JPH09203304A - 廃棄物を燃料とする複合発電システム - Google Patents
廃棄物を燃料とする複合発電システムInfo
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- JPH09203304A JPH09203304A JP8031412A JP3141296A JPH09203304A JP H09203304 A JPH09203304 A JP H09203304A JP 8031412 A JP8031412 A JP 8031412A JP 3141296 A JP3141296 A JP 3141296A JP H09203304 A JPH09203304 A JP H09203304A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Abstract
(57)【要約】
【課題】 天然ガス等の追加燃料を使用することなく、
発電効率の向上が期待できる廃棄物を燃料とする複合発
電システムを提供すること。 【解決手段】 腐食性排ガス源（廃棄物排ガス源）１
と、密閉形ガスタービン２と、カリーナサイクル蒸気タ
ービン３とを具備し、腐食性排ガス源１の高温側に配置
された密閉形ガスタービン２用のセラミック製熱交換器
６と、該密閉形ガスタービン２の高温側排気でカリーナ
サイクルのアンモニア−水混合流体１１を加熱する熱交
換器７と、該密閉形ガスタービン２の残熱により、アン
モニア−水混合流体１１の凝縮流体を蒸発させる熱交換
器９と、腐食性排ガス源１の低温側に配置され廃棄物排
ガスの残熱によりアンモニア−水混合流体１１を蒸発さ
せるカリ−ナサイクル蒸気タービン３用の熱交換器１０
を配置する。
発電効率の向上が期待できる廃棄物を燃料とする複合発
電システムを提供すること。 【解決手段】 腐食性排ガス源（廃棄物排ガス源）１
と、密閉形ガスタービン２と、カリーナサイクル蒸気タ
ービン３とを具備し、腐食性排ガス源１の高温側に配置
された密閉形ガスタービン２用のセラミック製熱交換器
６と、該密閉形ガスタービン２の高温側排気でカリーナ
サイクルのアンモニア−水混合流体１１を加熱する熱交
換器７と、該密閉形ガスタービン２の残熱により、アン
モニア−水混合流体１１の凝縮流体を蒸発させる熱交換
器９と、腐食性排ガス源１の低温側に配置され廃棄物排
ガスの残熱によりアンモニア−水混合流体１１を蒸発さ
せるカリ−ナサイクル蒸気タービン３用の熱交換器１０
を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温の腐食性燃焼
ガスより熱交換器（ボイラ）、ガスタービン、蒸気ター
ビンにより動力を回収する廃棄物を燃料とする複合発電
システムに関するものである。
ガスより熱交換器（ボイラ）、ガスタービン、蒸気ター
ビンにより動力を回収する廃棄物を燃料とする複合発電
システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水−蒸気を使うランキンサイクル発電シ
ステムにかわり、アンモニア−水混合流体を使うカリー
ナサイクルは発電システムの効率向上に寄与すると期待
されている。開放形ガスタービンのボトミングサイクル
としてカリーナサイクルを用いることにより、蒸気ター
ビンの出力は再燃再生ランキンサイクルの蒸気タービン
出力を２５％上回るとされている。その結果、天然ガス
を燃焼する事業用ガスタービン複合発電の発電端効率
（低位発熱量換算）は６０％に達する見通しである。
ステムにかわり、アンモニア−水混合流体を使うカリー
ナサイクルは発電システムの効率向上に寄与すると期待
されている。開放形ガスタービンのボトミングサイクル
としてカリーナサイクルを用いることにより、蒸気ター
ビンの出力は再燃再生ランキンサイクルの蒸気タービン
出力を２５％上回るとされている。その結果、天然ガス
を燃焼する事業用ガスタービン複合発電の発電端効率
（低位発熱量換算）は６０％に達する見通しである。
【０００３】一方、廃棄物発電は燃焼ガスに腐食性があ
り、我国では廃熱回収蒸気の温度は３００℃と低く押え
られている。廃棄物焼却炉とともに、天然ガスなどを燃
料とした開放形ガスタービンを設置し、焼却炉からの廃
熱回収蒸気をガスタービンの清浄な排ガスで再加熱する
方法はランキンサイクル及びカリーナサイクルの効率向
上となる。
り、我国では廃熱回収蒸気の温度は３００℃と低く押え
られている。廃棄物焼却炉とともに、天然ガスなどを燃
料とした開放形ガスタービンを設置し、焼却炉からの廃
熱回収蒸気をガスタービンの清浄な排ガスで再加熱する
方法はランキンサイクル及びカリーナサイクルの効率向
上となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法は廃棄物のほかに天然ガスなどの追加燃料を必要とす
るという問題がある。また、回収蒸気を高温高圧にする
方法は加熱管の腐食に応じて定期的に交換する必要があ
り、交換時期を正確に予知する必要とともに、交換に要
