JP2004053047A - 排熱回収輸送利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】熱利用装置において，水素吸蔵後の水素吸蔵合金粉末の再生作業を不要にする。
【解決手段】排熱回収輸送利用システム１は，水素吸蔵合金粉末および液体よりなるスラリ［ＳＬＲＹ］と，水素吸蔵合金粉末に吸蔵された水素［Ｈ_２］を有する水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を備え，また排熱により水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を加熱して水素吸蔵合金粉末より水素［Ｈ_２］を放出させることによって，水素混在スラリ［ＳＬＲＹ，Ｈ_２］を生成する加熱部３および水素混在スラリ［ＳＬＲＹ，Ｈ_２］を処理してスラリ［ＳＬＲＹ］と水素［Ｈ_２］に分離する気液分離部４を有する排熱回収装置２と，スラリ［ＳＬＲＹ］と水素［Ｈ_２］を別々に輸送する第１，第２輸送管５，６と，輸送後のスラリ［ＳＬＲＹ］と，輸送後の水素［Ｈ_２］とより水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を生成させて，その発生熱を利用する熱利用装置７とを備えている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排熱回収輸送利用システム，例えば，ボイラの排熱を回収し，その排熱を別の場所に輸送して利用するようにしたシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，この種の排熱回収輸送利用システムとしては，熱媒体として水素を用い，排熱により水素吸蔵合金粉末を加熱してその粉末に吸蔵された水素を放出させる排熱回収装置と，放出された水素を輸送する輸送管と，輸送後の水素を水素吸蔵合金粉末に吸蔵させてその吸蔵に伴う発生熱を利用する熱利用装置とを有するものが知られている（例えば，特開平４−１３９３６３号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来システムにおいては，熱利用装置にて水素を吸蔵した水素吸蔵合金粉末の再生を図るべく，その粉末を加熱して吸蔵水素を放出させなければならず，その再生作業に応じてシステムの運転コストの上昇・運転操作の煩雑化および熱回収効率の悪化を招く，という問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は，熱利用装置における水素吸蔵合金粉末の再生作業を不要にして前記不具合を解消し得るようにした前記排熱回収輸送利用システムを提供することを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するため本発明によれば，水素吸蔵合金粉末および液体よりなるスラリ［ＳＬＲＹ］と，前記水素吸蔵合金粉末に吸蔵された水素［Ｈ_２］とを有する水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を備え，排熱により前記水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を加熱して前記水素吸蔵合金粉末より水素［Ｈ_２］を放出させることによって，前記スラリ［ＳＬＲＹ］中に水素［Ｈ_２］を混在させた水素混在スラリ［ＳＬＲＹ，Ｈ_２］を生成する加熱部および前記水素混在スラリ［ＳＬＲＹ，Ｈ_２］を処理してスラリ［ＳＬＲＹ］と水素［Ｈ_２］とに分離する気液分離部を有する排熱回収装置と，前記スラリ［ＳＬＲＹ］と水素［Ｈ_２］とを別々に輸送する輸送管と，輸送後の前記スラリ［ＳＬＲＹ］中の前記水素吸蔵合金粉末に，輸送後の水素［Ｈ_２］を吸蔵させて水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を生成させると共にその生成に伴う発生熱を利用する熱利用装置とを備えている排熱回収輸送利用システムが提供される。
【０００６】
前記のように構成すると，熱利用装置で生成された水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を，そのまま排熱回収装置に戻して再使用することができる。したがって，熱利用装置において，水素吸蔵合金粉末からの水素［Ｈ_２］の放出を行う必要が無い。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は排熱回収輸送利用システム１の概略を示すもので，そのシステム１は，水素吸蔵合金粉末および液体よりなるスラリ［ＳＬＲＹ］と，水素吸蔵合金粉末に吸蔵された水素［Ｈ_２］とを有する水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を備えている。
【０００８】
またそのシステム１は排熱回収装置２を有し，その装置２には加熱部３と気液分離部４とが含まれる。加熱部３では，排熱により水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］が加熱されて水素吸蔵合金粉末より水素［Ｈ_２］が放出され，これによりスラリ［ＳＬＲＹ］中に水素［Ｈ_２］を混在させた水素混在スラリ［ＳＬＲＹ，Ｈ_２］が生成される。気液分離部４では，水素混在スラリ［ＳＬＲＹ，Ｈ_２］が処理されてスラリ［ＳＬＲＹ］と水素［Ｈ_２］とに分離される。
