JP5171414B2 - Steam power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、蒸気発生手段で発生させた蒸気を用いて発電するための蒸気発電システムに関する。 The present invention relates to a steam power generation system for generating power using steam generated by a steam generating means.
従来から、ボイラ等の蒸気発生手段で発生させた蒸気を下流側の蒸気利用プロセスに供給する際に、この発生させた蒸気の圧力と蒸気利用プロセスで必要な蒸気の圧力との圧力差を用いて発電する蒸気発電システムとしては、特許文献1に記載の蒸気発電システムが知られている。 Conventionally, when supplying steam generated by steam generating means such as boilers to the downstream steam utilization process, the pressure difference between the generated steam pressure and the steam pressure required in the steam utilization process is used. As a steam power generation system that generates electric power, a steam power generation system described in Patent Document 1 is known.
この蒸気発電システムは、図3に示されるように、蒸気発生手段(ボイラ)210で発生させた蒸気をこの蒸気を利用する蒸気利用プロセス212に供給流路(主配管)214を通じて供給する蒸気利用プロセス系統200に配される。具体的には、蒸気発電システムは、蒸気利用プロセス系統200の供給流路214に接続され、当該供給流路214を流れる前記蒸気を利用して発電する発電装置220を備えている。 As shown in FIG. 3, this steam power generation system uses steam that is supplied from steam generated by a steam generating means (boiler) 210 to a steam using process 212 that uses the steam through a supply channel (main pipe) 214. Arranged in the process system 200. Specifically, the steam power generation system includes a power generation device 220 that is connected to the supply flow path 214 of the steam utilization process system 200 and generates power using the steam flowing through the supply flow path 214.
この発電装置220は、供給流路214より供給された蒸気から回転動力を得る駆動手段(蒸気タービン)222と、駆動手段222で得られた前記回転動力が伝達されるようにこの駆動手段222に連結された発電機224とを有する。 The power generation apparatus 220 includes a driving unit (steam turbine) 222 that obtains rotational power from the steam supplied from the supply flow path 214, and the driving unit 222 so that the rotational power obtained by the driving unit 222 is transmitted. And a generator 224 connected thereto.
駆動手段(蒸気タービン)222は、入口側に供給流路214から分岐した導入管236が接続され、出口側に導入管236の分岐位置より下流側で主配管214に合流する排出管238が接続されている。このように導入管236及び排出管238が接続されることで、供給流路214を流れる蒸気は、導入管236から駆動手段222に供給され、当該駆動手段222で回転動力を得るのに利用された後、排出管238に排出されて、供給流路214に導入される。このとき、駆動手段222で得られた前記回転動力が発電機224に伝達され、この伝達された回転動力によって当該発電機224が発電する。 The driving means (steam turbine) 222 has an inlet pipe 236 branched from the supply flow path 214 connected to the inlet side, and an outlet pipe 238 joined to the main pipe 214 downstream from the branch position of the inlet pipe 236 connected to the outlet side. Has been. By connecting the introduction pipe 236 and the discharge pipe 238 in this way, the steam flowing through the supply flow path 214 is supplied from the introduction pipe 236 to the driving means 222 and used to obtain rotational power by the driving means 222. After that, it is discharged to the discharge pipe 238 and introduced into the supply channel 214. At this time, the rotational power obtained by the driving means 222 is transmitted to the generator 224, and the generator 224 generates power by the transmitted rotational power.
このように供給流路214を流れる蒸気では、駆動手段222を通過することで回転動力として当該蒸気の有するエネルギーの一部が回収され、この回収されたエネルギーに相当する圧力が低下する。このとき、駆動手段222では、排出される蒸気の圧力が蒸気利用プロセス212の必要とする圧力となるように設定されている。即ち、この発電システムにおける発電装置220は、蒸気からエネルギーを回収すると共に、蒸気発生手段210で発生させた蒸気の圧力を下流の蒸気利用プロセス212が必要とする圧力まで減圧する減圧弁としての役割も果たしている。
このような蒸気発電システムにおいて、蒸気発生手段210から一定圧力の蒸気が供給された場合であっても、蒸気利用プロセス212における蒸気使用量の時間変動が大きいと当該供給流路214内の蒸気の圧力が変動し、蒸気利用プロセス212に安定した圧力の蒸気を供給し難い場合がある。 In such a steam power generation system, even when steam at a constant pressure is supplied from the steam generating means 210, if the time variation of the steam usage in the steam utilization process 212 is large, the steam in the supply flow path 214 is reduced. In some cases, the pressure fluctuates and it is difficult to supply steam at a stable pressure to the steam utilization process 212.
