JP2020148357A - Power generating system - Google Patents

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Abstract

To provide a power generating system capable of improving system efficiency compared to conventional cases.SOLUTION: A power generating system generating ammonia vapor by vaporizing liquid ammonia and generating electric power by burning the ammonia vapor as fuel includes: a tank storing liquid ammonia; a vaporizer generating ammonia vapor by exchanging heat between liquid ammonia and seawater by using a predetermined heat exchanger; a power generation device generating power by burning ammonia vapor; and a power generator driven by the power generation device.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、発電システムに関する。 The present invention relates to a power generation system.

下記特許文献１には、アンモニア供給部から出力される液体の燃料用アンモニアを気化器で気化させて燃焼器に供給する燃焼装置及びガスタービンエンジンシステムが開示されている。このようなガスタービンエンジンシステムによれば、燃焼用空気の冷却に用いる水の量を削減しかつ燃料用アンモニアを気化させるために使用するエネルギ量を削減することが可能である。 Patent Document 1 below discloses a combustion device and a gas turbine engine system in which liquid ammonia for fuel output from an ammonia supply unit is vaporized by a vaporizer and supplied to the combustor. According to such a gas turbine engine system, it is possible to reduce the amount of water used for cooling the combustion air and the amount of energy used for vaporizing the fuel ammonia.

特開２０１８−１６２７５１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-162751

ところで、上記特許文献１には熱源が明示されていないが、ガスタービンエンジンシステムではシステム内の熱源を用いて液体アンモニアを気化させるので、システム全体として見た場合の熱効率が低下する。このようなシステム全体としての熱効率の低下は、システム効率の面で改善すべき課題である。 By the way, although the heat source is not specified in Patent Document 1, in the gas turbine engine system, the liquid ammonia is vaporized by using the heat source in the system, so that the thermal efficiency of the system as a whole is lowered. Such a decrease in the thermal efficiency of the system as a whole is an issue to be improved in terms of system efficiency.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、システム効率を従来よりも向上させることが可能な発電システムの提供を目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power generation system capable of improving system efficiency as compared with the conventional one.

上記目的を達成するために、本発明では、発電システムに係る第１の解決手段として、液体アンモニアを気化させてアンモニア蒸気を生成し、当該アンモニア蒸気を燃料として燃焼させることにより電力を発生させる発電システムであって、前記液体アンモニアを貯留するタンクと、前記液体アンモニアを所定の熱交換器で海水と熱交換させて前記アンモニア蒸気を発生させる気化器と、前記アンモニア蒸気を燃焼させることにより動力を発生する動力発生装置と、該動力発生装置によって駆動される発電機とを備える、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution relating to a power generation system, power generation is performed by vaporizing liquid ammonia to generate ammonia vapor and burning the ammonia vapor as fuel to generate electric power. In the system, power is generated by burning the tank for storing the liquid ammonia, the vaporizer that generates the ammonia vapor by exchanging the liquid ammonia with seawater in a predetermined heat exchanger, and the ammonia vapor. A means of including a power generator that generates power and a generator driven by the power generator is adopted.

本発明では、発電システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記アンモニア蒸気に含まれるアンモニアミストを除去するミスト除去装置をさらに備える、という手段を採用する。 In the present invention, as the second solution for the power generation system, the first solution further includes a mist removing device for removing the ammonia mist contained in the ammonia vapor.

本発明では、発電システムに係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記動力発生装置は、ボイラと、ボイラから供給される水蒸気によって動力を発生する蒸気タービンとを備え、前記ミスト除去装置は、前記蒸気タービンの排蒸気と前記アンモニア蒸気とを熱交換させて前記アンモニア蒸気を加熱することによりアンモニアミストを気化させる、という手段を採用する。 In the present invention, as a third solution relating to a power generation system, in the second solution, the power generator includes a boiler and a steam turbine that generates power by steam supplied from the boiler. The mist removing device employs a means of vaporizing the ammonia mist by exchanging heat between the exhaust steam of the steam turbine and the ammonia steam to heat the ammonia steam.

本発明では、発電システムに係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記海水と熱交換させて前記排蒸気を復水させる復水器をさらに備え、該復水器によって加熱された加熱海水を前記気化器に供給して前記液体アンモニアと熱交換させる、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solution according to the power generation system, the third solution further includes a condenser that exchanges heat with the seawater to restore the exhaust steam, and is heated by the condenser. A means of supplying the heated seawater to the vaporizer to exchange heat with the liquid ammonia is adopted.

