JP2021183880A - 高温水供給設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】余剰エネルギーを有効利用する。【解決手段】高温水供給設備は、蓄熱体を有する複数の蓄熱器と、複数の蓄熱器毎に蓄熱体を加熱する加熱器と、高温水ラインと、を備える。高温水ラインは、複数の蓄熱器を直列接続する。複数の蓄熱器のうち、第一蓄熱器の加熱器は、太陽光を利用して、第一蓄熱器の蓄熱体を加熱する太陽光加熱器である。複数の蓄熱器のうち、第一蓄熱器よりも上流側に配置されている上流側蓄熱器の加熱器は、余剰電力を利用して上流側蓄熱器の蓄熱体を加熱する余剰電力加熱器と、蒸気又は蒸気ドレンを利用して上流側蓄熱器の蓄熱体を加熱する余剰蒸気加熱器とのうち、少なくとも一の加熱器を有する。【選択図】図1
Description
本開示は、高温水(蒸気を含む)を供給する高温水供給設備に関する。
高温水の一形態である蒸気を蒸気タービンに供給する設備としては、例えば、以下の特許文献1に記載されている設備がある。この設備は、太陽光を集光して熱媒体を加熱する集熱器と、集熱器で加熱された熱媒体を貯蔵する蓄熱タンクと、を備える。蓄熱タンクには、給水ラインの一端と蒸気ラインの一端とが接続されている。この蒸気ラインの他端は、蒸気タービンに接続されている。給水ラインを流れてきた水は、蓄熱タンク内で熱媒体との熱交換で加熱されて蒸気になる。この蒸気は、蒸気ラインを介して、蒸気タービンに供給される。
以上のように、特許文献1に記載の設備は、再生可能エネルギーの一種である太陽光のエネルギーの有効利用を図ることができる。
特許文献1に記載の設備では、以上のように、再生可能エネルギーの一種である太陽光のエネルギーの有効利用を図ることができる。
ところで、電気と同時に大量のプロセス蒸気を必要とする化学、製紙、鉄鋼などの工場では、工場に、ボイラー、蒸気タービン及び発電機を設置し、自家発電を行いながら、同時に蒸気を工場内に供給することがある。この蒸気は、ボイラーを出たのちに蒸気タービンを経由せずに蒸気を用いる工場内プロセスに直接供給される場合がある。また、この蒸気は、蒸気タービンに供給された後、蒸気タービンから抽気および排気として取り出されて、工場内プロセスに供給される場合もある。いずれにせよ、工場内プロセスへ供給される蒸気の量は、時々刻々と変動する工場で必要とする蒸気の量に応じて調整されている。プロセス蒸気として取り出された蒸気は発電に用いられないので、結果として工場に供給できる発電量も時々刻々と変動することになる。また、工場で必要とする電力も変動する。工場で必要とする電力を自家発電だけで供給できない場合は、外部の電力会社から不足分の電力を購入し、逆に電力が余剰となる場合は外部に余剰分の電力を販売することで工場内の電力需給を調整している。
最近では、太陽光や風力のような出力変動性の再生可能エネルギーの設備容量が拡大している。このため、季節・曜日・時間帯などによっては再生可能エネルギーの発電量が増えすぎ、系統の安定性を確保するために自家発電の抑制を余儀なくされることもある。
そこで、本開示は、余剰エネルギーを有効利用することができる高温水供給設備を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための発明に係る一態様の高温水供給設備は、
蓄熱体を有する複数の蓄熱器と、複数の前記蓄熱器毎に、前記蓄熱体を加熱する加熱器と、気体又は液体の水が流れる高温水ラインと、発電機と、を備える。前記高温水ラインは、前記蓄熱体に接するよう複数の前記蓄熱器内を通って、複数の前記蓄熱器を直列接続する。複数の前記蓄熱器のうち、第一蓄熱器の前記加熱器は、太陽光を利用して、前記第一蓄熱器の前記蓄熱体を加熱する太陽光加熱器である。前記高温水ライン中の水の流れ方向で、前記第一蓄熱器よりも上流側に配置されている上流側蓄熱器の前記加熱器は、前記発電機で発生する電力のうちの余剰電力を利用して、前記上流側蓄熱器の前記蓄熱体を加熱する余剰電力加熱器と、蒸気利用設備からの蒸気又は蒸気ドレンを利用して、前記上流側蓄熱器の前記蓄熱体を加熱する余剰蒸気加熱器とのうち、少なくとも一の加熱器を有する。
蓄熱体を有する複数の蓄熱器と、複数の前記蓄熱器毎に、前記蓄熱体を加熱する加熱器と、気体又は液体の水が流れる高温水ラインと、発電機と、を備える。前記高温水ラインは、前記蓄熱体に接するよう複数の前記蓄熱器内を通って、複数の前記蓄熱器を直列接続する。複数の前記蓄熱器のうち、第一蓄熱器の前記加熱器は、太陽光を利用して、前記第一蓄熱器の前記蓄熱体を加熱する太陽光加熱器である。前記高温水ライン中の水の流れ方向で、前記第一蓄熱器よりも上流側に配置されている上流側蓄熱器の前記加熱器は、前記発電機で発生する電力のうちの余剰電力を利用して、前記上流側蓄熱器の前記蓄熱体を加熱する余剰電力加熱器と、蒸気利用設備からの蒸気又は蒸気ドレンを利用して、前記上流側蓄熱器の前記蓄熱体を加熱する余剰蒸気加熱器とのうち、少なくとも一の加熱器を有する。
本態様では、第一蓄熱器の蓄熱体は、再生エネルギーの一種である太陽光により加熱される。上流側蓄熱器の蓄熱体は、蒸気利用設備からの蒸気又は蒸気ドレンである余剰蒸気より、又は、余剰電力により加熱される。但し、再生エネルギーの一種である太陽光、余剰エネルギーの一種である余剰蒸気や余剰電力は、エネルギー発生量の変動が激しい。このため、第一蓄熱器の蓄熱体が、太陽光により加熱されない場合や、上流側蓄熱器の蓄熱体が、余剰エネルギーにより加熱されない場合もある。高温水ライン内を流れる水は、複数の蓄熱器内を通る過程で、複数の蓄熱器のうち、少なくとも一の蓄熱器の蓄熱体により加熱され得る。このため、本態様では、高温水ラインの上流端から流入した水よりも温度の高い水を高温水利用設備に供給することができる。
また、本態様では、以上で説明したエネルギーを蓄熱器内に蓄えて、水の加熱に利用しているので、これらのエネルギーの発生量の変動に対して、水の加熱量の変動を緩和することができる。さらに、これらのエネルギーのうち、一のエネルギーが利用できない場合でも、他のエネルギーが利用できる場合には、この他のエネルギーで水を加熱することができる。このため、本態様の高温水供給設備では、発生量の変動が激しいエネルギーを利用しても、長時間にわたって、高温水利用設備に、加熱された水を供給することができる。つまり、本態様の高温水供給設備では、発生量の変動が激しい太陽光Rのエネルギーや余剰エネルギーを有効利用することができる。
本開示の一態様によれば、余剰エネルギーを有効利用して、高温水を供給することができる。
以下、本開示に係る高温水供給設備の一実施形態、及びその各種変形例について、図面を参照して詳細に説明する。
「実施形態」
本開示に係る高温水供給設備の一実施形態について、図1を用いて説明する。本実施形態の高温水供給設備は、高温の水である蒸気を利用する蒸気利用設備(高温水利用設備)に蒸気を供給する設備である。なお、以下では、単に水と記載した場合には、液体の水及び気体の水である蒸気を含む。
本開示に係る高温水供給設備の一実施形態について、図1を用いて説明する。本実施形態の高温水供給設備は、高温の水である蒸気を利用する蒸気利用設備(高温水利用設備)に蒸気を供給する設備である。なお、以下では、単に水と記載した場合には、液体の水及び気体の水である蒸気を含む。