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、蒸気利用プロセスでの蒸気使用量の時間変動に関わらず当該蒸気利用プロセスに安定した圧力の蒸気を供給できる蒸気発電システムを提供することを課題とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention has an object to provide a steam power generation system capable of supplying steam having a stable pressure to the steam utilization process regardless of temporal fluctuations in the amount of steam used in the steam utilization process. .
そこで、上記課題を解消すべく、本発明に係る蒸気発電システムは、第1の蒸気発生手段で発生させた蒸気を蒸気利用プロセスに供給する供給流路に接続され、前記発生させた蒸気を利用して発電する蒸気発電システムであって、前記供給流路に供給管と排出管とを介して接続された容積型膨張機、及び発電機を有する発電装置と、前記発電装置の下流側の蒸気の圧力を制御するための圧力制御手段とを備える。そして、前記発電装置の容積型膨張機は、前記第1の蒸気発生手段から前記供給管を介して膨張室に導入された前記蒸気の圧力によって回転動力を発生させ、この回転動力の発生に利用された蒸気を前記供給流路に前記排出管を介して排出し、前記発電装置の発電機は、前記容積型膨張機からの前記回転動力が伝達されるように当該容積型膨張機に連結されており、前記圧力制御手段は、前記発電装置の下流側で且つ前記蒸気利用プロセスの上流側における前記蒸気利用プロセスに供給される蒸気の圧力を測定する圧力測定手段を有し、この圧力測定手段で測定された圧力が前記蒸気利用プロセスで必要な圧力で安定するように、当該圧力測定手段により測定された圧力に基づいて前記容積型膨張機の回転数を制御することで前記発電装置の下流側を流れる蒸気の流量を調整する構成であることを特徴とする。 Therefore, in order to solve the above problem, the steam power generation system according to the present invention is connected to a supply flow path for supplying the steam generated by the first steam generation means to the steam utilization process, and uses the generated steam. a steam generator system that generates power by the supply flow path to the supply pipe and the discharge pipe and connected via a displacement type expander, and a power generator having a generator, downstream of the generator device Ru comprising of a pressure control means for controlling the pressure of the steam. The positive displacement expander of the power generator, wherein to generate a rotational force from the first steam generating means by the pressure of the steam introduced into the expansion chamber through the feed tube, used to generate the rotational power The generated steam is discharged to the supply channel through the discharge pipe, and the generator of the power generation device is connected to the positive displacement expander so that the rotational power from the positive displacement expander is transmitted. The pressure control means has pressure measurement means for measuring the pressure of the steam supplied to the steam utilization process on the downstream side of the power generation apparatus and on the upstream side of the steam utilization process, and the pressure measurement means in so that the measured pressure to stabilize at the required pressure in the steam utilization process, the power generation device by, based on the measured pressure by the pressure measuring means for controlling the rotational speed of the positive displacement expander Characterized in that it is configured to adjust the flow rate of the steam flowing through the flow side.
かかる構成によれば、前記圧力制御手段が前記圧力測定手段での測定結果に基づいて前記容積型膨張機の回転数を制御することで、前記発電装置の下流側に供給される蒸気の流量を変動させることができる。そのため、前記蒸気利用プロセスにおける蒸気使用量の時間変動が大きくても、前記供給流路における前記発電装置の下流側を流れる前記蒸気の流量を調整することで、当該蒸気の圧力を蒸気利用プロセスで必要な圧力に安定させることができる。 According to such a configuration, the pressure control means controls the rotational speed of the positive displacement expander based on the measurement result of the pressure measurement means, thereby reducing the flow rate of the steam supplied to the downstream side of the power generation device. Can be varied. Therefore, even if the time variation of the steam usage amount in the steam utilization process is large, the steam pressure is adjusted in the steam utilization process by adjusting the flow rate of the steam flowing downstream of the power generation device in the supply flow path. It can be stabilized at the required pressure.