本発明では、発電システムに係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、所定の吸着剤を用いることにより前記液体アンモニアに脱水処理を施す脱水器をさらに備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a fifth solution according to the power generation system, the first to fourth solutions further include a dehydrator that dehydrates the liquid ammonia by using a predetermined adsorbent. , Is adopted.

本発明では、発電システムに係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記動力発生装置に主燃料を供給する主燃料供給装置をさらに備え、前記気化器は、前記アンモニア蒸気を副燃料として前記動力発生装置に供給する、という手段を採用する。 In the present invention, as a fifth solution relating to a power generation system, the vaporizer is further provided with a main fuel supply device for supplying main fuel to the power generator in any of the first to fourth solutions. Adopts a means of supplying the ammonia vapor as an auxiliary fuel to the power generator.

本発明によれば、システム効率を従来よりも向上させることが可能な発電システムを提供することが可能である。 According to the present invention, it is possible to provide a power generation system capable of improving system efficiency as compared with the conventional one.

本発明の第１実施形態に係る発電システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power generation system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る発電システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power generation system which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔第１実施形態〕
最初に、第１実施形態に係る発電システムについて説明する。この発電システムは、図１に示すように、ボイラ１、蒸気タービン２、発電機３、復水器４、循環ポンプ５、海水ポンプ６、タンク７、アンモニアポンプ８、脱水器９、第１気化器１０、燃料調節弁１１及び主燃料供給装置１２を備えている。 [First Embodiment]
First, the power generation system according to the first embodiment will be described. As shown in FIG. 1, this power generation system includes a boiler 1, a steam turbine 2, a generator 3, a condenser 4, a circulation pump 5, a seawater pump 6, a tank 7, an ammonia pump 8, a dehydrator 9, and a first vaporizer. It includes a vessel 10, a fuel control valve 11, and a main fuel supply device 12.

ボイラ１は、主燃料供給装置１２から供給される主燃料Ｘ１及び第１気化器１０から供給されるアンモニア蒸気Ｘ２（副燃料）を燃焼させることにより水Ｘ３を気化させて水蒸気Ｘ４を生成する蒸気生成装置である。このボイラ１は、主燃料用バーナと副燃料用バーナを備えており、所定の比率で主燃料Ｘ１とアンモニア蒸気Ｘ２（副燃料）とを燃焼させる。このようなボイラ１は、自らが生成した水蒸気Ｘ４を駆動流体として蒸気タービン２に供給する。 The boiler 1 is a steam that vaporizes water X3 to generate steam X4 by burning the main fuel X1 supplied from the main fuel supply device 12 and the ammonia steam X2 (secondary fuel) supplied from the first vaporizer 10. It is a generator. The boiler 1 includes a main fuel burner and an auxiliary fuel burner, and burns the main fuel X1 and the ammonia vapor X2 (auxiliary fuel) at a predetermined ratio. Such a boiler 1 supplies the steam X4 generated by itself to the steam turbine 2 as a driving fluid.

蒸気タービン２は、水蒸気Ｘ４（駆動流体）の運動エネルギを用いて回転動力を発生させる原動機である。この蒸気タービン２は、羽根車に吹き付けられる水蒸気Ｘ４によって羽根車の回転軸つまり蒸気タービン２の出力軸周りに回転動力を発生させると共に、動力回収後の水蒸気Ｘ４を排蒸気Ｘ５として復水器４に排出する。なお、上述したボイラ１及び蒸気タービン２は、本発明における動力発生装置を構成している。 The steam turbine 2 is a prime mover that generates rotational power using the kinetic energy of steam X4 (driving fluid). In this steam turbine 2, the steam X4 sprayed on the impeller generates rotational power around the rotating shaft of the impeller, that is, the output shaft of the steam turbine 2, and the steam X4 after the power recovery is used as the exhaust steam X5 to be the condenser 4 To discharge to. The boiler 1 and the steam turbine 2 described above constitute the power generator according to the present invention.

