供給を蓄電装置と蓄電装置からの電力を補完する商用電源とで切り替える電源切り替えスイッチとを更に備え、電気加熱装置は、誘導加熱で、第2通路と第2触媒の少なくとも一方を温める。 More preferably, an inverter that converts the electric power of the power storage device from direct current to alternating current, and a power supply switching switch that switches the power supply to the electric heating device between the power storage device and a commercial power source that complements the power from the power storage device, The electric heating device heats at least one of the second passage and the second catalyst by induction heating.
誘導加熱により脱水素反応器を温めることにより、他の電気加熱方式に比べて、短時間で触媒の近傍の温度を所定の温度に引き上げることが可能になる。 By heating the dehydrogenation reactor by induction heating, it becomes possible to raise the temperature in the vicinity of the catalyst to a predetermined temperature in a shorter time as compared with other electric heating methods.
本発明に係る発電システムの制御方法は、有機ハイドライドの脱水素反応を促進させる第2触媒を設けた第2通路を含む脱水素反応器と、第2通路から脱水素反応器の外側に伸び気液分離器と接続する第2排出管とを有する脱水素システムにおける、第2通路と第2触媒の少なくとも一方を温める電気加熱装置と、第2排出管を冷やす熱交換部と、熱交換部で得られた熱を用いて、発電を行う発電機と、発電機で得られた電力を貯蔵する蓄電装置とを有する発電システムの制御方法であって、第2通路の内部における脱水素反応を活性化させるため、熱交換部を含む熱媒循環路に流れる熱媒の単位時間あたりの流量が第1流量以下になるように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ蓄電装置からの電力に基づいて電気加熱装置が駆動され、且つ蓄電装置における充電が停止される第3ステップと、第2通路の内部における脱水素反応が活性化した後、熱媒循環路に流れる熱媒の単位時間あたりの流量が第1流量よりも多い第2流量になるように熱媒循環路のポンプが制御され、且つ電気加熱装置が停止され、且つ蓄電装置における充電が行われる第4ステップとを備える。 A method for controlling a power generation system according to the present invention includes a dehydrogenation reactor that includes a second passage provided with a second catalyst that promotes a dehydrogenation reaction of organic hydride, and an expansion gas from the second passage to the outside of the dehydrogenation reactor. In a dehydrogenation system having a second discharge pipe connected to a liquid separator, an electric heating device that warms at least one of the second passage and the second catalyst, a heat exchange unit that cools the second discharge pipe, and a heat exchange unit A method for controlling a power generation system having a power generator for generating power using the obtained heat and a power storage device for storing the power obtained by the power generator, wherein a dehydrogenation reaction inside a second passage is activated. In order to realize the above, the pump of the heat medium circulation path is controlled so that the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation path including the heat exchange unit per unit time is equal to or less than the first flow rate, and based on the electric power from the power storage device. The third step in which the electric heating device is driven and the charging in the power storage device is stopped and the dehydrogenation reaction in the second passage is activated, A fourth step in which the pump of the heat medium circulation path is controlled so that the flow rate becomes the second flow rate higher than the first flow rate, the electric heating device is stopped, and the power storage device is charged.
以上のように本発明によれば、脱水素反応や水素添加反応で発生した熱を有効に活用出来る発電システムを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power generation system that can effectively utilize the heat generated in the dehydrogenation reaction or the hydrogenation reaction.
以下、第1実施形態(水素添加システム1に設けられた発電システム2)について、図を用いて説明する(図1参照)。
第1実施形態における水素添加システム1は、第1タンク11、水素添加反応器13、第1排出管14、電気加熱装置15、第1水素タンク19、第2タンク21、熱媒循環路31、熱媒循環路ポンプ33、熱交換部35、蒸発器37、作動媒体循環路41、作動媒体循環路ポンプ43、膨張機45、発電機46、蓄電装置47、電源切替スイッチ48、凝縮器49、制御部51を備える。
Hereinafter, a first embodiment (a
The
水素添加システム1における発電システム2は、電気加熱装置15、熱媒循環路31、熱媒循環路ポンプ33、熱交換部35、蒸発器37、作動媒体循環路41、作動媒体循環路ポンプ43、膨張機45、発電機46、蓄電装置47、電源切替スイッチ48、凝縮器49、制御部51を含む。
The
第1タンク11は、トルエンなどの芳香族化合物を貯蔵する。
第1タンク11における開口部には、第1アクチュエータ11aが設けられる。
第1アクチュエータ11aは、制御部51の制御によって、第1タンク11における開口部の開度を調整する。
第1アクチュエータ11aの動作により、第1タンク11から水素添加反応器13に供給される芳香族化合物の流量が調整される。
The
A
The
The flow rate of the aromatic compound supplied from the
水素添加反応器13は、第1タンク11から供給された芳香族化合物について、水素添加反応をさせる。具体的には、芳香族化合物に、水素を添加させ、メチルシクロヘキサンなどの有機ハイドライドを生成する。
水素添加反応器13における芳香族化合物や水素が通過する第1通路13aには、第1触媒13bと第1温度センサー13cが設けられる。
第1触媒13bは、白金などで構成され、水素添加反応を促進させるために使用される。
第1温度センサー13cは、第1通路13aと第1触媒13bの少なくとも一方の温度に関する情報として、第1通路13a内、特に第1触媒13b近傍の温度Teを検知するために使用される。
水素添加反応器13には、電気加熱装置15、及び熱交換部35が設けられる。
熱交換部35の詳細については、後述する。
The
A
The
The
The
Details of the
第1排出管14は、水素添加反応器13と第2タンク21の間に設けられる。
水素添加反応器13から排出された有機ハイドライドなどは、第1排出管14を介して、第2タンク21に供給される。
The
Organic hydride discharged from the
電気加熱装置15は、第1触媒13bと、第1通路13aの少なくとも一方を温める。
電気加熱装置15は、コイルと、当該コイルの近くに設けられた金属で構成され、誘導加熱により当該金属が発熱する。
ここでいう当該金属は、電気加熱装置15の一部を構成するものであってもよいし、水素添加反応器13の一部を構成するものであってもよい。
The
The
The metal referred to here may be a part of the
誘導加熱により水素添加反応器13を温めることにより、他の電気加熱方式に比べて、短時間で第1触媒13bの近傍の温度Teを所定の温度(第1温度閾値Te1)以上に引き上げることが可能になる。
By warming the
ただし、電気加熱装置15は、誘導加熱によるものに限定するものではなく、抵抗加熱など、他のヒーターであってもよい。
