JPH061056B2 - プロセス廃熱の動力化回収方法 - Google Patents
プロセス廃熱の動力化回収方法Info
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- JPH061056B2 JPH061056B2 JP59227390A JP22739084A JPH061056B2 JP H061056 B2 JPH061056 B2 JP H061056B2 JP 59227390 A JP59227390 A JP 59227390A JP 22739084 A JP22739084 A JP 22739084A JP H061056 B2 JPH061056 B2 JP H061056B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- waste heat
- turbine
- process waste
- air
- Prior art date
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/08—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
- F01K21/047—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas having at least one combustion gas turbine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は各種化学プロント、石油プラント等から排出さ
れるプロセスガス、プラントガス、温排水等の有する低
温のプロセス廃熱をガスタービンサイクルの動力として
回収する方法に関する。
れるプロセスガス、プラントガス、温排水等の有する低
温のプロセス廃熱をガスタービンサイクルの動力として
回収する方法に関する。
（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点） ガスタービンサイクルにおけるタービン排気の熱回収の
手段として圧縮空気に水を混合して得た空気／水蒸気混
合物とタービン排気を熱交換させる方法は特開昭５８−
１０１２２８、特開昭５８−１０１２２６等により知ら
れている。一方温度３００℃以下、特に２００℃以下の
低温のプロセス廃熱の動力としての利用方法としてはフ
ロン等の低沸点媒体を加熱して動力化する方法が知られ
ているが、この方法によると廃熱温度を２００℃とした
とき蒸発量とピンチポイント温度差等の制約から作動媒
体（フロン）の温度が１００℃ないしはそれ以下となる
為動力化効率は６〜８％と低く、又蒸発器、凝縮器、予
熱器、膨脹タービン等機器数も多く、出力当りの設備単
価が高い、あるいは取扱う作動媒体が高価である等の欠
点がある。
手段として圧縮空気に水を混合して得た空気／水蒸気混
合物とタービン排気を熱交換させる方法は特開昭５８−
１０１２２８、特開昭５８−１０１２２６等により知ら
れている。一方温度３００℃以下、特に２００℃以下の
低温のプロセス廃熱の動力としての利用方法としてはフ
ロン等の低沸点媒体を加熱して動力化する方法が知られ
ているが、この方法によると廃熱温度を２００℃とした
とき蒸発量とピンチポイント温度差等の制約から作動媒
体（フロン）の温度が１００℃ないしはそれ以下となる
為動力化効率は６〜８％と低く、又蒸発器、凝縮器、予
熱器、膨脹タービン等機器数も多く、出力当りの設備単
価が高い、あるいは取扱う作動媒体が高価である等の欠
点がある。
（問題点を解決するための手段） 発明者等は先にガスタービンサイクルにおけるタービン
排気の熱回収手段として圧縮空気に液相水を混合し、こ
れをタービン排気と熱交換させる方法において、空気圧
縮過程において発生する熱を有効に利用する方法を見出
した（特開昭５７−７９２２５号、特開昭５８−１０１
２２６号および特開昭５８−１０１２２８号）。
排気の熱回収手段として圧縮空気に液相水を混合し、こ
れをタービン排気と熱交換させる方法において、空気圧
縮過程において発生する熱を有効に利用する方法を見出
した（特開昭５７−７９２２５号、特開昭５８−１０１
