JP3130799B2 - 発電方法及び装置 - Google Patents
発電方法及び装置Info
- Publication number
- JP3130799B2 JP3130799B2 JP08188721A JP18872196A JP3130799B2 JP 3130799 B2 JP3130799 B2 JP 3130799B2 JP 08188721 A JP08188721 A JP 08188721A JP 18872196 A JP18872196 A JP 18872196A JP 3130799 B2 JP3130799 B2 JP 3130799B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- energy
- gas
- power generation
- exhaust gas
- thermal energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学的廃熱回収を
伴う発電方法及び装置、詳しくは、高温エネルギー変換
装置（熱エネルギー−電気エネルギー変換装置）の排エ
ネルギーを化学エネルギーとして回収して高温エネルギ
ー変換装置にリサイクルする効率のよい発電方法及び装
置に関するものである。
伴う発電方法及び装置、詳しくは、高温エネルギー変換
装置（熱エネルギー−電気エネルギー変換装置）の排エ
ネルギーを化学エネルギーとして回収して高温エネルギ
ー変換装置にリサイクルする効率のよい発電方法及び装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料を燃焼させて発生させた燃焼排ガス
の高温熱エネルギーを有効に使用するため、従来から、
複合発電方式のように、熱エネルギーのカスケード利用
が行われている。例えば、特開平７−４２６０号公報に
は、微粉炭を加圧型ガス化炉で燃焼させて得た可燃ガス
を、燃焼器で燃焼させて高温の燃焼排ガスを発生させ、
この燃焼排ガスをガスタービンに導入して発電し、ガス
タービンからの排ガスをボイラに導入して水蒸気を発生
させ、この水蒸気を過熱した後、蒸気タービンに導入し
て発電する複合発電システムが記載されている。
の高温熱エネルギーを有効に使用するため、従来から、
複合発電方式のように、熱エネルギーのカスケード利用
が行われている。例えば、特開平７−４２６０号公報に
は、微粉炭を加圧型ガス化炉で燃焼させて得た可燃ガス
を、燃焼器で燃焼させて高温の燃焼排ガスを発生させ、
この燃焼排ガスをガスタービンに導入して発電し、ガス
タービンからの排ガスをボイラに導入して水蒸気を発生
させ、この水蒸気を過熱した後、蒸気タービンに導入し
て発電する複合発電システムが記載されている。
【０００３】図３は、上記の公報記載の装置を含む従来
の複合発電装置を示している。図３において、燃料を燃
焼器１０で燃焼させて１５００℃前後の高温の燃焼排ガ
スを発生させ、この燃焼排ガスをガスタービン１２に導
入して発電し、このガスタービン１２からの７００℃前
後の排ガスをボイラ１４に導入して水蒸気を発生させ、
この水蒸気を蒸気タービン１６に導入して発電する。１
８は空気圧縮機、２０、２２は発電機、２４は復水器、
２６は煙突である。なお、図３における（ ）内の数値
は、燃焼器へ供給する燃料のエネルギー量を１００とし
た場合の各部のエネルギー量を示している。
の複合発電装置を示している。図３において、燃料を燃
焼器１０で燃焼させて１５００℃前後の高温の燃焼排ガ
スを発生させ、この燃焼排ガスをガスタービン１２に導
入して発電し、このガスタービン１２からの７００℃前
後の排ガスをボイラ１４に導入して水蒸気を発生させ、
この水蒸気を蒸気タービン１６に導入して発電する。１
８は空気圧縮機、２０、２２は発電機、２４は復水器、
２６は煙突である。なお、図３における（ ）内の数値
は、燃焼器へ供給する燃料のエネルギー量を１００とし
た場合の各部のエネルギー量を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の複合発電装
置においては、ガスタービン１２の発電効率ηg は０．
４（４０％）、ボイラ１４、蒸気タービン１６の発電効
率ηS1は０．３（３０％）であるので、全体の発電効率
ηT1はηg ＋（１−ηg ）×ηS1＝０．４＋（１−０．
４）×０．３＝０．５８（５８％）となり、発電効率が
低いという問題点がある。これは、ガスタービン１２か
らの低効率利用しかできない熱エネルギーをボイラ１４
及び蒸気タービン１６に導入していることに基因するも
のである。
置においては、ガスタービン１２の発電効率ηg は０．
４（４０％）、ボイラ１４、蒸気タービン１６の発電効
率ηS1は０．３（３０％）であるので、全体の発電効率
ηT1はηg ＋（１−ηg ）×ηS1＝０．４＋（１−０．
４）×０．３＝０．５８（５８％）となり、発電効率が
低いという問題点がある。これは、ガスタービン１２か
らの低効率利用しかできない熱エネルギーをボイラ１４
及び蒸気タービン１６に導入していることに基因するも
のである。
