JP6406639B2 - Waste heat power generator - Google Patents
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Description
本発明は、廃熱発電装置に関する。 The present invention relates to a waste heat power generation apparatus.
従来から、工場や焼却施設等で放出される廃熱エネルギーを回収して発電が行われており、この発電によって得られた電気エネルギーが再利用されることで省エネルギーが図られている。このような工場や施設では、発電機を駆動するための高圧の蒸気を生成しやすいということから約300℃以上(場合によっては1000℃近く)の廃熱が発電に用いられており、約300℃以下の低温廃熱はその多くが依然として大気中に放出されていた。このため、従来は殆ど回収されていなかった低温廃熱の廃熱エネルギーを回収して発電を行えば、更なる省エネルギーを実現することができると考えられている。 Conventionally, power generation is performed by recovering waste heat energy released in factories, incineration facilities, and the like, and energy is saved by reusing electric energy obtained by this power generation. In such factories and facilities, waste heat of about 300 ° C. or higher (nearly 1000 ° C. in some cases) is used for power generation because it easily generates high-pressure steam for driving the generator. Most of the low-temperature waste heat below ℃ was still released into the atmosphere. For this reason, it is considered that further energy saving can be realized by recovering waste heat energy of low-temperature waste heat that has hardly been collected in the past and generating power.
以下の特許文献1には、低沸点作動媒体を用いたランキンサイクルによって、300℃以下の低温廃熱の廃熱エネルギーを用いて発電を行う廃熱発電装置が開示されている。具体的に、以下の特許文献1に開示された廃熱発電装置は、廃熱回収器、蒸気タービン、凝縮器、及び高圧ポンプを備えており、廃熱回収器で回収される低温の廃熱によって低沸点作動媒体の高圧蒸気を生成し、この高圧蒸気により蒸気タービンを駆動して発電を行っている。尚、蒸気タービンの排気は凝縮器により凝縮液化し、この液化した低沸点作動媒体を廃熱回収器に送り出して循環させるようにしている。 Patent Document 1 below discloses a waste heat power generation apparatus that generates power using waste heat energy of low temperature waste heat of 300 ° C. or lower by a Rankine cycle using a low boiling point working medium. Specifically, the waste heat power generation apparatus disclosed in Patent Document 1 below includes a waste heat recovery device, a steam turbine, a condenser, and a high-pressure pump, and the low-temperature waste heat recovered by the waste heat recovery device. Is used to generate high-pressure steam as a low-boiling working medium, and the steam turbine is driven by this high-pressure steam to generate electricity. The exhaust gas from the steam turbine is condensed and liquefied by a condenser, and the liquefied low boiling point working medium is sent to a waste heat recovery device for circulation.
ところで、上述した廃熱発電装置では、蒸気タービンの性能が発電効率に直結することから、発電効率の維持等のために、蒸気タービンのメンテナンスが定期的又は不定期に行われる。従来、蒸気タービンのメンテナンスを行うには、廃熱発電装置で用いられている低沸点作動媒体を全て抜き取った後に蒸気タービンを取り外す作業を行う必要があり、蒸気タービンのメンテナンスが終了した後には、蒸気タービンを取り付け直して低沸点作動媒体を再充填する作業を行う必要がある。このように、従来は、低沸点作動媒体の抜き取り及び再充填に長時間を要するという問題があった。 By the way, in the waste heat power generation apparatus mentioned above, since the performance of the steam turbine is directly linked to the power generation efficiency, maintenance of the steam turbine is performed regularly or irregularly in order to maintain the power generation efficiency. Conventionally, in order to perform maintenance of the steam turbine, it is necessary to perform an operation of removing the steam turbine after extracting all the low boiling point working medium used in the waste heat power generation apparatus, and after completing the maintenance of the steam turbine, It is necessary to re-install the steam turbine and refill the low-boiling working medium. Thus, conventionally, there has been a problem that it takes a long time to extract and refill the low boiling point working medium.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、作動媒体の回収及び再充填に要する時間を短縮することが可能な廃熱発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a waste heat power generator capable of shortening the time required for recovery and refilling of a working medium.