２２６号および特開昭５８−１０１２２８号）。
このようなガスタービンサイクルについて更に検討を進
めた結果、各種プロセスで発生する低温の廃熱をこれに
利用することにより、従来有効に回収し得なかった低温
のプロセス廃熱をガスタービン動力として効率良く回収
できることを見出し、本発明に到達した。
めた結果、各種プロセスで発生する低温の廃熱をこれに
利用することにより、従来有効に回収し得なかった低温
のプロセス廃熱をガスタービン動力として効率良く回収
できることを見出し、本発明に到達した。
即ち本発明は、空気もしくは空気を主体とするガスを圧
縮機で圧縮してなる圧縮空気の一部もしくは全部に液相
水を接触させて空気／水蒸気の混合物を得、これをター
ビンの排気と熱交換させてタービン排気高温部（Ｒ1）
の熱回収を行うガスタービンサイクルにおいて、圧縮空
気と液相水の接触塔（ＥＸＴ）の塔底からの抜出液の一
部をガスタービンサイクル以外のプロセス廃熱（ＨＲ）
と熱交換し加熱したのち該接触塔へ再循環することを特
徴とするプロセス廃熱の動力化回収方法である。
縮機で圧縮してなる圧縮空気の一部もしくは全部に液相
水を接触させて空気／水蒸気の混合物を得、これをター
ビンの排気と熱交換させてタービン排気高温部（Ｒ1）
の熱回収を行うガスタービンサイクルにおいて、圧縮空
気と液相水の接触塔（ＥＸＴ）の塔底からの抜出液の一
部をガスタービンサイクル以外のプロセス廃熱（ＨＲ）
と熱交換し加熱したのち該接触塔へ再循環することを特
徴とするプロセス廃熱の動力化回収方法である。
なお文中の英字記号は第１図における機器の記号を示
す。本発明における圧縮空気と液相水の接触塔には充填
塔等が用いられ、この接触塔の塔底からの抜出液は循環
ポンプを用いて空気圧縮機の中間冷却器（ＩＣ）やター
ビン排気低温部との熱交換器（Ｒ2）およびガスタービ
ンサイクル以外のプロセス廃熱との熱交換器（ＨＲ）を
循環させることにより熱回収が行われ動力回収に供され
る。
す。本発明における圧縮空気と液相水の接触塔には充填
塔等が用いられ、この接触塔の塔底からの抜出液は循環
ポンプを用いて空気圧縮機の中間冷却器（ＩＣ）やター
ビン排気低温部との熱交換器（Ｒ2）およびガスタービ
ンサイクル以外のプロセス廃熱との熱交換器（ＨＲ）を
循環させることにより熱回収が行われ動力回収に供され
る。
この抜出液の温度は接触塔に供給される圧縮空気の温度
・圧力と、これらの熱回収量により影響されるが、通常
は８０℃程度となるのでプロセス廃熱は１００℃程度ま
で動力として回収されることになる。なお該抜出液の温
度を下げ、低温のプロセス廃熱を動力として有効に回収
をするために、接触塔に供給される圧縮空気と該抜出液
との熱交換器（ＳＲ）を設置して接触塔に供給される圧
縮空気の温度を下げることが行われる。
・圧力と、これらの熱回収量により影響されるが、通常
は８０℃程度となるのでプロセス廃熱は１００℃程度ま
で動力として回収されることになる。なお該抜出液の温
度を下げ、低温のプロセス廃熱を動力として有効に回収
をするために、接触塔に供給される圧縮空気と該抜出液
との熱交換器（ＳＲ）を設置して接触塔に供給される圧
縮空気の温度を下げることが行われる。
本発明においてガスタービンサイクル以外のプロセス廃
熱として使用される熱源には、前述の如く各種化学プラ
ント、石油プラントから排出されるプロセスガスや、プ
ラントガス、温排水等が使用されるが、特に石炭ガス化
プロセスにおいて発生する廃熱を効率良くガスタービン
サイクルに取り込むことができるので、いわゆる石炭ガ
ス化複合発電においてスチームタービンが不要となり、
発電コストの大幅な低減が図られる。
熱として使用される熱源には、前述の如く各種化学プラ
ント、石油プラントから排出されるプロセスガスや、プ
ラントガス、温排水等が使用されるが、特に石炭ガス化
プロセスにおいて発生する廃熱を効率良くガスタービン
サイクルに取り込むことができるので、いわゆる石炭ガ
ス化複合発電においてスチームタービンが不要となり、
発電コストの大幅な低減が図られる。
該プロセス廃熱の温度は一般に約１００℃程度までであ
るが、従来は動力源として殆ど利用されていない３００
℃以下の熱源、特に２００〜１５０℃程度の低熱源を動