【０００９】
スラリ［ＳＬＲＹ］と水素［Ｈ_２］は，それぞれ専用の断熱性第１，第２輸送管５，６により熱利用装置７に輸送される。熱利用装置７では，輸送後のスラリ［ＳＬＲＹ］中の水素吸蔵合金粉末に，輸送後の水素［Ｈ_２］を吸蔵させて水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］が生成され，その吸蔵に伴う発生熱が所定の目的に利用される。またスラリ［ＳＬＲＹ］自体が高温を保有している場合には，その熱も利用される。
【００１０】
熱利用装置７に存する，水素［Ｈ_２］を吸蔵した水素吸蔵合金粉末を含むスラリ［ＳＬＲＹ］，つまり水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］は排熱回収装置２の加熱部３へ戻し管８により戻されて再度使用される。
【００１１】
スラリ［ＳＬＲＹ］が３００℃以上の温度下で使用される場合，その液体としてはイオン性流体が用いられ，また水素吸蔵合金粉末としては，水素吸蔵温度が２００℃以上であり，且つ水素放出温度が２５０℃以上であるＭｇ系合金粉末が用いられる。イオン性流体には，例えば酢酸塩である［ＣＨ_３ＣＯＯＫ（３８ｗｔ％）＋ＣＨ_３ＣＯＯＬｉ（３２ｗｔ％）＋ＣＨ_３ＣＯＯＮａ（３０ｗｔ％）］，融点（流動点）約１６０℃や，［ＮａＮＯ_２（４０ｗｔ％）＋ＫＮＯ_３（５３ｗｔ％）＋ＮａＮＯ_３（７ｗｔ％）］，融点（流動点）約１４０℃，が該当する。Ｍｇ系合金粉末にはＭｇ_２Ｎｉ合金粉末，Ｍｇ_９７Ｎｉ_３合金粉末（数値の単位は原子％）等が該当する。
【００１２】
スラリ［ＳＬＲＹ］が１５０℃以上，３００℃未満の温度下で使用される場合，その液体としてはシリコーンオイル，芳香族化合物（アルキルベンゼン，アルキルナフタレン，水素化トリフェニルジベンジルトルエン等），パラフィン系鉱物油，イオン性流体である常温溶融塩，例えば［ＡｌＣｌ_３（６３．５ｗｔ％）＋ＢａＣｌ_２（２５ｗｔ％）＋ＮａＣｌ（１１．５ｗｔ％）］，融点（流動点）約５０℃，が用いられる。この常温溶融塩は粘度が油脂類と比べて著しく小さく，比重および熱容量共に大きいので水素吸蔵合金粉末の分散媒として好適である。また水素吸蔵合金粉末としては希土類系合金粉末，例えば，水素吸蔵温度および水素放出温度が１００℃以下であるＬａＮｉ_５合金粉末，ＴｉＦｅ合金粉末，ＭｍＮｉ_５合金粉末（Ｍｍ：ミッシュメタル）等が用いられる。
【００１３】
図２は，ボイラの排熱を回収し，その排熱を輸送して蒸気の製造に利用するようにしたシステム１を示す。
【００１４】
排熱回収装置２は，その加熱部３の下方に配置されると共に水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を溜めておくスラリ溜り９を有し，そのスラリ溜り９に攪拌器１０が備えられている。加熱部３は，スラリ溜り９の上方に配置されると共にそのスラリ溜り９に，供給ポンプ１１を有する管１２を介して熱交換管１３の下部入口側を接続された予熱器１４と，予熱器１４の上方に配置されると共にその予熱器１４の熱交換管１３の上部出口側に，管１５を介して熱交換管１６の下部入口側を接続された加熱器１７とを有する。加熱器１７の上部に，高温の排熱を保有した高温排ガスを熱交換管１６周りに供給する管１８が接続され，また加熱器１７の下部と予熱器１４の上部は，熱交換後の降温排ガスを加熱器１７から予熱器１４の熱交換管１３周りに供給する管１９を介して接続され，さらに予熱器１４の下部に低温排ガスを排出する管２０が接続されている。
【００１５】
加熱器１７における熱交換管１６の上部出口側は，管２１を介して気液分離部４の下部入口側に接続され，その気液分離部４としては，例えば分離膜形式のものが用いられる。
【００１６】
熱利用装置としての蒸発装置２２は，スラリ［ＳＬＲＹ］に水素［Ｈ_２］を吹込んでそれらを混合し，これにより水素［Ｈ_２］をスラリ［ＳＬＲＹ］中の水素吸蔵合金粉末に吸蔵させる混合器２３と，その混合器２３の上部出口側に下部入口側を接続されて水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を流通させる熱交換管２４とを有する。また蒸発装置２２の下部入口に水を導入する管２５が，また上部出口に水蒸気を導出する管２６がそれぞれ接続されている。
【００１７】
気液分離部４における下部スラリ溜め室２７から断熱性第１輸送管５が延出して混合器２３の中間部入口側に接続される。また気液分離部４における上部水素溜め室２８から断熱性第２輸送管６が延出して混合器２３の下部入口側に接続される。
【００１８】
蒸発装置２２における熱交換管２４の上部出口側は戻し管８を介してスラリ溜り９に接続される。
【００１９】