【０００５】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、その目的は、従来の複合発電装置におけるような熱
エネルギーのカスケード利用を止めて、一段目の高温エ
ネルギー変換装置の排エネルギーを、化学的な方法で最
も効率よく、熱機関が作動する化学エネルギーへ変換す
ること、すなわち、低効率利用しかできない熱エネルギ
ーで燃料ガスをつくり、これを高効率エネルギー変換装
置へ送り込むことによって、全体の発電効率又は／及び
熱効率を上げるようにした発電方法及び装置を提供する
ことにある。
で、その目的は、従来の複合発電装置におけるような熱
エネルギーのカスケード利用を止めて、一段目の高温エ
ネルギー変換装置の排エネルギーを、化学的な方法で最
も効率よく、熱機関が作動する化学エネルギーへ変換す
ること、すなわち、低効率利用しかできない熱エネルギ
ーで燃料ガスをつくり、これを高効率エネルギー変換装
置へ送り込むことによって、全体の発電効率又は／及び
熱効率を上げるようにした発電方法及び装置を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の発電方法は、図１に示すように、燃料を
燃焼器１０で燃焼させて燃焼排ガスを発生させ、この燃
焼排ガスを熱エネルギー−電気エネルギー変換装置３０
に導入し燃焼排ガスの高温熱エネルギーを電気エネルギ
ーに変換して発電し、この熱エネルギー−電気エネルギ
ー変換装置３０からの排エネルギーである低効率利用し
かできない熱エネルギーの排ガスを熱エネルギー−化学
エネルギー変換装置３２（水分解装置）に導入して、排
ガスの熱エネルギーを用いて吸熱反応により燃料ガス
（水素）を発生させることにより、熱として低効率利用
しかできない熱エネルギーを化学エネルギーとして回収
し、この燃料ガス（水素）を前記燃焼器１０に供給する
ように構成されている。この場合は、全体の熱利用効率
を向上させることができる。この発電方法において、熱
エネルギー−化学エネルギー変換装置３２からの排ガス
をボイラ３４に導入して水蒸気を発生させ、この水蒸気
を蒸気タービン３６に導入して発電するように構成する
ことが好ましい。３８は発電機である。この場合は、全
体の熱利用効率及び発電効率を向上させることができ
る。なお、ボイラ３４で発生した水蒸気を過熱して蒸気
タービン３６へ導入することもある。熱エネルギー−電
気エネルギー変換装置３０としては、ガスタービンと発
電機とからなる発電装置、熱電発電装置、熱電子発電装
置及びＭＨＤ発電（ｍａｇｎｅｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａ
ｍｉｃ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ、電磁流体
発電）装置のいずれかが用いられ、熱エネルギー−化学
エネルギー変換装置３２としては、水分解装置が用いら
れる。
めに、本発明の発電方法は、図１に示すように、燃料を
燃焼器１０で燃焼させて燃焼排ガスを発生させ、この燃
焼排ガスを熱エネルギー−電気エネルギー変換装置３０
に導入し燃焼排ガスの高温熱エネルギーを電気エネルギ
ーに変換して発電し、この熱エネルギー−電気エネルギ
ー変換装置３０からの排エネルギーである低効率利用し
かできない熱エネルギーの排ガスを熱エネルギー−化学
エネルギー変換装置３２（水分解装置）に導入して、排
ガスの熱エネルギーを用いて吸熱反応により燃料ガス
（水素）を発生させることにより、熱として低効率利用
しかできない熱エネルギーを化学エネルギーとして回収
し、この燃料ガス（水素）を前記燃焼器１０に供給する
ように構成されている。この場合は、全体の熱利用効率
を向上させることができる。この発電方法において、熱
エネルギー−化学エネルギー変換装置３２からの排ガス
をボイラ３４に導入して水蒸気を発生させ、この水蒸気
を蒸気タービン３６に導入して発電するように構成する
ことが好ましい。３８は発電機である。この場合は、全
体の熱利用効率及び発電効率を向上させることができ
る。なお、ボイラ３４で発生した水蒸気を過熱して蒸気
タービン３６へ導入することもある。熱エネルギー−電
気エネルギー変換装置３０としては、ガスタービンと発
電機とからなる発電装置、熱電発電装置、熱電子発電装
置及びＭＨＤ発電（ｍａｇｎｅｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａ
ｍｉｃ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ、電磁流体
発電）装置のいずれかが用いられ、熱エネルギー−化学
エネルギー変換装置３２としては、水分解装置が用いら
れる。
【０００７】本発明の発電装置は、図１に示すように、
燃料を燃焼させる燃焼器１０と、この燃焼器１０で発生
させた燃焼排ガスを導入して、燃焼排ガスの高温熱エネ
ルギーを電気エネルギーに変換し電力を発生させる熱エ
ネルギー−電気エネルギー変換装置３０と、この熱エネ
ルギー−電気エネルギー変換装置３０からの排エネルギ
ーである低効率利用しかできない熱エネルギーの排ガス