上記課題を解決するために、本発明の廃熱発電装置は、廃熱媒体(X)と作動媒体(Y)との熱交換を行って前記作動媒体を蒸発させる蒸発器(11)と、該蒸発器からの前記作動媒体の供給により発電を行うタービン発電機(12)と、該タービン発電機から排出された前記作動媒体と冷却媒体(Z)との熱交換を行って前記作動媒体を凝縮する凝縮器(13)と、該凝縮器で凝縮された前記作動媒体を前記蒸発器に向けて送出するポンプ(15)とが設けられた前記作動媒体の循環流路(Q3)を備える廃熱発電装置(10)において、前記タービン発電機よりも上流側に設けられて前記循環流路を閉鎖する第1弁(V1)と、前記タービン発電機よりも下流側に設けられて前記循環流路を閉鎖する第2弁(V2)とを備えることを特徴としている。
また、本発明の廃熱発電装置は、前記タービン発電機が、前記第1弁と前記第2弁とによって仕切られた前記循環流路及び前記タービン発電機内に残存する前記作動媒体を回収し、前記第1弁と前記第2弁とによって仕切られた前記循環流路及び前記タービン発電機内に前記作動媒体を供給するためのポート部(PT)を備えることを特徴としている。
また、本発明の廃熱発電装置は、前記タービン発電機が、前記第1弁よりも下流側の第1位置及び前記第2弁よりも上流側の第2位置の各々において、前記循環流路に対して取り外し可能に取り付けられていることを特徴としている。
また、本発明の廃熱発電装置は、前記第1弁が、前記廃熱発電装置が運転停止状態である場合には、前記循環流路を自動的に遮断する遮断弁であることを特徴としている。
また、本発明の廃熱発電装置は、前記凝縮器と前記ポンプとの間に設けられ、前記凝縮器で凝縮された前記作動媒体を一時的に蓄えるタンク(14)と、液化した前記作動媒体が残留する液だまり部と前記タンクとを接続する回収用配管(Q7)とを備えることを特徴としている。
また、本発明の廃熱発電装置は、前記液だまり部が、前記タービン発電機の底部(P1)、或いは前記蒸発器に前記作動媒体が流入する部位(P2)であることを特徴としている。
In order to solve the above-described problem, the waste heat power generation apparatus of the present invention includes an evaporator (11) that performs heat exchange between the waste heat medium (X) and the working medium (Y) to evaporate the working medium, The turbine generator (12) that generates power by supplying the working medium from the evaporator, and the working medium discharged from the turbine generator and the cooling medium (Z) exchange heat to condense the working medium. Waste heat provided with a circulation channel (Q3) for the working medium provided with a condenser (13) for carrying out the operation and a pump (15) for sending the working medium condensed in the condenser toward the evaporator In the power generation device (10), a first valve (V1) provided on the upstream side of the turbine generator and closing the circulation flow path, and provided on the downstream side of the turbine generator and the circulation flow path And a second valve (V2) for closing It is.
Further, in the waste heat power generation apparatus of the present invention, the turbine generator collects the circulation channel partitioned by the first valve and the second valve and the working medium remaining in the turbine generator, The circulation passage partitioned by the first valve and the second valve and a port portion (PT) for supplying the working medium into the turbine generator are provided.
Moreover, the waste heat power generator according to the present invention is configured such that the turbine generator has the circulation flow path at each of a first position downstream of the first valve and a second position upstream of the second valve. It is characterized in that it is detachably attached to.
In the waste heat power generator of the present invention, the first valve is a shut-off valve that automatically shuts off the circulation channel when the waste heat power generator is in an operation stop state. Yes.
Further, the waste heat power generation apparatus of the present invention is provided between the condenser and the pump, and temporarily stores the working medium condensed by the condenser and the liquefied working medium. It is characterized by comprising a recovery pipe (Q7) for connecting the liquid pool where the water remains and the tank.
Moreover, the waste heat power generator of the present invention is characterized in that the liquid pool portion is a bottom portion (P1) of the turbine generator or a portion (P2) into which the working medium flows into the evaporator.