従って、蒸気利用プロセスでの蒸気使用量の時間変動が大きく、必要な蒸気の圧力が所定の一定圧力であったとしても、前記容積型膨張機が前記圧力測定手段での測定結果に基づいて回転数が制御されることで、当該容積型膨張機の下流側の前記供給流路を流れる蒸気の圧力を前記所定の一定圧力に容易に調整可能となる。 Therefore, even if the time variation of the amount of steam used in the steam utilization process is large and the required steam pressure is a predetermined constant pressure, the positive displacement expander rotates based on the measurement result of the pressure measuring means. By controlling the number, the pressure of the steam flowing through the supply flow channel on the downstream side of the positive displacement expander can be easily adjusted to the predetermined constant pressure.
本発明に係る蒸気発電システムにおいては、前記圧力制御手段は、前記発電機の回転数を制御する回転制御部を有し、この回転制御部が前記圧力測定手段で測定された圧力に基づいて前記発電機の回転数を制御することで当該発電機に連結された前記容積型膨張機の回転数を制御する構成であってもよい。 In the steam power generation system according to the present invention, the pressure control unit has a rotation control unit that controls the number of rotations of the generator, and the rotation control unit is based on the pressure measured by the pressure measurement unit. The structure which controls the rotation speed of the said positive displacement expander connected with the said generator by controlling the rotation speed of a generator may be sufficient.
かかる構成によれば、前記回転制御部が前記測定された圧力に基づいて前記発電機の回転数を制御することで、当該発電機に連結された前記容積型膨張機の回転数が制御される。即ち、前記回転制御部は、前記発電機を介して前記容積型膨張機の回転数を制御することができる。その結果、前記発電機の下流側の前記供給流路における蒸気の流量が調整され、前記蒸気利用プロセスに安定した圧力の蒸気が供給される。 According to this configuration, the rotation control unit controls the rotation speed of the generator based on the measured pressure, thereby controlling the rotation speed of the positive displacement expander connected to the generator. . That is, the rotation control unit can control the rotation speed of the positive displacement expander via the generator. As a result, the flow rate of the steam in the supply flow channel on the downstream side of the generator is adjusted, and steam with a stable pressure is supplied to the steam utilization process.
また、前記圧力制御手段は、前記容積型膨張機の上流側に設けられ、前記容積型膨張機に導入される蒸気の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁の開度を制御する弁制御部とを有し、この弁制御部が前記圧力測定手段で測定された圧力に基づいて前記流量調整弁の開度を制御し、前記容積型膨張機に導入される前記蒸気の流量を調整することで当該容積型膨張機の回転数を制御する構成であってもよい。 The pressure control means is provided on the upstream side of the positive displacement expander, and controls a flow rate adjustment valve for adjusting a flow rate of steam introduced into the positive displacement expander, and an opening degree of the flow rate adjustment valve. A valve control unit that controls the opening of the flow rate adjustment valve based on the pressure measured by the pressure measuring means, and controls the flow rate of the steam introduced into the positive displacement expander. The structure which controls the rotation speed of the said positive displacement expander by adjusting may be sufficient.
かかる構成によれば、前記弁制御部が前記測定された圧力に基づいて前記流量調整弁の開度を制御することで、前記容積型膨張機に導入される蒸気の流量が調整され、当該容積型膨張機の回転数が制御される。その結果、前記発電機の下流側の前記供給流路における蒸気の流量が調整され、前記蒸気利用プロセスに安定した圧力の蒸気が供給される。 According to such a configuration, the flow rate of the steam introduced into the positive displacement expander is adjusted by the valve control unit controlling the opening of the flow rate adjustment valve based on the measured pressure, and the volume The rotational speed of the mold expander is controlled. As a result, the flow rate of the steam in the supply flow channel on the downstream side of the generator is adjusted, and steam with a stable pressure is supplied to the steam utilization process.
また、前記供給流路の途中に前記第1の蒸気発生手段よりも低圧で且つ前記蒸気利用プロセスで必要な圧力の蒸気を発生させる第2の蒸気発生手段がさらに接続されており、前記発電装置が前記第2の蒸気発生手段の接続された位置よりも上流側の前記供給流路に接続される構成が好ましい。 Further, a second steam generating means for generating steam having a pressure lower than that of the first steam generating means and a pressure required for the steam using process is further connected in the middle of the supply flow path. Is preferably connected to the supply flow channel upstream of the position where the second steam generating means is connected.