を導入して、排ガスの熱エネルギーを用いた吸熱反応に
より燃料ガス（水素）を発生させ、熱として低効率利用
しかできない熱エネルギーを化学エネルギーとして回収
するための熱エネルギー−化学エネルギー変換装置３２
（水分解装置）と、この熱エネルギー−化学エネルギー
変換装置３２と前記燃焼器１０とを接続する燃料ガス導
管４０と、からなることを特徴としている。
燃料を燃焼させる燃焼器１０と、この燃焼器１０で発生
させた燃焼排ガスを導入して、燃焼排ガスの高温熱エネ
ルギーを電気エネルギーに変換し電力を発生させる熱エ
ネルギー−電気エネルギー変換装置３０と、この熱エネ
ルギー−電気エネルギー変換装置３０からの排エネルギ
ーである低効率利用しかできない熱エネルギーの排ガス
を導入して、排ガスの熱エネルギーを用いた吸熱反応に
より燃料ガス（水素）を発生させ、熱として低効率利用
しかできない熱エネルギーを化学エネルギーとして回収
するための熱エネルギー−化学エネルギー変換装置３２
（水分解装置）と、この熱エネルギー−化学エネルギー
変換装置３２と前記燃焼器１０とを接続する燃料ガス導
管４０と、からなることを特徴としている。
【０００８】この発電装置において、さらに、熱エネル
ギー−化学エネルギー変換装置３２からの排ガスを導入
して水蒸気を発生させるボイラ３４と、このボイラ３４
からの水蒸気を導入する蒸気タービン３６と、この蒸気
タービン３６に連結された発電機３８と、を備えること
が好ましい。なお、ボイラ３４と蒸気タービン３６との
間に、過熱器を設けることもある。前述のように、熱エ
ネルギー−電気エネルギー変換装置３０としては、ガス
タービンと発電機とからなる発電装置、熱電発電装置、
熱電子発電装置及びＭＨＤ発電装置のいずれかが用いら
れ、熱エネルギー−化学エネルギー変換装置３２として
は、水分解装置が用いられる。熱エネルギー−化学エネ
ルギー変換装置３２（水分解装置）では、例えば、７０
０℃前後の排ガスを熱源として、適切な触媒を選択する
ことにより、吸熱反応により水が下記の反応式により分
解し、燃料ガス（水素）が生成する。 Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 ＋１／２Ｏ 2 なお、上記の吸熱反応は多段で行われるが、反応式の詳
細については後述する。
ギー−化学エネルギー変換装置３２からの排ガスを導入
して水蒸気を発生させるボイラ３４と、このボイラ３４
からの水蒸気を導入する蒸気タービン３６と、この蒸気
タービン３６に連結された発電機３８と、を備えること
が好ましい。なお、ボイラ３４と蒸気タービン３６との
間に、過熱器を設けることもある。前述のように、熱エ
ネルギー−電気エネルギー変換装置３０としては、ガス
タービンと発電機とからなる発電装置、熱電発電装置、
熱電子発電装置及びＭＨＤ発電装置のいずれかが用いら
れ、熱エネルギー−化学エネルギー変換装置３２として
は、水分解装置が用いられる。熱エネルギー−化学エネ
ルギー変換装置３２（水分解装置）では、例えば、７０
０℃前後の排ガスを熱源として、適切な触媒を選択する
ことにより、吸熱反応により水が下記の反応式により分
解し、燃料ガス（水素）が生成する。 Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 ＋１／２Ｏ 2 なお、上記の吸熱反応は多段で行われるが、反応式の詳
細については後述する。
【０００９】また、本発明の発電方法は、燃料を燃焼器
で燃焼させて燃焼排ガスを発生させ、この燃焼排ガスを
ガスタービンに導入し燃焼排ガスの高温熱エネルギーを
電気エネルギーに変換して発電し、このガスタービンか
らの排エネルギーである低効率利用しかできない熱エネ
ルギーの排ガスを水分解装置に導入して、排ガスの熱エ
ネルギーを用いて吸熱反応により水から水素を発生させ
ることにより、熱として低効率利用しかできない熱エネ
ルギーを化学エネルギーとして回収し、この水素を前記
燃焼器に供給することを特徴としている。この場合は、
全体の熱利用効率を向上させることができる。この発電
方法において、水分解装置からの排ガスをボイラに導入
して水蒸気を発生させ、この水蒸気を蒸気タービンに導
入して発電することが好ましい。この場合は、全体の熱
利用効率及び発電効率を向上させることができる。な
お、ボイラで発生した水蒸気を過熱して蒸気タービンへ
導入することもある。水分解装置としては、臭化カルシ
ウム及び酸化鉄の両方を触媒とする水分解装置を用いる
ことが好ましい。
で燃焼させて燃焼排ガスを発生させ、この燃焼排ガスを
ガスタービンに導入し燃焼排ガスの高温熱エネルギーを
電気エネルギーに変換して発電し、このガスタービンか
らの排エネルギーである低効率利用しかできない熱エネ
ルギーの排ガスを水分解装置に導入して、排ガスの熱エ
ネルギーを用いて吸熱反応により水から水素を発生させ
ることにより、熱として低効率利用しかできない熱エネ
ルギーを化学エネルギーとして回収し、この水素を前記
燃焼器に供給することを特徴としている。この場合は、
全体の熱利用効率を向上させることができる。この発電
方法において、水分解装置からの排ガスをボイラに導入
して水蒸気を発生させ、この水蒸気を蒸気タービンに導
