JPH08303213A

JPH08303213A - 加圧ボイラーを用いる動力発生システム

Info

Publication number: JPH08303213A
Application number: JP14384795A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Nakamura; 吉秀中村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-06
Filing date: 1995-05-06
Publication date: 1996-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】加圧ボイラーを用いる動力発生システムの熱効
率を向上する【構成】加圧ボイラー（特に、石炭を燃料とする加圧流
動床ボイラー）を用いて、熱を動力に変換するシステム
が第１サイクルと第２サイクルのハイブリッドサイクル
からなり、作動流体として第１サイクルに水を又第２サ
イクルに臨界温度が水より低い水とアンモニアの混合流
体を用いる。この第２サイクルでは、タービンを出た蒸
気は蒸留サブシステムで低圧凝縮される。そして、第１
サイクルの仕事を終えた水蒸気の凝縮熱で第２サイクル
の作動流体の加熱を行い、第２サイクルではこの熱エネ
ルギーで作動流体の少なくとも一部が実質的に蒸発す
る。このため熱吸収の偏りも少ない。そして両サイクル
の作動流体は加圧ボイラーに送られて、高温度まで加熱
される。そして、第２サイクルの一部を再生サイクルと
することで熱効率を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加圧ボイラー、特に加
圧流動床ボイラーを用いる発電用及び一般動力発生用シ
ステムの改良に関する。蒸気タービンの作動流体として
は第１サイクルに水をまた第２サイクルには臨界温度が
それより低くなる水とアンモニアの混合物を使用する熱
サイクルシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の加圧流動床ボイラーを用いる発電
用システムでは、蒸気タービンは水を作動流体とするシ
ステムが用いられていた。また、天然ガス等を燃料とす
る廃熱回収発電システムでは、作動流体に水とアンモニ
アの混合物を使用する熱サイクルシステムが提案されて
いる（特公平３−３６１２９、特開平５−８６８１
１）。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】加圧流動床ボイラー
を用いる発電システムは、廃棄ガスに硫黄酸化物，窒素
酸化物が少ない特性があり、したがって環境面で優れて
いる。しかし、熱効率の面から見ると、比較対象とすべ
き大気圧燃焼ボイラー・水蒸気タービンサイクルの熱効
率は、最近タービン入り口温度高温化により上昇してお
り、加圧流動床ボイラーを用いる発電システムの熱効率
の優位性は無いか若しくは少ない。したがって、加圧流
動床ボイラーを用いる発電システムの熱効率を上げるこ
とが課題である。

【０００４】また、ガスタービンの排ガスを利用するサ
イクルにおいては、水とアンモニアの混合物を使用する
熱サイクルシステムが提案されているが、廃熱回収ボイ
ラーや熱交換器に水とアンモニアの混合物を流すと、特
に高温度域で窒化や腐食の問題があり、それに対処する
ために、オーステナイト系ステンレス材等の高価な材料
を廃熱回収ボイラーや熱交換器の伝熱材（チューブ）等
に大量使用する必要がある。また、この熱サイクルシス
テム全体での熱効率の向上は少ない。

【０００５】すなわち本発明は、特に加圧流動床ボイラ
ーを用いる蒸気タービンシステムを、水とアンモニアの
混合物を用いるサイクルを改良して用いて熱効率を上げ
ようとするものである。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本出願の第１の発明で
は、圧縮機、加圧ボイラー、ガスタービン、廃熱回収熱
交換器を有して、廃熱回収熱交換器およびまたは加圧ボ
イラーで加熱された蒸気でタービンを駆動する動力発生
システムにおいて、蒸気でタービンを駆動するサイクル
は、第１サイクルと第２サイクルとからなり、第１サイ
クルの作動流体は水からなり、第２サイクルの作動流体
は水とアンモニアの混合物からなり、第２サイクルのタ
ービンを出た蒸気は蒸留サブシステムで凝縮され、ポン
プで廃熱回収熱交換器に送られ、ここで加熱された流体
の少なくとも一部は、給液加熱器に送られ、タービン
（第１サイクル）を出た第１サイクルの蒸気は給液加熱
器で凝縮し、この凝縮熱で第２サイクルの作動流体の加
熱を行い、この加熱の最終段では第２サイクルの作動流
体は少なくとも一部が実質的に蒸気となり、そして第１
サイクルの作動流体と加熱された第２サイクルの作動流
体が経路は異なっても各々加圧ボイラーに入りそこで加
熱されてタービンに入ることを特徴とする加圧ボイラー
を用いる動力発生システムからなる。