本発明によれば、タービン発電機よりも上流側に設けられた第1弁とタービン発電機よりも下流側に設けられた第2弁とによって循環流路を閉鎖し、タービン発電機に対する作動媒体の回収及び再充填を部分的に行うようにしているため、作動媒体の回収及び再充填に要する時間を短縮することが可能であるという効果がある。 According to the present invention, the circulation passage is closed by the first valve provided upstream of the turbine generator and the second valve provided downstream of the turbine generator, and the working medium for the turbine generator is provided. Since the recovery and refilling are partially performed, it is possible to shorten the time required for the recovery and refilling of the working medium.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による廃熱発電装置について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態による廃熱発電装置の全体構成を簡略化して示すブロック図である。図1に示す通り、廃熱発電装置10は、蒸発器11、膨張タービン発電機12(タービン発電機)、凝縮器13、リザーバタンク14(タンク)、及びポンプ15を備えるランキンサイクルを利用した発電装置である。
Hereinafter, a waste heat power generator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a simplified overall configuration of a waste heat power generator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the waste heat
このような廃熱発電装置10は、工場や焼却施設等から放出される約300℃以下の廃熱媒体(本実施形態では「温水X」という)の廃熱エネルギーを回収して発電を行う。尚、廃熱媒体は、温水Xに限られるものではなく、工場や焼却施設等から放出されるガスを用いることもできる。また、図1に示す通り、廃熱発電装置10は、遮断弁V1(第1弁)、手動弁V2(第2弁)、及びバイパス弁V3を備えるが、これらについては後述する。
Such a waste heat
蒸発器11は、工場等から放出される温水Xとポンプ15から送出される作動媒体Yとが別経路にて供給され、内部にて熱交換を行うことで作動媒体Yの蒸気を生成する。つまり、蒸発器11は、温水Xの廃熱エネルギーを回収して作動媒体Yの蒸気を生成する。尚、図1では、並列に接続された2つの蒸発器11を図示しているが、蒸発器11の数は、1つであっても、3つ以上であってもよい。
The
ここで、作動媒体Yは、沸点(大気圧条件下における沸点)が15℃程度の媒体であり、且つ運転中の装置内部の圧力が最大で1MPa(G)(ゲージ圧で1MPa)以下であるのが望ましい。その理由は、例えば約100℃以下の低温廃熱の廃熱エネルギーを利用した発電を可能とすべく低温廃熱から蒸気の生成を可能にするとともに、装置全体の圧力を低く抑えることで膨張タービン発電機12の内部圧力を低く抑えるためである。このような作動媒体Yとしては、例えばハイドロフルオロエーテル(HFE)、フルオロカーボン、フルオロケトン、パーフルオロポリエーテル等を用いることができる。
Here, the working medium Y is a medium having a boiling point (boiling point under atmospheric pressure) of about 15 ° C., and the pressure inside the apparatus during operation is at most 1 MPa (G) (1 MPa in gauge pressure) or less. Is desirable. The reason for this is that, for example, steam can be generated from low-temperature waste heat to enable power generation using waste heat energy of low-temperature waste heat of about 100 ° C. or less, and the expansion turbine is kept low by keeping the pressure of the entire apparatus low. This is to keep the internal pressure of the
膨張タービン発電機12は、タービン及び発電機を備えており、蒸発器11から供給された気化状態の作動媒体Yを用いて三相交流電力を発電する。上記のタービンは、蒸発器11からの作動媒体Yの供給によってタービンインペラを回転させる回転機械である。上記の発電機は、タービンインペラの軸と結合したロータ(回転子)と、ロータの外周を取り囲むように設けられたステータ(固定子)とを備えており、ロータがタービンによって回転駆動されることによって、三相交流電力を発電する。
The
凝縮器13は、膨張タービン発電機12から排出された作動媒体Yと、冷却媒体(本実施形態では「冷却水Z」という)とが別経路にて供給され、内部にて熱交換を行うことで作動媒体Yを冷却して凝縮する。尚、図1では、並列に接続された4つの凝縮器13を図示しているが、凝縮器13の数は、1〜3つであっても、5つ以上であってもよい。リザーバタンク14は、凝縮器13で凝縮された作動媒体Yを一時的に蓄えるタンクである。ポンプ15は、凝縮器13で凝縮されてリザーバタンク14に一時的に蓄えられた作動媒体Yを加圧して蒸発器11に向けて送出する。