本実施形態の高温水供給設備は、蒸気発電設備10と、蓄熱体24を有する複数の蓄熱器21,22,23と、複数の蓄熱器21,22,23毎に蓄熱体24を加熱する加熱器30と、気体又は液体の水が流れる高温水ライン50と、制御装置60と、を備える。
蒸気発電設備10は、蒸気を発生するボイラー11と、この蒸気で駆動する蒸気タービン12と、蒸気タービン12の駆動で発電する発電機15と、蒸気タービン12から排気された蒸気を液体の水に戻す復水器13と、復水器13内の液体の水をボイラー11に送るポンプ14と、を備える。
発電機15には、主電力経路16が接続されている。この主電力経路16には、外部系統18及び所内系統19が接続されている。
高温水ライン50の一端は、蒸気タービン12からの抽気蒸気(排気蒸気でもよい、以下、同様)を高温水ライン50中に導けるよう、蒸気タービン12が接続されている。また、高温水ライン50の他端は、蒸気利用設備(高温水利用設備)70に接続されている。なお、高温水ライン50中で水の流れ方向における上流側を、言い換えると、他端に対して一端の側を、以下では、単に上流側Duとする。また、高温水ライン50中で水の流れ方向における下流側を、言い換えると、一端に対して他端の側を、以下では、単に下流側Ddとする。
蒸気利用設備70には、蒸気ドレン回収ライン55の一端が接続されている。この蒸気ドレン回収ライン55の他端は、復水器13に接続されている。蒸気利用設備70に供給された蒸気は、蒸気利用設備70内で蒸気ドレン、つまり液体の水となる。この蒸気ドレンは、蒸気ドレン回収ライン55を介して、復水器13内に流入する。
高温水ライン50は、複数の蓄熱器21,22,23内を通っており、蓄熱体24に接している。すなわち、高温水ライン50中で、蓄熱器21,22,23内を通っている部分は、高温水ライン50を通る水と蓄熱体24とを熱交換させる伝熱管として機能する。この高温水ライン50は、複数の蓄熱器21,22,23を直列接続する。本実施形態では、複数の蓄熱器21,22,23として、第一蓄熱器21と、第二蓄熱器22と、第三蓄熱器23の三つの蓄熱器を有する。三つの蓄熱器21,22,23のうち、第一蓄熱器21が最も下流側Ddに配置されている。よって、第二蓄熱器22及び第三蓄熱器23は、第一蓄熱器21よりも上流側Duに配置されている上流側蓄熱器22,23である。第三蓄熱器23は、第二蓄熱器22よりも上流側Duに配置されている。
高温水ライン50は、第一蓄熱器21よりも下流側Ddで複数のラインに分岐されてもよい。例えば、高温水ライン50を二つのラインに分岐する場合、一方のラインは、高加熱水ライン51を成し、他方のラインは、低加熱水ライン52と成す。高加熱水ライン51は、蒸気利用設備70のうちで高加熱水(高温の蒸気)を利用する高加熱水利用部71に接続されている。低加熱水ライン52は、蒸気利用設備70のうちで低加熱水(低温の蒸気)を利用する低加熱水利用部72に接続されている。高加熱水ライン51及低加熱水ライン52のそれぞれには、これらのライン51,52を流れる水を加熱水利用部71,72が求める温度にまで減温する装置等が設けられている。
各蓄熱器21,22,23は、いずれも、蓄熱体24と、蓄熱体24を覆うケース26と、分散板26dと、を有する。分散板26dは、ケース26内を流動層室26fと気体室26gとに上下に仕切る板である。本実施形態における蓄熱体24は、複数の蓄熱材粒子である。蓄熱材粒子は、珪砂で形成されている。流動層室26fは、分散板26dを基準にして上側の室である。この流動層室26f内には、複数の蓄熱材粒子が配置される。分散板26dには、気体室26gから流動層室26fへ貫通する複数の孔が形成されている。ケース26中で、分散板26dより下側の部分には、気体室26g内に気体を導く気体導入口26iが形成されている。この気体導入口26iから気体室26gに流入した気体は、分散板26dの複数の孔を経て、流動層室26f内に流入し、流動層室26f内の複数の蓄熱材粒子を流動させる。すなわち、この気体は、流動層室26f内の複数の蓄熱材粒子を流動層25にする。ケース26中で、流動層室26fの上部には、気体を排気する気体排気口26oが形成されている。流動層25中には、高温水ライン50の一部で伝熱管として機能する部分が配置されている。
なお、以上では、ケース26内を分散板26dで仕切っている。しかしながら、ケース26内を分散板26dで仕切らなくてもよい。この場合、ケース26内に、複数の孔が形成されている管を設け、この管を気体導入口26iに接続し、管の複数の孔からケース内に空気を吹き出すようにしてもよい。なお、この管の内部は、気体室として機能する。
第一蓄熱器21のケース26aには、流動層25の温度を検知する温度計69が設けられている。このケース26aは、天板26tを有する。天板26tは、天板本体26tbと窓26twとを有する。天板本体26tbは、開口を有する。窓26twは、光透過性を有する材料で形成され、開口を塞ぐ。光透過性を有する材料としては、例えば、石英ガラスである。
第一蓄熱器21の加熱器30は、太陽光Rを利用して、第一蓄熱器21の蓄熱材粒子を加熱する太陽光加熱器31を有する。この太陽光加熱器31は、太陽光Rを第一蓄熱器21に導く太陽光ガイド装置である。太陽光ガイド装置は、太陽光Rを目的の位置に導く一以上のヘリオスタット32と、目的の位置に配置されている固定反射鏡35と、を有する。ヘリオスタット32は、太陽光Rを反射する反射鏡33と、この反射鏡33の向きを変える反射鏡駆動機34と、を有する。反射鏡駆動機34は、太陽の日周運動に合わせて、反射鏡33の向きを変えて、太陽光Rを目的の位置に導く装置である。固定反射鏡35は、全てのヘリオスタット32からの太陽光Rを第一蓄熱器21に導く。固定反射鏡35からの太陽光Rは、第一蓄熱器21の窓26twを介して、流動層25に照射される。
第二蓄熱器22の加熱器30は、発電機15で発生する電力のうちの余剰電力を利用して、第二蓄熱器22の蓄熱材粒子を加熱する余剰電力加熱器41を有する。余剰電力加熱器41は、余剰電力で蓄熱材粒子を加熱する電気ヒータ42と、余剰電力で動作するヒートポンプ43と、を有する。電気ヒータ42は、加熱体である電気ヒータ本体42aと、この電気ヒータ本体42aに電力を供給するヒータ駆動回路42bと、を有する。ヒートポンプ43は、液体の媒体を蒸発させて気体媒体にする蒸発器44と、気体媒体を圧縮する圧縮機45と、圧縮機45で圧縮された気体媒体を凝縮させて液体媒体にする凝縮器46と、液体媒体を膨張させる膨張機47と、膨張機47及び圧縮機45を駆動させる駆動機48と、を有する。蒸発器44は、例えば、外気と液体媒体とを熱交換させて、外気を冷却する一方で、液体媒体を加熱して蒸発させる熱交換器である。凝縮器46は、例えば、気体媒体と蓄熱材粒子とを熱交換させて、気体媒体を冷却して凝縮させる一方で、蓄熱材粒子を加熱する熱交換器である。膨張機47は、例えば、タービン又は膨張弁である。駆動機48は、モータ48aと、このモータ48aに電力を供給するモータ駆動回路48bと、を有する。電気ヒータ本体42a及び凝縮器46は、第二蓄熱器22の流動層室26f内に配置されている。
