JP2022116882A

JP2022116882A - 火力発電装置および原子力発電装置

Info

Publication number: JP2022116882A
Application number: JP2021013290A
Authority: JP
Inventors: 千年生田原; Chitose Tawara
Original assignee: EST CO Ltd
Current assignee: EST CO Ltd
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2022-08-10
Anticipated expiration: 2041-01-29
Also published as: JP6893377B1

Abstract

【課題】発電過程における熱の損失を抑制して、化石燃料の使用量を削減することができ、排出される二酸化炭素の削減が可能となる火力発電装置と、核燃料の使用量を削減することができる原子力発電装置を提供する。【解決手段】化石燃料の燃焼によりボイラー１で生成された熱水は、蒸気発生器２に送られて蒸気発生器２内で蒸気として取り出され、蒸気は蒸気加熱器３、蒸気槽４、蒸気弁５を経て、タービン６に送られて発電機により発電がなされる。タービン６の出口を出た蒸気は、熱交換器７によって、水より沸点の低い熱交換用冷媒と熱交換がなされ、この熱交換用冷媒によりバイナリ―発電がなされる。熱交換器７で熱交換されずに残った蒸気は、蒸気加熱器３と蒸気槽４を経てタービン６に送られて、蒸気の循環路が形成さる。【選択図】図１

Description

本発明は、化石燃料の使用量を削減して、二酸化炭素排出量を低減することが可能な火力発電装置と、核燃料の使用量を削減することが可能な原子力発電装置に関する。

近年、国際的に二酸化炭素の削減が提唱されており、我が国においても、国際的な要請から、産業界での二酸化炭素の削減への取り組みが求められている。特に、石油や石炭を燃焼させて得られる熱を基に発電を行う火力発電は、二酸化炭素を多く排出するものとして、技術的な改良が求められるターゲットの一つとなっている。

図３に、従来の火力発電装置の構成の一例を示す。
化石燃料の燃焼によって得られた熱により、ボイラー１において生成された熱水は、蒸気発生器２に送られて、蒸気発生器２内で蒸気として取り出され、この蒸気が蒸気加熱器３、蒸気槽４、蒸気弁５を経て、タービン６に送られて発電機により発電がなされる。タービン６の出口を出た蒸気は、復水器９によって、冷却水と熱交換がなされる。復水器９を出た水は、水処理装置８に送られ、水処理装置８からボイラー１へ水が供給される。水処理装置８へは、補給水が補給される。

火力発電装置と原子力発電装置に関する技術の一例が、特許文献１に記載されている。

特開２００５－１３３７０２号公報

図３に示した従来の発電方式では、タービン６内における入口と出口の圧力差を大きくすることにより、タービン６の効率をアップさせているため、タービン６を出た蒸気は復水器９で冷却することが一般的である。そのため、多量の冷却水が必要となり、大型の火力発電では、海水が暖められ、環境負荷に悪影響を及ぼすことになる。また、タービン６を出た蒸気には多量の潜熱が残っているが、復水器９でこの熱を捨てているため、蒸気の持つ大きな潜熱を損失することになり、発電所の総合効率がダウンする。また、復水器９から戻った水をボイラー１に戻して蒸気にしており、潜熱の低い水を蒸気にすることから、大きな熱量が必要となる。

また、原子力発電においても、タービンを出た蒸気を復水器で冷却しているため、海水が暖められて、環境負荷に悪影響を及ぼすことと、復水器で熱を捨てることによって、蒸気の持つ大きな潜熱を損失することは、共通の問題点として挙げられる。核燃料については、運用時の安全性の問題や、使用済み核燃料の問題等が山積しており、核燃料の合理的な運用が大きな課題となっている。