発電機３は、図示するように自らの回転軸が蒸気タービン２の出力軸に軸結合しており、蒸気タービン２によって回転駆動されることによって交流電力を発生させる。すなわち、この発電機３は、ステータとロータとを備え、ロータが蒸気タービン２によって回転駆動されて生じる電磁誘導によってステータに起電力を発生させる。 As shown in the figure, the generator 3 has its own rotating shaft axially coupled to the output shaft of the steam turbine 2, and is rotationally driven by the steam turbine 2 to generate AC power. That is, the generator 3 includes a stator and a rotor, and generates an electromotive force in the stator by electromagnetic induction generated by rotationally driving the rotor by the steam turbine 2.

復水器４は、上記排蒸気Ｘ５を海水Ｘ６を用いて凝縮（復水）させる一種の熱交換器である。すなわち、復水器４は、例えば１００℃近傍の排蒸気Ｘ５と海水温に近い温度つまり排蒸気Ｘ５よりも大幅に低い温度の海水Ｘ６とを熱交換させることにより、海水Ｘ６を昇温させて加熱海水Ｘ７を生成すると共に排蒸気Ｘ５を水Ｘ３に相変換させる。 The condenser 4 is a kind of heat exchanger that condenses (condenses) the exhaust steam X5 using seawater X6. That is, the water concentrator 4 raises the temperature of the seawater X6 by exchanging heat between, for example, the exhaust steam X5 near 100 ° C. and the seawater X6 having a temperature close to the seawater temperature, that is, a temperature significantly lower than the exhaust steam X5. Heated seawater X7 is generated and exhaust steam X5 is phase-converted into water X3.

循環ポンプ５は、上記水Ｘ３をボイラ１に供給する。すなわち、循環ポンプ５は、水Ｘ３を水蒸気Ｘ４に相変化させつつボイラ１、蒸気タービン２及び復水器４の間で循環させるための動力源である。なお、上記循環によって水量（循環量）が徐々に減少するので、発電システムには不足量をボイラ１に給水する給水ポンプ（図示略）が別途備えられている。 The circulation pump 5 supplies the water X3 to the boiler 1. That is, the circulation pump 5 is a power source for circulating water X3 between the boiler 1, the steam turbine 2, and the condenser 4 while changing the phase to steam X4. Since the amount of water (circulation amount) gradually decreases due to the above circulation, the power generation system is separately provided with a water supply pump (not shown) for supplying the insufficient amount to the boiler 1.

タンク７は、一定量の液体アンモニアＸ８を貯留する大型容器である。このタンク７は、アンモニアポンプ８の回転数に応じた流量の液体アンモニアＸ８をアンモニアポンプ８に供給する。アンモニアポンプ８は、タンク７から液体アンモニアＸ８を汲み出して第１気化器９に供給する。すなわち、アンモニアポンプ８は、液体アンモニアＸ８の脱水器９への供給量を調節するポンプである。 The tank 7 is a large container for storing a certain amount of liquid ammonia X8. The tank 7 supplies the ammonia pump 8 with a flow rate of liquid ammonia X8 corresponding to the rotation speed of the ammonia pump 8. The ammonia pump 8 pumps liquid ammonia X8 from the tank 7 and supplies it to the first vaporizer 9. That is, the ammonia pump 8 is a pump that adjusts the supply amount of the liquid ammonia X8 to the dehydrator 9.

脱水器９は、液体アンモニアＸ８に脱水処理を施す装置である。すなわち、この脱水器９は、内部に水分吸着性を有する所定の吸着剤、例えば粒状の活性炭が収容されており、液体アンモニアＸ８を通過させることにより水分を吸着する。このような脱水器９は、水分を除去あるいは低減させた脱水アンモニアＸ９を第１気化器１０に供給する。 The dehydrator 9 is a device that dehydrates the liquid ammonia X8. That is, the dehydrator 9 contains a predetermined adsorbent having water adsorbability, for example, granular activated carbon, and adsorbs water by passing liquid ammonia X8. Such a dehydrator 9 supplies the dehydrated ammonia X9 from which water has been removed or reduced to the first vaporizer 10.

第１気化器１０は、脱水器９から供給される脱水アンモニアＸ９を復水器４から供給される加熱海水Ｘ７を用いて気化させてアンモニア蒸気Ｘ２（副燃料）を生成するアンモニア気化器である。すなわち、この第１気化器１０は、脱水アンモニアＸ９を加熱海水Ｘ７を熱交換させることによりアンモニア蒸気Ｘ２に相変換させる。 The first vaporizer 10 is an ammonia vaporizer that produces ammonia vapor X2 (secondary fuel) by vaporizing the dehydrated ammonia X9 supplied from the dehydrator 9 using the heated seawater X7 supplied from the condenser 4. .. That is, the first vaporizer 10 phase-converts the dehydrated ammonia X9 into the ammonia vapor X2 by exchanging heat with the heated seawater X7.