入して発電することが好ましい。この場合は、全体の熱
利用効率及び発電効率を向上させることができる。な
お、ボイラで発生した水蒸気を過熱して蒸気タービンへ
導入することもある。水分解装置としては、臭化カルシ
ウム及び酸化鉄の両方を触媒とする水分解装置を用いる
ことが好ましい。
【００１０】水の熱分解方法としては、下記のような多
段熱分解法が知られている。 （１） 東大ＵＴ−３サイクル ＣａＢｒ2 ＋Ｈ2 Ｏ＝ＣａＯ＋２ＨＢｒ ＣａＯ＋Ｂｒ2 ＝ＣａＢｒ2 ＋１／２Ｏ2 Ｆｅ3 Ｏ4 ＋８ＨＢｒ＝３ＦｅＢｒ2 ＋４Ｈ2 Ｏ＋Ｂｒ
2 ３ＦｅＢｒ2 ＋４Ｈ2 Ｏ＝Ｆｅ3 Ｏ4 ＋６ＨＢｒ＋Ｈ2 （２） ＧＡ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ａｔｏｍｉｃｓ社）法 Ｈ2 ＳＯ4 ＝Ｈ2 Ｏ＋ＳＯ2 ＋１／２Ｏ2 Ｉ2 ＋ＳＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＝Ｈ2 ＳＯ4 ＋２ＨＩ ２ＨＩ＝Ｈ2 ＋Ｉ2 （３） 化技研Ｍｇ−Ｓ−Ｉサイクル Ｉ2 ＋ＳＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＝Ｈ2 ＳＯ4 ＋２ＨＩ ２ＭｇＯ＋Ｈ2 ＳＯ4 ＋２ＨＩ＝ＭｇＳＯ4 ＋ＭｇＩ2 ＭｇＩ2 ＋Ｈ2 Ｏ＝ＭｇＯ＋２ＨＩ ＭｇＳＯ4 ＝ＭｇＯ＋ＳＯ2 ＋１／２Ｏ2 ２ＨＩ＝Ｈ2 ＋Ｉ2 これらは、いずれも多段の反応式を加えると、全反応式
が、Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 となる。本発明において
は、とくに東大ＵＴ−３法を用いることが好ましいが、
他の方法を用いることも、勿論可能である。
段熱分解法が知られている。 （１） 東大ＵＴ−３サイクル ＣａＢｒ2 ＋Ｈ2 Ｏ＝ＣａＯ＋２ＨＢｒ ＣａＯ＋Ｂｒ2 ＝ＣａＢｒ2 ＋１／２Ｏ2 Ｆｅ3 Ｏ4 ＋８ＨＢｒ＝３ＦｅＢｒ2 ＋４Ｈ2 Ｏ＋Ｂｒ
2 ３ＦｅＢｒ2 ＋４Ｈ2 Ｏ＝Ｆｅ3 Ｏ4 ＋６ＨＢｒ＋Ｈ2 （２） ＧＡ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ａｔｏｍｉｃｓ社）法 Ｈ2 ＳＯ4 ＝Ｈ2 Ｏ＋ＳＯ2 ＋１／２Ｏ2 Ｉ2 ＋ＳＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＝Ｈ2 ＳＯ4 ＋２ＨＩ ２ＨＩ＝Ｈ2 ＋Ｉ2 （３） 化技研Ｍｇ−Ｓ−Ｉサイクル Ｉ2 ＋ＳＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＝Ｈ2 ＳＯ4 ＋２ＨＩ ２ＭｇＯ＋Ｈ2 ＳＯ4 ＋２ＨＩ＝ＭｇＳＯ4 ＋ＭｇＩ2 ＭｇＩ2 ＋Ｈ2 Ｏ＝ＭｇＯ＋２ＨＩ ＭｇＳＯ4 ＝ＭｇＯ＋ＳＯ2 ＋１／２Ｏ2 ２ＨＩ＝Ｈ2 ＋Ｉ2 これらは、いずれも多段の反応式を加えると、全反応式
が、Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 となる。本発明において
は、とくに東大ＵＴ−３法を用いることが好ましいが、
他の方法を用いることも、勿論可能である。
【００１１】また、本発明の発電装置は、燃料を燃焼さ
せる燃焼器と、この燃焼器で発生させた燃焼排ガスを導
入するガスタービンと、このガスタービンに連結された
発電機とを備えた、燃焼排ガスの高温熱エネルギーを電
気エネルギーに変換して電力を発生させるガスタービン
発電装置と、前記ガスタービンからの排エネルギーであ
る低効率利用しかできない熱エネルギーの排ガスを導入
して、排ガスの熱エネルギーを用いて吸熱反応により水
から水素ガスを発生させ、熱として低効率利用しかでき
ない熱エネルギーを化学エネルギーとして回収するため
の水分解装置と、この水分解装置と前記燃焼器とを接続
する水素ガス導管と、からなることを特徴としている。
この発電装置において、さらに、水分解装置からの排ガ
スを導入して水蒸気を発生させるボイラと、このボイラ
からの水蒸気を導入する蒸気タービンと、この蒸気ター
ビンに連結された発電機と、を備えることが好ましい。
なお、ボイラと蒸気タービンとの間に、過熱器を設ける
こともある。
せる燃焼器と、この燃焼器で発生させた燃焼排ガスを導
入するガスタービンと、このガスタービンに連結された
発電機とを備えた、燃焼排ガスの高温熱エネルギーを電
気エネルギーに変換して電力を発生させるガスタービン
発電装置と、前記ガスタービンからの排エネルギーであ
る低効率利用しかできない熱エネルギーの排ガスを導入
して、排ガスの熱エネルギーを用いて吸熱反応により水
から水素ガスを発生させ、熱として低効率利用しかでき
ない熱エネルギーを化学エネルギーとして回収するため
の水分解装置と、この水分解装置と前記燃焼器とを接続
する水素ガス導管と、からなることを特徴としている。
この発電装置において、さらに、水分解装置からの排ガ
スを導入して水蒸気を発生させるボイラと、このボイラ
からの水蒸気を導入する蒸気タービンと、この蒸気ター
ビンに連結された発電機と、を備えることが好ましい。
