JP7801355B2 - Power generation system - Google Patents
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Description
本開示は、発電システムに関する。本出願は２０２２年６月２４日に提出された日本特許出願第２０２２－１０１７５２号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。 This disclosure relates to a power generation system. This application claims the benefit of priority from Japanese Patent Application No. 2022-101752, filed on June 24, 2022, the contents of which are incorporated herein by reference.
アンモニアは、ＣＯ２を放出しない燃料として知られている。例えば、特許文献１は、アンモニアを燃料として使用する発電システムを開示する。このシステムでは、アンモニアは液体状態で貯蔵される。液体アンモニアは気化され、ボイラにおいて気体状態で燃焼される。ボイラからの水蒸気は、タービンおよび発電機を回転させる。水蒸気は、復水器において水に凝縮される。このシステムでは、復水器において水蒸気を凝縮するために、海水が使用される。復水器を通過した後に、海水は、気化器を通り、アンモニアの気化に使用される。 Ammonia is known as a fuel that does not emit CO2 . For example, Patent Document 1 discloses a power generation system that uses ammonia as fuel. In this system, ammonia is stored in a liquid state. The liquid ammonia is vaporized and burned in a gaseous state in a boiler. Steam from the boiler rotates a turbine and a generator. The steam is condensed into water in a condenser. In this system, seawater is used to condense the steam in the condenser. After passing through the condenser, the seawater passes through a vaporizer and is used to vaporize ammonia.
上記のようなシステムでは、発電効率をさらに向上することが望まれる。 In systems such as those described above, it is desirable to further improve power generation efficiency.
本開示は、発電効率を向上することができる発電システムを提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a power generation system that can improve power generation efficiency.
本開示の一態様に係る発電システムは、アンモニアを含む燃料を燃焼するボイラと、ボイラと循環的に接続され、ボイラからの蒸気によって駆動されるタービンと、ボイラおよびタービンと循環的に接続される復水器であって、タービンから排出される蒸気を冷却し、凝縮された水をボイラに供給する、復水器と、アンモニア供給源およびボイラと接続される単一の気化器であって、アンモニア供給源からの液体アンモニアを加熱し、加熱されたアンモニアをボイラに供給する、単一の気化器と、単一の気化器と復水器とを熱的に接続する少なくとも１つのラインであって、単一の気化器を流れる液体アンモニアの冷熱エネルギを、復水器に伝える、少なくとも１つのラインと、を備え、少なくとも１つのラインは、復水器に接続される第１ラインであって、当該第１ラインを第１熱媒体が流れる、第１ラインと、単一の気化器に循環的に接続される第２ラインであって、当該第２ラインを第２熱媒体が流れる、第２ラインと、第１ラインと第２ラインとの間に配置される熱交換器であって、単一の気化器において液体アンモニアによって冷却されかつ第２ラインを流れる第２熱媒体によって、第１ラインを流れる前記第１熱媒体を冷却する、熱交換器と、を含み、第２熱媒体は、第１熱媒体の凝固点よりも低い凝固点を有する流体である。
本開示の他の態様に係る発電システムは、アンモニアを含む燃料を燃焼するボイラと、ボイラと循環的に接続され、ボイラからの蒸気によって駆動されるタービンと、ボイラおよびタービンと循環的に接続される復水器であって、タービンから排出される蒸気を冷却し、凝縮された水をボイラに供給する、復水器と、アンモニア供給源およびボイラと接続される単一の気化器であって、アンモニア供給源からの液体アンモニアを加熱し、加熱されたアンモニアをボイラに供給する、単一の気化器と、単一の気化器と復水器とを熱的に接続する少なくとも１つのラインであって、単一の気化器を流れる液体アンモニアの冷熱エネルギを、復水器に伝える、少なくとも１つのラインと、を備え、少なくとも１つのラインは、単一の気化器と復水器とを直接的に接続する第１ラインであって、当該第１ラインを第１熱媒体が流れ、単一の気化器において液体アンモニアによって冷却される第１熱媒体を、復水器に送る、第１ラインと、単一の気化器と復水器とを循環的に接続する第２ラインであって、当該第２ラインを第２熱媒体が流れ、単一の気化器において液体アンモニアによって冷却される第２熱媒体を、復水器に送る、第２ラインと、を含む。
A power generation system according to one aspect of the present disclosure includes a boiler that burns fuel containing ammonia, a turbine that is circulatory connected to the boiler and driven by steam from the boiler, a condenser that is circulatory connected to the boiler and the turbine, the condenser cooling steam discharged from the turbine and supplying condensed water to the boiler, a single vaporizer that is connected to an ammonia supply source and the boiler, heating liquid ammonia from the ammonia supply source and supplying the heated ammonia to the boiler, and at least one line that thermally connects the single vaporizer and the condenser, and converting the liquid ammonia flowing through the single vaporizer into a cold energy converter. and at least one line that transfers energy to a condenser , the at least one line including: a first line connected to the condenser, through which a first heat medium flows; a second line circulatoryly connected to the single vaporizer, through which a second heat medium flows; and a heat exchanger disposed between the first and second lines, the heat exchanger cooling the first heat medium flowing in the first line with the second heat medium that is cooled by liquid ammonia in the single vaporizer and flows in the second line, the second heat medium being a fluid having a freezing point lower than the freezing point of the first heat medium .