このような第１気化器１０について、加熱海水Ｘ７に含まれる異物が内部に蓄積することを防ぐため、加熱海水Ｘ７の流速を十分に確保する必要がある。このような事情から第１気化器１０には、シェル＆チューブ型の熱交換器を採用することが好ましい。 In such a first vaporizer 10, it is necessary to secure a sufficient flow velocity of the heated seawater X7 in order to prevent foreign substances contained in the heated seawater X7 from accumulating inside. Under these circumstances, it is preferable to use a shell & tube type heat exchanger for the first vaporizer 10.

また、この場合にはチューブ側に加熱海水Ｘ７を流通させ、シェル側に脱水アンモニアＸ９を流通させる。さらに、第１気化器１０におけるチューブ側の材料としては、耐食性の高い金属（例えばチタン）を採用することが好ましい。このような第１気化器１０は、アンモニア蒸気Ｘ２を燃料調節弁１１に供給する。なお、第１気化器１０は、本発明における気化器に相当する。 In this case, the heated seawater X7 is circulated on the tube side, and the dehydrated ammonia X9 is circulated on the shell side. Further, as the material on the tube side of the first vaporizer 10, it is preferable to use a metal having high corrosion resistance (for example, titanium). Such a first carburetor 10 supplies ammonia vapor X2 to the fuel control valve 11. The first vaporizer 10 corresponds to the vaporizer in the present invention.

燃料調節弁１１は、副燃料であるアンモニア蒸気Ｘ２のボイラ１への供給量を最終的に調節する流量調整弁である。すなわち、この燃料調節弁１１は、弁体の開度を調節することにより第１気化器１０から供給されたアンモニア蒸気Ｘ２の通過流量を調節する。 The fuel control valve 11 is a flow rate control valve that finally adjusts the supply amount of the ammonia steam X2, which is an auxiliary fuel, to the boiler 1. That is, the fuel control valve 11 adjusts the passing flow rate of the ammonia vapor X2 supplied from the first carburetor 10 by adjusting the opening degree of the valve body.

主燃料供給装置１２は、所定量の主燃料Ｘ１をボイラ１に供給する燃料供給装置である。すなわち、この主燃料供給装置１２は、ボイラ１に備えられた主燃料用バーナに所定流量の主燃料Ｘ１を供給する。なお、上記主燃料Ｘ１は、石炭あるいは天然ガスである。 The main fuel supply device 12 is a fuel supply device that supplies a predetermined amount of main fuel X1 to the boiler 1. That is, the main fuel supply device 12 supplies the main fuel X1 at a predetermined flow rate to the main fuel burner provided in the boiler 1. The main fuel X1 is coal or natural gas.

次に、第１実施形態に係る発電システムの動作について詳しく説明する。
この発電システムでは、ボイラ１において主燃料供給装置１２から供給された主燃料Ｘ１と燃料調節弁１１を介して第１気化器１０から供給されたアンモニア蒸気Ｘ２（副燃料）とが燃焼することにより高圧の水蒸気Ｘ４が発生する。 Next, the operation of the power generation system according to the first embodiment will be described in detail.
In this power generation system, the main fuel X1 supplied from the main fuel supply device 12 and the ammonia steam X2 (secondary fuel) supplied from the first vaporizer 10 via the fuel control valve 11 are burned in the boiler 1. High-pressure steam X4 is generated.

そして、この水蒸気Ｘ４が蒸気タービン２に供給されることによって回転動力を発生させ、この回転動力によって発電機３が駆動されることによって電力（交流電力）が発生する。そして、この電力は、発電システムの出力として需要設備に供給される。 Then, the steam X4 is supplied to the steam turbine 2 to generate rotational power, and the rotational power drives the generator 3 to generate electric power (AC power). Then, this electric power is supplied to the demand equipment as the output of the power generation system.

