JPH063123B2 - ガス膨張型温熱水発電システム - Google Patents
ガス膨張型温熱水発電システムInfo
- Publication number
- JPH063123B2 JPH063123B2 JP17836786A JP17836786A JPH063123B2 JP H063123 B2 JPH063123 B2 JP H063123B2 JP 17836786 A JP17836786 A JP 17836786A JP 17836786 A JP17836786 A JP 17836786A JP H063123 B2 JPH063123 B2 JP H063123B2
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- JP
- Japan
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- medium
- power generation
- hot water
- boiling point
- low boiling
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- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、地熱熱水や工場排温水等の低温熱水を用いて
タービンを駆動して発電するガス膨張型温熱水発電シス
テムに関する。
タービンを駆動して発電するガス膨張型温熱水発電シス
テムに関する。
地熱エネルギーは、自然エネルギーであってその資源量
も太陽熱や風力などと比べてかなり多量にあり、国産で
且つ枯渇しない新エネルギーとして、その有効な活用が
非常に期待されているエネルギーの1つである。この地
熱エネルギーの利用といえば、現在は殆どが発電である
といってもよい。
も太陽熱や風力などと比べてかなり多量にあり、国産で
且つ枯渇しない新エネルギーとして、その有効な活用が
非常に期待されているエネルギーの1つである。この地
熱エネルギーの利用といえば、現在は殆どが発電である
といってもよい。
特に地熱流体の温度があまり高くない場合や、地熱流体
が化学的に強い酸性であるため蒸気タービンのケーシン
グや羽根の材料として耐腐食性の充分なものが得られ
ず、信頼性に問題がある場合などに、作動媒体を使った
バイナリーサイクル発電が採用されることもある。この
バイナリーサイクル発電では、地熱流体の熱エネルギー
を作動媒体に伝えて蒸発せしめ、その作動媒体の蒸気に
より蒸気タービンを駆動しこれに連結した発電機により
電力を発生させている。この作動媒体としては、例えば
特開昭56−14874号公報、特開昭56−1486
90号公報、特開昭57−183579号公報、特開昭
58−5485号公報、特開昭5810168号公報に
示されているように、間接接触型のフロン系を使ったも
のと直接接触型のCO2(炭酸ガス)を使ったものとに
大別される。
が化学的に強い酸性であるため蒸気タービンのケーシン
グや羽根の材料として耐腐食性の充分なものが得られ
ず、信頼性に問題がある場合などに、作動媒体を使った
バイナリーサイクル発電が採用されることもある。この
バイナリーサイクル発電では、地熱流体の熱エネルギー
を作動媒体に伝えて蒸発せしめ、その作動媒体の蒸気に
より蒸気タービンを駆動しこれに連結した発電機により
電力を発生させている。この作動媒体としては、例えば
特開昭56−14874号公報、特開昭56−1486
90号公報、特開昭57−183579号公報、特開昭
58−5485号公報、特開昭5810168号公報に
示されているように、間接接触型のフロン系を使ったも
のと直接接触型のCO2(炭酸ガス)を使ったものとに
大別される。
しかし、これまでに稼働を開始した地熱発電所もいくつ
かあるが、主として用いられている地熱流体は、物理的
に良質な150℃以上の湿分が殆どない所謂乾き蒸気で
あり、80℃程度の地熱蒸気では発電効率が悪いため、
現状では発電用の蒸気の対象としては考慮されていなか
った。また、僅かではあるが、地熱流体の温度や酸性度
などの化学的物質によっては、農業、暖房、融雪その他
の多目的利用もなされている。従来、地熱流体の熱エネ
ルギーをどのような場合に発電に用いるか、どのような