A power generation system according to another aspect of the present disclosure includes a boiler that burns fuel containing ammonia, a turbine that is circulatory connected to the boiler and driven by steam from the boiler, a condenser that is circulatory connected to the boiler and the turbine, the condenser cooling steam discharged from the turbine and supplying condensed water to the boiler, a single vaporizer that is connected to an ammonia supply source and the boiler, the single vaporizer heating liquid ammonia from the ammonia supply source and supplying the heated ammonia to the boiler, and at least one line thermally connecting the single vaporizer and the condenser. and at least one line that transfers the cold energy of the liquid ammonia flowing through the single vaporizer to the condenser, the at least one line including: a first line that directly connects the single vaporizer and the condenser, a first heat medium flowing through the first line, and the first heat medium cooled by liquid ammonia in the single vaporizer being sent to the condenser; and a second line that cyclically connects the single vaporizer and the condenser, a second heat medium flowing through the second line, and the second heat medium cooled by liquid ammonia in the single vaporizer being sent to the condenser.
本開示によれば、発電効率を向上することができる。 This disclosure makes it possible to improve power generation efficiency.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料および数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Specific dimensions, materials, numerical values, etc. shown in these embodiments are merely examples for ease of understanding and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. Note that in this specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals to avoid redundant explanation, and elements not directly related to the present disclosure are not shown.
図１は、第１実施形態に係る発電システム１０を示す概略図である。以下、発電システム１０は、単に「システム」とも称され得る。図１において、実線の矢印は液体の流れを示し、破線の矢印は気体の流れを示す。システム１０は、例えば、タンク（アンモニア供給源）１と、気化器２と、ボイラ３と、タービン発電機４と、復水器５と、を備える。システム１０の構成要素はこれらに限定されず、システム１０は、その他の構成要素をさらに備えてもよい。 Figure 1 is a schematic diagram showing a power generation system 10 according to the first embodiment. Hereinafter, the power generation system 10 may also be referred to simply as the "system." In Figure 1, solid arrows indicate the flow of liquid, and dashed arrows indicate the flow of gas. The system 10 includes, for example, a tank (ammonia supply source) 1, a vaporizer 2, a boiler 3, a turbine generator 4, and a condenser 5. The components of the system 10 are not limited to these, and the system 10 may further include other components.
タンク１は、アンモニアを貯蔵する。具体的には、タンク１は、液体アンモニアを貯蔵する。タンク１は、流路Ｌ１によって気化器２に接続される。タンク１内の液体アンモニアは、流路Ｌ１によって気化器２に供給される。流路Ｌ１には、液体アンモニアを送るための第１ポンプＰ１が設けられる。 Tank 1 stores ammonia. Specifically, Tank 1 stores liquid ammonia. Tank 1 is connected to vaporizer 2 via flow path L1. Liquid ammonia in Tank 1 is supplied to vaporizer 2 via flow path L1. A first pump P1 for pumping liquid ammonia is provided in flow path L1.
気化器２は、詳しくは後述の流路Ｌ４を流れる熱媒体によって、タンク１からの液体アンモニアを加熱する。気化器２は、熱媒体と液体アンモニアとの間で熱交換する。加熱された液体アンモニアは、気体アンモニアへと気化する。気化器２は、流路Ｌ２によってボイラ３に接続される。気化したアンモニアは、流路Ｌ２によってボイラ３に供給される。 Vaporizer 2 heats liquid ammonia from tank 1 using a heat transfer medium flowing through flow path L4, described in detail below. Vaporizer 2 exchanges heat between the heat transfer medium and the liquid ammonia. The heated liquid ammonia vaporizes into gaseous ammonia. Vaporizer 2 is connected to boiler 3 via flow path L2. The vaporized ammonia is supplied to boiler 3 via flow path L2.
ボイラ３は、気化器２からの気体アンモニアを含む燃料を燃焼する。例えば、ボイラ３は、アンモニアと、例えば微粉炭等の他の燃料と、を含む混合燃料を燃焼してもよい。また、例えば、ボイラ３は、アンモニアのみを燃焼してもよい。また、例えば、ボイラ３は、必要に応じて、アンモニア以外の他の燃料のみを燃焼してもよい。ボイラ３は、燃焼による熱によって水を加熱し、水蒸気を生成する。 The boiler 3 burns fuel containing gaseous ammonia from the vaporizer 2. For example, the boiler 3 may burn a mixed fuel containing ammonia and another fuel, such as pulverized coal. Alternatively, for example, the boiler 3 may burn only ammonia. Alternatively, for example, the boiler 3 may burn only a fuel other than ammonia, as needed. The boiler 3 heats water using the heat from combustion to generate steam.
タービン発電機４は、タービン４１と、発電機４２と、を含む。 The turbine generator 4 includes a turbine 41 and a generator 42.