そして、蒸気タービン２で動力回収された水蒸気Ｘ４は、排蒸気Ｘ５として蒸気タービン２から復水器４に排出される。そして、この排蒸気Ｘ５は、海水ポンプ６から復水器４に別途供給される海水Ｘ６と熱交換されることにより凝縮（復水）して水Ｘ３となる。すなわち、排蒸気Ｘ５は、海水Ｘ６によって冷却されることにより相変化し、気体から液体になる。そして、この水Ｘ３は、循環ポンプ５によってボイラ１に循環供給される。 Then, the steam X4 whose power is recovered by the steam turbine 2 is discharged from the steam turbine 2 to the condenser 4 as exhaust steam X5. Then, the exhaust steam X5 is condensed (condensed) into water X3 by heat exchange with the seawater X6 separately supplied from the seawater pump 6 to the condenser 4. That is, the exhaust vapor X5 undergoes a phase change when cooled by the seawater X6, and changes from a gas to a liquid. Then, the water X3 is circulated and supplied to the boiler 1 by the circulation pump 5.

また、復水器４では海水Ｘ６が排蒸気Ｘ５との熱交換によって加熱されて加熱海水Ｘ７となり第１気化器１０に供給される。一方、アンモニアポンプ８によってタンク７から脱水器９に供給された液体アンモニアX８は、水分が除去された脱水アンモニアＸ９となって第１気化器１０に供給される。そして、第１気化器１０では、脱水アンモニアＸ９が加熱海水Ｘ７によって加熱されて気化しアンモニア蒸気Ｘ２（副燃料）となる。このアンモニア蒸気Ｘ２は、燃料調節弁１１によって流量が調節されてボイラ１に供給される。 Further, in the condenser 4, the seawater X6 is heated by heat exchange with the exhaust steam X5 to become the heated seawater X7, which is supplied to the first vaporizer 10. On the other hand, the liquid ammonia X8 supplied from the tank 7 to the dehydrator 9 by the ammonia pump 8 becomes the dehydrated ammonia X9 from which the water has been removed and is supplied to the first vaporizer 10. Then, in the first vaporizer 10, the dehydrated ammonia X9 is heated by the heated seawater X7 and vaporized to become the ammonia vapor X2 (secondary fuel). The flow rate of the ammonia steam X2 is adjusted by the fuel control valve 11 and supplied to the boiler 1.

このような第１実施形態によれば、発電システムの外界から取り入れた海水を用いて液体アンモニアＸ８を気化させてるアンモニア蒸気Ｘ２を生成するので、発電システム内で生成した熱を用いて液体アンモニアを気化させる従来技術よりもシステム効率を向上させることが可能である。 According to the first embodiment as described above, since the ammonia vapor X2 that vaporizes the liquid ammonia X8 is generated by using the seawater taken in from the outside world of the power generation system, the liquid ammonia is generated by using the heat generated in the power generation system. It is possible to improve the system efficiency as compared with the conventional method of vaporizing.

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る発電システムについて説明する。この発電システムは、図２に示すように、ボイラ１、蒸気タービン２、発電機３、復水器４、循環ポンプ５、海水ポンプ６、タンク７、アンモニアポンプ８、脱水器９、第１気化器１０、燃料調節弁１１、主燃料供給装置１２、第２気化器１３及び蒸気調節弁１４を備えている。すなわち、この発電システムは、第１実施形態に係る発電システムに第２気化器１３及び蒸気調節弁１４を付加した構成を備える。 [Second Embodiment]
Next, the power generation system according to the second embodiment will be described. As shown in FIG. 2, this power generation system includes a boiler 1, a steam turbine 2, a generator 3, a condenser 4, a circulation pump 5, a seawater pump 6, a tank 7, an ammonia pump 8, a dehydrator 9, and a first vaporizer. It includes a device 10, a fuel control valve 11, a main fuel supply device 12, a second vaporizer 13, and a steam control valve 14. That is, this power generation system includes a configuration in which a second vaporizer 13 and a steam control valve 14 are added to the power generation system according to the first embodiment.

