JP6293920B2 - 排熱回収方式の火力発電所 - Google Patents
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Description
‐効率度、即ち、機械中に入れられる熱エネルギーに対してプラントにより送り出される機械的又は電気的エネルギーの観点における技術改良、
‐熱源、例えば太陽熱、地熱エネルギー、木材の燃焼からの熱、排熱回収からの熱等の低い絶対温度であってもこの温度における火力発電所に関する産業上における利用可能性の観点における技術改良、及び
‐環境に対する影響の面における技術改良が達成されるという観点における技術改良が達成され、この場合の理由は、結果として環境中に放出される廃熱がそれほど多くはないので冷却塔が不要であること等にある。
‐臨界点2を通る蒸気の膨張1、
‐分離装置内において、非凝縮部分、即ち蒸気部分3及び凝縮部分、即ち凝縮液部分4の分離、
‐コンデンサ内における非凝縮蒸気部分3の圧縮5、
‐圧縮非凝縮蒸気部分3の再冷却6、
‐凝縮器内における低温凝縮液による圧縮部分3′への今までは非凝縮状態であった蒸気部分の凝縮7、
‐圧縮凝縮部分3′の加熱8、
‐加熱9及び必要ならば既に当初凝縮した部分のポンプ輸送、及び
‐圧縮凝縮蒸気部分3′及び当初凝縮した凝縮液部分4から成る凝縮液全体の蒸発10。
2 臨界点
3 非凝縮部分
4 凝縮部分
5 残留蒸気圧縮
6 再冷却
7 残留蒸気凝縮
8 凝縮残留蒸気のポンプ輸送及び加熱
9 低温凝縮液部分のポンプ輸送及び加熱
10 蒸発
11 臨界点のところのマクスウェル分布
12 結合エネルギー
13 準凝縮分子
14 非凝縮性分子
15 最終状態におけるマクスウェルによる分布曲線
16 最終状態における凝縮性分子
17 最終状態における非凝縮性分子
18 圧縮係数Z
19 pA=131barの場合の断熱曲線
20 pA=37.2barの場合の断熱曲線
21 移動壁
22 衝突前のメジアン分子速度
23 衝突後のメジアン分子速度
24 二重ピストン速度
25 蒸気発生器
26 熱入力装置
27 熱源
28 ポンプ
29 高圧ライン
32 凝縮液連絡部
33 残留蒸気吸引ライン
34 圧縮機
35 前置冷却器
36 凝縮器
37 凝縮液ポンプ
38 蒸気ノズル
39 凝縮液出口
40 平面
41 シリンダヘッド
42 シリンダヘッドガスケット
43 作動シリンダ
44 機械ハウジング/相分離器
45 ピストン
46 クロスヘッド
47 案内部品
48 揺動アーム
49 揺動アームシャフト
50 クランク機構
51 残留蒸気圧縮機
52 ピストン
53 残留蒸気圧力ライン
54 ピストンポンプ
55 ポンプレバー
56 ポンプレバー軸受
57 入口弁
58 弁ブリッジ
59 閉鎖ばね
60 弁棒
61 ダンパディスク
62 環状溝
63 吐出ボア
64 切り換えばね
65 心出しリング
66 ピストン管
67 排気ポート
68 環状ピストン
69 切り換えピン
70 出口弁
71 弁棒
72 スライダ
73 入口弁
74 出口弁
75 残留蒸気出口
76 ピストンスター
77 斜め又は斜切肩
78 減衰スリーブ
79 ピストンロッド
Claims (16)
- エネルギーを作動媒体によって変換する火力発電所であって、
‐前記作動媒体を第1の圧力で蒸発させる蒸気発生器(25)と、
‐蒸気の状態で存在する前記作動媒体を、より低い第2の圧力に膨張させる蒸気膨張装置と、
‐前記蒸気膨張装置から出された前記作動媒体を冷却して液化する凝縮器(36)と、
‐凝縮液ポンプ(37)と、を含み、
‐前記蒸気膨張装置は、当該蒸気膨張装置によって膨張された作動媒体が凝縮部分及び非凝縮部分を有するよう設計され、また、前記蒸気膨張装置は、蒸発した前記作動媒体を受け入れる入口弁(57)を備えた作動シリンダ(43)及びピストン(45)を有し、
‐前記凝縮部分と前記非凝縮部分の分離のための分離装置と、前記作動媒体の前記非凝縮部分の圧縮(5)のための圧縮機(51)とが設けられ、
