JP5101420B2

JP5101420B2 - Steam power generator

Info

Publication number: JP5101420B2
Application number: JP2008185314A
Authority: JP
Inventors: 直樹松川
Original assignee: Tlv Co Ltd
Current assignee: Tlv Co Ltd
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2028-07-16
Also published as: JP2010024897A

Description

本発明は、プロセス蒸気供給管に取り付けた蒸気膨張機に高圧蒸気を供給して、蒸気膨張機に内蔵したロータを回転させて、この回転力でもって発電機を駆動することによって電力を発生させる、蒸気による発電装置に関する。なお、ここで、プロセス蒸気とは、蒸気使用箇所へ供給する蒸気を示す。 The present invention supplies high pressure steam to a steam expander attached to a process steam supply pipe, rotates a rotor built in the steam expander, and generates electric power by driving a generator with this rotational force. The present invention relates to a power generation device using steam. Here, the process steam indicates the steam supplied to the steam use location.

従来の蒸気による発電装置は、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ことができるものである。 Conventional steam power generators are equipped with an exhaust pressure adjustment valve on the inlet side of the steam turbine. The steam generated by the steam generator is depressurized by the steam turbine and supplied to the process. At the same time, the surplus output of the steam turbine is converted into electric power. Is something that can be done.

上記従来の蒸気による発電装置は、電力を発生するために消費した蒸気を有効に補給することができないために、発電装置全体のエネルギー効率が低いものとなり、ひいては、発電装置の設備償却に長期間を要してしまう問題があった。
特開平２−６１３０５号公報 Since the conventional steam power generation apparatus cannot effectively replenish the steam consumed to generate electric power, the energy efficiency of the entire power generation apparatus becomes low, and as a result, equipment depreciation of the power generation apparatus is prolonged. There was a problem that required.
JP-A-2-61305

解決しようとする課題は、電力を発生するために消費した蒸気を有効に補給することによって、発電装置全体のエネルギー効率を高く維持して、発電装置の設備償却期間を大幅に短縮することである。 The problem to be solved is to maintain the energy efficiency of the entire power generation device high by effectively replenishing the steam consumed to generate power, and to greatly shorten the equipment depreciation period of the power generation device. .

本発明は、蒸気使用箇所へ蒸気を供給するプロセス蒸気供給管を設けて、当該プロセス蒸気供給管に蒸気膨張機を介在したものにおいて、蒸気膨張機で消費した蒸気の一部を、蒸気使用箇所から回収して再び蒸気使用箇所へ供給する蒸気回収機を取り付けたものである。 The present invention provides a process steam supply pipe for supplying steam to a steam use place, and a steam expander is interposed in the process steam supply pipe. It is attached with a steam recovery machine that is recovered from and supplied again to the steam use point.

本発明は、蒸気回収機を取り付けたことによって、蒸気膨張機で発電するために消費した蒸気の一部を、蒸気使用箇所から回収して再び蒸気使用箇所へ供給することにより、発電装置全体のエネルギー効率を高く維持することができ、ひいては、発電装置の設備償却の期間を大幅に短縮することができる。 By attaching a steam recovery machine, the present invention recovers a part of the steam consumed for generating electricity with the steam expander from the steam use location and supplies it again to the steam use location, so that Energy efficiency can be maintained high, and as a result, the period of equipment depreciation of the power generation apparatus can be greatly shortened.

本発明の蒸気による発電装置は、プロセス蒸気供給管に蒸気膨張機を介在したものであるが、この蒸気膨張機としては、冷凍や空調やガスコンプレッサとして従来から幅広く使用されてきたスクリュー式コンプレッサの逆サイクルを利用することによって、すなわち、スクリュー式コンプレッサの蒸気の入口と出口を逆にして、出口側から高圧蒸気を注入し、入口側から膨張して圧力の低下した低圧蒸気を流下させることによって蒸気膨張機として用いることができる。 The steam power generation apparatus of the present invention has a steam expander interposed in a process steam supply pipe. This steam expander is a screw compressor that has been widely used for refrigeration, air conditioning, and gas compressors. By using a reverse cycle, that is, by reversing the steam inlet and outlet of the screw compressor, injecting high-pressure steam from the outlet side, and expanding low-pressure steam that has expanded and reduced pressure from the inlet side. It can be used as a steam expander.