【０００７】そして本出願の第２の発明では、圧縮機、
加圧ボイラー、ガスタービン、廃熱回収熱交換器を有し
て、廃熱回収熱交換器およびまたは加圧ボイラーで加熱
された蒸気でタービンを駆動する動力発生システムにお
いて、蒸気でタービンを駆動するサイクルは、第１サイ
クルと第２サイクルとからなり、第１サイクルの作動流
体は水からなり、第２サイクルの作動流体は水とアンモ
ニアの混合物からなり、第２サイクルのタービンを出た
蒸気は蒸留サブシステムで凝縮され、ポンプで廃熱回収
熱交換器と給液加熱器（再生加熱用）とに送られて各々
加熱され、廃熱回収熱交換器で加熱された流体の少なく
とも一部は、給液加熱器に送られ、タービン（第１サイ
クル）を出た第１サイクルの蒸気は給液加熱器で凝縮
し、この凝縮熱で第２サイクルの作動流体の加熱を行
い、この加熱の最終段では第２サイクルの作動流体は少
なくとも一部が実質的に蒸気となり、そして第１サイク
ルの作動流体と加熱された第２サイクルの作動流体が経
路は異なっても各々加圧ボイラーに入りそこで加熱され
てタービンに入ることを特徴とする加圧ボイラーを用い
る動力発生システムからなる。

【０００８】そして本出願の第３の発明では、圧縮機、
加圧ボイラー、ガスタービン、廃熱回収熱交換器を有し
て、廃熱回収熱交換器およびまたは加圧ボイラーで加熱
された蒸気でタービンを駆動する動力発生システムにお
いて、蒸気でタービンを駆動するサイクルは、第１サイ
クルと第２サイクルとからなり、第１サイクルの作動流
体は水からなり、第２サイクルの作動流体は水とアンモ
ニアの混合物からなり、第２サイクルのタービンを出た
蒸気は蒸留サブシステムで凝縮され、ポンプで廃熱回収
熱交換器に送られ、ここで加熱された流体の少なくとも
一部は、給液加熱器に送られ、タービン（第１サイク
ル）を出た第１サイクルの蒸気は給液加熱器で凝縮し、
この凝縮熱で第２サイクルの作動流体の加熱を行い、給
液加熱器で加熱された第２サイクルの作動流体は高濃度
アンモニアの蒸気部分と低濃度アンモニアの液体部分と
に分離され、この蒸気部分はボイラー側に送られ、一方
この液体部分はこのままあるいはさらに低濃度化されて
タービン（第２サイクル）から出た高濃度アンモニア蒸
気と混合され、そして加熱を終えた第１サイクルの作動
流体と加熱されて蒸気となった第２サイクルの作動流体
が経路は異なっても各々加圧ボイラーに入りそこでさら
に加熱されてタービンに入ることを特徴とする加圧ボイ
ラーを用いる動力発生システムからなる。

【０００９】そして本出願の第４の発明では、ボイラー
内では第２サイクルの作動流体は高温域（４５０℃以
上）まで加熱されることを特徴とする請求項１〜３記載
の加圧ボイラーを用いる動力発生システムからなる。

【００１０】

【作用】本出願では、蒸気タービンサイクルに特に特徴
があり、水単独の蒸気タービンサイクルの熱効率より優
位にするために次ぎの構成・作用を有している。

【００１１】（１）蒸気タービンサイクルは、第１サイ
クルと第２サイクルからなり、第１サイクルの作動流体
には水を、第２サイクルの作動流体にはアンモニア＋水
を用いている。