第三蓄熱器23の加熱器30は、余剰電力を利用して第三蓄熱器23の蓄熱材粒子を加熱する余剰電力加熱器41と、蒸気利用設備70からの蒸気又は蒸気ドレンを利用して第三蓄熱器23の蓄熱材粒子を加熱する余剰蒸気加熱器49と、を有する。余剰電力加熱器41は、余剰電力で蓄熱材粒子を加熱する電気ヒータ42を有する。電気ヒータ42は、加熱体である電気ヒータ本体42aと、この電気ヒータ42に電力を供給するヒータ駆動回路42bと、を有する。余剰蒸気加熱器49は、蒸気利用設備70からの蒸気又は蒸気ドレン(以下、余剰蒸気とする)と蓄熱材粒子とを熱交換させて、蓄熱材粒子を加熱させる熱交換器である。電気ヒータ42及び余剰蒸気加熱器49は、第三蓄熱器23の流動層室26f内に配置されている。余剰蒸気加熱器49は、入口と出口とを有する。入口には、蒸気利用設備70からの延びる余剰蒸気ライン56が接続されている。出口には、復水器13から延びる余剰蒸気回収ライン57が接続されている。余剰蒸気加熱器49には、蒸気利用設備70から、余剰蒸気ライン56を介して、蒸気利用設備70で余った又は不要になった余剰蒸気が流入する。この余剰蒸気の温度は、蒸気タービン12からの抽気蒸気の温度よりも高い。余剰蒸気加熱器49から流出した余剰蒸気は、余剰蒸気回収ライン57を介して、復水器13内に流入する。
以上で説明した余剰電力加熱器41のヒータ駆動回路42b及びモータ駆動回路48bは、いずれも、所内系統19に接続されている。
制御装置60は、加熱制御器61を有する。加熱制御器61は、余剰電力加熱器41のヒータ駆動回路42b及びモータ駆動回路48b、さらに、太陽光加熱器31の反射鏡駆動機34に対して、各種指示を与える。加熱制御器61は、発電機15が余剰電力を発生し得るか否かを判断する。加熱制御器61は、発電機15の発生電力と所内系統19の要求電力との差から余剰電力の有無を判断する。加熱制御器61は、発電機15が余剰電力を発生し得ると判断すると、余剰電力加熱器41のヒータ駆動回路42bに対して電気ヒータ本体42aに電力を供給するよう指示すると共に、余剰電力加熱器41のモータ駆動回路48bに対してモータ48aに電力を供給するよう指示する。
次に、以上で説明した高温水供給設備の動作について説明する。
蒸気発電設備10のボイラー11が蒸気を発生している場合、この蒸気は、蒸気タービン12に供給され、蒸気タービン12が駆動する。この蒸気タービン12の駆動で発電機15が発電する。蒸気タービン12から排気された蒸気は、復水器13で液体の水に戻される。復水器13内の液体の水は、ポンプ14でボイラー11に送られる。蒸気タービン12に供給された蒸気の一部は、抽気蒸気として抽気され、高温水ライン50を介して、第三蓄熱器23に送られる。
次に、以下の条件1〜5のいずれかの条件を満たしているときの高温水供給設備の動作について説明する。
条件1:蒸気利用設備70が抽気蒸気よりも温度が高い余剰蒸気を発生し、発電機15が余剰電力を発生することが可能で、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度以上である。
条件2:蒸気利用設備70が抽気蒸気よりも温度が高い余剰蒸気を発生し、発電機15が余剰電力を発生することが可能でなく、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度以上である。
条件3:蒸気利用設備70が抽気蒸気よりも温度が高い余剰蒸気を発生し、発電機15が余剰電力を発生することが可能で、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度未満である。
条件4:蒸気利用設備70が抽気蒸気よりも温度が高い余剰蒸気を発生しておらず、発電機15が余剰電力を発生することが可能で、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度以上である。
条件5:蒸気利用設備70を抽気蒸気よりも温度が高い余剰蒸気を発生しておらず、発電機15が余剰電力を発生することが可能ではなく、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度以上である。
条件1:蒸気利用設備70が抽気蒸気よりも温度が高い余剰蒸気を発生し、発電機15が余剰電力を発生することが可能で、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度以上である。
条件2:蒸気利用設備70が抽気蒸気よりも温度が高い余剰蒸気を発生し、発電機15が余剰電力を発生することが可能でなく、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度以上である。
条件3:蒸気利用設備70が抽気蒸気よりも温度が高い余剰蒸気を発生し、発電機15が余剰電力を発生することが可能で、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度未満である。
条件4:蒸気利用設備70が抽気蒸気よりも温度が高い余剰蒸気を発生しておらず、発電機15が余剰電力を発生することが可能で、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度以上である。
条件5:蒸気利用設備70を抽気蒸気よりも温度が高い余剰蒸気を発生しておらず、発電機15が余剰電力を発生することが可能ではなく、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度以上である。
なお、太陽光Rがヘリオスタット32に届いており、太陽光Rにより流動層25が加熱されている場合でも、太陽光Rによる流動層25の加熱開始直後では、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度未満の場合がある。また、逆に、太陽光Rがヘリオスタット32に届いておらず、太陽光Rにより流動層25が加熱されていない場合でも、太陽光Rによる流動層25の加熱終了直後では、第一蓄熱器21内の流動層25の温度が予め定められた温度以上の場合がある。
まず、条件1を満たしている場合の高温水供給設備の動作について説明する。この場合、第三蓄熱器23の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子が、余剰蒸気加熱器49内を流れる余剰蒸気、及び、余剰電力加熱器41が有する電気ヒータ42により、加熱される。このため、第三蓄熱器23のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる抽気蒸気とを熱交換させ、この抽気蒸気を加熱する。第三蓄熱器23で加熱された蒸気は、第二蓄熱器22のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部内に流入する。
条件1を満たしている場合、第二蓄熱器22の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子が、余剰電力加熱器41が有する電気ヒータ42及びヒートポンプ43の凝縮器46により、加熱される。このため、第二蓄熱器22のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる蒸気とを熱交換させ、この蒸気を加熱する。第二蓄熱器22で加熱された蒸気は、第一蓄熱器21のケース26a内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部内に流入する。