場合に発電以外に用いるかは、地熱流体の地下貯留層に
おける温度により分類している。
かあるが、主として用いられている地熱流体は、物理的
に良質な150℃以上の湿分が殆どない所謂乾き蒸気で
あり、80℃程度の地熱蒸気では発電効率が悪いため、
現状では発電用の蒸気の対象としては考慮されていなか
った。また、僅かではあるが、地熱流体の温度や酸性度
などの化学的物質によっては、農業、暖房、融雪その他
の多目的利用もなされている。従来、地熱流体の熱エネ
ルギーをどのような場合に発電に用いるか、どのような
場合に発電以外に用いるかは、地熱流体の地下貯留層に
おける温度により分類している。
ところで地熱流体は、石油のように地中に層状をなして
貯蔵されているとは限らず、多孔質の地質或いは多くの
岩石の割れ目などにたまっている場合なども多い。地熱
のエネルギーとしての埋蔵量は、この貯留層にある流体
の温度とその保有する熱エネルギー量によって表される
が、乾き蒸気のような物理的に良質な蒸気が得られる資
源量は、地熱資源全体の約10%と考えられている。
貯蔵されているとは限らず、多孔質の地質或いは多くの
岩石の割れ目などにたまっている場合なども多い。地熱
のエネルギーとしての埋蔵量は、この貯留層にある流体
の温度とその保有する熱エネルギー量によって表される
が、乾き蒸気のような物理的に良質な蒸気が得られる資
源量は、地熱資源全体の約10%と考えられている。
上述の如く物理的に良質な150℃以上の湿分が殆どな
い所謂乾き蒸気からなる地熱流体は少ないことから、広
範囲にわたって地熱流体を発電に利用しようとする場合
には、作動媒体を使ったバイナリーサイクル発電の活用
を図ることが必要にある。しかし、例えばフロン系で
は、入口温度が100℃でも37%程度の低い最大出力
しか確保できない。また、CO2を媒体として用いるタ
ービン発電システムでは、地下エネルギーを吸収した地
熱流体或いはその熱を吸収した媒体にCO2を直接接触
により熱交換し熱膨張させ高圧CO2ガスにしてタービ
ン発電を行い、その後冷却して液化し、これを再度熱交
換部に返還するようなサイクルを形成している。しかる
に、CO2は、比重が大であるので、移送ポンプの動力
が大幅に増大し、コスト的に採算が合わないという問題
がある。
い所謂乾き蒸気からなる地熱流体は少ないことから、広
範囲にわたって地熱流体を発電に利用しようとする場合
には、作動媒体を使ったバイナリーサイクル発電の活用
を図ることが必要にある。しかし、例えばフロン系で
は、入口温度が100℃でも37%程度の低い最大出力
しか確保できない。また、CO2を媒体として用いるタ
ービン発電システムでは、地下エネルギーを吸収した地
熱流体或いはその熱を吸収した媒体にCO2を直接接触
により熱交換し熱膨張させ高圧CO2ガスにしてタービ
ン発電を行い、その後冷却して液化し、これを再度熱交
換部に返還するようなサイクルを形成している。しかる
に、CO2は、比重が大であるので、移送ポンプの動力
が大幅に増大し、コスト的に採算が合わないという問題
がある。
本発明は、上記の問題点を解決するものであって、低熱
源で且つ少ない送移動力によるタービン発電が可能なガ
ス膨張型温熱水発電システムの提供を目的とするもので
ある。
源で且つ少ない送移動力によるタービン発電が可能なガ
ス膨張型温熱水発電システムの提供を目的とするもので
ある。
そのために本発明のガス膨張型温熱水発電システムは、
液化低沸点媒体を使って高圧ガス媒体を生成しタービン
発電を行うガス膨張型温熱水発電システムであって、温
熱水が供給される放熱管に気化した低沸点媒体を接触さ
せて、高圧ガス媒体を生成する熱交換手段、該高圧ガス
媒体を使ってタービン発電を行う発電手段、タービン発
電後のガス媒体を冷却して液化低沸点媒体を生成する復
水手段及び該液化低沸点媒体を一旦貯蔵し、温熱水を供
給される放熱管によってこれを気化させて熱交換手段に
移送する搬送機構を備えたことを特徴とするものであ
る。
液化低沸点媒体を使って高圧ガス媒体を生成しタービン
発電を行うガス膨張型温熱水発電システムであって、温
熱水が供給される放熱管に気化した低沸点媒体を接触さ
せて、高圧ガス媒体を生成する熱交換手段、該高圧ガス
媒体を使ってタービン発電を行う発電手段、タービン発
電後のガス媒体を冷却して液化低沸点媒体を生成する復