火力発電装置においては、上述した発電過程における熱の損失を抑制することができれば、化石燃料の使用量を削減することができ、排出される二酸化炭素の削減が可能となる。また、原子力発電においては、熱の損失を抑制することができれば、核燃料の使用量を削減することができ、核燃料の合理的な運用が可能となる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、発電過程における熱の損失を抑制して、化石燃料の使用量を削減することができ、排出される二酸化炭素の削減が可能となる火力発電装置と、核燃料の使用量を削減することができる原子力発電装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の火力発電装置は、化石燃料の燃焼によって得られる熱により生成される熱水が蒸気発生器に送られて、蒸気発生器内で蒸気として取り出され、この蒸気が蒸気加熱器を経てタービンに送られて発電がなされる火力発電装置であり、タービン出口を出た蒸気が導かれて、水より沸点の低い熱交換用冷媒と熱交換がなされる熱交換器を備え、前記熱交換用冷媒によりバイナリ―発電がなされる火力発電装置であって、前記熱交換器で熱交換されずに残った蒸気は、蒸気加熱器と蒸気槽を経てタービンに送られて、蒸気の循環路が形成されていることを特徴とする。

タービン出口を出た蒸気は、熱交換器で水より沸点の低い熱交換用冷媒と熱交換がなされ、熱交換器で熱交換されずに残った蒸気は、蒸気加熱器と蒸気槽を経てタービンに送られて、蒸気の循環路が形成されていることにより、水に戻ることなく蒸気として循環する。そのため、蒸気の持つ大きな潜熱を損失することなく、発電に利用できるため、化石燃料の使用量を削減することができ、排出される二酸化炭素の削減が可能となる。また、冷却水が不要であるとともに、高温の冷却水放出による環境破壊の弊害をなくすことができる。

本発明の原子力発電装置は、核燃料の核反応によって得られる熱により生成される熱水が蒸気発生器に送られて、蒸気発生器内で蒸気として取り出され、この蒸気が蒸気加熱器を経てタービンに送られて発電がなされる原子力発電装置であり、タービン出口を出た蒸気が導かれて、水より沸点の低い熱交換用冷媒と熱交換がなされる熱交換器を備え、前記熱交換用冷媒によりバイナリ―発電がなされる原子力発電装置であって、前記熱交換器で熱交換されずに残った蒸気は、蒸気加熱器と蒸気槽を経てタービンに送られて、蒸気の循環路が形成されていることを特徴とする。

タービン出口を出た蒸気は、熱交換器で水より沸点の低い熱交換用冷媒と熱交換がなされ、熱交換器で熱交換されずに残った蒸気は、蒸気加熱器と蒸気槽を経てタービンに送られて、蒸気の循環路が形成されていることにより、水に戻ることなく蒸気として循環する。そのため、蒸気の持つ大きな潜熱を損失することなく、発電に利用できるため、核燃料の使用量を削減することができ、核燃料の合理的な運用が可能となる。また、冷却水が不要であるとともに、高温の冷却水放出による環境破壊の弊害をなくすことができる。

本発明によると、発電過程における熱の損失を抑制して、化石燃料の使用量を削減することができ、排出される二酸化炭素の削減が可能となる火力発電装置と、核燃料の使用量を削減することができる原子力発電装置を実現することができる。

本発明の実施形態に係る火力発電装置の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る原子力発電装置の構成を示す図である。従来の火力発電装置の構成の一例を示す図である。

以下に、本発明の火力発電装置と原子力発電装置を、その実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る火力発電装置の構成を示す。
化石燃料の燃焼によって得られる熱により、ボイラー１において生成された熱水は、蒸気発生器２に送られて、蒸気発生器２内で蒸気として取り出され、この蒸気が蒸気加熱器３、蒸気槽４、蒸気弁５を経て、タービン６に送られて発電機により発電がなされる。タービン６の出口を出た蒸気は、熱交換器７によって、水より沸点の低い熱交換用冷媒と熱交換がなされ、この熱交換用冷媒によりバイナリ―発電がなされる。

熱交換器７で熱交換されずに残った蒸気は、蒸気加熱器３と蒸気槽４を経てタービン６に送られて、蒸気の循環路が形成されている。蒸気発生器２によって生成された蒸気は、蒸気加熱器３によって、蒸気を飽和蒸気から過熱蒸気に変えることができ、これにより、タービン６の効率を向上させることができる。水処理装置８には補給水が補給され、この水がボイラー１に供給される。