【００１２】（２）第２サイクルの作動流体の少なくと
も一部の実質的蒸発に第１サイクル（作動流体には水）
の仕事後の凝縮熱を充てることで、熱吸収の偏りをより
少なくすると共に熱効率を上げる。ここで、実質的蒸発
とは、臨界圧力以下の場合は蒸発を又臨界圧力以上の場
合は大きな吸熱を伴う流体体積の大幅増加状態のことを
いう。

【００１３】（３）第２サイクル（作動流体にはアンモ
ニア＋水）を高温側から低温側まで作動させ、さらにこ
のサイクルの最終過程に蒸留サブシステムで凝縮させて
凝縮圧力を低下させて熱効率を上げる。また、このサイ
クルは、水単独のサイクルに比べて熱吸収の偏りが少な
い長所がある。

【００１４】（４）前記のように、第１サイクル及び第
２サイクルをそのまま組み合わせたハイブリッドサイク
ルは熱吸収の偏りが少ない特徴を持つが、一方、従来型
の加圧流動床ボイラー及び廃熱回収熱交換器を熱源とす
る蒸気タービンサイクルは、熱源の量が高温側に偏って
いるので、このハイブリッドサイクルを加圧流動床ボイ
ラー及び廃熱回収熱交換器を熱源とするシステムにその
まま組み合わせても、熱効率の優位性は少ない。そこ
で、このハイブリッドサイクルを加圧流動床ボイラー及
び廃熱回収熱交換器を熱源とするシステムに組み合わせ
る場合は、熱源の量の偏り少なくする（ガスタービンに
送るガスの温度は維持して、その流量を増やす。したが
ってガスタービンの出力が増え、廃熱回収熱交換器での
熱吸収量がふえ、一方では加圧流動床ボイラーでの熱吸
収量が減る）。

【００１５】（５）また、上記（４）の熱効率増加手段
の他に、加圧流動床ボイラー及び廃熱回収熱交換器を熱
源とする蒸気タービンサイクルの熱源の量が高温側に偏
らせることができるのを利用して、本出願の発明の１つ
では、再生要素を加えて、熱効率を大きく増加させる。
再生要素を加えるためにの方法として、第２サイクルの
低温側の加熱を廃熱回収熱交換器で行うと平行して、給
液加熱器で行う。給液加熱器で、加熱に使用する蒸気
は、第１サイクルの蒸気及びまたは第２サイクルの蒸気
を用いる。なお本項（５）は、前記請求項２に関連す
る。

【００１６】上記（４）、（５）の手段は、単独もしく
は併用して用いることができる。

【００１７】（６）そして第１サイクルの蒸気の凝縮熱
で加熱された第２サイクルの作動流体を分離器で高濃度
アンモニアの気体部分と低濃度アンモニアの液体部分と
に分離する。この高濃度アンモニアの気体部分は加圧流
動床ボイラーで加熱（過熱）された後にタービンで仕事
をし、一方低濃度アンモニアの液体部分は熱交換器で熱
エネルギーを動力回収装置で機械的エネルギーを回収し
てから、一方は蒸留サブシステム入れて、タービンから
出た高濃度アンモニアの蒸気を吸収することで蒸留サブ
システムの負担し、他方は第２サイクルの作動流体が凝
縮する給液加熱器に入れて、凝縮を促進することで給液
温度を上げる。なお本項（６）は、前記請求項３に関連
する。

【００１８】（７）第１サイクル及び第２サイクルのタ
ービン入り口の圧力はもちろんのこと、温度もできるだ
け高くすることが好ましい（４５０℃以上）。従来の技
術では、臨界温度が高い作動流体のサイクルのタービン
入り口温度を高くして、臨界温度が低い作動流体のサイ
クルのタービン入り口温度を低くしていたが、アンモニ
ア＋水の作動流体は、熱力学的に高温域を利用すること
は有利であるので、第２サイクルのタービン入り口温度
を第１サイクルのタービン入り口温度と同等もしくはそ
れに近いに域で使用することが好ましい。なお本項
（７）は、前記請求項４に関連する。

