JPH1037718A - 希ガス発電プラント - Google Patents

希ガス発電プラント

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JPH1037718A
JPH1037718A JP8191137A JP19113796A JPH1037718A JP H1037718 A JPH1037718 A JP H1037718A JP 8191137 A JP8191137 A JP 8191137A JP 19113796 A JP19113796 A JP 19113796A JP H1037718 A JPH1037718 A JP H1037718A
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JP
Japan
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rare gas
combustor
combustion
power plant
heat
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Withdrawn
Application number
JP8191137A
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English (en)
Inventor
Takeshi Suzuki
鈴木  剛
Kenichi Nagata
健一 永田
Ryoichi Tanaka
良一 田中
Tsutomu Yasuda
力 保田
Koichi Shimazaki
行一 島崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Development Co Ltd
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Nippon Furnace Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Development Co Ltd
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Nippon Furnace Co Ltd
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • YGENERAL 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
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    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のMHD複合発電システムに比べて設備
的に簡略化し、且つ、MHD単独効率向上を得る希ガス
発電プラントを提供する。 【解決手段】 MHD発電機1と、希ガス加熱部2と、
汽力プラント4から構成され、かつ、前記希ガス加熱部
2を構成する希ガス加熱器2aが、可燃性ガスを燃焼す
る高速切替式蓄熱燃焼器11と、該高速切替式蓄熱燃焼
器11で発生した燃焼排ガスDを用いて熱交換する希ガ
スを加熱する熱交換器12から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、希ガス発電プラン
ト、更に詳しくは、MHD複合発電システムにHRS
(ハイサイクル蓄熱型燃焼システム)を組み合わせた希
ガス発電プラントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、図4のような、MHD複合発電シ
ステムが提案されている。このMHD複合発電システム
は、主として、MHD発電機1と、希ガス加熱部2と、
廃熱回収部3と、汽力プラント4から構成されている。
上記MHD発電機1は、希ガス加熱部2を構成する希ガ
ス加熱器2aで加熱されたヘリウム等の希ガスAをエネ
ルギー源として発電を行っており、その電力は、インバ
ーター5を経て交流電力Bとして取り出される。
【0003】そして、希ガス加熱器2aから排出された
燃焼排ガスCの保有する熱的エネルギーは、廃熱回収部
3にて回収される。即ち、希ガス加熱器2aから排出さ
れた燃焼排ガスCは、2次燃焼器6によって再加熱され
た後、発電機7の動力源として再生式ガスタービン8に
供される。更に、再生式ガスタービン8排出後、再生器
9及びWHB(廃熱ボイラ)10によって熱回収され、
排ガス(〜150℃)として系外に排出される。
【0004】また、再生式ガスタービン8によって運転
される圧縮機15によって圧縮された空気Hは、再生器
9にて再生式ガスタービン8の排ガスJによって予熱さ
れた後、上記希ガス加熱器2a及び2次燃焼器6に供給
される。一方、汽力プラント4は、蒸気タービン41に
よって運転される発電機42を有しており、蒸気タービ
ン41排出後の蒸気は、復水器43によって液化された
後、希ガスWHB(希ガス廃熱ボイラ)44で加熱され
て蒸発し、上記蒸気タービン41に供される。また、残
りの液は、上記WHB(廃熱ボイラ)10を通過中に加
熱されて蒸発し、上記蒸気タービン41の同軸上の蒸気