条件1を満たしている場合、第一蓄熱器21のケース26a内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる蒸気とを熱交換させ、この蒸気を加熱する。第一蓄熱器21で加熱された蒸気である加熱水は、適切な温度に調節された後、蒸気利用設備70に流入する。この蒸気(加熱水)は、蒸気利用設備70で利用され、温度が低下した蒸気、叉は蒸気ドレンになる。蒸気又は蒸気ドレンの一部は、余剰蒸気として、余剰蒸気ライン56を介して、第三蓄熱器23の余剰蒸気加熱器49内に流入する。そして、この余剰蒸気は、余剰蒸気回収ライン57を介して、復水器13内に流入する。また、蒸気又は蒸気ドレンの残りは、蒸気ドレン回収ライン55を介して、復水器13内に流入する。
次に、条件2を満たしている場合の高温水供給設備の動作について説明する。この場合、第三蓄熱器23の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子が、余剰蒸気加熱器49内を流れる余剰蒸気により、加熱される。但し、条件2を満たしている場合、余剰電力がないため、第三蓄熱器23の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子は、余剰電力加熱器41が有する電気ヒータ42により、加熱されない。第三蓄熱器23のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる抽気蒸気とを熱交換させ、この抽気蒸気を加熱する。第三蓄熱器23で加熱された蒸気は、第二蓄熱器22のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部内に流入する。
条件2を満たしている場合、前述したように、余剰電力がないため、第二蓄熱器22の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子は、余剰電力加熱器41が有する電気ヒータ42及びヒートポンプ43の凝縮器46により、加熱されない。このため、第二蓄熱器22のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる蒸気とを熱交換させても、この蒸気をほとんど加熱しない。第二蓄熱器22でほとんど加熱されなかった蒸気は、第一蓄熱器21のケース26a内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部内に流入する。
条件2を満たしている場合、第一蓄熱器21のケース26a内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる蒸気とを熱交換させ、この蒸気を加熱する。以下、第一蓄熱器21で加熱された蒸気である加熱水は、第一条件のときと同様に流れる。
次に、条件3を満たしている場合の高温水供給設備の動作について説明する。この場合、第三蓄熱器23の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子が、余剰蒸気加熱器49内を流れる余剰蒸気、及び、余剰電力加熱器41が有する電気ヒータ42により、加熱される。このため、第三蓄熱器23のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる抽気蒸気とを熱交換させ、この抽気蒸気を加熱する。第三蓄熱器23で加熱された蒸気は、第二蓄熱器22のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部内に流入する。
条件3を満たしている場合、第二蓄熱器22の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子が、余剰電力加熱器41が有する電気ヒータ42及びヒートポンプ43の凝縮器46により、加熱される。このため、第二蓄熱器22のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる蒸気とを熱交換させ、この蒸気を加熱する。第二蓄熱器22で加熱された蒸気は、第一蓄熱器21のケース26a内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部内に流入する。
条件3を満たしている場合、第一蓄熱器21のケース26a内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる蒸気とを熱交換させても、この蒸気をほとんど加熱しない。この蒸気は、以下、第一条件のときと同様に流れる。
次に、条件4を満たしている場合の高温水供給設備の動作について説明する。この場合、第三蓄熱器23の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子が、余剰電力加熱器41が有する電気ヒータ42により、加熱される。但し、余剰蒸気がないため、第三蓄熱器23の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子は、余剰蒸気加熱器49により、加熱されない。第三蓄熱器23のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる抽気蒸気とを熱交換させ、この抽気蒸気を加熱する。第三蓄熱器23で加熱された蒸気は、第二蓄熱器22のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部内に流入する。
条件4を満たしている場合、第二蓄熱器22の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子が、余剰電力加熱器41が有する電気ヒータ42及びヒートポンプ43の凝縮器46により、加熱される。このため、第二蓄熱器22のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる蒸気とを熱交換させ、この蒸気を加熱する。第二蓄熱器22で加熱された蒸気は、第一蓄熱器21のケース26a内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部内に流入する。
条件4を満たしている場合、第一蓄熱器21のケース26a内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる蒸気とを熱交換させ、この蒸気を加熱する。この蒸気は、以下、第一条件のときと同様に流れる。
次に、条件5を満たしている場合の高温水供給設備の動作について説明する。この場合、余剰蒸気がないため、第三蓄熱器23の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子は、余剰蒸気加熱器49により、加熱されない。また、この場合、余剰電力がないため、第三蓄熱器23の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子は、余剰電力加熱器41が有する電気ヒータ42によっても加熱されない。このため、第三蓄熱器23のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる抽気蒸気とを熱交換させても、この抽気蒸気をほとんど加熱しない。第三蓄熱器23でほとんど加熱されなかった蒸気は、第二蓄熱器22のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部内に流入する。