この場合，ボイラの高温排ガスの温度は約４００℃であり，また蒸発装置２２の操作温度は２００℃以上に設定された。これに対応してスラリ［ＳＬＲＹ］を形成する液体としてはイオン性流体である酢酸塩［ＣＨ_３ＣＯＯＫ（３８ｗｔ％）＋（ＣＨ_３ＣＯＯＬｉ（３２ｗｔ％）＋ＣＨ_３ＣＯＯＮａ（３０ｗｔ％）］，融点（流動点）約１６０℃，を用いた。また水素吸蔵合金粉末としては，水素吸蔵温度が２００℃以上で，水素放出温度が３３０℃である，粒径５０μｍ以下のＭｇ_９７Ｎｉ_３合金粉末（数値の単位は原子％）を用いた。さらに前記酢酸塩ＡとＭｇ_９７Ｎｉ_３合金粉末Ｂとの混合割合は，体積にて，Ａ：Ｂ＝７０：３０に設定された。
【００２０】
前記構成において，ボイラから排出された約４００℃の高温排ガスを管１８，加熱器１７，管１９，予熱器１４および管２０の順路で流通させた。スラリ溜り９に溜められた水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を，供給ポンプ１１を駆動して予熱室１４側に供給すると，その水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］は予熱器１４にて約２５０℃に予熱され，次いで加熱器１７において約３７０℃に加熱され，これにより水素吸蔵合金粉末から水素［Ｈ_２］が放出されて水素混在スラリ［ＳＬＲＹ，Ｈ_２］が生成された。
【００２１】
水素混在スラリ［ＳＬＲＹ，Ｈ_２］は気液分離部４にて水素［Ｈ_２］と，スラリ［ＳＬＲＹ］とに分離され，スラリ［ＳＬＲＹ］は下部スラリ溜め室２７から第１輸送管５を流通し，一方，水素［Ｈ_２］は上部水素溜め室２８から第２輸送管６を流通して，それぞれ蒸発装置２２の混合器２３に導入された。混合器２３においては，水素［Ｈ_２］がスラリ［ＳＬＲＹ］中の水素吸蔵合金粉末に吸蔵されて水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］が生成されると共にその生成に伴い発生熱が生じ，その水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］が熱交換管２４を流通すると，その顕熱により水が加熱されて蒸発し，生成された水蒸気は上部出口側の管２６より外部に導出された。その水蒸気の温度は約１９０℃であった。
【００２２】
このように前記システム１によれば，約４００℃の排ガスを利用して約１９０℃の水蒸気を得ることができた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば，前記のように構成することによって，熱利用装置における，水素吸蔵後の水素吸蔵合金粉末の再生作業を不要にし，これにより運転コストの低減，運転操作の簡略化および熱回収効率の向上を達成した排熱回収輸送利用システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】排熱回収輸送利用システムの概略説明図である。
【図２】排熱回収輸送利用システムの一実施例の説明図である。
【符号の説明】
１………………排熱回収輸送利用システム
２………………排熱回収装置
３………………加熱部
４………………気液分離部
５，６…………第１，第２輸送管
７………………熱利用装置
８………………戻し管
２２……………蒸発装置（熱利用装置）
［ＳＬＲＹ］……………スラリ
［Ｈ_２］…………………水素
［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］……水素吸蔵スラリ
［ＳＬＲＹ，Ｈ_２］……水素混在スラリ

Claims (4)

1. 水素吸蔵合金粉末および液体よりなるスラリ［ＳＬＲＹ］と，前記水素吸蔵合金粉末に吸蔵された水素［Ｈ_２］とを有する水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を備え，排熱により前記水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を加熱して前記水素吸蔵合金粉末より水素［Ｈ_２］を放出させることによって，前記スラリ［ＳＬＲＹ］中に水素［Ｈ_２］を混在させた水素混在スラリ［ＳＬＲＹ，Ｈ_２］を生成する加熱部（３）および前記水素混在スラリ［ＳＬＲＹ，Ｈ_２］を処理してスラリ［ＳＬＲＹ］と水素［Ｈ_２］とに分離する気液分離部（４）を有する排熱回収装置（２）と，前記スラリ［ＳＬＲＹ］と水素［Ｈ_２］とを別々に輸送する輸送管（５，６）と，輸送後の前記スラリ［ＳＬＲＹ］中の前記水素吸蔵合金粉末に，輸送後の水素［Ｈ_２］を吸蔵させて水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を生成させると共にその生成に伴う発生熱を利用する熱利用装置（７，２２）とを備えていることを特徴とする排熱回収輸送利用システム。
2. 前記熱利用装置（７，２２）で生成された前記水素吸蔵スラリ［ＳＬＲＹ−Ｈ_２］を，前記排熱回収装置（２）に戻す戻し管（８）を備えている，請求項１記載の排熱回収輸送利用システム。
3. 前記液体はイオン性流体であり，前記水素吸蔵合金粉末はＭｇ系合金粉末である，請求項１または２記載の排熱回収輸送利用システム。
4. 前記液体はシリコーンオイルであり，前記水素吸蔵合金粉末は希土類系合金粉末である，請求項１または２記載の排熱回収輸送利用システム。

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