このように前記第1及び第2の蒸気発生手段が接続された前記供給流路に配されても、前記圧力測定手段の測定結果に基づいて前記容積型膨張機の回転数が制御されることで、前記発電機の下流側の前記供給流路を流れる蒸気流量が保たれ、前記蒸気利用プロセスに安定した圧力の蒸気が供給される。 Even when the first and second steam generating means are thus connected to the supply flow path, the rotational speed of the positive displacement expander is controlled based on the measurement result of the pressure measuring means. Therefore, the flow rate of the steam flowing through the supply flow path on the downstream side of the generator is maintained, and steam with a stable pressure is supplied to the steam utilization process.
しかも、前記第2の蒸気発生手段が前記供給流路に接続されることで、前記第1の蒸気供給手段で発生させる蒸気量が不足しても、前記第2の蒸気発生手段からの蒸気が供給流路に供給されるため、前記蒸気利用プロセスで必要な蒸気量が確実に確保される。 In addition, since the second steam generating means is connected to the supply flow path, even if the amount of steam generated by the first steam supplying means is insufficient, the steam from the second steam generating means is Since it is supplied to the supply channel, the amount of steam required in the steam utilization process is ensured.
このように第1及び第2の蒸気発生手段が接続された前記供給流路に前記蒸気発電システムが配される場合、第1の蒸気発生手段で発生させた蒸気の圧力がPm、第2の蒸気発生手段で発生させた蒸気の圧力がPlとすると、前記容積型膨張機の内部圧力比πiが
πi≦Pm/Pl
である構成が好ましい。
When the steam power generation system is arranged in the supply flow path to which the first and second steam generating means are connected in this way, the pressure of the steam generated by the first steam generating means is Pm, If the pressure of the steam generated by the steam generating means is Pl, the internal pressure ratio πi of the positive displacement expander is
πi ≦ Pm / Pl
The structure which is is preferable.
かかる構成によれば、前記容積型膨張機の出口圧力が前記発電装置の下流側の供給流路の蒸気の圧力よりも高くなるため、当該容積型膨張機における排気工程での逆流現象を防止できる。そのため、当該容積型膨張機において通過する蒸気からの回収エネルギーの減少が抑制される。 According to such a configuration, the outlet pressure of the positive displacement expander is higher than the pressure of the steam in the supply flow channel on the downstream side of the power generation device, so that a backflow phenomenon in the exhaust process in the positive displacement expander can be prevented. . Therefore, a reduction in energy recovered from the steam passing through the positive displacement expander is suppressed.
以上より、本発明によれば、蒸気利用プロセスでの蒸気使用量の時間変動に関わらず当該蒸気利用プロセスに安定した圧力の蒸気を供給できる蒸気発電システムを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a steam power generation system that can supply steam having a stable pressure to the steam utilization process regardless of temporal fluctuations in the amount of steam used in the steam utilization process.
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本実施形態に係る蒸気発電システムは、ボイラ等の蒸気発生手段で生成した(発生させた)蒸気の圧力とこの蒸気を利用する蒸気利用設備(以下、単に「プロセス」とも称する。)で必要な蒸気の圧力との圧力差を利用して発電する発電システムである。 The steam power generation system according to the present embodiment is necessary for the pressure of steam generated (generated) by steam generating means such as a boiler and steam utilization equipment (hereinafter also simply referred to as “process”) that uses this steam. This is a power generation system that generates power using a pressure difference from the pressure of steam.