The
次に、廃熱発電装置10の具体的な構成について説明する。図2は、本発明の一実施形態による廃熱発電装置の斜視図である。尚、図2においては、図1に示す構成に相当する構成については同一の符号を付してある。図2に示す通り、廃熱発電装置10は、上述した蒸発器11〜ポンプ15等に加えて、温水供給配管Q1、温水回収配管Q2、循環配管Q3(循環流路)、冷却水供給配管Q4、冷却水回収配管Q5、及びバイパス流路Q6を備える。
Next, a specific configuration of the waste heat
温水供給配管Q1は、蒸発器11に温水Xを供給するための配管であり、温水回収配管Q2は、蒸発器11から温水Xを回収するための配管である。循環配管Q3は、蒸発器11〜ポンプ15を接続して、作動媒体Yを循環させるための配管である。冷却水供給配管Q4は、凝縮器13に冷却水Zを供給するための配管であり、冷却水回収配管Q5は、凝縮器13から冷却水Zを回収するための配管である。
The hot water supply pipe Q <b> 1 is a pipe for supplying the warm water X to the
バイパス流路Q6は、膨張タービン発電機12の上流側(遮断弁V1よりも上流側)と、膨張タービン発電機12の下流側(主導弁V2よりも下流側)とにおいて循環配管Q3にそれぞれ接続された流路である。このバイパス流路Q6は、遮断弁V1によって循環配管Q3が閉鎖された場合に、膨張タービン発電機12を回避させて作動媒体Yを流すために設けられる。
The bypass flow path Q6 is connected to the circulation pipe Q3 on the upstream side of the expansion turbine generator 12 (upstream side of the shutoff valve V1) and on the downstream side of the expansion turbine generator 12 (downstream side of the main valve V2). It is the made flow path. This bypass flow path Q6 is provided to allow the working medium Y to flow while avoiding the
図2に示す通り、蒸発器11は、水平方向を向く正面11aと、正面11aの裏側に位置する背面11bとを有する箱形に形状設定されたものであり、架台Bによって支持されている。この蒸発器11の正面11a側には、温水供給配管Q1に接続された温水Xの入口、温水回収配管Q2に接続された温水Xの出口、並びに循環配管Q3に接続された作動媒体Yの入口及び出口が集約されている。尚、2つの蒸発器11は、作動媒体Yの循環配管Q3に対して並列接続されている。
As shown in FIG. 2, the
膨張タービン発電機12は、作動媒体Yの流れ方向において、蒸発器11と凝縮器13との間に位置するよう循環配管Q3の途中部位に配置されている。具体的に、膨張タービン発電機12は、循環配管Q3に取り付けられた遮断弁V1よりも下流側に位置し、且つ循環配管Q3に取り付けられた手動弁V2よりも上流側に位置するように、循環配管Q3の途中部位に配置される。
The
この膨張タービン発電機12は、作動媒体Yの入口部及び出口部にそれぞれ形成されたフランジF1,F2によって循環配管Q3に取り外し可能に取り付けられている。つまり、膨張タービン発電機12は、遮断弁V1よりも下流側の位置(フランジF1が循環配管Q3に係合される位置:第1位置)及び手動弁V2よりも上流側の位置(フランジF2が循環配管Q3に係合される位置:第2位置)の各々において循環配管Q3に取り外し可能に取り付けられている。このようにするのは、短時間で容易に膨張タービン発電機12のメンテナンスを行えるようにするためである。
The
また、膨張タービン発電機12は、膨張タービン発電機12の内部の作動媒体Yを回収するとともに、膨張タービン発電機12の内部に作動媒体Yを供給するためのポート部PTを備える。このポート部PTには、膨張タービン発電機12のメンテナンス開始前に、作動媒体Yを回収するための媒体回収装置20(図4(b)参照)が接続され、膨張タービン発電機12のメンテナンス終了後に、作動媒体Yを供給(充填)するための媒体充填装置40(図4(c)参照)が接続される。
The
尚、膨張タービン発電機12のメンテナンス時には、後述する通り、遮断弁V1及び手動弁V2によって循環配管Q3が閉鎖される。このため、遮断弁V1及び手動弁V2によって仕切られた循環配管Q3に残存する作動媒体Yもポート部PTから回収される。また、ポート部PTから膨張タービン発電機12の内部に供給された作動媒体Yは、遮断弁V1及び手動弁V1によって仕切られた循環配管Q3にも供給される。
During maintenance of the
また、膨張タービン発電機12は、蒸発器11及び凝縮器13よりも僅かに上方に配置されるよう架台Bによって支持されている。膨張タービン発電機12をこのような配置とするのは、廃熱発電装置10の運転中に、循環配管Q3内で作動媒体Yが凝集したとしても、液体の状態で作動媒体Yが膨張タービン発電機12に供給されることを防止するためである。
The
凝縮器13は、水平方向を向く正面13aと、正面13aの裏側に位置する背面13bとを有する箱形に形状設定されたものであり、架台Bによって支持されている。この凝縮器13の正面13a側には、冷却水供給配管Q4に接続された冷却水Zの入口、冷却水回収配管Q5に接続された冷却水Zの出口、並びに循環配管Q3に接続された作動媒体Yの入口及び出口が集約されている。尚、4つの凝縮器13は、作動媒体Yの循環配管Q3に対して並列接続されている。また、4つの凝縮器13のうちの2つは、図2に示す通り、背面13bが蒸発器11の背面11bと対向するように、2つの蒸発器11に対してそれぞれ対向配置されている。