タービン６の出口を出た蒸気は、熱交換器７で、水より沸点の低い熱交換用冷媒と熱交換がなされ、熱交換器７で熱交換されずに残った蒸気は、蒸気加熱器３と蒸気槽４を経てタービン６に送られて、蒸気の循環路が形成されていることにより、水に戻ることなく蒸気として循環する。そのため、蒸気の持つ大きな潜熱を損失することなく、発電に利用できるため、化石燃料の使用量を削減することができ、排出される二酸化炭素の削減が可能となる。また、冷却水が不要であるとともに、高温の冷却水放出による環境破壊の弊害をなくすことができる。

本発明の発電方式では、蒸気を作る過程は、理論的には運転初期段階でよいため、ボイラー６を小容量で設計することができ、建設費の削減に寄与することができる。また、稼働中の発電所（蒸気タービン使う発電所）以外にも適用することができる。

本発明における総合熱効率は、図３に示す従来の発電方式と比較して、３４．６％アップする。これは、最新鋭の火力発電の２倍近い数値であり、この分の化石燃料の使用量を削減できるため、二酸化炭素削減に大いに寄与する。

図２に、本発明の実施形態に係る原子力発電装置の構成を示す。
核燃料の核反応によって得られる熱により、ボイラー１において生成された熱水は、蒸気発生器２に送られて、蒸気発生器２内で蒸気として取り出され、この蒸気が蒸気加熱器３、蒸気槽４、蒸気弁５を経て、タービン６に送られて発電機により発電がなされる。タービン６の出口を出た蒸気は、熱交換器７によって、水より沸点の低い熱交換用冷媒と熱交換がなされ、この熱交換用冷媒によりバイナリ―発電がなされる。

タービン６の出口を出た蒸気は、熱交換器７で、水より沸点の低い熱交換用冷媒と熱交換がなされ、熱交換器７で熱交換されずに残った蒸気は、蒸気加熱器３と蒸気槽４を経てタービン６に送られて、蒸気の循環路が形成されていることにより、水に戻ることなく蒸気として循環する。そのため、蒸気の持つ大きな潜熱を損失することなく、発電に利用できるため、核燃料の使用量を削減することができ、核燃料の合理的な運用が可能となる。また、冷却水が不要であるとともに、高温の冷却水放出による環境破壊の弊害をなくすことができる。

本発明は、発電過程における熱の損失を抑制して、化石燃料の使用量を削減することができ、排出される二酸化炭素の削減が可能となる火力発電装置と、核燃料の使用量を削減することができる原子力発電装置として、発電事業に広く利用することができる。

１ボイラー
２蒸気発生器
３蒸気加熱器
４蒸気槽
５蒸気弁
６タービン
７熱交換器
８水処理装置
９復水器

Claims

化石燃料の燃焼によって得られる熱により生成される熱水が蒸気発生器に送られて、蒸気発生器内で蒸気として取り出され、この蒸気が蒸気加熱器を経てタービンに送られて発電がなされる火力発電装置であり、タービン出口を出た蒸気が導かれて、水より沸点の低い熱交換用冷媒と熱交換がなされる熱交換器を備え、前記熱交換用冷媒によりバイナリ―発電がなされる火力発電装置であって、前記熱交換器で熱交換されずに残った蒸気は、蒸気加熱器と蒸気槽を経てタービンに送られて、蒸気の循環路が形成されていることを特徴とする火力発電装置。
核燃料の核反応によって得られる熱により生成される熱水が蒸気発生器に送られて、蒸気発生器内で蒸気として取り出され、この蒸気が蒸気加熱器を経てタービンに送られて発電がなされる原子力発電装置であり、タービン出口を出た蒸気が導かれて、水より沸点の低い熱交換用冷媒と熱交換がなされる熱交換器を備え、前記熱交換用冷媒によりバイナリ―発電がなされる原子力発電装置であって、前記熱交換器で熱交換されずに残った蒸気は、蒸気加熱器と蒸気槽を経てタービンに送られて、蒸気の循環路が形成されていることを特徴とする原子力発電装置。