However, the
電気加熱装置15は、蓄電装置47からの電力に基づいて駆動する。
ただし、蓄電装置47に貯蔵された電力が十分でない場合には、電気加熱装置15は、蓄電装置47からの電力を補完する商用電源からの電力に基づいて駆動する。
The
However, when the electric power stored in
第1水素タンク19は、水素添加反応器13に供給する水素を貯蔵する。
第1水素タンク19における開口部には、第2アクチュエータ19aが設けられる。
第2アクチュエータ19aは、制御部51の制御によって、第1水素タンク19における開口部の開度を調整する。
第2アクチュエータ19aの動作により、第1水素タンク19から水素添加反応器13に供給される水素の流量が調整される。
The
A
The
The flow rate of hydrogen supplied from the
第2タンク21は、水素添加反応器13における水素添加反応で得られた有機ハイドライド、及び水素添加反応しきれなかった芳香族化合物を貯蔵する。
The
熱媒循環路31を形成する管の内部には、作動媒体循環路41の作動媒体を加熱するための熱媒(たとえば水)が充填される。
当該熱媒は、熱媒循環路ポンプ33を介して、熱媒循環路31内を循環する。
熱媒循環路ポンプ33は、商用電源からの電力に基づいて駆動する。ただし、熱媒循環路ポンプ33は、蓄電装置47からの電力に基づいて駆動する形態であってもよい。
A heat medium (for example, water) for heating the working medium in the working
The heat medium circulates in the heat
The heat
熱媒循環路31には、水素添加反応器13(第1通路13a、第1触媒13b)と第1排出管14の少なくとも一方と接する箇所(熱交換部35)が設けられる。
熱媒循環路31を通る熱媒は、熱交換部35を通ることで、水素添加反応器13と第1排出管14の少なくとも一方から熱を奪い、これにより、熱媒が温められる。
The heat
The heat medium passing through the heat
また、熱媒循環路31には、蒸発器37が設けられる。
An
作動媒体循環路41を形成する管の内部には、ペンタンやアンモニアなど低沸点媒体が作動媒体として充填される。
作動媒体循環路41を流れる作動媒体の沸点は、熱媒循環路31を流れる熱媒の沸点よりも低い。
当該作動媒体は、作動媒体循環路ポンプ43を介して、作動媒体循環路41内を循環する。
作動媒体循環路ポンプ43は、商用電源からの電力に基づいて駆動する。ただし、作動媒体循環路ポンプ43は、蓄電装置47からの電力に基づいて駆動する形態であってもよい。
A low boiling point medium such as pentane or ammonia is filled as a working medium in the inside of the pipe forming the working
The boiling point of the working medium flowing through the working
The working medium circulates in the working
The working medium circulation path pump 43 is driven based on the electric power from the commercial power source. However, the working medium circulation path pump 43 may be driven based on the electric power from the
作動媒体循環路41には、蒸発器37、膨張機45、凝縮器49が設けられる。
The working
蒸発器37は、熱交換装置として機能し、熱媒循環路31の熱媒によって、作動媒体循環路41の作動媒体を加熱し蒸発させる。
The evaporator 37 functions as a heat exchange device, and heats and evaporates the working medium in the working
タービンなどを含む膨張機45は、作動媒体循環路41における蒸発器37の下流に配置される。
膨張機45は、蒸発器37で気化した作動媒体を膨張させることによって、タービンを回転させるなど、作動媒体から運動エネルギーを取り出す。
膨張機45によって、発電機46が駆動される。
具体的には、膨張機45の駆動軸45aには、発電機46が接続され、当該運動エネルギーに基づく駆動軸45aの回転により、発電機46が発電する。
発電機46で得られた電力は、第1コンバーター47aで交流から直流に変換され、その後、蓄電装置47に貯蔵される。
The
The
The
Specifically, the
The electric power obtained by the
蓄電装置47に貯蔵された電力は、インバーター47bを介して、直流から交流に変換され、電源切替スイッチ48を介して、電気加熱装置15に供給される。
The electric power stored in the
電源切替スイッチ48は、電気加熱装置15への電力供給源を、蓄電装置47と商用電源とで切り替えるためのスイッチで、制御部51によって制御される。
The
凝縮器49は、作動媒体循環路41における膨張機45の下流に配置され、作動媒体を凝縮させる。
たとえば、凝縮器49は、熱交換装置として機能し、不図示の冷媒循環路の冷媒によって、作動媒体循環路41の作動媒体は冷却される。
冷却により液化した作動媒体は、蒸発器37に戻り、再び加熱される。
The
For example, the
The working medium liquefied by cooling returns to the
制御部51は、水素添加システム1の各部(第1アクチュエータ11a、電気加熱装置15、第2アクチュエータ19a、熱媒循環路ポンプ33、作動媒体循環路ポンプ43、発電機46、蓄電装置47、電源切替スイッチ48など)を制御する。
The
水素添加システム1を稼働させてから水素添加反応器13における水素添加反応が活性化可能な状態になるまでの間、すなわち第1触媒13b近傍の温度Teが、第1温度閾値Te1を超えるまでの間は、水素添加システム1が第1モードであるとして、制御部51は、第1触媒13bの近傍の温度Teが第1温度閾値Te1よりも高くなるように、各部を制御する(第1ステップ、図2のステップS11〜S15)。
From the time when the
水素添加反応器13における水素添加反応が活性化可能な状態になった後、すなわち第1触媒13bの近傍の温度Teが、第1温度閾値Te1を超えた後は、水素添加システム1が第2モードであるとして、制御部51は、第1触媒13bの近傍の温度Teが第2温度閾値Te2に近い状態を維持出来るように、各部を制御する(第2ステップ、図2のステップS16〜S18)。
After the hydrogenation reaction in the
第1温度閾値Te1は、水素添加反応器13における水素添加反応が活性化可能な状態になるために必要な温度に設定される(例えば、Te1=150℃)。
第2温度閾値Te2は、水素添加反応が活性化した後、水素添加反応が活性化した状態を維持するために必要な温度に設定される(Te1>Te2)。
ただし、第2温度閾値Te2を第1温度閾値Te1と同じにする形態であってもよい。
The first temperature threshold value Te1 is set to a temperature necessary to activate the hydrogenation reaction in the hydrogenation reactor 13 (for example, Te1 = 150 ° C.).
The second temperature threshold value Te2 is set to a temperature required to maintain the activated state of the hydrogenation reaction after the activation of the hydrogenation reaction (Te1> Te2).
However, the second temperature threshold value Te2 may be the same as the first temperature threshold value Te1.
第1実施形態における第1モード及び第2モードを実行する際の各部の制御手順について、図2のフローチャートを用いて説明する。
各部の制御は、使用者により水素添加システム1を稼働させる操作が行われてから、当該稼働を停止する操作が行われるまでの間、実行される。
The control procedure of each unit when executing the first mode and the second mode in the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
The control of each unit is executed from the time the user operates the
使用者により、水素添加システム1を稼働させる操作が行われると、制御部51は、ステップS11で、蓄電装置47が、第1期間T1の間、電気加熱装置15を駆動出来る状態であるか否かを判断する。
第1期間T1は、第1触媒13bが十分に冷えた状態から水素添加反応が活性化可能な状態になる温度まで電気加熱装置15で温めるのに必要な時間が設定される。
When the user operates the
The first period T1 is set to the time required to warm the
充電が十分にされていて、蓄電装置47が、第1期間T1の間、電気加熱装置15を駆動出来る状態である場合、制御部51は、ステップS12で、蓄電装置47から電気加熱装置15に電力供給が行われるように電源切替スイッチ48を制御する。
If the battery is sufficiently charged and the
蓄電装置47に貯蔵された電力が十分でないなど、蓄電装置47が、第1期間T1の間、電気加熱装置15を駆動出来る状態でない場合、制御部51は、ステップS13で、商用電源から電気加熱装置15に電力供給がされるように電源切替スイッチ48を制御する。
When the
