WO2023176258A1 - 蓄熱式熱交換器、蓄熱式熱交換システム、発電システム及び蓄熱式熱交換システムの運転方法 - Google Patents

蓄熱式熱交換器、蓄熱式熱交換システム、発電システム及び蓄熱式熱交換システムの運転方法 Download PDF

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heat
regenerative
regenerative heat
heat exchanger
exchange system
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崇裕 山名
努 川水
健次郎 山本
康弘 山内
康 森
直樹 高縄
成剛 金崎
健一 川口
誠 當房
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三菱重工業株式会社
三菱パワー株式会社
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    • 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
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/02—Plants modified to use their waste heat, other than that of exhaust, e.g. engine-friction heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat

Definitions

  • the present disclosure relates to a regenerative heat exchanger, a regenerative heat exchange system, a power generation system, and a method of operating a regenerative heat exchange system.
  • metal-based latent heat storage materials are being considered because they have high thermal conductivity and can rapidly transfer heat in and out, making it possible to utilize high-temperature steam of 400 to 650 degrees Celsius obtained from thermal power plants (Patent Document 1) ).
  • metal-based latent heat storage materials are erodible, so it is necessary to provide an appropriate protective layer to prevent corrosion. Since this protective layer is consumed as it is used, maintenance such as reapplication of the protective layer is required periodically.
  • the metal latent heat storage material is stored in a large tank built on-site, it is difficult to assemble it on-site and maintain it within the plant, which would guarantee the quality of the protective layer. Therefore, from the viewpoint of quality assurance and maintenance, it is preferable to assemble the above-mentioned containment vessel in the factory, but in that case, there are issues with transporting the container and how to arrange it on site. This is a barrier to the practical application of exchangers.
  • the present disclosure solves the above-mentioned problems, and provides heat storage using a metallic latent heat storage material with a modular structure of an appropriate size that enables quality assurance of the erosion prevention protective layer, transportation, and in-plant maintenance.
  • the purpose is to provide a type heat exchanger.
  • a regenerative heat exchanger of the present disclosure for achieving the above object includes at least one heat transfer tube for heat dissipation, and is arranged around the heat transfer tube for heat dissipation, and is capable of exchanging heat with the heat transfer tube for heat dissipation. , a heat storage section filled with a metal-based latent heat storage material, a protective layer disposed at an interface between the heat storage section and other members, and a holding container disposed around the heat storage section and holding the heat storage section. and a heating section capable of exchanging heat with the heat storage section and heating the heat storage section.
  • a regenerative heat exchange system of the present disclosure includes a plurality of regenerative heat exchangers described above and a holding mechanism that holds the regenerative heat exchangers in parallel, and the regenerative heat exchanger is , comprising a support beam that protrudes from the holding container in the horizontal direction and is in contact with the holding mechanism on the vertically upper or lower side, or both surfaces thereof.
  • the power generation system of the present disclosure includes the regenerative heat exchange system described above, a turbine to which high-temperature steam is supplied from the heat radiation heat transfer tube of the regenerative heat exchanger, and a power generation system connected to the turbine. and a heat source that supplies heat to the heating section.
  • a method of operating a regenerative heat exchange system is a method of operating the regenerative heat exchange system described above, which includes a plurality of storage compartments and selects a compartment to be maintained from the plurality of storage compartments. Identify and maintain the target section while operating other sections.
  • the corrosion-preventing protective layer can be easily carried out within the plant. Furthermore, during maintenance, it is sufficient to simply replace the target module with a module that has undergone maintenance in advance, thereby reducing the decrease in plant operating rate caused by maintenance.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a power generation system including a regenerative heat exchanger of this embodiment.
  • FIG. 2 is a side view showing a schematic configuration of the regenerative heat exchanger.
  • FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a regenerative heat exchanger.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a power generation system including a regenerative heat exchanger according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a power generation system including a regenerative heat exchanger according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a power generation system including a regenerative heat exchange system.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a regenerative heat exchange system.
  • FIG. 8 is a side view showing a schematic configuration of one section of the regenerative heat exchange system.
  • FIG. 9 is a top view showing a schematic configuration of one section of the regenerative heat exchange system.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a power generation system including a regenerative heat exchange system of this embodiment.
  • the power generation system 10 of this embodiment includes a regenerative heat exchanger 13, a turbine 14, a generator 15, and a heating module 24.
  • the heating module 24 of this embodiment is a power source that supplies electric power to the electric heater of the regenerative heat exchanger 13.
  • the regenerative heat exchanger 13 stores heat using energy supplied from the heating module 24.
  • the regenerative heat exchanger 13 heats water/steam with the accumulated heat and supplies it to the turbine 14 through the heat radiation circuit 20 .
  • the regenerative heat exchanger 13 will be described later.
  • the turbine 14 is supplied with heated steam supplied by the heat radiation circuit 20, and is rotated by the force of the steam passing through it.
  • moving blades arranged in a rotating part and stationary blades arranged in a fixed part are arranged alternately in the direction of the rotation axis, and water vapor passes through the space where the moving blades and the stationary blades are arranged.
  • the rotating part is rotated by applying a force to the moving blade to rotate it in the direction of rotation.
  • the generator 15 is connected to the rotation of the turbine 14 and rotates together with the turbine 14 to generate electricity.
  • the heat radiation circuit 20 is a conduit that connects the regenerative heat exchanger 13 , the turbine 14 , and the heat medium processing section 22 , and supplies water ( water vapor) is circulated.
  • the heat dissipation circuit 20 of this embodiment uses water (steam) as the heat dissipation medium, but similar to water, various fluids such as various gases and liquids can be used. Preferably, the medium undergoes a phase change from liquid to gas. Thereby, the power generation efficiency of the turbine 14 can be increased.
  • the heat radiation circuit 20 supplies water from the heat medium processing unit 22 through a path 32, and supplies water vapor generated by heating the water in the regenerative heat exchanger 13 to the turbine 14.
  • the steam heated by the regenerative heat exchanger 13 rotates the turbine 14 .
  • the heat radiation circuit 20 supplies the steam that has passed through the turbine 14 via the path 32 to the heat medium processing section 22 . Thereby, the heat radiation circuit 20 circulates water (steam).
  • the heat medium processing unit 22 is disposed in the heat radiation circuit 20 and processes the heat medium that has passed through the turbine 14 into a state where it can be supplied to the regenerative heat exchanger 13.
