JP5531250B1 - バイナリー発電システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】低沸点媒体の蒸気を作動流体として用いるバイナリー発電システム10であって、低沸点媒体を加熱して低沸点媒体の蒸気を得る蒸発器3と、低沸点媒体の蒸気を加熱する蒸気過熱器5と、該蒸気過熱器5を経た低沸点媒体の蒸気の運動エネルギーを回転軸の回転エネルギーに変換するタービンTと、タービンTを経た低沸点媒体の蒸気を凝縮させる凝縮器9とを備え、且つ、内部で低沸点媒体を循環させる閉ループ状の循環系統15を有し、蒸発器3を通過した後であって蒸気過熱器5に流入する前の低沸点媒体と、タービンTを通過した後であって凝縮器9に流入する前の低沸点媒体との間で熱交換を行う第1熱交換器6を更に有するバイナリー発電システム10である。
【選択図】図1
Description
このように、蒸発器を通過した後であって蒸気過熱器に流入する前の低沸点媒体と、タービンの回転軸を回転させた後の低沸点媒体との間で熱交換を行うことにより、タービンの回転軸を回転させた後の低沸点媒体が有する熱エネルギーを有効利用して、バイナリー発電システム全体としての熱エネルギーの利用効率を改善することができる。また、タービンの回転軸を回転させた後の低沸点媒体との間で熱交換を行う対象を、蒸発器を通過した後の低沸点媒体とすれば、蒸発器における低沸点媒体の加熱に使用する熱源が低温の熱源であったとしても、蒸発器における低沸点媒体の加熱を効率的に行うことができる。因みに、蒸気過熱器を通過した後の低沸点媒体の蒸気の温度は、タービンの回転軸を回転させた後の低沸点媒体の温度よりも高いので、タービンの回転軸を回転させた後の低沸点媒体との間で熱交換を行う対象は、蒸気過熱器に流入する前の低沸点媒体とする。
ここで、本発明のバイナリー発電システムでは、低沸点媒体の蒸気を作動流体として用いて発電を行う。本発明のバイナリー発電システムは、特に限定されることなく、水とアンモニアとの混合物を低沸点媒体として用いるカリーナサイクル方式のバイナリー発電システムでありうる。なお、本発明のバイナリー発電システムは、アンモニア、ブタン、ペンタン等の単体を低沸点媒体として用いるランキンサイクル方式のバイナリー発電システムであってもよい。
図1に、本発明に従うバイナリー発電システムの一例の概略構成を示す。このバイナリー発電システム10は、カリーナサイクル方式のバイナリー発電システムである。
なお、第1熱交換器6は、蒸発器3を通過し分離器4に流入する前の低沸点媒体と、タービンTを通過した後であって凝縮器9に流入する前の低沸点媒体との間で熱交換が可能な位置に設置することが好ましい。分離器4を通過した後であって蒸気過熱器5に流入する前の低沸点媒体と、タービンTを通過した後であって凝縮器9に流入する前の低沸点媒体との間で熱交換を行う位置に第1熱交換器6を設置した場合と比較し、分離器4において分離される低沸点媒体蒸気の量を増加させることができるからである。そして、その結果、発電機11における発電量を大きくすることができると共に、例えば蒸発器3において用いている熱源の温度が経時変化した場合であっても安定的に発電することができるからである。
なお、第3温度は、前述した第1温度と第2温度の差が大きいほど第1温度よりも高温になり易く、特に、第1温度と第2温度との差が100℃以上の場合には、上述した熱交換の実施による熱エネルギーの利用効率の改善が著しい。
そこで、第4温度が第5温度よりも低くなることがあり得る場合には、バイナリー発電システム10は、以下に説明する第1温度センサ12、第2温度センサ13、切替手段14及び迂回流路17を備えることが好ましい。
