JP3162640U

JP3162640U - 潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム

Info

Publication number: JP3162640U
Application number: JP2010004397U
Authority: JP
Inventors: 正春李
Original assignee: 正春李; 高鴻遠
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: EP2348197A3; TWM377472U; EP2348197A2; US20110131996A1

Abstract

【課題】潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システムを提供する。【解決手段】潜熱回収設備は、冷媒を送り出す圧縮機２１を含み、冷媒は、冷媒管路２２から順番に、第１の熱交換装置２３および第２の熱交換装置２５を通過し、再び圧縮機２１に戻る。熱回収用水は、第１の熱交換装置２３を通過する。第１の管路１０１からは、第３の管路１０３が分岐され、第３の管路１０３が第２の熱交換装置２５を通過して第４の管路１０４に接続されることにより、蒸気は凝結される。冷媒は、第２の熱交換装置２５で蒸気の熱を吸収する。また、冷媒は、第１の熱交換装置２３で熱を放出する。熱回収用水は、蒸気が凝結するときに放出される潜熱を回収し、工業、ボイラー、商業、畜産業、養殖業、住宅、娯楽などに必要な熱水を供給することにより、エネルギーおよびコストを節約し、経済効果を高めることができる。【選択図】図２

Description

本考案は、発電システムに関し、特に、潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システムおよび／またはコジェネレーションシステムに関する。

一般に、発電所の発電システムおよびコジェネレーションシステムでは、火力発電が多く採用されている。図１に示すように、先ず、燃料または燃料ガスを燃焼させてボイラー９１内部の水を加熱する。次に、高圧蒸気をタービン９２に送り出して発電機９３を運転させることにより、発電を行う。また、蒸気を復水器９４によって凝結させた後、凝結水は、ポンプ９６および加熱器９７を経由して搬送され、熱水となってボイラー９１に供給される。

現在、発電システム中の復水器９４は、蒸気を通過させて凝結させるものであり、冷却塔および冷却水９５が使用される。また、大量の冷却水９５が使用されて蒸気潜熱が吸収される。しかし、このような、冷却塔および大量の冷却水９５が使用される復水器９４は、コストが非常に掛かる上、大量の冷却水９５を使用するため、熱エネルギーを有効に回収して、工業、商業および住宅に供給することができない。即ち、エネルギーを大量に浪費してしまい、経済的に優れない。

また、発電システム中の凝結水は、先ず、加熱器９７によって約１０２℃以上に加熱してからボイラー９１に供給する必要がある。そこで、加熱器９７は、ボイラー９１が生成する高圧蒸気を使用する必要があるため、エネルギーを浪費し、コストが増大する。そのため、更なる改良が求められていた。

特開２００８−９６０８７号公報

本考案の目的は、熱回収管路によって蒸気が凝結するときに放出される潜熱を回収し、工業、ボイラー、商業、畜産業、養殖業、住宅、娯楽などに必要な熱水を供給することにより、エネルギーおよびコストを節約し、経済効果を高めることができる潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システムおよび／またはコジェネレーションシステムを提供することにある。

上述の課題を解決するため、本考案の蒸気タービン発電システムは、ボイラーから送り出された高圧蒸気が順番に、蒸気管路、タービン、第１の管路、復水器および第２の管路を通過して凝結され、凝結水は、ポンプ、給水管路および加熱器を経由してボイラーに供給される。潜熱回収設備は、冷媒を送り出す圧縮機を含み、冷媒は、冷媒管路から順番に、第１の熱交換装置および第２の熱交換装置を通過し、再び圧縮機に戻る。熱回収用水は、第１の熱交換装置を通過する。第１の管路からは、第３の管路が分岐され、第３の管路が第２の熱交換装置を通過して第４の管路に接続されることにより、蒸気は凝結される。冷媒は、第２の熱交換装置で蒸気の熱を吸収する。また、冷媒は、第１の熱交換装置で熱を放出し、熱回収用水は、冷媒の熱を吸収することによって加熱され、外部に排出される。