  • the heat medium processing unit 22 of this embodiment includes a condenser that returns the heat medium that has passed through the turbine 14 to liquid, and a pump that controls the circulation of the heat medium.
  • the heat medium processing section 22 may include a feed water heater that heats the water that has passed through the condenser.
  • the heat medium processing unit 22 controls the circulation of water (steam).
  • the heating module 24 supplies power to the regenerative heat exchanger 13 and heats the regenerative heat exchanger 13.
  • the heating module 24 can use various types of power as a power source, it is preferable to supply surplus power generated by a grid power source to the regenerative heat exchanger 13.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a regenerative heat exchanger.
  • FIG. 3 is a horizontal sectional view showing a schematic configuration of a regenerative heat exchanger.
  • FIGS. 2 and 3 show one module of the regenerative heat exchanger 13, the power generation system 10 may include a plurality of modules of the regenerative heat exchanger 13.
  • the regenerative heat exchanger 13 is a structure filled with a heat storage material that accumulates supplied heat, and in this embodiment is a cylindrical structure. Note that the external shape is not limited to this.
  • the regenerative heat exchanger 13 includes a heat storage section 100, a holding container 102, a heat transfer tube 104 for heat radiation, a heater 106, and protective layers 108, 110, and 112.
  • the heating heater 106 is used as the heating module 24 in this embodiment, the present invention is not particularly limited to this, and a heating heat exchanger tube may be used. This heat exchanger shape allows quality assurance of the corrosion-preventing protective layer and maintenance within the plant.
  • the heat storage section 100 is a latent heat storage material (PCM: Phase Change Material), that is, a metal-based latent heat storage material, which is formed of metal and becomes a liquid phase when heated and becomes a solid phase when heat is radiated.
  • the heat storage unit 100 can be made of, for example, a mixture of aluminum and other metals, or an aluminum-based metal.
  • the holding container 102 is a container that holds the heat storage section 100.
  • the holding container 102 is made of a material whose melting point is higher than the operating temperature of the heat storage section 100.
  • the holding container 102 is made of stainless steel, for example. It is preferable that the holding container 102 covers the periphery of the heat storage section 100 with a heat insulating material or the like.
  • the holding container 102 includes a support beam 120 protruding in the horizontal direction near the upper end in the vertical direction. The vertically lower surface of the support beam 120 is in contact with the horizontal support body 64 of the holding mechanism 60 that supports the regenerative heat exchanger 13 .
  • the support beam 120 becomes a contact surface with the holding mechanism 60 and serves as a positioning member.
  • the support beam 120 also includes a connecting portion with a hanging rod 130 used during movement by a working crane, which will be described later.
  • the heat transfer tube 104 for heat dissipation is a pipe connected to the heat dissipation circuit 20 and is inserted into the heat storage section 100. Both ends of the heat transfer tube 104 for heat dissipation are connected to the heat dissipation circuit 20, and the heat medium flowing through the heat dissipation circuit 20 passes therethrough.
  • One heat transfer tube 104 for heat dissipation in this embodiment is inserted into the heat storage section 100. Note that the number of heat dissipation heat exchanger tubes 104 is not limited to one, and a plurality of heat transfer tubes 104 may be arranged.
  • the heating heater 106 is connected to the heating module 24 and generates electricity using the power supplied from the heating module 24. Further, when a heating heat exchanger tube is used instead of the heater, the portion of the heater 106 becomes the heating heat exchanger tube, is a pipe connected to the heating circuit 18, and is inserted into the heat storage section 100. Both ends of the heating heat exchanger tube are connected to the heating circuit 18, and a heat medium flowing through the heating circuit 18 passes therethrough. A plurality of heaters 106 of this embodiment are inserted into the heat storage section 100.
  • the protective layers 108, 110, and 112 are arranged at the interface between the heat storage section 100 and other members.
  • the protective layer 108 is arranged at the boundary between the heat storage section 100 and the holding container 102.
  • the protective layer 110 is arranged at the boundary between the heat storage section 100 and the heat transfer tube 104 for heat dissipation.
  • the protective layer 112 is arranged at the boundary between the heat storage section 100 and the heating heater 106.
  • the entire outer surface of the heat storage section 100 is covered with protective layers 108, 110, and 112.
  • the protective layers 108, 110, and 112 are formed of a material that has high corrosion resistance against the metallic latent heat storage material of the heat storage section 100.
  • the protective layers 108, 110, and 112 suppress the metallic latent heat storage material from corroding other members.
  • the protective layer is not particularly limited as long as it is a material that can prevent the corrosion of the metal latent heat storage material, and for example, zirconium oxide can be used.
  • the regenerative heat exchanger 13 uses a metal-based latent heat storage material for the heat storage section 100 and provides protective layers 108, 110, and 112 around the heat storage section 100, thereby increasing the usable temperature of the heat storage section 100.
  • the temperature can be set at a high temperature, for example, from 400° C. to 650° C., so that more heat can be stored, and it is possible to prevent the heat storage section 100 from corroding other members. Thereby, it can be used for a longer time and maintenance frequency can be reduced.
  • a solar cell can also be used as the power source. Furthermore, even when heating with electricity, the power system can be stabilized by storing heat when surplus electricity is generated and dissipating heat to generate electricity when demand for electricity is large.
  • the heating module 24 of this embodiment supplies electric power to heat the regenerative heat exchanger 13
  • the heat source is not limited to this.
  • the heating module 24 is a heating furnace that burns fuel to generate heat, a solar heat concentrator that heats an object by concentrating sunlight and heats a heating medium with the heat of the object, a nuclear reactor, etc.
  • a variety of heat sources can be used to heat the medium.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a power generation system including a regenerative heat exchanger according to another embodiment.
  • FIG. 4 is an example of a system that heats the regenerative heat exchanger 13 using a heat medium.
  • the power generation system 10a shown in FIG. 4 includes a regenerative heat exchanger 13, a turbine 14, a generator 15, a heating module 16, a heating circuit 18, a heat radiation circuit 20, and a heat medium processing section 22. .
  • the turbine 14, the generator 15, the heat radiation circuit 20, and the heat medium processing section 22 of the power generation system 10a are the same as each part of the power generation system 10, so a description thereof will be omitted.
  • a heating heat exchanger tube is arranged in the regenerative heat exchanger 13 of this embodiment.
  • the heat exchanger tube for heating is arranged at the same position as the heater 106 for heating.
  • the heating module 16 is a heat source that heats the regenerative heat exchanger 13.
