JP2001073715A - 高効率発電方法 - Google Patents
高効率発電方法Info
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- JP2001073715A JP2001073715A JP25424299A JP25424299A JP2001073715A JP 2001073715 A JP2001073715 A JP 2001073715A JP 25424299 A JP25424299 A JP 25424299A JP 25424299 A JP25424299 A JP 25424299A JP 2001073715 A JP2001073715 A JP 2001073715A
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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
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
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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
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加熱炉を不要とし、排ガス熱損失の問題を解
消し、排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘの処理負担を付加する
ことなく排気再燃方式の発電効率を全体としてさらに高
めた高効率発電方法を提供する。 【解決手段】 ガスタービンと、ボイラと、蒸気タービ
ンとを用いて排気再燃方式の発電を行う高効率発電方法
において、原油又は重油をボイラから得られる蒸気で加
熱し、しかる後に該原油又は重油を減圧蒸留し、得られ
た軽質油分をガスタービン用燃料として用い、重質油分
をボイラ用燃料として用いることとした。
消し、排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘの処理負担を付加する
ことなく排気再燃方式の発電効率を全体としてさらに高
めた高効率発電方法を提供する。 【解決手段】 ガスタービンと、ボイラと、蒸気タービ
ンとを用いて排気再燃方式の発電を行う高効率発電方法
において、原油又は重油をボイラから得られる蒸気で加
熱し、しかる後に該原油又は重油を減圧蒸留し、得られ
た軽質油分をガスタービン用燃料として用い、重質油分
をボイラ用燃料として用いることとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高効率発電方法に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、原油又は重油を発電プラントで分
留することが検討されている。分留によって得られた軽
質油分（低沸点成分）は、ガスタービンに送り、ガスタ
ービンで燃焼させ、発電を行う。そして、ガスタービン
で得られる高温燃焼排ガスを空気の代わりにボイラに送
り込み、重質油分（高沸点成分）をボイラで燃焼させ、
ボイラで生じた高温高圧のスチームで蒸気タービンを回
転させ発電を行う。すなわち、ガスタービンの排気をボ
イラに投入し再燃する、いわゆるリパワリングを行いな
がら発電を行う方式である。
留することが検討されている。分留によって得られた軽
質油分（低沸点成分）は、ガスタービンに送り、ガスタ
ービンで燃焼させ、発電を行う。そして、ガスタービン
で得られる高温燃焼排ガスを空気の代わりにボイラに送
り込み、重質油分（高沸点成分）をボイラで燃焼させ、
ボイラで生じた高温高圧のスチームで蒸気タービンを回
転させ発電を行う。すなわち、ガスタービンの排気をボ
イラに投入し再燃する、いわゆるリパワリングを行いな
がら発電を行う方式である。
【０００３】原油又は重油を蒸留するための手段として
は、常圧蒸留が一般的であり、原油又は重油を３６０℃
程度に加熱することによって蒸留していた。ここで、加
熱するための手段としては、上記のような加熱温度を得
るために、加熱炉が用いられていた。加熱炉は、一般に
熱エネルギーを得るために燃料を燃焼し、その際に発生
する輻射熱及び燃焼ガスの対流によって原料油を加熱し
ている。このような加熱炉を用いれば、容易に高温まで
上記原油又は重油を加熱することができる。しかし、こ
のように加熱炉を用いた場合、排ガス熱損失が生じ、熱
効率が悪く、さらに排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘの処理を