図１において、高圧のプロセス蒸気供給管１と、蒸気膨張機２と、蒸気使用箇所としての蒸気使用装置３、及び、蒸気回収機４とで本発明の蒸気による発電装置を構成する。 In FIG. 1, a high-pressure process steam supply pipe 1, a steam expander 2, a steam use device 3 as a steam use location, and a steam recovery device 4 constitute a steam power generation device of the present invention.

高圧のプロセス蒸気供給管１には、蒸気使用装置３へ供給する蒸気の圧力を調節する圧力調節弁５と開閉弁６を介在して蒸気使用装置３と接続する。プロセス蒸気供給管１を分岐した分岐管７を蒸気膨張機２と接続し、蒸気膨張機２の出口側を管路８で蒸気使用装置３と接続する。蒸気膨張機２から蒸気使用装置３へ必要とする蒸気量を供給できる場合は、上方の開閉弁６を閉弁しておき、一方、蒸気使用装置３で必要とする蒸気量を蒸気膨張機２から供給できない場合に、開閉弁６を開弁して圧力調節弁５から不足の蒸気量を蒸気使用装置３へ供給することができるものである。 The high-pressure process steam supply pipe 1 is connected to the steam using device 3 through a pressure control valve 5 and an on-off valve 6 for adjusting the pressure of the steam supplied to the steam using device 3. A branch pipe 7 branched from the process steam supply pipe 1 is connected to the steam expander 2, and an outlet side of the steam expander 2 is connected to the steam using device 3 through a pipe line 8. When the required steam amount can be supplied from the steam expander 2 to the steam using device 3, the upper on-off valve 6 is closed, while the steam amount required by the steam using device 3 is changed to the steam expander 2. When the pressure cannot be supplied, the on-off valve 6 is opened and the insufficient steam amount can be supplied from the pressure control valve 5 to the steam using device 3.

蒸気膨張機２は、スクリュー式蒸気膨張機を用いた例を示す。スクリュー式蒸気膨張機２は、左右一対のオス・メスのスクリュー式ロータ部９と、ロータ部９の出力軸と連結した発電機１０とで構成する。分岐管７から蒸気膨張機２のロータ部９へ供給された高圧蒸気によって、スクリュー式ロータ部９が回転して、連結された発電機１０で電力を発生し、ロータ部９を回転駆動して膨張し低圧化した低圧蒸気が管路８から蒸気使用装置３へ供給される。 The steam expander 2 shows an example using a screw steam expander. The screw-type steam expander 2 includes a pair of left and right male and female screw-type rotor units 9 and a generator 10 connected to the output shaft of the rotor unit 9. The high pressure steam supplied from the branch pipe 7 to the rotor unit 9 of the steam expander 2 rotates the screw type rotor unit 9, generates electric power by the connected generator 10, and drives the rotor unit 9 to rotate. The low-pressure steam that has been expanded and reduced in pressure is supplied from the pipe line 8 to the steam using device 3.

蒸気使用装置３の下方に、蒸気トラップ１１と開閉弁１２を並列に配置して、更に下方の復水タンク１３と接続する。蒸気トラップ１１は、蒸気使用装置３内で蒸気の凝縮した復水だけを、復水タンク１３へ排出するものである。 A steam trap 11 and an on-off valve 12 are arranged in parallel below the steam using device 3 and further connected to a condensate tank 13 below. The steam trap 11 discharges only the condensate condensed with steam in the steam using device 3 to the condensate tank 13.