本考案の好適な実施形態において、熱回収用水を搬送して第１の熱交換装置を通過させる熱回収管路をさらに含む。熱回収管路の一方の端部は、外部水源に接続され、他方の端部は、外部設備に接続されて出水する。
本考案の好適な実施形態において、第１の熱交換装置は、第１の熱交換器および第２の熱交換器を有する。冷媒は、冷媒管路によって分岐され、第１の熱交換器および第２の熱交換器で熱を放出する。熱回収管路は、第１の熱交換器を通過し、給水管路は、第２の熱交換器を通過する。凝結水は、冷媒の熱を吸収して加熱された後、さらに、加熱器を通過してボイラーに供給される。

本考案の好適な実施形態において、熱回収用水は、給水管路を通過する凝結水である。給水管路は、第１の熱交換装置を通過し、凝結水は、冷媒の熱を吸収して加熱された後、さらに、加熱器を通過してボイラーに供給される。

すなわち、本考案は下記の特徴を有する。
（１）潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システムであって、
ボイラーから送り出された高圧蒸気は、順番に、蒸気管路、タービン、第１の管路、復水器および第２の管路を通過して凝結され、凝結水は、ポンプ、給水管路および加熱器を経由して前記ボイラーに供給され、
潜熱回収設備は、冷媒を送り出す圧縮機を含み、前記冷媒は、冷媒管路から順番に、第１の熱交換装置および第２の熱交換装置を通過し、再び前記圧縮機に戻り、
熱回収用水は、前記第１の熱交換装置を通過し、
前記第１の管路からは、第３の管路が分岐され、前記第３の管路が第２の熱交換装置を通過して第４の管路に接続されることにより、前記蒸気は凝結され、
前記冷媒は、前記第２の熱交換装置で前記蒸気の熱を吸収し、また、前記冷媒は、前記第１の熱交換装置で熱を放出し、前記熱回収用水は、前記冷媒の熱を吸収することによって加熱され、外部に排出されることを特徴とする潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
（２）前記熱回収用水を搬送して前記第１の熱交換装置を通過させる熱回収管路をさらに含み、前記熱回収管路の一方の端部は、外部水源に接続され、他方の端部は、外部設備に接続されて出水することを特徴とする（１）記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
（３）前記第１の熱交換装置は、第１の熱交換器および第２の熱交換器を有し、前記冷媒は、前記冷媒管路によって分岐され、前記第１の熱交換器および第２の熱交換器で熱を放出し、前記熱回収管路は、第１の熱交換器を通過し、前記給水管路は、第２の熱交換器を通過し、前記凝結水は、前記冷媒の熱を吸収して加熱された後、さらに、前記加熱器を通過して前記ボイラーに供給されることを特徴とする（２）記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
（４）前記熱回収用水は、前記給水管路を通過する凝結水であって、前記給水管路は、前記第１の熱交換装置を通過し、前記凝結水は、前記冷媒の熱を吸収して加熱された後、さらに、前記加熱器を通過して前記ボイラーに供給されることを特徴とする（１）記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
（５）前記第４の管路の出口は、前記ポンプに接続されることを特徴とする（２）または（４）記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
（６）前記熱回収用水が前記第１の熱交換装置を通過したときの出水温度は、５０〜９０℃であることを特徴とする（５）記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
（７）前記第１の管路および第３の管路上には、制御バルブがそれぞれ接続されることを特徴とする（５）記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。

本考案の潜熱回収設備が結合された蒸気タービン発電システムは、熱回収管路によって蒸気が凝結するときに放出される潜熱を回収し、工業、ボイラー、商業、畜産業、養殖業、住宅、娯楽などに必要な熱水を供給することにより、エネルギーおよびコストを節約し、経済効果を高めることができる。

従来の蒸気タービン発電システムを示すブロック図である。本考案の第１実施形態による蒸気タービン発電システムを示すブロック図である。本考案の第２実施形態による蒸気タービン発電システムを示すブロック図である。本考案の第３実施形態による蒸気タービン発電システムを示すブロック図である。