する日数は発電及び廃棄物処理の稼動時間を減少させる
という問題がある。
法は廃棄物のほかに天然ガスなどの追加燃料を必要とす
るという問題がある。また、回収蒸気を高温高圧にする
方法は加熱管の腐食に応じて定期的に交換する必要があ
り、交換時期を正確に予知する必要とともに、交換に要
する日数は発電及び廃棄物処理の稼動時間を減少させる
という問題がある。
【０００５】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、天然ガス等の追加燃料を使用することなく、発電効
率の向上が期待できる廃棄物を燃料とする複合発電シス
テムを提供することを目的とする。
で、天然ガス等の追加燃料を使用することなく、発電効
率の向上が期待できる廃棄物を燃料とする複合発電シス
テムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願請求項１に記載の発明は廃棄物を燃料とする複合発
電システムを下記のように構成した。廃棄物排ガス源
と、密閉形ガスタービンと、カリーナサイクル蒸気ター
ビンとを具備し、廃棄物排ガスの高温側に配置された密
閉形ガスタービン用の外部加熱熱交換器と、該密閉形ガ
スタービンの高温側排気でカリーナサイクルのアンモニ
ア−水混合流体を加熱する熱交換器と、該密閉形ガスタ
ービンの残熱により、前記アンモニア−水混合流体の凝
縮流体を蒸発させる熱交換器と、前記廃棄物排ガス源の
低温側に配置され廃棄物排ガスの残熱により前記アンモ
ニア−水混合流体を蒸発させる前記カリーナサイクル蒸
気タービン用の外部加熱熱交換器を配置することを特徴
とする。
本願請求項１に記載の発明は廃棄物を燃料とする複合発
電システムを下記のように構成した。廃棄物排ガス源
と、密閉形ガスタービンと、カリーナサイクル蒸気ター
ビンとを具備し、廃棄物排ガスの高温側に配置された密
閉形ガスタービン用の外部加熱熱交換器と、該密閉形ガ
スタービンの高温側排気でカリーナサイクルのアンモニ
ア−水混合流体を加熱する熱交換器と、該密閉形ガスタ
ービンの残熱により、前記アンモニア−水混合流体の凝
縮流体を蒸発させる熱交換器と、前記廃棄物排ガス源の
低温側に配置され廃棄物排ガスの残熱により前記アンモ
ニア−水混合流体を蒸発させる前記カリーナサイクル蒸
気タービン用の外部加熱熱交換器を配置することを特徴
とする。
【０００７】本願請求項２に記載の発明は、請求項１に
記載の複合発電システムにおいて、密閉形ガスタービン
用の外部加熱熱交換器をセラミック製熱交換器とした。
記載の複合発電システムにおいて、密閉形ガスタービン
用の外部加熱熱交換器をセラミック製熱交換器とした。
【０００８】本願請求項３に記載の発明は廃棄物を燃料
とする複合発電システムを下記のように構成した。廃棄
物排ガス源と、該廃棄物排ガス源の高温側に配置したセ
ラミック製熱交換器と低温側に配置した炭素鋼製熱交換
器と、密閉形ガスタービンと、カリーナサイクル蒸気タ
ービンと、第１の熱交換器と、該第１の熱交換器の後流
側に配置された第２の熱交換器と、該第１の熱交換器と
第２の熱交換器の間に配置された第３の熱交換器を具備
し、密閉形ガスタービンの圧縮機で加圧された該密閉形
ガスタービンの作動流体をセラミック製熱交換器に導き
加熱し、加熱された作動流体を密閉形ガスタービンによ
り膨張させて動力を得ると共に、密閉形ガスタービンか
ら排出された作動流体を第１の熱交換器、第３の熱交換
器及び第２の熱交換器と順に導き、更に圧縮機に導くよ
うにし、カリーナサイクル蒸気タービンの作動流体であ
るアンモニア−水混合流体を第１熱交換器で加熱し、該
加熱されたアンモニア−水混合流体を該カリーナサイク
ル蒸気タービンにより膨張させて動力を得ると共に、ア
ンモニア−水混合流体の濃度調整を行なうカリーナサイ
クルの蒸留凝縮システムで蒸留冷却凝縮し、該蒸留冷却
凝縮された該アンモニア−水混合流体を第２の熱交換器
に導き密閉形ガスタービンの作動流体の残熱により昇温
させ、該昇温させたアンモニア−水混合流体の一部を炭
素鋼製熱交換器に導き腐食性ガスの炭素鋼の許容温度以
内に昇温させ、残りアンモニア−水混合流体を第３の熱
交換器に導き加温し、炭素鋼製熱交換器で加温されたア
ンモニア−水混合流体と合流させ、第１の熱交換器に導
くことを特徴とする。
とする複合発電システムを下記のように構成した。廃棄
物排ガス源と、該廃棄物排ガス源の高温側に配置したセ
ラミック製熱交換器と低温側に配置した炭素鋼製熱交換
器と、密閉形ガスタービンと、カリーナサイクル蒸気タ
ービンと、第１の熱交換器と、該第１の熱交換器の後流
側に配置された第２の熱交換器と、該第１の熱交換器と
第２の熱交換器の間に配置された第３の熱交換器を具備
し、密閉形ガスタービンの圧縮機で加圧された該密閉形
ガスタービンの作動流体をセラミック製熱交換器に導き
加熱し、加熱された作動流体を密閉形ガスタービンによ
り膨張させて動力を得ると共に、密閉形ガスタービンか
ら排出された作動流体を第１の熱交換器、第３の熱交換
器及び第２の熱交換器と順に導き、更に圧縮機に導くよ