  • the heating module 16 of this embodiment heats the heat medium (heating medium) circulating in the heating circuit 18.
  • the heating module 16 includes a heating furnace that burns fuel to generate heat, a solar heat concentrator that heats an object by concentrating sunlight and heats a heating medium with the heat of the object, a nuclear reactor, etc.
  • a variety of heat sources can be used to heat the medium.
  • the heating circuit 18 is a conduit that connects the regenerative heat exchanger 13 and the heating module 16, and circulates a heat medium (heating medium) between the regenerative heat exchange system 12 and the heating module 16.
  • a heat medium heat medium
  • various media that move through the pipe can be used, and may be either gas or liquid.
  • the heating circuit 18 supplies the heat medium heated by the heating module 16 to the heating heat exchanger tube of the regenerative heat exchanger 13, and sends the heat medium whose heat has been absorbed by the regenerative heat exchanger 13 to the heating module 16. This allows the heat medium to circulate.
  • the power generation system 10a generates heat in the heating module 16, and supplies the heat to the regenerative heat exchanger 13 by circulating the heating medium through the path 30 of the heating circuit 18.
  • the heat storage section 100 is heated by the heating medium passing therethrough.
  • the heat storage unit 100 stores the supplied heat.
  • the heat storage section 100 becomes a liquid phase when heated to a temperature higher than a predetermined temperature.
  • the heating medium that has passed through the heating heat transfer tube of the regenerative heat exchanger 13 passes through the heating circuit 18 and returns to the heating module 16 . In other words, it circulates along path 30.
  • the power generation system 10a circulates water (steam) through the same path as the power generation system 10, that is, the path 32 of the heat dissipation circuit 20.
  • heat can also be stored by providing a heating heat exchanger tube in the regenerative heat exchanger 13 and flowing a high temperature heat medium through the heating heat exchanger tube. Also in this case, by providing the protective layer 110 at the boundary between the heating heat exchanger tube and the heat storage section 100, the same effect as when the heating heater 106 is used in the regenerative heat exchanger 13 can be obtained.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a power generation system including a regenerative heat exchanger according to another embodiment.
  • FIG. 5 is an example of a system that heats the regenerative heat exchanger 13 using a heat medium.
  • the power generation system 10b shown in FIG. 5 includes a regenerative heat exchanger 13, a turbine 14, a generator 15, a heating module 16, a heating circuit 18, a heat radiation circuit 20, and a heat medium processing section 22. .
  • the power generation system 10b is the same as the power generation system 10a except for the configuration of the heating circuit 18.
  • the heating circuit 18 connects the heating module 16 and the regenerative heat exchanger 13 and supplies the heat medium heated by the heating module 16 to the regenerative heat exchanger 13.
  • the heating circuit 18 discharges the heat medium that has passed through the regenerative heat exchanger 13 to the outside.
  • the heat source for heating the regenerative heat exchanger 13 may be a heat medium that passes through the regenerative heat exchanger 13, and the heat medium may not be circulated.
  • the power generation system 10b of this embodiment can utilize exhaust gas from a combustion furnace or an incinerator as a heat medium.
  • the power generation system uses one module of the regenerative heat exchanger 13, but the power generation system can also use a plurality of modules.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a regenerative heat exchange system.
  • the power generation system 10c of this embodiment includes a regenerative heat exchange system 12, a turbine 14, a generator 15, a heating module 16, a heating circuit 18, a heat radiation circuit 20, and a heat medium.
  • a processing section 22 is provided.
  • the power generation system 10c has the same configuration as the power generation system 10, except that the regenerative heat exchange system 12 includes a plurality of modules of regenerative heat exchangers 13.
  • the heating module 16, the heating circuit 18, and the heat radiation circuit 20 have different piping configurations corresponding to the regenerative heat exchangers 13 of the plurality of modules, but have the same functions as each part of the power generation system 10.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a regenerative heat exchange system.
  • the regenerative heat exchange system 12 having a plurality of modules of regenerative heat exchangers includes a plurality of compartments 40, a work crane 42, and a maintenance section 44, as shown in FIG. Note that in the regenerative heat exchange system 12, the maintenance section 44 may not be adjacent to each other, that is, may be located at a remote location.
  • the plurality of sections 40 are arranged adjacent to each other within the same site. A large number of regenerative heat exchangers 13 are arranged in each section 40 .
  • the section 40 will be described later.
  • the work crane 42 is a working machine that is movable between the plurality of sections 40 and the maintenance section 44 in an area above the plurality of sections 40 and the maintenance section 44 in the vertical direction.
  • the work crane 42 is movable while suspending the regenerative heat exchanger 13, and arranges the regenerative heat exchanger 50 in the compartment 40 and moves the regenerative heat exchanger 13.
  • the maintenance department 44 inspects, repairs, etc. the regenerative heat exchanger 13.
  • the maintenance section 44 also includes a regenerative heat exchanger 13 for replacement.
  • the maintenance department 44 inspects and repairs the regenerative heat exchanger 13 transported by the work crane 42.
  • the regenerative heat exchange system 12 uses the work crane 42 to supply the regenerative heat exchanger 50 provided in the maintenance section 44 and the maintained regenerative heat exchanger 13 to a position in the compartment 40 where it can be loaded. .
  • FIG. 8 is a side view showing a schematic configuration of one section of the regenerative heat exchange system.
  • FIG. 9 is a top view showing a schematic configuration of one section of the regenerative heat exchange system.
  • the section 40 includes a plurality of regenerative heat exchangers 13 , a holding mechanism 60 , a heat insulating material 62 , wiring 70 , a heat radiation medium supply section 80 , and a heat radiation medium discharge section 82 .
  • the holding mechanism 60 holds a plurality of regenerative heat exchangers 13.
  • the holding mechanism 60 is a structure that combines columns such as steel frames and beams, and has a space in which the regenerative heat exchanger 13 is placed.
  • the holding mechanism 60 has a horizontal support 64 .
  • the horizontal support body 64 is formed with a hole through which the main bodies of the plurality of regenerative heat exchangers 13 can pass, and whose diameter is smaller than that of the support beams of the regenerative heat exchangers 13 .
  • the horizontal support body 64 contacts the support beam of the regenerative heat exchanger 13 and supports the regenerative heat exchanger 13 .
  • the heat insulating material 62 is placed on the surface that becomes the outer wall of the holding mechanism 60, and covers the space where the plurality of regenerative heat exchangers 13 are placed.