図1に示されるように、この蒸気発電システム10は、第1の蒸気発生手段20と、第2の蒸気発生手段30と、これら第1及び第2の蒸気発生手段20,30で発生させた蒸気を利用するプロセス40とを備えた蒸気利用プロセス系統100に配されている。この蒸気利用プロセス系統100では、第1の蒸気発生手段20とプロセス40とが主配管(供給流路)50で接続され、第2の蒸気発生手段30が副配管52を介して主配管50に接続されている。
As shown in FIG. 1, the steam
第1の蒸気発生手段20は、一対の排熱ボイラ20a,20aで構成されている。この排熱ボイラ20aは、例えば、自家発電用ガスタービンやガスエンジンの冷却にて排熱回収するボイラである。この排熱ボイラ20aからは、1.2〜1.6MPaの蒸気が主配管50に供給される。尚、本実施形態においては、第1の蒸気発生手段20として、一対の排熱ボイラ20a,20aが用いられているが、3つ以上のボイラでもよい。また、排熱ボイラ20aに限定される必要もなく他のタイプのボイラでもよい。また、生成する蒸気の圧力も1.2〜1.6MPaに限定される必要もなく、プロセス40で必要な蒸気の圧力よりも高い圧力であればよい。
The first steam generation means 20 is composed of a pair of
これら一対の排熱ボイラ20a,20aは、主配管50の上流側端部の接続管54に接続されている。この接続管54は、主配管50の上流側端部を排熱ボイラ20aに対応した数に分岐させた管で、それぞれコントロール弁56が設けられている。コントロール弁56は、蒸気利用プロセス系統100に配される蒸気発電システム10で発電を行わない場合には減圧弁として働き、蒸気発電システム10で発電を行う場合には接続管54を閉塞する弁である。
The pair of
第2の蒸気発生手段30は、第1の蒸気発生手段20(排熱ボイラ20a)よりも低圧で且つプロセス40で必要な圧力の蒸気を発生させる蒸気発生手段である。本実施形態においては、複数の低圧小型貫流ボイラ(以下、単に「貫流ボイラ」とも称する。)30a,30a,…で構成されている。これら複数の貫流ボイラ30a,30a,…には給水ヘッダ32から水がそれぞれ供給され、各貫流ボイラ30a内で生成された蒸気が蒸気送出ヘッダ34で集められる。この集められた蒸気が副配管52を通じて主配管50に導入される。これら複数の貫流ボイラ30a,30a,…で構成される第2の蒸気発生手段30からは、0.9MPaの蒸気が供給される。尚、第2の蒸気発生手段30においても、他のタイプのボイラが用いられてもよい。
The second steam generating means 30 is a steam generating means for generating steam having a pressure lower than that of the first steam generating means 20 (
プロセス40は、例えば給湯器、暖房機、乾燥機、洗浄装備、殺菌器等の蒸気を利用する設備であり、本実施形態においては、0.9MPaの一定圧力の蒸気を利用する設備である。
The
蒸気発電システム10は、主配管50において、第1の蒸気発生手段20の下流で、且つ第2の蒸気発生手段30の上流側(副配管52が接続された部位の上流側)に接続されている。この蒸気発電システム10は、主配管50を流れる蒸気を利用して発電する発電装置12と、この発電装置12の下流側の蒸気の圧力を制御するための圧力制御手段14とを備える。
The steam
発電装置12は、第1の蒸気発生手段20から供給される蒸気の圧力を下流側の利用プロセス40が必要とする圧力(以下、単に「プロセス側要求圧力」とも称する。)に減圧する際に発電を行う装置である。具体的には、容積型膨張機12aと発電機12bとを備えている。
The
容積型膨張機12aは、内部に形成された膨張室に導入された蒸気(流体)の圧力で駆動され動力(回転動力)を発生する膨張機である。本実施形態においては、スクリュ膨張機(いわゆるスクリューエキスパンダ)12aが用いられている。
The
本実施形態において、このスクリュ膨張機12aの内部圧力比πiは、第1の蒸気発生手段20で発生させた蒸気の圧力がPm、第2の蒸気発生手段30で発生させた蒸気の圧力がPlとすると、πi≦Pm/Plとなるように設定されている。
In the present embodiment, the internal pressure ratio πi of the
このような内部圧力比πiとすることで、スクリュ膨張機12aの膨張室の出口圧力が発電装置12の下流側の主配管50(排出管62)の蒸気の圧力よりも高くなるため、当該スクリュ膨張機12aにおける排気工程での逆流現象が防止される。その結果、スクリュ膨張機12aにおいて通過する蒸気からの回収エネルギーの減少が抑制される。
By setting such an internal pressure ratio πi, the outlet pressure of the expansion chamber of the
スクリュ膨張機12aの入口には供給管60が接続され、出口には排出管62が接続されている。供給管60は、接続管54におけるコントロール弁56の上流側に接続されている。詳細には、供給管60は、上流側が分岐しており、各接続管54のコントロール弁56の上流側に分岐した供給管(分岐供給管)60aが接続されている。これら分岐供給管60a,60aは、途中で合流して1本の管路(供給管)60となった後、スクリュ膨張機12aの入口に接続されている。また、各分岐供給管60aには逆止弁64が設けられている。
A
一方、排出管62は、コントロール弁56よりも下流側の接続管54(主配管50)に接続されている。このように供給管60と排出管62とが配管されることで、第1の蒸気発生手段20で生成された蒸気がスクリュ膨張機12aに供給され、このスクリュ膨張機12aから排出された蒸気がコントロール弁56を通過することなく主配管50に導入されるようになっている。
On the other hand, the
また、供給管60には、供給蒸気仕切弁(開閉弁)66が設けられると共に、排出管62には、排出蒸気仕切弁(開閉弁)68が設けられている。この排出蒸気仕切弁68と供給管60の供給蒸気仕切弁66とは、接続管54を流れる蒸気を供給管60へ導入するか否かを切り換える切換手段を構成している。