うにし、カリーナサイクル蒸気タービンの作動流体であ
るアンモニア−水混合流体を第１熱交換器で加熱し、該
加熱されたアンモニア−水混合流体を該カリーナサイク
ル蒸気タービンにより膨張させて動力を得ると共に、ア
ンモニア−水混合流体の濃度調整を行なうカリーナサイ
クルの蒸留凝縮システムで蒸留冷却凝縮し、該蒸留冷却
凝縮された該アンモニア−水混合流体を第２の熱交換器
に導き密閉形ガスタービンの作動流体の残熱により昇温
させ、該昇温させたアンモニア−水混合流体の一部を炭
素鋼製熱交換器に導き腐食性ガスの炭素鋼の許容温度以
内に昇温させ、残りアンモニア−水混合流体を第３の熱
交換器に導き加温し、炭素鋼製熱交換器で加温されたア
ンモニア−水混合流体と合流させ、第１の熱交換器に導
くことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る廃棄物を燃料
とする複合発電システムの構成を示す図である。本複合
発電システムは、廃棄物焼却炉等からの高温の腐食性排
ガス源（廃棄物排ガス源）１と密閉形ガスタービン２と
アンモニア−水混合流体蒸気タービン３、発電機１３か
らなる廃熱回収システムを具備し、腐食性排ガス源１に
配設されたセラミック製熱交換器６、熱交換器１０を具
備し、更に第１の熱交換器７、第３の熱交換器１２、第
２の熱交換器９、カリーナサイクルの蒸留凝縮システム
８を具備する。なお、熱交換器１０は炭素鋼材からなる
ものである。
に基づいて説明する。図１は本発明に係る廃棄物を燃料
とする複合発電システムの構成を示す図である。本複合
発電システムは、廃棄物焼却炉等からの高温の腐食性排
ガス源（廃棄物排ガス源）１と密閉形ガスタービン２と
アンモニア−水混合流体蒸気タービン３、発電機１３か
らなる廃熱回収システムを具備し、腐食性排ガス源１に
配設されたセラミック製熱交換器６、熱交換器１０を具
備し、更に第１の熱交換器７、第３の熱交換器１２、第
２の熱交換器９、カリーナサイクルの蒸留凝縮システム
８を具備する。なお、熱交換器１０は炭素鋼材からなる
ものである。
【００１０】密閉形ガスタービン２の圧縮機４で加圧さ
れた作動流体５は腐食性排ガス源１の高温側に配置され
たセラミック製熱交換器６により加熱される。該加熱さ
れた作動流体５を密閉形ガスタービン２により膨張させ
て動力を得ると共に、密閉形ガスタービン２から出た作
動流体５は第１の熱交換器７、第３の熱交換器１２及び
第２の熱交換器９と順に通って圧縮機４に戻る。
れた作動流体５は腐食性排ガス源１の高温側に配置され
たセラミック製熱交換器６により加熱される。該加熱さ
れた作動流体５を密閉形ガスタービン２により膨張させ
て動力を得ると共に、密閉形ガスタービン２から出た作
動流体５は第１の熱交換器７、第３の熱交換器１２及び
第２の熱交換器９と順に通って圧縮機４に戻る。
【００１１】第１の熱交換器７は密閉形ガスタービン２
の排気高温側に設置された熱交換器であり、該密閉形ガ
スタービン２の作動流体５によりアンモニア−水混合流
体１１を加熱する。該第１の熱交換器７で加熱されたア
ンモニア−水混合流体１１をアンモニア−水混合流体蒸
気タービン３により膨張させ、動力を得ると共に、アン
モニア−水混合流体１１の濃度調整を行なうカリーナサ
イクルの蒸留凝縮システム８により蒸留冷却凝縮され
る。該蒸留冷却凝縮されたアンモニア−水混合流体１１
は第１の熱交換器７及び第３の熱交換器１２の後流側
（低温側）に配置された第２の熱交換器９により、作動
流体５の残熱により昇温される。
の排気高温側に設置された熱交換器であり、該密閉形ガ
スタービン２の作動流体５によりアンモニア−水混合流
体１１を加熱する。該第１の熱交換器７で加熱されたア
ンモニア−水混合流体１１をアンモニア−水混合流体蒸
気タービン３により膨張させ、動力を得ると共に、アン
モニア−水混合流体１１の濃度調整を行なうカリーナサ
イクルの蒸留凝縮システム８により蒸留冷却凝縮され
る。該蒸留冷却凝縮されたアンモニア−水混合流体１１
は第１の熱交換器７及び第３の熱交換器１２の後流側
（低温側）に配置された第２の熱交換器９により、作動
流体５の残熱により昇温される。
【００１２】上記加温されたアンモニア−水混合流体１
１の一部を腐食性排ガス源１のセラミック製熱交換器６
より後流側（低温側）に配置された炭素鋼製の熱交換器
１０に導き、腐食性排ガス源１の残熱により腐食性ガス
の炭素鋼の許容蒸気温度以内に昇温させ、残りのアンモ
ニア−水混合流体１１を第１の熱交換器７と第２の熱交
換器９の間に配置された第３の熱交換器１２で加温す
る。そして該第３の熱交換器１２で加温されたアンモニ
ア−水混合流体１１は熱交換器１０で加温されたアンモ
ニア−水混合流体１１と合流して第１の熱交換器７へ導
かれる。
１の一部を腐食性排ガス源１のセラミック製熱交換器６
より後流側（低温側）に配置された炭素鋼製の熱交換器
１０に導き、腐食性排ガス源１の残熱により腐食性ガス
の炭素鋼の許容蒸気温度以内に昇温させ、残りのアンモ
ニア−水混合流体１１を第１の熱交換器７と第２の熱交
換器９の間に配置された第３の熱交換器１２で加温す