第1実施形態では、運転開始直後に蓄電装置駆動か商用電源駆動かを決定し、その後に、電源切り替えを行わない形態を説明するが、運転中も制御部51が、蓄電装置47が電気加熱装置15を駆動出来る状態であるか否かを判断し、蓄電装置47が電気加熱装置15を駆動出来る状態でないと判断した時に、制御部51が、蓄電装置駆動から商用電源駆動になるように電源切替スイッチ48を制御する形態であってもよい。
In the first embodiment, a mode will be described in which whether to drive the power storage device or to drive the commercial power supply is determined immediately after the start of operation, and the power supply is not switched thereafter. However, the
制御部51は、ステップS14で、第1タンク11の開口を閉じるように第1アクチュエータ11aを駆動し、第1水素タンク19の開口を閉じるように第2アクチュエータ19aを駆動し、熱媒循環路ポンプ33と作動媒体循環路ポンプ43をオフ状態にし、蓄電装置47若しくは商用電源によって電気加熱装置15が駆動され、且つ発電機46から蓄電装置47への充電が停止される。
In step S14, the
制御部51は、ステップS15で、第1触媒13bの近傍の温度Teが第1温度閾値Te1よりも高いか否かを判断する。
第1触媒13bの近傍の温度Teが第1温度閾値Te1よりも高い場合は、ステップS16に進められる。
第1触媒13bの近傍の温度Teが第1温度閾値Te1よりも高くない場合は、所定時間(例えば、1分)経過後に、ステップS15が繰り返される。
In step S15, the
When the temperature Te near the
When the temperature Te near the
第1触媒13bが十分に温まると、第1通路13aにおける水素添加反応が活性化可能な状態となり、第1モードから第2モードに切り替えられる。
制御部51は、ステップS16で、第1タンク11の開口が開くように第1アクチュエータ11aを駆動し、第1水素タンク19の開口が開くように第2アクチュエータ19aを駆動し、熱媒循環路ポンプ33と作動媒体循環路ポンプ43をオン状態にし、電気加熱装置15が停止され、且つ発電機46から蓄電装置47への充電が行われる。
これにより、水素添加反応器13と第1排出管14の少なくとも一方の熱が、熱媒循環路31を介して、作動媒体循環路41に伝えられ、当該熱に基づいて、発電機46が発電する。
When the
In step S16, the
Thereby, the heat of at least one of the
制御部51は、ステップS17で、蓄電装置47が十分に充電されている状態であるか否かを判断する。
ここでいう十分に充電されている状態は、蓄電装置47が満充電状態や満充電状態の8割〜9割程度の状態である場合だけでなく、水素添加システム1を停止させて、第1触媒13bが十分に冷えた状態から第1温度閾値Te1まで温めるために電気加熱装置15を駆動するだけ電力が貯蔵されている状態であってもよい。
The state of being fully charged here is not limited to the case where the
蓄電装置47が十分に充電されている状態である場合、制御部51は、ステップS18で、発電機46をオフ状態にする、若しくは発電機46から蓄電装置47への電力供給(充電)を停止させる。
蓄電装置47が十分に充電されている状態でない場合、所定時間(例えば、1分)経過後に、ステップS17が繰り返される。
When the
When the
なお、第2モードの間は、発電機46をオフ状態にする、若しくは発電機46から蓄電装置47への電力供給を停止させる場合でも、水素添加反応器13や第1排出管14の冷却を続けるため、制御部51は、熱媒循環路ポンプ33を動作させ続け、熱媒を熱媒循環路31で循環させ続ける。
In addition, during the second mode, even when the
また、第1触媒13bの近傍の温度Teが、第2温度閾値Te2で維持されるように、制御部51は、熱媒循環路31の流量を制御する、すなわち熱媒循環路ポンプ33の出力を制御する。
具体的には、第1触媒13bの近傍の温度Teが、第2温度閾値Te2以上に高くなった場合には、制御部51は、熱媒循環路ポンプ33の出力を上げる。
また、第1触媒13bの近傍の温度Teが、第2温度閾値Te2よりも低くなった場合には、制御部51は、熱媒循環路ポンプ33の出力を下げる。
Further, the
Specifically, when the temperature Te in the vicinity of the
Further, when the temperature Te near the
また、水素添加反応が活性化可能な状態になり、第1モードから第2モードに切り替わった後も、第1触媒13bの近傍の温度Teが第2温度閾値Te2よりも低くならないようにするため、制御部51は、熱媒循環路ポンプ33の制御に代えて(または加えて)、電気加熱装置15の駆動制御を行ってもよい。
具体的には、第1触媒13bの近傍の温度Teが、第2温度閾値Te2よりも低くなった場合には、制御部51は、電気加熱装置15を駆動する。
第1触媒13bの近傍の温度Teが、第2温度閾値Te2以上に高くなった場合には、制御部51は、電気加熱装置15を停止させる。
第2モードであって、蓄電装置47への充電が行われている間、電気加熱装置15の駆動は、商用電源によって行われるのが望ましい。
Further, in order to prevent the temperature Te in the vicinity of the
Specifically, when the temperature Te near the
When the temperature Te near the
In the second mode, it is desirable that the
第1温度閾値Te1よりも低い第2温度閾値Te2まで、第1触媒13bの近傍の温度Teを下げた状態で維持されるように制御部51は、熱媒循環路31の流量を制御する。このため、第1温度閾値Te1で、第1触媒13bの近傍の温度Teが維持される形態に比べて、熱交換部35で得られる熱量が多くなり、発電量を多くすることが可能になる。
The
水素添加反応器13は、水素添加反応が活性化した状態になると、水素添加反応により、第1通路13aなどの温度が急激に上昇する。しかしながら、水素添加反応が活性化した状態を維持するためには、第1通路13aなどの温度を第1温度閾値Te1よりも大幅に高くする必要はない。
第1実施形態では、水素添加反応が活性化した状態になった後に発生する熱を、作動媒体循環路41に伝達し、膨張機45で回転力に変換し、発電機46で電気エネルギーに変換する。
かかる電気エネルギーは、蓄電装置47に貯蔵された後、次に電気加熱装置15を温めるのに使用される。
このため、水素添加反応で発生した熱を有効に活用出来る。特に、水素添加反応器13や第1排出管14の冷却と、発電とを同時に実現し、外部からのエネルギーを出来るだけ用いずに、水素添加反応を実行させることが可能になる。
In the
In the first embodiment, heat generated after the hydrogenation reaction is activated is transmitted to the working
The electric energy is stored in the
Therefore, the heat generated by the hydrogenation reaction can be effectively used. In particular, cooling of the
第1モードでは、蓄電装置47は、充電を行わずに、電気加熱装置15への電力供給に用いられる。
第2モードでは、蓄電装置47は、放電を行わずに、発電機46で発生した電力の充電に用いられる。
放電と充電とが、時間的に別々に行われるため、同じ時間帯に放電と充電とを行う形態に比べて、蓄電装置47の負担を軽減し、蓄電装置47の劣化を防止することが出来る。
In the first mode,
In the second mode,
Since the discharging and the charging are performed separately in terms of time, the load on the
なお、制御部51は、熱媒循環路ポンプ33と作動媒体循環路ポンプ43をオフ状態にする形態であってもよいが、弱い出力で熱媒循環路ポンプ33と作動媒体循環路ポンプ43の動作を維持させる形態であってもよい。
例えば、第1モードのステップS14で、制御部51は、熱媒の単位時間あたりの流量及び作動媒体の単位時間あたりの流量が0よりも多く且つ第1流量以下となるように、熱媒循環路ポンプ33と作動媒体循環路ポンプ43を制御する。
また、第2モードのステップS16で、制御部51は、熱媒の単位時間あたりの流量及び作動媒体の単位時間あたりの流量が第1流量よりも多い第2流量になるように、熱媒循環路ポンプ33と作動媒体循環路ポンプ43を制御する。
The
For example, in step S14 of the first mode, the
In step S16 of the second mode, the
熱媒が熱媒循環路31を流れる状態を維持させることや、作動媒体が作動媒体循環路41を流れる状態を維持させることにより、熱媒や作動媒体が循環路内で固化したり滞留したりしにくく出来る。
By maintaining the state where the heat medium flows through the heat
また、ステップ15に示すように、第1モードから第2モードへの切り替え判断は、温度情報に基づいて行われる。このため、水素添加反応が活性化可能な状態になると直ちに、芳香族化合物や水素を水素添加反応器13に供給させることが可能になる。
Further, as shown in
ただし、第1モードから第2モードへの切り替え判断は、他の情報に基づいて行われる形態であってもよい。
例えば、水素添加反応器13を稼働させてから第1期間T1の間は、第1モードであるとして、制御部51は各部の制御を行い、第1期間T1の経過後は、第2モードであるとして、制御部51は各部の制御を行う形態が考えられる。
However, the determination of switching from the first mode to the second mode may be performed based on other information.