タービン45に供された後、上記蒸気タービン41に供
される。
【0005】そして、上記再生器46にて加熱された熱
媒体Lは、希ガスWHB(希ガス廃熱ボイラ)44、凝
縮器47、ブロワー48及び再生器46によって形成さ
れた系内を循環するようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のMH
D複合発電システムは、希ガス加熱部の廃熱回収部ラン
キン及びブレイトンサイクルを構成し、高い熱効率を得
ているが、極めて複雑であり、運転も困難視され、且
つ、費用対効果が疑問視される。本発明は、係る知見に
基づいてなされたものであり、その目的するところは、
従来のMHD複合発電システムに比べて設備的に簡略化
し、且つ、MHD単独効率向上を得る希ガス発電プラン
トを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の希ガス発
電プラントは、MHD発電機と、希ガス加熱部と、汽力
プラントから構成され、かつ、上記希ガス加熱部を構成
する希ガス加熱器が、可燃性ガスを燃焼する高速切替式
蓄熱燃焼器と、該高速切替式蓄熱燃焼器で発生した燃焼
排ガスを用いて熱交換する希ガスを加熱する熱交換器か
ら構成されている。
【0008】上記高速切替式蓄熱型燃焼器は、燃焼炉
と、該燃焼炉の端部に配設された蓄熱器及び燃焼バーナ
ーを有する第1,第2の2系統の燃焼器と、該第1,第
2の2系統の燃焼器に燃焼用空気を供給する空気配管
と、該空気配管の端部に設けた4方バルブと、該4方バ
ルブと前記第1,第2の2系統の燃焼器に夫々連通する
連通管から構成されている。また、高速切替式蓄熱燃焼
器の出口排ガス熱を回収する汽力設備を備えることが望
ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図1は本発明に係る希ガス発電
プラントの系統図であり、この希ガス発電プラントは、
主として、MHD発電機1と、希ガス加熱部2と、汽力
プラント4から構成されている。
【0010】上記MHD発電機1は、希ガス加熱部2を
構成する希ガス加熱器2aで加熱されたヘリウム等の希
ガスAをエネルギー源として発電を行っており、その電
力は、インバーター5を経て交流電力Bとして取り出さ
れる。上記希ガス加熱器2aは、図2に示すように、可
燃性ガスを燃焼する高速切替式蓄熱型燃焼器11と、高
速切替式蓄熱型燃焼器11で発生した燃焼排ガスGを用
いて熱交換により希ガスAを加熱する熱交換器12から
構成されている。
【0011】そして、上記高速切替式蓄熱型燃焼器11
は、燃焼炉21と、燃焼炉21の端部に設けられた蓄熱
器22及び燃焼バーナー23を有する第1系統の燃焼器
24と、この燃焼器24と同側に設けられた蓄熱器25
及び燃焼バーナー26を有する第2系統の燃焼器27
と、この第1系統の燃焼器24及び第2系統の燃焼器2
7に燃焼用空気Eを供給する空気配管28と、空気配管
28の端部に設けられた4方バルブ29と、4方バルブ
29と第1系統の燃焼器24及び第2系統の燃焼器27
とを夫々連通する連通管30,31から構成されてい
る。
【0012】そして、燃焼炉21に設けられた第1系統
の燃焼器24の燃焼バーナー23に供給された燃焼、例
えば、燃料Fは、空気配管28、4方バルブ29及び連
通管30を経て流入し、蓄熱器22で所定温度に過熱さ
れた燃焼用空気Eと混合して燃焼し、このとき発生す
る、例えば、2100℃の燃焼排ガスGは、燃焼炉1の
側壁に沿って流れて熱交換器12の伝熱管13及び蓄熱
器25に熱を与えて休止中に燃焼器27に流入し、例え
ば、270℃の低温排ガスとなって連通管31、4方バ
ルブ29を経て系外に排出される。
【0013】一方、第2系統の燃焼器27が稼働すると
きは、4方バルブ29が切り換えられ、燃焼バーナー2
6に供給された燃料Fは、空気配管28、4方バルブ2
9及び連通管31を経て第2系統の燃焼器27に流入
し、前記第1系統の燃焼器24の燃焼によって熱量を蓄
熱した蓄熱器25で所定温度、例えば、1000℃まで
加熱された燃焼用空気Eと混合して燃焼する。このとき
発生する燃焼ガスGは、燃焼炉21の側壁に沿って熱交
換器12の伝熱管13及び燃焼器24の蓄熱器22を加
熱した後、前記第1の燃焼器24に向かって流れ、連通
管30、4方バルブ29を経て系外に排出される。以
下、所定のインターバル、例えば、20〜30秒間隔で
第1系統の燃焼器24と、第2系統の燃焼器27との燃
焼が切り換えれる。
【0014】一方、汽力プラント4は、蒸気タービン4
1によって運転される発電機42を有しており、蒸気タ
ービン41排出後の蒸気は、復水器43によって液化さ
れた後、希ガスWHB(希ガス廃熱ボイラ)44で加熱
されて蒸発し、上記蒸気タービン41に供される。な
お、4方バルブ29を排出する排ガスの熱が多少高いガ
ス温度を形成しており、低圧ボイラ44′を設置して蒸
気タービン41に蒸気を供給するように構成すると、更
に、プラント効率を高めることが可能である。
【0015】そして、上記再生器46にて加熱された熱
媒体Lは、希ガスWHB(希ガス廃熱ボイラ)44、凝
縮器47、ブロワー48及び再生器46によって形成さ
れた系内を循環するようになっている。上記のように、