  • the heat insulating material 62 suppresses heat exchange between the space in which the plurality of regenerative heat exchangers 13 is arranged and an outside area, and suppresses the radiation of heat held by the plurality of regenerative heat exchangers 13. do.
  • a method of directly constructing it on the regenerative heat exchanger 13, etc. can be used as a method other than the construction method shown in this embodiment.
  • the wiring 70 connects the heating module 24 and the plurality of regenerative heat exchangers 13.
  • the wiring 70 sends the electric power supplied from the heating module 24 to the plurality of regenerative heat exchangers 13.
  • the heat radiation medium supply unit 80 connects the end of the heat radiation circuit 20 and the plurality of regenerative heat exchangers 13.
  • the heat radiation medium supply unit 80 serves as a header for the plurality of regenerative heat exchangers 13 , and supplies the heating medium supplied from the heat radiation circuit 20 to the plurality of regenerative heat exchangers 13 .
  • the heat radiation medium discharge part 82 connects the end of the heat radiation circuit 20 and the plurality of regenerative heat exchangers 13.
  • the heat radiation medium discharge section 82 serves as a header for the plurality of regenerative heat exchangers 13 and discharges the heat radiation medium that has passed through the plurality of regenerative heat exchangers 13 to the heat radiation circuit 20.
  • the regenerative heat exchanger 13 can be easily transported by providing a support beam 120 and having a suspended structure.
  • a case will be described in which the holding container 102 is suspended from above, but the holding container 102 may be supported on the lower surface or on the side surface.
  • the support beam 120 becomes a contact surface with the holding mechanism 60 and serves as a positioning member.
  • the support beam 120 also includes a connecting portion with a hanging rod 130 used during movement with a working crane. The regenerative heat exchanger 13 is moved by being suspended via the hanging rod 130.
  • the regenerative heat exchange system 12 has a structure in which a plurality of compartments 40 are provided, so that even when the regenerative heat exchanger 13 in one compartment 40 is being maintained, heat can be stored and radiated in other compartments. I can do it. Thereby, operational efficiency can be increased. Further, as in the present embodiment, by arranging the regenerative heat exchangers 13 in parallel in the horizontal direction with the axial direction (longitudinal direction) being the vertical direction, the regenerative heat exchangers 13 can be taken out, It can be installed easily.
  • the regenerative heat exchangers 13 are arranged in rows and columns in the horizontal direction in one stage in the vertical direction in the holding mechanism 60, but the arrangement method is not particularly limited. They may be arranged in a staggered manner in the horizontal direction.
  • the regenerative heat exchangers 13 may be arranged in two stages in the vertical direction in the holding mechanism 60. Further, the axial direction of the regenerative heat exchanger 13 is not limited to the vertical direction, but may be arranged in an inclined direction with respect to the vertical direction or in a horizontal direction.