る。そして該第３の熱交換器１２で加温されたアンモニ
ア−水混合流体１１は熱交換器１０で加温されたアンモ
ニア−水混合流体１１と合流して第１の熱交換器７へ導
かれる。
【００１３】複合発電システムにおいて、腐食性排ガス
源１は廃棄物焼却炉からの高温排ガスであり、該排ガス
の温度は廃棄物焼却炉における燃焼の空気比に依存し９
００℃〜１３５０℃の範囲である。ここで日量３００ｔ
の廃棄物焼却炉で、排ガス量９８．９ｔ／ｈ、排ガス温
度１３５０℃が与えられたとする。
源１は廃棄物焼却炉からの高温排ガスであり、該排ガス
の温度は廃棄物焼却炉における燃焼の空気比に依存し９
００℃〜１３５０℃の範囲である。ここで日量３００ｔ
の廃棄物焼却炉で、排ガス量９８．９ｔ／ｈ、排ガス温
度１３５０℃が与えられたとする。
【００１４】密閉形ガスタービン２の入口空気量１３０
ｔ／ｈ、入口温度１１１５℃、入口圧力１．５５ＭＰ
ａ．ａｂｓで排気圧力０．１１ＭＰａ．ａｂｓとすると
回収動力は２４．４ＭＷとなる。
ｔ／ｈ、入口温度１１１５℃、入口圧力１．５５ＭＰ
ａ．ａｂｓで排気圧力０．１１ＭＰａ．ａｂｓとすると
回収動力は２４．４ＭＷとなる。
【００１５】アンモニア−水混合流体蒸気タービン３の
入口圧力１３．０ＭＰａ．ａｂｓ、入口温度５００℃、
アンモニア−水混合流体１１の混合比をアンモニア７０
％、水３０％とし、アンモニア−水混合流体１１の流量
は３５．５ｔ／ｈを膨張させ、タービン断熱効率を８６
％とすると出口圧力０．１５ＭＰａ．ａｂｓ、出口温度
８６℃となり、回収動力９．１ＭＷとなる。
入口圧力１３．０ＭＰａ．ａｂｓ、入口温度５００℃、
アンモニア−水混合流体１１の混合比をアンモニア７０
％、水３０％とし、アンモニア−水混合流体１１の流量
は３５．５ｔ／ｈを膨張させ、タービン断熱効率を８６
％とすると出口圧力０．１５ＭＰａ．ａｂｓ、出口温度
８６℃となり、回収動力９．１ＭＷとなる。
【００１６】圧縮機４は密閉形ガスタービン２のための
圧縮機で空気流量１３０ｔ／ｈ程度の開放形ガスタービ
ンで使用されているものと同じ軸流圧縮機を用い、圧縮
機４の入口圧力を０．１ＭＰａ．ａｂｓ、入口温度４０
℃とすると、出口圧力１．５５ＭＰａ．ａｂｓ、出口温
度４６３℃、所要動力１５．０ＭＷとなる。密閉形ガス
タービン２の作動流体５には清浄な除湿空気が使用され
る。
圧縮機で空気流量１３０ｔ／ｈ程度の開放形ガスタービ
ンで使用されているものと同じ軸流圧縮機を用い、圧縮
機４の入口圧力を０．１ＭＰａ．ａｂｓ、入口温度４０
℃とすると、出口圧力１．５５ＭＰａ．ａｂｓ、出口温
度４６３℃、所要動力１５．０ＭＷとなる。密閉形ガス
タービン２の作動流体５には清浄な除湿空気が使用され
る。
【００１７】セラミック製熱交換器６は密閉形ガスター
ビン２の作動流体の温度を４５５℃から１１１５℃まで
加熱する。セラミック製熱交換器６の形式はシェルアン
ドチューブ方式であり、材質は窒化珪素セラミックを使
用する。セラミック製熱交換器６の廃棄物排ガス側には
スートブローを設け、チューブ表面の洗浄をするとよ
い。
ビン２の作動流体の温度を４５５℃から１１１５℃まで
加熱する。セラミック製熱交換器６の形式はシェルアン
ドチューブ方式であり、材質は窒化珪素セラミックを使
用する。セラミック製熱交換器６の廃棄物排ガス側には
スートブローを設け、チューブ表面の洗浄をするとよ
い。
【００１８】密閉形ガスタービン２の排気高温側に設置
された第１の熱交換器７は、熱交換器１０で廃棄物排ガ
スで蒸発された温度３００℃、流量２１．９ｔ／ｈのア
ンモニア−水混合流体１１と該第１の熱交換器７の後流
側に配置された第３の熱交換器１２により温度３００℃
まで加熱された流量１３．６ｔ／ｈのアンモニア−水混
合流体１１の合計流量３５．５ｔ／ｈを温度５１８℃の
密閉形ガスタービン２からの排気で５００℃まで加熱す
る。第１の熱交換器７の形式は開放形ガスタービンの排
ガスボイラに使用されるセレートフィンチューブ（錯歯
状フィン付チューブ）である。
された第１の熱交換器７は、熱交換器１０で廃棄物排ガ
スで蒸発された温度３００℃、流量２１．９ｔ／ｈのア
ンモニア−水混合流体１１と該第１の熱交換器７の後流
側に配置された第３の熱交換器１２により温度３００℃
まで加熱された流量１３．６ｔ／ｈのアンモニア−水混
合流体１１の合計流量３５．５ｔ／ｈを温度５１８℃の
密閉形ガスタービン２からの排気で５００℃まで加熱す
る。第１の熱交換器７の形式は開放形ガスタービンの排
ガスボイラに使用されるセレートフィンチューブ（錯歯
状フィン付チューブ）である。
【００１９】カリーナサイクルの蒸留凝縮システム８は
アンモニア−水混合流体蒸気タービン３から排気される
アンモニア−水混合流体１１の冷却凝縮放熱を行なう。
第２の熱交換器９は該カリーナサイクルの蒸留凝縮シス
テム８で凝縮されたアンモニア−水混合流体１１を密閉
形ガスタービン２の排気（温度１８０℃）で加熱蒸発さ
せる熱交換器で、第１の熱交換器７と同様セレートフィ
ンチューブを用いる。第２の熱交換器９で温度３０℃の