The
リザーバタンク14は、凝縮器13の下方に配置されるように架台Bによって支持されており、作動媒体Yの流れ方向において凝縮器13とポンプ15との間に配置されている。ポンプ15は、廃熱発電装置10の最下部に配置されるよう架台Bによって支持されており、作動媒体Yの流れ方向においてリザーバタンク14と蒸発器11との間に配置されている。
The
遮断弁V1は、廃熱発電装置10が運転停止状態である場合に、循環配管Q3を自動的に遮断(閉鎖)して膨張タービン発電機12への作動媒体Yの供給を停止する弁であり、膨張タービン発電機12の上流側において循環配管Q3に対して設けられている。尚、廃熱発電装置10は、例えば膨張タービン発電機12のメンテナンス時、或いは異常が生じた緊急時に運転停止状態となる。
The shutoff valve V1 is a valve that automatically shuts off (closes) the circulation pipe Q3 and stops the supply of the working medium Y to the
手動弁V2は、例えば作業者の操作によって循環配管Q3を閉鎖又は開放する弁(ボール弁、ゲート弁、バタフライ弁等)であり、膨張タービン発電機12の下流側において循環配管Q3に対して設けられている。この手動弁V2は、作業者の操作により、膨張タービン発電機12のメンテナンス開始前に循環配管Q3を閉鎖するようにされ、メンテナンス終了後には循環配管Q3を開放するようにされる。
The manual valve V2 is a valve (a ball valve, a gate valve, a butterfly valve, or the like) that closes or opens the circulation pipe Q3 by an operator's operation, for example, and is provided for the circulation pipe Q3 on the downstream side of the
ここで、遮断弁V1及び手動弁V2は、循環配管Q3に取り付け可能な位置であって、作動媒体Yの流れ方向において、膨張タービン発電機12との距離が極力短くなる位置に設けられている。これは、遮断弁V1と手動弁V2とによって仕切られる循環配管Q3の容積を極力小さくすることにより、膨張タービン発電機12のメンテナンス時における作動媒体Yの回収及び再充填に要する時間を短縮するためである。
Here, the shut-off valve V1 and the manual valve V2 are positions that can be attached to the circulation pipe Q3, and are provided at positions where the distance from the
バイパス弁V3は、前述したバイパス流路Q6(遮断弁V1によって循環配管Q3が閉鎖された場合に、膨張タービン発電機12を回避させて作動媒体Yを流すための流路)に設けられた弁である。このバイパス弁V3は、遮断弁V1が循環配管Q3を開放している場合にはバイパス流路Q6を閉鎖し、遮断弁V1が循環配管Q3を閉鎖している場合にはバイパス流路Q6を開放する。
The bypass valve V3 is a valve provided in the above-described bypass flow path Q6 (a flow path for flowing the working medium Y by avoiding the
また、本実施形態の廃熱発電装置10は、液だまり部(液化した作動媒体Yが残留する部位)から作動媒体Yを回収するための回収用配管Q7を備える。図3は、本発明の一実施形態による廃熱発電装置が備える回収用配管を示す斜視図である。尚、図3においては、回収用配管Q7を説明する上で不要な構成は図示を省略している。また、図3においても。図1,2に示す構成に相当する構成については同一の符号を付してある。
In addition, the waste heat
図3に示す通り、回収用配管Q7は、膨張タービン発電機12の底部P1、蒸発器11に作動媒体Yが流入する部位P2(以下、「作動媒体流入部位P2」という)、及びリザーバタンク14を接続する。この回収用配管Q7は、廃熱発電装置10を停止状態にしてメンテナンスを行う際に、膨張タービン発電機12の底部P1及び作動媒体流入部位P2に残留する液化した作動媒体Yをリザーバタンク14に回収するものである。
As shown in FIG. 3, the recovery pipe Q <b> 7 includes a bottom P <b> 1 of the
ここで、膨張タービン発電機12の内部において液化された作動媒体Yは、重力によって膨張タービン発電機12の底部に導かれることから、膨張タービン発電機12の底部は液だまり部となる。また、蒸発器11の内部において液化された作動媒体Yは、重力によって作動媒体流入部位P2に導かれる一方で、作動媒体流入部位P2に導かれた作動媒体Yは、リザーバタンク14側に流れにくいことから、作動媒体流入部位P2は液だまり部となる。
Here, since the working medium Y liquefied inside the
また、回収用配管Q7には、膨張タービン発電機12の底部P1に近い位置に弁V11が設けられており、作動媒体流入部位P2に近い位置に弁V12が設けられている。これらの弁V11,V12は、例えば作業者の操作によって回収用配管Q7を閉鎖又は開放する弁である。具体的に、廃熱発電装置10が運転状態にある場合には、弁V11,V12の双方が閉状態にされる。また、膨張タービン発電機12の底部P1に残留する作動媒体Yを回収する場合には弁V11が開状態にされ、作動媒体流入部位P2に残留する作動媒体Yを回収する場合には弁V12が開状態にされる。