必要とする等の問題点があった。
は、常圧蒸留が一般的であり、原油又は重油を３６０℃
程度に加熱することによって蒸留していた。ここで、加
熱するための手段としては、上記のような加熱温度を得
るために、加熱炉が用いられていた。加熱炉は、一般に
熱エネルギーを得るために燃料を燃焼し、その際に発生
する輻射熱及び燃焼ガスの対流によって原料油を加熱し
ている。このような加熱炉を用いれば、容易に高温まで
上記原油又は重油を加熱することができる。しかし、こ
のように加熱炉を用いた場合、排ガス熱損失が生じ、熱
効率が悪く、さらに排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘの処理を
必要とする等の問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
対してなされたものであり、加熱炉を不要とし、排ガス
熱損失の問題を解消し、発電システムに排ガス中のＳＯ
ｘ、ＮＯｘの処理負担を付加することなく排気再燃方式
の発電効率を全体としてさらに高めた高効率発電方法を
提供することを目的とする。
対してなされたものであり、加熱炉を不要とし、排ガス
熱損失の問題を解消し、発電システムに排ガス中のＳＯ
ｘ、ＮＯｘの処理負担を付加することなく排気再燃方式
の発電効率を全体としてさらに高めた高効率発電方法を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る高効率発電方法は、少なくともガスタ
ービンと、ボイラと、蒸気タービンとを用いて排気再燃
方式の発電を行う高効率発電方法において、原油又は重
油をボイラから得られる蒸気で加熱し、しかる後に該原
油又は重油を減圧蒸留し、得られた軽質油分をガスター
ビン用燃料として用い、重質油分をボイラ用燃料として
用いることにより発電を行うようにしたことを特徴とす
る。本発明では、原油又は重油と、蒸留塔から得られる
軽質油分、重質油分との間で熱交換するための手段を設
け、原油又は重油の加熱を容易に行うようにすることが
できる。また、本発明では、蒸留塔を減圧するための手
段としてスチームエジェクターを用いることができる。
に、本発明に係る高効率発電方法は、少なくともガスタ
ービンと、ボイラと、蒸気タービンとを用いて排気再燃
方式の発電を行う高効率発電方法において、原油又は重
油をボイラから得られる蒸気で加熱し、しかる後に該原
油又は重油を減圧蒸留し、得られた軽質油分をガスター
ビン用燃料として用い、重質油分をボイラ用燃料として
用いることにより発電を行うようにしたことを特徴とす
る。本発明では、原油又は重油と、蒸留塔から得られる
軽質油分、重質油分との間で熱交換するための手段を設
け、原油又は重油の加熱を容易に行うようにすることが
できる。また、本発明では、蒸留塔を減圧するための手
段としてスチームエジェクターを用いることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に添付図面に示した実施の形
態を参照しながら、本発明に係る高効率発電方法を説明
する。図１は、本発明に係る高効率発電方法を排気再燃
方式により実施するための装置システムのうち、原油又
は重油を蒸留分離する装置の一実施の形態についてその
概要を示す概念図である。
態を参照しながら、本発明に係る高効率発電方法を説明
する。図１は、本発明に係る高効率発電方法を排気再燃
方式により実施するための装置システムのうち、原油又
は重油を蒸留分離する装置の一実施の形態についてその
概要を示す概念図である。
【０００７】本実施の形態に係る蒸留分離装置は、加熱
器１、減圧蒸留塔２、スチームエジェクター３を含む。
加熱器１は、原油又は重油を加熱するための手段であ
り、蒸気と原油又は重油との間で熱交換を行うことによ
って原油又は重油を加熱するためのものである。この蒸
気は、ボイラ（図示せず）から供給される。ボイラから
得られる蒸気は、蒸気タービンに送られ蒸気タービンを
回転させて発電を行う。加熱器１に供給するのは、一旦
蒸気タービンを回転させて発電を行った後の蒸気であ
る。通常、６００℃程度の蒸気が蒸気タービンに供給さ
れ発電を行った後、圧力が２０kg/cm2Ｇ.程度、温度が
２００〜２３０℃程度となっている。加熱器１には、こ
の圧力が２０kg/cm2Ｇ.程度、温度が約２００〜２３０
℃程度の蒸気が供給される。減圧蒸留塔２は、減圧下に
おいて原油又は重油を蒸留するための装置である。多段
のトレイを備えたものが一般的であり、軽質油分は上方
に、重質油分は下方に溜まる。スチームエジェクター３
は、スチームを高流速で流すことにより蒸留塔内のガス
を吸引し、大気圧よりも低い圧力とするもので、減圧蒸
留塔２内を減圧するための装置である。
器１、減圧蒸留塔２、スチームエジェクター３を含む。
