JP6526237B2 - 超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム - Google Patents
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Description
作動流体である高圧の超臨界二酸化炭素流体は、S−COヒータ630(後述する第3熱交換器)によって最適な工程温度まで加熱される。S−COヒータ630を経た作動流体は、第2サーキットタービン800を駆動させる。第2サーキットタービン800には、発電機(図示せず)が連結され、第2サーキットタービン800によって駆動される。第2サーキットタービン800に連結された発電機は、電力を生産してスチームサイクルで生産される電力量を補助する。
前述の実施形態では、第1作動流体サーキットのボイラから排出される排気ガスの廃熱が第2作動流体サーキットの第2サーキットタービンの駆動に使用され、外気の昇温に必要な熱源を第2熱交換器および第3熱交換器から供給されることを説明した。しかし、第2サーキットタービンが給水ポンプの駆動のために使用されてもよい。便宜上、前述の実施形態と同一の構成については、その詳細な説明を省略する。
図2は、本発明の他の実施形態に係る超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システムを示す図である。
第1熱交換器600、第2熱交換器610、第3熱交換器630を通過する作動流体は、熱交換器の管内の圧力降下が約1%発生する。
Claims (18)
- ボイラで加熱された第1作動流体によって電力を生産する第1作動流体サーキット(circuit)と、
第2作動流体によって電力を生産する第2作動流体サーキットとを含み、
前記第1作動流体サーキットと前記第2作動流体サーキットは、前記ボイラを共有する、超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システムであって、
前記第2作動流体サーキットは、前記第2作動流体が前記第2作動流体サーキット内でのみ循環するように閉ループ(close loop)をなし、
前記第2作動流体は、超臨界二酸化炭素流体であり、
前記第2作動流体サーキットは、前記ボイラから排気される排気ガスの廃熱を回収する第1熱交換器と、燃料の燃焼のために前記ボイラに流入する外気を加熱する第2熱交換器とを含む、
ハイブリッド発電システム。 - 前記第1作動流体は、液体または気体状態の水である、請求項1に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記第1作動流体サーキットは、前記ボイラから排出された前記第1作動流体によって駆動される複数のタービンと、前記タービンのいずれか1つに連結されて電力を生産する発電機と、前記タービンの少なくともいずれか1つから排出される第1作動流体と熱交換する複数の熱交換器とを含み、前記第1作動流体は、前記タービンおよび熱交換器を経て前記ボイラに送られる、請求項2に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記ボイラは、前記タービンおよび熱交換器を経た前記第1作動流体と熱交換するエコノマイザ(economizer)をさらに含む、請求項3に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記熱交換器は、前記第1作動流体を加熱する給水加熱器(feed water heater)であり、前記エコノマイザは、前記ボイラ内で燃料の燃焼後に排気される排気ガスの廃熱を回収して前記第1作動流体を加熱するヒータである、請求項4に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記第2作動流体サーキットは、前記ボイラ内に備えられ、前記第2作動流体を加熱する第3熱交換器と、前記第3熱交換器から加熱された前記第2作動流体によって駆動される第2サーキットタービンと、前記第2サーキットタービンを駆動させた前記第2作動流体を圧縮する圧縮機とを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記第2作動流体は、前記第2サーキットタービンを経て前記第2熱交換器に流入して冷却された後、前記圧縮機に流入し、前記圧縮機で圧縮された前記第2作動流体は、前記第1熱交換器を経て加熱された状態で前記第3熱交換器に流入して、前記ボイラの熱によって加熱される、請求項6に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記第1作動流体サーキットは、前記ボイラの後段に連結され、前記排気ガスが排気される排気ラインをさらに含み、前記第1熱交換器は、前記排気ライン上に設けられる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記第1作動流体サーキットは、前記ボイラの前段に連結され、前記外気が流入する外気ラインをさらに含み、前記第2熱交換器は、前記外気ライン上に設けられ、前記第2作動流体サーキットは、前記第2サーキットタービンに連結され、前記第2サーキットタービンによって駆動されて電力を生産する発電機をさらに含む、請求項6または7に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記第1作動流体サーキットは、前記第1作動流体を給水加熱器に供給する給水ポンプ(feed water pump)をさらに含む、請求項6または7に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記第2サーキットタービンは、前記給水ポンプに連結され、前記給水ポンプを駆動させる、請求項10に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 第1作動流体を加熱するボイラと、前記ボイラから排出された前記第1作動流体によって駆動される複数のタービンと、前記タービンのいずれか1つに連結されて電力を生産する発電機と、前記タービンの少なくともいずれか1つから排出される第1作動流体と熱交換する複数の給水加熱器(feed water heater)とを含み、前記第1作動流体は、前記タービンおよび前記複数の給水加熱器を経て前記ボイラに送られる第1作動流体サーキットと、
前記ボイラ内に備えられ、第2作動流体を加熱する第3熱交換器と、前記第3熱交換器から加熱された前記第2作動流体によって駆動される第2サーキットタービンと、前記第2サーキットタービンを駆動させた前記第2作動流体を圧縮する圧縮機とを備えた第2作動流体サーキットとを含み、
前記第2作動流体サーキットは、前記第2作動流体が前記第2作動流体サーキット内でのみ循環するように閉ループ(close loop)をなす、超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システムであって、
前記第2作動流体は、超臨界二酸化炭素流体であり、
前記第2作動流体サーキットは、前記ボイラから排気される排気ガスの廃熱を回収する第1熱交換器と、燃料の燃焼のために前記ボイラに流入する外気を加熱する第2熱交換器とをさらに含む、
ハイブリッド発電システム。 - 前記第1作動流体は、液体または気体状態の水である、請求項12に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記ボイラは、前記タービンおよび前記複数の給水加熱器を経た前記第1作動流体と熱交換するエコノマイザ(economizer)をさらに含み、前記エコノマイザは、前記ボイラ内で燃料の燃焼後に排気される排気ガスの廃熱を回収して前記第1作動流体を加熱するヒータである、請求項13に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記第2作動流体は、前記第2サーキットタービンを経て前記第2熱交換器に流入して冷却された後、前記圧縮機に流入し、前記圧縮機で圧縮された前記第2作動流体は、前記第1熱交換器を経て加熱された状態で前記第3熱交換器に流入して、前記ボイラの熱によって加熱される、請求項13または14に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記第1作動流体サーキットは、前記ボイラの後段に連結され、前記排気ガスが排気される排気ラインと、前記ボイラの前段に連結され、前記外気が流入する外気ラインとをさらに含み、前記第1熱交換器は、前記排気ライン上に設けられ、前記第2熱交換器は、前記外気ライン上に設けられる、請求項13〜15のいずれか1項に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記第2作動流体サーキットは、前記第2サーキットタービンに連結され、前記第2サーキットタービンによって駆動されて電力を生産する発電機をさらに含む、請求項12から16のいずれか1項に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
- 前記第1作動流体サーキットは、前記第1作動流体を前記給水加熱器に供給する給水ポンプ(feed water pump)をさらに含み、前記第2サーキットタービンは、前記給水ポンプに連結され、前記給水ポンプを駆動させる、請求項12から17のいずれか1項に記載の超臨界二酸化炭素サイクルを用いたハイブリッド発電システム。
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