JP6564710B2 - Compressor system - Google Patents
Compressor system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6564710B2 JP6564710B2 JP2016009624A JP2016009624A JP6564710B2 JP 6564710 B2 JP6564710 B2 JP 6564710B2 JP 2016009624 A JP2016009624 A JP 2016009624A JP 2016009624 A JP2016009624 A JP 2016009624A JP 6564710 B2 JP6564710 B2 JP 6564710B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- line
- cooler
- hot water
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
- Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
本開示は、圧縮機システムおよび廃熱回収発電方法に関する。 The present disclosure relates to a compressor system and a waste heat recovery power generation method.
圧縮機は、圧縮工程において熱を発生させるため、圧縮ガスは、加熱されて高温状態となる。圧縮ガスは、クーラーに通されて、冷却され得る。圧縮ガスから除去された熱は、クーラーにおける熱交換により、冷却水に伝わる。この冷却水は、冷却塔等を通って冷却される。したがって、圧縮ガスから除去された熱は、最終的には、エネルギとして大気中に放出され得る。 Since the compressor generates heat in the compression process, the compressed gas is heated to a high temperature state. The compressed gas can be passed through a cooler and cooled. The heat removed from the compressed gas is transferred to the cooling water by heat exchange in the cooler. This cooling water is cooled through a cooling tower or the like. Thus, the heat removed from the compressed gas can eventually be released into the atmosphere as energy.
特許文献1に記載されるように、背景技術として、圧縮ガスの冷却用のクーラーに冷却水を通し、クーラー内で水蒸気を取り出し、蒸気タービンを駆動して電力としてエネルギ回収する装置が知られている。
As described in
上記した従来の装置では、圧縮機効率の向上が図られ得る。しかし、圧縮機から出力されるエネルギの一部は、まだ捨てられている。すなわち、圧縮機からのエネルギ回収には改善の余地がある。 In the conventional apparatus described above, the compressor efficiency can be improved. However, some of the energy output from the compressor is still discarded. That is, there is room for improvement in energy recovery from the compressor.
本開示は、圧縮機からのエネルギ回収の効率を高めることができる圧縮機システムおよび廃熱回収発電方法を説明する。 The present disclosure describes a compressor system and a waste heat recovery power generation method that can increase the efficiency of energy recovery from the compressor.
本開示の一態様に係る圧縮機システムは、圧縮ガスを発生させる圧縮機と、圧縮機で発生した圧縮ガスと水との熱交換により圧縮ガスから水に熱を伝達する冷却器と、冷却器で加熱された水と作動媒体との熱交換により作動媒体を加熱する蒸発器と、蒸発器で加熱されて蒸発した作動媒体により発電を行う発電機とを含むバイナリ発電装置と、を備え、冷却器は、冷却器から流出する水が通る水出口を含み、バイナリ発電装置の蒸発器は、蒸発器に流入する水が通る水入口を含み、冷却器の水出口と蒸発器の水入口とは、温水ラインを介して接続されている。 A compressor system according to an aspect of the present disclosure includes a compressor that generates compressed gas, a cooler that transfers heat from the compressed gas to water by heat exchange between the compressed gas generated by the compressor and water, and a cooler A binary power generation device including an evaporator that heats the working medium by exchanging heat between the water heated by the working medium and the working medium, and a generator that generates power using the working medium that is heated and evaporated by the evaporator. The evaporator includes a water outlet through which water flowing out of the cooler passes, and the binary power generator evaporator includes a water inlet through which water flows into the evaporator, and the water outlet of the cooler and the water inlet of the evaporator are Connected through a hot water line.
本開示の一態様に係る圧縮機システムによれば、圧縮機からのエネルギ回収の効率を高めることができる。 According to the compressor system concerning one mode of this indication, the efficiency of energy recovery from a compressor can be raised.
本開示の一態様に係る圧縮機システムは、圧縮ガスを発生させる圧縮機と、圧縮機で発生した圧縮ガスと水との熱交換により圧縮ガスから水に熱を伝達する冷却器と、冷却器で加熱された水と作動媒体との熱交換により作動媒体を加熱する蒸発器と、蒸発器で加熱されて蒸発した作動媒体により発電を行う発電機とを含むバイナリ発電装置と、蒸発器から流出する水を冷却可能な冷却源と、を備え、冷却器は、冷却器から流出する水が通る水出口と、冷却器に流入する水が通る水入口とを含み、バイナリ発電装置の蒸発器は、蒸発器に流入する水が通る水入口と、蒸発器から流出する水が通る水出口とを含み、冷却器の水出口と蒸発器の水入口とは、温水ラインを介して接続されており、冷却源と冷却器の水入口とは水ラインを介して接続されており、蒸発器の水出口と冷却源とは第1戻りラインを介して接続されており、温水ラインまたは水ラインには、蒸発器に水を通すための温水ポンプが設けられており、温水ラインには、冷却器の水出口からの水を蒸発器に流入させることに基づく熱利用量を調整するための第1バルブが設けられており、冷却源は、水ラインを介して冷却器の水入口に接続された貯湯槽を含み、冷却器は、冷却器の水出口と第1バルブとの間において分岐するバイパスラインと第1戻りラインとを介して、貯湯槽に接続されており、バイパスラインには、冷却器の水出口からの水を貯湯槽に戻すことに基づくバイパス量を調整するための第2バルブが設けられている。 A compressor system according to an aspect of the present disclosure includes a compressor that generates compressed gas, a cooler that transfers heat from the compressed gas to water by heat exchange between the compressed gas generated by the compressor and water, and a cooler in an evaporator for heating the working medium by heat exchange with the heated water and the working medium, a binary power plant comprising a generator for generating electric power by heated by vaporized working medium in the evaporator, it flows out from the evaporator A cooling source capable of cooling water to be cooled, and the cooler includes a water outlet through which water flowing out of the cooler passes and a water inlet through which water flowing into the cooler passes , a water inlet through which water flowing into the evaporator, and a water outlet the water passes flowing from the evaporator, and the water outlet of the cooler the evaporator water inlet is connected via a hot water line The cooling source and the water inlet of the cooler are connected via a water line The water outlet of the evaporator and the cooling source are connected via a first return line, and the hot water line or water line is provided with a hot water pump for passing water through the evaporator. The line is provided with a first valve for adjusting the heat utilization based on the flow of water from the water outlet of the cooler into the evaporator, and the cooling source is connected to the cooler via the water line. Including a hot water tank connected to the water inlet, the cooler being connected to the hot water tank via a bypass line and a first return line branching between the water outlet of the cooler and the first valve; The bypass line is provided with a second valve for adjusting a bypass amount based on returning water from the water outlet of the cooler to the hot water tank .
この圧縮機システムによれば、冷却器において、圧縮ガスの熱が水に伝達される。冷却器で加熱された水は、冷却器の水出口、温水ライン、および蒸発器の水入口を通って、バイナリ発電装置の蒸発器に流入する。蒸発器では、作動媒体が加熱されて、蒸発する。これにより、発電機が発電を行う。バイナリ発電装置は、100℃未満の温水の熱エネルギを利用し、沸点の低い作動媒体を蒸発させて、発電機によって発電を行う。低位熱の有効利用を可能とするバイナリ発電装置を圧縮機と組み合わせることで、従来は捨てられていた圧縮ガスの熱エネルギが回収され、発電に利用される。よって、圧縮機からのエネルギ回収の効率を高めることができる。蒸発器で作動媒体の加熱に用いられた水は、第1戻りラインを経由して冷却源に送り、冷却源において冷却される。そして、冷却源で生じた比較的低温の水を、水ラインを経由して冷却器に送り、冷却水として使用できる。第1バルブおよび第2バルブの開閉により、熱利用量とバイパス量とを調整できる。これにより、冷却器に流入する水の温度を所望に調整することができる。その結果として、冷却器における熱交換量などを適宜に設定できる。貯湯槽に貯留された比較的低温の水を、冷却器用の冷却水として使用できる。また、冷却器からの温水を蒸発器に送ることに基づく熱利用量と、当該温水を貯湯槽に送ることに基づくバイパス量とを容易に調整できる。貯湯槽を備えた圧縮機システムによれば、熱量の管理を容易に行うことができる。 According to this compressor system, the heat of the compressed gas is transferred to water in the cooler. The water heated by the cooler flows through the water outlet of the cooler, the hot water line, and the water inlet of the evaporator into the binary power generator evaporator. In the evaporator, the working medium is heated and evaporated. As a result, the generator generates power. The binary power generation apparatus uses the thermal energy of hot water of less than 100 ° C. to evaporate the working medium having a low boiling point, and generates power with the generator. By combining a binary power generation device that enables effective use of low heat with a compressor, the thermal energy of the compressed gas that was conventionally discarded is recovered and used for power generation. Therefore, the efficiency of energy recovery from the compressor can be increased. The water used for heating the working medium in the evaporator is sent to the cooling source via the first return line and cooled in the cooling source. And the comparatively low temperature water produced with the cooling source can be sent to a cooler via a water line, and can be used as cooling water. The heat utilization amount and the bypass amount can be adjusted by opening and closing the first valve and the second valve. Thereby, the temperature of the water flowing into the cooler can be adjusted as desired. As a result, the amount of heat exchange in the cooler can be set appropriately. The relatively low temperature water stored in the hot water tank can be used as cooling water for the cooler. Moreover, the heat utilization amount based on sending the warm water from a cooler to an evaporator, and the bypass amount based on sending the said warm water to a hot water storage tank can be adjusted easily. According to the compressor system provided with the hot water storage tank, the amount of heat can be easily managed.
いくつかの態様において、バイナリ発電装置は、作動媒体を循環させるための媒体循環ラインと、作動媒体と水との熱交換により作動媒体を冷却する凝縮器とを含み、媒体循環ラインは、蒸発器、発電機および凝縮器を通っており、冷却源は、凝縮器に接続されて水を冷却する冷却装置を含む。冷却装置によれば、バイナリ発電装置における作動媒体の冷却が容易である。冷却装置は、バイナリ発電装置の安定的な運転に寄与する。 In some embodiments, the binary power generation device includes a medium circulation line for circulating the working medium and a condenser that cools the working medium by heat exchange between the working medium and water, the medium circulation line being an evaporator. Through the generator and condenser, the cooling source includes a cooling device connected to the condenser to cool the water. According to the cooling device, it is easy to cool the working medium in the binary power generation device. The cooling device contributes to stable operation of the binary power generation device.
いくつかの態様において、温水ラインまたは水ラインを通る水の温度を取得するコントローラを更に備え、コントローラは、温水ラインまたは水ラインを通る水の温度に基づいて、第1バルブ、第2バルブ、または温水ポンプを制御する。この場合、コントローラは、第1バルブ、第2バルブ、または温水ポンプを制御することにより、冷却器や蒸発器に供給される水の供給量を調整する。温水ラインまたは水ラインを通る水の温度に基づいて水の供給量を調整することにより、冷却器における熱交換状態を制御することができる。これによれば、柔軟な制御が可能になる。 In some embodiments, further comprising a controller that obtains a temperature of water through the hot water line or the water line, the controller based on the temperature of the water through the hot water line or the water line, or the first valve, the second valve, or Control the hot water pump. In this case, the controller adjusts the amount of water supplied to the cooler and the evaporator by controlling the first valve, the second valve, or the hot water pump. The heat exchange state in the cooler can be controlled by adjusting the amount of water supplied based on the temperature of water passing through the hot water line or the water line. According to this, flexible control becomes possible.
いくつかの態様において、圧縮機システムは、温水ラインまたは水ラインを通る水の温度を取得するコントローラを更に備え、貯湯槽と冷却装置とは、水を冷却装置から貯湯槽に供給するための供給ラインを介して接続されると共に、水を貯湯槽から冷却装置に戻すための第2戻りラインを介して接続され、供給ラインには、冷却装置から貯湯槽へ供給される水の供給量を調整可能な温度調整バルブが設けられており、コントローラは、温水ラインまたは水ラインを通る水の温度に基づいて、温度調整バルブを制御する。この場合、コントローラは、温度調整バルブを制御することにより、貯湯槽へ供給される水の供給量を調整する。温水ラインまたは水ラインを通る水の温度に基づいて水の供給量を調整することにより、貯湯槽内の水温を、冷却器における熱交換に適した水温に保つことができる。また、貯湯槽の貯水量が増えすぎた場合には、第2戻りラインを経由して冷却装置に水を戻すことができる。 In some aspects, the compressor system further comprises a controller that obtains the temperature of the hot water line or the water passing through the water line, the hot water tank and the cooling device being a supply for supplying water from the cooling device to the hot water tank. Connected via a line and connected via a second return line for returning water from the hot water tank to the cooling device, the supply line adjusts the amount of water supplied from the cooling device to the hot water tank A possible temperature regulating valve is provided and the controller controls the temperature regulating valve based on the temperature of the hot water line or the water passing through the water line. In this case, the controller adjusts the amount of water supplied to the hot water tank by controlling the temperature adjustment valve. By adjusting the supply amount of water based on the temperature of the hot water line or the water passing through the water line, the water temperature in the hot water tank can be maintained at a water temperature suitable for heat exchange in the cooler. Moreover, when the amount of stored water in the hot water tank is excessive, water can be returned to the cooling device via the second return line.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
まず、図1を参照して、第1実施形態の圧縮機システム1について説明する。図1に示されるように、圧縮機システム1は、圧縮機ユニット2に、バイナリ発電装置3が組み合わせられたシステムである。圧縮機システム1は、圧縮機ユニット2の圧縮機6で発生する熱を高効率で回収することが可能な構成になっている。
First, a
以下、圧縮機システムの構成を示す各図において、電気系の配線は太い実線で示され、ガス系のラインは破線で示され、水系のラインは実線で示され、作動媒体系のラインは二点鎖線で示されている。本明細書において、「ライン」は、内部を流体が流れる配管もしくは管路、または、空間を意味する。また、「介して」は、2つの装置間にラインが介在することを意味する。2つの装置間を、あるラインを介して流体が流れる場合、流体は、そのラインを経由して流れることを意味する。 Hereinafter, in each figure showing the configuration of the compressor system, the electrical wiring is shown by a thick solid line, the gas system line is shown by a broken line, the water system line is shown by a solid line, and the working medium system line is two. It is shown with a dotted line. In the present specification, the “line” means a pipe or conduit through which a fluid flows, or a space. Also, “via” means that a line is interposed between the two devices. When a fluid flows between two devices via a line, it means that the fluid flows via that line.
圧縮機システム1は、圧縮空気を発生させる圧縮機ユニット2と、圧縮機ユニット2の廃熱を利用して発電を行うバイナリ発電装置3と、圧縮機ユニット2およびバイナリ発電装置3で用いられる熱媒体としての水を冷却する冷却装置(冷却源)4とを備える。圧縮機システム1で用いられる水は、特に限定されない。水道水が用いられてもよいし、工業用水が用いられてもよい。圧縮機システム1において、水は、バイナリ発電装置3の作動媒体を冷却する冷却水と、圧縮機ユニット2の廃熱回収およびバイナリ発電装置3の熱源としての熱媒体と、を兼ねている。
The
圧縮機システム1は、圧縮機ユニット2と、バイナリ発電装置3と、冷却装置4とを接続する接続部5を備える。接続部5は、各装置を接続する複数のラインと、ラインに設けられたポンプまたはバルブと、を含む。ラインには、空気または水の温度を計測する温度センサ、および、空気または水の流量を計測する流量センサ等が設けられ得る。
The
圧縮機ユニット2は、1つまたはそれ以上の圧縮機6と、圧縮機6で発生した圧縮空気を冷却するための1またはそれ以上の冷却器と、を含む。圧縮機システム1では、圧縮機ユニット2は、1つの圧縮機6と、3つの冷却器とを含む。
The
圧縮機6は、たとえば、ターボコンプレッサである。圧縮機6は、1つの電動機7と、電動機7に連結されたギヤ8と、ギヤ8によって駆動される3つの圧縮部とを含む。圧縮機6は、第1段圧縮部9aと、第2段圧縮部9bと、第3段圧縮部9cとを含む。第1段圧縮部9aのガス入口には、ガス吸入ラインL1が接続されている。第1段圧縮部9aおよび第2段圧縮部9bには、第1圧縮ガスラインL2の両端がそれぞれ接続されている。第2段圧縮部9bおよび第3段圧縮部9cには、第2圧縮ガスラインL3の両端がそれぞれ接続されている。第3段圧縮部9cのガス出口には、第3圧縮ガスラインL4が接続されている。
The compressor 6 is a turbo compressor, for example. The compressor 6 includes one electric motor 7, a
なお、圧縮機6の型(type)は、特に限定されない。圧縮機6は、スクリューコンプレッサであってもよいし、レシプロコンプレッサであってもよい。圧縮工程において熱が発生するような圧縮機であれば、いかなる圧縮機を適用してもよい。 The type of the compressor 6 is not particularly limited. The compressor 6 may be a screw compressor or a reciprocating compressor. Any compressor may be applied as long as it generates heat in the compression step.
圧縮機ユニット2の冷却器は、圧縮機6で発生した圧縮空気と水との熱交換により、圧縮空気から水に熱を伝達する。圧縮機ユニット2は、圧縮機6の3段の圧縮部に対応して、第1冷却器11と、第2冷却器12と、第3冷却器13とを含む。
The cooler of the
第1冷却器11には、第1圧縮ガスラインL2が接続されている。第1圧縮ガスラインL2は、第1冷却器11内の第1熱交換部L2aを含む。第1冷却器11内には、第1熱交換部L11aが設けられている。第2冷却器12には、第2圧縮ガスラインL3が接続されている。第2圧縮ガスラインL3は、第2冷却器12内の第2熱交換部L3aを含む。第2冷却器12内には、第2熱交換部L12aが設けられている。第3冷却器13には、第3圧縮ガスラインL4が接続されている。第3圧縮ガスラインL4は、第3冷却器13内の第3熱交換部L4aを含む。第3冷却器13内には、第3熱交換部L13aが設けられている。これらの第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13によって、圧縮空気は冷却され、それと同時に、水は加熱(加温)される。
A first compressed gas line L2 is connected to the
圧縮機ユニット2は、上記した各機器およびラインを収容する筐体を含んでもよい。第1冷却器11(圧縮機ユニット2)は、第1冷却器11に流入する水が通る第1水入口2aと、第1冷却器11から流出する水が通る第1水出口2bとを含む。第2冷却器12(圧縮機ユニット2)は、第2冷却器12に流入する水が通る第2水入口2cと、第2冷却器12から流出する水が通る第2水出口2dとを含む。第3冷却器13(圧縮機ユニット2)は、第3冷却器13に流入する水が通る第3水入口2eと、第3冷却器13から流出する水が通る第3水出口2fとを含む。
The
ガス吸入ラインL1を通じて圧縮機6に吸入される空気は、圧縮機6により圧縮され、第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13により冷却されて、圧縮機ユニット2から吐出される。圧縮空気の温度は、第1段圧縮部9a、第2段圧縮部9b、および第3段圧縮部9cのそれぞれの出口において、たとえば100℃以上である。圧縮空気の温度は、第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13のそれぞれの空気出口において、たとえば50℃未満である。一方、第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13は、大気圧において水を沸騰させない程度に(水温が100℃未満となるように)、水を加熱するようになっている。
The air sucked into the compressor 6 through the gas suction line L1 is compressed by the compressor 6, cooled by the
続いて、バイナリ発電装置3について説明する。バイナリ発電装置3は、第1冷却器11および第2冷却器12で加熱された温水を熱源として発電を行うことができるように構成されている。バイナリ発電装置3は、たとえば5〜20kW程度の出力で発電可能な小型の発電装置である。バイナリ発電装置3は、たとえばオーガニックランキンサイクル(Organic Rankine Cycle;ORC)が採用された装置である。バイナリ発電装置3では、第1冷却器11および第2冷却器12で加熱された温水とバイナリ発電装置3内の作動媒体との間で、熱交換が行われる。バイナリ発電装置3に用いられる作動媒体は、たとえば不活性ガスである。
Next, the
バイナリ発電装置3は、1つの蒸発器21と、1つのタービン発電機20と、1つの凝縮器22と、蒸発器21、タービン発電機20および凝縮器22を通る媒体循環ラインL20とを含む。蒸発器21は、第1冷却器11および第2冷却器12で加熱された温水と作動媒体との熱交換により、作動媒体を加熱する。タービン発電機20は、たとえばタービン20aを含んでいる。タービン発電機20は、蒸発器21で加熱されて蒸発した作動媒体によりタービン20aを回転させて、発電を行う。凝縮器22は、作動媒体と冷却水との熱交換により作動媒体を冷却および凝縮し、液化する。タービン発電機20には、電力変換器23が接続されている。電力変換器23は、たとえば、AC−DCコンバータ、系統連系コンバータ、および、絶縁トランス等の機器を含む。
The
媒体循環ラインL20は、第1媒体ラインL21と、第2媒体ラインL22とを含む。第1媒体ラインL21と第2媒体ラインL22とによって、ループ状の媒体循環ラインL20が構成されている。第1媒体ラインL21は、蒸発器21内に設けられた蒸発用熱交換部L21aを含む。第2媒体ラインL22は、凝縮器22内に設けられた凝縮用熱交換部L22aを含む。第1媒体ラインL21は、低温側において、凝縮器22と蒸発器21とを接続している。第1媒体ラインL21には、作動媒体を循環させるための循環ポンプ24が設けられている。第2媒体ラインL22は、高温側において、蒸発器21と凝縮器22とを接続している。第2媒体ラインL22の途中に、タービン発電機20のタービン20aが接続されている。
The medium circulation line L20 includes a first medium line L21 and a second medium line L22. The first medium line L21 and the second medium line L22 constitute a loop-shaped medium circulation line L20. The first medium line L21 includes an evaporation heat exchange part L21a provided in the
第2媒体ラインL22には、蒸発器21とタービン20aとの間において、遮断弁25が設けられている。第2媒体ラインL22には、タービン発電機20と遮断弁25とをバイパスする媒体バイパスラインL23が接続されている。媒体バイパスラインL23には、バイパス弁26が設けられている。バイナリ発電装置3は、バイナリ発電装置3における発電を統括的に制御するコントローラ30を含んでいる。コントローラ30は、たとえばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)等のハードウェアと、ROMに記憶されたプログラム等のソフトウェアと、から構成されたコンピュータである。
A
コントローラ30は、電力変換器23に電気的に接続されている。コントローラ30は、電力変換器23から、発電電力に関する情報を入力する。コントローラ30は、循環ポンプ24、遮断弁25、およびバイパス弁26に電気的に接続されている。コントローラ30は、電力変換器23から入力した情報に基づいて、循環ポンプ24、遮断弁25、およびバイパス弁26を制御可能である。コントローラ30は、通常の発電時には、循環ポンプ24を起動し、遮断弁25を開き、バイパス弁26を閉じる。コントローラ30は、タービン20aの過回転を防止するときには、循環ポンプ24を停止させ、遮断弁25を閉じ、バイパス弁26を開ける。コントローラ30は、バイナリ発電装置3における発電を停止するときには、循環ポンプ24を停止させ、遮断弁25を全閉とし、バイパス弁26を全開とする。
The
バイナリ発電装置3は、上記した各機器およびラインを収容する筐体を含んでもよい。蒸発器21(バイナリ発電装置3)は、蒸発器21に流入する温水が通る第1水入口3aと、蒸発器21から流出する温水が通る第1水出口3bとを含む。凝縮器22(バイナリ発電装置3)は、凝縮器22に流入する冷却水が通る第2水入口3cと、凝縮器22から流出する水が通る第2水出口3dとを含む。
The binary
続いて、冷却源である冷却装置4について説明する。冷却装置4は、たとえば、冷却塔(cooling tower)である。冷却装置4には、冷却空気ラインL40が接続されている。冷却装置4は、循環流路を介して、バイナリ発電装置3の凝縮器22に接続されている。冷却装置4には、冷却水ラインLWが通っている。冷却装置4は、冷却装置4に流入する水が通る水入口4aと、冷却装置4から流出する水が通る水出口4bとを含む。冷却装置4は、冷却装置4内の熱交換部LWaと、冷却空気ラインL40の熱交換部L40aとの熱交換により、水を冷却する。
Next, the
より詳細には、冷却装置4は、作動媒体を液化するための水を冷却する。圧縮機システム1において、冷却装置4は、バイナリ発電装置3の蒸発器21から流出する水(温水)をも冷却する。冷却装置4は、圧縮機ユニット2の第1冷却器11および第2冷却器12から流出し、バイナリ発電装置3の蒸発器21を通らずにバイパスした水(温水)をも冷却する。冷却装置4は、圧縮機ユニット2の第3冷却器13から流出する水(温水)をも冷却する。冷却装置4は、圧縮機システム1で使用されるあらゆる水の冷却源として機能する。冷却装置4の型(type)は、特に限定されない。
More specifically, the
上記した圧縮機ユニット2と、バイナリ発電装置3と、冷却装置4とは、接続部5によって互いに接続されている。以下、接続部5について詳細に説明する。
The
冷却装置4に接続された冷却水ラインLWには、冷却水ポンプ36が設けられている。冷却水ラインLWは、冷却水ポンプ36の下流側で、供給ラインL10と冷却水ラインL19とに分岐している。冷却装置4の水出口4bと凝縮器22の第2水入口3cとは、冷却水ラインL19を介して接続されている。凝縮器22の第2水出口3dと冷却装置4の水入口4aとは、冷却水ラインL19を介して接続されている。冷却水ラインL19は、凝縮器22内に設けられた凝縮用熱交換部L19aを含む。凝縮用熱交換部L19aと凝縮用熱交換部L22aとの間で、熱交換が行われる。
A cooling
供給ラインL10は、冷却装置4と圧縮機ユニット2とを接続する。供給ラインL10には、第1水温センサ37が設けられている。供給ラインL10は、第1水温センサ37の下流側において、第1冷却ラインL11と第2冷却ラインL12と第3冷却ラインL13とに分岐している。
The supply line L <b> 10 connects the
冷却装置4の水出口4bと第1冷却器11の第1水入口2aとは、供給ラインL10および第1冷却ラインL11を介して接続されている。第1冷却ラインL11は、第1冷却器11内に設けられた第1熱交換部L11aを含む。第1熱交換部L11aと第1熱交換部L2aとの間で、熱交換が行われる。冷却装置4の水出口4bと第2冷却器12の第2水入口2cとは、供給ラインL10および第2冷却ラインL12を介して接続されている。第2冷却ラインL12は、第2冷却器12内に設けられた第2熱交換部L12aを含む。第2熱交換部L12aと第2熱交換部L3aとの間で、熱交換が行われる。冷却装置4の水出口4bと第3冷却器13の第3水入口2eとは、供給ラインL10および第3冷却ラインL13を介して接続されている。第3冷却ラインL13は、第3冷却器13内に設けられた第3熱交換部L13aを含む。第3熱交換部L13aと第3熱交換部L4aとの間で、熱交換が行われる。
The
接続部5は、第1冷却器11および第2冷却器12からバイナリ発電装置3に対して廃熱が供給され得るように構成されている。第1冷却器11の第1水出口2bと第2冷却器12の第2水出口2dとは、温水ラインL15を介して、蒸発器21の第1水入口3aに接続されている。すなわち、第1冷却ラインL11と第2冷却ラインL12とは、第1冷却器11および第2冷却器12の下流側で合流しており、1本の温水ラインL15に接続されている。温水ラインL15には、凝縮器22に温水を通すための温水ポンプ31が設けられている。温水ラインL15は、蒸発器21内に設けられた蒸発用熱交換部L15aを含む。蒸発用熱交換部L15aと蒸発用熱交換部L21aとの間で、熱交換が行われる。これらの構成により、圧縮機システム1では、圧縮機ユニット2で生じた廃熱をバイナリ発電装置3で利用可能になっている。
The
温水ラインL15には、温水ポンプ31の上流側において、第1バルブ32が設けられている。第1バルブ32の開度は、後述のコントローラ60の制御によって調整自在である。第1冷却器11および第2冷却器12の下流側で合流する第1冷却ラインL11と第2冷却ラインL12には、第2水温センサ38と第1流量センサ39とが設けられている。第2水温センサ38および第1流量センサ39は、温水ラインL15に設けられてもよい。
The warm water line L15 is provided with a
バイナリ発電装置3の蒸発器21の第1水出口3bと冷却装置4の水入口4aとは、第1戻りラインL16を介して接続されている。この第1戻りラインL16は、凝縮器22の第2水出口3dからの冷却水ラインL19と合流している。第3冷却器13の第3水出口2fと冷却装置4の水入口4aとは接続されている。
The
一方、第1冷却器11の第1水出口2bと第2冷却器12の第2水出口2dとは、第1戻りラインL16を介して、冷却装置4の水入口4aに接続されている。より詳細には、第1冷却器11および第2冷却器12の下流側で合流した第1冷却ラインL11と第2冷却ラインL12は、温水ラインL15とは異なる位置で分岐するバイパスラインL14を介して、第1戻りラインL16に接続されている。第1冷却器11の第1水出口2bと第2冷却器12の第2水出口2dとは、バイパスラインL14と第1戻りラインL16とを介して、冷却装置4の水入口4aに接続されている。バイパスラインL14には、第2バルブ33が設けられている。第2バルブ33の開度は、後述のコントローラ60の制御によって調整自在である。
On the other hand, the
温水ラインL15上の第1バルブ32は、第1冷却器11の第1水出口2bおよび第2冷却器12の第2水出口2dからの温水を蒸発器21に流入させることに基づく、熱利用量を調整するために設けられている。バイパスラインL14上の第2バルブ33は、第1冷却器11の第1水出口2bおよび第2冷却器12の第2水出口2dからの温水を冷却装置4に直接戻すことに基づく、バイパス量を調整するために設けられている。
The
圧縮機システム1は、圧縮機ユニット2、バイナリ発電装置3、および冷却装置4の間での熱の移動量を制御するためのコントローラ60を更に備えている。コントローラ60は、たとえばCPU、ROM、およびRAM等のハードウェアと、ROMに記憶されたプログラム等のソフトウェアと、から構成されたコンピュータである。
The
コントローラ60は、第1水温センサ37と情報通信可能であり、供給ラインL10を通る水の温度を逐次取得する。言い換えれば、コントローラ60は、第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13に流入する冷却水の温度Tbを取得する。コントローラ60は、第2水温センサ38と情報通信可能であり、温水ラインL15を通る水の温度を逐次取得する。言い換えれば、コントローラ60は、第1冷却器11および第2冷却器12から流出する温水の温度Ta、すなわち蒸発器21に流入する温水の温度Taを取得する。コントローラ60は、第1流量センサ39と情報通信可能であり、温水ラインL15を通る水の流量を取得する。言い換えれば、コントローラ60は、第1冷却器11および第2冷却器12から流出する温水の合計流量F、すなわち蒸発器21に流入する温水の流量Fを取得する。コントローラ60は、温水ポンプ31、第1バルブ32、および第2バルブ33に制御信号を送信可能である。コントローラ60は、各センサから取得した情報を用いて所定の演算を実施し、その演算結果に基づいて、温水ポンプ31、第1バルブ32、および第2バルブ33を制御する。また、コントローラ60は、バイナリ発電装置3のコントローラ30と情報通信可能である。
The
コントローラ60は、第1水温センサ37、第2水温センサ38、および第1流量センサ39のいずれか1つまたは2つから出力される情報に基づいて制御を実施してもよい。コントローラ60は、温水ポンプ31、第1バルブ32、および第2バルブ33のいずれか1つまたは2つを制御してもよい。温水ポンプ31または第1バルブ32が手動のバルブまたはオリフィス等に置き換えられてもよい。
The
続いて、図2を参照して、圧縮機システム1における廃熱回収発電方法を説明する。より詳細には、コントローラ60によって実施される水温制御(熱制御)について説明する。まず、圧縮機ユニット2の圧縮機6を用いて圧縮空気を発生させる。このとき、冷却装置4および冷却水ポンプ36を稼働させて、冷却水を圧縮機ユニット2に送る。圧縮機6で発生した圧縮空気を第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13に通し、圧縮空気と水との熱交換により、圧縮空気から水に熱を伝達する。これにより、圧縮空気が冷却されると同時に、水が加熱されて温水になる。
Next, a waste heat recovery power generation method in the
そして、温水ラインL15を介して、加熱された温水を移送する。温水はバイナリ発電装置3の蒸発器21を通り、温水と作動媒体との熱交換により作動媒体を加熱し、蒸発させる。蒸発した作動媒体により、いわゆるバイナリ発電が行われる。この間、コントローラ60は、第1水温センサ37、第2水温センサ38、および第1流量センサ39から出力される各センサ値を逐次取得する(ステップS01)。すなわち、コントローラ60は、第1水温センサ37からの温度Tb、第2水温センサ38からの温度Ta、および第1流量センサ39からの流量Fを取得する。コントローラ60は、これらの情報を所定時間ごとに取得し得る。
And the heated warm water is transferred via the warm water line L15. The hot water passes through the
コントローラ60は、コントローラ30から出力される情報を受け取り、バイナリ発電装置3が発電を実施しているか否かを判断する(ステップS02)。バイナリ発電装置3が発電を実施していないと判断した場合(ステップS02:No)、コントローラ60は、バイパス制御を実施する(ステップS04)。このバイパス制御では、コントローラ60は、温水ポンプ31を停止させ、第1バルブ32を全閉とし、第2バルブ33を全開とする。このバイパス制御により、バイナリ発電は停止する。温水は、バイナリ発電装置3の蒸発器21に流入せず、第1戻りラインL16を通って冷却装置4に返送される。圧縮機システム1では、バイナリ発電装置3における発電が停止している間も、圧縮空気の冷却は可能になっている。
The
バイナリ発電装置3が発電を実施していると判断した場合(ステップS02:Yes)、コントローラ60は、温度Taを上げるか否かを判断する(ステップS03)。
When it is determined that the binary
このステップS03では、コントローラ60は、所定の算式を用いて、温度Taを上げるか否かを判断する。たとえば、コントローラ60は、圧縮機ユニット2の冷却器に流入する冷却水の温度に関する閾値を予め記憶している。この閾値は、圧縮機6で空気を圧縮する際、圧縮機の性能を大幅に低下させないような水温である。この閾値は、圧縮機6に吸入される空気の温度、圧縮ガスの圧力または流量等に基づいて定められ得る。
In step S03, the
ステップS03で温度Taを下げると判断した場合(ステップS03:No)、コントローラ60は、水温降下制御を実施する(ステップS05)。この水温降下制御では、コントローラ60は、温水ポンプ31の流量を増加させ、第1バルブ32を全開とし、第2バルブ33を開側とする(第2バルブ33を多少開く)。この水温降下制御により、バイナリ発電が継続して実施され、温水ラインL15を流れる温水の流量が増加する。バイパスラインL14を通じて冷却装置4へ直接返送される温水の量は、増加する。
If it is determined in step S03 that the temperature Ta is to be lowered (step S03: No), the
一方、ステップS03で温度Taを上げると判断した場合(ステップS03:Yes)、コントローラ60は、水温上昇制御を実施する(ステップS06)。この水温上昇制御では、コントローラ60は、温水ポンプ31の流量を減少させ、第1バルブ32を全開とし、第2バルブ33を閉側とする(第2バルブ33を多少閉じる)。この水温上昇制御により、バイナリ発電が継続して実施され、温水ラインL15を流れる温水の流量が減少する。バイパスラインL14を通じて冷却装置4へ直接返送される温水の量は、減少する。
On the other hand, if it is determined in step S03 that the temperature Ta is to be increased (step S03: Yes), the
以上の制御を実施することにより、コントローラ60は、温度Tbで冷却器に入る冷却水に対して、圧縮機6で空気を圧縮する際、圧縮機の性能を大幅に低下させない範囲で、温度Taをできるだけ高く維持することができる。これにより、バイナリ発電装置3の蒸発器21に入る温水の温度が高められる。このことは、圧縮機6からの廃熱回収効率が高められていることを意味する。たとえば、冷却装置4から供給される冷却水の温度Tbは30〜40℃に制御され、蒸発器21に流入する温水の温度Taは80〜90℃に制御される。なお、コントローラ60は熱エネルギに関する演算を行うため、水温は、流量Fの状態にもよる。
By carrying out the above control, the
以上説明した圧縮機システム1および廃熱回収発電方法によれば、第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13において、圧縮空気の熱が水に伝達される。第1冷却器11および第2冷却器12で加熱された水は、第1水出口2bおよび第2水出口2d、温水ラインL15、および第1水入口3aを通って、バイナリ発電装置3の蒸発器21に流入する。蒸発器21では、作動媒体が加熱されて、蒸発する。これにより、タービン発電機20が発電を行う。バイナリ発電装置3は、100℃未満の温水の熱エネルギを利用し、沸点の低い作動媒体を蒸発させて、タービン発電機20によって発電を行う。低位熱の有効利用を可能とするバイナリ発電装置3を圧縮機6と組み合わせることで、従来は捨てられていた圧縮空気の熱エネルギが回収され、発電に利用される。よって、圧縮機6からのエネルギ回収の効率が高められている。従来のシステムは、既存の圧縮機に適用され難かった。既存の圧縮機では、水を加熱し、蒸気の形態で熱エネルギを回収していたが、それはエネルギ回収の効率を高めるには不十分であった。バイナリ発電装置3を組み合わせた本開示の圧縮機システム1によれば、エネルギ回収の効率が総合的に高められる。しかも、圧縮機6の構成を変更する必要がなく、既存の圧縮機6を利用できる。
According to the
圧縮機システム1は、冷却源である冷却装置4を更に備える。冷却装置4と第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13とは、供給ラインL10を介して接続されている。第1冷却器11および第2冷却器12と冷却装置4とは、第1戻りラインL16を介して接続されている。よって、蒸発器21で作動媒体の加熱に用いられた水は、第1戻りラインL16を経由して冷却装置4に送り、冷却装置4において冷却される。そして、冷却装置4で生じた比較的低温の水は、供給ラインL10を経由して第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13に送られ、冷却水として使用される。
The
温水ラインL15に設けられた第1バルブ32と、バイパスラインL14に設けられた第2バルブ33との開閉により、第1冷却器11および第2冷却器12を出た温水に関する、熱利用量とバイパス量とが調整される。これにより、第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13に流入する水の温度が所望に調整される。その結果として、第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13における熱交換量などが適宜に設定され得る。
The amount of heat utilization related to the hot water discharged from the
冷却源の一態様としての冷却装置4によれば、バイナリ発電装置3における作動媒体の冷却が容易である。冷却装置4は、バイナリ発電装置3の安定的な運転に寄与する。
According to the
コントローラ60が、第1バルブ32、第2バルブ33、および温水ポンプ31(またはこれらのいずれか1つまたは2つ)を制御することにより、第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13や蒸発器21に供給される水の供給量が調整される。供給ラインL10を通る水の温度Tbに基づいて水の供給量が調整されるので、第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13における熱交換状態を制御することができる。これによれば、柔軟な制御が可能になっている。
The
第1実施形態の第1変形例を図3に示す。図3に示される圧縮機システム1Aが図1に示される圧縮機システム1と違う点は、2段の第1段圧縮部9aおよび第2段圧縮部9bからなる圧縮機6Aを含む圧縮機ユニット2Aを備えた点と、冷却装置4と2つの冷却器(第1冷却器11および第2冷却器12)を接続する接続部5Aを備えた点である。このように、2段圧縮タイプの圧縮機ユニット2Aにバイナリ発電装置3を適用した圧縮機システム1Aによっても、圧縮機システム1と同様の作用・効果が得られる。
A first modification of the first embodiment is shown in FIG. The
第1実施形態の第2変形例を図4に示す。図4に示される圧縮機システム1Bが図1に示される圧縮機システム1と違う点は、1段の第1段圧縮部9aからなる圧縮機6Bを含む圧縮機ユニット2Bを備えた点と、冷却装置4と1つの冷却器(第1冷却器11)を接続する接続部5Bを備えた点である。このように、1段圧縮タイプの圧縮機ユニット2Bにバイナリ発電装置3を適用した圧縮機システム1Bによっても、圧縮機システム1と同様の作用・効果が得られる。
A second modification of the first embodiment is shown in FIG. The
次に、図5〜図7を参照して、第2実施形態の圧縮機システムについて説明する。図5に示される圧縮機システム1Cが図1に示される圧縮機システム1と違う点は、冷却源として、冷却装置4に加えて貯湯槽40を備えた点と、貯湯槽40と圧縮機ユニット2Cとを接続する接続部5Cを備えたである。貯湯槽40は、供給ラインL10を介して、冷却装置4の水出口4bに接続されている。供給ラインL10には、温度調整バルブ44が設けられている。貯湯槽40は、第2戻りラインL33を介して、冷却装置4の水入口4aに接続されている。第2戻りラインL33には、戻りポンプ43が設けられている。供給ラインL10は、冷却水を冷却装置4から貯湯槽40に供給するためのラインである。第2戻りラインL33は、貯湯槽40内の水を冷却装置4に戻すためのラインである。温度調整バルブ44は、コントローラ60によって制御されて、冷却装置4から貯湯槽40へ供給される冷却水の供給量を調整可能である。
Next, a compressor system according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. The
接続部5Cは、貯湯槽40から第1冷却器11および第2冷却器12に対して水が供給され、第1冷却器11および第2冷却器12からバイナリ発電装置3に対して廃熱が供給され得るように構成されている。貯湯槽40は、水ラインL30を介して第1冷却器11の第1水入口2aおよび第2冷却器12の第2水入口2cに接続されている。水ラインL30には、温水ポンプ31が設けられている。第1冷却ラインL11および第2冷却ラインL12は、第1冷却器11および第2冷却器12の下流側で合流しており、温水ラインL31に接続されている。温水ラインL31は、蒸発器21内に設けられた蒸発用熱交換部L31aを含む。蒸発用熱交換部L31aと蒸発用熱交換部L21aとの間で、熱交換が行われる。
In the connecting
温水ラインL31には、第1バルブ41が設けられている。第1バルブ41の開度は、コントローラ60の制御によって調整自在である。バイナリ発電装置3の蒸発器21の第1水出口3bと貯湯槽40とは、第1戻りラインL35を介して接続されている。一方、第1冷却器11の第1水出口2bと第2冷却器12の第2水出口2dとは、第1戻りラインL35を介して、貯湯槽40に接続されている。より詳細には、第1冷却器11および第2冷却器12の下流側で合流した第1冷却ラインL11と第2冷却ラインL12は、温水ラインL31とは異なる位置で分岐するバイパスラインL32を介して、第1戻りラインL35に接続されている。第1冷却器11の第1水出口2bと第2冷却器12の第2水出口2dとは、バイパスラインL32と第1戻りラインL35とを介して、貯湯槽40に接続されている。バイパスラインL32には、第2バルブ42が設けられている。第2バルブ42の開度は、後述のコントローラ60の制御によって調整自在である。なお、圧縮機6Cは、圧縮機システム1の圧縮機6と同様である。
A
圧縮機システム1Cにおける廃熱回収発電方法では、コントローラ60は、温水ポンプ31、温度調整バルブ44、戻りポンプ43、第1バルブ41、および第2バルブ42を制御する。コントローラ60によって実施される水温制御(熱制御)は、図2に示されるフローと同様である。ステップS04のバイパス制御では、コントローラ60は、温水ポンプ31の流量を規定値に維持し、第2バルブ42および温度調整バルブ44を全開とし、第1バルブ41を全閉とする。ステップS05の水温降下制御では、コントローラ60は、温水ポンプ31の流量を増加させ、第2バルブ42を全閉とし、第1バルブ41を全開とし、温度調整バルブ44を開側とする(温度調整バルブ44を多少開く)。これにより、第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13に送られる水の温度が低下する。ステップS06の水温上昇制御では、コントローラ60は、温水ポンプ31の流量を減少させ、第2バルブ42を全閉とし、第1バルブ41を全開とし、温度調整バルブ44を閉側とする(温度調整バルブ44を多少閉じる)。圧縮機システム1Cでは、貯湯槽40における水温は、たとえば、50〜75℃程度に維持される。なお、コントローラ60は、温度に関係なく、貯湯槽40がオーバフローしないように戻りポンプ43を動作させる。
In the waste heat recovery power generation method in the
貯湯槽40を利用した圧縮機システム1Cによっても、第1実施形態の圧縮機システム1と同様の作用・効果が得られる。
Also with the
圧縮機システム1Cでは、冷却源の一態様としての貯湯槽40が設けられている。貯湯槽40に貯留された比較的低温の水は、水ラインL30を経由して第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13に送られ、冷却水として使用される。温水ラインL31に設けられた第1バルブ41と、バイパスラインL32に設けられた第2バルブ42との開閉により、第1冷却器11および第2冷却器12を出た温水に関する、熱利用量とバイパス量とが調整される。貯湯槽40を備えた圧縮機システム1Cによれば、熱量の管理を容易に行うことができる。
In the
コントローラ60が、温度調整バルブ44を制御することにより、貯湯槽40へ供給される水の供給量が調整される。温水ラインL31または水ラインL30を通る水の温度に基づいて水の供給量が調整されるので、貯湯槽40内の水温は、第1冷却器11、第2冷却器12、および第3冷却器13における熱交換に適した水温に保たれ得る。貯湯槽40の貯水量が増えすぎた場合には、第2戻りラインL33を経由して冷却装置4に水を戻すことができる。
The
第2実施形態の第1変形例を図6に示す。図6に示される圧縮機システム1Dが図5に示される圧縮機システム1Cと違う点は、2段の第1段圧縮部9aおよび第2段圧縮部9bからなる圧縮機6Dを含む圧縮機ユニット2Dを備えた点と、貯湯槽40と2つの冷却器(第1冷却器11および第2冷却器12)を接続する接続部5Dを備えた点である。このように、2段圧縮タイプの圧縮機ユニット2Dに貯湯槽40およびバイナリ発電装置3を適用した圧縮機システム1Dによっても、圧縮機システム1Cと同様の作用・効果が得られる。
A first modification of the second embodiment is shown in FIG. The
第2実施形態の第2変形例を図7に示す。図7に示される圧縮機システム1Eが図5に示される圧縮機システム1Cと違う点は、1段の第1段圧縮部9aからなる圧縮機6Eを含む圧縮機ユニット2Eを備えた点と、貯湯槽40と1つの冷却器(第1冷却器11)を接続する接続部5Eを備えた点である。このように、1段圧縮タイプの圧縮機ユニット2Eに貯湯槽40およびバイナリ発電装置3を適用した圧縮機システム1Eによっても、圧縮機システム1Cと同様の作用・効果が得られる。
A second modification of the second embodiment is shown in FIG. The
次に、図8〜図10を参照して、第3実施形態の圧縮機システムについて説明する。図8に示される圧縮機システム1Fが図5に示される圧縮機システム1Cと違う点は、2つのバイナリ発電装置3F,3Fが設けられた点と、これらのバイナリ発電装置3F,3Fと圧縮機ユニット2Cおよび貯湯槽40とを接続する接続部5Fを備えた点である。このように、冷却器の数に合わせて、複数のバイナリ発電装置3Fを使用してもよい。第1冷却器11に対応して、第1のバイナリ発電装置3Fが設けられている。第2冷却器12に対応して、第2のバイナリ発電装置3Fが設けられている。接続部5Fは、貯湯槽40から第1冷却器11に対して水が供給され、第1冷却器11から第1のバイナリ発電装置3Fに対して廃熱が供給され得るように構成されている。また、接続部5Fは、第2冷却器12から第2のバイナリ発電装置3Fに対して廃熱が供給され得るように構成されている。なお、圧縮機ユニット2Fおよび圧縮機6Fは、圧縮機システム1Cの圧縮機ユニット2Cおよび圧縮機6Cと同様である。第1のバイナリ発電装置3Fでは、バイパスラインL32に、温度調整バルブ46が設けられている。
Next, a compressor system according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. The
供給ラインL10および冷却水ラインL19から分岐して、冷却水ラインL50が設けられている。冷却水ラインL50は、第1冷却ラインL51および第2冷却ラインL52に分岐している。第2冷却器12と第2のバイナリ発電装置3Fの蒸発器21とは、第1冷却ラインL51を介して接続されている。第1冷却ラインL51は、第2冷却器12内に設けられた第2熱交換部L51aを含む。第2冷却ラインL52は、第3冷却器13内に設けられた第3熱交換部L52aを含む。第1冷却ラインL51と第2冷却ラインL52とは、第2冷却器12および第3冷却器13の下流側で合流している。第1冷却ラインL51には、第2冷却器12の上流側において、温水ポンプ53および第3水温センサ57が設けられている。第2冷却器12および第3冷却器13の下流側で合流する第1冷却ラインL51と第2冷却ラインL52には、第4水温センサ58と第2流量センサ59とが設けられている。
A cooling water line L50 is branched from the supply line L10 and the cooling water line L19. The cooling water line L50 is branched into a first cooling line L51 and a second cooling line L52. The
第1冷却ラインL51は、第2冷却器12の上流側において、蒸発器21の第1水出口3bに接続されている。第1冷却ラインL51には、この接続点よりも上流側において、バルブ50が設けられている。第1冷却ラインL51は、第2冷却器12の下流側において、蒸発器21の第1水入口3aに接続されている。第1冷却ラインL51は、蒸発器21内に設けられた蒸発用熱交換部L51bを含む。第1冷却ラインL51には、第2冷却器12の下流側において、第3バルブ51が設けられている。バルブ50および第3バルブ51の開度は、コントローラ60の制御によって調整自在である。第2冷却ラインL52は、第3冷却器13の下流側において、冷却装置4に接続されている。第2冷却ラインL52には、第2バルブ52が設けられている。第2バルブ52の開度は、コントローラ60の制御によって調整自在である。
The first cooling line L51 is connected to the
圧縮機システム1Fにおける廃熱回収発電方法では、コントローラ60は、第1のバイナリ発電装置3Fに関し、第1水温センサ37から冷却水の温度Tb1を、第2水温センサ38から温水の温度Ta1を、第1流量センサ39から温水の流量F1を取得する。コントローラ60は、第2のバイナリ発電装置3Fに関し、第3水温センサ57から冷却水の温度Tb2を、第4水温センサ58から温水の温度Ta2を、第2流量センサ59から温水の流量F2を取得する。コントローラ60は、第1のバイナリ発電装置3Fに関し、温水ポンプ31、温度調整バルブ44、温度調整バルブ46、戻りポンプ43、および第1バルブ41を制御する。コントローラ60は、第2のバイナリ発電装置3Fに関し、温水ポンプ53、バルブ50、第2バルブ52、および第3バルブ51を制御する。
In the waste heat recovery power generation method in the
図9を参照して、圧縮機システム1Fにおける廃熱回収発電方法を説明する。コントローラ60によって実施される水温制御(熱制御)は、図2に示されるフローと同様である。図9に示されるステップS11〜S16は、図2に示されるステップS01〜S06に対応する。ステップS14のバイパス制御では、コントローラ60は、温水ポンプ31の流量を規定値に維持し、温度調整バルブ44および温度調整バルブ46を全開とし、第1バルブ41を全閉とする。コントローラ60は、第1バルブ41の流量を規定値に維持し、バルブ50および第2バルブ52を全開とし、第3バルブ51を全閉とする。
With reference to FIG. 9, the waste heat recovery power generation method in the
ステップS15の水温降下制御では、温度Ta1および/または温度Ta2の温度を下げる。温度Ta1の温度を下げる場合、コントローラ60は、温水ポンプ31の流量を増加させ、第1バルブ41を全開とし、温度調整バルブ44を開側とし(温度調整バルブ44を多少開き)、温度調整バルブ46の開度を規定値に維持する。この制御に代えて、コントローラ60は、温水ポンプ31の流量を規定値に維持し、第1バルブ41を全開とし、温度調整バルブ44を開側とし(温度調整バルブ44を多少開き)、温度調整バルブ46を閉側としてもよい(温度調整バルブ46を多少閉じてもよい)。これにより、第1冷却器11に送られる水の温度が低下する。また、温度Ta2の温度を下げる場合、コントローラ60は、温水ポンプ53の流量を増加させ、第3バルブ51を全開とし、バルブ50および第2バルブ52を開側とする(バルブ50および第2バルブ52を多少開く)。これにより、第2冷却器12に送られる水の温度が低下する。
In the water temperature drop control in step S15, the temperature Ta1 and / or the temperature Ta2 is lowered. When lowering the temperature Ta1, the
ステップS16の水温上昇制御では、温度Ta1および/または温度Ta2の温度を上げる。温度Ta1の温度を上げる場合、コントローラ60は、温水ポンプ31の流量を減少させ、第1バルブ41を全開とし、温度調整バルブ44を閉側とし(温度調整バルブ44を多少閉じ)、温度調整バルブ46の開度を規定値に維持する。この制御に代えて、コントローラ60は、温水ポンプ31の流量を規定値に維持し、第1バルブ41を全開とし、温度調整バルブ44を閉側とし(温度調整バルブ44を多少閉じ)、温度調整バルブ46を開側としてもよい(温度調整バルブ46を多少開いてもよい)。これにより、第1冷却器11に送られる水の温度が上昇する。また、温度Ta2の温度を上げる場合、コントローラ60は、温水ポンプ53の流量を減少させ、第3バルブ51を全開とし、バルブ50および第2バルブ52を全閉とする。これにより、第2冷却器12に送られる水の温度が上昇する。
In the water temperature increase control in step S16, the temperature Ta1 and / or the temperature Ta2 is increased. When raising the temperature Ta1, the
なお、上記の制御において、コントローラ60は、温度に関係なく、貯湯槽40がオーバフローしないように戻りポンプ43を動作させる。
In the above control, the
複数のバイナリ発電装置3Fを備えた圧縮機システム1Fによっても、第1実施形態の圧縮機システム1および第2実施形態の圧縮機システム1Cと同様の作用・効果が得られる。
The
第3実施形態の第1変形例を図10に示す。図10に示される圧縮機システム1Gが図8に示される圧縮機システム1Fと違う点は、2段の第1段圧縮部9aおよび第2段圧縮部9bからなる圧縮機6Gを含む圧縮機ユニット2Gを備えた点と、貯湯槽40と2つの冷却器(第1冷却器11および第2冷却器12)を接続する接続部5Gを備えた点である。このように2段圧縮タイプの圧縮機ユニット2Gに貯湯槽40および2つのバイナリ発電装置3F,3Fを適用した圧縮機システム1Gによっても、圧縮機システム1Fと同様の作用・効果が得られる。
A first modification of the third embodiment is shown in FIG. The
以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものではない。たとえば、貯湯槽40の第2戻りラインL33に戻りポンプ43を設けず、バルブの開閉などで貯湯槽40内の水量を調整してもよい。この場合、貯湯槽40は、少なくとも冷却装置4よりも高い位置に設けられる。
The embodiments of the present disclosure have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the amount of water in the hot
圧縮機6によって圧縮空気を発生させる場合に限られない。圧縮機6は、空気以外の気体を圧縮してもよい。 The present invention is not limited to the case where compressed air is generated by the compressor 6. The compressor 6 may compress a gas other than air.
1、1A、1B、1C、1D、1F、1G 圧縮機システム
2、2A、2B、2C、2D、2F、2G 圧縮機ユニット
2a 第1水入口(水入口)
2b 第1水出口(水出口)
2c 第2水入口(水入口)
2d 第2水出口(水出口)
2e 第3水入口(水入口)
2f 第3水出口(水出口)
3、3F バイナリ発電装置
3a 第1水入口(水入口)
3b 第1水出口(水出口)
3c 第2水入口(水入口)
3d 第2水出口(水出口)
4 冷却装置
5、5A、5B、5C、5D、5F、5G 接続部
6、6A、6B、6C、6D、6F、6G 圧縮機
11 第1冷却器(冷却器)
12 第2冷却器(冷却器)
13 第3冷却器(冷却器)
20 タービン発電機(発電機)
21 蒸発器
22 凝縮器
31 温水ポンプ
32 第1バルブ
33 第2バルブ
40 貯湯槽
44 温度調整バルブ
51 第3バルブ
52 第2バルブ
53 温水ポンプ
60 コントローラ
L10 供給ライン(水ライン)
L11 第1冷却ライン
L12 第2冷却ライン
L14 バイパスライン
L15 温水ライン
L16 第1戻りライン
L20 媒体循環ライン
L30 水ライン
L31 温水ライン
L32 バイパスライン
L33 第2戻りライン
L35 第1戻りライン
L51 第1冷却ライン
L52 第2冷却ライン
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1F,
2b 1st water outlet (water outlet)
2c Second water inlet (water inlet)
2d Second water outlet (water outlet)
2e 3rd water inlet (water inlet)
2f 3rd water outlet (water outlet)
3, 3F
3b 1st water outlet (water outlet)
3c 2nd water inlet (water inlet)
3d 2nd water outlet (water outlet)
4
12 Second cooler (cooler)
13 Third cooler (cooler)
20 Turbine generator (generator)
21
L11 First cooling line L12 Second cooling line L14 Bypass line L15 Hot water line L16 First return line L20 Medium circulation line L30 Water line L31 Hot water line L32 Bypass line L33 Second return line L35 First return line L51 First cooling line L52 Second cooling line
Claims (4)
前記圧縮機で発生した前記圧縮ガスと水との熱交換により前記圧縮ガスから前記水に熱を伝達する冷却器と、
前記冷却器で加熱された前記水と作動媒体との熱交換により前記作動媒体を加熱する蒸発器と、前記蒸発器で加熱されて蒸発した前記作動媒体により発電を行う発電機とを含むバイナリ発電装置と、
前記蒸発器から流出する前記水を冷却可能な冷却源と、を備え、
前記冷却器は、前記冷却器から流出する前記水が通る水出口と、前記冷却器に流入する前記水が通る水入口とを含み、
前記バイナリ発電装置の前記蒸発器は、前記蒸発器に流入する前記水が通る水入口と、前記蒸発器から流出する前記水が通る水出口とを含み、
前記冷却器の前記水出口と前記蒸発器の前記水入口とは、温水ラインを介して接続されており、
前記冷却源と前記冷却器の前記水入口とは水ラインを介して接続されており、前記蒸発器の前記水出口と前記冷却源とは第1戻りラインを介して接続されており、
前記温水ラインまたは前記水ラインには、前記蒸発器に前記水を通すための温水ポンプが設けられており、
前記温水ラインには、前記冷却器の前記水出口からの前記水を前記蒸発器に流入させることに基づく熱利用量を調整するための第1バルブが設けられており、
前記冷却源は、前記水ラインを介して前記冷却器の前記水入口に接続された貯湯槽を含み、
前記冷却器は、前記冷却器の前記水出口と前記第1バルブとの間において分岐するバイパスラインと前記第1戻りラインとを介して、前記貯湯槽に接続されており、
前記バイパスラインには、前記冷却器の前記水出口からの前記水を前記貯湯槽に戻すことに基づくバイパス量を調整するための第2バルブが設けられている、圧縮機システム。 A compressor for generating compressed gas;
A cooler that transfers heat from the compressed gas to the water by heat exchange between the compressed gas generated in the compressor and water;
Binary power generation comprising: an evaporator that heats the working medium by heat exchange between the water heated by the cooler and the working medium; and a generator that generates power using the working medium evaporated and heated by the evaporator Equipment ,
A cooling source capable of cooling the water flowing out of the evaporator ,
The cooler includes a water outlet through which the water flowing out from the cooler passes, and a water inlet through which the water flowing into the cooler passes ,
The evaporator of the binary power generation device includes a water inlet through which the water flowing into the evaporator passes, and a water outlet through which the water flowing out from the evaporator passes ,
The water outlet of the cooler and the water inlet of the evaporator are connected via a hot water line ,
The cooling source and the water inlet of the cooler are connected via a water line, the water outlet of the evaporator and the cooling source are connected via a first return line,
The hot water line or the water line is provided with a hot water pump for passing the water through the evaporator,
The hot water line is provided with a first valve for adjusting a heat utilization amount based on flowing the water from the water outlet of the cooler into the evaporator,
The cooling source includes a hot water tank connected to the water inlet of the cooler via the water line,
The cooler is connected to the hot water storage tank via a bypass line and the first return line that branch between the water outlet of the cooler and the first valve,
The compressor system , wherein the bypass line is provided with a second valve for adjusting a bypass amount based on returning the water from the water outlet of the cooler to the hot water storage tank .
前記冷却源は、前記凝縮器に接続されて前記水を冷却する冷却装置を更に含む、請求項1に記載の圧縮機システム。 The binary power generation device includes a medium circulation line for circulating the working medium, and a condenser that cools the working medium by heat exchange between the working medium and the water, and the medium circulation line includes the evaporation medium. Through the condenser, the generator and the condenser,
The compressor system according to claim 1 , wherein the cooling source further includes a cooling device connected to the condenser to cool the water.
前記コントローラは、前記温水ラインまたは前記水ラインを通る前記水の温度に基づいて、前記第1バルブ、前記第2バルブ、または前記温水ポンプを制御する、請求項1または2に記載の圧縮機システム。 A controller for obtaining a temperature of the water passing through the hot water line or the water line;
The compressor system according to claim 1 or 2 , wherein the controller controls the first valve, the second valve, or the hot water pump based on the temperature of the hot water line or the water passing through the water line. .
前記貯湯槽と前記冷却装置とは、前記水を前記冷却装置から前記貯湯槽に供給するための供給ラインを介して接続されると共に、前記水を前記貯湯槽から前記冷却装置に戻すための第2戻りラインを介して接続され、
前記供給ラインには、前記冷却装置から前記貯湯槽へ供給される前記水の供給量を調整可能な温度調整バルブが設けられており、
前記コントローラは、前記温水ラインまたは前記水ラインを通る前記水の温度に基づいて、前記温度調整バルブを制御する、請求項2に記載の圧縮機システム。 A controller for obtaining a temperature of the water passing through the hot water line or the water line;
The hot water storage tank and the cooling device are connected via a supply line for supplying the water from the cooling device to the hot water storage tank, and are used for returning the water from the hot water storage tank to the cooling device. Connected through two return lines,
The supply line is provided with a temperature adjustment valve capable of adjusting the supply amount of the water supplied from the cooling device to the hot water storage tank,
The compressor system according to claim 2 , wherein the controller controls the temperature adjustment valve based on the temperature of the hot water line or the water passing through the water line.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016009624A JP6564710B2 (en) | 2016-01-21 | 2016-01-21 | Compressor system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016009624A JP6564710B2 (en) | 2016-01-21 | 2016-01-21 | Compressor system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017129076A JP2017129076A (en) | 2017-07-27 |
JP6564710B2 true JP6564710B2 (en) | 2019-08-21 |
Family
ID=59396109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016009624A Expired - Fee Related JP6564710B2 (en) | 2016-01-21 | 2016-01-21 | Compressor system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6564710B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110242540B (en) * | 2019-07-15 | 2024-05-03 | 上海赛捷能源科技有限公司 | Primary heat recovery system of air compressor |
CN110242545B (en) * | 2019-07-15 | 2024-05-03 | 上海赛捷能源科技有限公司 | Full recovery system of waste heat of air compressor |
JP2024142347A (en) * | 2023-03-30 | 2024-10-11 | 三菱重工業株式会社 | Method for starting power generation system, and power generation system |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014009624A (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Babcock-Hitachi Co Ltd | Waste heat utilization method, waste heat utilization system and treatment method of boiler exhaust gas |
JP5951593B2 (en) * | 2013-12-27 | 2016-07-13 | 三菱重工業株式会社 | Waste heat recovery device, waste heat recovery type ship propulsion device, and waste heat recovery method |
-
2016
- 2016-01-21 JP JP2016009624A patent/JP6564710B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017129076A (en) | 2017-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6466570B2 (en) | Compressed gas cooling method for compressor equipment and compressor equipment using this method | |
JP2012149541A (en) | Exhaust heat recovery power generating apparatus and marine vessel | |
JP6571491B2 (en) | heat pump | |
JP6223955B2 (en) | Solar power generation system | |
JP2010265899A (en) | Device for controlling working fluid circulating in closed circuit operating according to rankine cycle and method of using the same | |
JP6564710B2 (en) | Compressor system | |
JP6679728B2 (en) | Organic Rankine cycle for converting waste heat from a heat source into mechanical energy and compressor equipment utilizing such organic Rankine cycle | |
US11300010B2 (en) | Cooling equipment, combined cycle plant comprising same, and cooling method | |
CN108431376A (en) | The function synergic effect of thermodynamic cycle and heat source | |
KR20140145134A (en) | Heat cycle for transfer of heat between media and for generation of electricity | |
JP6223886B2 (en) | Power generator | |
JP2015096703A (en) | Heat recovery power generation system | |
JP6981727B2 (en) | Industrial equipment | |
JP6757631B2 (en) | Binary power generation system | |
JP6382127B2 (en) | Heat exchanger, energy recovery device, and ship | |
US11624307B2 (en) | Bottoming cycle power system | |
TWI768565B (en) | Steam generator, exhaust heat recovery plant, compound plant, steam-electricity cogeneration plant | |
WO2023049674A1 (en) | Systems and methods associated with bottoming cycle power systems for generating power and capturing carbon dioxide | |
JP2016540913A (en) | Power generator with gear-integrated steam compressor | |
KR20230038736A (en) | Multi-temperature heat pump for thermal energy storage | |
JP4936966B2 (en) | Condensate heat exchange system and condensate heat exchanger control method | |
WO2018173519A1 (en) | Battery power generation system | |
JP5596216B1 (en) | Waste treatment facility | |
WO2021181483A1 (en) | Supercritical fluid power generation system | |
KR102013829B1 (en) | Steam cycle-based heat engine for waste heat recovery and method for operating the same heat engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20171206 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20180109 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180717 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190426 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190514 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190709 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190723 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190729 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6564710 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |