JP5766927B2 - 発電システム - Google Patents
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Description
被動機の回転速度を低回転速度にするとすべり損失が大きくなってしまい、流体継手の損失動力は最大で被動機の定格動力の14.8%になってしまう場合もあり、大きなエネルギーロスとなる。
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、流体継手から排出される作動流体から排熱を回収することにより流体継手のすべり損失熱を回収し、回収された排熱(すべり損失熱)を発電のために利用することができる発電システムを提供することを目的とする。
本発明によれば、作動油の循環系路と復水の循環系路とが完全に切り離されているため、復水が作動流体により汚染される可能性が低下する。
本発明によれば、冷媒は蒸発器において流体継手の作動流体から熱を奪って蒸発して低温・低圧のガスになった後に、圧縮機により圧縮されて高温・高圧のガスになる。高温・高圧になった冷媒ガスは、凝縮器で復水と熱交換することにより熱を放出し、復水を加熱する。このとき、冷媒は高圧下で凝縮液化する。この高圧液は、膨張弁(減圧弁)を通る間に膨張して減圧され、もとの低温・低圧の液体に戻り、再び蒸発器に送られる。このように流体継手から排出される作動流体を熱源とし、復水を冷却源としたヒートポンプサイクルを構成して作動流体により復水を加熱することにより流体継手のすべり損失熱を回収することができるため、蒸気タービン発電システム全体の熱効率を高めることができ、発電効率を高めることができる。
図1は、本発明の発電システムの第1実施形態を示す図であり、蒸気タービン発電システムを示す模式図である。図1は火力発電プラントに設置されている蒸気タービン発電システムを示し、蒸気発生器としてボイラを用いている。
図1に示すように、蒸気タービン発電システムは、ボイラ給水ポンプBPによりボイラ1に給水し、ボイラ1で高温の蒸気(高圧蒸気)を発生させ、高温の蒸気を用いて蒸気タービン2を駆動して、蒸気タービン2に連結された発電機3により発電し、蒸気タービン2から排出された蒸気(低圧蒸気)を復水器(コンデンサー)4に供給して復水させ、復水器4の復水を復水ポンプ(コンデンセートポンプ)CPにより昇圧して給水加熱ヒータ5に供給し、給水加熱ヒータ5で加熱された復水をボイラ給水ポンプBPによりボイラ1に再供給するように構成している。蒸気タービン2は、多段の翼を備えており、各段の翼は、蒸気タービン2に投入直後の高圧蒸気から、排出直前の低圧蒸気まで、変化する蒸気の圧力に対してそれぞれ最適化されている。
なお、凝縮器Cで過熱された蒸気を蒸気タービン2の中段に投入するのではなく、蒸気タービン2とは別に設けた蒸気タービンに投入して、その別の蒸気タービンにより動力を回収するように構成しても良い。この場合も、動力回収後の蒸気は、復水器4に戻されて復水となる。
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
例えば、上述の実施形態では、熱回収する作動油の温度は70〜90℃程度としたが、作動油の循環流量を調整することによって作動油の温度をより低い温度、又は、より高い温度にすることもできる。作動油の温度を100℃以上に高めることもでき、温度を高めれば復水や熱交換媒体、冷媒との熱交換効率が向上する。
2 蒸気タービン
3 発電機
4 復水器(コンデンサー)
5 給水加熱ヒータ
10 流体継手
11 インペラ
12 ランナ
13 すくい管室
14 すくい管
20,50 熱交換器
21 作動油管路
30 第1熱交換器
31,51 熱交換媒体管路
32,52 循環ポンプ
40 第2熱交換器
60 駆動機
61 被動機
63 蒸気発生器
64 タービン
65 発電機
66 凝縮器
67 冷媒ポンプ
C 凝縮器
Comp 圧縮機
E 蒸発器
V 膨張弁(減圧弁)
M モータ
BP ボイラ給水ポンプ
CP 復水ポンプ
HP ヒートポンプサイクル
Claims (9)
- 給水ポンプにより蒸気発生器に給水して蒸気を発生させ、発生した蒸気を用いて蒸気タービンを駆動して発電し、蒸気タービンから排出された蒸気を復水器で復水させ該復水を前記給水ポンプにより蒸気発生器に再供給するようにした発電システムにおいて、