  • the power generation system 10 may be installed alongside power generation equipment using a boiler.
  • the turbine 14 can be a turbine of a power generation facility using a boiler.
  • the power generation system 10 can use exhaust heat from a boiler of a power generation facility using a boiler or surplus power generated by a power generation facility using a boiler as a heating source (heat source) of a regenerative heat exchanger. Additionally, if it is necessary to generate electricity but cannot be generated using a regenerative heat exchanger, it is also possible to generate electricity using a boiler.
  • the power generation system 10 may have a structure in which the heating medium and the heat radiation medium flow through the same heat transfer tube.
  • a three-way valve is provided to connect the piping of the regenerative heat exchange system 12, the heating circuit 18, and the heat radiation circuit 20, and by switching the three-way valve, the heat storage and heat radiation of the regenerative heat exchange system 12 can be switched. good.
  • the regenerative heat exchanger 13 of this embodiment has been described as a case where accumulated heat is released to generate electricity, it may also be used as a heat source for purposes other than electricity generation.
  • the heat stored in the regenerative heat exchanger 13 may be used for heating or as energy for a steam generation source.

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Abstract

少なくとも１本の放熱用伝熱管と、放熱用伝熱管の周囲に配置され、放熱用伝熱管と熱交換可能であり、金属系潜熱蓄熱材が充填された蓄熱部と、蓄熱部と他の部材との境界面に配置された保護層と、蓄熱部の周囲に配置され、蓄熱部を保持する保持容器と、蓄熱部と熱交換可能であり、蓄熱部を加熱する加熱部と、を備える。

Description

蓄熱式熱交換器、蓄熱式熱交換システム、発電システム及び蓄熱式熱交換システムの運転方法
　本開示は、蓄熱式熱交換器、蓄熱式熱交換システム、発電システム及び蓄熱式熱交換システムの運転方法に関するものである。
　熱伝導率が高く高速に熱出し入れを可能とし、火力プラントで得られる４００～６５０℃級の高温の水蒸気を利用可能とするため、金属系潜熱蓄熱材の使用が検討されている(特許文献１)。
特表２０１４－５１３２６０号公報
　しかしながら、水和物系や有機物系の潜熱蓄熱材と異なり、金属系潜熱蓄熱材には侵食性があり、適切な侵食防止用保護層を設ける必要がある。この保護層は使用するにつれて消費されるため、定期的に保護層の再塗布等のメンテナンスが必要となる。金属系潜熱蓄熱材を現地施工の大型タンクに格納する一体型の場合、保護層の品質が保証できる現地での組立、プラント内でのメンテナンスを行うことが困難となる。そのため前述した格納容器は、品質保証やメンテナンスの観点から工場内で組立てることが好ましいが、その場合は容器の輸送や現地での配置方法に課題があり、金属系潜熱蓄熱材利用の蓄熱式熱交換器の実用化の障壁となっている。
　本開示は、上述した課題を解決するものであり、侵食防止保護層の品質保証、輸送、プラント内でのメンテナンスを実施可能とする適切なサイズのモジュール構造とした金属系潜熱蓄熱材利用の蓄熱式熱交換器を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するための本開示の蓄熱式熱交換器は、少なくとも１本の放熱用伝熱管と、前記放熱用伝熱管の周囲に配置され、前記放熱用伝熱管と熱交換可能であり、金属系潜熱蓄熱材が充填された蓄熱部と、前記蓄熱部と他の部材との境界面に配置された保護層と、前記蓄熱部の周囲に配置され、前記蓄熱部を保持する保持容器と、前記蓄熱部と熱交換可能であり、前記蓄熱部を加熱する加熱部と、を備える。
　また、本開示の蓄熱式熱交換システムは、上記に記載の複数の蓄熱式熱交換器と、前記蓄熱式熱交換器を並列に保持する保持機構と、を備え、前記蓄熱式熱交換器は、前記保持容器から水平方向に突出し、鉛直方向上側または下側、または両方の面が、前記保持機構と接する支持梁を備える。
　また、本開示の発電システムは、上記に記載の蓄熱式熱交換システムと、前記蓄熱式熱交換器の前記放熱用伝熱管から高温の水蒸気が供給されるタービンと、前記タービンに接続される発電機と、前記加熱部に熱を供給する熱源と、を備える。
　また、本開示の蓄熱式熱交換システムの運転方法は、上記に記載の蓄熱式熱交換システムの運転方法であって、前記収納区画を複数備え、複数の前記収納区画からメンテナンスする対象の区画を特定し、対象の区画以外を稼働させつつ、対象の区画のメンテナンスを行う。
　本開示によれば、一体型と比較して、侵食防止用保護層の品質保証及び、メンテナンスをプラント内で実施することが容易となる。またメンテナンス時は、対象のモジュールをあらかじめメンテナンスを済ませたモジュールと交換するだけで済むため、メンテナンスに伴うプラント稼働率の低下を低減できる。
