JP3961626B2 - 蒸気プラント - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンの排蒸気の有効利用を図り、もって熱効率の向上を実現する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ごみ焼却施設や石油、化学処理施設等では、省エネルギ化を推進する観点から、廃熱を利用した発電や給湯等が盛んに行われている。例えば、廃熱回収型の蒸気発電プラントでは、廃熱を廃熱ボイラに導いて高温の蒸気を生成し、この蒸気により発電用の蒸気タービンを駆動する。また、蒸気タービン駆動後の排蒸気は、復水器に送給されて凝縮・液化して復水となり、これにより、蒸気タービンの排圧が減少して熱効率の向上が図られると同時に、復水もボイラへの給水として利用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した蒸気発電プラントでは、復水器での冷却に海水や河川水等が用いられるため、排蒸気の熱エネルギーは海洋や河川等に放出されることになる。蒸気タービン駆動後の蒸気は比較的低温・低圧であり、動力や給湯等として利用し難いが、熱エネルギーの有効利用の観点からはその利用も望まれていた。
【0004】
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、蒸気タービン駆動後の排蒸気の有効利用を図った蒸気プラントを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明では、蒸気タービンと、吸収ヒートポンプとを備える蒸気プラントであって、前記蒸気タービンの排蒸気を前記吸収ヒートポンプの蒸発器に低熱源として供給するとともに、前記吸収ヒートポンプの吸収器内で生成された蒸気を、多段蒸気圧縮ヒートポンプの低圧側の圧縮段に供給して圧縮し、前記吸収ヒートポンプの凝縮器内で生成された蒸気を、前記多段蒸気圧縮ヒートポンプの、前記吸収器内で生成された蒸気よりも高圧側の圧縮段に供給して圧縮するものを提案する。
【0006】
この発明では、蒸気タービンから排出された排蒸気は、吸収ヒートポンプの蒸発器で凝縮して復水となり、その際に放出する凝縮熱により吸収器内の温水を加熱する。また、吸収器内で生成された比較的低温・低圧の蒸気は、多段蒸気圧縮ヒートポンプの低圧側の圧縮段に供給されて圧縮され、高温・高圧の蒸気となり、凝縮器内で生成された比較的低温・低圧の蒸気は、多段蒸気圧縮ヒートポンプにおいて、より高圧側の圧縮段に供給されて圧縮され、高温・高圧の蒸気となる。
【0007】
また、請求項2の発明では、請求項1の蒸気プラントにおいて、前記蒸気圧縮ヒートポンプにより圧縮・昇温された蒸気を水との間で熱交換させる熱交換器を備えたものを提案する。
【0008】
この発明では、熱交換器により蒸気の熱エネルギが水に移動し、これにより、より利用しやすい高温水が得られる。
【0009】
また、請求項3の発明では、請求項2の蒸気プラントにおいて、前記熱交換器に接続された高温水槽と、前記熱交換器と高温水槽との間の連通を遮断する遮断弁と、第2の吸収ヒートポンプとを備え、前記遮断弁を開放して前記熱交換器により生成された高温水を前記高温水槽に貯留するとともに、前記第2の吸収ヒートポンプの再生器に熱源として供給する通常運転を行う一方、前記多段蒸気圧縮ヒートポンプを停止させ、前記遮断弁を閉鎖して、前記高温水槽に貯留された高温水を前記第2の吸収ヒートポンプの再生器に熱源として供給する消費電力抑制運転を実行可能に構成されたものを提案する。
【0010】