アンモニア−水混合流体１１は１６０℃まで加温蒸発さ
れる。一方、密閉形ガスタービン２の排気は温度４０℃
まで冷却される。
アンモニア−水混合流体蒸気タービン３から排気される
アンモニア−水混合流体１１の冷却凝縮放熱を行なう。
第２の熱交換器９は該カリーナサイクルの蒸留凝縮シス
テム８で凝縮されたアンモニア−水混合流体１１を密閉
形ガスタービン２の排気（温度１８０℃）で加熱蒸発さ
せる熱交換器で、第１の熱交換器７と同様セレートフィ
ンチューブを用いる。第２の熱交換器９で温度３０℃の
アンモニア−水混合流体１１は１６０℃まで加温蒸発さ
れる。一方、密閉形ガスタービン２の排気は温度４０℃
まで冷却される。
【００２０】腐食性排ガス源１の低温側に設置された熱
交換器１０は、流量２１．９ｔ／ｈのアンモニア−水混
合流体１１を１６０℃より３００℃まで加温蒸発させ
る。熱交換器１０の形式はベアチューブを用い、材質は
廃棄物ボイラに使用される炭素鋼である。この炭素鋼の
廃棄物排ガスによる高温腐食を回避するため、アンモニ
ア−水混合流体１１の熱交換器１０の出口温度が３００
℃以下となるように過熱低減器により、温度調整を行な
うと良い。
交換器１０は、流量２１．９ｔ／ｈのアンモニア−水混
合流体１１を１６０℃より３００℃まで加温蒸発させ
る。熱交換器１０の形式はベアチューブを用い、材質は
廃棄物ボイラに使用される炭素鋼である。この炭素鋼の
廃棄物排ガスによる高温腐食を回避するため、アンモニ
ア−水混合流体１１の熱交換器１０の出口温度が３００
℃以下となるように過熱低減器により、温度調整を行な
うと良い。
【００２１】第３の熱交換器１２は第２の熱交換器９を
出た温度１６０℃のアンモニア−水混合流体１１の一部
（流量１３．６ｔ／ｈ）を３００℃まで加熱する熱交換
器であり、第１の熱交換器７及び第２の熱交換器９と同
様セレートフィンチューブを用いる。
出た温度１６０℃のアンモニア−水混合流体１１の一部
（流量１３．６ｔ／ｈ）を３００℃まで加熱する熱交換
器であり、第１の熱交換器７及び第２の熱交換器９と同
様セレートフィンチューブを用いる。
【００２２】上記複合発電システムの回収動力は密閉形
ガスタービン２の回収動力とアンモニア−水混合流体蒸
気タービン３の回収動力の和より圧縮機消費動力の差と
なり、１８．７ＭＷの動力回収となる。密閉形ガスター
ビン２、アンモニア−水混合流体蒸気タービン３と発電
機１３の間の減速機ロス及び発電機ロスの合計を回収動
力の３％とすると、発電機１３の発電端出力は１８．１
ＭＷとなる。
ガスタービン２の回収動力とアンモニア−水混合流体蒸
気タービン３の回収動力の和より圧縮機消費動力の差と
なり、１８．７ＭＷの動力回収となる。密閉形ガスター
ビン２、アンモニア−水混合流体蒸気タービン３と発電
機１３の間の減速機ロス及び発電機ロスの合計を回収動
力の３％とすると、発電機１３の発電端出力は１８．１
ＭＷとなる。
【００２３】上記のように流量９８．９ｔ／ｈの廃棄物
排ガスを温度１３５０℃から１８０℃になるまで廃熱回
収すると、回収熱量は３５ＭＷとなる。発電端出力１
８．１ＭＷの回収熱量に対する割合の複合熱効率は５
１．７％となり、出力２０ＭＷ級天然ガスの開放形ガス
タービン及びカリーナサイクルの複合発電の発電端効率
に遜色のない高効率が得られる。
排ガスを温度１３５０℃から１８０℃になるまで廃熱回
収すると、回収熱量は３５ＭＷとなる。発電端出力１
８．１ＭＷの回収熱量に対する割合の複合熱効率は５
１．７％となり、出力２０ＭＷ級天然ガスの開放形ガス
タービン及びカリーナサイクルの複合発電の発電端効率
に遜色のない高効率が得られる。
【００２４】なお、上記実施の形態では密閉形ガスター
ビン２の作動流体として清浄な除湿空気を用いる例を示
したが、密閉形ガスタービン２の作動流体はこれに限定
されるものではなく、例えば窒素ガスでもよいことは当
然である。
ビン２の作動流体として清浄な除湿空気を用いる例を示
したが、密閉形ガスタービン２の作動流体はこれに限定
されるものではなく、例えば窒素ガスでもよいことは当
然である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本願発明の廃棄物を
燃料とする複合発電システムによると下記のような優れ
た効果が得られる。 （１）廃棄物発電の高温燃焼ガスをガスタービンサイク
ルにより動力回収し、ガスタービン排気と低温燃焼ガス
よりカリーナサイクルにより動力回収する複合発電を構
成することにより、従来の蒸気タービンシステムに比べ
て大幅な出力増加が見込める。例えば、蒸気温度３００
℃の従来の蒸気タービンシステムの出力を回収熱量３５
ＭＷの３０％である１０．５ＭＷ、カリーナサイクルの
出力をランキンサイクルの２０％増である１２．６ＭＷ
とすると、本発明の複合発電システムの発電出力１８．
１ＭＷは従来の蒸気タービンシステムに対して１７２
％、カリーナサイクルに対して１４４％の出力増加が得
られる。
燃料とする複合発電システムによると下記のような優れ
た効果が得られる。 （１）廃棄物発電の高温燃焼ガスをガスタービンサイク