本発明の希ガス発電プラントは、従来のMHD複合発電
システムにおける廃熱回収部3を排除し、中でもガスタ
ービン発電部を排除した簡単な構造である。
【0016】そこで、本発明の希ガス発電プラントの熱
効率について検証すると、次のようになり、本発明の希
ガス発電プラントが、従来のMHD複合発電システムに
比べて熱効率が格段に向上していることが理解できる。
即ち、 MHDの希ガス加熱部 He(定圧比熱) :1.242kcal/kg℃ 加熱幅(図3参照):1,423deg.K(1,15
0℃)→2,300deg.K(2,027℃) 加熱流量 :90kg/s 以上から要求加熱量は、約353×106 kcal/h
である。一方、計算される必要加熱熱量は、約450×
106 kcal/hである。
【0017】ここで、HRS(高速切替式蓄熱型燃焼
器)の温度効率を83%とすると、本発明の希ガス発電
プラントの総合発電端熱効率は、下記のようになる。即
ち、 希ガス発電プラントの総合発電端熱効率 =(MHD発電+汽力発電−希ガス循環ブロア動力)/投入熱量 =〔(383,400+39,000−116,100kW)×860 kcal/kW〕/450×106 kcal/h=0.585 従って、本発明の熱効率は、58.5%となり、従来の
MHD単独発電システムの51%を大幅に向上し、且
つ、設備簡単化していることが分かる。更に、汽力プラ
ント44′を設備すると、9900kwの発電出力が付
加され、熱効率は、60.4%にも達成させることがで
きる。
【0018】
【発明の効果】上記のように、本発明は、MHD発電機
と、希ガス加熱部と、汽力プラントから構成され、か
つ、上記希ガス加熱部を構成する希ガス加熱器が、可燃
性ガスを燃焼する高速切替式蓄熱燃焼器と、該高速切替
式蓄熱燃焼器で発生した燃焼排ガスを用いて熱交換する
希ガスを加熱する熱交換器から構成されているから、従
来のMHD複合発電システムに比べて廃熱回収部、特
に、ガスタービン設備が無くなった分、設備的にも簡略
化し、製造コストの面でも優位になり、工業上、有益で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る希ガス発電プラントの系統図であ
る。
【図2】本発明に適用される高速切替式蓄熱型燃焼器の
説明図である。
【図3】蓄熱燃焼器のヒートパターンである。
【図4】従来のMHD複合発電システムの系統図であ
る。
【符号の説明】
1 MHD発電機 2 希ガス加熱
部 2a 希ガス加熱器 4 汽力プラ
ント 11 高速切替式蓄熱燃焼器 12 熱交換器 G 燃焼排ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 健一 東京都中央区築地5丁目6番4号 三井造 船株式会社内 (72)発明者 田中 良一 横浜市鶴見区尻手2丁目1番53号 日本フ ァーネス工業株式会社内 (72)発明者 保田 力 横浜市鶴見区尻手2丁目1番53号 日本フ ァーネス工業株式会社内 (72)発明者 島崎 行一 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源開 発株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MHD発電機と、希ガス加熱部と、汽力
    プラントから構成され、かつ、上記希ガス加熱部を構成
    する希ガス加熱器が、可燃性ガスを燃焼する高速切替式
    蓄熱燃焼器と、該高速切替式蓄熱燃焼器で発生した燃焼
    排ガスを用いて熱交換する希ガスを加熱する熱交換器か
    ら構成されている希ガス発電プラント。
  2. 【請求項2】 高速切替式蓄熱燃焼器を、燃焼炉と、該
    燃焼炉の端部に配設された蓄熱器及び燃焼バーナーを有
    する第1,第2の2系統の燃焼器と、該第1,第2の2
    系統の燃焼器に燃焼用空気を供給する空気配管と、該空
    気配管の端部に設けた4方バルブと、該4方バルブと前
    記第1,第2の2系統の燃焼器に夫々連通する連通管と
    から構成させてなる請求項1記載の希ガス発電プラン
    ト。
  3. 【請求項3】 高速切替式蓄熱燃焼器の出口排ガス熱を
    回収する汽力設備を備えた請求項1記載の希ガス発電プ
    ラント。
JP8191137A 1996-07-19 1996-07-19 希ガス発電プラント Withdrawn JPH1037718A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100371589C (zh) * 2006-08-17 2008-02-27 浙江大学 无焊缝的热声发动机加热器
CN115031407A (zh) * 2022-06-20 2022-09-09 嵊州市浙江工业大学创新研究院 一种自发电式强排风燃气热水器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100371589C (zh) * 2006-08-17 2008-02-27 浙江大学 无焊缝的热声发动机加热器
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Effective date: 20031007