第２気化器１３は、アンモニア蒸気Ｘ２に含まれるアンモニアミストを除去するミスト除去装置である。すなわち、この第２気化器１３は、第１気化器１０から供給されたアンモニア蒸気Ｘ２を、蒸気調節弁１４を介して蒸気タービン２から供給された排蒸気Ｘ５と熱交換させることにより加熱し、以ってアンモニアミスト（液体成分）が除去あるいは低減された乾燥アンモニア蒸気Ｘ１０を生成する。 The second vaporizer 13 is a mist removing device that removes the ammonia mist contained in the ammonia vapor X2. That is, the second vaporizer 13 heats the ammonia steam X2 supplied from the first vaporizer 10 by exchanging heat with the exhaust steam X5 supplied from the steam turbine 2 via the steam control valve 14. Thus, the dry ammonia vapor X10 from which the ammonia mist (liquid component) has been removed or reduced is generated.

このような第２気化器１３は、排蒸気Ｘ５による加熱によってアンモニアミストが気化して除去された乾燥アンモニア蒸気Ｘ１０を燃料調節弁１１に出力する。また、第２気化器１３は、排蒸気Ｘ５がアンモニア蒸気Ｘ２との熱交換によって低温化された低温排蒸気Ｘ１１を復水器４に出力する。なお、この低温排蒸気Ｘ１１は、復水器４において排蒸気Ｘ５と同様に復水される。 Such a second vaporizer 13 outputs the dry ammonia steam X10 from which the ammonia mist is vaporized and removed by heating by the exhaust steam X5 to the fuel control valve 11. Further, the second vaporizer 13 outputs the low-temperature exhaust steam X11 whose temperature is lowered by heat exchange between the exhaust steam X5 and the ammonia steam X2 to the condenser 4. The low-temperature exhaust steam X11 is condensed in the condenser 4 in the same manner as the exhaust steam X5.

ここで、上記アンモニアミストは、第１気化器１０において蒸発しきれなかった液体アンモニアＸ８の微細粒子あるいは／及び第１気化器１０とボイラ１とを接続する配管中でアンモニア蒸気Ｘ２の一部が配管の途中で冷却されて局所的に凝縮した液体アンモニアＸ８の微細粒子であり、アンモニア蒸気Ｘ２中に浮遊するものである。 Here, the ammonia mist is a part of the ammonia vapor X2 in the fine particles of the liquid ammonia X8 that could not be completely evaporated in the first vaporizer 10 and / or in the pipe connecting the first vaporizer 10 and the boiler 1. It is a fine particle of liquid ammonia X8 that has been cooled in the middle of the pipe and locally condensed, and is suspended in the ammonia vapor X2.

第２実施形態における第２気化器１３については、このようなアンモニアミストの性質から第１気化器１０とボイラ１とを接続する配管において、ボイラ１に極力近い位置に設けることが好ましい。このような第２気化器１３及び蒸気調節弁１４並びに第１気化器１０は、本発明における気化器を構成している。 The second vaporizer 13 in the second embodiment is preferably provided at a position as close as possible to the boiler 1 in the pipe connecting the first vaporizer 10 and the boiler 1 due to such properties of ammonia mist. Such a second vaporizer 13, a steam control valve 14, and a first vaporizer 10 constitute the vaporizer in the present invention.

また、このような第２気化器１３についても、上述した第１気化器１０と同様にシェル＆チューブ型の熱交換器を採用することが好ましい。この場合、チューブ側にアンモニア蒸気Ｘ２を流通させ、シェル側に排蒸気Ｘ５を流通させる。 Further, as for such a second vaporizer 13, it is preferable to adopt a shell & tube type heat exchanger as in the case of the first vaporizer 10 described above. In this case, the ammonia vapor X2 is circulated on the tube side, and the exhaust vapor X5 is circulated on the shell side.

ただし、第２気化器１３については、排蒸気Ｘ５の温度が比較的高い場合に壁面で膜沸騰が発生してアンモニア蒸気Ｘ２と排蒸気Ｘ５との熱交換が阻害される可能性がある。このような事情から、アンモニア蒸気Ｘ２と排蒸気Ｘ５との熱交換だけでなく、中間熱媒体として温水を使用し、温水と排蒸気Ｘ５との熱交換、また温水とアンモニア蒸気Ｘ２との熱交換という２台の熱交換器（シェル＆チューブ型熱交換器）を採用することが考えられる。 However, with respect to the second vaporizer 13, when the temperature of the exhaust steam X5 is relatively high, film boiling may occur on the wall surface and the heat exchange between the ammonia vapor X2 and the exhaust steam X5 may be hindered. Under these circumstances, not only the heat exchange between the ammonia steam X2 and the exhaust steam X5, but also the heat exchange between the hot water and the exhaust steam X5 and the heat exchange between the hot water and the ammonia steam X2 by using hot water as an intermediate heat medium. It is conceivable to adopt two heat exchangers (shell & tube type heat exchangers).