For example, assuming that the first mode is in the first period T1 after the
また、第1実施形態では、電気加熱装置15が誘導加熱式のヒーターであるなど、交流で駆動するものであるとして説明したが、電気加熱装置15が抵抗加熱式のヒーターであるなど、直流で駆動するものであってもよい。
この場合には、蓄電装置47と電源切替スイッチ48の間のインバーター47bは省略され、商用電源と電源切替スイッチ48の間に、第2コンバーター52が設けられる(図3参照)。
In addition, in the first embodiment, the
In this case, the
また、第1実施形態では、熱媒循環路31の熱媒を介して、水素添加反応器13や第1排出管14の熱が、間接的に、作動媒体循環路41の作動媒体に伝達される形態を説明した。
温度変化が大きい水素添加反応器13や第1排出管14の熱を間接的に作動媒体循環路41に伝達するので、水素添加反応器13や第1排出管14の熱を直接的に作動媒体循環路41に伝達する形態に比べて、水素添加反応器13や第1排出管14の温度が高い状態でも低い状態でも、安定して発電を続けることが可能になる。
Further, in the first embodiment, the heat of the
Since the heat of the
ただし、システムを簡素化することを優先して、熱媒循環路31を省略し、水素添加反応器13や第1排出管14の熱が、直接的に、作動媒体循環路41の作動媒体に伝達される形態であってもよい(図4参照)。
この場合、作動媒体循環路41には、熱交換部35に相当するものとして、水素添加反応器13と第1排出管14の少なくとも一方と接する箇所(蒸発器37)が設けられる。
作動媒体循環路41を通る作動媒体は、蒸発器37を通ることで、加熱され蒸発する。
However, in order to prioritize the simplification of the system, the heat
In this case, the working
The working medium passing through the working
また、第1実施形態では、水素添加反応器13を温めるためのヒーターとして、電気で駆動する電気加熱装置15が用いられる。
このため、水素添加反応器13を温めるためのヒーターとして、有機ハイドライドや芳香族化合物を燃焼させる形態と比べて、燃焼による排気ガスの発生などを少なくすることが出来る。
Further, in the first embodiment, an
Therefore, as a heater for warming the
また、水素添加反応を続けるために、第1触媒13bの近傍の温度Teを所定の温度(第2温度閾値Te2)以上に維持する必要がある。
このため、熱媒循環路31と水素添加反応器13と接する場合には、熱媒循環路31の熱交換部35が直接的に水素添加反応器13の第1通路13aと接するのではなく、必要な時に、電気的な制御により、水素添加反応器13の熱を熱媒循環路31の熱交換部35に移動させる熱移動装置(例えば、ペルティエ素子など)31aが、熱媒循環路31の熱交換部35と水素添加反応器13の第1通路13aとの間に設けられるのが望ましい(図5参照)。
この場合には、第1温度センサー13cからの情報に基づいて、制御部51が、熱移動装置31aのオンオフ状態の切り替え制御を行う。
Further, in order to continue the hydrogenation reaction, it is necessary to maintain the temperature Te near the
Therefore, when the heat
In this case, the
具体的には、第1触媒13bの近傍の温度Teが第2温度閾値Te2以上の場合には、熱移動装置31aがオン状態にされ、熱移動装置31aを介して、水素添加反応器13の熱の熱媒循環路31への移動が行われる。
第1触媒13bの近傍の温度Teが第2温度閾値Te2未満の場合には、熱移動装置31aがオフ状態にされ、熱移動装置31aを介して、水素添加反応器13の熱の熱媒循環路31への移動が行わない。
Specifically, when the temperature Te in the vicinity of the
When the temperature Te near the
なお、この場合でも、第1排出管14と熱媒循環路31の熱交換部35とは、熱移動装置31aを介さずに、直接的に接する形態であってよい。
Even in this case, the
また、第1実施形態では、1つの熱サイクル(作動媒体循環路41)若しくは2つの熱サイクル(熱媒循環路31と作動媒体循環路41)を用いて発電を行う形態を説明したが、熱交換部35で得られた熱に基づいて直接的に発電を行う形態であってもよい。
例えば、ペルティエ素子などの熱電変換素子における一方の接触面を水素添加反応器13や第1排出管14に接触させ、他方の接触面を外気に接触させるかヒートシンクなどの冷却装置に接触させ、当該一方の接触面と当該他方の接触面の温度差に基づいて発電を行う形態が考えられる。
この場合には、熱電変換素子が、熱交換部35と発電機46の両方を兼ねる。
Further, in the first embodiment, a mode in which power generation is performed using one heat cycle (working medium circulation path 41) or two heat cycles (heating
For example, one contact surface of a thermoelectric conversion element such as a Peltier element is brought into contact with the
In this case, the thermoelectric conversion element serves as both the
次に、第2実施形態(脱水素システム10に設けられた発電システム20)について、説明する。
第2実施形態における脱水素システム10は、第10タンク110、脱水素反応器130、電気加熱装置150、気液分離器170、第10水素タンク190、第20タンク210、熱媒循環路310、熱媒循環路ポンプ330、熱交換部350、蒸発器370、作動媒体循環路410、作動媒体循環路ポンプ430、膨張機450、発電機460、蓄電装置470、電源切替スイッチ480、凝縮器490、制御部510を備える(図6参照)。
Next, a second embodiment (
The
脱水素システム10における発電システム20は、電気加熱装置150、熱媒循環路310、熱媒循環路ポンプ330、熱交換部350、蒸発器370、作動媒体循環路410、作動媒体循環路ポンプ430、膨張機450、発電機460、蓄電装置470、電源切替スイッチ480、凝縮器490、制御部510を含む。
The
第10タンク110は、メチルシクロヘキサンなどの有機ハイドライドを貯蔵する。
第10タンク110における開口部には、第10アクチュエータ110aが設けられる。
第10アクチュエータ110aは、制御部510の制御によって、第10タンク110における開口部の開度を調整する。
第10アクチュエータ110aの動作により、第10タンク110から脱水素反応器130に供給される有機ハイドライドの流量が調整される。
The
A
The
The flow rate of the organic hydride supplied from the
脱水素反応器130は、第10タンク110から供給された有機ハイドライドについて、脱水素反応をさせる。
脱水素反応器130における有機ハイドライドが通過する第2通路130aには、第2触媒130bと第2温度センサー130cが設けられる。
第2触媒130bは、脱水素反応を促進させるために使用される。
第2温度センサー130cは、第2通路130aと第2触媒130bの少なくとも一方の温度に関する情報として、第2通路130a内、特に第2触媒130b近傍の温度Teを検知するために使用される。
脱水素反応器130には、電気加熱装置150、及び熱交換部350が設けられる。
熱交換部350の詳細については、後述する。
The
A
The
The
The
Details of the
電気加熱装置150は、第2触媒130bと、第2通路130aの少なくとも一方を温める。
電気加熱装置150は、コイルと、当該コイルの近くに設けられた金属で構成され、誘導加熱により当該金属が発熱する。
ここでいう当該金属は、電気加熱装置150の一部を構成するものであってもよいし、脱水素反応器130の一部を構成するものであってもよい。
The
The
The metal here may be a part of the
誘導加熱により脱水素反応器130を温めることにより、他の電気加熱方式に比べて、短時間で第2触媒130bの近傍の温度Teを所定の温度(第3温度閾値Te3)に引き上げることが可能になる。
By heating the
ただし、電気加熱装置150は、誘導加熱によるものに限定するものではなく、抵抗加熱など、他のヒーターであってもよい。
However, the
電気加熱装置150は、蓄電装置470からの電力に基づいて駆動する。