タービン４１は、循環流路Ｌ３によって、ボイラ３に循環的に接続される。ボイラ３で生成された水蒸気は、循環流路Ｌ３によってタービン４１に供給される。タービン４１は、ボイラ３からの水蒸気によって回転させられる。発電機４２は、タービン４１に連結される。発電機４２は、タービン４１と共に回転し発電する。 The turbine 41 is circulatoryly connected to the boiler 3 via the circulation flow path L3. Steam generated in the boiler 3 is supplied to the turbine 41 via the circulation flow path L3. The turbine 41 is rotated by the steam from the boiler 3. The generator 42 is connected to the turbine 41. The generator 42 rotates together with the turbine 41 to generate electricity.
復水器５は、循環流路Ｌ３によってタービン４１に循環的に接続される。また、復水器５は、流路Ｌ４によって、気化器２に接続される。復水器５は、流路Ｌ４を流れる熱媒体によって、タービン４１から排出される蒸気を冷却する。蒸気は、水へと凝縮する。凝縮した水は、ボイラ３へと再び供給され、水蒸気へと加熱される。循環流路Ｌ３には、水を循環させるための第２ポンプＰ２が設けられる。 The condenser 5 is circulatoryly connected to the turbine 41 via the circulation flow path L3. The condenser 5 is also connected to the evaporator 2 via the flow path L4. The condenser 5 cools the steam discharged from the turbine 41 using a heat transfer medium flowing through the flow path L4. The steam condenses into water. The condensed water is supplied again to the boiler 3 and heated into steam. A second pump P2 for circulating the water is provided in the circulation flow path L3.
流路（第１ライン）Ｌ４は、気化器２と復水器５とを直接的に接続する。流路Ｌ４には、熱媒体（第１熱媒体）が流れる。流路Ｌ４は、熱媒体が気化器２から復水器５へと流れるように構成される。流路Ｌ４には、熱媒体を気化器２から復水器５に向かう方向に送る第３ポンプＰ３が設けられる。 Flow path (first line) L4 directly connects the evaporator 2 and the condenser 5. A heat transfer medium (first heat transfer medium) flows through flow path L4. Flow path L4 is configured so that the heat transfer medium flows from the evaporator 2 to the condenser 5. A third pump P3 is provided in flow path L4 to send the heat transfer medium in the direction from the evaporator 2 toward the condenser 5.
例えば、第３ポンプＰ３は、熱媒体として、海から海水を汲み上げてもよい。海水が熱媒体として使用される場合、海水は、復水器５を通過した後に、海に放流されてもよい。代替的にまたは追加的に、第３ポンプＰ３は、熱媒体として、河川から水を汲み上げてもよい。河川の水が熱媒体として使用される場合には、水は、復水器５を通過した後に、河川に放流されてもよい。代替的にまたは追加的に、例えば、システム１０が海および河川から遠い場所に建設される場合には、第３ポンプＰ３は、熱媒体として、冷却塔から水を受けてもよい。冷却塔からの水が熱媒体として使用される場合には、水は循環されて再利用されてもよい。熱媒体はこれらに限定されず、その他の流体が使用されてもよい。For example, the third pump P3 may pump seawater from the sea as the heat medium. If seawater is used as the heat medium, the seawater may be discharged into the sea after passing through the condenser 5. Alternatively or additionally, the third pump P3 may pump water from a river as the heat medium. If river water is used as the heat medium, the water may be discharged into the river after passing through the condenser 5. Alternatively or additionally, for example, if the system 10 is constructed in a location far from the sea and rivers, the third pump P3 may receive water from a cooling tower as the heat medium. If water from a cooling tower is used as the heat medium, the water may be circulated and reused. The heat medium is not limited to these, and other fluids may be used.
本実施形態では、流路Ｌ４は、気化器２の上流の位置で、流路Ｌ４１および流路Ｌ４２に分岐する。なお、分岐点には、流路Ｌ４１および流路Ｌ４２を流れる蒸気の流量を調整する不図示のバルブが設けられてもよい。流路Ｌ４１および流路Ｌ４２は、気化器２の下流の位置で互いに合流する。気化器２は、流路Ｌ４１に設けられる。流路Ｌ４２は、気化器２を迂回する。他の実施形態では、流路Ｌ４２は設けられなくてもよい。 In this embodiment, flow path L4 branches into flow paths L41 and L42 at a position upstream of vaporizer 2. A valve (not shown) may be provided at the branching point to adjust the flow rate of vapor flowing through flow paths L41 and L42. Flow paths L41 and L42 merge with each other at a position downstream of vaporizer 2. Vaporizer 2 is provided on flow path L41. Flow path L42 bypasses vaporizer 2. In other embodiments, flow path L42 may not be provided.
続いて、システム１０の動作について説明する。 Next, the operation of system 10 will be described.
タンク１内の液体アンモニアは、流路Ｌ１によって気化器２に供給される。気化器２は、流路Ｌ４を流れる熱媒体によって、液体アンモニアを加熱する。加熱された液体アンモニアは、気体アンモニアへと気化する。気化したアンモニアは、流路Ｌ２によってボイラ３に供給される。 Liquid ammonia in tank 1 is supplied to vaporizer 2 via flow path L1. Vaporizer 2 heats the liquid ammonia using a heat transfer medium flowing through flow path L4. The heated liquid ammonia vaporizes into gaseous ammonia. The vaporized ammonia is supplied to boiler 3 via flow path L2.