加熱器１は、原油又は重油を加熱するための手段であ
り、蒸気と原油又は重油との間で熱交換を行うことによ
って原油又は重油を加熱するためのものである。この蒸
気は、ボイラ（図示せず）から供給される。ボイラから
得られる蒸気は、蒸気タービンに送られ蒸気タービンを
回転させて発電を行う。加熱器１に供給するのは、一旦
蒸気タービンを回転させて発電を行った後の蒸気であ
る。通常、６００℃程度の蒸気が蒸気タービンに供給さ
れ発電を行った後、圧力が２０kg/cm2Ｇ.程度、温度が
２００〜２３０℃程度となっている。加熱器１には、こ
の圧力が２０kg/cm2Ｇ.程度、温度が約２００〜２３０
℃程度の蒸気が供給される。減圧蒸留塔２は、減圧下に
おいて原油又は重油を蒸留するための装置である。多段
のトレイを備えたものが一般的であり、軽質油分は上方
に、重質油分は下方に溜まる。スチームエジェクター３
は、スチームを高流速で流すことにより蒸留塔内のガス
を吸引し、大気圧よりも低い圧力とするもので、減圧蒸
留塔２内を減圧するための装置である。
【０００８】次に、図１の実施の形態に係る装置を使用
して、本発明を実施して高効率発電を行う方法の一実施
の形態を説明する。燃料として発電所に供給される原油
又は重油は、供給ラインＬ１を経由し、加熱器１を通
り、減圧蒸留塔２に供給される。前記したように、加熱
器１には一旦蒸気タービンを回転させて発電を行った後
の蒸気が供給される。この蒸気は、圧力が２０kg/cm
2Ｇ.程度、温度が約２００〜２３０℃程度であり、加熱
器１を流れる原油又は重油を約２００℃まで加熱する。
して、本発明を実施して高効率発電を行う方法の一実施
の形態を説明する。燃料として発電所に供給される原油
又は重油は、供給ラインＬ１を経由し、加熱器１を通
り、減圧蒸留塔２に供給される。前記したように、加熱
器１には一旦蒸気タービンを回転させて発電を行った後
の蒸気が供給される。この蒸気は、圧力が２０kg/cm
2Ｇ.程度、温度が約２００〜２３０℃程度であり、加熱
器１を流れる原油又は重油を約２００℃まで加熱する。
【０００９】減圧蒸留塔２内は、スチームエジェクター
３の吸引作用によって減圧される。減圧下（５０ｍｍＨ
ｇ）の減圧蒸留塔２内で原油又は重油は、２００℃程度
の温度でも軽質油分は効率的に蒸発し、軽質油分は上方
に、重質油分は下方に分離する。なお、図２〜図６の原
油Ａ〜Ｅ(Ａ〜Ｅは原油産地による区分)に関する蒸発曲
線のグラフに示すように、減圧下においては、構成成分
の沸点が下がり、蒸発曲線が（Ａ）から（Ｂ）のように
移行する。２００℃程度の温度でも効率的に蒸発、凝集
し、分留が行われることが了解される。ここで、ナトリ
ウム、バナジウム、カリウムといった成分は、ガスター
ビンには有害であり、本来軽質油分からは除外されるべ
きである。原油、重油は、本願に示すような蒸留操作を
することにより、ナトリウム、バナジウム、カリウムと
いった成分は蒸発せず、軽質油分側には入り込まないの
で、軽質油分は良質なガスタービン燃料となる。
３の吸引作用によって減圧される。減圧下（５０ｍｍＨ
ｇ）の減圧蒸留塔２内で原油又は重油は、２００℃程度
の温度でも軽質油分は効率的に蒸発し、軽質油分は上方
に、重質油分は下方に分離する。なお、図２〜図６の原
油Ａ〜Ｅ(Ａ〜Ｅは原油産地による区分)に関する蒸発曲
線のグラフに示すように、減圧下においては、構成成分
の沸点が下がり、蒸発曲線が（Ａ）から（Ｂ）のように
移行する。２００℃程度の温度でも効率的に蒸発、凝集
し、分留が行われることが了解される。ここで、ナトリ
ウム、バナジウム、カリウムといった成分は、ガスター
ビンには有害であり、本来軽質油分からは除外されるべ
きである。原油、重油は、本願に示すような蒸留操作を
することにより、ナトリウム、バナジウム、カリウムと
いった成分は蒸発せず、軽質油分側には入り込まないの
で、軽質油分は良質なガスタービン燃料となる。
【００１０】軽質油分は、スチームエジェクター３に吸
引される形で分離タンク４に移送され、該分離タンク４
においてガス成分と液状成分に分かれる。液状成分は軽
質油分であり、分離タンク４の底部からポンプ７によっ
て吸い出されて、一部は減圧蒸留塔２の上部に再循環
し、残りは軽質油分の貯蔵タンク５に貯蔵される。ガス
成分は分離タンク４の上部から取り出される。軽質油分
はスチームエジェクター３によって吸い出される間に、
熱交換器６で原油又は重油との間で熱交換を行い、これ
らを加熱する。
引される形で分離タンク４に移送され、該分離タンク４
においてガス成分と液状成分に分かれる。液状成分は軽
質油分であり、分離タンク４の底部からポンプ７によっ
て吸い出されて、一部は減圧蒸留塔２の上部に再循環
し、残りは軽質油分の貯蔵タンク５に貯蔵される。ガス
成分は分離タンク４の上部から取り出される。軽質油分