条件5を満たしている場合、前述したように、余剰電力がないため、第二蓄熱器22の流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子は、余剰電力加熱器41が有する電気ヒータ42及びヒートポンプ43の凝縮器46により、加熱されない。このため、第二蓄熱器22のケース26内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる蒸気とを熱交換させても、この蒸気をほとんど加熱しない。第二蓄熱器22でも加熱されなかった蒸気は、第一蓄熱器21のケース26a内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部内に流入する。
条件5を満たしている場合、第一蓄熱器21のケース26a内で伝熱管として機能する高温水ライン50の一部は、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子とこの高温水ライン50の一部を流れる蒸気とを熱交換させ、この蒸気を加熱する。この蒸気は、以下、第一条件のときと同様に流れる。なお、第一蓄熱器21から高温水ラインに流出した蒸気の温度は、条件1〜条件5のそれぞれで異なるため、この蒸気が蒸気利用設備70に流入する過程での減温量も、条件1〜条件5のそれぞれで異なる。
以上のように、本実施形態の高温水供給設備では、複数の蓄熱器21,22,23のうち少なくとも一の蓄熱器で加熱された抽気蒸気、つまり、蒸気タービン12から流出した直後の抽気蒸気よりも高温の抽気蒸気を蒸気利用設備(高温水利用設備)70に供給することができる。
太陽光Rのエネルギーは、再生可能エネルギーの一種である。また、余剰蒸気又は余剰電力は、余剰エネルギーの一種である。これら太陽光Rのエネルギーや余剰エネルギーは、いずれも、エネルギー発生量の変動が激しい。本実施形態では、これらのエネルギーを蓄熱器21,22,23内に蓄えて、抽気蒸気の加熱に利用しているので、これらのエネルギーの発生量の変動に対して、抽気蒸気の加熱量の変動を緩和することができる。さらに、これらのエネルギーのうち、一のエネルギーが利用できない場合でも、他のエネルギーが利用できる場合には、この他のエネルギーで抽気蒸気を加熱することができる。このため、本実施形態の高温水供給設備では、発生量の変動が激しいエネルギーを利用しても、長時間にわたって、蒸気利用設備70に、加熱された抽気蒸気を供給することができる。つまり、本実施形態の高温水供給設備では、発生量の変動が激しい太陽光Rのエネルギーや余剰エネルギーを有効利用することができる。
第一蓄熱器21の蓄熱体24は、再生エネルギーの一種である太陽光Rにより加熱される場合もあれば、加熱されない場合もある。第二蓄熱器22の蓄熱体24や第三蓄熱器23の蓄熱体24は、余剰蒸気又は余剰電力により加熱される場合もあれば加熱されない場合もある。このため、これらの場合に応じて、全ての蓄熱器21,22,23を通った水の温度が変わる。本実施形態では、全ての蓄熱器21,22,23を通った水の供給先に応じて、その温度を調節することで、加熱された水を供給先で有効利用することができる。
「変形例」
図2を用いて、第一変形例の第一蓄熱器21Aについて説明する。本変形例の第一蓄熱器21Aは、前述の実施形態における第一蓄熱器21と同様、蓄熱体24と、ケース26Aと、分散板26dと、を有する。但し、本変形例の第一蓄熱器21Aのケース26Aは、前述の実施形態における第一蓄熱器21のケース26aと異なる。本変形例の第一蓄熱器21Aのケース26Aは、開口を有する天板26tAと、この開口を塞ぐ蓋28と、を有する。蓋28は、開口を開閉可能に設けられている。本変形例では、ヘリオスタット32に太陽光Rが届いている場合、蓋28が開状態になる。一方、ヘリオスタット32に太陽光Rが届いていない場合、蓋28が閉状態になり、ケース26内の蓄熱体24からの放熱を抑制する。
図2を用いて、第一変形例の第一蓄熱器21Aについて説明する。本変形例の第一蓄熱器21Aは、前述の実施形態における第一蓄熱器21と同様、蓄熱体24と、ケース26Aと、分散板26dと、を有する。但し、本変形例の第一蓄熱器21Aのケース26Aは、前述の実施形態における第一蓄熱器21のケース26aと異なる。本変形例の第一蓄熱器21Aのケース26Aは、開口を有する天板26tAと、この開口を塞ぐ蓋28と、を有する。蓋28は、開口を開閉可能に設けられている。本変形例では、ヘリオスタット32に太陽光Rが届いている場合、蓋28が開状態になる。一方、ヘリオスタット32に太陽光Rが届いていない場合、蓋28が閉状態になり、ケース26内の蓄熱体24からの放熱を抑制する。
図3を用いて、第二変形例の第一蓄熱器21Bについて説明する。本変形例の第一蓄熱器21Bは、前述の実施形態における第一蓄熱器21と同様、蓄熱体24と、ケース26Bと、分散板26dと、を有する。但し、本変形例の第一蓄熱器21Bのケース26Bは、前述の実施形態における第一蓄熱器21のケース26aと異なる。本変形例の第一蓄熱器21Bのケース26Bは、開口を有する天板26tBと、この開口を塞ぐ受光部29と、を有する。受光部は、下方に向かうに連れて次第に内径が小さくなる円錐部29aと、円錐部29aの下端に接続されている円筒部29bと、を有する。円錐部29aの上端及び下端は、開口している。円筒部29bの上端は、開口し、円錐部29aの下端開口に接続されている。円筒部29bの下端は閉じている。円筒部29bは、流動層25内に配置されている。太陽光Rは、円錐部29aの上端開口から受光部29内に入光する。受光部29内に入光した太陽光Rの一部は、円筒部29bの内面に達し、円筒部29bを加熱する。受光部29内に入光した太陽光Rの他の一部は、円錐部29aの内面に反射してから円筒部29bの内面に達し、円筒部29bを加熱する。太陽光Rにより加熱された円筒部29bは、流動層25を形成する複数の蓄熱材粒子を加熱する。
前述の実施形態における蓄熱材粒子は、珪砂である。しかしながら、蓄熱材粒子は、珪砂でなくてもよい。例えば、蓄熱材粒子は、鉄酸化物又は炭化ケイ素で形成されていてもよい。また、蓄熱材粒子は、珪砂、鉄酸化物、炭化ケイ素のうち、二以上の材料の混合物であってもよい。また、蓄熱体は、複数の蓄熱材粒子でなくてもよい。具体的に、蓄熱体24は、例えば、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、若しくはこれらの混合物である溶融塩等であってもよい。
蓄熱体として、珪砂、鉄酸化物、炭化ケイ素のうち、少なくとも一の材料で形成されている複数の蓄熱材粒子を用いる場合、蓄熱体として溶融塩を用いる場合よりも、蓄熱体の購入コストを抑えることができる。さらに、この場合、蓄熱体の取り扱いが簡単な上に、ケース26からの蓄熱体の漏れを厳重に管理する必要もない。このため、前述の実施形態のように、蓄熱体として、珪砂、鉄酸化物、炭化ケイ素のうち、少なくとも一の材料で形成されている複数の蓄熱材粒子を用いる場合、高温水供給設備の製造コストを抑えることができる。
前述の実施形態における高温水ライン50は、第一蓄熱器21よりも下流側Ddで二つのラインに分岐している。しかしながら、この高温水ライン50は、分岐していなくてもよい。