The recovery pipe Q7 is provided with a valve V11 near the bottom P1 of the
次に、上記構成における廃熱発電装置10の動作について簡単に説明する。本実施形態の廃熱発電装置10では、作動媒体Yが、蒸発器11(2つの蒸発器11)→膨張タービン発電機12→凝縮器13(4つの凝縮器13)→リザーバタンク14→ポンプ15→蒸発器11(2つの蒸発器11)の順で循環しつつ、作動媒体Yが液体と気体に状態変化することによって膨張タービン発電機12における発電が行われる。
Next, operation | movement of the waste
即ち、蒸発器11において温水Xの熱によって蒸発した作動媒体Yは、膨張タービン発電機12に供給された後に凝縮器13で冷却水Zによって凝縮されて、リザーバタンク14に一時的に貯溜された後、再びポンプ15を介して蒸発器11に送出される。このような作動媒体Yの循環的な状態変化の過程において、作動媒体Yによって膨張タービン発電機12が駆動されて発電が行われる。
That is, the working medium Y evaporated by the heat of the hot water X in the
次に、廃熱発電装置10に設けられた膨張タービン発電機12のメンテナンス手順について説明する。図4は、本発明の一実施形態におけるメンテナンス手順を説明するための図である。膨張タービン発電機12のメンテナンスを行うに当たり、まず作業者は、廃熱発電装置10に対して動作を停止させる指示を行う。これにより、廃熱発電装置10は、ポンプ15が停止されるとともに、遮断弁V1によって循環配管Q3が自動的に遮断(閉鎖)された状態になる。
Next, the maintenance procedure of the
次いで、作業者は、廃熱発電装置10に設けられた手動弁V2を操作して、循環配管Q3を閉鎖する作業を行う。これにより、メンテナンス対象の膨張タービン発電機12は、図4(a)に示す通り、遮断弁V1及び手動弁V2によって循環配管Q3から独立した状態(膨張タービン発電機12への作動媒体Yの流入及び膨張タービン発電機12からの作動媒体Yの流出が行われない状態)になる。
Next, the operator operates the manual valve V2 provided in the waste heat
続いて、作業者は、図4(b)に示す通り、膨張タービン発電機12に設けられたポート部PTに媒体回収装置20を接続し、膨張タービン発電機12の内部の作動媒体Y(遮断弁V1及び手動弁V2によって仕切られた循環配管Q3に残存する作動媒体Yを含む)を回収タンク30に回収する作業を行う。尚、廃熱発電装置では、低沸点作動媒体を循環させる配管の構造上、液化した低沸点作動媒体が残留してしまう部位(液だまりとなる部位)がある。例えば、蒸気タービンの底部や低沸点作動媒体が廃熱回収器に流入する部位である。このような部位に残留した低沸点作動媒体を抜き取るには、低沸点作動媒体を気化させて回収する必要があることから、低沸点作動媒体の回収に著しく時間がかかってしまうという問題があった。ここで、上記した、作動媒体Y(遮断弁V1及び手動弁V2によって仕切られた循環配管Q3に残存する作動媒体Yを含む)を回収タンク30に回収する作業を行う前に、作業者が、回収用配管Q7に設けられた弁V11(図3参照)を操作して開状態にすれば、膨張タービン発電機12の底部P1に残留する作動媒体Yはリザーバタンク14に回収されるようにすることもできる。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (b), the operator connects the
以上の作業が終了すると、作業者は、廃熱発電装置10から膨張タービン発電機12を取り外す作業を行う。具体的には、図2に示す膨張タービン発電機12に形成されたフランジF1を循環配管Q3(膨張タービン発電機12の上流側に位置する循環配管Q3)から取り外すとともに、フランジF2を循環配管Q3(膨張タービン発電機12の下流側に位置する循環配管Q3)から取り外す作業を行う。尚、遮断弁V1及び手動弁V2によって循環配管Q3が閉鎖されているため、膨張タービン発電機12が取り外されても作動媒体Yが大気中に放出されることはない。
When the above operation is completed, the operator performs an operation of removing the
膨張タービン発電機12が廃熱発電装置10から取り外されると、作業者によって膨張タービン発電機12のメンテナンスが行われる。例えば、膨張タービン発電機12に設けられたタービンインペラの交換、潤滑剤の補充、清掃、その他のメンテナンスが行われる。尚、膨張タービン発電機12が損傷している場合には、膨張タービン発電機12の交換が行われることもある。
When the
膨張タービン発電機12のメンテナンスが終了すると、作業者は、メンテナンスを終えた膨張タービン発電機12を、廃熱発電装置10に取り付ける作業を行う。具体的には、膨張タービン発電機12に形成されたフランジF1を循環配管Q3(膨張タービン発電機12の上流側に位置する循環配管Q3)に取り付けるとともに、フランジF2を循環配管Q3(膨張タービン発電機12の下流側に位置する循環配管Q3)に取り付ける作業を行う。
When the maintenance of the
続いて、作業員は、図4(c)に示す通り、膨張タービン発電機12に設けられたポート部PTに媒体充填装置40を接続し、回収タンク30に回収された作動媒体Yを、膨張タービン発電機12の内部(遮断弁V1及び手動弁V2によって仕切られた循環配管Q3に残存する作動媒体Y内を含む)に充填する作業を行う。尚、この作業を行っている最中は、回収用配管Q7に設けられた弁V11は閉状態とされる。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, the worker connects the