‐膨張された前記作動媒体の前記非凝縮部分は、前記凝縮器(36)内で少なくとも部分的に前記凝縮部分によって凝縮する、火力発電所。 - 前記分離装置は、ハウジング(44)を有し、前記ハウジング(44)の上側領域内には前記圧縮機(51)が設けられ、前記ハウジング(44)の下側領域内には前記蒸気膨張装置が設けられ、前記下側領域の下に位置する底部領域内には、前記凝縮部分をポンプ輸送により送り出すポンプ(54)が設けられている、請求項1記載の火力発電所。
- 前記蒸気膨張装置における前記分離装置において、2つの作動シリンダ(43)の各々が、前記分離装置上において対向して配置され、ピストン(45)により接続されている、請求項1又は2記載の火力発電所。
- 少なくとも1つの揺動アーム(48)を含む揺動アーム機構が設けられ、前記揺動アーム機構は、前記作動媒体の前記非凝縮部分の圧縮(5)のために前記圧縮機(51)に結合されると共に、前記凝縮部分(4)を前記分離装置から吐出するポンプ(54)に結合されている、請求項1又は2に記載の火力発電所。
- 前記作動シリンダ(43)及び前記ピストン(45)は、前記揺動アーム機構によって駆動される、請求項4記載の火力発電所。
- 前記揺動アーム機構の揺動アーム(48)は、前記作動媒体の膨張仕事を前記作動シリンダからクランク機構(50)に伝達する、請求項4又は5一に記載の火力発電所。
- 燃焼から得られる熱、地熱エネルギー、ソーラーシステム、冷却システムからの廃熱及び/又は熱回収からの熱が、熱源(27)として用いられる、請求項1〜6のうちいずれか一に記載の火力発電所。
- 前記ピストン(45)は、当該ピストン(45)内に組み込まれており、切り換えピン(69)によって制御可能な出口弁(70)を有する、請求項1〜7のうちいずれか一に記載の火力発電所。
- 前記圧縮機(51)は、圧縮機入口弁(73)及び圧縮機ピストン(52)を有し、圧縮機入口弁(73)は、前記圧縮機ピストン(52)内に設けられ、ピストンロッド(79)によって制御可能である、請求項1〜8のうちいずれか一に記載の火力発電所。
- 熱を作動媒体によって機械的又は電気的エネルギーに変換するエネルギー変換方法であって、
a)蒸気発生器内において第1の圧力で前記作動媒体について蒸気の状態を発生させるステップと、
b)蒸気膨張装置内において、より低い第2の圧力で前記蒸気状態を膨張させる(1)ステップと、
c)前記膨張により得られたエネルギーを排出するステップと、を含み、
d)前記蒸気状態の前記膨張(1)を前記作動媒体のポリトロープにより進行させ、分離装置(44)内において前記作動媒体を非凝縮部分(3)と凝縮部分(4)に分離するステップと、
e)圧縮機(51)内において前記非凝縮部分(3)の圧縮(5)を行って、圧縮した非凝縮部分(3)を得るステップと、
f)圧縮した前記非凝縮部分(3)の冷却(6)及び凝縮(7)を行って、圧縮した凝縮部分(3′)を得るステップと、
g)前記圧縮凝縮部分(3′)及び当初の前記凝縮部分(4)の加熱(8;9)を行い、前記圧縮凝縮部分(3′)及び当初の前記凝縮部分(4)を前記蒸気発生器に戻すステップと、を含む、方法。 - 前記蒸気状態の前記膨張(1)は、前記作動媒体の飽和ライン、好ましくは前記作動媒体の臨界点(2)を通って進行する、請求項10記載の方法。
- 前記膨張(1)は、湿り蒸気膨張により行われる、請求項10又は11記載の方法。
- 圧縮した前記非凝縮部分(3)の前記冷却(6)及び前記凝縮(7)は、前記凝縮部分(4)によって実現される、請求項10〜12のうちいずれか一に記載の方法。
- 前記第2の圧力は、臨界点における前記作動媒体に関する圧縮係数Zによって定められる、請求項10〜13のうちいずれか一に記載の方法。
- 前記非凝縮部分(3)は、蒸発した前記作動媒体の50%〜60%に達する、請求項10〜14のうちいずれか一に記載の方法。
- 前記作動媒体により前記蒸気膨張装置内で行われる仕事における第1の部分が発生器に放出され、前記作動媒体により前記蒸気膨張装置内で行われる仕事における第2の部分が前記圧縮機に放出され、前記非凝縮部分を圧縮すると共に加熱するようになっている、請求項10〜15のうちいずれか一に記載の方法。
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