このな２台のシェル＆チューブ型熱交換器を採用する場合、１台目のシェル＆チューブ型熱交換器のチューブ側にアンモニア蒸気Ｘ２を流通させ、シェル側に温水を流通させる。また、２台目のシェル＆チューブ型熱交換器のチューブ側に温水を流通させ、シェル側に排蒸気Ｘ５を流通させる。 When these two shell & tube heat exchangers are adopted, ammonia steam X2 is circulated on the tube side of the first shell & tube heat exchanger, and hot water is circulated on the shell side. In addition, hot water is circulated on the tube side of the second shell & tube type heat exchanger, and exhaust steam X5 is circulated on the shell side.

蒸気調節弁１４は、排蒸気Ｘ５の第２気化器１３への供給量を調節する流量調節弁である。すなわち、この蒸気調節弁１４は、蒸気タービン２と第２気化器１３とを接続する配管に設けられており、弁体の開口度を可変することにより蒸気タービン２から第２気化器１３に流通する排蒸気Ｘ５の通過流量を調節する。このような蒸気調節弁１４は、アンモニア蒸気Ｘ２中のアンモニアミストの気化に最適な流量の排蒸気Ｘ５を第２気化器１３に供給する。 The steam control valve 14 is a flow rate control valve that regulates the amount of exhaust steam X5 supplied to the second vaporizer 13. That is, the steam control valve 14 is provided in a pipe connecting the steam turbine 2 and the second carburetor 13, and flows from the steam turbine 2 to the second carburetor 13 by changing the opening degree of the valve body. Adjust the passing flow rate of the exhaust steam X5. Such a steam control valve 14 supplies the second vaporizer 13 with the exhaust steam X5 having an optimum flow rate for vaporizing the ammonia mist in the ammonia steam X2.

このような第２実施形態によれば、システム効率を従来よりも向上させることが可能であると共に、アンモニア蒸気Ｘ２に含まれるアンモニアミストを十分に除去することが可能なので、ボイラ１におけるアンモニア蒸気Ｘ２の燃焼効率を向上させることが可能である。 According to such a second embodiment, the system efficiency can be improved as compared with the conventional case, and the ammonia mist contained in the ammonia steam X2 can be sufficiently removed. Therefore, the ammonia steam X2 in the boiler 1 can be sufficiently removed. It is possible to improve the combustion efficiency of

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記各実施形態では、加熱海水Ｘ７を用いてアンモニア蒸気Ｘ２を生成したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、アンモニアの沸点は約−３３℃であり、一般的な海水の温度よりも大幅に低い。したがって、加熱海水Ｘ７に代えて、あるいは加熱海水Ｘ７に加えて、海から取水した海水をそのまま用いて脱水アンモニアＸ９を気化させてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications can be considered.
(1) In each of the above embodiments, the heated seawater X7 is used to generate the ammonia steam X2, but the present invention is not limited to this. That is, the boiling point of ammonia is about −33 ° C., which is significantly lower than the temperature of general seawater. Therefore, the dehydrated ammonia X9 may be vaporized by using the seawater taken from the sea as it is in place of the heated seawater X7 or in addition to the heated seawater X7.

（２）上記各実施形態では、ボイラ１及び蒸気タービン２によって本発明の動力発生装置を構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ボイラ１及び蒸気タービン２に代えてガスタービンを動力発生装置とし、ガスタービンの排ガスを熱源として加熱海水Ｘ７を生成したり、アンモニアミストを除去してもよい。 (2) In each of the above embodiments, the power generator of the present invention is configured by the boiler 1 and the steam turbine 2, but the present invention is not limited thereto. For example, instead of the boiler 1 and the steam turbine 2, a gas turbine may be used as a power generator, and the exhaust gas of the gas turbine may be used as a heat source to generate heated seawater X7 or remove ammonia mist.

