JP2503150Y2 - 非共沸混合流体サイクルプラントの蒸気凝縮装置 - Google Patents
非共沸混合流体サイクルプラントの蒸気凝縮装置Info
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- JP2503150Y2 JP2503150Y2 JP1990048722U JP4872290U JP2503150Y2 JP 2503150 Y2 JP2503150 Y2 JP 2503150Y2 JP 1990048722 U JP1990048722 U JP 1990048722U JP 4872290 U JP4872290 U JP 4872290U JP 2503150 Y2 JP2503150 Y2 JP 2503150Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、二成分の混合媒体例えばアンモニアと水、
又は水と臭化リチウムなどの非共沸混合媒体から成り、
一方の成分が他方の成分に吸収凝縮する混合流体を作動
流体とする混合流体蒸気凝縮装置に関し、廃熱回収、海
洋温度差、地熱などの低熱源利用発電プラント、又は冷
凍、ヒートポンプサイクルなどに適用できる。
又は水と臭化リチウムなどの非共沸混合媒体から成り、
一方の成分が他方の成分に吸収凝縮する混合流体を作動
流体とする混合流体蒸気凝縮装置に関し、廃熱回収、海
洋温度差、地熱などの低熱源利用発電プラント、又は冷
凍、ヒートポンプサイクルなどに適用できる。
従来の技術 この種の従来の混合流体サイクルプラントの蒸気凝縮
装置として例えば第２図に示すようなものがあり、これ
は通常の水／水蒸気の単成分媒体を使用したサイクルの
蒸気凝縮装置とは次の点で相違している。
装置として例えば第２図に示すようなものがあり、これ
は通常の水／水蒸気の単成分媒体を使用したサイクルの
蒸気凝縮装置とは次の点で相違している。
（１）作動流体として、二成分媒体例えば沸点の低いア
ンモニアと沸点の高い水との混合流体を使用しているこ
と。
ンモニアと沸点の高い水との混合流体を使用しているこ
と。
（２）タービン排気凝縮工程は、アンモニア濃度及び圧
力の異なる二段階凝縮ステップより構成されること。
力の異なる二段階凝縮ステップより構成されること。
以下これにつき詳述すると、第２図において、符号１
がタービンであり、このタービン１からタービン排気路
２を通して排出されるタービン排気の持つ熱を回収する
熱交換器３がタービン出口に設けられている。
がタービンであり、このタービン１からタービン排気路
２を通して排出されるタービン排気の持つ熱を回収する
熱交換器３がタービン出口に設けられている。
すなわち、この熱交換器３はタービン排気を混合流体
例えばアンモニア濃度の低いアンモニア水液（例えば44
wt％ NH3）と熱交換させる。これにより、アンモニア
水液の一部が蒸発し、熱交換器３の出口で高濃度のアン
モニア水蒸気と低濃度のアンモニア水液とから成る混相
流体となる。この混相流体は、それから、気液路４を通
して、セパレータ５へ送られ、蒸気と液とに分離され
る。そして、このセパレータ５で分離された低濃度混合
流体22のアンモニア水液（例えば36wt％ NH3）は、セ
パレータ５から管路19へとつながる分離液路６に設けた
補助冷却路９及び減圧弁７を通して流れ、熱交換器３を
出たタービン排気と合流して混合希釈される。この希釈
された作動流体は、それから、低圧復液器８へ流れて、
冷却流体例えば水（海水）で冷却され、凝縮されて混合
流体25となる。
例えばアンモニア濃度の低いアンモニア水液（例えば44
wt％ NH3）と熱交換させる。これにより、アンモニア
水液の一部が蒸発し、熱交換器３の出口で高濃度のアン
モニア水蒸気と低濃度のアンモニア水液とから成る混相
流体となる。この混相流体は、それから、気液路４を通
して、セパレータ５へ送られ、蒸気と液とに分離され
る。そして、このセパレータ５で分離された低濃度混合
流体22のアンモニア水液（例えば36wt％ NH3）は、セ
パレータ５から管路19へとつながる分離液路６に設けた
補助冷却路９及び減圧弁７を通して流れ、熱交換器３を
出たタービン排気と合流して混合希釈される。この希釈
された作動流体は、それから、低圧復液器８へ流れて、
冷却流体例えば水（海水）で冷却され、凝縮されて混合
流体25となる。
このように、タービン排気にアンモニア濃度の低いア
ンモニア水液を混合希釈し、復液器入口でのアンモニア
濃度を下げることによって、タービン排気を直接復液器
で凝縮させる場合より低圧で凝縮を達成できるものであ
る。
ンモニア水液を混合希釈し、復液器入口でのアンモニア
濃度を下げることによって、タービン排気を直接復液器
で凝縮させる場合より低圧で凝縮を達成できるものであ
る。