ルにより動力回収し、ガスタービン排気と低温燃焼ガス
よりカリーナサイクルにより動力回収する複合発電を構
成することにより、従来の蒸気タービンシステムに比べ
て大幅な出力増加が見込める。例えば、蒸気温度３００
℃の従来の蒸気タービンシステムの出力を回収熱量３５
ＭＷの３０％である１０．５ＭＷ、カリーナサイクルの
出力をランキンサイクルの２０％増である１２．６ＭＷ
とすると、本発明の複合発電システムの発電出力１８．
１ＭＷは従来の蒸気タービンシステムに対して１７２
％、カリーナサイクルに対して１４４％の出力増加が得
られる。
【００２６】（２）廃棄物排ガスが腐食性ガスの高温ガ
スで、該高温ガスと密閉形ガスタービンの作動流体が熱
交換器の腐食によって漏洩したとしても、密閉形ガスタ
ービンの圧力は小さく（２ＭＰａ．ａｂｓ以下）、従来
のランキンサイクル高温高圧化が図られた場合の高い圧
力（１０２ＭＰａ．ａｂｓ）の蒸気の噴出に比べて安全
である。また、従来のカリーナサイクルはアンモニアを
使用しているので、蒸気温度３００℃以上に高温高圧化
するには噴出事故対策に費用がかかるのに対して、この
費用が安価となる。
スで、該高温ガスと密閉形ガスタービンの作動流体が熱
交換器の腐食によって漏洩したとしても、密閉形ガスタ
ービンの圧力は小さく（２ＭＰａ．ａｂｓ以下）、従来
のランキンサイクル高温高圧化が図られた場合の高い圧
力（１０２ＭＰａ．ａｂｓ）の蒸気の噴出に比べて安全
である。また、従来のカリーナサイクルはアンモニアを
使用しているので、蒸気温度３００℃以上に高温高圧化
するには噴出事故対策に費用がかかるのに対して、この
費用が安価となる。
【００２７】（３）ガスタービンサイクルに天然ガス等
の外部よりの燃料供給なしに運転することができ、また
密閉サイクルのため、外気吸気のフィルター設備が不要
となる。開放形ガスタービンは外気空気のダスト分がガ
スタービン圧縮機羽根に付着し、効率低下の原因となる
が、本発明は密閉サイクルを採用しているため、ガスタ
ービンサイクルの性能劣化が少ない。
の外部よりの燃料供給なしに運転することができ、また
密閉サイクルのため、外気吸気のフィルター設備が不要
となる。開放形ガスタービンは外気空気のダスト分がガ
スタービン圧縮機羽根に付着し、効率低下の原因となる
が、本発明は密閉サイクルを採用しているため、ガスタ
ービンサイクルの性能劣化が少ない。
【図１】本発明に係る廃棄物を燃料とする複合発電シス
テムの構成を示す図である。
テムの構成を示す図である。
１ 腐食性ガス源 ２ 密閉形ガスタービン ３ アンモニア−水混合流体蒸気タービン ４ 圧縮機 ５ 作動流体 ６ セラミック製熱交換器 ８ カリーナサイクルの蒸留凝縮システム ９ 熱交換器 １０ 熱交換器 １１ アンモニア−水混合流体 １２ 熱交換器 １３ 発電機
Claims (3)
- 【請求項１】 廃棄物排ガス源と、密閉形ガスタービン
と、カリーナサイクル蒸気タービンとを具備し、 前記廃棄物排ガスの高温側に配置された前記密閉形ガス
タービン用の外部加熱熱交換器と、該密閉形ガスタービ
ンの高温側排気でカリーナサイクルのアンモニア−水混
合流体を加熱する熱交換器と、該密閉形ガスタービンの
残熱により、前記アンモニア−水混合流体の凝縮流体を
蒸発させる熱交換器と、前記廃棄物排ガス源の低温側に
配置され廃棄物排ガスの残熱により前記アンモニア−水
混合流体を蒸発させる前記カリーナサイクル蒸気タービ
ン用の外部加熱熱交換器を配置することを特徴とする廃
棄物を燃料とする複合発電システム。 - 【請求項２】 前記密閉形ガスタービン用の外部加熱熱
交換器がセラミック製熱交換器であることを特徴とする
請求項１に記載の廃棄物を燃料とする複合発電システ
ム。 - 【請求項３】 廃棄物排ガス源と、該廃棄物排ガス源の
高温側に配置したセラミック製熱交換器と低温側に配置
した炭素鋼製熱交換器と、密閉形ガスタービンと、カリ
ーナサイクル蒸気タービンと、第１の熱交換器と、該第
１の熱交換器の後流側に配置された第２の熱交換器と、
該第１の熱交換器と第２の熱交換器の間に配置された第
３の熱交換器を具備し、 前記密閉形ガスタービンの圧縮機で加圧された該密閉形
ガスタービンの作動流体を前記セラミック製熱交換器に
導き加熱し、該加熱された作動流体を前記密閉形ガスタ
ービンにより膨張させて動力を得ると共に、該密閉形ガ
スタービンから排出された作動流体を前記第１の熱交換
器、第３の熱交換器及び第２の熱交換器と順に導き、更
に前記圧縮機に導くようにし、 前記カリーナサイクル蒸気タービンの作動流体であるア
ンモニア−水混合流体を前記第１の熱交換器で加熱し、
該加熱されたアンモニア−水混合流体を該カリーナサイ
クル蒸気タービンにより膨張させて動力を得ると共に、
該アンモニア−水混合流体の濃度調整を行なうカリーナ
サイクルの蒸留凝縮システムで蒸留冷却凝縮し、該蒸留
冷却凝縮された該アンモニア−水混合流体を前記第２の
熱交換器に導き前記密閉形ガスタービンの作動流体の残
熱により昇温させ、該昇温させたアンモニア−水混合流
体の一部を前記炭素鋼製熱交換器に導き腐食性ガスの炭