前述の実施形態における第二蓄熱器22の加熱器30は、電気ヒータ42とヒートポンプ43の二種類の余剰電力加熱器41を有する。しかしながら、第二蓄熱器22の加熱器30は、電気ヒータ42とヒートポンプ43とのうち、一種類の余剰電力加熱器41であってもよい。第三蓄熱器23の余剰電力加熱器41は、電気ヒータ42であるが、ヒートポンプ43であってもよい。また、第三蓄熱器23の加熱器30は、余剰電力加熱器41と余剰蒸気加熱器49とを有するが、余剰蒸気加熱器49のみであってもよい。
前述の実施形態における高温水供給設備の蓄熱器の数は、三つである。しかしながら、高温水供給設備の蓄熱器の数は、二つであってもよい。この場合、二つの蓄熱器のうち、第一蓄熱器に対する加熱器は、太陽光加熱器31であり、第二蓄熱器に対する加熱器は、余剰電力加熱器41、余剰蒸気加熱器49のうち、少なくとも一方の加熱器である。また、高温水供給設備の蓄熱器の数は、4以上であってもよい。
前述の実施形態における高温水供給設備は、蒸気発電設備10の一部を構成する蒸気タービン12から抽気した抽気蒸気を加熱する。しかしながら、高温水供給設備は、図4に示すように、蒸気利用設備70からの蒸気又は蒸気ドレンを加熱するようにしてもよい。この場合、高温水ライン50の一端は、蒸気利用設備70に接続されている。この高温水ライン50中で、蒸気利用設備70と第三蓄熱器23との間のラインは、蒸気利用設備70からの蒸気ドレンが流れる蒸気ドレン回収ライン55でもある。この場合、蒸気ドレン回収ライン55に復水器58および給水ポンプ59を設けることで、蒸気ドレンを復水させた上で第三蓄熱器23に送り込む。また、余剰蒸気加熱器49から延びる余剰蒸気回収ライン57は、この蒸気ドレン回収ライン55に接続されている。よって、図4に示す高温水供給設備では、蒸気発電設備10内を循環する水に対して、蒸気利用設備70及び複数の蓄熱器21,22,23内を循環する水は、独立している。
「付記」
以上の実施形態における高温水供給設備は、例えば、以下のように把握される。
(1)第一態様における高温水供給設備は、
蓄熱体24を有する複数の蓄熱器21,22,23と、複数の前記蓄熱器21,22,23毎に、前記蓄熱体24を加熱する加熱器30と、気体又は液体の水が流れる高温水ライン50と、発電機15と、を備える。前記高温水ライン50は、前記蓄熱体24に接するよう複数の前記蓄熱器21,22,23内を通って、複数の前記蓄熱器21,22,23を直列接続する。複数の前記蓄熱器21,22,23のうち、第一蓄熱器21の前記加熱器30は、太陽光Rを利用して、前記第一蓄熱器21の前記蓄熱体24を加熱する太陽光加熱器31である。前記高温水ライン50中の水の流れ方向で、前記第一蓄熱器21よりも上流側Duに配置されている上流側蓄熱器22,23の前記加熱器30は、前記発電機15で発生する電力のうちの余剰電力を利用して、前記上流側蓄熱器22,23の前記蓄熱体24を加熱する余剰電力加熱器41と、蒸気利用設備からの蒸気又は蒸気ドレンを利用して、前記上流側蓄熱器22,23の前記蓄熱体24を加熱する余剰蒸気加熱器49とのうち、少なくとも一の加熱器41,49を有する。
以上の実施形態における高温水供給設備は、例えば、以下のように把握される。
(1)第一態様における高温水供給設備は、
蓄熱体24を有する複数の蓄熱器21,22,23と、複数の前記蓄熱器21,22,23毎に、前記蓄熱体24を加熱する加熱器30と、気体又は液体の水が流れる高温水ライン50と、発電機15と、を備える。前記高温水ライン50は、前記蓄熱体24に接するよう複数の前記蓄熱器21,22,23内を通って、複数の前記蓄熱器21,22,23を直列接続する。複数の前記蓄熱器21,22,23のうち、第一蓄熱器21の前記加熱器30は、太陽光Rを利用して、前記第一蓄熱器21の前記蓄熱体24を加熱する太陽光加熱器31である。前記高温水ライン50中の水の流れ方向で、前記第一蓄熱器21よりも上流側Duに配置されている上流側蓄熱器22,23の前記加熱器30は、前記発電機15で発生する電力のうちの余剰電力を利用して、前記上流側蓄熱器22,23の前記蓄熱体24を加熱する余剰電力加熱器41と、蒸気利用設備からの蒸気又は蒸気ドレンを利用して、前記上流側蓄熱器22,23の前記蓄熱体24を加熱する余剰蒸気加熱器49とのうち、少なくとも一の加熱器41,49を有する。
本態様では、第一蓄熱器21の蓄熱体24は、再生エネルギーの一種である太陽光Rにより加熱される。上流側蓄熱器22,23の蓄熱体24は、蒸気利用設備からの蒸気又は蒸気ドレンである余剰蒸気より、又は、余剰電力により加熱される。但し、再生エネルギーの一種である太陽光R、余剰エネルギーの一種である余剰蒸気や余剰電力は、エネルギー発生量の変動が激しい。このため、第一蓄熱器21の蓄熱体24が、太陽光Rにより加熱されない場合や、上流側蓄熱器22,23の蓄熱体24が、余剰エネルギーにより加熱されない場合もある。高温水ライン50内を流れる水は、複数の蓄熱器21,22,23内を通る過程で、複数の蓄熱器21,22,23のうち、少なくとも一の蓄熱器の蓄熱体24により加熱され得る。このため、本態様では、高温水ライン50の上流端から流入した水よりも温度の高い水を高温水利用設備に供給することができる。
また、本態様では、以上で説明したエネルギーを蓄熱器21,22,23内に蓄えて、水の加熱に利用しているので、これらのエネルギーの発生量の変動に対して、水の加熱量の変動を緩和することができる。さらに、これらのエネルギーのうち、一のエネルギーが利用できない場合でも、他のエネルギーが利用できる場合には、この他のエネルギーで水を加熱することができる。このため、本態様の高温水供給設備では、発生量の変動が激しいエネルギーを利用しても、長時間にわたって、高温水利用設備に、加熱された水を供給することができる。つまり、本態様の高温水供給設備では、発生量の変動が激しい太陽光Rのエネルギーや余剰エネルギーを有効利用することができる。
(2)第二様における高温水供給設備は、
前記第一態様の高温水供給設備において、前記上流側蓄熱器22,23の前記加熱器30は、前記余剰電力加熱器41を有する。前記発電機15が前記余剰電力を発生し得るか否かを判断し、前記余剰電力を発生し得る場合に、前記余剰電力で前記余剰電力加熱器41を駆動させる加熱制御器61をさらに備える。
前記第一態様の高温水供給設備において、前記上流側蓄熱器22,23の前記加熱器30は、前記余剰電力加熱器41を有する。前記発電機15が前記余剰電力を発生し得るか否かを判断し、前記余剰電力を発生し得る場合に、前記余剰電力で前記余剰電力加熱器41を駆動させる加熱制御器61をさらに備える。
(3)第三態様における高温水供給設備は、
前記第二態様の高温水供給設備において、前記余剰電力加熱器41は、前記余剰電力で前記蓄熱体24を加熱する電気ヒータ42と、前記余剰電力で動作するヒートポンプ43とのうち、少なくとも一方を有する。前記ヒートポンプ43は、液体の媒体を蒸発させて気体媒体にする蒸発器44と、気体媒体を圧縮する圧縮機45と、前記圧縮機45で圧縮された気体媒体を凝縮させて液体媒体にする凝縮器46と、液体媒体を膨張させる膨張機47と、前記余剰電力で駆動して前記圧縮機45を動作させる駆動機48と、を有する。前記凝縮器46は、気体の前記媒体と前記上流側蓄熱器22,23の前記蓄熱体24とを熱交換させて、気体の前記媒体を冷却する一方で前記蓄熱体24を加熱する熱交換器である。