ボイラ３は、気化器２からの気体アンモニアを含む燃料を燃焼する。ボイラ３は、燃焼による熱によって水を加熱し、水蒸気を生成する。ボイラ３で生成された水蒸気は、循環流路Ｌ３によってタービン４１に供給される。タービン４１は、ボイラ３からの水蒸気によって回転させられる。発電機４２は、タービン４１と共に回転し発電する。 The boiler 3 burns fuel containing gaseous ammonia from the vaporizer 2. The boiler 3 heats water using the heat from the combustion to generate steam. The steam generated in the boiler 3 is supplied to the turbine 41 via the circulation flow path L3. The turbine 41 is rotated by the steam from the boiler 3. The generator 42 rotates together with the turbine 41 to generate electricity.
復水器５は、流路Ｌ４を流れる熱媒体によって、タービン４１から排出される蒸気を冷却する。蒸気は、水へと凝縮する。凝縮した水は、ボイラ３へと再び供給され、水蒸気へと加熱される。 The condenser 5 cools the steam discharged from the turbine 41 using a heat transfer medium flowing through flow path L4. The steam condenses into water. The condensed water is supplied back to the boiler 3 and heated to steam.
流路Ｌ４では、熱媒体が、気化器２から復水器５に向かう方向に流れる。したがって、気化器２において液体アンモニアによって冷却された熱媒体が、復水器５に供給される。すなわち、流路Ｌ４は、気化器２を流れる液体アンモニアの冷熱エネルギを、復水器５に伝える。このため、例えば海水等の熱媒体が直接的に復水器５に供給される場合に比して、復水器５を流れる蒸気がより冷却され、復水器５内の圧力がより低下する。このような構成によれば、タービン４１からより多くの蒸気を復水器５に引き込むことができ、タービン４１の運転条件を拡張することができる。したがって、システム１０の発電効率が向上する。 In flow path L4, the heat transfer medium flows from the vaporizer 2 toward the condenser 5. Therefore, the heat transfer medium cooled by liquid ammonia in the vaporizer 2 is supplied to the condenser 5. In other words, flow path L4 transfers the cold energy of the liquid ammonia flowing through the vaporizer 2 to the condenser 5. As a result, compared to when a heat transfer medium such as seawater is directly supplied to the condenser 5, the steam flowing through the condenser 5 is cooled more, and the pressure inside the condenser 5 is reduced more. With this configuration, more steam can be drawn from the turbine 41 into the condenser 5, expanding the operating conditions of the turbine 41. This improves the power generation efficiency of the system 10.
以上のようなシステム１０は、アンモニアを含む燃料を燃焼するボイラ３と、ボイラ３と循環的に接続され、ボイラ３からの蒸気によって駆動されるタービン４１と、ボイラ３およびタービン４１と循環的に接続される復水器５であって、タービン４１から排出される蒸気を冷却し、凝縮された水をボイラ３に供給する、復水器５と、タンク１およびボイラ３と接続される気化器２であって、タンク１からの液体アンモニアを加熱し、加熱されたアンモニアをボイラ３に供給する、気化器２と、気化器２と復水器５とを熱的に接続する流路Ｌ４であって、気化器２を流れる液体アンモニアの冷熱エネルギを、復水器５に伝える、流路Ｌ４と、を備える。このような構成によれば、気化器２を流れる液体アンモニアの冷熱エネルギが、復水器５における水の凝縮に使用される。したがって、例えば海水等の熱媒体が直接的に復水器５に供給される場合に比して、復水器５を流れる蒸気がより冷却され、復水器５内の圧力がより低下する。よって、タービン４１からより多くの蒸気を復水器５に引き込むことができ、タービン４１の運転条件を拡張することができる。その結果、システム１０の発電効率を向上することができる。 The system 10 described above includes a boiler 3 that burns fuel containing ammonia; a turbine 41 that is circulatory connected to the boiler 3 and driven by steam from the boiler 3; a condenser 5 that is circulatory connected to the boiler 3 and the turbine 41 and that cools the steam discharged from the turbine 41 and supplies the condensed water to the boiler 3; a vaporizer 2 that is connected to the tank 1 and the boiler 3 and that heats the liquid ammonia from the tank 1 and supplies the heated ammonia to the boiler 3; and a flow path L4 that thermally connects the vaporizer 2 and the condenser 5 and transfers the cold energy of the liquid ammonia flowing through the vaporizer 2 to the condenser 5. With this configuration, the cold energy of the liquid ammonia flowing through the vaporizer 2 is used to condense water in the condenser 5. Therefore, compared to when a heat transfer medium such as seawater is directly supplied to the condenser 5, the steam flowing through the condenser 5 is cooled more, and the pressure within the condenser 5 is reduced more. Therefore, more steam can be drawn from the turbine 41 into the condenser 5, and the operating conditions of the turbine 41 can be expanded. As a result, the power generation efficiency of the system 10 can be improved.