本考案の目的、特徴および効果を示す実施形態を図面に沿って詳細に説明する。

（第１実施形態）
図２を参照する。図２は、本考案の第１実施形態による潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム１および／またはコジェネレーションシステムを示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態の蒸気タービン発電システム１において、ボイラー１１から送り出された高圧蒸気は、順番に、蒸気管路１２、タービン１３、第１の管路１０１、復水器１５および第２の管路１０２を通過して凝結される。また、蒸気がタービン１３を駆動することにより、発電機１４を運転させ、発電を行う。また、凝結水は、ポンプ１６、給水管路１７および加熱器１８を経由して再びボイラー１１内に供給される。

本実施形態の蒸気タービン発電システム１には、熱回収管路２６を有する潜熱回収設備２が結合される。図２に示すように、潜熱回収設備２は、圧縮機２１を含む。圧縮機２１は、冷媒を圧縮して送り出す。冷媒は、冷媒管路２２から順番に、第１の熱交換装置２３、膨張バルブ２４および第２の熱交換装置２５を通過した後、再び圧縮機２１に戻り、循環する。熱回収管路２６の一方の端部は、外部水源２６１に接続され、外部水源２６１から引き込まれた熱回収用水は、第１の熱交換装置２３を通過した後、他方の端部から排出される。また、第１の管路１０１からは、第３の管路１０３が分岐される。第３の管路１０３は、第２の熱交換装置２５を通過し、第４の管路１０４およびポンプ１６に接続されることにより、蒸気を凝結させる。このとき、潜熱回収設備２の冷媒は、第２の熱交換装置２５で蒸気の熱を吸収する。また、冷媒は、第１の熱交換装置２３および膨張バルブ２４で熱を放出し、熱回収管路２６に冷媒の熱を吸収させることにより、加熱された熱回収用水が外部に排出される。これにより、蒸気が凝結するときに放出される潜熱を回収し、工業、ボイラー、商業、畜産業、養殖業、住宅、娯楽などの外部設備２６２に必要な熱水を供給することにより、エネルギーおよびコストを節約し、経済効果を高めることができる。

本実施形態の蒸気タービン発電システム１が発電を行うとき、タービン１３の入口の蒸気の条件温度は、３５０〜５１０℃であり、圧力は、３０〜１２０ｋｇ／ｃｍ^２Ａである。また、タービン１３の出口の蒸気の条件温度は、４５〜６５℃であり、圧力は、０．１〜０．２５ｋｇ／ｃｍ^２Ａである。その後、蒸気は、一部が、負圧状態の復水器１５、復水器１５の冷却水１５１および第２の管路１０２を通過し、残りが、第３の管路１０３を経由して第２の熱交換装置２５を通過し、第４の管路１０４およびポンプ１６に搬送され、凝結される。このとき、潜熱回収設備２の冷媒は、第２の熱交換装置２５で蒸気の熱を吸収する。また、冷媒は、第１の熱交換装置２３および膨張バルブ２４で熱を放出し、熱回収管路２６に冷媒の熱を吸収させることにより、加熱された熱回収用水が外部に排出される。これにより、蒸気が凝結するときに放出される潜熱を回収し、外部設備２６２または工業に使用することができる。

図２に示す第１実施形態において、蒸気タービン発電システム１には、潜熱回収設備２が結合される。熱回収管路２６の入水温度は、０〜５０℃であり、出水温度は、５０〜９０℃である。また、蒸気タービン発電システム１の第１の管路１０１および第３の管路１０３上には、制御バルブ１０５，１０６がそれぞれ接続され、必要に応じ、第１の管路１０１および／または第３の管路１０３を通過する蒸気の流量比を制御することができる。

（第２実施形態）
図３を参照する。図３は、本考案の第２実施形態による蒸気タービン発電システムを示すブロック図である。本実施形態の蒸気タービン発電システム１の給水管路１７は、第１の熱交換装置２３を通過した後、加熱器１８を経由し、ボイラー１１に供給される。熱回収用水は、給水管路１７を通過する凝結水である。凝結水は、冷媒の熱を吸収して約９０℃の熱水となる。次に、凝結水は、加熱器１８によって１０２℃以上に加熱され、ボイラー１１に供給される。これにより、加熱器１８が本来必要であった高圧蒸気量を減少させ、エネルギーを節約することができる。