【００１９】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。本
発明は３つの部分に別けて説明する。この３つの部分と
は、（１）本発明の主要部で、蒸気タービンによる動力
発生部、（２）本発明の一部で、ガスタービンによる動
力発生部、（３）本発明の一部で、凝縮サブシステムの
詳細部であり、前記（１）に関しては図１、図４、図
５、図６、図７に記載し、上記（２）に関しては図２に
記載し、上記（３）に関しては図３に記載している。な
お、加圧流動床ボイラーと廃熱回収熱交換器は、上記
（１）、（２）関連の図面に重複して記載している。

【００２０】図１は，本発明の実施例の主要部で、蒸気
タービンによる動力発生部であり、請求項２に関連す
る。この実施例では、加圧流動床ボイラーと廃熱回収熱
交換器及び蒸気タービン部を記載している。第１サイク
ルの作動流体として水を、そして第２サイクルの作動流
体に水とアンモニアの混合物を使用している。ボイラー
出口では、両作動流体の圧力は１５０ｋｇ／ｃｍ^２であ
り，温度は第１サイクルが５６６℃、第２サイクルが５
３８℃である。第１サイクルのタービンは３であり、第
２サイクルのタービンは１０である。

【００２１】タービン３（第１サイクル）から出た水蒸
気は、給液加熱器４，同５，同７で水と第２サイクルの
作動流体を，同８で第２サイクルの作動流体を加熱する
が、このとき第２サイクルの作動流体の大部分は実質的
に蒸気になるまで加熱される。蒸気になる際大きなエネ
ルギーを吸収するので、この熱交換は大きなエネルギー
を交換することができる。熱交換した水蒸気は水として
凝縮する。この凝縮液はポンプ９とポンプ６で加圧流動
床ボイラー２に循環される。

【００２２】一方、タービン１０（第２サイクル）の途
中から出た第２サイクルの作動流体は、給液加熱器１１
で凝縮して第２サイクルの作動流体（液体）を加熱する
が、ここで凝縮した作動流体はポンプ１２で送られ循環
される。タービン１０の終端から出た第２サイクルの作
動流体は、蒸留サブシステム１３で凝縮される。凝縮し
た作動流体は、ポンプ１４で循環される。また、本図に
は記載していないが給液加熱器１１に低濃度作動流体
（液体）を蒸留サブシステムなどから供給すると凝縮温
度を上げることができるので、熱効率的に有利である。
ポンプ１４で送られた第２サイクルの作動流体は、給液
加熱器１１で加熱され、廃熱回収熱交換器１側と給液加
熱器８側とに分けられる。廃熱回収熱交換器１に入った
作動流体は加熱されて大部分は給液加熱器５に入る。一
方、給液加熱器８に入った作動流体は加熱され、さらに
給液加熱器７で加熱され給液加熱器５に入る。給液加熱
器５、同４で、作動流体は実質的に蒸発し、廃熱回収熱
交換器１に入って加熱され、さらに加圧流動床ボイラー
２で加熱されタービン１０に入る。なお本実施例は第２
の発明に対応している。

【００２３】図２は、本発明の実施例の一部であり、ガ
スタービンによる動力発生部部を示している。コンプレ
ッサー２１で圧縮された空気は、加圧流動床ボイラー２
２に送られ石炭を燃焼し、燃焼ガスは、作動流体を加熱
し、粉塵を取り除かれてガスタービン２３に入る。ガス
タービン２３で仕事をした燃焼ガスは、廃熱回収熱交換
器２４に入って蒸気タービンの作動流体を加熱する。そ
して廃熱回収熱交換器２４を出た燃焼ガスは、煙突２５
から排出される。