また、システム１０では、気化器２と復水器５とを熱的に接続するラインは、気化器２と復水器５とを直接的に接続する流路Ｌ４であって、当該流路Ｌ４を熱媒体が流れ、気化器２において液体アンモニアによって冷却される熱媒体を、復水器５に送る、流路Ｌ４を含む。このような構成によれば、例えば、熱媒体の流量を調整することによって、気化器２を通る液体アンモニアの流量によらずに、蒸気の冷却を調整して蒸気の不十分なまたは過度な冷却を避けることができる。したがって、タービン４１の運転条件を細かく調整することができる。 Furthermore, in system 10, the line thermally connecting vaporizer 2 and condenser 5 includes flow path L4, which directly connects vaporizer 2 and condenser 5, and through which a heat transfer medium flows. The heat transfer medium is cooled by liquid ammonia in vaporizer 2 and sent to condenser 5. With this configuration, for example, by adjusting the flow rate of the heat transfer medium, it is possible to adjust the cooling of the steam and avoid insufficient or excessive cooling of the steam, regardless of the flow rate of liquid ammonia passing through vaporizer 2. Therefore, the operating conditions of turbine 41 can be finely adjusted.
続いて、他の実施形態について説明する。 Next, other embodiments will be described.
図２は、第２実施形態に係る発電システム１０Ａを示す概略図である。システム１０Ａは、気化器２と復水器５との間に循環流路（第２ライン）Ｌ５および熱交換器６が追加される点で、第１実施形態のシステム１０と異なる。その他の点については、システム１０Ａは、システム１０と同じであってもよい。 Figure 2 is a schematic diagram showing a power generation system 10A according to the second embodiment. System 10A differs from system 10 of the first embodiment in that a circulation flow path (second line) L5 and a heat exchanger 6 are added between the vaporizer 2 and the condenser 5. In other respects, system 10A may be the same as system 10.
本実施形態では、流路Ｌ４は、気化器２に代えて、熱交換器６を通る。循環流路Ｌ５は、気化器２と熱交換器６とを循環的に接続する。熱媒体（第２熱媒体）が、循環流路Ｌ５を流れる。循環流路Ｌ５には、熱媒体を循環させるための第４のポンプＰ４が設けられる。 In this embodiment, flow path L4 passes through heat exchanger 6 instead of vaporizer 2. Circulation flow path L5 circulates between vaporizer 2 and heat exchanger 6. A heat medium (second heat medium) flows through circulation flow path L5. A fourth pump P4 is provided in circulation flow path L5 to circulate the heat medium.
例えば、第２熱媒体は、塩化ナトリウムを含有するブラインであってもよい。第２熱媒体はこれに限定されず、その他の流体が使用されてもよい。例えば、第２熱媒体は、第１熱媒体の凝固点よりも低い凝固点を有する流体であってもよい。For example, the second heat medium may be brine containing sodium chloride. However, the second heat medium is not limited to this, and other fluids may be used. For example, the second heat medium may be a fluid with a freezing point lower than the freezing point of the first heat medium.
熱交換器６は、流路Ｌ４と循環流路Ｌ５との間に配置される。熱交換器６は、流路Ｌ４を流れる第１熱媒体と、循環流路Ｌ５を流れる第２熱媒体と、の間で熱交換する。 Heat exchanger 6 is disposed between flow path L4 and circulation flow path L5. Heat exchanger 6 exchanges heat between the first heat medium flowing through flow path L4 and the second heat medium flowing through circulation flow path L5.
続いて、システム１０Ａの動作を、第１実施形態のシステム１０と異なる点について説明する。 Next, we will explain the operation of system 10A, focusing on the differences from system 10 of the first embodiment.
循環流路Ｌ５では、気化器２と熱交換器６との間を第２熱媒体が循環する。したがって、気化器２において液体アンモニアによって冷却された第２熱媒体が、熱交換器６に供給される。熱交換器６は、循環流路Ｌ５を流れる第２熱媒体によって、流路Ｌ４を流れる第１熱媒体を冷却する。 In circulation flow path L5, the second heat medium circulates between the vaporizer 2 and the heat exchanger 6. Therefore, the second heat medium cooled by liquid ammonia in the vaporizer 2 is supplied to the heat exchanger 6. The heat exchanger 6 cools the first heat medium flowing in flow path L4 using the second heat medium flowing in circulation flow path L5.
流路Ｌ４では、第１熱媒体が、熱交換器６から復水器５に向かう方向に流れる。したがって、熱交換器６において第２熱媒体によって冷却された第１熱媒体が、復水器５に供給される。すなわち、循環流路Ｌ５、熱交換器６および流路Ｌ４は、気化器２を流れる液体アンモニアの冷熱エネルギを、復水器５に伝える。このため、例えば海水等の熱媒体が直接的に復水器５に供給される場合に比して、復水器５を流れる蒸気がより冷却され、復水器５内の圧力がより低下する。 In flow path L4, the first heat medium flows in a direction from the heat exchanger 6 toward the condenser 5. Therefore, the first heat medium cooled by the second heat medium in the heat exchanger 6 is supplied to the condenser 5. In other words, the circulation flow path L5, the heat exchanger 6, and the flow path L4 transfer the cold energy of the liquid ammonia flowing through the vaporizer 2 to the condenser 5. Therefore, compared to when a heat medium such as seawater is directly supplied to the condenser 5, the steam flowing through the condenser 5 is cooled more, and the pressure inside the condenser 5 is reduced more.