力源として有効に利用できることが本発明の特徴であ
る。
るが、従来は動力源として殆ど利用されていない３００
℃以下の熱源、特に２００〜１５０℃程度の低熱源を動
力源として有効に利用できることが本発明の特徴であ
る。
空気圧縮機からの圧縮空気は、以上の如き熱交換により
加熱された液相水と圧縮空気が接触塔において向流接触
することにより加湿され、約１２０〜１５０℃程度の飽
和空気（空気／水蒸気の混合物）となる。この空気／水
蒸気の混合物は、タービン排気の高温部の熱交換器（Ｒ
1）において加熱され、燃焼器（ＣＣ）において燃料と
燃焼してタービンに導入される結果、タービン出力が増
大して該プロセス廃熱の動力回収が効率良く行われる。
加熱された液相水と圧縮空気が接触塔において向流接触
することにより加湿され、約１２０〜１５０℃程度の飽
和空気（空気／水蒸気の混合物）となる。この空気／水
蒸気の混合物は、タービン排気の高温部の熱交換器（Ｒ
1）において加熱され、燃焼器（ＣＣ）において燃料と
燃焼してタービンに導入される結果、タービン出力が増
大して該プロセス廃熱の動力回収が効率良く行われる。
以下本発明の１実施態様を図面により説明する。
第１図において、空気圧縮機（ＡＣ1）に吸入された大
気空気(3)は断熱圧縮され、管(4)より中間冷却器（Ｉ
Ｃ）に入り、ここで接触塔（ＥＸＴ）塔底よりの液相水
(24)及び加圧水導入管(2)からの補給液相水とからなる
液相水(17)により冷却され管(5)を経て空気圧縮機（Ａ
Ｃ2）で再び断熱圧縮され圧縮空気(6)とされる。圧縮空
気(6)の一部は必要に応じて管(8)よりタービンの高温側
熱回収器（Ｒ1）に導かれ、残部は管(7)より自己熱交換
器（ＳＲ）に入り冷却され、管(9)を経て接触塔（ＥＸ
Ｔ）に導入される。接触塔（ＥＸＴ）には熱回収器（Ｒ
2）、自己熱交換器（ＳＲ）、中間冷却器（ＩＣ）およ
びプロセス廃熱回収器（ＨＲ）にてそれぞれ熱回収媒体
として用いられ、加熱された液相水が管(22)、(19)、(1
8)及び(31)より導入されており、ここで圧縮空気と該液
相水とが向流に直接接触を行ない、管(10)より水蒸気分
圧を高められた圧縮空気／水蒸気の混合物としてタービ
ンの高温側熱回収器（Ｒ1）に導入される。また、該接
触操作で冷却された液相水は管(20)からそれぞれ自己熱
交換器（ＳＲ）、熱回収器（Ｒ2）、中間冷却器（Ｉ
Ｃ）及びプロセス廃熱回収器（ＨＲ）へ管(23)、(21)、
(24)及び(30)を経て送られ熱回収され、加熱された液相
水となって接触塔（ＥＸＴ）へ循環される。一方(10)を
経てタービンの高温側熱回収器（Ｒ1）に導入された圧
縮空気／水蒸気の混合物は必要に応じて空気圧縮機（Ａ
Ｃ2）より(8)を経て直接導入される圧縮空気と合流して
熱回収を行なった後、管(11)より燃焼器（ＣＣ）に導入
される。燃焼器（ＣＣ）には熱回収器（Ｒ3）にて熱回
収を行なった燃料(1)が管(25)より導入されており、所
定温度の燃焼ガスとなり(12)よりタービン（ＥＴ）に導
入される。燃焼ガスはタービン（ＥＴ）にて断熱膨張
し、空気圧縮機（ＡＣ1）、（ＡＣ2）、および負荷
（Ｌ）の駆動力を発生し(13)より排出され、一部は管(2
6)より燃料の熱回収器（Ｒ3）に、残部は(14)よりター
ビンの高温側熱回収器（Ｒ1）、更に管(15)を経て低温
側熱回収器（Ｒ2）で熱回収されて、管(16)を経て廃ガ
ス(27)としてサイクル外に排出される。
気空気(3)は断熱圧縮され、管(4)より中間冷却器（Ｉ
Ｃ）に入り、ここで接触塔（ＥＸＴ）塔底よりの液相水
(24)及び加圧水導入管(2)からの補給液相水とからなる
液相水(17)により冷却され管(5)を経て空気圧縮機（Ａ
Ｃ2）で再び断熱圧縮され圧縮空気(6)とされる。圧縮空
気(6)の一部は必要に応じて管(8)よりタービンの高温側
熱回収器（Ｒ1）に導かれ、残部は管(7)より自己熱交換
器（ＳＲ）に入り冷却され、管(9)を経て接触塔（ＥＸ
Ｔ）に導入される。接触塔（ＥＸＴ）には熱回収器（Ｒ
2）、自己熱交換器（ＳＲ）、中間冷却器（ＩＣ）およ
びプロセス廃熱回収器（ＨＲ）にてそれぞれ熱回収媒体
として用いられ、加熱された液相水が管(22)、(19)、(1
8)及び(31)より導入されており、ここで圧縮空気と該液