この発明では、熱交換器に接続された高温水槽と、熱交換器と高温水槽との間の連通を遮断する遮断弁と、第2の吸収ヒートポンプとを備えた構成において、遮断弁を開放して熱交換器により生成された高温水を高温水槽に貯留するとともに、第2の吸収ヒートポンプの再生器に熱源として供給する通常運転と、多段蒸気圧縮ヒートポンプを停止させ、遮断弁を閉鎖して、高温水槽に貯留された高温水を第2の吸収ヒートポンプの再生器に熱源として供給する消費電力抑制運転とを実行可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、本発明に係る蒸気プラントの一実施形態を示す概略構成図であり、同図中の符号1は抽気復水型の蒸気タービンを示している。蒸気プラントは、蒸気タービン1の他、第1,第2吸収ヒートポンプ3,5および蒸気圧縮ヒートポンプ7を主要構成要素としている。
【0016】
蒸気タービン1は、ボイラ(図示せず)から供給された蒸気により駆動され、その出力軸には発電機9が連結されている。蒸気タービン1の排蒸気は、ごく低圧(0.05ata)かつ比較的低温(33℃)であり、第1,第2吸収ヒートポンプ3,5の蒸発器3E,5Eにそれぞれ低熱源として供給される。また、蒸気タービン1からの抽気蒸気は、高温(180℃)であり、第1吸収ヒートポンプ3の再生器3Gに駆動熱源として供給された後、ボイラの図示しない給水加熱器に流入する。 第1吸収ヒートポンプ3は、上述した蒸発器3Eおよび再生器3Gの他に吸収器3Aと凝縮器3Cとを備えており、その吸収液には臭化リチウム水溶液が用いられ、冷媒には水が用いられている。吸収器3Aと凝縮器3Cとには、後述する第4高温水槽11から、高圧(10.3ata)で高温(180℃)の温水が供給され、自己フラッシュで温度降下する。
【0017】
また、第2吸収ヒートポンプ5は、上述した蒸発器5Eの他に再生器5G、吸収器5A、凝縮器5Cとを備えており、第1吸収ヒートポンプ3と同様に、その吸収液には臭化リチウム水溶液が用いられ、冷媒には水が用いられている。再生器5Gには、後述する第2熱交換器15から、高温(180℃)の高温水が駆動熱源として供給され、吸収器5Aには、後述する還水槽17から、比較的低温(33℃)の還水が供給され、更に、凝縮器5Cには、吸収器5Aを経由した温水が供給される。
【0018】
蒸気圧縮ヒートポンプ7は、電動機16に駆動される4段構成の各段飽和型であり、第1吸収ヒートポンプ3の吸収器3Aおよび凝縮器3Cからの蒸気を圧縮して、これを第1,第2熱交換器13,15に供給する。蒸気圧縮ヒートポンプ7には、第1段目に吸収器3Aからの蒸気が供給され、第2段目に凝縮器3Cからの蒸気が供給される。
【0019】
第1熱交換器13は、蒸気圧縮ヒートポンプ7からの蒸気と温水槽21からの温水との間で熱交換を行わせるもので、この熱交換により生成された高温水が第1高温水槽23に供給される。また、第2熱交換器15は、蒸気圧縮ヒートポンプ7からの蒸気と第3高温水槽25からの高温水との間で熱交換を行わせるもので、この熱交換により昇温された高温水が第2高温水槽27に供給される。図中、31は水路遮断弁であり、第2熱交換器15と第2高温水槽27との連通を遮断する。
【0020】
以下、本実施形態の作用を説明する。
【0021】
蒸気プラントの通常運転時において、ボイラから蒸気タービン1に流入した高温高圧の蒸気は、発電に供されて低温低圧の排蒸気となった後、第1,第2吸収ヒートポンプ3,5の蒸発器3E,5Eに低熱源として流入する。排蒸気は、両蒸発器3E,5E内で冷媒に凝縮熱を放出しながら凝縮し、比較的低温(33℃)の還水となって還水槽17に供給される。
【0022】
第1吸収ヒートポンプ3では、蒸発器3Eで排蒸気から放出された熱エネルギが吸収器3Aに移動し、これにより、第4高温水槽11から供給された高温(180℃)の温水が自己蒸発して60℃の蒸気と温水とになり、この温水が加熱されて比較的低温(60℃)の蒸気となって蒸気圧縮ヒートポンプ7の第1段目に流入する。また、再生器3Gで抽気蒸気から放出された熱エネルギが凝縮器5Cに移動し、これにより、第4高温水槽11から供給された高温高圧の熱水が自己蒸発して80℃の蒸気と温水とになり、この温水が加熱されて比較的高温(80℃)の蒸気となって蒸気圧縮ヒートポンプ7の第2段目に流入する。