図１は、本実施形態の蓄熱式熱交換器を備える発電システムを表す概略構成図である。 図２は、蓄熱式熱交器の概略構成を表す側面図である。 図３は、蓄熱式熱交器の概略構成を表す断面図である。 図４は、他の実施形態の蓄熱式熱交換器を備える発電システムを表す概略構成図である。 図５は、他の実施形態の蓄熱式熱交換器を備える発電システムを表す概略構成図である。 図６は、蓄熱式熱交換システムを備える発電システムを表す概略構成図である。 図７は、蓄熱式熱交換システムの概略構成を表す模式図である。 図８は、蓄熱式熱交換システムの１つの区画の概略構成を表す側面図である。 図９は、蓄熱式熱交換システムの１つの区画の概略構成を表す上面図である。
　以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
＜発電システム＞
　図１は、本実施形態の蓄熱式熱交換システムを備える発電システムを表す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態の発電システム１０は、蓄熱式熱交換器１３と、タービン１４と、発電機１５と、加熱モジュール２４と、を備える。本実施形態の加熱モジュール２４は、蓄熱式熱交換器１３の電気ヒータに電力を供給する電源である。
　蓄熱式熱交換器１３は、加熱モジュール２４から供給されたエネルギーで熱を蓄積する。蓄熱式熱交換器１３は、蓄積した熱で水・水蒸気を加熱し、放熱回路２０でタービン１４に供給する。蓄熱式熱交換器１３については、後述する。
　タービン１４は、放熱回路２０で供給される加熱された水蒸気が供給され、水蒸気が通過する力により回転する。タービン１４は例えば、回転部に配置された動翼と固定部に配置された静翼が回転軸方向に交互に配置され、動翼と静翼が配置された空間を水蒸気が通過することで、回転方向に回転させる力を動翼に加えることで、回転部を回転させる。なお、タービン１４の構造は特に限定されない。発電機１５は、タービン１４の回転と連結し、タービン１４と共に回転することで、発電する。
　放熱回路２０は、蓄熱式熱交換器１３とタービン１４と熱媒処理部２２とを接続する管路であり、蓄熱式熱交換器１３とタービン１４と熱媒処理部２２との順番で水（水蒸気）を循環させる。本実施形態の放熱回路２０は、放熱媒体として、水（水蒸気）を用いたが、水と同様に種々の気体、液体等、種々の流体を用いることができるが、蓄熱式熱交換器１３で液体から気体に相変化する媒体とすることが好ましい。これにより、タービン１４での発電効率を高くすることができる。放熱回路２０は、経路３２で熱媒処理部２２から水を供給し、蓄熱式熱交換器１３で水が加熱され生成された水蒸気をタービン１４に供給する。蓄熱式熱交換器１３で加熱された水蒸気は、タービン１４を回転させる。放熱回路２０は、経路３２でタービン１４を通過した水蒸気を、熱媒処理部２２に供給する。これにより、放熱回路２０は、水（水蒸気）を循環させる。
　熱媒処理部２２は、放熱回路２０に配置され、タービン１４を通過した熱媒を蓄熱式熱交換器１３に供給できる状態に処理する。本実施形態の熱媒処理部２２は、タービン１４を通過した熱媒を液体に戻す復水器と、熱媒の循環を制御するポンプとを備える。また、熱媒処理部２２は、復水器を通過した水を加熱する給水加熱器を備えていてもよい。熱媒処理部２２は、水（水蒸気）の循環を制御する。
　加熱モジュール２４は、蓄熱式熱交換器１３に電力を供給し、蓄熱式熱交換器１３を加熱する。加熱モジュール２４は、電力源として種々の電力を用いることができるが、系統電源で生じる余剰電力を蓄熱式熱交換器１３に供給することが好ましい。
　以下、図２及び図３を用いて、蓄熱式熱交換器１３について説明する。図２は、蓄熱式熱交器の概略構成を表す斜視図である。図３は、蓄熱式熱交器の概略構成を表す水平断面図である。なお、図２及び図３では、１モジュールの蓄熱式熱交換器１３を示すが、発電システム１０は、複数モジュールの蓄熱式熱交換器１３を備えていてもよい。
　蓄熱式熱交換器１３は、供給された熱を蓄積させる蓄熱材が充填された構造物であり、本実施形態では、円柱状の構造物である。なお、外形形状はこれに限定されない。蓄熱式熱交換器１３は、蓄熱部１００と、保持容器１０２と、放熱用伝熱管１０４と、加熱用ヒータ１０６と、保護層１０８、１１０、１１２と、を備える。なお、本実施形態では加熱モジュール２４として加熱用ヒータ１０６を採用したが、特にこれに限定するものではなく、加熱用伝熱管を用いても良い。本熱交換器形状は、侵食防止保護層の品質保証、プラント内でのメンテナンスが実施可能である。
　蓄熱部１００は、金属で形成され、加熱されることで液相になり、放熱することで固相になる潜熱蓄熱材（ＰＣＭ：Phase　Change　Material）、つまり金属系潜熱蓄熱材である。蓄熱部１００は、例えば、アルミニウムに他の金属を混ぜたもの、アルミニウムベースの金属を用いることができる。
　保持容器１０２は、蓄熱部１００を保持する容器である。保持容器１０２は、蓄熱部１００の運転温度よりも高い温度の融点の材料で形成されている。保持容器１０２は、例えば、ステンレス鋼で形成される。保持容器１０２は、断熱材等で蓄熱部１００の周囲を覆うことが好ましい。保持容器１０２は、鉛直方向上側の端部近傍に水平方向に突出した支持梁１２０を備える。支持梁１２０は、鉛直方向下側の面が、蓄熱式熱交換器１３を支持する保持機構６０の水平支持体６４と接する。なお、本実施形態では、保持容器１０２を上方から吊り下げる場合で説明するが、保持容器１０２は、下面を支持しても、側面を支持してもよい。支持梁１２０は、保持機構６０との接触面となり、位置決め部材となる。また、支持梁１２０は、後述する作業クレーンでの移動時に用いる吊棒１３０との連結部も備える。
　放熱用伝熱管１０４は、放熱回路２０と接続する配管であり、蓄熱部１００に挿入される。放熱用伝熱管１０４は、両端が放熱回路２０と接続し、放熱回路２０を流れる熱媒が通過する。本実施形態の放熱用伝熱管１０４は、蓄熱部１００に１本挿入されている。なお、放熱用伝熱管１０４の配置本数は、１本に限定されず、複数本配置してもよい。
　加熱用ヒータ１０６は、加熱モジュール２４と接続され、加熱モジュール２４から供給される電力で発電する。また、加熱ヒータの代わりに加熱用伝熱管を用いる場合、加熱ヒータ１０６の部分が加熱用伝熱管となり、加熱回路１８と接続する配管であり、蓄熱部１００に挿入される。加熱用伝熱管は、両端が加熱回路１８と接続し、加熱回路１８を流れる熱媒が通過する。本実施形態の加熱用ヒータ１０６は、蓄熱部１００に複数本挿入されている。
　保護層１０８、１１０、１１２は、蓄熱部１００と他の部材との境界面に配置される。保護層１０８は、蓄熱部１００と保持容器１０２との境界に配置される。保護層１１０は、蓄熱部１００と放熱用伝熱管１０４との境界に配置される。保護層１１２は、蓄熱部１００と加熱用伝ヒータ１０６との境界に配置される。蓄熱部１００は、保護層１０８、１１０、１１２で外表面の全面が覆われている。保護層１０８、１１０、１１２は、蓄熱部１００の金属系潜熱蓄熱材に対する防食性が高い材料で形成される。保護層１０８、１１０、１１２は、金属系潜熱蓄熱材が他の部材を侵食することを抑制する。保護層としては、金属系潜熱蓄熱材の侵食性を防ぐことが可能な材料であれば特に限定されないが、例えばジルコニウム酸化物を例示することができる。