以上のようなシステム１０Ａによれば、第１実施形態のシステム１０と同様に、タービン４１からより多くの蒸気を復水器５に引き込むことができ、タービン４１の運転条件を拡張することができる。したがって、システム１０Ａの発電効率が向上する。 With the system 10A described above, as with the system 10 of the first embodiment, more steam can be drawn from the turbine 41 into the condenser 5, and the operating conditions of the turbine 41 can be expanded. This improves the power generation efficiency of the system 10A.
また、システム１０Ａでは、気化器２と復水器５とを熱的に接続するラインは、復水器５に接続される流路Ｌ４であって、当該流路Ｌ４を第１熱媒体が流れる、流路Ｌ４と、気化器２に循環的に接続される循環流路Ｌ５であって、当該循環流路Ｌ５を第２熱媒体が流れる、循環流路Ｌ５と、流路Ｌ４と循環流路Ｌ５との間に配置される熱交換器６であって、気化器２において液体アンモニアによって冷却されかつ循環流路Ｌ５を流れる第２熱媒体によって、流路Ｌ４を流れる第１熱媒体を冷却する、熱交換器６と、を含む。このような構成によれば、例えば、第１熱媒体の流量の調整に加えて、第２熱媒体の流量を調整することによって、蒸気の冷却を調整することができる。したがって、タービン４１の運転状況をより細かく調整することができる。 In addition, in system 10A, the lines thermally connecting the vaporizer 2 and the condenser 5 include a flow path L4 connected to the condenser 5, through which a first heat medium flows; a circulation flow path L5 connected to the vaporizer 2 in a circulating manner, through which a second heat medium flows; and a heat exchanger 6 disposed between flow paths L4 and L5, which cools the first heat medium flowing through flow path L4 with the second heat medium cooled by liquid ammonia in the vaporizer 2 and flowing through the circulation flow path L5. With this configuration, for example, the cooling of the steam can be adjusted by adjusting the flow rate of the second heat medium in addition to adjusting the flow rate of the first heat medium. This allows for more precise adjustment of the operating conditions of the turbine 41.
続いて、さらに他の実施形態について説明する。 Next, we will explain further embodiments.
図３は、第３実施形態に係る発電システム１０Ｂを示す概略図である。システム１０Ｂは、流路Ｌ４および熱交換器６が設けられない点で、第２実施形態のシステム１０Ａと異なる。その他の点については、システム１０Ｂは、システム１０Ａと同じであってもよい。 Figure 3 is a schematic diagram showing a power generation system 10B according to the third embodiment. System 10B differs from system 10A of the second embodiment in that it does not include flow path L4 and heat exchanger 6. In other respects, system 10B may be the same as system 10A.
本実施形態では、循環流路Ｌ５は、熱交換器６に代えて、復水器５を通る。循環流路Ｌ５は、気化器２と復水器５とを循環的に接続する。 In this embodiment, the circulation flow path L5 passes through the condenser 5 instead of the heat exchanger 6. The circulation flow path L5 circulates between the evaporator 2 and the condenser 5.
続いて、システム１０Ｂの動作を、第２実施形態のシステム１０Ａと異なる点について説明する。 Next, we will explain the operation of system 10B, focusing on the differences from system 10A of the second embodiment.
循環流路Ｌ５では、気化器２と復水器５との間を第２熱媒体が循環する。したがって、気化器２において液体アンモニアによって冷却された第２熱媒体が、復水器５に供給される。復水器５は、循環流路Ｌ５を流れる第２熱媒体によって、復水器５を流れる蒸気を冷却する。すなわち、循環流路Ｌ５は、気化器２を流れる液体アンモニアの冷熱エネルギを、復水器５に伝える。このため、例えば海水等の熱媒体が直接的に復水器５に供給される場合に比して、復水器５を流れる蒸気がより冷却され、復水器５内の圧力がより低下する。 In the circulation flow path L5, a second heat medium circulates between the vaporizer 2 and the condenser 5. Therefore, the second heat medium cooled by liquid ammonia in the vaporizer 2 is supplied to the condenser 5. The condenser 5 cools the steam flowing through it using the second heat medium flowing through the circulation flow path L5. In other words, the circulation flow path L5 transfers the cold energy of the liquid ammonia flowing through the vaporizer 2 to the condenser 5. Therefore, compared to when a heat medium such as seawater is directly supplied to the condenser 5, the steam flowing through the condenser 5 is cooled more, and the pressure inside the condenser 5 is reduced more.
以上のようなシステム１０Ｂによれば、上記のシステム１０，１０Ａと同様に、タービン４１からより多くの蒸気を復水器５に引き込むことができ、タービン４１の運転条件を拡張することができる。したがって、システム１０Ｂの発電効率が向上する。 With the system 10B described above, similar to the systems 10 and 10A, more steam can be drawn from the turbine 41 into the condenser 5, thereby expanding the operating conditions of the turbine 41. This improves the power generation efficiency of the system 10B.