水手段及び該液化低沸点媒体を一旦貯蔵し、温熱水を供
給される放熱管によってこれを気化させて熱交換手段に
移送する搬送機構を備えたことを特徴とするものであ
る。
本発明のガス膨張型温熱水発電システムでは、温熱水を
使って高圧ガス媒体を生成したタービン発電を行うの
で、低温熱水でも有効に発電に活用できる。また、ター
ビン発電後のガス媒体を低沸点媒体の特性を活用して少
ない移送動力で再度移送して熱交換するサイクルを形成
しているので、移送効率がよく、無駄のないシステムを
構成することができる。
使って高圧ガス媒体を生成したタービン発電を行うの
で、低温熱水でも有効に発電に活用できる。また、ター
ビン発電後のガス媒体を低沸点媒体の特性を活用して少
ない移送動力で再度移送して熱交換するサイクルを形成
しているので、移送効率がよく、無駄のないシステムを
構成することができる。
以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。
図は本発明に係るガス膨張型温熱水発電システムの1実
施例構成を示す図である。図中、1は熱交換器、2はタ
ービン、3は発電機、4は復水器、5は搬送機構、6と
9は放熱管、7と8は切換バルブ、10は冷却管を示
す。
施例構成を示す図である。図中、1は熱交換器、2はタ
ービン、3は発電機、4は復水器、5は搬送機構、6と
9は放熱管、7と8は切換バルブ、10は冷却管を示
す。
図において、熱交換器1は、直接或いは間接に温熱源か
ら供給される温熱水と液化低沸点媒体との熱交換を行う
ものであり、例えばスパイラル状の放熱管9を内蔵し、
温熱水を供給すると共に、液化低沸点媒体噴射パイプに
気化した低沸点媒体を供給することによって熱交換を行
い、同媒体から高圧ガス媒体を生成する。タービン2
は、熱交換器1で生成された高圧ガス媒体により駆動さ
れるものであり、これに発電機3を直結して電力を発生
する。この際、熱交換器1からの高圧ガス媒体はガス貯
蔵層11に蓄えられてから、圧力調整バルブ12を介し
てその圧力を若干低減することによって、常に安定した
特性の高圧ガス媒体をタービン2に供給できるようにす
る。復水器4は、冷却管10を有し、水を供給される冷
却管10とタービン2で仕事をした後のガス媒体とを接
触させて液化低沸点媒体を生成する。
ら供給される温熱水と液化低沸点媒体との熱交換を行う
ものであり、例えばスパイラル状の放熱管9を内蔵し、
温熱水を供給すると共に、液化低沸点媒体噴射パイプに
気化した低沸点媒体を供給することによって熱交換を行
い、同媒体から高圧ガス媒体を生成する。タービン2
は、熱交換器1で生成された高圧ガス媒体により駆動さ
れるものであり、これに発電機3を直結して電力を発生
する。この際、熱交換器1からの高圧ガス媒体はガス貯
蔵層11に蓄えられてから、圧力調整バルブ12を介し
てその圧力を若干低減することによって、常に安定した
特性の高圧ガス媒体をタービン2に供給できるようにす
る。復水器4は、冷却管10を有し、水を供給される冷
却管10とタービン2で仕事をした後のガス媒体とを接
触させて液化低沸点媒体を生成する。
液化低沸点媒体は搬送機構5に切換バルブ7を介して供
給され、所定量が該搬送機構5中に蓄えられると切換バ
ルブ7が閉鎖して貯えられる。ここで、搬送機構5に備
えられた放熱管6に所定温度の温水が供給されると、貯
えられた低沸点媒体の気化が行われ、その体積を増やし
て熱交換器1に切換バルブ8を通じて移送される。
給され、所定量が該搬送機構5中に蓄えられると切換バ
ルブ7が閉鎖して貯えられる。ここで、搬送機構5に備
えられた放熱管6に所定温度の温水が供給されると、貯
えられた低沸点媒体の気化が行われ、その体積を増やし
て熱交換器1に切換バルブ8を通じて移送される。
次いで、切換バルブ8が閉鎖すると同時に切換バルブ7
が再び開路として液化低沸点媒体の供給が搬送機構5に
行われ、上記動作が繰り返されることになる。
が再び開路として液化低沸点媒体の供給が搬送機構5に
行われ、上記動作が繰り返されることになる。
上記の如き各構成要素からなる本発明のガス膨張型温熱
水発電システムの全体の動作を説明する。本システムで
は低沸点媒体としてCO2を使い、復水器4で液化低沸
点媒体として生成され搬送機構において気化される気化