The
即ち、第1の蒸気発生手段20で生成された蒸気をそのままプロセス40へ供給するときには、これら両方の蒸気仕切弁66,68を閉じて各コントロール弁56を開き、蒸気を利用した発電を行うときにはこれら両方の蒸気仕切弁66,68を開いて各コントロール弁56を閉じる。
That is, when the steam generated by the first steam generating means 20 is supplied to the
発電機12bは、スクリュ膨張機12aに連結されている。具体的には、発電機12bの回転軸とスクリュ膨張機12aの回転軸とが連結されている。従って、スクリュ膨張機12aが供給された蒸気のエネルギーを回転動力に変換すると、この回転動力がスクリュ膨張機12aの回転軸から発電機12bの回転軸に伝達され、発電機12bにおいて発電が行われる。尚、本実施形態においては、スクリュ膨張機12aと発電機12bとの回転軸が直接連結されているが、減速機等を介して連結されてもよい。
The
発電機12bで発電された電気は、周波数変換器(図示省略)に送られ、例えば30〜120Hzの電気をAC50又は60Hzの商用周波数の電気に変換され、外部の系統に送電される。
The electricity generated by the
圧力制御手段14は、蒸気の圧力を測定する圧力センサ(圧力測定手段)14aと、発電機12bの回転数を制御する回転数コントローラ(回転制御部)14bとを有する。
The pressure control means 14 includes a pressure sensor (pressure measurement means) 14a that measures the pressure of the steam, and a rotation speed controller (rotation control section) 14b that controls the rotation speed of the
圧力センサ14aは、発電装置12の下流側の蒸気の圧力を測定するためのセンサであり、本実施形態においては、副配管52に設けられている。尚、圧力センサ14aは、副配管52に設けられる必要はなく、発電装置12の下流側で且つプロセス40の上流側であれば主配管50や排出管62であってもよい。
The
この圧力センサ14aで測定された管内を流れる蒸気の圧力データは、回転数コントローラ14bに送られる。
The pressure data of the steam flowing in the pipe measured by the
回転数コントローラ14bは、発電装置12の発電機12bと接続され、圧力センサ14aで測定された圧力データに基づいて発電機12bの回転数を制御する。このように回転数コントローラ14bによって発電機12bの回転数が制御されることで、この発電機12bと回転動力が伝達されるように連結されたスクリュ膨張機12aの回転数が制御される。即ち、回転数コントローラ14bは、発電機12bを介してスクリュ膨張機12aの回転数を制御することができる。本実施形態においては、回転数コントローラ14bは、主配管50における発電装置12の下流側の蒸気の圧力が常に一定となるように発電機12bの回転数をPID制御するように構成されている。
The
本実施形態に係る蒸気発電システム10は、以上の構成からなり、次に、この蒸気発電システム10の動作について説明する。
The steam
第1の蒸気発生手段20(一対の排熱ボイラ20a,20a)の駆動によって生成された蒸気は、接続管54を通じて主配管50に流れ込む。このとき前記蒸気はコントロール弁56で第1の蒸気発生手段20からの吐出圧力(1.2〜1.6MPa)からプロセス側要求圧力(0.9MPa)まで減圧される。このプロセス側要求圧力まで減圧された蒸気は、主配管50を流れて下流側のプロセス40へ供給される。
The steam generated by driving the first steam generating means 20 (the pair of
このとき、本実施形態のプロセス40においては蒸気使用量の時間変動が大きく、第1の蒸気発生手段20から供給される蒸気のみでは蒸気使用量のピーク時に必要な蒸気量が確保できないことが生じる。そのため、第2の蒸気発生手段30において蒸気を生成し、この蒸気も主配管50を通じて下流側の利用プロセス40に供給される。この第2の蒸気発生手段30から主配管50に導入される蒸気は、各コントロール弁56通過後のプロセス側要求圧力まで減圧された蒸気と合流する。そのため、第2の蒸気発生手段30では、0.9MPaの蒸気が生成されるように設定されている。
At this time, in the
そして、発電を行う場合には、供給管60の供給蒸気仕切弁66及び排出管62の排出蒸気仕切弁68が開かれると共に各コントロール弁56が閉じられる。これにより、第1の蒸気発生手段20で生成され、接続管54を通じて各接続管54の合流部を経てプロセス40に向かって流れていた蒸気が供給管60へ供給される。
When power generation is performed, the supply
接続管54から供給管60へ供給された蒸気は、スクリュ膨張機12aの入口から膨張室(図示省略)に導入される。スクリュ膨張機12aは、この膨張室に導入された前記蒸気の圧力によって回転動力を発生させ、この回転動力の発生に利用した蒸気を出口から排出管62に排出する。
The steam supplied from the
スクリュ膨張機12aで発生させた回転動力は発電機12bに伝達され、発電機12bの回転軸を回転させる。
The rotational power generated by the
発電機12bは、その回転軸がスクリュ膨張機12aから伝達された回転動力によって回転することで発電する。この発電機12bで生成された電気は、周波数変換器(図示省略)に送られ、前記のように商用周波数の電流に変換されて外部の系統に送電される。
The
一方、スクリュ膨張機12aから排出された蒸気は、排出管62を通じて主配管50に導入され、下流側のプロセス40へ供給される。