また、システム１０Ｂでは、気化器２と復水器５とを熱的に接続するラインは、気化器２と復水器５とを循環的に接続する循環流路Ｌ５であって、当該循環流路Ｌ５を第２熱媒体が流れ、気化器２において液体アンモニアによって冷却される第２熱媒体を、復水器５に送る、循環流路Ｌ５を含む。このような構成によれば、例えば、第２熱媒体の流量を調整することによって、蒸気の冷却を調整することができる。したがって、タービン４１の運転状況を細かく調整することができる。また、システム１０Ｂでは、例えば海水等の第１熱媒体が使用されない。したがって、液体アンモニアの海水への漏れがない。 In addition, in system 10B, the line thermally connecting vaporizer 2 and condenser 5 is a circulation flow path L5 that circulates between vaporizer 2 and condenser 5, and includes a circulation flow path L5 through which a second heat medium flows and which sends the second heat medium, cooled by liquid ammonia in vaporizer 2, to condenser 5. With this configuration, for example, the cooling of steam can be adjusted by adjusting the flow rate of the second heat medium. Therefore, the operating conditions of turbine 41 can be finely adjusted. Furthermore, in system 10B, a first heat medium such as seawater is not used. Therefore, there is no leakage of liquid ammonia into seawater.
続いて、さらに他の実施形態について説明する。 Next, we will explain further embodiments.
図４は、第４実施形態に係る発電システム１０Ｃを示す概略図である。システム１０Ｃは、循環流路Ｌ５が、気化器２と復水器５との間で流路Ｌ４に対して並列に設けられており、熱交換器６が設けられていない点で、第２実施形態のシステム１０Ａと異なる。その他の点については、システム１０Ｃは、システム１０Ａと同じであってもよい。別の観点では、システム１０Ｃは、第１実施形態の流路Ｌ４と、第３実施形態の循環流路Ｌ５と、の組合せを含む、ということができる。 Figure 4 is a schematic diagram showing a power generation system 10C according to the fourth embodiment. System 10C differs from system 10A according to the second embodiment in that a circulation flow path L5 is provided in parallel to flow path L4 between the vaporizer 2 and the condenser 5, and a heat exchanger 6 is not provided. In other respects, system 10C may be the same as system 10A. From another perspective, system 10C can be said to include a combination of flow path L4 of the first embodiment and circulation flow path L5 of the third embodiment.
以上のようなシステム１０Ｃによれば、上記のシステム１０，１０Ａ，１０Ｂと同様に、タービン４１からより多くの蒸気を復水器５に引き込むことができ、タービン４１の運転条件を拡張することができる。したがって、システム１０Ｂの発電効率が向上する。 With the system 10C described above, similar to the systems 10, 10A, and 10B described above, more steam can be drawn from the turbine 41 into the condenser 5, thereby expanding the operating conditions of the turbine 41. Therefore, the power generation efficiency of the system 10B is improved.
また、システム１０Ｃでは、気化器２と復水器５とを熱的に接続するラインは、気化器２と復水器５とを直接的に接続する流路Ｌ４であって、当該流路Ｌ４を第１熱媒体が流れ、気化器２において液体アンモニアによって冷却される第１熱媒体を、復水器５に送る、流路Ｌ４を含む。また、気化器２と復水器５とを熱的に接続するラインは、気化器２と復水器５とを循環的に接続する循環流路Ｌ５であって、当該循環流路Ｌ５を第２熱媒体が流れ、気化器２において液体アンモニアによって冷却される第２熱媒体を、復水器５に送る、循環流路Ｌ５を含む。このような構成によれば、例えば、第１熱媒体および第２熱媒体の双方の流量を調整することによって、蒸気の冷却を調整することができる。したがって、タービン４１の運転状況をより細かく調整することができる。 In system 10C, the line thermally connecting the vaporizer 2 and the condenser 5 includes a flow path L4 that directly connects the vaporizer 2 and the condenser 5. A first heat medium flows through this flow path L4, and the first heat medium, cooled by liquid ammonia in the vaporizer 2, is sent to the condenser 5. The line thermally connecting the vaporizer 2 and the condenser 5 includes a circulation flow path L5 that circulates between the vaporizer 2 and the condenser 5. A second heat medium flows through this circulation flow path L5, and the second heat medium, cooled by liquid ammonia in the vaporizer 2, is sent to the condenser 5. With this configuration, for example, the cooling of the steam can be adjusted by adjusting the flow rates of both the first and second heat mediums. This allows for more precise adjustment of the operating conditions of the turbine 41.
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments. It is clear that a person skilled in the art could conceive of various modifications or alterations within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present disclosure.
例えば、第３実施形態のシステム１０Ｂは、気化器２を通らずに復水器５を通る追加の流路を備えてもよく、海水または河川の水がこの流路を流れてもよい。 For example, the system 10B of the third embodiment may include an additional flow path through the condenser 5 without passing through the evaporator 2, and seawater or river water may flow through this flow path.
本開示は、ＣＯ２放出の削減につながるアンモニアの使用を促進することができるので、例えば、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「手ごろで信頼でき、持続可能かつ近代的なエネルギへのアクセスを確保する」および目標１３「気候変動とその影響に立ち向かうため、緊急対策を取る」に貢献することができる。 The present disclosure can promote the use of ammonia, which leads to reduced CO2 emissions, and can therefore contribute, for example, to Sustainable Development Goal (SDG) Goal 7, "Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy," and Goal 13, "Take urgent action to combat climate change and its impacts."