前記第二態様の高温水供給設備において、前記余剰電力加熱器41は、前記余剰電力で前記蓄熱体24を加熱する電気ヒータ42と、前記余剰電力で動作するヒートポンプ43とのうち、少なくとも一方を有する。前記ヒートポンプ43は、液体の媒体を蒸発させて気体媒体にする蒸発器44と、気体媒体を圧縮する圧縮機45と、前記圧縮機45で圧縮された気体媒体を凝縮させて液体媒体にする凝縮器46と、液体媒体を膨張させる膨張機47と、前記余剰電力で駆動して前記圧縮機45を動作させる駆動機48と、を有する。前記凝縮器46は、気体の前記媒体と前記上流側蓄熱器22,23の前記蓄熱体24とを熱交換させて、気体の前記媒体を冷却する一方で前記蓄熱体24を加熱する熱交換器である。
(4)第四態様における高温水供給設備は、
前記第一態様から第三態様のいずれかの高温水供給設備において、前記上流側蓄熱器22,23は、第二蓄熱器22と、前記第二蓄熱器22よりも前記上流側Duに配置されている第三蓄熱器23と、を有する。前記第二蓄熱器22の前記加熱器30は、少なくとも前記余剰電力加熱器41を有する。前記第三蓄熱器23の前記加熱器30は、少なくとも前記余剰蒸気加熱器49を有する。
前記第一態様から第三態様のいずれかの高温水供給設備において、前記上流側蓄熱器22,23は、第二蓄熱器22と、前記第二蓄熱器22よりも前記上流側Duに配置されている第三蓄熱器23と、を有する。前記第二蓄熱器22の前記加熱器30は、少なくとも前記余剰電力加熱器41を有する。前記第三蓄熱器23の前記加熱器30は、少なくとも前記余剰蒸気加熱器49を有する。
本態様では、第二蓄熱器22の蓄熱体24を加熱する余剰エネルギーと、第三蓄熱器23の蓄熱体24を加熱する余剰エネルギーとが異なる。このため、本態様では、これらの余剰エネルギーのうち、一の余剰エネルギーが利用できない場合でも、他の余剰エネルギーが利用できる場合には、この他の余剰エネルギーで水を加熱することができる。
(5)第五態様における高温水供給設備は、
前記第一態様から第四態様のいずれかの高温水供給設備において、前記太陽光加熱器31は、太陽光Rを目的の位置に導く一以上のヘリオスタット32と、前記目的の位置に配置され、一以上のヘリオスタット32からの太陽光Rを前記第一蓄熱器21に導く反射鏡と、を有する太陽光ガイド装置である。
前記第一態様から第四態様のいずれかの高温水供給設備において、前記太陽光加熱器31は、太陽光Rを目的の位置に導く一以上のヘリオスタット32と、前記目的の位置に配置され、一以上のヘリオスタット32からの太陽光Rを前記第一蓄熱器21に導く反射鏡と、を有する太陽光ガイド装置である。
(6)第六態様における高温水供給設備は、
前記第一態様から第五態様のいずれかの高温水供給設備において、前記第一蓄熱器21は、複数の前記蓄熱器21,22,23のうちで、水の流れ方向で最も下流側Ddに配置されている。
前記第一態様から第五態様のいずれかの高温水供給設備において、前記第一蓄熱器21は、複数の前記蓄熱器21,22,23のうちで、水の流れ方向で最も下流側Ddに配置されている。
第一蓄熱器21の蓄熱体24は、太陽光加熱器31により加熱される。太陽熱加熱器31で蓄熱体24を加熱する方が、余剰蒸気加熱器49や余剰電力加熱器41で蓄熱体24を加熱するよりも、蓄熱体24を高温にし易い。よって、第一蓄熱器21が複数の前記蓄熱器21,22,23のうちで、水の流れ方向で最も下流側Ddに配置されていると、高温水利用設備に対して効率的に高温の水を供給することができる。
(7)第七態様における高温水供給設備は、
前記第一態様から第六態様のいずれかの高温水供給設備において、前記蓄熱器21,22,23は、前記蓄熱体24としての複数の蓄熱材粒子と、前記複数の蓄熱材粒子を覆うケース26と、を有する。前記ケース26は、前記複数の蓄熱材粒子を前記ケース26内で循環流動させる気体を導入する気体導入口26iを有する。
前記第一態様から第六態様のいずれかの高温水供給設備において、前記蓄熱器21,22,23は、前記蓄熱体24としての複数の蓄熱材粒子と、前記複数の蓄熱材粒子を覆うケース26と、を有する。前記ケース26は、前記複数の蓄熱材粒子を前記ケース26内で循環流動させる気体を導入する気体導入口26iを有する。
(8)第八態様における高温水供給設備は、
前記第七態様の高温水供給設備において、前記複数の蓄熱材粒子は、珪砂、鉄酸化物、炭化ケイ素のうち、少なくとも一の材料で形成されている。
前記第七態様の高温水供給設備において、前記複数の蓄熱材粒子は、珪砂、鉄酸化物、炭化ケイ素のうち、少なくとも一の材料で形成されている。
蓄熱体24として、珪砂、鉄酸化物、炭化ケイ素のうち、少なくとも一の材料で形成されている複数の蓄熱材粒子を用いる場合、蓄熱体24として溶融塩を用いる場合よりも、蓄熱体24の購入コストを抑えることができる。さらに、この場合、蓄熱体24の取り扱いが簡単な上に、ケース26からの蓄熱体24の漏れを厳重に管理する必要もない。このため、本態様では、高温水供給設備の製造コストを抑えることができる。
(9)第九態様における高温水供給設備は、
前記第一態様から第八態様のいずれかの高温水供給設備において、前記高温水ライン50中で、水の流れ方向における下流側Ddの端には、高温水利用設備が接続されている。
前記第一態様から第八態様のいずれかの高温水供給設備において、前記高温水ライン50中で、水の流れ方向における下流側Ddの端には、高温水利用設備が接続されている。
(10)第十態様における高温水供給設備は、
前記第九態様の高温水供給設備において、蒸気を発生するボイラー11と、前記ボイラー11からの蒸気で駆動する蒸気タービン12と、をさらに備える。前記蒸気タービン12からの抽気蒸気を前記高温水ライン50中に導けるよう、前記高温水ライン50の上流側Duの端には、前記蒸気タービン12が接続されている。前記高温水利用設備は、蒸気を利用する蒸気利用設備70である。
前記第九態様の高温水供給設備において、蒸気を発生するボイラー11と、前記ボイラー11からの蒸気で駆動する蒸気タービン12と、をさらに備える。前記蒸気タービン12からの抽気蒸気を前記高温水ライン50中に導けるよう、前記高温水ライン50の上流側Duの端には、前記蒸気タービン12が接続されている。前記高温水利用設備は、蒸気を利用する蒸気利用設備70である。
10:蒸気発電設備
11:ボイラー
12:蒸気タービン
13,58:復水器
14,59:ポンプ
15:発電機
16:主電力経路
18:外部系統
19:所内系統
21,21A,21B:第一蓄熱器
22:第二蓄熱器(上流側蓄熱器)
23:第三蓄熱器(上流側蓄熱器)
24:蓄熱体
25:流動層
26,26a,26A,26B:ケース
26d:分散板
26t,26tA,26tB:天板
26tb:天板本体
26tw:窓
26g:気体室
26f:流動層室
26i:気体導入口
26o:気体排気口
28:蓋
29:受光部
29a:円錐部
29b:円筒部
30:加熱器
31:太陽光加熱器
32:ヘリオスタット
33:反射鏡
34:反射鏡駆動機
35:固定反射鏡
41:余剰電力加熱器
42:電気ヒータ
42a:電気ヒータ本体
42b:ヒータ駆動回路
43:ヒートポンプ
44:蒸発器
45:圧縮機
46:凝縮器
47:膨張機
48:駆動機
48a:モータ
48b:モータ駆動回路
49:余剰蒸気加熱器
50:高温水ライン
51:高加熱水ライン
52:低加熱水ライン
55:蒸気ドレン回収ライン
56:余剰蒸気ライン
57:余剰蒸気回収ライン
60:制御装置
61:加熱制御器
69:温度計
70:高温水利用設備(蒸気利用設備)
71:高加熱水利用部