（３）上記各実施形態では、排蒸気Ｘ５の排熱を復水器４で回収して加熱海水Ｘ７を生成するが、本発明はこれに限定されない。すなわち、加熱海水Ｘ７を生成するための熱源は、発電システム内の排熱であればよく、また当該排熱を回収するための装置は復水器４とは個別に設けられた熱交換器でも良い。 (3) In each of the above embodiments, the exhaust heat of the exhaust steam X5 is recovered by the condenser 4 to generate the heated seawater X7, but the present invention is not limited to this. That is, the heat source for generating the heated seawater X7 may be exhaust heat in the power generation system, and the device for recovering the exhaust heat may be a heat exchanger provided separately from the condenser 4. good.

（４）上記各実施形態では、脱水器９を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、液体アンモニアＸ８の含水率が十分に低い場合には、脱水器９を削除してもよい。 (4) In each of the above embodiments, the dehydrator 9 is provided, but the present invention is not limited thereto. For example, if the water content of the liquid ammonia X8 is sufficiently low, the dehydrator 9 may be deleted.

１ ボイラ（動力発生装置）
２ 蒸気タービン（動力発生装置）
３ 発電機
４ 復水器
５ 循環ポンプ
６ 海水ポンプ
７ タンク
８ アンモニアポンプ
９ 脱水器
１０ 第１気化器
１１ 燃料調節弁
１２ 主燃料供給装置
１３ 第２気化器
１４ 蒸気調節弁
1 Boiler (power generator)
2 Steam turbine (power generator)
3 Generator 4 Condenser 5 Circulation pump 6 Seawater pump 7 Tank 8 Ammonia pump 9 Dehydrator 10 1st vaporizer 11 Fuel control valve 12 Main fuel supply device 13 2nd vaporizer 14 Steam control valve

Claims (6)

液体アンモニアを気化させてアンモニア蒸気を生成し、当該アンモニア蒸気を燃料として燃焼させることにより電力を発生させる発電システムであって、
前記液体アンモニアを貯留するタンクと、
前記液体アンモニアを所定の熱交換器で海水と熱交換させて前記アンモニア蒸気を発生させる気化器と、
前記アンモニア蒸気を燃焼させることにより動力を発生する動力発生装置と、
該動力発生装置によって駆動される発電機と
を備えることを特徴とする発電システム。 It is a power generation system that generates electric power by vaporizing liquid ammonia to generate ammonia vapor and burning the vapor vapor as fuel.
The tank for storing the liquid ammonia and
A vaporizer that generates the ammonia vapor by exchanging heat with seawater in a predetermined heat exchanger.
A power generator that generates power by burning the ammonia vapor,
A power generation system including a generator driven by the power generator. 前記アンモニア蒸気に含まれるアンモニアミストを除去するミスト除去装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。 The power generation system according to claim 1, further comprising a mist removing device for removing ammonia mist contained in the ammonia vapor. 前記動力発生装置は、ボイラと、ボイラから供給される水蒸気によって動力を発生する蒸気タービンとを備え、
前記ミスト除去装置は、前記蒸気タービンの排蒸気と前記アンモニア蒸気とを熱交換させて前記アンモニア蒸気を加熱することによりアンモニアミストを気化させることを特徴とする請求項２に記載の発電システム。 The power generator includes a boiler and a steam turbine that generates power by steam supplied from the boiler.
The power generation system according to claim 2, wherein the mist removing device vaporizes the ammonia mist by exchanging heat between the exhaust steam of the steam turbine and the ammonia steam to heat the ammonia steam. 前記海水と熱交換させて前記排蒸気を復水させる復水器をさらに備え、
該復水器によって加熱された加熱海水を前記気化器に供給して前記液体アンモニアと熱交換させることを特徴とする請求項３に記載の発電システム。 Further provided with a condenser that exchanges heat with the seawater to restore the exhaust steam.
The power generation system according to claim 3, wherein the heated seawater heated by the condenser is supplied to the vaporizer to exchange heat with the liquid ammonia. 所定の吸着剤を用いることにより前記液体アンモニアに脱水処理を施す脱水器をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の発電システム。 The power generation system according to any one of claims 1 to 4, further comprising a dehydrator that dehydrates the liquid ammonia by using a predetermined adsorbent. 前記動力発生装置に主燃料を供給する主燃料供給装置をさらに備え、
前記気化器は、前記アンモニア蒸気を副燃料として前記動力発生装置に供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の発電システム。
A main fuel supply device for supplying main fuel to the power generator is further provided.
The power generation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the vaporizer supplies the ammonia vapor as an auxiliary fuel to the power generator.
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