低沸点媒体は、熱交換器1の気化低沸点媒体噴射パイプ
に圧送され、また他方では、温熱源から温熱水が熱交換
器1のスパイラルの放熱管9に供給される。その結果熱
交換器1では、気化した低沸点媒体がさらに加熱昇温さ
れて膨張した高圧ガス媒体が生成され、この高圧ガス媒
体はガス貯蔵槽11において圧力調整されてからタービ
ン2に供給されるタービン2を駆動する。また、搬送機
構5は一個に限るものではなく、図に示すように複数の
搬送機構5′、5″と併設することもできる。この場合
には、各々を切換バルブ7、7′、7″で入力側を相互
に結合し、気化した媒体の出力側を切換バルブ8、
8′、8″で結合することで構成する。先ず、切換バル
ブ7の搬送機構5側への開通で液化低沸点媒体を搬送機
構5に貯蔵し、所定量になったところで切換バルブ7、
7′を操作して該液化媒体は搬送機構5から搬送機構
5′の貯蔵に移る。この時期には切換バルブ8が閉から
開に変換し気化膨張した低沸点媒体の熱交換器1への移
送が行われる。次に搬送機構5′に所定量の貯蔵が行わ
れると切換バルブ7′、7″及び切換バルブ8、8′、
の操作が行われ、搬送機構5″の貯蔵と搬送機構5′か
らの移送が実施される。さらに、搬送機構5″に所定量
の貯蔵が行われると切換バルブ7″、7及び切換バルブ
8′、8″の操作に移り搬送機構5の貯蔵と搬送機構
5″からの移送が実施される。以上の操作が順次反覆さ
れて復水器4から熱交換器1への媒体移送が連続的に行
われるが、搬送機構の数は発電システムの規模放熱管6
への供給温水の状況にしたがって任意に設定できる。
水発電システムの全体の動作を説明する。本システムで
は低沸点媒体としてCO2を使い、復水器4で液化低沸
点媒体として生成され搬送機構において気化される気化
低沸点媒体は、熱交換器1の気化低沸点媒体噴射パイプ
に圧送され、また他方では、温熱源から温熱水が熱交換
器1のスパイラルの放熱管9に供給される。その結果熱
交換器1では、気化した低沸点媒体がさらに加熱昇温さ
れて膨張した高圧ガス媒体が生成され、この高圧ガス媒
体はガス貯蔵槽11において圧力調整されてからタービ
ン2に供給されるタービン2を駆動する。また、搬送機
構5は一個に限るものではなく、図に示すように複数の
搬送機構5′、5″と併設することもできる。この場合
には、各々を切換バルブ7、7′、7″で入力側を相互
に結合し、気化した媒体の出力側を切換バルブ8、
8′、8″で結合することで構成する。先ず、切換バル
ブ7の搬送機構5側への開通で液化低沸点媒体を搬送機
構5に貯蔵し、所定量になったところで切換バルブ7、
7′を操作して該液化媒体は搬送機構5から搬送機構
5′の貯蔵に移る。この時期には切換バルブ8が閉から
開に変換し気化膨張した低沸点媒体の熱交換器1への移
送が行われる。次に搬送機構5′に所定量の貯蔵が行わ
れると切換バルブ7′、7″及び切換バルブ8、8′、
の操作が行われ、搬送機構5″の貯蔵と搬送機構5′か
らの移送が実施される。さらに、搬送機構5″に所定量
の貯蔵が行われると切換バルブ7″、7及び切換バルブ
8′、8″の操作に移り搬送機構5の貯蔵と搬送機構
5″からの移送が実施される。以上の操作が順次反覆さ
れて復水器4から熱交換器1への媒体移送が連続的に行
われるが、搬送機構の数は発電システムの規模放熱管6
への供給温水の状況にしたがって任意に設定できる。
ところで、上記低沸点媒体としてのCO2は、臨界温度
31.35℃、同圧力75.3kg/cm2absであり、これ
を65℃、180kg/cm2absに昇温、昇圧しても熱分解
することなく安定性がある。従って、この臨界温度3
1.35℃、同圧力75.3kg/cm2absの特性と安定し
たCO2の性状を活用して、媒体のCO2を熱交換器1
で65℃、180kg/cm2absに昇温、昇圧してガス貯蔵
槽に貯蔵し、これを供給の安定を図るために150kg/
cm2absに減圧してタービンに供給することにより電力を
発生させることができる。タービン駆動後のガス媒体は
50℃、80kg/cm2absになって復水器4に放出さ
れ、ここで常温の冷却水が供給される冷却管10によっ
て冷却されて35℃になり液化する。
31.35℃、同圧力75.3kg/cm2absであり、これ
を65℃、180kg/cm2absに昇温、昇圧しても熱分解
することなく安定性がある。従って、この臨界温度3