はスチームエジェクター３によって吸い出される間に、
熱交換器６で原油又は重油との間で熱交換を行い、これ
らを加熱する。
【００１１】減圧蒸留塔２の底部からポンプ８によって
吸い出される重質油分は、熱交換器９を経由して重質油
分の貯蔵タンク１０に貯蔵される。ポンプ８によって吸
い出される重質油分は、途中で熱交換器９を経由するの
で、原油又は重油との間で熱交換を行い、これらを加熱
する。
吸い出される重質油分は、熱交換器９を経由して重質油
分の貯蔵タンク１０に貯蔵される。ポンプ８によって吸
い出される重質油分は、途中で熱交換器９を経由するの
で、原油又は重油との間で熱交換を行い、これらを加熱
する。
【００１２】以上のように貯蔵タンク５，１０に貯蔵さ
れた軽質油分と重質油分は、適宜取り出されて燃料とし
て使用される。なお、システムによっては、貯蔵タンク
を経ることなく、後段の発電プロセスに直接送ることも
できる。軽質油分は、ガスタービン用燃料として使用さ
れ、重質油分は、ボイラ用燃料として使用される。約１
３ｖｏ１．％以上の酸素が残っているガスタービンの燃
焼排ガスを用いてボイラ燃料を焚き、ボイラの燃焼には
特段の支障はない。ガスタービンの燃焼排ガスの有する
５８０℃程度の高温熱エネルギーをボイラで有効利用で
きるので、ボイラの燃料が節約できる。全体として発電
量が増し、燃料当たりの発電効率も向上させることがで
きる。すなわち、リパワリングを行うことができる。
れた軽質油分と重質油分は、適宜取り出されて燃料とし
て使用される。なお、システムによっては、貯蔵タンク
を経ることなく、後段の発電プロセスに直接送ることも
できる。軽質油分は、ガスタービン用燃料として使用さ
れ、重質油分は、ボイラ用燃料として使用される。約１
３ｖｏ１．％以上の酸素が残っているガスタービンの燃
焼排ガスを用いてボイラ燃料を焚き、ボイラの燃焼には
特段の支障はない。ガスタービンの燃焼排ガスの有する
５８０℃程度の高温熱エネルギーをボイラで有効利用で
きるので、ボイラの燃料が節約できる。全体として発電
量が増し、燃料当たりの発電効率も向上させることがで
きる。すなわち、リパワリングを行うことができる。
【００１３】さらに、本実施の形態に係る発電方法で
は、火力発電所にもともと存在する蒸気を有効に利用
し、加熱炉を用いていないので、排ガス熱損失の問題が
なく、かつ排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘの処理負担を付加
することもない。すなわち、排気再燃方式の発電効率を
全体としてさらに高めている。
は、火力発電所にもともと存在する蒸気を有効に利用
し、加熱炉を用いていないので、排ガス熱損失の問題が
なく、かつ排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘの処理負担を付加
することもない。すなわち、排気再燃方式の発電効率を
全体としてさらに高めている。
【００１４】本発明は、図１について示した実施の形態
について説明したが、この実施の形態に限定されること
なく、当業者にとって容易な修飾、変更、付加は全て本
発明の技術的範囲に含まれる。
について説明したが、この実施の形態に限定されること
なく、当業者にとって容易な修飾、変更、付加は全て本
発明の技術的範囲に含まれる。
【００１５】
【発明の効果】上記したところから明かなように、本発
明によれば、ボイラからの蒸気の余熱を有効に活用し
て、加熱炉を不要とし、排ガス熱損失の問題を解消し、
排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘの処理負担を付加することな
く排気再燃方式の発電効率を全体としてさらに高めた高
効率発電方法が提供される。
明によれば、ボイラからの蒸気の余熱を有効に活用し
て、加熱炉を不要とし、排ガス熱損失の問題を解消し、
排ガス中のＳＯｘ、ＮＯｘの処理負担を付加することな
く排気再燃方式の発電効率を全体としてさらに高めた高
効率発電方法が提供される。
【図１】本発明に係る高効率発電方法を排気再燃方式に
より実施するための装置システムのうち、原油又は重油
を蒸留分離する装置の一実施の形態についてその概要を
示す概念図である。
より実施するための装置システムのうち、原油又は重油
を蒸留分離する装置の一実施の形態についてその概要を
示す概念図である。
【図２】本発明に係る高効率発電方法の減圧蒸留塔にお
ける原油Ａの蒸発曲線と、従来の常圧蒸留塔における同
原油Ａの蒸発曲線を対比して示すグラフである。
ける原油Ａの蒸発曲線と、従来の常圧蒸留塔における同
原油Ａの蒸発曲線を対比して示すグラフである。
【図３】本発明に係る高効率発電方法の減圧蒸留塔にお
ける原油Ｂの蒸発曲線と、従来の常圧蒸留塔における同
原油Ｂの蒸発曲線を対比して示すグラフである。