（第３実施形態）
図４を参照する。図４は、本考案の第３実施形態による蒸気タービン発電システムを示すブロック図である。蒸気タービン発電システム１の第１の熱交換装置２３は、第１の熱交換器２３１および第２の熱交換器２３２を有する。冷媒は、冷媒管路２２によって分岐され、第１の熱交換器２３１および第２の熱交換器２３２で熱を放出する。また、制御バルブ２３３，２３４が配置されることにより、第１の熱交換器２３１および第２の熱交換器２３２への冷媒の流量比が調整される。熱回収管路２６は、第１の熱交換器２３１を通過し、熱水を排出する。給水管路１７が第２の熱交換器２３２を通過することにより、凝結水は、冷媒の熱を吸収して加熱される。その後、凝結水は、加熱器１８によって加熱され、ボイラー１１に供給される。

以上の実施形態は、本考案を説明するためだけに使用され、これだけに限定されるわけではない。即ち、当業者は、本考案の主旨を逸脱しない範囲において、各種の簡易な変更および修飾を行うことができ、それらは、すべて、本考案の実用新案登録請求の範囲に含まれる。

１蒸気タービン発電システム
１１ボイラー
１２蒸気管路
１３タービン
１４発電機
１５復水器
１６ポンプ
１７給水管路
１８加熱器
１０１第１の管路
１０２第２の管路
１０３第３の管路
１０４第４の管路
１０５制御バルブ
１０６制御バルブ
１５１冷却水
２潜熱回収設備
２１圧縮機
２２冷媒管路
２３第１の熱交換装置
２４膨張バルブ
２５第２の熱交換装置
２６熱回収管路
２３１第１の熱交換器
２３２第２の熱交換器
２３３制御バルブ
２３４制御バルブ
２６１外部水源
２６２外部設備

Claims

潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システムであって、
ボイラーから送り出された高圧蒸気は、順番に、蒸気管路、タービン、第１の管路、復水器および第２の管路を通過して凝結され、凝結水は、ポンプ、給水管路および加熱器を経由して前記ボイラーに供給され、
潜熱回収設備は、冷媒を送り出す圧縮機を含み、前記冷媒は、冷媒管路から順番に、第１の熱交換装置および第２の熱交換装置を通過し、再び前記圧縮機に戻り、
熱回収用水は、前記第１の熱交換装置を通過し、
前記第１の管路からは、第３の管路が分岐され、前記第３の管路が第２の熱交換装置を通過して第４の管路に接続されることにより、前記蒸気は凝結され、
前記冷媒は、前記第２の熱交換装置で前記蒸気の熱を吸収し、また、前記冷媒は、前記第１の熱交換装置で熱を放出し、前記熱回収用水は、前記冷媒の熱を吸収することによって加熱され、外部に排出されることを特徴とする潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
前記熱回収用水を搬送して前記第１の熱交換装置を通過させる熱回収管路をさらに含み、前記熱回収管路の一方の端部は、外部水源に接続され、他方の端部は、外部設備に接続されて出水することを特徴とする請求項１記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
前記第１の熱交換装置は、第１の熱交換器および第２の熱交換器を有し、前記冷媒は、前記冷媒管路によって分岐され、前記第１の熱交換器および第２の熱交換器で熱を放出し、前記熱回収管路は、第１の熱交換器を通過し、前記給水管路は、第２の熱交換器を通過し、前記凝結水は、前記冷媒の熱を吸収して加熱された後、さらに、前記加熱器を通過して前記ボイラーに供給されることを特徴とする請求項２記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
前記熱回収用水は、前記給水管路を通過する凝結水であって、前記給水管路は、前記第１の熱交換装置を通過し、前記凝結水は、前記冷媒の熱を吸収して加熱された後、さらに、前記加熱器を通過して前記ボイラーに供給されることを特徴とする請求項１記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
前記第４の管路の出口は、前記ポンプに接続されることを特徴とする請求項２または４記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
前記熱回収用水が前記第１の熱交換装置を通過したときの出水温度は、５０〜９０℃であることを特徴とする請求項５記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。
前記第１の管路および第３の管路上には、制御バルブがそれぞれ接続されることを特徴とする請求項５記載の潜熱回収機能を有する蒸気タービン発電システム。