ただし、蓄電装置470に貯蔵された電力が十分でない場合には、電気加熱装置150は、蓄電装置470からの電力を補完する商用電源からの電力に基づいて駆動する。
However, when the electric power stored in
気液分離器170は、活性炭や高分子膜などを使って、脱水素反応器130から排出された気体(水素)と液体(トルエンなどの芳香族化合物や有機ハイドライド)とを分離し、気体(水素)を第10水素タンク190に排出し、液体(芳香族化合物や有機ハイドライド)を、第20タンク210に排出する。
第10水素タンク190は、脱水素反応器130における脱水素反応で得られた水素を貯蔵する。
第20タンク210は、脱水素反応器130における脱水素反応で得られた芳香族化合物、及び脱水素反応しきれなかった有機ハイドライドを貯蔵する。
The gas-
The
The
熱媒循環路310を形成する管の内部には、作動媒体循環路410の作動媒体を加熱するための熱媒(たとえば水)が充填される。
当該熱媒は、熱媒循環路ポンプ330を介して、熱媒循環路310内を循環する。
熱媒循環路ポンプ330は、商用電源からの電力に基づいて駆動する。ただし、熱媒循環路ポンプ330は、蓄電装置470からの電力に基づいて駆動する形態であってもよい。
The inside of the pipe forming the heat
The heat medium circulates in the heat
The heat
熱媒循環路310には、第2排出管140と接する箇所(熱交換部350)が設けられる。
熱媒循環路310を通る熱媒は、熱交換部350を通ることで、第2排出管140から熱を奪い、これにより、熱媒が温められる。
The heat
The heat medium passing through the heat
また、熱媒循環路310には、蒸発器370が設けられる。
An
作動媒体循環路410を形成する管の内部には、ペンタンやアンモニアなど低沸点媒体が作動媒体として充填される。
作動媒体循環路410を流れる作動媒体の沸点は、熱媒循環路310を流れる熱媒の沸点よりも低い。
当該作動媒体は、作動媒体循環路ポンプ430を介して、作動媒体循環路410内を循環する。
作動媒体循環路ポンプ430は、商用電源からの電力に基づいて駆動する。ただし、作動媒体循環路ポンプ430は、蓄電装置470からの電力に基づいて駆動する形態であってもよい。
A low boiling point medium such as pentane or ammonia is filled as a working medium inside the pipe forming the working
The boiling point of the working medium flowing through the working
The working medium circulates in the working
The working medium circulation path pump 430 is driven based on the electric power from the commercial power source. However, the working medium circulation path pump 430 may be configured to be driven based on the electric power from the
作動媒体循環路410には、蒸発器370、膨張機450、凝縮器490が設けられる。
The working
蒸発器370は、熱交換装置として機能し、熱媒循環路310の熱媒によって、作動媒体循環路410の作動媒体を加熱し蒸発させる。
The evaporator 370 functions as a heat exchange device, and heats and evaporates the working medium in the working
タービンなどを含む膨張機450は、作動媒体循環路410における蒸発器370の下流に配置される。
膨張機450は、蒸発器370で気化した作動媒体を膨張させることによって、タービンを回転させるなど、作動媒体から運動エネルギーを取り出す。
膨張機450によって、発電機460が駆動される。
具体的には、膨張機450の駆動軸450aには、発電機460が接続され、当該運動エネルギーに基づく駆動軸450aの回転により、発電機460が発電する。
発電機460で得られた電力は、第1コンバーター470aで交流から直流に変換され、その後、蓄電装置470に貯蔵される。
The
The
The
Specifically, the
The electric power obtained by the
蓄電装置470に貯蔵された電力は、インバーター470bを介して、直流から交流に変換され、電源切替スイッチ480を介して、電気加熱装置150に供給される。
The electric power stored in the
電源切替スイッチ480は、電気加熱装置150への電力供給源を、蓄電装置470と商用電源とで切り替えるためのスイッチで、制御部510によって制御される。
The
凝縮器490は、作動媒体循環路410における膨張機450の下流に配置され、作動媒体を凝縮させる。
たとえば、凝縮器490は、熱交換装置として機能し、不図示の冷媒循環路の冷媒によって、作動媒体循環路410の作動媒体は冷却される。
冷却により液化した作動媒体は、蒸発器370に戻り、再び加熱される。
The
For example, the
The working medium liquefied by cooling returns to the
制御部510は、脱水素システム10の各部(第10アクチュエータ110a、電気加熱装置150、熱媒循環路ポンプ330、作動媒体循環路ポンプ430、発電機460、蓄電装置470、電源切替スイッチ480など)を制御する。
The
脱水素システム10を稼働させてから脱水素反応器130における脱水素反応が活性化可能な状態になるまでの間、すなわち第2触媒130b近傍の温度Teが、第3温度閾値Te3を超えるまでの間は、脱水素システム10が第1モードであるとして、制御部510は、第2触媒130bの近傍の温度Teが第3温度閾値Te3よりも高くなるように、各部を制御する(第3ステップ、図2のステップS11〜S15)。
From the time when the
脱水素反応器130における脱水素反応が活性化可能な状態になった後、すなわち第2触媒130bの近傍の温度Teが、第3温度閾値Te3を超えた後は、脱水素システム10が第2モードであるとして、制御部510は、第2触媒130bの近傍の温度Teが第4温度閾値Te4に近い状態を維持出来るように、各部を制御する(第4ステップ、図2のステップS16〜S18)。
After the dehydrogenation reaction in the
第3温度閾値Te3は、脱水素反応器130における脱水素反応が活性化可能な状態になるために必要な温度に設定される(例えば、Te3=220℃)。
第4温度閾値Te4は、脱水素反応が活性化した後、脱水素反応が活性化した状態を維持するために必要な温度に設定される(Te3>Te4)。
ただし、第4温度閾値Te4を第3温度閾値Te3と同じにする形態であってもよい。
The third temperature threshold value Te3 is set to a temperature required to activate the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reactor 130 (for example, Te3 = 220 ° C.).
The fourth temperature threshold value Te4 is set to a temperature necessary for maintaining the activated state of the dehydrogenation reaction after the dehydrogenation reaction is activated (Te3> Te4).
However, the fourth temperature threshold Te4 may be the same as the third temperature threshold Te3.
第2実施形態における第1モード及び第2モードを実行する際の各部の制御手順について、図2のフローチャートを用いて説明する。
すなわち、第1実施形態における制御手順と第2実施形態における制御手順は、略同じである。
各部の制御は、使用者により脱水素システム10を稼働させる操作が行われてから、当該稼働を停止する操作が行われるまでの間、実行される。
The control procedure of each unit when executing the first mode and the second mode in the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
That is, the control procedure in the first embodiment and the control procedure in the second embodiment are substantially the same.