以上の作業が終了すると、廃熱発電装置10は、図4(a)に示す状態と同じ状態になる。つまり、膨張タービン発電機12の内部及び循環配管Q3の全体に亘って作動媒体Yが充填されていて、遮断弁V1及び手動弁V2によって循環配管Q3が閉鎖されている状態になる。最後に、作業者は、廃熱発電装置10に設けられた手動弁V2を操作して循環配管Q3を開放する作業を行い、廃熱発電装置10に対して動作を開始させる指示を行う。すると、廃熱発電装置10では、遮断弁V1が開状態になって循環配管Q3が開放されるとともに、ポンプ15の駆動が開始されて、前述した廃熱発電装置10の動作が行われる。
When the above operation is completed, the waste heat
以上の通り、本実施形態では、膨張タービン発電機12よりも上流側に循環配管Q3を遮断(閉鎖)する遮断弁V1を設けるとともに、膨張タービン発電機12よりも下流側に循環配管Q3を閉鎖する手動弁V2を設けている。そして、これら遮断弁V1及び手動弁V2によって循環配管Q3よって膨張タービン発電機12を循環配管Q3から独立した状態にして、作動媒体Yの回収及び再充填を部分的に行っている。これにより、回収及び再充填すべき作動媒体Yの量を少なくすることができるため、作動媒体Yの回収及び再充填に要する時間を短縮することができる。
As described above, in the present embodiment, the shutoff valve V1 that shuts off (closes) the circulation pipe Q3 is provided upstream of the
また、本実施形態では、液化した作動媒体Yが残留する液だまり部(例えば、膨張タービン発電機12の底部)とリザーバタンク14とを接続する回収用配管Q7を設け、液だまり部に残留した作動媒体Yをリザーバタンク14に回収するようにしている。これにより、従来のように液だまり部に残留した作動媒体Yを気化させて回収する必要がないことから、作動媒体Yの回収及び再充填に要する時間を短縮することができる。
In the present embodiment, a recovery pipe Q7 is provided to connect the liquid reservoir (for example, the bottom of the expansion turbine generator 12) where the liquefied working medium Y remains and the
尚、上記実施形態では、膨張タービン発電機12に対する作動媒体Yの回収及び再充填を部分的に行い、膨張タービン発電機12の底部に残留した作動媒体Yをリザーバタンク14に回収する例について説明した。廃熱発電装置10で用いられる作動媒体Yの全てを回収する必要がある場合には、図5に示す通り、循環配管Q3における液だまり部に残留する作動媒体Yを回収することも可能である。
In the above embodiment, an example in which the working medium Y is partially collected and refilled with respect to the
図5は、循環配管における液だまり部からの作動媒体の回収方法を説明するための図である。図5に示す通り、循環配管Q3における液だまり部(作動媒体流入部位P2)には、リザーバタンク14に接続された回収用配管Q7が接続されている。このため、作業者が、回収用配管Q7に設けられた弁V12を操作して開状態にすれば、作動媒体流入部位P2に残留した液化した作動媒体Yはリザーバタンク14に回収される。
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of recovering the working medium from the liquid pool portion in the circulation pipe. As shown in FIG. 5, a recovery pipe Q7 connected to the
尚、廃熱発電装置10の運転が停止されると、廃熱発電装置10で用いられている作動媒体Yの多く(作動媒体流入部位P2に残留した作動媒体Yを除く)は、循環配管Q3を介してリザーバタンク14に蓄えられる。このため、図5に示す通り、リザーバタンク14に媒体回収装置20を接続してリザーバタンク14に蓄えられた作動媒体Yを回収タンク30に回収するだけで、液だまり部に残留した作動媒体Yを含めた殆どの作動媒体Yを回収タンク30に回収することができる。
When the operation of the waste heat
以上、本発明の一実施形態による廃熱発電装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、膨張タービン発電機12の上流側に遮断弁V1が設けられており、膨張タービン発電機12のメンテナンス時に、膨張タービン発電機12の上流側を遮断弁V1によって遮断(閉鎖)する例について説明した。しかしながら、膨張タービン発電機12のメンテナンス時に膨張タービン発電機12の上流側を閉鎖する弁(手動弁V2と同様の弁)を、遮断弁V1とともに、或いは遮断弁V1に代えて設けても良い。
As mentioned above, although the waste heat power generator by one Embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not restrict | limited to the said embodiment, It can change freely within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the shutoff valve V1 is provided on the upstream side of the