　また、蓄熱式熱交換器１３は、蓄熱部１００に金属系潜熱蓄熱材を用い、かつ、蓄熱部１００の周囲に保護層１０８、１１０、１１２を設けることで、蓄熱部１００の使用可能温度を高く、例えば４００℃から６５０℃とすることができ、より多くの熱を蓄積することができ、かつ、蓄熱部１００が他の部材を腐食させることを抑制できる。これにより、より長い時間使用することができ、メンテナンス頻度を低減することができる。
　また、蓄熱式熱交換器１３の蓄熱部１００を加熱する加熱部として、電気ヒータを用いることで、電力源として太陽電池を用いることもできる。また、電力で加熱する場合も余剰電力が発生している場合に、蓄熱を行い、電力需要が大きいときに放熱して発電することで、電力系統を安定化させることができる。
　本実施形態の加熱モジュール２４は、電力を供給して、蓄熱式熱交換器１３を加熱したが、熱源はこれに限定されない。加熱モジュール２４は、燃料を燃焼して熱を発生させる加熱炉や、太陽光を集光して対象物を加熱し、対象物の熱で加熱媒体を加熱する太陽熱集約機器、原子炉等、熱媒を加熱する種々の熱源を用いることができる。
　図４は、他の実施形態の蓄熱式熱交換器を備える発電システムを表す概略構成図である。図４は、熱媒を用いて蓄熱式熱交換器１３を加熱するシステムの一例である。図４に示す発電システム１０ａは、蓄熱式熱交換器１３と、タービン１４と、発電機１５と、加熱モジュール１６と、加熱回路１８と、放熱回路２０と、熱媒処理部２２と、を備える。発電システム１０ａのタービン１４と、発電機１５と、放熱回路２０と、熱媒処理部２２とは、発電システム１０の各部と同様なので、説明を省略する。本実施形態の蓄熱式熱交換器１３は、加熱用ヒータ１０６に代えて、加熱用伝熱管が配置される。加熱用伝熱管は、加熱用ヒータ１０６と同様の位置に配置される。
　加熱モジュール１６は、蓄熱式熱交換器１３を加熱する熱源である。本実施形態の加熱モジュール１６は、加熱回路１８を循環する熱媒（加熱媒体）を加熱する。加熱モジュール１６は、燃料を燃焼して熱を発生させる加熱炉や、太陽光を集光して対象物を加熱し、対象物の熱で加熱媒体を加熱する太陽熱集約機器、原子炉等、熱媒を加熱する種々の熱源を用いることができる。
　加熱回路１８は、蓄熱式熱交換器１３と加熱モジュール１６とを接続する管路であり、蓄熱式熱交換システム１２と加熱モジュール１６との間で熱媒（加熱媒体）を循環させる。加熱媒体としては、管路を移動する種々の媒体を用いることができ、気体、液体のいずれでもよい。加熱回路１８は、加熱モジュール１６で加熱された熱媒を蓄熱式熱交換器１３の加熱用伝熱管に供給し、蓄熱式熱交換器１３で熱が吸収された熱媒を加熱モジュール１６に送ることで、熱媒を循環させる。
　発電システム１０ａは、加熱モジュール１６で熱を生成し、加熱媒体を加熱回路１８の経路３０で循環させることで、蓄熱式熱交換器１３に供給する。蓄熱式熱交換器１３は、通過する加熱媒体で蓄熱部１００が加熱される。蓄熱部１００は、供給された熱を蓄積する。蓄熱部１００は、温度を所定以上に加熱されると液相となる。また、蓄熱式熱交換器１３の加熱用伝熱管を通過した加熱媒体は、加熱回路１８を通過して、加熱モジュール１６に戻る。つまり経路３０で循環する。また、発電システム１０ａは、発電システム１０と同様の経路、つまり、放熱回路２０の経路３２で水（水蒸気）を循環させる。
　このように、蓄熱式熱交換器１３に加熱用伝熱管を設け、加熱用伝熱管内に高温の熱媒を流通させることでも、蓄熱することができる。この場合も、加熱用伝熱管と蓄熱部１００の境界に保護層１１０を設けることで、蓄熱式熱交換器１３に加熱用ヒータ１０６を用いる場合と同様の効果を得ることができる。
　図５は、他の実施形態の蓄熱式熱交換器を備える発電システムを表す概略構成図である。図５は、熱媒を用いて蓄熱式熱交換器１３を加熱するシステムの一例である。図５に示す発電システム１０ｂは、蓄熱式熱交換器１３と、タービン１４と、発電機１５と、加熱モジュール１６と、加熱回路１８と、放熱回路２０と、熱媒処理部２２と、を備える。発電システム１０ｂは、加熱回路１８の構成以外、発電システム１０ａと同様である。
　加熱回路１８は、加熱モジュール１６と、蓄熱式熱交換器１３とを接続し、加熱モジュール１６で加熱された熱媒を蓄熱式熱交換器１３に供給する。加熱回路１８は、蓄熱式熱交換器１３を通過した熱媒を外部に排出する。
　発電システム１０ｂのように、蓄熱式熱交換器１３を加熱する熱源を、蓄熱式熱交換器１３内を通過する熱媒とし、熱媒を循環させない構成とすることもできる。また、本実施形態の発電システム１０ｂは、燃焼炉、焼却炉の排ガスを熱媒として利用することができる。
　上記実施形態では、１モジュールの蓄熱式熱交換器１３を用いた発電システムとしたが、複数のモジュールを用いた発電システムとすることもできる。
　以下、蓄熱式熱交換器１３が複数のモジュールで構成される場合について説明する。まず、図６を用いて、複数のモジュールの蓄熱式熱交換器１３を有する蓄熱式熱交換システム１２の概略構成について説明する。図６は、蓄熱式熱交換システムの概略構成を表す模式図である。図６に示すように、本実施形態の発電システム１０ｃは、蓄熱式熱交換システム１２と、タービン１４と、発電機１５と、加熱モジュール１６と、加熱回路１８と、放熱回路２０と、熱媒処理部２２と、を備える。発電システム１０ｃは、蓄熱式熱交換システム１２が、複数のモジュールの蓄熱式熱交換器１３を有する以外は、発電システム１０と同様の構成である。加熱モジュール１６と、加熱回路１８と、放熱回路２０と、は、複数のモジュールの蓄熱式熱交換器１３に対応する配管構成等が異なるが、発電システム１０の各部と機能は同様である。
　以下、蓄熱式熱交換システム１２について説明する。図７を用いて、蓄熱式熱交換システム１２の概略構成について説明する。図７は、蓄熱式熱交換システムの概略構成を表す模式図である。複数のモジュールの蓄熱式熱交器を有する蓄熱式熱交換システム１２は、図７に示すように、複数の区画４０と、作業クレーン４２と、メンテナンス部４４と、を備える。なお、蓄熱式熱交換システム１２は、メンテナンス部４４が、隣接してない、つまり遠隔地にあってもよい。複数の区画４０は、同一の敷地内に隣接して配置される。区画４０には、それぞれ多数の蓄熱式熱交換器１３が配置される。区画４０については後述する。
　作業クレーン４２は、複数の区画４０とメンテナンス部４４との鉛直方向上側の領域で、複数の区画４０とメンテナンス部４４との間で移動可能な作業機械である。作業クレーン４２は、蓄熱式熱交換器１３を吊るして移動可能であり、区画４０への蓄熱式熱交換器５０の配置や、蓄熱式熱交換器１３の移動を行う。
　メンテナンス部４４は、蓄熱式熱交換器１３の点検、補修等を行う。また、メンテナンス部４４は、交換するための蓄熱式熱交換器１３も備えている。メンテナンス部４４は、作業クレーン４２で搬送された蓄熱式熱交換器１３を点検、補修する。蓄熱式熱交換システム１２は、メンテナンス部４４に備えている蓄熱式熱交換器５０や、メンテナンスした蓄熱式熱交換器１３を、作業クレーン４２を用いて、区画４０の装填可能な位置に供給する。
　次に、図８及び図９を用いて区画４０について説明する。図８は、蓄熱式熱交換システムの１つの区画の概略構成を表す側面図である。図９は、蓄熱式熱交換システムの１つの区画の概略構成を表す上面図である。
　区画４０は、上述したように複数の蓄熱式熱交換器１３が配置される。区画４０は、複数の蓄熱式熱交換器１３と、保持機構６０と、断熱材６２と、配線７０と、放熱媒体供給部８０と、放熱媒体排出部８２と、を備える。