前記給水ポンプと該給水ポンプを駆動する駆動機との間に、該駆動機のトルクを伝達する流体継手を設け、
前記流体継手は、羽根車室を備えて、該羽根車室内は、作動流体で満たされ、
前記流体継手は、前記駆動機のトルクを前記給水ポンプに伝達するとともに、該流体継手から排出される作動流体により前記復水器から供給される復水を加熱するようにしたことを特徴とする発電システム。 - 前記流体継手から排出される作動流体と前記復水器から供給される復水との間で熱交換を行うことにより復水を加熱する熱交換器を設けたことを特徴とする請求項1記載の発電システム。
- 前記流体継手から排出される作動流体と熱交換媒体との間で熱交換を行う第1熱交換器と、前記熱交換媒体と復水器から供給される復水との間で熱交換を行う第2熱交換器とを設け、前記第1熱交換器において作動流体と熱交換媒体との間で熱交換を行って熱交換媒体を加熱し、前記第2熱交換器において前記第1熱交換器で加熱された前記熱交換媒体と復水との間で熱交換を行って復水を加熱するようにしたことを特徴とする請求項1記載の発電システム。
- 蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁を備えたヒートポンプサイクルを設け、前記蒸発器に前記流体継手から排出される作動流体を供給し前記ヒートポンプサイクルの冷媒を加熱し、前記凝縮器に前記復水器から復水を供給し復水を加熱するようにしたことを特徴とする請求項1記載の発電システム。
- 蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁を備えたヒートポンプサイクルを設けるとともに前記復水器から供給される復水と熱交換媒体との間で熱交換を行う熱交換器を設け、前記蒸発器に前記流体継手から排出される作動流体を供給し前記ヒートポンプサイクルの冷媒を加熱し、前記凝縮器に熱交換媒体を供給し熱交換媒体を加熱し、前記熱交換器において前記凝縮器で加熱された熱交換媒体と前記復水器から供給される復水との間で熱交換を行って復水を加熱するようにしたことを特徴とする請求項1記載の発電システム。
- 給水ポンプにより蒸気発生器に給水して蒸気を発生させ、発生した蒸気を用いて蒸気タービンを駆動して発電し、蒸気タービンから排出された蒸気を復水器で復水させ該復水を前記給水ポンプにより蒸気発生器に再供給するようにした発電システムにおいて、
前記給水ポンプと該給水ポンプを駆動する駆動機との間に、該駆動機のトルクを伝達する流体継手を設け、
前記流体継手は、羽根車室を備えて、該羽根車室内は、作動流体で満たされ、
蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁を備えたヒートポンプサイクルを設け、
前記流体継手は、前記駆動機のトルクを前記給水ポンプに伝達するとともに、該流体継手から排出される作動流体を前記蒸発器に供給し前記ヒートポンプサイクルの冷媒を加熱し、前記凝縮器に前記蒸気タービンから排出された蒸気の一部を供給するようにし、前記流体継手から排出される作動流体によって加熱された前記冷媒により前記蒸気タービンから排出された蒸気を加熱するようにしたことを特徴とする発電システム。 - 前記凝縮器で加熱された前記蒸気タービンから排出された蒸気を前記蒸気タービンの中段に投入することを特徴とする請求項6記載の発電システム。
- 駆動機と被動機との間に、該駆動機のトルクを伝達する流体継手を設け、
前記流体継手は、羽根車室を備えて、該羽根車室内は、作動流体で満たされ、
前記流体継手は、前記駆動機のトルクを前記被動機に伝達するとともに、該流体継手から排出される作動流体を蒸気発生器に供給し、前記作動流体により蒸気発生器内の冷媒を加熱して蒸発させ、発生した冷媒蒸気を用いてタービンを駆動して発電し、前記タービンから排出された冷媒蒸気を凝縮器に導き冷却媒体により冷却して凝縮させ、凝縮した冷媒液を前記蒸気発生器に再供給するようにしたことを特徴とする発電システム。 - 前記冷媒は、ジクロロトリフルオロエタン(HCFC123)又はトリフルオロエタノール(CF3CH2OH)からなることを特徴とする請求項8記載の発電システム。
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