The control of each unit is executed from the time the user operates the
使用者により、脱水素システム10を稼働させる操作が行われると、制御部510は、ステップS11で、蓄電装置470が、第2期間T2の間、電気加熱装置150を駆動出来る状態であるか否かを判断する。
第2期間T2は、第2触媒130bが十分に冷えた状態から脱水素反応が活性化可能な状態になる温度まで電気加熱装置150で温めるのに必要な時間が設定される。
When the user operates the
The second period T2 is set to the time required for warming the
充電が十分にされていて、蓄電装置470が、第2期間T2の間、電気加熱装置150を駆動出来る状態である場合、制御部510は、ステップS12で、蓄電装置470から電気加熱装置150に電力供給が行われるように電源切替スイッチ480を制御する。
When the battery is sufficiently charged and the
蓄電装置470に貯蔵された電力が十分でないなど、蓄電装置470が、第2期間T2の間、電気加熱装置150を駆動出来る状態でない場合、制御部510は、ステップS13で、商用電源から電気加熱装置150に電力供給がされるように電源切替スイッチ480を制御する。
If the
第2実施形態では、運転開始直後に蓄電装置駆動か商用電源駆動かを決定し、その後に、電源切り替えを行わない形態を説明するが、運転中も制御部510が、蓄電装置470が電気加熱装置150を駆動出来る状態であるか否かを判断し、蓄電装置470が電気加熱装置150を駆動出来る状態でないと判断した時に、制御部510が、蓄電装置駆動から商用電源駆動になるように電源切替スイッチ480を制御する形態であってもよい。
In the second embodiment, a mode will be described in which it is determined whether the power storage device is to be driven or the commercial power source is to be driven immediately after the start of operation, and the power supply is not switched thereafter. However, during operation, the
制御部510は、ステップS14で、第10タンク110の開口を閉じるように第10アクチュエータ110aを駆動し、熱媒循環路ポンプ330と作動媒体循環路ポンプ430をオフ状態にし、蓄電装置470若しくは商用電源によって電気加熱装置150が駆動され、且つ発電機460から蓄電装置470への充電が停止される。
In step S14,
制御部510は、ステップS15で、第2触媒130bの近傍の温度Teが第3温度閾値Te3よりも高いか否かを判断する。
第2触媒130bの近傍の温度Teが第3温度閾値Te3よりも高い場合は、ステップS16に進められる。
第2触媒130bの近傍の温度Teが第3温度閾値Te3よりも高くない場合は、所定時間(例えば、1分)経過後に、ステップS15が繰り返される。
When the temperature Te near the
When the temperature Te near the
第2触媒130bが十分に温まると、第2通路130aにおける脱水素反応が活性化可能な状態となり、第1モードから第2モードに切り替えられる。
制御部510は、ステップS16で、第10タンク110の開口が開くように第10アクチュエータ110aを駆動し、熱媒循環路ポンプ330と作動媒体循環路ポンプ430をオン状態にし、且つ発電機460から蓄電装置470への充電が行われる。
これにより、第2排出管140の熱が、熱媒循環路310を介して、作動媒体循環路410に伝えられ、当該熱に基づいて、発電機460が発電する。
When the
In step S16,
As a result, the heat of the
制御部510は、ステップS17で、蓄電装置470が十分に充電されている状態であるか否かを判断する。
ここでいう十分に充電されている状態は、蓄電装置470が満充電状態や満充電状態の8割〜9割程度の状態である場合だけでなく、脱水素システム10を停止させて、第2触媒130bが十分に冷えた状態から第3温度閾値Te3まで温めるために電気加熱装置150を駆動するだけ電力が貯蔵されている状態であってもよい。
The state of being fully charged here is not limited to the case where the
蓄電装置470が十分に充電されている状態である場合、制御部510は、ステップS18で、発電機460をオフ状態にする、若しくは発電機460から蓄電装置470への電力供給(充電)を停止させる。
蓄電装置470が十分に充電されている状態でない場合、所定時間(例えば、1分)経過後に、ステップS17が繰り返される。
If
When
なお、第2モードの間は、発電機460をオフ状態にする、若しくは発電機460から蓄電装置470への電力供給を停止させる場合でも、第2排出管140の冷却を続けるため、制御部510は、熱媒循環路ポンプ330を動作させ続け、熱媒を熱媒循環路310で循環させ続ける。
Note that during the second mode, even when the
また、第2触媒130bの近傍の温度Teが、第4温度閾値Te4で維持されるように、制御部510は、電気加熱装置150の駆動制御を行う。
具体的には、第2触媒130bの近傍の温度Teが、第4温度閾値Te4よりも低くなった場合には、制御部510は、電気加熱装置150を駆動する。
第2触媒130bの近傍の温度Teが、第4温度閾値Te4以上に高くなった場合には、制御部510は、電気加熱装置150を停止させる。
第2モードであって、蓄電装置470への充電が行われている間、電気加熱装置150の駆動は、商用電源によって行われるのが望ましい。
In addition, the
Specifically, when the temperature Te near the
When the temperature Te near the
In the second mode, it is desirable that the
脱水素反応器130は、脱水素反応が活性化した状態になると、脱水素反応により、第2排出管140の温度が上昇する。しかしながら、後段の気液分離器170で、脱水素反応器130から排出された気体(水素)と液体(トルエンなどの芳香族化合物や有機ハイドライド)とを分離するために、気体と液体の混合体が冷えた状態にするのが望ましい。
第2実施形態では、脱水素反応により高温になった第2排出管140の熱を、作動媒体循環路410に伝達し、膨張機450で回転力に変換し、発電機460で電気エネルギーに変換する。
かかる電気エネルギーは、蓄電装置470に貯蔵された後、次に電気加熱装置150を温めるのに使用される。
このため、脱水素反応で発生した熱を有効に活用出来る。特に、第2排出管140の冷却と、発電とを同時に実現し、外部からのエネルギーを出来るだけ用いずに、脱水素反応を実行させることが可能になる。
In the
In the second embodiment, the heat of the
The electric energy is stored in the
Therefore, the heat generated by the dehydrogenation reaction can be effectively utilized. In particular, the cooling of the
第1モードでは、蓄電装置470は、充電を行わずに、電気加熱装置150への電力供給に用いられる。
第2モードでは、蓄電装置470は、放電を行わずに、発電機460で発生した電力の充電に用いられる。
放電と充電とが、時間的に別々に行われるため、同じ時間帯に放電と充電とを行う形態に比べて、蓄電装置470の負担を軽減し、蓄電装置470の劣化を防止することが出来る。
In the first mode,
In the second mode,
Since discharging and charging are performed separately in terms of time, the load on the
なお、制御部510は、熱媒循環路ポンプ330と作動媒体循環路ポンプ430をオフ状態にする形態であってもよいが、弱い出力で熱媒循環路ポンプ330と作動媒体循環路ポンプ430の動作を維持させる形態であってもよい。
例えば、第1モードのステップS14で、制御部510は、熱媒の単位時間あたりの流量及び作動媒体の単位時間あたりの流量が0よりも多く且つ第1流量以下となるように、熱媒循環路ポンプ330と作動媒体循環路ポンプ430を制御する。
また、第2モードのステップS16で、制御部510は、熱媒の単位時間あたりの流量及び作動媒体の単位時間あたりの流量が第1流量よりも多い第2流量になるように、熱媒循環路ポンプ330と作動媒体循環路ポンプ430を制御する。
The
For example, in step S14 of the first mode,
In step S16 of the second mode,
熱媒が熱媒循環路310を流れる状態を維持させることや、作動媒体が作動媒体循環路410を流れる状態を維持させることにより、熱媒や作動媒体が循環路内で固化したり滞留したりしにくく出来る。
By maintaining the state where the heat medium flows through the heat
また、第1モードから第2モードへの切り替え判断は、温度情報に基づいて行われる。このため、脱水素反応が活性化可能な状態になると直ちに、有機ハイドライドを脱水素反応器130に供給させることが可能になる。
Further, the determination of switching from the first mode to the second mode is made based on the temperature information. Therefore, as soon as the dehydrogenation reaction can be activated, the organic hydride can be supplied to the
ただし、第1モードから第2モードへの切り替え判断は、他の情報に基づいて行われる形態であってもよい。
例えば、脱水素反応器130を稼働させてから第2期間T2の間は、第1モードであるとして、制御部510は各部の制御を行い、第2期間T2の経過後は、第2モードであるとして、制御部510は各部の制御を行う形態が考えられる。
However, the determination of switching from the first mode to the second mode may be performed based on other information.