相水とが向流に直接接触を行ない、管(10)より水蒸気分
圧を高められた圧縮空気／水蒸気の混合物としてタービ
ンの高温側熱回収器（Ｒ1）に導入される。また、該接
触操作で冷却された液相水は管(20)からそれぞれ自己熱
交換器（ＳＲ）、熱回収器（Ｒ2）、中間冷却器（Ｉ
Ｃ）及びプロセス廃熱回収器（ＨＲ）へ管(23)、(21)、
(24)及び(30)を経て送られ熱回収され、加熱された液相
水となって接触塔（ＥＸＴ）へ循環される。一方(10)を
経てタービンの高温側熱回収器（Ｒ1）に導入された圧
縮空気／水蒸気の混合物は必要に応じて空気圧縮機（Ａ
Ｃ2）より(8)を経て直接導入される圧縮空気と合流して
熱回収を行なった後、管(11)より燃焼器（ＣＣ）に導入
される。燃焼器（ＣＣ）には熱回収器（Ｒ3）にて熱回
収を行なった燃料(1)が管(25)より導入されており、所
定温度の燃焼ガスとなり(12)よりタービン（ＥＴ）に導
入される。燃焼ガスはタービン（ＥＴ）にて断熱膨張
し、空気圧縮機（ＡＣ1）、（ＡＣ2）、および負荷
（Ｌ）の駆動力を発生し(13)より排出され、一部は管(2
6)より燃料の熱回収器（Ｒ3）に、残部は(14)よりター
ビンの高温側熱回収器（Ｒ1）、更に管(15)を経て低温
側熱回収器（Ｒ2）で熱回収されて、管(16)を経て廃ガ
ス(27)としてサイクル外に排出される。
（発明の効果） 本発明の方法によりガスタービン以外のプロセス廃熱の
熱回収を行い、圧縮空気を加湿してガスタービン導入さ
れる結果、実施例に示される如く、例えば２００℃のプ
ロセス廃熱が１５％程度の効率で動力回収が行われる。
熱回収を行い、圧縮空気を加湿してガスタービン導入さ
れる結果、実施例に示される如く、例えば２００℃のプ
ロセス廃熱が１５％程度の効率で動力回収が行われる。
従来２００℃の廃熱を動力として回収する方法としては
フロンタービン発電システムがあるが、この動力化効率
は精々６〜８％以下であり、またこのシステムでは多く
の機器が必要なため建設コストが効果となるので発電コ
ストが高い。
フロンタービン発電システムがあるが、この動力化効率
は精々６〜８％以下であり、またこのシステムでは多く
の機器が必要なため建設コストが効果となるので発電コ
ストが高い。
これに対して本発明の方法では建設コストが低く、動力
化効率が２倍以上となるので、比較的低温のプロセス廃
熱から工業的に非常に有利に動力回収を図ることができ
る。
化効率が２倍以上となるので、比較的低温のプロセス廃
熱から工業的に非常に有利に動力回収を図ることができ
る。
（実施例） 第１図に示したフローシートに基づいて化学プラントか
ら得られるプロセスガスの熱回収を行なった結果を次に
示す。
ら得られるプロセスガスの熱回収を行なった結果を次に
示す。
(1)条件(a)プロセス廃熱 温度 ２００℃−１００℃ 回収熱量 ２０×１０6kcal/h (b)注水ガスタービンサイクル ３５ＭＷ級標準形ガスタービンを２段圧縮注水サイクル
として使用 (2)結果
として使用 (2)結果
第１図は本発明実施の１態様を示すフローシートであ
り、Ｒ1はタービンの高温側熱回収器、Ｒ2は同低温側熱
回収器、Ｒ3は熱回収器、ＩＣは中間冷却器、ＳＲは自
己熱交換器、ＨＲはプロセス廃熱回収器、ＥＸＴは圧縮
空気と液相水の接触塔、ＡＣ1、ＡＣ2は空気圧縮機、Ｃ
Ｃは燃焼器、ＥＴはタービン、Ｌは負荷を示す。
り、Ｒ1はタービンの高温側熱回収器、Ｒ2は同低温側熱
回収器、Ｒ3は熱回収器、ＩＣは中間冷却器、ＳＲは自
己熱交換器、ＨＲはプロセス廃熱回収器、ＥＸＴは圧縮
空気と液相水の接触塔、ＡＣ1、ＡＣ2は空気圧縮機、Ｃ
Ｃは燃焼器、ＥＴはタービン、Ｌは負荷を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】空気もしくは空気を主体とするガスを圧縮
機で圧縮してなる圧縮空気の一部もしくは全部に液相水
を接触させて空気／水蒸気の混合物を得、これをタービ
ンの排気と熱交換させてタービン排気高温部（Ｒ1）の
熱回収を行うガスタービンサイクルにおいて、圧縮空気
と液相水の接触塔（ＥＸＴ）の塔底からの抜出液の一部
をガスタービンサイクル以外のプロセス廃熱（ＨＲ）と
熱交換し加熱したのち該接触塔へ再循環することを特徴
とするプロセス廃熱の動力化回収方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227390A JPH061056B2 (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | プロセス廃熱の動力化回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227390A JPH061056B2 (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | プロセス廃熱の動力化回収方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61106924A JPS61106924A (ja) | 1986-05-24 |
| JPH061056B2 true JPH061056B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=16860065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59227390A Expired - Lifetime JPH061056B2 (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | プロセス廃熱の動力化回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061056B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62203929A (ja) * | 1986-03-04 | 1987-09-08 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 酸化反応器オフガスからの動力化回収方法 |
| US5961942A (en) * | 1995-06-05 | 1999-10-05 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Effluent gas treatment |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5779225A (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-18 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | Method of recovering heat |
| JPS58101226A (ja) * | 1981-12-10 | 1983-06-16 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | ガスタ−ビンサイクル |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP59227390A patent/JPH061056B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5779225A (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-18 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | Method of recovering heat |
| JPS58101226A (ja) * | 1981-12-10 | 1983-06-16 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | ガスタ−ビンサイクル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61106924A (ja) | 1986-05-24 |
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