次に、この低圧復液器８の液溜内の混合流体25すなわ
ち低圧復液器８で凝縮したアンモニア水液は給液ポンプ
10で昇圧され、その一部が入口液路11を通して熱交換器
３へ導入され、タービン排気により前述した如く加熱さ
れる。
ち低圧復液器８で凝縮したアンモニア水液は給液ポンプ
10で昇圧され、その一部が入口液路11を通して熱交換器
３へ導入され、タービン排気により前述した如く加熱さ
れる。
一方、給熱ポンプ10で昇圧された低濃度のアンモニア
水液の残りは、他の入口液路12及び流量制御弁13を通し
て流れ、セパレータ５で分離されて分離蒸気路14を通し
て流れてくる高濃度のアンモニア水蒸気（例えば99wt％
NH3）に混合されて、所定のアンモニア濃度の作動流
体（例えば70wt％ NH3）に再生される。
水液の残りは、他の入口液路12及び流量制御弁13を通し
て流れ、セパレータ５で分離されて分離蒸気路14を通し
て流れてくる高濃度のアンモニア水蒸気（例えば99wt％
NH3）に混合されて、所定のアンモニア濃度の作動流
体（例えば70wt％ NH3）に再生される。
この再生された作動流体は、それから、高圧復液器15
で冷却流体例えば水（海水）により再び冷却され、凝縮
されてタービン流体23となり、凝縮はここで完了する。
で冷却流体例えば水（海水）により再び冷却され、凝縮
されてタービン流体23となり、凝縮はここで完了する。
そして、この高圧復液器15の液溜内のタービン流体23
は、給液ポンプ17により蒸発器18へ送られて、加熱流体
例えば排ガスにより加熱され、これにより発生した蒸気
がタービン１へ送られて仕事をし、その後前述した如く
タービン排気路２を通して熱交換器３へ流入する。
は、給液ポンプ17により蒸発器18へ送られて、加熱流体
例えば排ガスにより加熱され、これにより発生した蒸気
がタービン１へ送られて仕事をし、その後前述した如く
タービン排気路２を通して熱交換器３へ流入する。
以上述べた非共沸混合流体サイクルプラントによる
と、水／水蒸気を使用したサイクルプラントに比べ、20
％以上の出力増加が達成できるものである。
と、水／水蒸気を使用したサイクルプラントに比べ、20
％以上の出力増加が達成できるものである。
考案が解決しようとする課題 従来の非共沸混合流体サイクルプラントの蒸気凝縮装
置においては、熱交換器３はタービン１からのタービン
流体蒸気と低圧復液器８からの混合流体25との熱交換を
行うよう構成されている。この場合、周知のように、非
共沸混合流体の蒸気の凝縮熱伝達率は単成分流体の場合
よりも大幅に悪化するため、熱交換器３で所要の熱交換
量を得るためには、熱交換器３の伝熱面積を水蒸気にお
けるそれよりも大幅に増す必要があった。
置においては、熱交換器３はタービン１からのタービン
流体蒸気と低圧復液器８からの混合流体25との熱交換を
行うよう構成されている。この場合、周知のように、非
共沸混合流体の蒸気の凝縮熱伝達率は単成分流体の場合
よりも大幅に悪化するため、熱交換器３で所要の熱交換
量を得るためには、熱交換器３の伝熱面積を水蒸気にお
けるそれよりも大幅に増す必要があった。
本考案は上記事情にかんがみてなされたもので、非共
沸混合流体サイクルプラントに使用した蒸気凝縮装置に
あって、熱交換器３での凝縮熱伝達率を改善して熱交換
器３をコンパクト化することを目的とする。
沸混合流体サイクルプラントに使用した蒸気凝縮装置に
あって、熱交換器３での凝縮熱伝達率を改善して熱交換
器３をコンパクト化することを目的とする。
課題を解決するための手段 上記目的に対し、本考案によれば、タービンと、この
タービンからのタービン排気を二成分の混合媒体から成
る低濃度の作動流体と熱交換させる熱交換器と、この熱
交換器で加熱され気液路を通して送られてきた作動流体
を蒸気と液とに分離するセパレータと、このセパレータ
で分離された液を補助冷却器を通して冷却した後前記熱
交換器を出たタービン排気に混合させて希釈した作動流
体を凝縮する低圧復液器と、この低圧復液器で凝縮した
液の一部を前記低濃度の作動流体として前記熱交換器に
導入する入口液路と、前記低圧復液器で凝縮した液の残
りを前記セパレータで分離された蒸気に混合させて再生
した作動流体を凝縮する高圧復液器と、この高圧復液器
で凝縮した作動流体を蒸発させる蒸発器とを具備してい
る非共沸混合流体サイクルプラントにおいて、前記低圧
復液器で凝縮した液の一部を補助冷却器を通して前記熱
交換器へ通じるラインと、前記セパレータの低濃度混合
液を前記熱交換器と前記低圧復液器とをつなぐ管路へ補
助冷却器及び減圧弁を経て合流させるラインと、補助冷
却器と減圧弁とをつなぐ管路の中間からタービン排気路
の熱交換器入口付近へバイパス流量調整弁を経て通じる
バイパス管路とを設けたことを特徴とする、非共沸混合
流体サイクルプラントの蒸気凝縮装置が提供される。
