JP4198475B2 - 蒸気による発電装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種蒸気使用装置へ供給され余った余剰蒸気や、コージェネレーション・システムで発生して余った余剰蒸気等を利用して蒸気タービンで電力を発生させる蒸気による発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開平2−61305号公報
これには、蒸気タービンの入口側に排気圧力調整弁を設け、蒸気発生器で発生した蒸気を蒸気タービンで減圧してプロセスに供給すると同時に、蒸気タービンの余剰出力を電力に変換する蒸気タービンを利用した発電装置が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の発電装置では、蒸気タービンの発電効率が低い値となってしまう問題があった。これは、タービン出口側をプロセスと連結しているために、タービンの入口から出口の熱落差が小さく、単位蒸気流量当たりの出力が小さなものとなってしまうためである。
【0004】
従って、本発明の課題は、タービンでの熱落差を大きく確保して、タービン出力を大きくすることによって、蒸気タービンの発電効率を向上させることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた本発明の手段は、蒸気タービンの入口側へ蒸気源から蒸気を供給する蒸気供給管を接続して、当該蒸気供給管から蒸気タービンに供給される蒸気によって発電するものにおいて、蒸気タービンの出口側へ蒸気凝縮器と液体圧送装置から成る真空吸引手段を接続して、当該真空吸引手段によって蒸気タービンから真空吸引手段の間を所定の真空状態に維持すると共に、蒸気凝縮器に冷却水供給管と冷却水排出管を連通し、蒸気凝縮器の下方に復水タンクを介在し、液体圧送装置を、内部に配置したフロートが下方部に位置する場合に高圧圧送流体の導入口が閉口され、一方、排出口が開口されて復水流入口を通って復水タンク内の復水が液体圧送装置内に流下し、圧送装置内に復水が溜まってフロートが所定上方部に位置すると、排出口が閉口され、一方、高圧圧送流体の導入口が開口されて高圧圧送流体としての高圧蒸気が圧送装置内に流入して内部に溜まった復水を圧送口から復水圧送先へ圧送するものとし、高圧圧送流体の排出口に管路を介して復水タンク内部と接続し、当該管路の一部を分岐して空気排出管を接続して、蒸気凝縮器へ流下する蒸気を冷却水供給管からの冷却水で冷却して凝縮することで比容積を小さくすることにより、蒸気凝縮器内が大気圧以下の真空となり、且つ、蒸気タービン内や復水タンク内及び液体圧送装置内も真空状態となるものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
蒸気凝縮器と液体圧送装置から成る真空吸引手段によって蒸気タービンから真空吸引手段の間を所定の真空状態に維持することにより、大きな熱落差が得られ、蒸気の保有する熱エネルギを最大限活用してタービン出力を大きなものとすることができ、蒸気タービンの発電効率を向上させることができる。
【0007】
【実施例】
図1において、蒸気供給管1にその入口側を接続した蒸気タービン2と、この蒸気タービン2の出力軸と連結した発電機3と、蒸気タービン2の出口側と接続した蒸気凝縮器4、及び、液体圧送装置5とで蒸気による発電装置を構成する。
【0008】
図示しない蒸気源と接続した蒸気供給管1は、スチームトラップ6を内蔵した気液分離器7を介在して蒸気タービン2と接続する。気液分離器7は、流入してくる流体を旋回させて遠心力によって質量の大きな液体と小さな気体を気液分離する。一方、スチームトラップ6は、流入してくる蒸気と復水の混合流体の内、蒸気は排出することがなく、復水だけを外部へ排出する機能を有する。
【0009】
気液分離器7では、蒸気中に含まれている蒸気の凝縮した水滴状の復水と蒸気を気液分離して、分離した蒸気を蒸気タービン2側へ流下させ、一方、分離した復水はスチームトラップ6から管路8によって系外へ排除する。
【0010】
蒸気タービン2の出口側に蒸気凝縮器4を接続する。蒸気凝縮器4は、その内部に冷却水供給管9及び冷却水排出管10と連通した複数の熱交換チューブを内蔵しており、蒸気タービン2で膨張して保有する熱エネルギを速度エネルギへ変換された蒸気と熱交換して復水とする。
【0011】
蒸気凝縮器4の下方に復水タンク20を介在して、液体圧送装置5の復水流入口11を管路21により接続する。管路21には逆止弁22を取り付ける。逆止弁22は復水タンク20から液体圧送装置5方向のみの流体の通過を許容するもので、逆方向の流体の通過は許容しないものである。液体圧送装置5の復水圧送口12にも逆止弁23を介して復水圧送管路24を取り付ける。この逆止弁23は液体圧送装置5から復水圧送管路24側への外部方向へのみ流体を通過させるものである。
【0012】