また、上記実施形態では、膨張タービン発電機12のメンテナンス時に膨張タービン発電機12の下流側を閉鎖する弁が手動弁V2である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、この弁は手動弁V2以外の弁(例えば、不図示の制御装置によって開閉状態が制御される弁)であっても良い。
Moreover, in the said embodiment, the case where the valve which closes the downstream of the
また、上記実施形態では、温水Xとなった廃熱エネルギーを電気エネルギーとして回収したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば熱源として廃ガスを用いてもよい。また、熱源は、廃ガスや廃温水などの廃熱に限定されない。また、上述した膨張タービン発電機12として、遠心式膨張タービン発電機、斜流式膨張タービン発電機等のラジアルタービン発電機を用いることも可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the waste heat energy used as the hot water X was collect | recovered as electrical energy, this invention is not limited to this, For example, you may use waste gas as a heat source. Further, the heat source is not limited to waste heat such as waste gas or waste hot water. Further, as the above-described
10…循環配管、11…蒸発器、12…膨張タービン発電機、13…凝縮器、14…リザーバタンク、15…ポンプ、P1…底部、P2…作動媒体流入部位、PT…ポート部、Q3…循環配管、Q7…回収用配管、V1…遮断弁、V2…手動弁、X…温水、Y…作動媒体、Z…冷却水
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記タービン発電機よりも上流側に設けられて前記循環流路を閉鎖する第1弁と、
前記タービン発電機よりも下流側に設けられて前記循環流路を閉鎖する第2弁と、
液化した前記作動媒体が残留する前記タービン発電機の底部と前記タンクとを接続する回収用配管と、
前記回収用配管を閉鎖する第3弁と
を備え、
前記タービン発電機は、前記第1弁と前記第2弁とによって仕切られた前記循環流路及び前記タービン発電機内に残存する前記作動媒体を回収し、前記第1弁と前記第2弁とによって仕切られた前記循環流路及び前記タービン発電機内に前記作動媒体を供給するためのポート部を備える
ことを特徴とする廃熱発電装置。 An evaporator that evaporates the working medium by exchanging heat between the waste heat medium and the working medium, a turbine generator that generates electric power by supplying the working medium from the evaporator, and discharged from the turbine generator A condenser that condenses the working medium by exchanging heat between the working medium and a cooling medium, a tank that temporarily stores the working medium condensed in the condenser, and the working medium stored in the tank A waste heat power generation apparatus comprising a working fluid circulation channel provided with a pump for delivering the gas toward the evaporator;
A first valve provided upstream of the turbine generator to close the circulation flow path;
A second valve provided downstream of the turbine generator to close the circulation flow path ;
A recovery pipe connecting the tank and the bottom of the turbine generator in which the liquefied working medium remains;
A third valve for closing the recovery pipe ,
The turbine generator collects the circulation channel partitioned by the first valve and the second valve and the working medium remaining in the turbine generator, and the first valve and the second valve Provided with a port portion for supplying the working medium into the partitioned circulation path and the turbine generator
Cogeneration apparatus characterized by.
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