タービンからのタービン排気を二成分の混合媒体から成
る低濃度の作動流体と熱交換させる熱交換器と、この熱
交換器で加熱され気液路を通して送られてきた作動流体
を蒸気と液とに分離するセパレータと、このセパレータ
で分離された液を補助冷却器を通して冷却した後前記熱
交換器を出たタービン排気に混合させて希釈した作動流
体を凝縮する低圧復液器と、この低圧復液器で凝縮した
液の一部を前記低濃度の作動流体として前記熱交換器に
導入する入口液路と、前記低圧復液器で凝縮した液の残
りを前記セパレータで分離された蒸気に混合させて再生
した作動流体を凝縮する高圧復液器と、この高圧復液器
で凝縮した作動流体を蒸発させる蒸発器とを具備してい
る非共沸混合流体サイクルプラントにおいて、前記低圧
復液器で凝縮した液の一部を補助冷却器を通して前記熱
交換器へ通じるラインと、前記セパレータの低濃度混合
液を前記熱交換器と前記低圧復液器とをつなぐ管路へ補
助冷却器及び減圧弁を経て合流させるラインと、補助冷
却器と減圧弁とをつなぐ管路の中間からタービン排気路
の熱交換器入口付近へバイパス流量調整弁を経て通じる
バイパス管路とを設けたことを特徴とする、非共沸混合
流体サイクルプラントの蒸気凝縮装置が提供される。
作用 このような手段によれば、セパレータで分離されて補
助冷却器を通った低濃度混合流体の一部を、熱交換器の
入口にてタービン流体の蒸気と混合させ、熱交換器の伝
熱面上に低濃度混合流体を散布することで、タービン流
体の蒸気を低濃度混合流体に吸収させながら凝縮させる
吸収凝縮を実施している。この吸収凝縮は熱交換器内で
タービン流体の蒸気を凝縮させる場合よりも熱交換が良
好で伝熱率が高いものである。
助冷却器を通った低濃度混合流体の一部を、熱交換器の
入口にてタービン流体の蒸気と混合させ、熱交換器の伝
熱面上に低濃度混合流体を散布することで、タービン流
体の蒸気を低濃度混合流体に吸収させながら凝縮させる
吸収凝縮を実施している。この吸収凝縮は熱交換器内で
タービン流体の蒸気を凝縮させる場合よりも熱交換が良
好で伝熱率が高いものである。
そして、減圧弁により圧力が低下してもフラッシュし
ない程度まで補助冷却器により冷却した液を、運転条件
に応じて熱交換器の上流又は下流に最適流量配分で流す
ことにより、従来装置よりも伝熱性能が上昇し、熱交換
器あるいは低圧復液器の所要伝熱面積を低減させること
ができる。
ない程度まで補助冷却器により冷却した液を、運転条件
に応じて熱交換器の上流又は下流に最適流量配分で流す
ことにより、従来装置よりも伝熱性能が上昇し、熱交換
器あるいは低圧復液器の所要伝熱面積を低減させること
ができる。
実施例 以下第１図を参照して、本考案の一実施例について詳
述する。なお、第１図において、第２図に示したものと
同一の部分には同一の符号を付して、その詳細な説明は
省略する。
述する。なお、第１図において、第２図に示したものと
同一の部分には同一の符号を付して、その詳細な説明は
省略する。
本考案によれば、セパレータ５で分離された低濃度混
合流体22を補助冷却器９にて給液ポンプ10から送られて
くる混合流体25と熱交換させた後、減圧弁７を介して低
圧復液器８の入口へ投入するラインが設けられ、補助冷
却器９と減圧弁７とをつなぐ管路の中間からはタービン
排気路２の熱交換器入口付近へ通じるバイパス管路30が
設けられ、そのバイパス管路30の中間にはバイパス流量
調整弁31が取り付けられている。又、低圧復液器８で凝
縮した混合流体25を給液ポンプ10、入口液路11、そして
補助冷却器９を通して熱交換器３へ流すラインが設けら
れている。ここで、バイパス管路30での流量はバイパス
流量調整弁31及び減圧弁７によって制御されるが、これ
らの制御は図示しない制御装置によってセパレータ５の
入口での混合流体25の温度が所定の値となるように実施
される。
合流体22を補助冷却器９にて給液ポンプ10から送られて
くる混合流体25と熱交換させた後、減圧弁７を介して低
圧復液器８の入口へ投入するラインが設けられ、補助冷
却器９と減圧弁７とをつなぐ管路の中間からはタービン
排気路２の熱交換器入口付近へ通じるバイパス管路30が
設けられ、そのバイパス管路30の中間にはバイパス流量
調整弁31が取り付けられている。又、低圧復液器８で凝
縮した混合流体25を給液ポンプ10、入口液路11、そして
補助冷却器９を通して熱交換器３へ流すラインが設けら
れている。ここで、バイパス管路30での流量はバイパス
流量調整弁31及び減圧弁７によって制御されるが、これ
らの制御は図示しない制御装置によってセパレータ５の
入口での混合流体25の温度が所定の値となるように実施
される。
次に、その作用について説明する。
まず、非共沸混合流体おいては、伝熱面上の混合流体
蒸気の凝縮熱伝達よりも、伝熱面上に希釈液（例えば低