　保持機構６０は、複数の蓄熱式熱交換器１３を保持する。保持機構６０は、鉄骨等の柱と梁とを組み合わせた構造物であり、蓄熱式熱交換器１３を配置する領域が空間となっている。保持機構６０は、水平支持体６４を有する。水平支持体６４は、複数の蓄熱式熱交換器１３の本体部分が通過可能で、蓄熱式熱交換器１３の支持梁よりも径が小さい穴が形成されている。水平支持体６４は、蓄熱式熱交換器１３の支持梁と接触し、蓄熱式熱交換器１３を支持する。
　断熱材６２は、保持機構６０の外壁となる面に配置され、複数の蓄熱式熱交換器１３が配置される空間を覆う。断熱材６２は、複数の蓄熱式熱交換器１３が配置される空間と外側の領域との間での熱交換を抑制し、複数の蓄熱式熱交換器１３で保持された熱の放熱を抑制する。なお、断熱材に関しては本実施例で示した施工方法以外の方法として、蓄熱式熱交換器１３に直接、施工する方法などを用いることができる。
　配線７０は、加熱モジュール２４と複数の蓄熱式熱交換器１３とを接続する。配線７０は、加熱モジュール２４から供給される電力を複数の蓄熱式熱交換器１３に送る。
　放熱媒体供給部８０は、放熱回路２０の端部と、複数の蓄熱式熱交換器１３とを接続する。放熱媒体供給部８０は、複数の蓄熱式熱交換器１３に対するヘッダとなり、放熱回路２０から供給される加熱媒体を複数の蓄熱式熱交換器１３に供給する。放熱媒体排出部８２は、放熱回路２０の端部と、複数の蓄熱式熱交換器１３とを接続する。放熱媒体排出部８２は、複数の蓄熱式熱交換器１３に対するヘッダとなり、複数の蓄熱式熱交換器１３を通過した放熱媒体を放熱回路２０に排出する。
　また、蓄熱式熱交換器１３は、支持梁１２０を設け、吊り下げられる構造とすることで、搬送を簡単にすることができる。なお、本実施形態では、保持容器１０２を上方から吊り下げる場合で説明するが、保持容器１０２は、下面を支持しても、側面を支持してもよい。支持梁１２０は、保持機構６０との接触面となり、位置決め部材となる。また、支持梁１２０は、作業クレーンでの移動時に用いる吊棒１３０との連結部も備える。蓄熱式熱交換器１３は、吊棒１３０を介して吊り下げられることで、移動される。
　蓄熱式熱交換システム１２は、複数の区画４０を設ける構造とすることで、１つの区画４０の蓄熱式熱交換器１３をメンテナンスしている場合でも、他の区画での蓄熱、放熱を行うことができる。これにより、運転効率を高くすることができる。また、本実施形態のように、蓄熱式熱交換器１３を軸方向（長手方向）が鉛直方向となる向きで、水平方向に並列して配置することで、蓄熱式熱交換器１３の取り出し、装着を簡単に行うことができる。
　本実施形態の区画４０では、保持機構６０に蓄熱式熱交換器１３を鉛直方向に１段で水平方向に行列配置したが、配置方法は特に限定されない。水平方向に千鳥配置してもよい。保持機構６０に蓄熱式熱交換器１３を鉛直方向に２段で配置してもよい。また、蓄熱式熱交換器１３の軸方向が鉛直方向となる向きに限定されず、鉛直方向に対して傾斜した向きや水平方向に配置してもよい。
　また、発電システム１０は、ボイラを用いた発電設備と併設して設置してもよい。この場合、タービン１４は、ボイラを用いた発電設備のタービンを用いることができる。発電システム１０は、ボイラを用いた発電設備のボイラの排熱や、ボイラを用いた発電設備で発電した余剰電力を、蓄熱式熱交換器の加熱源（熱源）として用いることができる。また、発電する必要があるが蓄熱式熱交換器で発電できない場合にはボイラで発電することもできる。
　また、発電システム１０は、蓄熱式熱交換器の加熱と放熱に熱媒を用いる場合、同じ伝熱管に加熱媒体と放熱媒体が流れる構造としてもよい。例えば、蓄熱式熱交換システム１２の配管と加熱回路１８と放熱回路２０とが接続する三方弁を設け、三方弁を切り替えることで、蓄熱式熱交換システム１２の蓄熱と放熱を切り替えるようにしてもよい。
　また、本実施形態の蓄熱式熱交換器１３は、蓄積した熱を放出して発電する場合として説明したが、発電以外の用途の熱源としても用いてもよい。例えば、蓄熱式熱交換器１３で蓄熱した熱を、暖房や、蒸気発生源のエネルギーとしてもよい。
　１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ　発電システム
　１２　蓄熱式熱交換システム
　１３　蓄熱式熱交換器
　１４　タービン
　１６、２４　加熱モジュール
　１８　加熱回路
　２０　放熱回路
　２２　熱媒処理部
　３０、３２　経路
　４０　区画
　４２　作業クレーン
　４４　メンテナンス部
　５０　蓄熱式熱交換器
　６０　保持機構
　６２　断熱材
　６４　水平支持体
　７０　配線
　８０　放熱媒体供給部
　８２　放熱媒体排出部
１００　蓄熱部
１０２　保持容器
１０４　放熱用伝熱管
１０６　加熱用ヒータ
１０８、１１０、１１２　保護層
１２０　支持梁
１３０　吊棒

Claims (10)

  1. 　少なくとも１本の放熱用伝熱管と、
    　前記放熱用伝熱管の周囲に配置され、前記放熱用伝熱管と熱交換可能であり、金属系潜熱蓄熱材が充填された蓄熱部と、
    　前記蓄熱部と他の部材との境界面に配置された保護層と、
    　前記蓄熱部の周囲に配置され、前記蓄熱部を保持する保持容器と、
    　前記蓄熱部と熱交換可能であり、前記蓄熱部を加熱する加熱部と、を備える蓄熱式熱交換器。
  2. 　前記加熱部は、電気が供給されて発熱するヒータである請求項１に記載の蓄熱式熱交換器。
  3. 　前記加熱部は、加熱された熱媒が通過する配管である請求項１に記載の蓄熱式熱交換器。
  4. 　前記加熱部は、加熱された熱媒が通過する配管であり、前記放熱用伝熱管の少なくとも１本と同一の管路である請求項３に記載の蓄熱式熱交換器。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の複数の蓄熱式熱交換器と、
    　前記蓄熱式熱交換器を並列に保持する保持機構と、を備え、
    　前記蓄熱式熱交換器は、前記保持容器から水平方向に突出し、鉛直方向下側の面が、前記保持機構と接する支持梁を備える蓄熱式熱交換システム。
  6. 　前記蓄熱式熱交換器は、前記保持機構に対して着脱可能であり、
    　前記支持梁に前記蓄熱式熱交換器を搬送する機器との連結部を備える請求項５に記載の蓄熱式熱交換システム。
  7. 　複数の前記蓄熱式熱交換器を収納する収納区画と、
    　複数の前記蓄熱式熱交換器の前記放熱用伝熱管と接続する放熱ヘッダと、を備える請求項５または請求項６に記載の蓄熱式熱交換システム。
  8. 　請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の蓄熱式熱交換システムと、
    　前記蓄熱式熱交換器の前記放熱用伝熱管が供給されるタービンと、
    　前記タービンに接続される発電機と、
    　前記加熱部に熱を供給する熱源と、を備える発電システム。
  9. 　前記熱源が、ボイラを有する発電機から供給される請求項８に記載の発電システム。
  10. 　請求項７に記載の蓄熱式熱交換システムの運転方法であって、
    　前記収納区画を複数備え、
    　複数の前記収納区画からメンテナンスする対象の区画を特定し、対象の区画以外を稼働させつつ、対象の区画のメンテナンスを行う蓄熱式熱交換システムの運転方法。
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