ける原油Ｂの蒸発曲線と、従来の常圧蒸留塔における同
原油Ｂの蒸発曲線を対比して示すグラフである。
【図４】本発明に係る高効率発電方法の減圧蒸留塔にお
ける原油Ｃの蒸発曲線と、従来の常圧蒸留塔における同
原油Ｃの蒸発曲線を対比して示すグラフである。
ける原油Ｃの蒸発曲線と、従来の常圧蒸留塔における同
原油Ｃの蒸発曲線を対比して示すグラフである。
【図５】本発明に係る高効率発電方法の減圧蒸留塔にお
ける原油Ｄの蒸発曲線と、従来の常圧蒸留塔における同
原油Ｄの蒸発曲線を対比して示すグラフである。
ける原油Ｄの蒸発曲線と、従来の常圧蒸留塔における同
原油Ｄの蒸発曲線を対比して示すグラフである。
【図６】本発明に係る高効率発電方法の減圧蒸留塔にお
ける原油Ｅの蒸発曲線と、従来の常圧蒸留塔における同
原油Ｅの蒸発曲線を対比して示すグラフである。
ける原油Ｅの蒸発曲線と、従来の常圧蒸留塔における同
原油Ｅの蒸発曲線を対比して示すグラフである。
１ 加熱器 ２ 減圧蒸留塔 ３ スチームエジェクター ４ 分離タンク ５ 軽質油分の貯蔵タンク ６ 熱交換器 ７ ポンプ ８ ポンプ ９ 熱交換器 １０ 重質油分の貯蔵タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｋ 5/08 Ｆ２３Ｋ 5/08 Ｚ (72)発明者 森脇 正文 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 柴田 正俊 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 百武 慎徳 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G081 BA01 BA11 BB00 BC00 BD00 DA12 DA22 3K068 AA12 AA13 AA14 AB22
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくともガスタービンと、ボイラと、
蒸気タービンとを用いて排気再燃方式の発電を行う高効
率発電方法において、原油又は重油をボイラから得られ
る蒸気で加熱し、しかる後に該原油又は重油を減圧蒸留
し、得られた軽質油分をガスタービン用燃料として用
い、重質油分をボイラ用燃料として用いることにより発
電を行うようにしたことを特徴とする高効率発電方法。 - 【請求項２】 原油又は重油と、該原油又は重油を減圧
蒸留して得られた軽質油分もしくは重質油分と、又は軽
質油分及び重質油分の双方とで熱交換し、原油又は重油
を加熱することを特徴とする請求項１に記載の高効率発
電方法。 - 【請求項３】 減圧蒸留の減圧する手段としてスチーム
エジェクターを使用することを特徴とする請求項１又は
２に記載の高効率発電方法。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25424299A JP2001073715A (ja) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | 高効率発電方法 |
| CNB001240323A CN1194165C (zh) | 1999-09-08 | 2000-08-24 | 高效发电方法 |
| US09/649,220 US6381943B1 (en) | 1999-09-08 | 2000-08-28 | High-efficiency power generating method |
| IDP20000750A ID27142A (id) | 1999-09-08 | 2000-09-04 | Metode pembangkit tenaga efisiensi-tinggi |
| ES00402431T ES2257273T3 (es) | 1999-09-08 | 2000-09-05 | Metodo de generacion de energia de un rendimiento elevado. |
| DE60026957T DE60026957T2 (de) | 1999-09-08 | 2000-09-05 | Krafterzeugungsverfahren mit hohem Wirkungsgrad |
| EP00402431A EP1083301B1 (en) | 1999-09-08 | 2000-09-05 | High-efficiency power generating method |
| KR1020000052273A KR20010050334A (ko) | 1999-09-08 | 2000-09-05 | 고효율 발전 방법 |
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