濃度混合流体22）を散布し、混合流体蒸気をその希釈液
に吸収させながら凝縮させるようにした吸収凝縮熱伝達
の方が、気液界面が乱されるため、良好に熱交換が行わ
れるものである。
蒸気の凝縮熱伝達よりも、伝熱面上に希釈液（例えば低
濃度混合流体22）を散布し、混合流体蒸気をその希釈液
に吸収させながら凝縮させるようにした吸収凝縮熱伝達
の方が、気液界面が乱されるため、良好に熱交換が行わ
れるものである。
従って、低濃度混合流体22を熱交換器３の入口のター
ビン流体23の蒸気と混合させ、熱交換器３内で吸収凝縮
を実施させることにより、熱交換器３内でタービン流体
23の蒸気を凝縮させる場合よりも熱伝達率を増すことが
できる。
ビン流体23の蒸気と混合させ、熱交換器３内で吸収凝縮
を実施させることにより、熱交換器３内でタービン流体
23の蒸気を凝縮させる場合よりも熱伝達率を増すことが
できる。
ここで、熱交換器３に投入される低濃度混合流体22と
給液ポンプ10より熱交換器３へ送られる混合流体25とを
補助冷却器９で熱交換させ、温度を上げて熱交換器３に
投入すること、及びバイパス管路30を通って熱交換器３
に投入される低濃度混合流体22の量をバイパス流量調整
弁31で適当に制御することにより、セパレータ５の入口
の混合流体25の温度を従来のループでセパレータ５に供
給される混合流体の温度と同一にすることができる。
給液ポンプ10より熱交換器３へ送られる混合流体25とを
補助冷却器９で熱交換させ、温度を上げて熱交換器３に
投入すること、及びバイパス管路30を通って熱交換器３
に投入される低濃度混合流体22の量をバイパス流量調整
弁31で適当に制御することにより、セパレータ５の入口
の混合流体25の温度を従来のループでセパレータ５に供
給される混合流体の温度と同一にすることができる。
考案の効果 以上述べたように、本考案によれば、低濃度混合流体
を低圧復液器から熱交換器へ送られる混合流体によって
補助冷却器で熱交換してから、熱交換器の入口のタービ
ン流体の蒸気と混合させるようにし、またこの場合、減
圧弁により圧力が低下してもフラッシュしない程度まで
補助冷却器により冷却した液を、運転条件に応じて熱交
換器の上流又は下流に最適流量配分で流せるように、シ
ステムループを変更したことにより、熱交換器での熱伝
達率が上昇し、その分、熱交換器のコンパクト化をはか
ることができる。
を低圧復液器から熱交換器へ送られる混合流体によって
補助冷却器で熱交換してから、熱交換器の入口のタービ
ン流体の蒸気と混合させるようにし、またこの場合、減
圧弁により圧力が低下してもフラッシュしない程度まで
補助冷却器により冷却した液を、運転条件に応じて熱交
換器の上流又は下流に最適流量配分で流せるように、シ
ステムループを変更したことにより、熱交換器での熱伝
達率が上昇し、その分、熱交換器のコンパクト化をはか
ることができる。
第１図は本考案による非共沸混合流体サイクルプラント
の蒸気凝縮装置の一例を示す系統図、第２図は従来例を
示す系統図である。 １……タービン、２……タービン排気路、３……熱交換
器、４……気液路、５……セパレータ、６……分離液
路、７……減圧弁、８……低圧復液器、９……補助冷却
器、10……給液ポンプ、11,12……入口液路、13……流
量制御弁、14……分離蒸気路、15……高圧復液器、17…
…給液ポンプ、18……蒸発器、19……管路、22……低濃
度混合流体、23……タービン流体、25……混合流体、30
……バイパス管路、31……バイパス流量調整弁。
の蒸気凝縮装置の一例を示す系統図、第２図は従来例を
示す系統図である。 １……タービン、２……タービン排気路、３……熱交換
器、４……気液路、５……セパレータ、６……分離液
路、７……減圧弁、８……低圧復液器、９……補助冷却
器、10……給液ポンプ、11,12……入口液路、13……流
量制御弁、14……分離蒸気路、15……高圧復液器、17…
…給液ポンプ、18……蒸発器、19……管路、22……低濃
度混合流体、23……タービン流体、25……混合流体、30
……バイパス管路、31……バイパス流量調整弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 鍵谷 幸生 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社電力技術研究 所内 (72)考案者 森 康 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)考案者 松尾 篤二 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)考案者 長田 勇 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−134805（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−28819（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】タービンと、このタービンからのタービン
