JP2575868B2 - 混合流体サイクルプラントの混合比調整装置 - Google Patents

混合流体サイクルプラントの混合比調整装置

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JP2575868B2
JP2575868B2 JP6228089A JP6228089A JP2575868B2 JP 2575868 B2 JP2575868 B2 JP 2575868B2 JP 6228089 A JP6228089 A JP 6228089A JP 6228089 A JP6228089 A JP 6228089A JP 2575868 B2 JP2575868 B2 JP 2575868B2
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正己 加藤
廣男 黒田
康 森
正浩 曽田
篤二 松尾
一良 辻岳
勇 長田
正敏 久留
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、二成分の混合媒体例えばアンモアと水、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
体とする混合流体サイクルプラントの混合比調整装置に
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として例え
ば第2図に示すようなものがあり、このプラントは通常
の水/水蒸気を使用したサイクルプラントとは次の点で
相違している。
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すること。
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。
以下これにつき詳述すると、第2図において、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。
すなわち、この熱交換器3はタービン排気を例えばア
ンモニア濃度の低いアンモニア水液(例えば44wt%N
H3)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。この混相流体が、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のアンモニア
水液(例えば36wt%NH3)が、分離液路6及び流量制御
弁7を通して流れ、熱交換器3を出たタービン排気に混
合希釈され、この希釈された作動流体がそれから低圧復
液器8へ流れて、冷却流体例えば水(海水)で冷却さ
れ、凝縮する。
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。
次に、この低圧復液器8の液溜9内の液すなわち低圧
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。
一方、給液ポンプ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。
この再生された作動流体が、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
を完了する。
そして、この高圧復液器15の液溜16内の液が、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。
発明が解決しようとする課題 以上述べた如き混合流体サイクルプラントにおいて
は、タービンを流れるタービン蒸気の作動流体混合比を
変えるのに、従来は、サイクル系外に作動流体の各成分
用の調節用タンクを設置して、過剰成分の回収及び不足
成分の供給を実施している。
したがって、従来は、サイクル系の外部の内部との間
での作動流体の各成分の抽出、注入や希釈液量の変更な
ど煩雑な操作が必要であった。また、何等かの原因で、
タービン蒸気の作動流体混合比が変化してしまった場合
にも、前述したと同様に、煩雑な操作が必要であった。
課題を解決するための手段 本発明は、このような従来技術の課題を解決するため
に、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混合流
体サイクルプラントにおいて、前記高圧復液器に作動流
体の混合比検出器を設けるとともに、前記熱交換器への
入口液路とこの熱交換器からセパレータヘ延びる気液路
とを接続するバイパス路を設け、このバイパス路には前
記混合比検出器によって制御される流量制御弁を設けた
ものである。
作用 このような手段によれば、タービン蒸気となる高圧復
液器液溜内の作動流体の混合比を検出し、その検出信号
によりタービン出口の熱交換器をバイパスする作動流体
の流量を制御して、セパレータへ流入する作動流体の温
度を変化させ、これによりタービン蒸気の作動流体混合
比を任意に調整することができる。
実施例 以下第1図を参照して、本発明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。
しかして、本発明によれば、高圧復液器15には、その
液溜16内の作動流体の混合比を検出する検出器21が設け
られている。また、タービン1の出口に設けた熱交換器
3への入口液路11と、この熱交換器3からセパレータ5
へ延びる気液路4とを接続するバイパス路22が設けられ
ている。そして、このバイパス路22には、前述した作動
流体の混合比検出器21の検出信号を処理する制御装置23
によって制御される流量制御弁24が設けられている。
次に、その作用について説明する。
タービン1へ流れるタービン蒸気の濃度を高くしたい
場合、例えばタービン蒸気作動流体が前述した如く沸点
の低いアンモニアと沸点の高い水との混合流体から成
り、水に対してのアンモニアの量(濃度)を高くした場
合には、流量制御弁24の開度を小さくして、バイパス路
22を通る作動流体の流量を減らし、これによりセパレー
タ5へ流入する作動流体の温度を高くして、セパレータ
5内での発生蒸気量を増加させることにより、タービン
蒸気の濃度を高くすることができる。
この場合、セパレータ5から延びる分離液路6を流れ
る分離液は、濃度が低下するため、低圧復液器8にて凝
縮する作動流体の濃度は一定のままとすることができ
る。
また、逆に、タービン蒸気の濃度を低くしたい場合に
は、流量制御弁24の開度を大きくして、バイパス路22を
通る作動流体の流量を増やし、これによりセパレータ5
へ流入する作動流体の温度を低くして、セパレータ5内
での発生蒸気量を減少させることにより、タービン蒸気
の濃度を低くすることができる。
発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、混合流体サイク
ルプラントにおけるタービン蒸気となる高圧復液器液溜
内の作動流体の混合比を検出し、その検出信号によりタ
ービン出口の熱交換器をバイパスする作動流体の流量を
制御して、セパレータへ流入する作動流体の温度を変化
させ、これによりタービン蒸気の作動流体混合比を任意
に調整することができるので、サイクル系の外部と内部
との間での作動流体の各成分の抽出、注入や希釈液量の
変更など煩雑な操作が不要となる。
また、何等かの原因で、タービン蒸気の作動流体混合
比が変化してしまった場合でも、煩雑な操作が不要とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による混合流体サイクルプラントの混合
比調整装置の一例を示す系統図、第2図は従来例を示す
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……流量制御弁、8……低圧復液器、9……液
溜、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、16…
…液溜、17……給液ポンプ、18……蒸発器、21……作動
流体混合比検出器、22……バイパス路、23……信号処理
制御装置、24……流量制御弁。
フロントページの続き (72)発明者 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)発明者 曽田 正浩 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)発明者 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)発明者 辻岳 一良 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)発明者 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 (72)発明者 久留 正敏 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63−263206(JP,A) 特開 昭59−108808(JP,A) 特開 昭55−112810(JP,A) 特開 昭62−26303(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  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
    る混合流体サイクルプラントにおいて、前記高圧復液器
    に作動流体の混合比検出器を設けるとともに、前記熱交
    換器への入口液路との熱交換器からセパレータヘ延びる
    気液路とを接続するバイパス路を設け、このバイパス路
    には前記混合比検出器によって制御される流量制御弁を
    設けたことを特徴とする、混合流体サイクルプラントの
    混合比調整装置。
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