復水タンク１３の上部を管路１４によって蒸気回収機４の吸引口１５と接続する。蒸気回収機４は、スチームエゼクタで構成して、吸引口１５の図示しないノズルを、高圧のプロセス蒸気供給管１を分岐した分岐管１６と接続し、出口側のディフューザ部１８を管路１７で蒸気使用装置３と接続する。 The upper part of the condensate tank 13 is connected to the suction port 15 of the steam recovery machine 4 by a conduit 14. The steam recovery machine 4 is composed of a steam ejector, and a nozzle (not shown) of the suction port 15 is connected to a branch pipe 16 branched from the high-pressure process steam supply pipe 1, and the diffuser portion 18 on the outlet side is connected to a pipe line 17. Connect to the steam using device 3.

スチームエゼクタ４は、分岐管１６から供給される高圧蒸気によって吸引口１５で吸引力を生じて、復水タンク１３内で高温状態の復水から再度蒸発した再蒸発蒸気を吸引混合し、この混合蒸気を蒸気使用装置３へ供給することによって、蒸気膨張機２で消費した蒸気の一部を、蒸気使用装置３から回収して再び蒸気使用装置３へ供給することができるものである。 The steam ejector 4 generates a suction force at the suction port 15 by the high-pressure steam supplied from the branch pipe 16 and sucks and mixes the re-evaporated steam evaporated again from the high-temperature condensate in the condensate tank 13. By supplying the steam to the steam using device 3, a part of the steam consumed by the steam expander 2 can be recovered from the steam using device 3 and supplied again to the steam using device 3.

復水タンク１３の下方に管路２０を介して液体圧送部材１９の復水流入口２１と接続する。液体圧送部材１９は、高温復水流入口２１と、復水流出口２２と、高圧操作用蒸気導入口２３、及び、復水タンク１３の左側部と接続した蒸気排出口２４を有し、管路２０に逆止弁２５を介在する。逆止弁２５は、復水タンク１３から液体圧送部材１９内への復水の流下を許容し、反対方向の流れは阻止するものである。 The condensate tank 13 is connected to the condensate inlet 21 of the liquid pumping member 19 via a pipe line 20 below the condensate tank 13. The liquid pumping member 19 has a high-temperature condensate inlet 21, a condensate outlet 22, a high-pressure operation steam inlet 23, and a steam outlet 24 connected to the left side of the condensate tank 13. A check valve 25 is interposed between the two. The check valve 25 allows the condensate to flow from the condensate tank 13 into the liquid pumping member 19 and prevents the flow in the opposite direction.

同様に、復水流出口２２に逆止弁２６を介して復水排出管２７を接続する。この逆止弁２６は、液体圧送部材１９内から復水排出管２７への復水の流下を許容し、反対方向の流れは阻止する機能を有する。高圧操作用蒸気導入口２３に、高圧のプロセス蒸気供給管１を分岐した高圧蒸気分岐管２８を接続する。 Similarly, a condensate discharge pipe 27 is connected to the condensate outlet 22 via a check valve 26. The check valve 26 has a function of allowing the flow of condensate from the liquid pumping member 19 to the condensate discharge pipe 27 and blocking the flow in the opposite direction. A high-pressure steam branch pipe 28 branched from the high-pressure process steam supply pipe 1 is connected to the high-pressure operation steam inlet 23.

液体圧送部材１９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、高圧操作用蒸気導入口２３を閉口し、一方、蒸気排出口２４を開口して、復水タンク１３から高温復水を逆止弁２５と高温復水流入口２１を通して液体圧送部材１９内に流下させる。 The liquid pumping member 19 closes the high-pressure operation steam inlet 23 and opens the steam outlet 24 when the float (not shown) disposed therein is located in the lower part, and opens the steam outlet 24 from the condensate tank 13 at a high temperature. Condensate is caused to flow down into the liquid pumping member 19 through the check valve 25 and the high-temperature condensate inlet 21.