なお、ボイラと蒸気タービンとの間に、過熱器を設ける
こともある。
【００１２】
【発明の実施の形態】図２は、本発明の実施の第１形態
による発電装置を示している。燃料を燃焼器１０で燃焼
させて、例えば１５００℃前後の高温の燃焼排ガスを発
生させる。この燃焼排ガスをガスタービン１２に導入し
て発電機２０で発電し、このガスタービン１２からの、
例えば７００℃前後の排ガスを水分解装置４２に導入
し、水又は水蒸気を供給して分解し、発生した水素及び
酸素を水素ガス導管４４により燃焼器１０に供給して燃
焼させる。ガスタービン１２には空気圧縮機１８が同軸
に連結されており、圧縮空気は燃焼用空気として燃焼器
１０へ供給される。水素は燃焼すると約３０００℃の高
温ガスを発生させることができるので、熱効率の面から
も好ましい。
による発電装置を示している。燃料を燃焼器１０で燃焼
させて、例えば１５００℃前後の高温の燃焼排ガスを発
生させる。この燃焼排ガスをガスタービン１２に導入し
て発電機２０で発電し、このガスタービン１２からの、
例えば７００℃前後の排ガスを水分解装置４２に導入
し、水又は水蒸気を供給して分解し、発生した水素及び
酸素を水素ガス導管４４により燃焼器１０に供給して燃
焼させる。ガスタービン１２には空気圧縮機１８が同軸
に連結されており、圧縮空気は燃焼用空気として燃焼器
１０へ供給される。水素は燃焼すると約３０００℃の高
温ガスを発生させることができるので、熱効率の面から
も好ましい。
【００１３】水分解装置４２としては、公知の水分解装
置が用いられるが、例えば、東京大学ＵＴ−３法を用い
る場合は、ＣａＢｒ2 及びＦｅ3 Ｏ4 が触媒として用い
られ、つぎの反応式により水素が発生する。 ＣａＢｒ2 ＋Ｈ2 Ｏ＝ＣａＯ＋２ＨＢｒ ＣａＯ＋Ｂｒ2 ＝ＣａＢｒ2 ＋１／２Ｏ2 Ｆｅ3 Ｏ4 ＋８ＨＢｒ＝３ＦｅＢｒ2 ＋４Ｈ2 Ｏ＋Ｂｒ
2 ３ＦｅＢｒ2 ＋４Ｈ2 Ｏ＝Ｆｅ3 Ｏ4 ＋６ＨＢｒ＋Ｈ2 これらの式を加えると、Ｈ2 Ｏ＝Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 とな
る。
置が用いられるが、例えば、東京大学ＵＴ−３法を用い
る場合は、ＣａＢｒ2 及びＦｅ3 Ｏ4 が触媒として用い
られ、つぎの反応式により水素が発生する。 ＣａＢｒ2 ＋Ｈ2 Ｏ＝ＣａＯ＋２ＨＢｒ ＣａＯ＋Ｂｒ2 ＝ＣａＢｒ2 ＋１／２Ｏ2 Ｆｅ3 Ｏ4 ＋８ＨＢｒ＝３ＦｅＢｒ2 ＋４Ｈ2 Ｏ＋Ｂｒ
2 ３ＦｅＢｒ2 ＋４Ｈ2 Ｏ＝Ｆｅ3 Ｏ4 ＋６ＨＢｒ＋Ｈ2 これらの式を加えると、Ｈ2 Ｏ＝Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 とな
る。
【００１４】水分解装置４２からの、例えば２００℃前
後の排ガスはボイラ３４に導入され、このボイラ３４で
発生した水蒸気は蒸気タービン３６に導入され、発電機
３８で発電される。蒸気タービン３６からの排水蒸気は
復水器４６で冷却され、ボイラ給水としてボイラ３４に
供給される。ボイラ３４からの排ガスは煙突２６から放
出される。なお、図２における（ ）内の数値は、燃焼
器へ供給する燃料のエネルギー量を１００とした場合の
各部のエネルギー量を示している。
後の排ガスはボイラ３４に導入され、このボイラ３４で
発生した水蒸気は蒸気タービン３６に導入され、発電機
３８で発電される。蒸気タービン３６からの排水蒸気は
復水器４６で冷却され、ボイラ給水としてボイラ３４に
供給される。ボイラ３４からの排ガスは煙突２６から放
出される。なお、図２における（ ）内の数値は、燃焼
器へ供給する燃料のエネルギー量を１００とした場合の
各部のエネルギー量を示している。
【００１５】図２に示す発電装置において、ガスタービ
ン１２の発電効率ηg は０．４（４０％）、ボイラ３
４、蒸気タービン３６の発電効率ηs2は０．１７（１７
％）となる（温度が図３の場合より低いので、ηS1（＝
０．３）より小さくなる）。本発明者らの実験によれ
ば、東京大学ＵＴ−３方式の水分解装置に７００℃の排
ガスを熱源として供給した場合、排ガスのエネルギー量
の５０％に相当する水素が発生することが確認された。
したがって、エネルギー量６０の排ガスを用いる場合は
エネルギー量３０の水素が発生することになる。これら
のことから、全体の発電効率ηT2は（４０＋５）／（１
００−３０）≒０．６４（６４％）となり、図３の場合
における全体の発電効率ηT1＝（４０＋１８）／１００
＝０．５８（５８％）より多くなる。なお、ボイラ３４
で発生した水蒸気を、例えば、燃料としての可燃性ガス
を発生させるガス化炉等の煙道に設けられた過熱器に導
入し過熱した後、蒸気タービン３６に供給することもあ
る。
ン１２の発電効率ηg は０．４（４０％）、ボイラ３
４、蒸気タービン３６の発電効率ηs2は０．１７（１７
％）となる（温度が図３の場合より低いので、ηS1（＝
０．３）より小さくなる）。本発明者らの実験によれ
ば、東京大学ＵＴ−３方式の水分解装置に７００℃の排
ガスを熱源として供給した場合、排ガスのエネルギー量
の５０％に相当する水素が発生することが確認された。
したがって、エネルギー量６０の排ガスを用いる場合は