【0023】
蒸気圧縮ヒートポンプ7では、第1吸収ヒートポンプ3からの蒸気が各段で順々に圧縮され、高温かつ高圧(10.3ata)となった状態で第1,第2熱交換器13,15に流入する。第1,第2熱交換器13,15に流入した蒸気は、凝縮熱を放出しながら凝縮し、高温水(180℃)となって第4高温水槽11に供給される。 第1熱交換器13では、温水槽21からの温水(80℃)が蒸気の熱エネルギを吸収して高温水(180℃)となり、第1高温水槽23に供給される。尚、第1高温水槽23内の高温水は、ユーザに供給されて調理や炊飯等に供される。
【0024】
また、第2熱交換器13では、第3高温水槽25からの高温水(140℃)が蒸気の熱エネルギを吸収して更に温度の高い高温水(180℃)となり、第2高温水槽27と第2吸収ヒートポンプ5の再生器5Gとに供給される。
【0025】
一方、第2吸収ヒートポンプ5では、蒸発器5Eで排蒸気から放出された熱エネルギが吸収器5Aに移動し、これにより、還水槽17から供給された低温(33℃)の還水が昇温されて比較的低温(60℃)の温水となる。そして、再生器5Gで高温水(180℃)から放出された熱エネルギが凝縮器5Cに移動し、これにより、吸収器5Aから流入した温水が更に昇温され、こちらは比較的高温(80℃)の温水となって温水槽21に供給される。尚、温水槽21内の温水は、ユーザに供給されて給湯や空調等に供される。また、再生器5Gで熱エネルギを放出した高温水は、若干温度が低下(140℃)した状態で第3高温水槽25に供給される。
【0026】
さて、本実施形態では、夏期の炎天時等、電力需要がピークを迎える季節や時間帯において、第1吸収ヒートポンプ3、および蒸気圧縮ヒートポンプ7の運転を停止させ、蒸気タービン1の排蒸気と第2高温水槽27に貯留した高温水とによって第2吸収ヒートポンプ5を駆動する。
【0027】
すなわち、蒸気タービン1の排蒸気を第2吸収ヒートポンプ5の蒸発器5Eに導くと共に、水路遮断弁31により第2熱交換器15と第2高温水槽27との連通を遮断して、第2高温水槽27内の高温水を再生器5Gに供給する。これにより、蒸気タービン1で発電を行いながら、電力を消費せずに比較的高温(80℃)の温水を生成し、これを給湯等にそのまま用いる他、吸収式冷凍機による冷房等に供することが可能となり、電力のピークカットに多大な貢献をなすことができる。
【0028】
このように、本実施形態の蒸気プラントでは、従来は廃棄されていた蒸気タービンの排蒸気の熱エネルギを利用して高温水や温水を生成し、これを調理や空調等に用いるようにしたため、成績係数(COP)の大幅な向上が実現されると共に、発電のために化石燃料等を燃焼させることがなくなるため、地球温暖化の要因となる二酸化炭素等の排出量も低減させることができる。
【0029】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態は本発明をボイラからの蒸気を蒸気タービンに供給する蒸気プラントに適用したものであるが、ボイラの熱源としてはごみ焼却施設や石油処理施設、化学処理施設等の廃熱や太陽熱を利用することができるまた、上記実施形態では、理解を容易にするべく、高温水や蒸気等の温度を具体的に記したが、これは一例に過ぎない。また、吸収ヒートポンプや蒸気圧縮ヒートポンプ等の組合せやそれらの接続形態を始め、高温水槽等のレイアウト等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【0030】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、蒸気タービンと、吸収ヒートポンプとを備える蒸気プラントであって、前記蒸気タービンの排蒸気を前記吸収ヒートポンプの蒸発器に低熱源として供給するようにしたため、蒸気タービンから排出された排蒸気は、吸収ヒートポンプの蒸発器で凝縮して復水となり、その際に放出する凝縮熱により吸収器内の温水を加熱することになり、排蒸気の熱エネルギの有効利用が実現される。また、前記吸収ヒートポンプの吸収器内で生成された蒸気と、前記吸収ヒートポンプの凝縮器内で生成された蒸気とを、多段蒸気圧縮ヒートポンプにおける異なる圧縮段に供給して圧縮するようにしたため、吸収器内で生成された比較的低温・低圧の蒸気と、凝縮器内で生成された比較的低温・低圧の蒸気とは、蒸気圧縮ヒートポンプにより圧縮されて高温・高圧の蒸気となり、温水ヒートポンプの駆動熱源等として利用できる。