On the other hand, the steam discharged from the
このとき、プロセス40へ供給される発電装置12の下流側の蒸気では、圧力制御手段14によって圧力が制御されている。
At this time, the pressure of the steam on the downstream side of the
具体的には、発電装置12の下流側を流れる蒸気の圧力を圧力センサ14aによって測定する。この測定によって得られた蒸気の圧力データは、回転数コントローラ14bに送られる。回転数コントローラ14bは、前記圧力データに基づいて発電機12bの回転数を制御することで、この発電機12bに連結されたスクリュ膨張機12aの回転数を制御する。このようにスクリュ膨張機12aの回転数が変化すると、当該スクリュ膨張機12aを通過する蒸気の量が変動する。この変動に伴って発電装置12の下流側の蒸気の圧力が変動する。
Specifically, the pressure of the steam flowing on the downstream side of the
このようにして、回転数コントローラ14bは、圧力センサ14aで測定される圧力値がプロセス側要求圧力となるように発電機12bを介してスクリュ膨張機12aの回転数を制御する。
Thus, the
そうすることで、プロセス40における蒸気使用量の時間変動が大きくても、発電装置12の下流側を流れる蒸気の流量が調整され、この流量調整によって前記蒸気の圧力をプロセス側要求圧力に安定させることができる。
By doing so, the flow rate of the steam flowing downstream of the
以上説明したように、本実施形態によれば、利用プロセス40での蒸気使用量の時間変動が大きく、プロセス側要求圧力が一定の圧力(0.9MPa)であったとしても、スクリュ膨張機12aが圧力センサ14aでの測定結果に基づいて回転数が制御されることで、当該スクリュ膨張機12aの下流側を流れる蒸気の圧力をプロセス側要求圧力に容易に調整可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the
尚、本発明の蒸気発電システム10は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
The steam
例えば、本実施形態においては、圧力制御手段14が圧力センサ14aと回転数コントローラ14bとで構成され、回転数コントローラ14bが発電機12bを介してスクリュ膨張機12aの回転数を制御することで発電装置12の下流側の蒸気の圧力が制御されている。しかし、この構成に限定される必要はなく、図2に示されるように、圧力制御手段14が圧力センサ14aと、スクリュ膨張機12aに導入される蒸気量を調整する流量調整弁14cと、この流量調整弁14cの開度を制御する開度コントローラ(弁制御部)14dとで構成されてもよい。
For example, in the present embodiment, the
この場合、流量調整弁14cは、供給管60の供給蒸気仕切弁66よりも下流で且つスクリュ膨張機12aの入口よりも上流に設けられる。そして、圧力センサ14aでの測定結果に基づいて、開度コントローラ14dが流量調整弁14cの開度を制御してスクリュ膨張機12aに導入される蒸気の流量を調整する。そうすることで、スクリュ膨張機12aの回転数が制御される。このようにしても、スクリュ膨張機12aを通過する蒸気の流量が変動し、その結果、主配管50における発電装置12の下流側を流れる蒸気の流量が調整され、当該主配管50を流れる蒸気の圧力をプロセス側要求圧力に安定させることができる。
In this case, the flow
また、本実施形態において、蒸気利用プロセス系統100は、蒸気源として、第1の蒸気発生手段及び第2の蒸気発生手段を有しているがこれに限定される必要はない。即ち、第1の蒸気発生手段20から供給される蒸気のみでプロセス40における蒸気使用量のピーク時に必要な蒸気量が確保できる場合には、蒸気利用プロセス系統は、蒸気源として第1の蒸気発生手段のみ有する系統であってもよい。
Further, in the present embodiment, the steam
本実施形態に係る蒸気発電システム10は、このような蒸気利用プロセス系統に配されても、圧力制御手段14が発電装置12の下流側に設けられた圧力センサ14aでの測定結果に基づいてスクリュ膨張機12aの回転数を制御することで、発電装置12の下流側に供給される蒸気の流量を変動させることができる。その結果、発電装置12の下流側を流れる蒸気の圧力をプロセス側必要圧力に安定させることができる。
Even when the steam
10 蒸気発電システム
12 発電装置
12a スクリュ膨張機(容積型膨張機)
12b 発電機
14 圧力制御手段
14a 圧力センサ(圧力測定手段)
14b 回転数コントローラ(回転制御部)
14c 流量調整弁
14d 開度コントローラ(弁制御部)
20 第1の蒸気発生手段
30 第2の蒸気発生手段
40 利用プロセス
50 主配管(供給流路)
10 steam
14b Rotation speed controller (rotation control unit)
14c
20 First steam generating means 30 Second steam generating means 40
Claims (5)
前記供給流路に供給管と排出管とを介して接続された容積型膨張機、及び発電機を有する発電装置と、前記発電装置の下流側の蒸気の圧力を制御するための圧力制御手段とを備え、
前記発電装置の容積型膨張機は、前記第1の蒸気発生手段から前記供給管を介して膨張室に導入された前記蒸気の圧力によって回転動力を発生させ、この回転動力の発生に利用された蒸気を前記供給流路に前記排出管を介して排出し、
前記発電装置の発電機は、前記容積型膨張機からの前記回転動力が伝達されるように当該容積型膨張機に連結されており、