For example, it is assumed that the first mode is in the second period T2 after the
また、第2実施形態では、電気加熱装置150が誘導加熱式のヒーターであるなど、交流で駆動するものであるとして説明したが、電気加熱装置150が抵抗加熱式のヒーターであるなど、直流で駆動するものであってもよい。
この場合には、蓄電装置470と電源切替スイッチ480の間のインバーター470bは省略され、商用電源と電源切替スイッチ480の間に、第2コンバーター520が設けられる(図7参照)。
Further, in the second embodiment, the
In this case, the
また、第2実施形態では、熱媒循環路310の熱媒を介して、第2排出管140の熱が、間接的に、作動媒体循環路410の作動媒体に伝達される形態を説明した。
温度変化が大きい第2排出管140の熱を間接的に作動媒体循環路410に伝達するので、第2排出管140の熱を直接的に作動媒体循環路410に伝達する形態に比べて、第2排出管140の温度が高い状態でも低い状態でも、安定して発電を続けることが可能になる。
Further, in the second embodiment, the form in which the heat of the
Since the heat of the
ただし、システムを簡素化することを優先して、熱媒循環路310を省略し、第2排出管140の熱が、直接的に、作動媒体循環路410の作動媒体に伝達される形態であってもよい(図8参照)。
この場合、作動媒体循環路410には、熱交換部350に相当するものとして、第2排出管140と接する箇所(蒸発器370)が設けられる。
作動媒体循環路410を通る作動媒体は、蒸発器370を通ることで、加熱され蒸発する。
However, in order to simplify the system, the heat
In this case, the working
The working medium passing through the working
また、第2実施形態では、脱水素反応器130を温めるためのヒーターとして、電気で駆動する電気加熱装置150が用いられる。
このため、脱水素反応器130を温めるためのヒーターとして、有機ハイドライドや芳香族化合物を燃焼させる形態と比べて、燃焼による排気ガスの発生などを少なくすることが出来る。
In addition, in the second embodiment, an
Therefore, as a heater for warming the
また、第2実施形態では、1つの熱サイクル(作動媒体循環路410)若しくは2つの熱サイクル(熱媒循環路310と作動媒体循環路410)を用いて発電を行う形態を説明したが、熱交換部350で得られた熱に基づいて直接的に発電を行う形態であってもよい。
例えば、ペルティエ素子などの熱電変換素子における一方の接触面を脱水素反応器130や第2排出管140に接触させ、他方の接触面を外気に接触させるかヒートシンクなどの冷却装置に接触させ、当該一方の接触面と当該他方の接触面の温度差に基づいて発電を行う形態が考えられる。
この場合には、熱電変換素子が、熱交換部350と発電機460の両方を兼ねる。
Further, in the second embodiment, a mode in which power generation is performed using one heat cycle (working medium circulation path 410) or two heat cycles (heating
For example, one contact surface of a thermoelectric conversion element such as a Peltier element is brought into contact with the
In this case, the thermoelectric conversion element serves as both the
1 水素添加システム
2、20 発電システム
10 脱水素システム
11 第1タンク
11a 第1アクチュエータ
110 第10タンク
110a 第10アクチュエータ
13 水素添加反応器
130 脱水素反応器
13a 第1通路
130a 第2通路
13b 第1触媒
130b 第2触媒
13c 第1温度センサー
130c 第2温度センサー
14 第1排出管
140 第2排出管
15、150 電気加熱装置
170 気液分離器
19 第1水素タンク
19a 第2アクチュエータ
190 第10水素タンク
21 第2タンク
210 第20タンク
31、310 熱媒循環路
31a 熱移動装置
33、330 熱媒循環路ポンプ
35、350 熱交換部
37、370 蒸発器
41、410 作動媒体循環路
43、430 作動媒体循環路ポンプ
45、450 膨張機
45a、450a 駆動軸
46、460 発電機
47、470 蓄電装置
47a、470a 第1コンバーター
47b、470b インバーター
48、480 電源切替スイッチ
49、490 凝縮器
51、510 制御部
52、520 第2コンバーター
T1 第1期間
T2 第2期間
Te 触媒の近傍の温度
Te1 第1温度閾値
Te2 第2温度閾値
Te3 第3温度閾値
Te4 第4温度閾値
1
Claims (15)
前記第1通路と前記第1触媒と前記第1排出管の少なくとも一方を冷やす熱交換部と、
前記熱交換部で得られた熱を用いて、発電を行う発電機と、
前記発電機で得られた電力を貯蔵する蓄電装置とを備え、
前記電気加熱装置は、少なくとも前記蓄電装置からの電力に基づいて駆動する、発電システム。 Hydrogenation having a hydrogenation reactor including a first passage provided with a first catalyst for promoting a hydrogenation reaction of an aromatic compound, and a first discharge pipe extending from the first passage to the outside of the hydrogenation reactor An electric heating device for warming at least one of the first passage and the first catalyst in the system;
A heat exchange unit that cools at least one of the first passage, the first catalyst, and the first discharge pipe;
Using the heat obtained in the heat exchange section, a generator for generating power,
A power storage device for storing the electric power obtained by the generator,
The electric heating device is driven based on at least the electric power from the power storage device.
前記熱移動装置がオン状態かオフ状態のいずれか一方の時に、前記熱移動装置を介して、前記水素添加反応器の熱の前記熱交換部への移動が行われ、
前記熱移動装置がオン状態かオフ状態のいずれか他方の時に、前記熱移動装置を介して、前記水素添加反応器の熱の前記熱交換部への移動が行われない、請求項1に記載の発電システム。 A heat transfer device whose on / off state is switched based on an electric signal is provided between at least one of the first passage and the first catalyst and the heat exchange section,
When the heat transfer device is in either the ON state or the OFF state, the heat of the hydrogenation reactor is transferred to the heat exchange section via the heat transfer device,
The heat transfer device does not transfer heat of the hydrogenation reactor to the heat exchange section via the heat transfer device when the heat transfer device is in the on state or the off state. Power generation system.
前記第1通路の内部における水素添加反応が活性化した後の第2モードの間は、前記熱媒循環路に流れる前記熱媒の単位時間あたりの流量が前記第1流量よりも多い第2流量になるように前記熱媒循環路のポンプが制御され、且つ前記電気加熱装置が停止され、且つ前記蓄電装置における充電が行われる、請求項1〜3のいずれかに記載の発電システム。 During the first mode in which the first catalyst is warmed to activate the hydrogenation reaction inside the first passage, the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation path including the heat exchange unit per unit time is The pump of the heat medium circulation path is controlled to be greater than 0 and equal to or less than the first flow rate, the electric heating device is driven, and the charging of the power storage device is stopped,
A second flow rate in which the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation path per unit time is higher than the first flow rate during the second mode after the hydrogenation reaction inside the first passage is activated. The power generation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the pump in the heat medium circulation path is controlled so that the electric heating device is stopped, and the electric power storage device is charged.
前記第1通路の内部における水素添加反応が活性化した後の第2モードの間は、前記熱媒循環路において熱媒が流れるように前記熱媒循環路のポンプが制御され、且つ前記電気加熱装置が停止され、且つ前記蓄電装置における充電が行われる、請求項1〜3のいずれかに記載の発電システム。 During the first mode in which the first catalyst is heated to activate the hydrogenation reaction inside the first passage, the flow of the heat medium in the heat medium circulation path including the heat exchange unit is stopped so as to stop. A pump of the heat medium circulation path is controlled, the electric heating device is driven, and charging of the power storage device is stopped;
During the second mode after activation of the hydrogenation reaction inside the first passage, the pump of the heat medium circulation passage is controlled so that the heat medium flows in the heat medium circulation passage, and the electric heating is performed. The power generation system according to claim 1, wherein the device is stopped and the power storage device is charged.
前記第1通路と前記第2触媒の少なくとも一方の温度が第1温度閾値を超えた場合に、前記第1モードから前記第2モードへの切り替えが行われ、
前記第2モードに切り替えられた後は、前記第1通路と前記第1触媒の少なくとも一方の温度が前記第1温度閾値と同じか前記第1温度閾値よりも低い第2温度閾値に近い状態を維持出来るように、前記熱媒循環路のポンプが制御される、請求項4または5に記載の発電システム。 Switching control from the first mode to the second mode is performed based on information about the temperature of at least one of the first passage and the first catalyst,
When the temperature of at least one of the first passage and the second catalyst exceeds a first temperature threshold value, switching from the first mode to the second mode is performed,
After switching to the second mode, a state in which the temperature of at least one of the first passage and the first catalyst is the same as the first temperature threshold value or close to the second temperature threshold value lower than the first temperature threshold value is set. The power generation system according to claim 4, wherein the pump of the heat medium circulation path is controlled so as to be maintained.
前記作動媒体循環路に設けられた蒸発器を介して、前記熱媒循環路を流れる熱媒は、前記作動媒体樹幹路を流れる作動媒体との間で熱交換が行われ、
前記作動媒体の沸点は、前記熱媒の沸点よりも低い、請求項4〜5のいずれかに記載の発電システム。 The generator is connected to an expander provided in the working medium circulation path,
Through the evaporator provided in the working medium circulation path, the heat medium flowing through the heat medium circulation path is subjected to heat exchange with the working medium flowing through the working medium tree path,
The power generation system according to claim 4, wherein a boiling point of the working medium is lower than a boiling point of the heat medium.