エネルギー量３０の水素が発生することになる。これら
のことから、全体の発電効率ηT2は（４０＋５）／（１
００−３０）≒０．６４（６４％）となり、図３の場合
における全体の発電効率ηT1＝（４０＋１８）／１００
＝０．５８（５８％）より多くなる。なお、ボイラ３４
で発生した水蒸気を、例えば、燃料としての可燃性ガス
を発生させるガス化炉等の煙道に設けられた過熱器に導
入し過熱した後、蒸気タービン３６に供給することもあ
る。
【００１６】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 燃焼排ガスの有する高温エネルギーを高効率エ
ネルギー変換装置（熱エネルギー−電気エネルギー変換
装置）で効率よく変換利用し、高効率エネルギー変換装
置からの排エネルギーである低効率利用しかできない排
ガスの有する熱エネルギーを熱エネルギー−化学エネル
ギー変換装置である水分解装置に導入して水素ガスをつ
くることにより、熱として低効率利用しかできない熱エ
ネルギーを化学エネルギーとして回収し、この水素ガス
を高効率エネルギー変換装置へ送り込むように構成され
ているので、全体の熱利用効率を大幅に向上させること
ができる。 （２） 上記の（１）において、熱エネルギー−化学エ
ネルギー変換装置である水分解装置からの排ガスをボイ
ラに導入して水蒸気を発生させ、この水蒸気を蒸気ター
ビンに供給して発電する場合は、全体の熱利用効率及び
発電効率を大幅に向上させることができる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 燃焼排ガスの有する高温エネルギーを高効率エ
ネルギー変換装置（熱エネルギー−電気エネルギー変換
装置）で効率よく変換利用し、高効率エネルギー変換装
置からの排エネルギーである低効率利用しかできない排
ガスの有する熱エネルギーを熱エネルギー−化学エネル
ギー変換装置である水分解装置に導入して水素ガスをつ
くることにより、熱として低効率利用しかできない熱エ
ネルギーを化学エネルギーとして回収し、この水素ガス
を高効率エネルギー変換装置へ送り込むように構成され
ているので、全体の熱利用効率を大幅に向上させること
ができる。 （２） 上記の（１）において、熱エネルギー−化学エ
ネルギー変換装置である水分解装置からの排ガスをボイ
ラに導入して水蒸気を発生させ、この水蒸気を蒸気ター
ビンに供給して発電する場合は、全体の熱利用効率及び
発電効率を大幅に向上させることができる。
【図１】本発明の発電方法を実施する装置の一例を示す
概略構成図である。
概略構成図である。
【図２】本発明の実施の第１形態による発電装置を示す
系統図である。
系統図である。
【図３】従来の複合発電装置の一例を示す系統図であ
る。
る。
１０ 燃焼器 １２ ガスタービン １４、３４ ボイラ １６、３６ 蒸気タービン １８ 空気圧縮機 ２０、２２、３８ 発電機 ２４、４６ 復水器 ２６ 煙突 ３０ 熱エネルギー−電気エネルギー変換装置 ３２ 熱エネルギー−化学エネルギー変換装置 ４０ 燃料ガス導管 ４２ 水分解装置 ４４ 水素ガス導管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｃ 6/18 Ｆ０２Ｃ 6/18 Ａ Ｚ Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｄ (72)発明者 堤 敦司 東京都練馬区西大泉４丁目３番45号 (56)参考文献 特開 平７−332023（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−83894（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−9189（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01K 23/10 C01B 3/04 F01K 25/00 F02C 3/30 F02C 6/00 F02C 6/18 F22B 1/18
Claims (10)
- 【請求項１】 燃料を燃焼器で燃焼させて燃焼排ガスを
発生させ、この燃焼排ガスを熱エネルギー−電気エネル
ギー変換装置に導入し燃焼排ガスの高温熱エネルギーを
電気エネルギーに変換して発電し、この熱エネルギー−
電気エネルギー変換装置からの排エネルギーである低効
率利用しかできない熱エネルギーの排ガスを熱エネルギ
ー−化学エネルギー変換装置である水分解装置に導入し
て、排ガスの熱エネルギーを用いて吸熱反応により水素
ガスを発生させることにより、熱として低効率利用しか
できない熱エネルギーを化学エネルギーとして回収し、
この水素ガスを前記燃焼器に供給することを特徴とする
発電方法。 - 【請求項２】 熱エネルギー−電気エネルギー変換装置
が、ガスタービンと発電機とからなる発電装置、熱電発
電装置、熱電子発電装置及びＭＨＤ発電装置のいずれか
である請求項１記載の発電方法。 - 【請求項３】 燃料を燃焼器で燃焼させて燃焼排ガスを
発生させ、この燃焼排ガスをガスタービンに導入し燃焼
排ガスの高温熱エネルギーを電気エネルギーに変換して