図示しない制御装置は、第1温度センサ12及び第2温度センサ13の測温値に基づいて切替手段14を制御する。具体的には、制御装置は、第1温度センサ12の測温値(第4温度)が第2温度センサ13の測温値(第5温度)よりも高い場合に、低沸点媒体の流路を第2熱交換器7への第2熱交換器流路18に切り替え、第1温度センサ12の測温値(第4温度)が第2温度センサ13の測温値(第5温度)以下の場合に、低沸点媒体の流路を迂回流路17に切り替える。このようにバイナリー発電システム10内における低沸点媒体の流路を変更することで、蒸発器3や蒸気過熱器5で使用する熱源(すなわち、温水や温空気)に温度変化が生じた場合であっても、バイナリー発電システムを安定的に駆動させ、バイナリー発電システム全体としての熱エネルギーの利用効率を一層向上させることができる。
2 加熱器
3 蒸発器
4 分離器
5 蒸気過熱器
6 第1熱交換器
7 第2熱交換器
8 吸収器
9 凝縮器
10 バイナリー発電システム
11 発電機
12 第1温度センサ
13 第2温度センサ
14 切替手段
15 循環系統
16 蒸発残液流路
17 迂回流路
18 第2熱交換器流路
19 第3熱交換器流路
20 第3熱交換器
P1 媒体送液ポンプ
T タービン
Claims (2)
- 低沸点媒体の蒸気を作動流体として用いるバイナリー発電システムであって、
低沸点媒体を加熱して低沸点媒体の蒸気を得る蒸発器と、前記低沸点媒体の蒸気を加熱する蒸気過熱器と、該蒸気過熱器を経た前記低沸点媒体の蒸気の運動エネルギーを回転軸の回転エネルギーに変換するタービンと、前記タービンにおいて運動エネルギーの一部を前記回転軸の回転エネルギーに変換した前記低沸点媒体の蒸気を凝縮させる凝縮器とを備え、且つ、内部で前記低沸点媒体を循環させる閉ループ状の循環系統を有し、
前記蒸発器を通過した後であって前記蒸気過熱器に流入する前の前記低沸点媒体と、前記タービンを通過した後であって前記凝縮器に流入する前の前記低沸点媒体との間で熱交換を行う第1熱交換器を更に有し、
前記第1熱交換器を通過した後であって前記凝縮器に流入する前の前記低沸点媒体と、前記凝縮器を通過した後であって前記蒸発器に流入する前の前記低沸点媒体との間で熱交換を行う第2熱交換器を更に有し、
前記凝縮器を通過した後であって前記第2熱交換器に流入する前の前記低沸点媒体を加熱する加熱器と、
前記第1熱交換器を通過した後であって前記第2熱交換器に流入する前の前記低沸点媒体の温度を測定する第1温度センサと、
前記加熱器を通過した後であって前記第2熱交換器に流入する前の前記低沸点媒体の温度を測定する第2温度センサと、
前記加熱器を経た前記低沸点媒体を、前記第2熱交換器を経ずに前記蒸発器に流入させる迂回流路と、
前記加熱器を通過した後の前記低沸点媒体が流れる流路を、前記迂回流路と、前記第2熱交換器への流路との間で切り替える切替手段と、
前記第1及び第2温度センサの測温値に基づいて前記切替手段を制御する制御装置であって、該制御装置は、前記第1温度センサの測温値が前記第2温度センサの測温値よりも高い場合に、前記第2熱交換器への流路に切り替え、前記第1温度センサの測温値が前記第2温度センサの測温値以下の場合に、前記迂回流路に切り替える、制御装置と、
を備えることを特徴とする、バイナリー発電システム。 - 前記第1熱交換器は、前記蒸発器を通過し、前記蒸発器と前記蒸気過熱器との間に配置された分離器に流入する前の前記低沸点媒体と、前記タービンを通過した後であって、前記凝縮器に流入する前の前記低沸点媒体と、の間で熱交換可能な位置に設置された、ことを特徴とする、請求項1に記載のバイナリー発電システム。
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