液体圧送装置5の上部に高圧圧送流体の導入口13を設ける。この導入口13には高圧蒸気管15を接続する。導入口13の側方には、高圧圧送流体の排出口14を設け管路16を介して復水タンク20内部と接続する。管路16の一部を分岐して空気排出管17を接続する。空気排出管17には排出バルブ18を取り付ける。
【0013】
液体圧送装置5は、内部に配置した図示しないフロートが下方部に位置する場合に、高圧圧送流体の導入口13が閉口され、一方、排出口14が開口されて、管路21と逆止弁22と復水流入口11を通って復水タンク20内の復水が液体圧送装置5内に流下し、圧送装置5内に復水が溜まって図示しないフロートが所定上方部に位置すると、今度は排出口14が閉口され、一方、高圧圧送流体の導入口13が開口されて、高圧圧送流体として高圧蒸気管15から高圧蒸気が圧送装置5内に流入して、内部に溜まった復水を圧送口12と逆止弁23と管路24を経て復水圧送先へ圧送するものである。
【0014】
復水が圧送されて圧送装置5内の水位が低下すると、再度、高圧圧送流体の導入口13が閉口され、排出口14が開口されることにより、復水流入口11から復水が圧送装置5内へ流下してくる。このような作動サイクルを繰り返すことにより、液体圧送装置5は、蒸気凝縮器4で発生した復水を、復水タンク20を介して回収し圧送するものである。
【0015】
本実施例の蒸気による発電装置の運転開始時においては、蒸気供給管1から供給される蒸気がタービン2や蒸気凝縮器4や復水タンク20内で凝縮して復水になると共に、残存していた空気が蒸気によってそれぞれ押し出され、液体圧送装置5の排出口14に接続した空気排出管17の排出バルブ18から外部へ排出される。残存空気が排出されると排出バルブ18は閉弁する。
【0016】
蒸気凝縮器4へ流下する蒸気は、冷却水供給管9からの冷却水で冷却されて凝縮することによって比容積が格段に小さくなり、蒸気凝縮器4内は大気圧以下の真空となる。蒸気凝縮器4内が真空となることによって、蒸気タービン2内や下方に接続した復水タンク20内、及び、液体圧送装置5内も真空状態となる。
【0017】
蒸気供給管1には、コージェネレーション・システム等で発生した余剰の蒸気が供給される。そして、蒸気供給管1から気液分離器7を経て混在していた復水を排除された蒸気だけが蒸気タービン2へ供給され、連結した発電機3を回転させて発電する。蒸気タービン2で膨張して仕事を行った蒸気は、蒸気凝縮器4へ流下して冷却水と熱交換されて凝縮して復水となり、復水タンク20から液体圧送装置5内へ流下して、管路24を経て復水圧送先へ圧送される。
【0018】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、蒸気凝縮器と液体圧送装置から成る真空吸引手段によって蒸気タービン内を所定の真空状態に維持することにより、大きな熱落差が得られ、蒸気の保有する熱エネルギを最大限活用してタービン出力を大きなものとすることができ、蒸気タービンの発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の蒸気による発電装置の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
1 蒸気供給管
2 蒸気タービン
3 発電機
4 蒸気凝縮器
5 液体圧送装置
6 スチームトラップ
7 気液分離器
11 復水流入口
12 復水圧送口
13 高圧圧送流体の導入口
14 高圧圧送流体の排出口
Claims (1)
- 蒸気タービンの入口側へ蒸気源から蒸気を供給する蒸気供給管を接続して、当該蒸気供給管から蒸気タービンに供給される蒸気によって発電するものにおいて、蒸気タービンの出口側へ蒸気凝縮器と液体圧送装置から成る真空吸引手段を接続して、当該真空吸引手段によって蒸気タービンから真空吸引手段の間を所定の真空状態に維持すると共に、蒸気凝縮器に冷却水供給管と冷却水排出管を連通し、蒸気凝縮器の下方に復水タンクを介在し、液体圧送装置を、内部に配置したフロートが下方部に位置する場合に高圧圧送流体の導入口が閉口され、一方、排出口が開口されて復水流入口を通って復水タンク内の復水が液体圧送装置内に流下し、圧送装置内に復水が溜まってフロートが所定上方部に位置すると、排出口が閉口され、一方、高圧圧送流体の導入口が開口されて高圧圧送流体としての高圧蒸気が圧送装置内に流入して内部に溜まった復水を圧送口から復水圧送先へ圧送するものとし、高圧圧送流体の排出口に管路を介して復水タンク内部と接続し、当該管路の一部を分岐して空気排出管を接続して、蒸気凝縮器へ流下する蒸気を冷却水供給管からの冷却水で冷却して凝縮することで比容積を小さくすることにより、蒸気凝縮器内が大気圧以下の真空となり、且つ、蒸気タービン内や復水タンク内及び液体圧送装置内も真空状態となることを特徴とする蒸気による発電装置。
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