発電し、このガスタービンからの排エネルギーである低
効率利用しかできない熱エネルギーの排ガスを水分解装
置に導入して、排ガスの熱エネルギーを用いて吸熱反応
により水から水素を発生させることにより、熱として低
効率利用しかできない熱エネルギーを化学エネルギーと
して回収し、この水素を前記燃焼器に供給することを特
徴とする発電方法。 - 【請求項４】 水分解装置からの排ガスをボイラに導入
して水蒸気を発生させ、この水蒸気を蒸気タービンに導
入して発電する請求項１、２又は３記載の発電方法。 - 【請求項５】 水分解装置が、臭化カルシウム及び酸化
鉄の両方を触媒とする水分解装置である請求項１〜４の
いずれかに記載の発電方法。 - 【請求項６】 燃料を燃焼させる燃焼器と、 この燃焼器で発生させた燃焼排ガスを導入して、燃焼排
ガスの高温熱エネルギーを電気エネルギーに変換し電力
を発生させる熱エネルギー−電気エネルギー変換装置
と、 この熱エネルギー−電気エネルギー変換装置からの排エ
ネルギーである低効率利用しかできない熱エネルギーの
排ガスを導入して、排ガスの熱エネルギーを用いた吸熱
反応により水素ガスを発生させ、熱として低効率利用し
かできない熱エネルギーを化学エネルギーとして回収す
るための熱エネルギー−化学エネルギー変換装置である
水分解装置と、 この水分解装置と前記燃焼器とを接続する水素ガス導管
と、 からなることを特徴とする発電装置。 - 【請求項７】 熱エネルギー−電気エネルギー変換装置
が、ガスタービンと発電機とからなる発電装置、熱電発
電装置、熱電子発電装置及びＭＨＤ発電装置のいずれか
である請求項６記載の発電装置。 - 【請求項８】 燃料を燃焼させる燃焼器と、 この燃焼器で発生させた燃焼排ガスを導入するガスター
ビンと、このガスタービンに連結された発電機とを備え
た、燃焼排ガスの高温熱エネルギーを電気エネルギーに
変換して電力を発生させるガスタービン発電装置と、 前記ガスタービンからの排エネルギーである低効率利用
しかできない熱エネルギーの排ガスを導入して、排ガス
の熱エネルギーを用いて吸熱反応により水から水素ガス
を発生させ、熱として低効率利用しかできない熱エネル
ギーを化学エネルギーとして回収するための水分解装置
と、 この水分解装置と前記燃焼器とを接続する水素ガス導管
と、 からなることを特徴とする発電装置。 - 【請求項９】 水分解装置からの排ガスを導入して水蒸
気を発生させるボイラと、 このボイラからの水蒸気を導入する蒸気タービンと、こ
の蒸気タービンに連結された発電機と、 を備えた請求項６、７又は８記載の発電装置。 - 【請求項１０】 水分解装置が、臭化カルシウム及び酸
化鉄の両方を触媒とする水分解装置である請求項６〜９
のいずれかに記載の発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08188721A JP3130799B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 発電方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08188721A JP3130799B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 発電方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1018810A JPH1018810A (ja) | 1998-01-20 |
| JP3130799B2 true JP3130799B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=16228627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08188721A Expired - Fee Related JP3130799B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 発電方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3130799B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0997613B1 (en) | 1998-05-14 | 2006-08-30 | YYL Corporation | Power generator |
| JP2004364483A (ja) * | 2003-06-07 | 2004-12-24 | Kiyomi Tanaka | 地球環境保全の為のクリーンエネルギー産生システム |
| ES2389112T3 (es) | 2006-05-31 | 2012-10-23 | Toray Industries, Inc. | Oligonucleótido inmunoestimulador y aplicación farmacéutica del mismo |
| JP6016612B2 (ja) * | 2012-12-20 | 2016-10-26 | 三菱重工業株式会社 | ボイラ及びボイラシステム |