排気を二成分の混合媒体から成る低濃度の作動流体と熱
交換させる熱交換器と、この熱交換器で加熱され気液路
を通して送られてきた作動流体を蒸気と液とに分離する
セパレータと、このセパレータで分離された液を補助冷
却器を通して冷却した後前記熱交換器を出たタービン排
気に混合させて希釈した作動流体を凝縮する低圧復液器
と、この低圧復液器で凝縮した液の一部を前記低濃度の
作動流体として前記熱交換器に導入する入口液路と、前
記低圧復液器で凝縮した液の残りを前記セパレータで分
離された蒸気に混合させて再生した作動流体を凝縮する
高圧復液器と、この高圧復液器で凝縮した作動流体を蒸
発させる蒸発器とを具備している非共沸混合流体サイク
ルプラントにおいて、前記低圧復液器で凝縮した液の一
部を補助冷却器を通して前記熱交換器へ通じるライン
と、前記セパレータの低濃度混合液を前記熱交換器と前
記低圧復液器とをつなぐ管路へ補助冷却器及び減圧弁を
経て合流させるラインと、補助冷却器と減圧弁とをつな
ぐ管路の中間からタービン排気路の熱交換器入口付近へ
バイパス流量調整弁を経て通じるバイパス管路とを設け
たことを特徴とする、非共沸混合流体サイクルプラント
の蒸気凝縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990048722U JP2503150Y2 (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | 非共沸混合流体サイクルプラントの蒸気凝縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990048722U JP2503150Y2 (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | 非共沸混合流体サイクルプラントの蒸気凝縮装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH048707U JPH048707U (ja) | 1992-01-27 |
| JP2503150Y2 true JP2503150Y2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=31565792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990048722U Expired - Lifetime JP2503150Y2 (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | 非共沸混合流体サイクルプラントの蒸気凝縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2503150Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5029444A (en) * | 1990-08-15 | 1991-07-09 | Kalina Alexander Ifaevich | Method and apparatus for converting low temperature heat to electric power |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2483009A1 (fr) * | 1980-05-23 | 1981-11-27 | Inst Francais Du Petrole | Procede de production d'energie mecanique a partir de chaleur utilisant un melange de fluides comme agent de travail |
| JPH0670364B2 (ja) * | 1986-11-27 | 1994-09-07 | 三菱重工業株式会社 | タ−ビン出口作動流体の吸収・凝縮システム |
-
1990
- 1990-05-10 JP JP1990048722U patent/JP2503150Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH048707U (ja) | 1992-01-27 |
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