１ タンク（アンモニア供給源）
２ 気化器
３ ボイラ
５ 復水器
６ 熱交換器
１０ 発電システム
１０Ａ 発電システム
１０Ｂ 発電システム
１０Ｃ 発電システム
４１ タービン
Ｌ４ 流路（第１ライン）
Ｌ５ 循環流路（第２ライン）
1 tank (ammonia supply source)
2 Vaporizer 3 Boiler 5 Condenser 6 Heat exchanger 10 Power generation system 10A Power generation system 10B Power generation system 10C Power generation system 41 Turbine L4 Flow path (first line)
L5 Circulation flow path (second line)
Claims (2)
前記ボイラと循環的に接続され、前記ボイラからの蒸気によって駆動されるタービンと、
前記ボイラおよび前記タービンと循環的に接続される復水器であって、前記タービンから排出される蒸気を冷却し、凝縮された水を前記ボイラに供給する、復水器と、
アンモニア供給源および前記ボイラと接続される単一の気化器であって、前記アンモニア供給源からの液体アンモニアを加熱し、加熱されたアンモニアを前記ボイラに供給する、単一の気化器と、
前記単一の気化器と前記復水器とを熱的に接続する少なくとも１つのラインであって、前記単一の気化器を流れる前記液体アンモニアの冷熱エネルギを、前記復水器に伝える、少なくとも１つのラインと、
を備え、
前記少なくとも１つのラインは、
前記復水器に接続される第１ラインであって、当該第１ラインを第１熱媒体が流れる、第１ラインと、
前記単一の気化器に循環的に接続される第２ラインであって、当該第２ラインを第２熱媒体が流れる、第２ラインと、
前記第１ラインと前記第２ラインとの間に配置される熱交換器であって、前記単一の気化器において前記液体アンモニアによって冷却されかつ前記第２ラインを流れる前記第２熱媒体によって、前記第１ラインを流れる前記第１熱媒体を冷却する、熱交換器と、
を含み、
前記第２熱媒体は、前記第１熱媒体の凝固点よりも低い凝固点を有する流体である、
発電システム。 a boiler that burns fuel containing ammonia;
a turbine cyclically connected to the boiler and driven by steam from the boiler;
a condenser circulatingly connected to the boiler and the turbine, the condenser cooling steam discharged from the turbine and supplying condensed water to the boiler;
a single vaporizer connected to an ammonia supply source and the boiler, the single vaporizer heating liquid ammonia from the ammonia supply source and supplying the heated ammonia to the boiler;
At least one line thermally connecting the single vaporizer and the condenser, the at least one line transferring cold energy of the liquid ammonia flowing through the single vaporizer to the condenser;
Equipped with
The at least one line is
a first line connected to the condenser, through which a first heat medium flows;
a second line circulatingly connected to the single vaporizer, through which a second heat medium flows;
A heat exchanger disposed between the first line and the second line, the heat exchanger cooling the first heat medium flowing through the first line by the second heat medium cooled by the liquid ammonia in the single vaporizer and flowing through the second line;
Including,
The second heat medium is a fluid having a freezing point lower than the freezing point of the first heat medium.
Power generation system.
前記ボイラと循環的に接続され、前記ボイラからの蒸気によって駆動されるタービンと、
前記ボイラおよび前記タービンと循環的に接続される復水器であって、前記タービンから排出される蒸気を冷却し、凝縮された水を前記ボイラに供給する、復水器と、
アンモニア供給源および前記ボイラと接続される単一の気化器であって、前記アンモニア供給源からの液体アンモニアを加熱し、加熱されたアンモニアを前記ボイラに供給する、単一の気化器と、
前記単一の気化器と前記復水器とを熱的に接続する少なくとも１つのラインであって、前記単一の気化器を流れる前記液体アンモニアの冷熱エネルギを、前記復水器に伝える、少なくとも１つのラインと、
を備え、
前記少なくとも１つのラインは、
前記単一の気化器と前記復水器とを直接的に接続する第１ラインであって、当該第１ラインを第１熱媒体が流れ、前記単一の気化器において前記液体アンモニアによって冷却される前記第１熱媒体を、前記復水器に送る、第１ラインと、
前記単一の気化器と前記復水器とを循環的に接続する第２ラインであって、当該第２ラインを第２熱媒体が流れ、前記単一の気化器において前記液体アンモニアによって冷却される第２熱媒体を、前記復水器に送る、第２ラインと、
を含む、
発電システム。 a boiler that burns fuel containing ammonia;
a turbine cyclically connected to the boiler and driven by steam from the boiler;
a condenser circulatingly connected to the boiler and the turbine, the condenser cooling steam discharged from the turbine and supplying condensed water to the boiler;
a single vaporizer connected to an ammonia supply source and the boiler, the single vaporizer heating liquid ammonia from the ammonia supply source and supplying the heated ammonia to the boiler;
At least one line thermally connecting the single vaporizer and the condenser, the at least one line transferring cold energy of the liquid ammonia flowing through the single vaporizer to the condenser;
Equipped with
The at least one line is
a first line directly connecting the single vaporizer and the condenser, through which a first heat medium flows, and the first heat medium cooled by the liquid ammonia in the single vaporizer is sent to the condenser;
a second line circulatingly connecting the single vaporizer and the condenser, through which a second heat medium flows, and the second heat medium cooled by the liquid ammonia in the single vaporizer is sent to the condenser;
Including,
Power generation system.
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