JP5335308B2 - 蒸気による発電装置 - Google Patents

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。

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。

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

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。

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たものにおいて、プロセス蒸気供給管を分岐した分岐管を蒸気膨張機と接続し、蒸気膨張機の出口側を蒸気使用装置と接続して、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、当該蒸気回収機を、蒸気使用箇所の出口側と接続した液体圧送部材と、当該液体圧送部材と吸引口で接続したスチームエゼクタとで構成して、高圧蒸気によってスチームエゼクタの吸引口で吸引力を生じて、液体圧送部材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へ供給するものである。

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。

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。

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と、スチームエゼクタ４、及び、液体圧送部材１９とで本発明の蒸気による発電装置を構成する。

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。

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。

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。

復水タンク１３の上部を管路３０によってスチームエゼクタ４の吸引口１５と接続する。管路３０には開閉弁３１を介在する。吸引口１５は管路１４で液体圧送部材１９の蒸気排出口２４とも接続する。スチームエゼクタ４の吸引口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。

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、液体圧送部材１９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。液体圧送部材１９内で発生する再蒸発蒸気だけでは蒸気量が不足する場合は、管路３０の開閉弁３１を開弁して、復水タンク１３内で同様に高温状態の復水から再度蒸発した再蒸発蒸気を、吸引口１５へ吸引させることによって、蒸気の不足分を補給することができる。

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、スチームエゼクタ４の吸引口１５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。

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。

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、液体圧送部材１９内部で高温復水が再度蒸発した再蒸発蒸気をスチームエゼクタ４に吸引されると共に、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。

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を閉口して再蒸発蒸気の吸引を中止し、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。

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、再蒸発蒸気をスチームエゼクタ４に吸引されると共に、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。

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、スチームエゼクタ４の吸引口１５で吸引力を発生して、液体圧送部材１９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。

本発明の蒸気による発電装置の構成図。

符号の説明

１ プロセス蒸気供給管
２ 蒸気膨張機
３ 蒸気使用装置
４ スチームエゼクタ
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

Claims (1)

1. 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たものにおいて、
   プロセス蒸気供給管を分岐した分岐管を蒸気膨張機と接続し、
   蒸気膨張機の出口側を蒸気使用箇所と接続して、
   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、
   当該蒸気回収機を、蒸気使用箇所の出口側と接続した液体圧送部材と、当該液体圧送部材と吸引口で接続したスチームエゼクタとで構成して、
   高圧蒸気によってスチームエゼクタの吸引口で吸引力を生じて、液体圧送部材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箇所へ供給すること
   を特徴とする蒸気による発電装置。

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