前記圧力制御手段は、前記発電装置の下流側で且つ前記蒸気利用プロセスの上流側における前記蒸気利用プロセスに供給される蒸気の圧力を測定する圧力測定手段を有し、この圧力測定手段で測定された圧力が前記蒸気利用プロセスで必要な圧力に安定するように、当該圧力測定手段により測定された圧力に基づいて前記容積型膨張機の回転数を制御することで前記発電装置の下流側を流れる蒸気の流量を調整する構成であることを特徴とする蒸気発電システム。 The steam generated by the first steam generating means connected to the supply channel for supplying the steam usage process, a steam generator system that generates power by using the caused steam,
A positive displacement expander connected to the supply flow path via a supply pipe and a discharge pipe , a power generation apparatus having a power generator, and pressure control means for controlling the pressure of steam downstream of the power generation apparatus; With
The positive displacement expander of the power generator generates rotational power by the pressure of the steam introduced from the first steam generation means through the supply pipe into the expansion chamber, and is used for generating this rotational power. Vapor is discharged to the supply channel through the discharge pipe ,
The generator of the power generator is connected to the positive displacement expander so that the rotational power from the positive displacement expander is transmitted ,
The pressure control means has pressure measurement means for measuring the pressure of steam supplied to the steam utilization process downstream of the power generation apparatus and upstream of the steam utilization process, and is measured by the pressure measurement means. In order to stabilize the required pressure in the steam utilization process, the rotational speed of the positive displacement expander is controlled based on the pressure measured by the pressure measuring means to flow downstream of the power generator. A steam power generation system characterized by adjusting a flow rate of steam.
前記発電装置が前記第2の蒸気発生手段の接続された位置よりも上流側の前記供給流路に接続される構成であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の蒸気発電システム。 A second steam generating means for generating steam at a pressure lower than that of the first steam generating means and a pressure required in the steam utilization process is further connected in the middle of the supply flow path,
The said power generation apparatus is a structure connected to the said supply flow path upstream from the position where the said 2nd steam generation means was connected, The structure of any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. Steam power generation system.
πi≦Pm/Pl
であることを特徴とする請求項4に記載の蒸気発電システム。 When the pressure of the steam generated by the first steam generating means is Pm and the pressure of the steam generated by the second steam generating means is Pl, the internal pressure ratio πi of the positive displacement expander is
πi ≦ Pm / Pl
The steam power generation system according to claim 4, wherein
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