1.35℃、同圧力75.3kg/cm2absの特性と安定し
たCO2の性状を活用して、媒体のCO2を熱交換器1
で65℃、180kg/cm2absに昇温、昇圧してガス貯蔵
槽に貯蔵し、これを供給の安定を図るために150kg/
cm2absに減圧してタービンに供給することにより電力を
発生させることができる。タービン駆動後のガス媒体は
50℃、80kg/cm2absになって復水器4に放出さ
れ、ここで常温の冷却水が供給される冷却管10によっ
て冷却されて35℃になり液化する。
液化低沸点媒体は搬送機構5において35℃、80kg/
cm2absの状態で一旦貯蔵され、65℃の温水が供給され
る放熱管6によって加熱されると再び気化して膨張を始
め、膨張分に相応して熱交換器1に移送される。
cm2absの状態で一旦貯蔵され、65℃の温水が供給され
る放熱管6によって加熱されると再び気化して膨張を始
め、膨張分に相応して熱交換器1に移送される。
尚、放熱管6に供給される温水は他の単独熱源から持っ
てきてもよいし、熱交換器1の放熱管9で使用した温水
を利用できるように接続してもよい。そのため、地熱流
体の温度も65〜80℃程度でも十分活用でき、さらに
は、媒体の臨界温度よりも高い地熱流体であれば50℃
の地熱流体であっても、臨界状態を越えて媒体を昇温、
昇圧させることができるので、一次利用後のかなり温度
が下がった地熱流体を使ってもタービンを駆動すること
ができる。
てきてもよいし、熱交換器1の放熱管9で使用した温水
を利用できるように接続してもよい。そのため、地熱流
体の温度も65〜80℃程度でも十分活用でき、さらに
は、媒体の臨界温度よりも高い地熱流体であれば50℃
の地熱流体であっても、臨界状態を越えて媒体を昇温、
昇圧させることができるので、一次利用後のかなり温度
が下がった地熱流体を使ってもタービンを駆動すること
ができる。
本発明は、種々の変形が可能であり、上記実施例に限定
されるものではない。例えば、低沸点媒体としてCO2
を挙げたが、アンモニアやエタンその他の低沸点媒体を
用いてもよい。また、地熱流体の温熱水に限らず、工場
排温熱水や他の温熱水を利用してもよいことは勿論であ
る。
されるものではない。例えば、低沸点媒体としてCO2
を挙げたが、アンモニアやエタンその他の低沸点媒体を
用いてもよい。また、地熱流体の温熱水に限らず、工場
排温熱水や他の温熱水を利用してもよいことは勿論であ
る。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、低熱
源を用いて気化される低沸点媒体によるタービン発電が
可能になる。また、媒体の収縮、膨張特性を活用して移
送するので、熱源のエネルギーを有効に活用させること
ができ、ガス媒体の移送に用いる外部動力の低減を図る
ことができる。
源を用いて気化される低沸点媒体によるタービン発電が
可能になる。また、媒体の収縮、膨張特性を活用して移
送するので、熱源のエネルギーを有効に活用させること
ができ、ガス媒体の移送に用いる外部動力の低減を図る
ことができる。
図は本発明に係るガス膨張型温熱水発電システムの1実
施例構成を示す図である。 1…熱交換器、2…タービン、3…発電機、4…復水
器、5…搬送機構、6と9…放熱管、7と8…切換バル
ブ、10…冷却管、11…ガス貯蔵槽。
施例構成を示す図である。 1…熱交換器、2…タービン、3…発電機、4…復水
器、5…搬送機構、6と9…放熱管、7と8…切換バル
ブ、10…冷却管、11…ガス貯蔵槽。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤瀬 泰介 東京都中央区京橋2丁目16番1号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 豊川 信夫 東京都中央区京橋2丁目16番1号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 田中 大生 福岡県福岡市中央区赤坂1丁目5番5の 206
Claims (4)
- 【請求項1】液化低沸点媒体を使って高圧ガス媒体を生
成しタービン発電を行うガス膨張型温熱水発電システム
であって、温熱水が供給される放熱管に気化した低沸点
媒体を接触させて、高圧ガス媒体を生成する熱交換手