液体圧送部材１９内に高温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、蒸気排出口２４を閉口し、一方、高圧操作用蒸気導入口２３を開口して、高圧蒸気分岐管２８から高圧圧送用蒸気を内部に流入させることにより、内部に溜まった復水を、復水流出口２２と逆止弁２６と復水排出管２７を通して所定箇所へ圧送する。 When high-temperature condensate accumulates in the liquid pumping member 19 and a float (not shown) is positioned at a predetermined upper portion, the steam discharge port 24 is closed, while the high-pressure operation steam inlet 23 is opened, and the high-pressure steam branch pipe 28 is opened. Then, the condensate accumulated inside is pumped into a predetermined location through the condensate outlet 22, the check valve 26, and the condensate discharge pipe 27.

復水が圧送されて液体圧送部材１９内の液位が低下すると、再度、高圧操作用蒸気導入口２３を閉口し、蒸気排出口２４を開口することにより、復水タンク１３から高温復水を内部へ流下させる。このような作動サイクルを繰り返すことにより、液体圧送部材１９は、復水タンク１３からの復水を所定箇所へ圧送する。 When the condensate is pumped and the liquid level in the liquid pumping member 19 is lowered, the high-pressure operation steam inlet 23 is closed again and the steam outlet 24 is opened, so that the high-temperature condensate is discharged from the condensate tank 13. Flow down to the inside. By repeating such an operation cycle, the liquid pumping member 19 pumps the condensate from the condensate tank 13 to a predetermined location.

高圧のプロセス蒸気供給管１を分岐した分岐管１６から供給される高圧蒸気によって、蒸気回収機４の吸引口１５で吸引力を発生して、復水タンク１３内で高温状態の復水から再度蒸発した再蒸発蒸気を吸引混合し、この混合蒸気を蒸気使用装置３へ供給することによって、蒸気膨張機２で消費した蒸気の一部を、蒸気使用装置３から回収して再び蒸気使用装置３へ供給することができ、発電装置全体のエネルギー効率を高く維持し、ひいては、発電装置の設備償却の期間を大幅に短縮することができる。 The high-pressure steam supplied from the branch pipe 16 branched from the high-pressure process steam supply pipe 1 generates a suction force at the suction port 15 of the steam recovery machine 4, and starts again from the high-temperature condensate in the condensate tank 13. A part of the steam consumed by the steam expander 2 is recovered from the steam using device 3 by sucking and mixing the evaporated re-evaporated steam and supplying this mixed steam to the steam using device 3, and again using the steam using device 3. The energy efficiency of the entire power generator can be maintained high, and as a result, the equipment depreciation period of the power generator can be greatly shortened.

本発明の蒸気による発電装置の構成図。The block diagram of the power generator by the steam of this invention.

Explanation of symbols

１プロセス蒸気供給管
２蒸気膨張機
３蒸気使用装置
４蒸気回収機
９スクリュー式ロータ部
１０発電機
１３復水タンク
１５吸引口
１９液体圧送部材
２１高温復水流入口
２２復水流出口
２３高圧操作用蒸気導入口
２４蒸気排出口
２５、２６逆止弁
２７復水排出管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Process steam supply pipe 2 Steam expander 3 Steam use apparatus 4 Steam recovery machine 9 Screw-type rotor part 10 Generator 13 Condensate tank 15 Suction port 19 Liquid pumping member 21 High temperature condensate inlet 22 Condensate outlet 23 Steam for high pressure operation Inlet 24 Steam outlet 25, 26 Check valve 27 Condensate discharge pipe

Claims

A process steam supply pipe that supplies steam to the steam use location is provided, and in the case where a steam expander is interposed in the process steam supply pipe, a part of the steam consumed by the steam expander is recovered from the steam use location. A steam power generator, which is equipped with a steam recovery machine that supplies the steam to the place where the steam is used again.