【００２４】前記加圧流動床ボイラー２２と廃熱回収熱
交換器２４は、図１、図４、図５、図６、図７の実施例
の各加圧流動床ボイラー及び各廃熱回収熱交換器と置換
できる。

【００２５】図３は、本発明の実施例の一部であり、蒸
留サブシステムの一例である。第２サイクルタービンか
ら出た蒸気は熱交換器３１，同３２で分離器３５に行く
作動流体を加熱し、凝縮器３３で熱を放出して凝縮す
る。凝縮器３３から出た作動流体は、ポンプ３４で加圧
されて熱交換器３２，同３１で加熱され、分離器３５で
高濃度アンモニア蒸気と低濃度アンモニア液体とに分離
される。高濃度アンモニア蒸気は、液体の作動流体を加
えられて凝縮器３７で液化して送り出される。一方、低
濃度アンモニア液体は、絞り弁３６で圧力・流量を調整
されて、第２サイクルタービンから出た蒸気と混合して
タービン背圧（出口圧力）を低くする。したがって蒸留
サブシステムを結合することでより熱効率を上げること
ができる。蒸留サブシステムの構成は効果が得られれば
別の構成でも構わない。他の例としては、特公平３−３
６１２９、特開平５−８６８１１などがある。なおこの
凝縮器での凝縮温度は、２５℃である。

【００２６】図４は，本発明の実施例の主要部で、蒸気
タービンによる動力発生部であり、前記請求項３に関連
する。

【００２７】タービン（第１サイクル）４３の途中から
出た水蒸気は、給液加熱器４４で第２サイクルの作動流
体を加熱するが、この加熱で水蒸気がここで凝縮する。
この凝縮液はポンプ４５で送られ、廃熱回収熱交換器４
１をへて加圧流動床ボイラ４２に送られて循環する。タ
ービン４３の終端から出た水蒸気は、給液加熱器４６で
第２サイクルの作動流体を加熱するが、この加熱で水蒸
気がここで凝縮する。この凝縮液はポンプ４７で送られ
て給液加熱器４４で凝縮した作動流体と合わせられて、
ポンプ４５で送られて循環する。加圧流動床ボイラー４
２の出口では、第１サイクルの圧力は１５０ｋｇ／ｃｍ
^２温度は５６６℃である。第２サイクル圧力は１２０ｋ
ｇ／ｃｍ^２温度は５３８℃である。

【００２８】一方、第２サイクルタービン４８の途中か
ら出た水蒸気は、給液加熱器４９で第２サイクルの作動
流体を加熱するが、この凝縮液はポンプ５６をへてポン
プ５１に送られ循環する。そして第２サイクルタービン
４８の終端から出た作動流体は蒸留サブシステム５０に
入り、低圧凝縮する。この蒸留サブシステム５０を出た
作動流体はポンプ５１で循環する。

【００２９】そして、ポンプ５１から送られた第２サイ
クルの作動流体は、給液加熱器４９側と熱交換器５５側
とに分けられる。この熱交換器５５に入った作動流体
は、加熱されて分離器５２に入る。一方、給液加熱器４
９に入った作動流体は、さらに廃熱回収熱交換器４１側
と給液加熱器４６側とに分けられる。廃熱回収熱交換器
４１に入った作動流体は加熱され、大部分は給液加熱器
４４に入り加熱され分離器５２に送られ、分離器５２で
高濃度アンモニア蒸気と低濃度アンモニア液体とに分離
される。この高濃度アンモニア蒸気は、廃熱回収熱交換
器４１に入り加熱された後に加圧流動床ボイラー４２に
入りここでで加熱された後にタービン４３に入る。一
方、低濃度アンモニア液体は、廃熱回収熱交換器４１に
入り加熱された後加圧流動床ボイラー４２に入りここで
で加熱された後にさらに分離機５３で高濃度アンモニア
蒸気と低濃度アンモニア液体とに分離される。高濃度ア
ンモニア蒸気は、加圧流動床ボイラー４２に入りここで
加熱された後にタービン４３に入る。一方、低濃度アン
モニア液体は、動力回収装置５４で圧力・流量を調整さ
れて熱交換器５５で作動流体を加熱し、給液加熱器４９
と蒸留サブシステム５０に分かれて入る。給液加熱器４
９では第２流体の凝縮を促進して給液加熱温度の上昇に
寄与し、また蒸留サブシステム５０ではその負担を軽減
する。

【００３０】図４では分離器は２段であるが、条件に応
じて１段あるいは３段も取り得る。

【００３１】図５は，本発明の実施例の主要部で、蒸気
タービンによる動力発生部である。この実施例では、加
圧流動床ボイラーと廃熱回収熱交換器及び蒸気タービン
部を記載している。第１サイクルの作動流体として水、
第２サイクルの作動流体に水とアンモニアの混合物を使
用している。ボイラー出口では、両作動流体の圧力は１
５０ｋｇ／ｃｍ^２であり，温度は第１サイクルが５６６
℃、第２サイクルが５３８℃である。

【００３２】タービン６３（第１サイクル）の終端から
出た水蒸気は、給液加熱器６４で第２サイクルの作動流
体を加熱するが、このとき第２サイクルの作動流体の大
部分は実質的に蒸気になるまで加熱される。蒸気になる
際大きなエネルギーを吸収するので、この熱交換は大き
なエネルギーを交換することができる。熱交換した水蒸
気は水として凝縮する。この凝縮液はポンプ６５で廃熱
回収熱交換器６１をへて加圧流動床ボイラー６２に入り
循環される。

【００３３】一方、タービン６６（第２サイクル）の途
中から出た第２サイクルの作動流体は、給液加熱器６７
で凝縮して第２サイクルの作動流体（液体）を加熱する
が、ここで凝縮した作動流体はポンプ７０で送られ循環
される。タービン６６の終端から出た第２サイクルの作
動流体は、蒸留サブシステム６８で凝縮される。凝縮し
た作動流体は、ポンプ６９で循環される。ポンプ６９で
送られた第２サイクルの作動流体は、給液加熱器６７で
加熱され、廃熱回収熱交換器６１に入る。廃熱回収熱交
換器６１に入った作動流体は加熱されて大部分は給液加
熱器６４に入る。そして給液加熱器６４に入った作動流
体は加熱され、再度廃熱回収熱交換器６１に入り、さら
に加圧流動床ボイラー６２で加熱されタービン６３に入
る。

【００３４】図６は、本発明の実施例の主要部で、蒸気
タービンによる動力発生部であり、前記請求項２と関連
する。そして内容は図１の実施例の中で、第２流体が液
体状態での再生加熱を、第１流体から第２流体自身に変
えたものである。他は図１と変わらない。

【００３５】ポンプ８４で送られた第２サイクルの作動
流体は、給液加熱器８１で加熱され、廃熱回収熱交換器
７１側と給液加熱器７８側に分けられる。廃熱回収熱交
換器７１に入った作動流体は加熱されて大部分は給液加
熱器７５に入る。一方、給液加熱器７８に入った作動流
体は加熱され、さらに給液加熱器７７で加熱され給液加
熱器７５に入る。給液加熱器７５、同７４で、作動流体
は実質的に蒸発し、廃熱回収熱交換器７１に入って加熱
され、さらに加圧流動床ボイラー７２で加熱されタービ
ン８０に入る。なお本実施例は第２の発明に対応してい
る。

【００３６】図７は、本発明の実施例の主要部で、蒸気
タービンによる動力発生部であり、前記請求項３と関連
する。そして内容は図４の実施例の中で、第２流体の液
体状態での再生加熱を、第１流体から第２流体自身に変
えたものである。他は図４と変わらない。

【００３７】ポンプ１０１から送られた第２サイクルの
作動流体は、給液加熱器９８側と熱交換器１０６側に分
けられる。この熱交換器１０６を経て、熱交換器１０５
に入った作動流体は、加熱されて分離器１０２に入る。
一方、給液加熱器９８に入った作動流体は、さらに廃熱
回収熱交換器９１側と給液加熱器９６側とに分けられ
る。廃熱回収熱交換器９１に入った作動流体は加熱さ
れ、大部分は給液加熱器９４に入り加熱され分離器１０
２に送られ、分離器１０２で高濃度アンモニア蒸気と低
濃度アンモニア液体とに分離される。

【００３８】以上実施例を説明したが、実施例中のター
ビン，給液加熱器、分離器、凝縮器、等の機器類の数は
使用条件に応じての増減は勿論できる。例えば、図５の
実施例では第１サイクルの水蒸気凝縮による第２サイク
ルの給液加熱の段数は１段であるが熱効率的には２段以
上が好ましい。

【００３９】また、第２サイクルのタービンを流れる蒸
気のアンモニアの比率は、７０重量％であるが、加熱温
度やコスト等の条件でその比率は最適値を選ぶことがで
きる。

【００４０】また、第１サイクルの終りを独立した凝縮
器として海水などの冷却水で復水するサイクルとするこ
ともできる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されているような効果を奏す
る。

【００４２】すなわち本発明は、臨界温度が水より低い
第２サイクルの作動流体側のサイクルの最高使用温度
（最高過熱加熱温度）を水側のサイクルの最高使用温度
（最高過熱温度）と同等またはそれ近くまでまで高める
こと、及び再生加熱システムの改善により本発明による
サイクルの熱効率を従来の水だけの作動流体を用いるサ
イクルより上げることができる。もちろん、本発明は加
圧流動床ボイラーだけではなくて、ほかの加圧ボイラー
に適応しても効果がある。

【００４３】また第２サイクルの作動流体には、水とア
ンモニアの混合物を用いているので、高温部の窒化・腐
食に対して使用する高価な材料が、加圧ボイラーを用い
ているので熱伝達率が大きいため、少ない使用量で済ま
せることができる。

【００４４】さらに、加圧ボイラーを用る本システムで
は蒸気タービン出力が出力全体に対する割合が大きい
（天然ガス燃焼のコンバインドサイクルに比べて）の
で、本システムによる改良効果は、出力全体に対しても
大きいものがある。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の主要部で、蒸気タービンによ
る動力発生部の例である。

【図２】本発明の実施例の一部で、ガスタービンによる
動力発生部の例である。

【図３】本発明の実施例の一部で、凝縮サブシステムの
詳細部分の例である。

【図４】本発明の実施例の主要部で、蒸気タービンによ
る動力発生部の例である。

【図５】本発明の実施例の主要部で、蒸気タービンによ
る動力発生部の例である。

【図６】本発明の実施例の主要部で、蒸気タービンによ
る動力発生部の例である。

【図７】本発明の実施例の主要部で、蒸気タービンによ
る動力発生部の例である。

【符号の説明】

３，４３，６３，７３，９３タービン（第１サイク
ル）１０，４８，６６，８０，９７タービン（第２サイク
ル）４，５，７，８，１１，４４，４６，４９，６４，６
７，７４，７５，７７，７８，８１，９４，９６，９８
給液加熱器３３，３７凝縮器６，９，１２，１４，３４，４５，４７，５１，６５，
６９，７０，７６，７９，８２，８４，９５，９９，１
０１ポンプ３５，５２，５３，１０２，１０３分離器３１，３２，５５，１０５，１０６熱交換器３６，５７，５８，１０７，１０８，１０９絞り弁２，２２，４２，６２，７２，９２加圧流動床ボイラ
ー１，２４，４１，６１，７１，９１廃熱回収熱交換器５４，１０４動力回収装置１３，５０，６８，８３，１００蒸留サブシステム２１コンプレッサー２３ガスタービン２５煙突

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、加圧ボイラー、ガスタービン、廃
熱回収熱交換器を有して、廃熱回収熱交換器およびまた
は加圧ボイラーで加熱された蒸気でタービンを駆動する
動力発生システムにおいて、蒸気でタービンを駆動する
サイクルは、第１サイクルと第２サイクルとからなり、
第１サイクルの作動流体は水からなり、第２サイクルの
作動流体は水とアンモニアの混合物からなり、第２サイ
クルのタービンを出た蒸気は蒸留サプシステムで凝縮さ
れ、ポンプで廃熱回収熱交換器に送られ、ここで加熱さ
れた流体の少なくとも一部は、給液加熱器に送られ、タ
ービン（第１サイクル）を出た第１サイクルの蒸気は給
液加熱器で凝縮し、この凝縮熱で第２サイクルの作動流
体の加熱を行い、この加熱の最終段では第２サイクルの
作動流体は少なくとも一部が実質的に蒸気となり、そし
て第１サイクルの作動流体と加熱された第２サイクルの
作動流体が経路は異なっても各々加圧ボイラーに入りそ
こで加熱されてタービンに入ることを特徴とする加圧ボ
イラーを用いる動力発生システム。
【請求項２】圧縮機、加圧ボイラー、ガスタービン、廃
熱回収熱交換器を有して、廃熱回収熱交換器およびまた
は加圧ボイラーで加熱された蒸気でタービンを駆動する
動力発生システムにおいて、蒸気でタービンを駆動する
サイクルは、第１サイクルと第２サイクルとからなり、
第１サイクルの作動流体は水からなり、第２サイクルの
作動流体は水とアンモニアの混合物からなり、第２サイ
クルのタービンを出た蒸気は蒸留サブシステムで凝縮さ
れ、ポンプで廃熱回収熱交換器と給液加熱器（再生加熱
用）とに送られて各々加熱され、廃熱回収熱交換器で加
熱された流体の少なくとも一部は、給液加熱器に送ら
れ、タービン（第１サイクル）を出た第１サイクルの蒸
気は給液加熱器で凝縮し、この凝縮熱で第２サイクルの
作動流体の加熱を行い、この加熱の最終段では第２サイ
クルの作動流体は少なくとも一部が実質的に蒸気とな
り、そして第１サイクルの作動流体と加熱された第２サ
イクルの作動流体が経路は異なっても各々加圧ボイラー
に入りそこで加熱されてタービンに入ることを特徴とす
る加圧ボイラーを用いる動力発生システム。
【請求項３】圧縮機、加圧ボイラー、ガスタービン、廃
熱回収熱交換器を有して、廃熱回収熱交換器およびまた
は加圧ボイラーで加熱された蒸気でタービンを駆動する
動力発生システムにおいて、蒸気でタービンを駆動する
サイクルは、第１サイクルと第２サイクルとからなり、
第１サイクルの作動流体は水からなり、第２サイクルの
作動流体は水とアンモニアの混合物からなり、第２サイ
クルのタービンを出た蒸気は蒸留サブシステムで凝縮さ
れ、ポンプで廃熱回収熱交換器に送られ、ここで加熱さ
れた流体の少なくとも一部は、給液加熱器に送られ、タ
ービン（第１サイクル）を出た第１サイクルの蒸気は給
液加熱器で凝縮し、この凝縮熱で第２サイクルの作動流
体の加熱を行い、給液加熱器で加熱された第２サイクル
の作動流体は高濃度アンモニアの蒸気部分と低濃度アン
モニアの液体部分とに分離され、この蒸気部分はボイラ
ー側に送られ、一方この液体部分はこのままあるいはさ
らに低濃度化されてタービン（第２サイクル）から出た
高濃度アンモニア蒸気と混合され、そして加熱を終えた
第１サイクルの作動流体と加熱されて蒸気となった第２
サイクルの作動流体が経路は異なっても各々加圧ボイラ
ーに入りそこでさらに加熱されてタービンに入ることを
特徴とする加圧ボイラーを用いる動力発生システム。
【請求項４】ボイラー内では第２サイクルの作動流体は
高温域まで加熱されることを特徴とする請求項１〜３記
載の加圧ボイラーを用いる動力発生システム。