72:低加熱水利用部
Du:上流側
Dd:下流側
R:太陽光
11:ボイラー
12:蒸気タービン
13,58:復水器
14,59:ポンプ
15:発電機
16:主電力経路
18:外部系統
19:所内系統
21,21A,21B:第一蓄熱器
22:第二蓄熱器(上流側蓄熱器)
23:第三蓄熱器(上流側蓄熱器)
24:蓄熱体
25:流動層
26,26a,26A,26B:ケース
26d:分散板
26t,26tA,26tB:天板
26tb:天板本体
26tw:窓
26g:気体室
26f:流動層室
26i:気体導入口
26o:気体排気口
28:蓋
29:受光部
29a:円錐部
29b:円筒部
30:加熱器
31:太陽光加熱器
32:ヘリオスタット
33:反射鏡
34:反射鏡駆動機
35:固定反射鏡
41:余剰電力加熱器
42:電気ヒータ
42a:電気ヒータ本体
42b:ヒータ駆動回路
43:ヒートポンプ
44:蒸発器
45:圧縮機
46:凝縮器
47:膨張機
48:駆動機
48a:モータ
48b:モータ駆動回路
49:余剰蒸気加熱器
50:高温水ライン
51:高加熱水ライン
52:低加熱水ライン
55:蒸気ドレン回収ライン
56:余剰蒸気ライン
57:余剰蒸気回収ライン
60:制御装置
61:加熱制御器
69:温度計
70:高温水利用設備(蒸気利用設備)
71:高加熱水利用部
72:低加熱水利用部
Du:上流側
Dd:下流側
R:太陽光
Claims (10)
- 蓄熱体を有する複数の蓄熱器と、
複数の前記蓄熱器毎に、前記蓄熱体を加熱する加熱器と、
気体又は液体の水が流れる高温水ラインと、
発電機と、
を備え、
前記高温水ラインは、前記蓄熱体に接するよう複数の前記蓄熱器内を通って、複数の前記蓄熱器を直列接続し、
複数の前記蓄熱器のうち、第一蓄熱器の前記加熱器は、太陽光を利用して、前記第一蓄熱器の前記蓄熱体を加熱する太陽光加熱器であり、
前記高温水ライン中の水の流れ方向で、前記第一蓄熱器よりも上流側に配置されている上流側蓄熱器の前記加熱器は、前記発電機で発生する電力のうちの余剰電力を利用して、前記上流側蓄熱器の前記蓄熱体を加熱する余剰電力加熱器と、蒸気利用設備からの蒸気又は蒸気ドレンを利用して、前記上流側蓄熱器の前記蓄熱体を加熱する余剰蒸気加熱器とのうち、少なくとも一の加熱器を有する、
高温水供給設備。 - 請求項1に記載の高温水供給設備において、
前記上流側蓄熱器の前記加熱器は、前記余剰電力加熱器を有し、
前記発電機が前記余剰電力を発生し得るか否かを判断し、前記余剰電力を発生し得る場合に、前記余剰電力で前記余剰電力加熱器を駆動させる加熱制御器をさらに備える、
高温水供給設備。 - 請求項2に記載の高温水供給設備において、
前記余剰電力加熱器は、前記余剰電力で前記蓄熱体を加熱する電気ヒータと、前記余剰電力で動作するヒートポンプとのうち、少なくとも一方を有し、
前記ヒートポンプは、液体の媒体を蒸発させて気体媒体にする蒸発器と、気体媒体を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された気体媒体を凝縮させて液体媒体にする凝縮器と、液体媒体を膨張させる膨張機と、前記余剰電力で駆動して前記圧縮機を動作させる駆動機と、を有し、前記凝縮器は、気体の前記媒体と前記上流側蓄熱器の前記蓄熱体とを熱交換させて、気体の前記媒体を冷却する一方で前記蓄熱体を加熱する熱交換器である、
高温水供給設備。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の高温水供給設備において、
前記上流側蓄熱器は、第二蓄熱器と、前記第二蓄熱器よりも前記上流側に配置されている第三蓄熱器と、を有し、
前記第二蓄熱器の前記加熱器は、少なくとも前記余剰電力加熱器を有し、
前記第三蓄熱器の前記加熱器は、少なくとも前記余剰蒸気加熱器を有する、
高温水供給設備。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の高温水供給設備において、
前記太陽光加熱器は、太陽光を目的の位置に導く一以上のヘリオスタットと、前記目的の位置に配置され、一以上のヘリオスタットからの太陽光を前記第一蓄熱器に導く反射鏡と、を有する太陽光ガイド装置である、
高温水供給設備。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の高温水供給設備において、
前記第一蓄熱器は、複数の前記蓄熱器のうちで、水の流れ方向で最も下流側に配置されている、
高温水供給設備。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の高温水供給設備において、
前記蓄熱器は、前記蓄熱体としての複数の蓄熱材粒子と、前記複数の蓄熱材粒子を覆うケースと、を有し、
前記ケースは、前記複数の蓄熱材粒子を前記ケース内で循環流動させる気体を導入する気体導入口を有する、
高温水供給設備。 - 請求項7に記載の高温水供給設備において、
前記複数の蓄熱材粒子は、珪砂、鉄酸化物、炭化ケイ素のうち、少なくとも一の材料で形成されている、
高温水供給設備。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の高温水供給設備において、
前記高温水ライン中で、水の流れ方向における下流側の端には、高温水利用設備が接続されている、
高温水供給設備。 - 請求項9に記載の高温水供給設備において、
蒸気を発生するボイラーと、前記ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、をさらに備え、
前記蒸気タービンからの抽気蒸気を前記高温水ライン中に導けるよう、前記高温水ラインの上流側の端には、前記蒸気タービンが接続されており、
前記高温水利用設備は、蒸気を利用する蒸気利用設備である、
高温水供給設備。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020089130A JP2021183880A (ja) | 2020-05-21 | 2020-05-21 | 高温水供給設備 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020089130A JP2021183880A (ja) | 2020-05-21 | 2020-05-21 | 高温水供給設備 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021183880A true JP2021183880A (ja) | 2021-12-02 |
Family
ID=78767214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020089130A Pending JP2021183880A (ja) | 2020-05-21 | 2020-05-21 | 高温水供給設備 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2021183880A (ja) |
-
2020
- 2020-05-21 JP JP2020089130A patent/JP2021183880A/ja active Pending
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