【0031】
また、請求項2の発明によれば、請求項1の蒸気プラントにおいて、前記蒸気圧縮ヒートポンプにより圧縮・昇温された蒸気を水との間で熱交換させる熱交換器を備えたため、熱交換器により蒸気の熱エネルギが水に移動し、これにより、より利用しやすい高温水が得られる。
【0032】
また、請求項3の発明によれば、請求項2の蒸気プラントにおいて、熱交換器に接続された高温水槽と、熱交換器と高温水槽との間の連通を遮断する遮断弁と、第2の吸収ヒートポンプとを備えた構成において、遮断弁を開放して熱交換器により生成された高温水を高温水槽に貯留するとともに、第2の吸収ヒートポンプの再生器に熱源として供給する通常運転と、多段蒸気圧縮ヒートポンプを停止させ、遮断弁を閉鎖して、高温水槽に貯留された高温水を第2の吸収ヒートポンプの再生器に熱源として供給する消費電力抑制運転とを実行可能となる。このため、電力需要がピークを迎えるときに、蒸気タービンで発電を行いながら、電力を消費せずに、高温水を給湯等に用いる他、吸収ヒートポンプによる冷房等に供することが可能となり、電力のピークカットに貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る蒸気プラントの一実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 蒸気タービン
3 第1吸収ヒートポンプ
3E 蒸発器
3A 吸収器
3G 再生器
3C 凝縮器
5 第2吸収ヒートポンプ
5E 蒸発器
5A 吸収器
5G 再生器
5C 凝縮器
7 蒸気圧縮ヒートポンプ
9 発電器
11 第4高温水槽
13 第1熱交換器
15 第2熱交換器
17 還水槽
21 温水槽
23 第1高温水槽
25 第3高温水槽
27 第2高温水槽
31 水路遮断弁
Claims (3)
- 蒸気タービンと、吸収ヒートポンプとを備える蒸気プラントであって、前記蒸気タービンの排蒸気を前記吸収ヒートポンプの蒸発器に低熱源として供給するとともに、
前記吸収ヒートポンプの吸収器内で生成された蒸気を、多段蒸気圧縮ヒートポンプの低圧側の圧縮段に供給して圧縮し、
前記吸収ヒートポンプの凝縮器内で生成された蒸気を、前記多段蒸気圧縮ヒートポンプの、前記吸収器内で生成された蒸気よりも高圧側の圧縮段に供給して圧縮することを特徴とする蒸気プラント。 - 前記多段蒸気圧縮ヒートポンプにより圧縮・昇温された蒸気を水との間で熱交換させる熱交換器を備えたことを特徴とする、請求項1記載の蒸気プラント。
- 前記熱交換器に接続された高温水槽と、前記熱交換器と高温水槽との間の連通を遮断する遮断弁と、第2の吸収ヒートポンプとを備え、
前記遮断弁を開放して前記熱交換器により生成された高温水を前記高温水槽に貯留するとともに、前記第2の吸収ヒートポンプの再生器に熱源として供給する通常運転を行う一方、
前記多段蒸気圧縮ヒートポンプを停止させ、前記遮断弁を閉鎖して、前記高温水槽に貯留された高温水を前記第2の吸収ヒートポンプの再生器に熱源として供給する消費電力抑制運転を実行可能に構成されたことを特徴とする、請求項2記載の蒸気プラント。
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Cited By (2)
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