段、該高圧ガス媒体を使ってタービン発電を行う発電手
段、タービン発電後のガス媒体を冷却して液化低沸点媒
体を生成する復水手段、及び該液化低沸点媒体を一旦貯
蔵し、温熱水を供給される放熱管によってこれを気化さ
せて熱交換手段に移送する搬送機構を備えたことを特徴
とするガス膨張型温熱水発電システム。 - 【請求項2】搬送機構は、複数個配設し貯蔵、移送を順
次繰り返すように構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のガス膨張型温熱水発電システム。 - 【請求項3】液化低沸点媒体を使って高圧ガス媒体を生
成し、タービン発電を行うガス膨張型温熱水発電システ
ムであって、温熱水を供給される放熱管に気化した低沸
点媒体を接触させて、高圧ガス媒体を生成する熱交換手
段、該高圧ガス媒体を使ってタービン発電を行う発電手
段、タービン発電後のガス媒体を冷却して液化低沸点媒
体を生成する復水手段、該液化低沸点媒体を一旦貯蔵
し、温熱水を供給される放熱管によってこれを気化させ
て熱交換手段に移送する搬送機構、及び該高圧ガス媒体
を貯蔵し圧力を調整してタービンに供給するガス貯蔵槽
を備えたことを特徴とするガス膨張型温熱水発電システ
ム。 - 【請求項4】搬送機構は、複数個配設し貯蔵、移送を順
次繰り返すように構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第3項記載のガス膨張型温熱水発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17836786A JPH063123B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | ガス膨張型温熱水発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17836786A JPH063123B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | ガス膨張型温熱水発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6336006A JPS6336006A (ja) | 1988-02-16 |
| JPH063123B2 true JPH063123B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=16047253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17836786A Expired - Lifetime JPH063123B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | ガス膨張型温熱水発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063123B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02271081A (ja) * | 1989-04-10 | 1990-11-06 | Takaaki Matsuura | 冷媒ガスを用いた駆動方法、発電方法及び冷温水の取得方法 |
| US9540959B2 (en) * | 2012-10-25 | 2017-01-10 | General Electric Company | System and method for generating electric power |
| CN119195867B (zh) * | 2024-11-25 | 2025-02-11 | 湖南冷岛科技有限公司 | 一种ccus碳捕集系统及方法 |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP17836786A patent/JPH063123B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6336006A (ja) | 1988-02-16 |
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