前記電気加熱装置への電力供給を前記蓄電装置と前記蓄電装置からの電力を補完する商用電源とで切り替える電源切り替えスイッチとを更に備え、
前記電気加熱装置は、誘導加熱で、前記第1通路と前記第1触媒の少なくとも一方を温める、請求項1〜7のいずれかに記載の脱水素システム。 An inverter that converts the electric power of the power storage device from direct current to alternating current,
Further comprising a power supply switch that switches power supply to the electric heating device between the power storage device and a commercial power supply that complements power from the power storage device,
The dehydrogenation system according to claim 1, wherein the electric heating device heats at least one of the first passage and the first catalyst by induction heating.
前記第1通路の内部における水素添加反応を活性化させるため、前記熱交換部を含む熱媒循環路に流れる熱媒の単位時間あたりの流量が第1流量以下になるように前記熱媒循環路のポンプが制御され、且つ前記蓄電装置からの電力に基づいて前記電気加熱装置が駆動され、且つ前記蓄電装置における充電が停止される第1ステップと、
前記第1通路の内部における水素添加反応が活性化した後、前記熱媒循環路に流れる前記熱媒の単位時間あたりの流量が前記第1流量よりも多い第2流量になるように前記熱媒循環路のポンプが制御され、且つ前記電気加熱装置が停止され、且つ前記蓄電装置における充電が行われる第2ステップとを備える、制御方法。 Hydrogenation having a hydrogenation reactor including a first passage provided with a first catalyst for promoting a hydrogenation reaction of an aromatic compound, and a first discharge pipe extending from the first passage to the outside of the hydrogenation reactor In the system, an electric heating device that warms at least one of the first passage and the first catalyst; a heat exchange unit that cools at least one of the first passage, the first catalyst and the first discharge pipe; and the heat exchange. A method of controlling a power generation system having a power generator that generates power using heat obtained in the section, and a power storage device that stores the power obtained by the power generator,
In order to activate the hydrogenation reaction inside the first passage, the heat medium circulation path is set so that the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation path including the heat exchange unit per unit time is equal to or less than the first flow rate. A first step in which the pump is controlled, the electric heating device is driven based on electric power from the power storage device, and charging in the power storage device is stopped;
After the hydrogenation reaction inside the first passage is activated, the heat medium flowing in the heat medium circulation passage has a second flow rate that is higher than the first flow rate per unit time. A second step in which the pump of the circulation path is controlled, the electric heating device is stopped, and the power storage device is charged.
前記第2排出管を冷やす熱交換部と、
前記熱交換部で得られた熱を用いて、発電を行う発電機と、
前記発電機で得られた電力を貯蔵する蓄電装置とを備え、
前記電気加熱装置は、少なくとも前記蓄電装置からの電力に基づいて駆動する、発電システム。 A dehydrogenation reactor including a second passage provided with a second catalyst for accelerating the dehydrogenation reaction of organic hydride, and a second discharge extending from the second passage to the outside of the dehydrogenation reactor and connected to a gas-liquid separator An electric heating device for heating at least one of the second passage and the second catalyst in a dehydrogenation system having a pipe;
A heat exchange unit for cooling the second discharge pipe,
Using the heat obtained in the heat exchange section, a generator for generating power,
A power storage device for storing the electric power obtained by the generator,
The electric heating device is driven based on at least the electric power from the power storage device.
前記第2通路の内部における脱水素反応が活性化した後の第2モードの間は、前記熱媒循環路に流れる前記熱媒の単位時間あたりの流量が前記第1流量よりも多い第2流量になるように前記熱媒循環路のポンプが制御され、且つ前記蓄電装置における充電が行われる、請求項10に記載の発電システム。 During the first mode in which the second catalyst is warmed in order to activate the dehydrogenation reaction inside the second passage, the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation passage including the heat exchange unit per unit time is The pump of the heat medium circulation path is controlled to be greater than 0 and equal to or less than the first flow rate, the electric heating device is driven, and the charging of the power storage device is stopped,
During the second mode after the dehydrogenation reaction inside the second passage is activated, the second flow rate in which the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation path per unit time is higher than the first flow rate. The power generation system according to claim 10, wherein the pump of the heat medium circulation path is controlled so as to become, and the power storage device is charged.
前記第2通路の内部における脱水素反応が活性化した後の第2モードの間は、前記熱媒循環路において熱媒が流れるように前記熱媒循環路のポンプが制御され、且つ前記蓄電装置における充電が行われる、請求項10に記載の発電システム。 During the first mode in which the second catalyst is warmed to activate the dehydrogenation reaction inside the second passage, the flow of the heat medium in the heat medium circulation passage including the heat exchange unit is stopped so as to stop. A pump of the heat medium circulation path is controlled, the electric heating device is driven, and charging of the power storage device is stopped;
During the second mode after the dehydrogenation reaction inside the second passage is activated, the pump of the heat medium circulation passage is controlled so that the heat medium flows in the heat medium circulation passage, and the power storage device The power generation system according to claim 10, wherein the charging is performed in.
前記作動媒体循環路に設けられた蒸発器を介して、前記熱媒循環路を流れる熱媒は、前記作動媒体樹幹路を流れる作動媒体との間で熱交換が行われ、
前記作動媒体の沸点は、前記熱媒の沸点よりも低い、請求項11と12のいずれかに記載の発電システム。 The generator is connected to an expander provided in the working medium circulation path,
Through the evaporator provided in the working medium circulation path, the heat medium flowing through the heat medium circulation path is subjected to heat exchange with the working medium flowing through the working medium tree path,
The power generation system according to claim 11, wherein a boiling point of the working medium is lower than a boiling point of the heating medium.
前記電気加熱装置への電力供給を前記蓄電装置と前記蓄電装置からの電力を補完する商用電源とで切り替える電源切り替えスイッチとを更に備え、
前記電気加熱装置は、誘導加熱で、前記第2通路と前記第2触媒の少なくとも一方を温める、請求項10〜13のいずれかに記載の発電システム。 An inverter that converts the electric power of the power storage device from direct current to alternating current,
Further comprising a power supply switching switch that switches power supply to the electric heating device between the power storage device and a commercial power supply that supplements power from the power storage device,
The power generation system according to claim 10, wherein the electric heating device heats at least one of the second passage and the second catalyst by induction heating.
前記第2通路の内部における脱水素反応を活性化させるため、前記熱交換部を含む熱媒循環路に流れる熱媒の単位時間あたりの流量が第1流量以下になるように前記熱媒循環路のポンプが制御され、且つ前記蓄電装置からの電力に基づいて前記電気加熱装置が駆動され、且つ前記蓄電装置における充電が停止される第3ステップと、
前記第2通路の内部における脱水素反応が活性化した後、前記熱媒循環路に流れる前記熱媒の単位時間あたりの流量が前記第1流量よりも多い第2流量になるように前記熱媒循環路のポンプが制御され、且つ前記電気加熱装置が停止され、且つ前記蓄電装置における充電が行われる第4ステップとを備える、制御方法。
A dehydrogenation reactor including a second passage provided with a second catalyst for accelerating the dehydrogenation reaction of organic hydride, and a second discharge extending from the second passage to the outside of the dehydrogenation reactor and connected to a gas-liquid separator In a dehydrogenation system having a pipe, an electric heating device that warms at least one of the second passage and the second catalyst, a heat exchange unit that cools the second discharge pipe, and a heat obtained by the heat exchange unit A method of controlling a power generation system having a power generator for generating power and a power storage device for storing the power obtained by the power generator,
In order to activate the dehydrogenation reaction inside the second passage, the heat medium circulation path is set so that the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium circulation path including the heat exchange unit per unit time is equal to or less than the first flow rate. A third step in which the pump is controlled, the electric heating device is driven based on electric power from the power storage device, and charging in the power storage device is stopped;
After the dehydrogenation reaction inside the second passage is activated, the heat medium flowing in the heat medium circulation path is set to a second flow rate that is higher than the first flow rate per unit time. A fourth step in which the pump of the circulation path is controlled, the electric heating device is stopped, and the power storage device is charged.
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