素鋼の許容温度以内に昇温させ、残りアンモニア−水混
合流体を前記第３の熱交換器に導き加温し、前記炭素鋼
製熱交換器で加温されたアンモニア−水混合流体と合流
させ、前記第１の熱交換器に導くことを特徴とする廃棄
物を燃料とする複合発電システム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8031412A JPH09203304A (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | 廃棄物を燃料とする複合発電システム |
| US08/787,917 US5715682A (en) | 1996-01-24 | 1997-01-23 | Combined-cycle power generation system using waste matter as fuel |
| EP97101062A EP0786590A1 (en) | 1996-01-24 | 1997-01-23 | Combined-cycle power generation system using waste matter as fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8031412A JPH09203304A (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | 廃棄物を燃料とする複合発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09203304A true JPH09203304A (ja) | 1997-08-05 |
Family
ID=12330553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8031412A Pending JPH09203304A (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | 廃棄物を燃料とする複合発電システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5715682A (ja) |
| EP (1) | EP0786590A1 (ja) |
| JP (1) | JPH09203304A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007500315A (ja) * | 2003-05-09 | 2007-01-11 | リカレント、エンジニアリング、リミテッド、ライアビリティ、カンパニー | 複数の熱源から熱を取得するための方法および装置 |
| US8117844B2 (en) | 2004-05-07 | 2012-02-21 | Recurrent Engineering, Llc | Method and apparatus for acquiring heat from multiple heat sources |
| JP2014016054A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Takuma Co Ltd | ストーカ式焼却炉に於ける小規模発電システム |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6209307B1 (en) | 1999-05-05 | 2001-04-03 | Fpl Energy, Inc. | Thermodynamic process for generating work using absorption and regeneration |
| CN100385093C (zh) * | 2003-05-09 | 2008-04-30 | 循环工程公司 | 从多个热源获取热量的方法和设备 |
| DE10335143B4 (de) * | 2003-07-31 | 2010-04-08 | Siemens Ag | Verfahren zur Erhöhung des Wirkungsgrades einer Gasturbinenanlage und dafür geeignete Gasturbinenanlage |
| DE102004037417B3 (de) * | 2004-07-30 | 2006-01-19 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle an einen thermodynamischen Kreislauf mit einem Arbeitsmittel mit zumindest zwei Stoffen mit nicht-isothermer Verdampfung und Kondensation |
| US20060089891A1 (en) * | 2004-10-21 | 2006-04-27 | Nigam Rakesh K | System and method for generating expense information |