| CN108141155A (zh) * | 2015-08-06 | 2018-06-08 | 三星重工业有限公司 | 热电发电装置和燃料储存罐的发热装置和废热回收系统 |
| CN114517714B (zh) * | 2022-01-20 | 2023-03-28 | 清华大学 | 一种超高温气冷堆耦合碘硫循环的热电氢联产系统 |
| CN114738116A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-07-12 | 王麒钧 | 一种燃氢汽轮机、水轮机串联发电的方法与装置 |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP08188721A patent/JP3130799B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1018810A (ja) | 1998-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK0553125T3 (da) | Fremgangsmåde og anlæg til kombineret generering af elektrisk og mekanisk energi | |
| JPS62274563A (ja) | 複合発電プラント | |
| ZA200005201B (en) | Method of generating power using an advanced thermo-chemical recuperation cycle. | |
| DE69220046T2 (de) | Saubere erzeugung elektrischer energie | |
| JPH11297336A (ja) | 複合発電システム | |
| JP3130799B2 (ja) | 発電方法及び装置 | |
| EA199800392A1 (ru) | Комбинированная энергетическая система, содержащая газовую турбину с каталистическим частичным окислением топлива | |
| JP2004229374A (ja) | Ｍｈｄ単独高効率発電方法およびシステム | |
| JPH08506873A (ja) | 新規な電力の方法 | |
| JPS63216270A (ja) | 固体電解質燃料電池発電システム | |
| RU95104568A (ru) | Комбинированная парогазовая установка с плазмотермической газификацией угля | |
| US3980907A (en) | Method and apparatus for generating electricity magneto hydrodynamically | |
| US8733109B2 (en) | Combined fuel and air staged power generation system | |
| RU2250872C1 (ru) | Комбинированный способ производства электроэнергии и жидкого синтетического топлива с использованием газотурбинных и парогазовых установок | |
| JP2018204601A (ja) | 燃料・原料が製造される発電システム | |
| JPH03258902A (ja) | 発電プラント | |
| JP3072630B2 (ja) | 燃料電池複合発電装置 | |
| US20140090377A1 (en) | Nuclear-Fossil Fueled Hybrid Power Generation System | |
| JP3047561B2 (ja) | 廃棄物焼却炉の廃熱回収方法 | |
| JPS62223985A (ja) | 複合発電システム | |
| JP2002256817A (ja) | タービン発電設備 | |
| Korobitsyn | Enhancing direct-fired power plants performance by use of gas turbine technology | |
| Spazzafumo | Cogeneration of power and hydrogen with integrated fuel processor counterpressure steam cycles | |
| RU165140U1 (ru) | Теплоэнергетическая установка | |
| JP2005147004A (ja) | コンビナートのエネルギ有効利用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |