JPH03264710A - 熱回収型発電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は蒸気原動機関のサイクルに係り、特に。

熱源機関の排熱を回収することによって一次エネルギ、
すなわち、燃料の高効率利用を目的とした、熱回収型発
電システムに関する。

〔従来の技術〕

従来の多段圧復水器では、プラントの効率向上。

復水器の冷却水量の低減伝熱面積の低減を図る努力がな
されてきた。「蒸気タービン用多段圧復水器」藤原ら三
菱重工技報ＶｏＩ１．７　　Ｎα２では、多段圧復水器
の有利性と作動特性の簡易試算例、及び、復水予熱手段
について報告されている。しかし、復水器冷却水の温度
を利用価値の高い温度まで上昇させ、温水として利用す
ることに関しては言及されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の多段圧復水器を用いた蒸気原動機関は、熱回
収を行ってその熱を供給する点について考慮されておら
ず、伝熱面積や冷却水量の減少を目的としているので、
本発明によって得られると同じ温熱を得るためには、別
途にボイラを設置して実現している。このため設備費が
増大し、経済的な方法とは云えない。

本発明の目的は、ボイラを新たに設置することなく熱供
給を可能にし、発電することによって電圧も同時に供給
することが可能なシステムを提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、従来の多段圧復水器を用い
た蒸気原動機関サイクルにおいて、蒸気タービン途中か
ら分岐する蒸気圧力を通常より高圧（例えば、冷却水出
口温度を４０℃から９０℃にする場合には、分岐する蒸
気圧力を０．０７５ａｔａから０．８６２ａｔａにする
。）の蒸気を分岐し、その分岐蒸気を凝縮するための復
水器を設置し、復水器の冷却水を高温側（すなわち、復
水温度が高温である。）の復水器に通することによって
高温の温水を得るものである。

さらに１本発明は、ボイラ排ガス出口に温水加熱器を設
け、復水器冷却水の出口温度を要求する回収温度よりも
低下させて、分岐する蒸気圧力を下げることにより、蒸
気タービンの発電効率に比例するエンタルピ落差を大き
くすると同時に、復水器冷却水を温水加熱器に通すこと
により昇温しで要求する回収温度を得、さらにボイラ排
ガス出口温度を下げることによって排ガスの回収熱量を
増加するものである。

〔作用〕

本発明によれば、発電と同時に復水器の冷却水を利用価
値の高い高温水として取り出す際に、単段圧復水器の場
合のように、蒸気タービン排蒸気全部の温度を上昇する
必要がなく、その一部分の分岐蒸気を高温にすればよく
、蒸気タービンの発電効率の低下をその分だけ抑えるこ
とが可能となる。更に、本発明によれば、復水器冷却水
流量及び伝熱面積の低減ができるため、都市再開発など
のように、大量の水を得ることが困難で、かつ、できる
だけ小型化システムという要求を満たすことが可能とな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図はディーゼル、ガスエンジン又はガスタービンエンジ
ン等の高温の排気を熱源とした本発明から戒る熱回収型
発電システムの構成例を示した系統である。

構成機器は排熱回収ボイラ１０．混圧式蒸気タービン２
０９発電機３０．低圧側復水器４０．高圧側復水器５０
及び熱源エンジン６ｏでありこれら機器を接続する各種
の配管、ダクト、ポンプ等から成っている。

熱源エンジン６ｏからの高温排気ガスはダクト６０１に
より排出され排熱回収ボイラ１ｏへ導入される。排熱回
収ボイラ１ｏ内には過熱器１ｏ１゜高圧蒸発器１０２．
高圧節炭器１ｏ３．低圧蒸発器１０４及び低圧節炭器１
０５が収納されており、排ガスによりボイラ給水管８ｏ
の給水を低圧節炭器１０５で加熱した後に低圧蒸発器１
０４と高圧節炭器１０３に分岐して導入し、低圧蒸発器
１０４に導入された給水は飽和蒸気となり、管２０２に
よって混圧タービン２０に導入される。又、他方の高圧
節炭器１０３に導入された給水は、更に、昇温されで高
圧蒸発器１０２に導入され、過熱器１０１を通って過熱
蒸気となり、管２０１によって混圧タービン２ｏに導入
される。混圧タービン２０内に導入された蒸気は高圧排
気管５０１によって排気され、高圧側復水器５ｏに導入
され、復水器５０内の冷却管５０３中を流れている冷却
水に潜熱を与えて復水し、管５０２によって復水器外へ
流出する。排気蒸気以外の混圧タービン内蒸気は、更に
低圧まで膨張させて動力を得、その後、低圧排気管４０
１によって低圧側復水器４ｏに導入され、復水器４０内
の冷却管４０３中を流れている冷却水に潜熱を与えて復
水し、管４０２によって復水器外へ流出する。その際に
、管５０２によって高圧側復水器５０から流水してくる
復水と混合して、ボイラ給水管８０によって排熱回収ボ
イラ１０へ導入される。排ガスは、排熱回収ボイラ１０
内で給水を蒸発させることによって温度を下げられ、排
気ダクト６０２によって大気中に放出される。

混圧蒸気タービン２０では、管２０１によって導入され
る過熱器１０１からの過熱蒸気を管２０２から導入され
る低圧蒸発器１０４からの飽和蒸気圧力まで膨張させる
ことによって仕事を取り出し、更に、管２０２から導入
される飽和蒸気と混合して排気管５０１及び４０１の排
気圧力まで膨張させることによって仕事を取り出す、取
り出した仕事は、混圧蒸気タービン２０に連結した発電
機３０によって電気に変換される。

復水器冷却水は、管７０１によって低圧側復水器４０内
の冷却管４３中へ導入され、低圧排気管４０１から復水
器へ導入される蒸気を復水することによって蒸気から潜
熱をもらって昇温し、高圧側復水器５０内の冷却管５０
３中へ導入される６導入された冷却水は高圧排気管５０
１から復水器へ導入される蒸気を復水することによって
蒸気から潜熱をもらって更に昇温し、管７０２によって
システム外の温熱需要部へ供給される。

更に発電効率の向上、並びに、排ガス利用率を増加する
ために、排熱回収ボイラ１０の排気ダクト６０２に温水
加熱器９０を設置した場合の実施例を第２図により説明
する。

サイクル内の作動媒体である水の循環系路は第１図と同
じであるのでここでは重複を避けるために省略し、作動
条件の相違点について言及する。

第２図のシステムにおいて、システム外の温熱需要部へ
の供給温度を第１図のシステムと同じ、すなわち、第１
図の管７０２中の冷却水温度と。

第２図の管７０３中の冷却水温度が同じ場合、高圧側復
水器５０の冷却管５０３中の冷却水出口温度を第１図の
システム中の冷却管５０３中の冷却水出口温度より低く
することができ、その低下分だけ復水温度を下げること
になる。これは、高圧側復水器５０内の復水温度と、冷
却管５０３中の冷却水出口温度の差を一定としているた
めである。

このことから、高圧排気管５０１より排気する蒸気の圧
力を低下することができる。同様に、低圧側復水器４０
の冷却管４０３中の冷却水出口温度も低くすることがで
き、高圧側と同じ理由により、低圧排気管４０１より排
気する蒸気圧力を低下することができる。このようにし
て蒸気タービン出力を第１図のシステムのそれより増加
することができる。

更に、回収する熱量に関しても、温水加熱器９０の設置
により、排熱回収ボイラ１ｏの排気ダクト６０２中の排
ガスが持っている熱量を温水加熱器９０内の伝熱管９０
１中の冷却水によって冷却し、排ガスの排気ダクト６０
３の出口温度を低下することによって増加することがで
きる。

上記のことを定量的に示すために、第３図及び表１に例
として２５００ＯＫＷ級ガスタービンを本発明に組み合
わせた場合の計算結果を示す。

排熱回収ボイラにおける高圧・低圧蒸気の給蒸気量に対
する低圧排気管より排気する蒸気量の比である低圧排気
比に関して、第３図は低圧蒸気比が０．５　　において
蒸気タービン出力が最大となることを示している。又１
表１では、復水器が多段圧の方が単段圧に比べて、回収
熱量が同じ場合では出力が９０００ＫＷ増加することが
わかる。更に、温水加熱器を設置すると、出力で１００
０ＫＷ、回収熱量で２５００　ＫＷ増加し、ガスタービ
ン投入燃料の持つエネルギを基準としたエネルギ利用率
では単段圧より４．５％増加することがわかる。

熱を回収しない従来のコンバインドサイクル発電と温水
加熱器を設置した多段圧復水器を用いた熱回収型発電を
比較すると、表１において、出力では２７００ＫＷ本発
明の方が減少しているがエネルギ利用率については４８
．７％から８６．５％と大幅増加が遠戚され、−次エネ
ルギの有効利用が望める。更に、温水加熱器を設置する
ことにより、排ガスの大気中への放出温度を低くするこ
とができるので、大気環境への影響も低減される。

〔発明の効果〕

本発明によればガスタービン等の熱源エンジンと蒸気タ
ービンを組み合わせたフンバインドサイクルにより、電
気と同時に熱を取り出すシステムにおいて、通常の単段
圧力の復水器を適用した場合に比べて多段圧復水器を適
用すると、発電量を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱回収型発電システムの一実施例を示
す系統図、第２図は第１図のサイクルのエネルギ利用率
を向上させるに好適な系統図、第３図は本発明の効果を
示す計算結果の説明図である。 １０・・・排熱回収ボイラ、２０・・混圧蒸気タービン
、３０・・・発電機、４０・・・低圧側復水器、５０・
・高圧側復水器、６０・・・熱源エンジン、９０・・・
温水加熱器。 第１図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気タービン駆動発電設備における復水器の蒸気側
   を複数個に分割して区画を形成し、タービンを駆動する
   蒸気の排出部を前記区画に対応させて設け、前記排出部
   と前記区画とを接続して構成し、前記蒸気排出部の第一
   段復水器冷却水出口温度以上の蒸気温度で排出する位置
   とし、前記復水器冷却水を各種の熱源として利用可能な
   温度で供給することを特徴とする熱回収型発電システム
   。 ２、請求項１において、前記復水器の冷却水出口温度を
   ５０℃以上とする熱回収型発電システム。 ３、請求項１において、蒸気発生器の燃焼排出ガスと前
   記復水器から流出する冷却水とを熱交換せしめる手段を
   設けた熱回収型発電システム。 ４、請求項１において、ガスタービン、ガスエンジン及
   びディーゼルエンジン等から排出される高温ガスを熱源
   として蒸気を発生させ、この蒸気でタービンを駆動する
   熱回収型発電システム。 ５、請求項１において、複数個に区画された前記復水器
   へ導入するタービン排出蒸気量を各区画に均等に配分す
   る熱回収型発電システム。