| FI120557B (fi) * | 2005-12-30 | 2009-11-30 | Mw Biopower Oy | Lämmönsiirrinyksikkö lämmön talteenottamiseksi kuumasta kaasuvirtauksesta |
| RU2326247C1 (ru) * | 2007-01-23 | 2008-06-10 | Михаил Юрьевич Кудрявцев | Способ работы парогазовой энергетической установки с замкнутым контуром циркуляции газа |
| DE102007022950A1 (de) * | 2007-05-16 | 2008-11-20 | Weiss, Dieter | Verfahren zum Transport von Wärmeenergie und Vorrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens |
| WO2008143542A1 (fr) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Igor Isaakovich Samkhan | Procédé et dispositif de transformation d'énergie thermique en électricité, en une chaleur à potentiel plus élevé ou en froid |
| US7736608B2 (en) * | 2007-11-29 | 2010-06-15 | General Electric Company | Methods and systems for reducing the emissions from combustion gases |
| US20120000200A1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-05 | General Electric Company | Inert gas purging system for an orc heat recovery boiler |
| JP6389794B2 (ja) * | 2015-04-09 | 2018-09-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 熱エネルギー回収装置 |
| WO2018107279A1 (en) * | 2016-12-13 | 2018-06-21 | Blue Box Technology Inc. | Apparatus for extracting energy from waste heat |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4702081A (en) * | 1985-03-15 | 1987-10-27 | Tch Thermo-Consulting-Heidelberg Gmbh | Combined steam and gas turbine plant |
-
1996
- 1996-01-24 JP JP8031412A patent/JPH09203304A/ja active Pending
-
1997
- 1997-01-23 US US08/787,917 patent/US5715682A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-01-23 EP EP97101062A patent/EP0786590A1/en not_active Ceased
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007500315A (ja) * | 2003-05-09 | 2007-01-11 | リカレント、エンジニアリング、リミテッド、ライアビリティ、カンパニー | 複数の熱源から熱を取得するための方法および装置 |
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| JP2014016054A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Takuma Co Ltd | ストーカ式焼却炉に於ける小規模発電システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0786590A1 (en) | 1997-07-30 |
| US5715682A (en) | 1998-02-10 |
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