JP2017166331A

JP2017166331A - Power generation method and power generation system

Info

Publication number: JP2017166331A
Application number: JP2016049646A
Authority: JP
Inventors: 斗小川; Hakaru Ogawa; 幸繁前沢; Yukishige Maezawa; 山本　泰; Yasushi Yamamoto; 泰山本; 満宇田津; Mitsuru Udatsu
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-09-21

Abstract

【課題】工場排水などの熱エネルギーを有効活用できる低温発電方法およ低温発電システムの提供。【解決手段】実施形態による発電方法は、二酸化炭素とアミン化合物と水とを含む循環媒体を加熱する工程、前記加熱によって生じた気体と液体とを分離する工程、前記蒸気で発電タービンを回転させて起電する工程、および発電に供した後の前記気体を、前記液体と混合および冷却して、前記気体を前記液体に吸収させて前記循環媒体を再生する工程、を含む。この方法は、加熱器、気液分離器、発電タービン、混合器、および冷却器、を具備し、内部に酸化炭素とアミン化合物と水とを含む循環媒体が封入した発電システムにより実施できる。【選択図】図１[Problem] To provide a low-temperature power generation method and a low-temperature power generation system capable of effectively utilizing thermal energy such as factory waste water. A power generation method according to an embodiment includes a step of heating a circulating medium containing carbon dioxide, an amine compound, and water, a step of separating a gas and a liquid generated by the heating, and rotating a power generation turbine with the steam. And the step of regenerating the circulating medium by mixing and cooling the gas after being subjected to power generation and cooling the liquid and absorbing the gas in the liquid. This method can be implemented by a power generation system that includes a heater, a gas-liquid separator, a power generation turbine, a mixer, and a cooler, in which a circulating medium containing carbon oxide, an amine compound, and water is enclosed. [Selection] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、低温で駆動可能な発電方法およびそれを利用した発電システムに関するものである。 Embodiments described herein relate generally to a power generation method that can be driven at a low temperature and a power generation system using the power generation method.

従来、電気エネルギーを供給するためには、化石燃料を用いた火力発電が用いられていた。しかし、エネルギー資源の枯渇や地球温暖化問題に対する対策として、代替エネルギーを利用した発電システムが検討されている。そのような発電方法の一つとして、工場などで発生する、例えば２００℃以下の低温排熱等の未利用エネルギーを利用した低温発電システムが検討されている。 Conventionally, thermal power generation using fossil fuel has been used to supply electric energy. However, power generation systems using alternative energy are being studied as countermeasures against energy resource depletion and global warming. As one of such power generation methods, a low-temperature power generation system using unused energy generated at a factory or the like, for example, low-temperature exhaust heat of 200 ° C. or less has been studied.

低温発電システムのひとつは、排熱により水を加熱して水蒸気ガスに変換し、その圧力で発電タービンを回転させる、ランキンサイクルである。しかし、ランキンサイクルは出力が比較的低いために、さらなる改良が検討された。そのような背景から考案されたのが、低沸点媒体を利用するカリーナサイクルである。 One of the low-temperature power generation systems is a Rankine cycle in which water is heated by exhaust heat and converted into steam gas, and a power generation turbine is rotated by the pressure. However, because the Rankine cycle has a relatively low output, further improvements have been considered. From such a background, a carina cycle utilizing a low boiling point medium has been devised.

カリーナサイクルは、アンモニア−水混合媒体を加熱して得られるアンモニア−水蒸気混合流体でタービンを回すシステムである（例えば非特許文献１参照）。この方法では、ランキンサイクルに対して２０〜５０％の出力向上が見込むことができる。このため、低温発電システムとしては、各種の改良が検討されている（例えば特許文献１）。 The carina cycle is a system that rotates a turbine with an ammonia-water vapor mixed fluid obtained by heating an ammonia-water mixed medium (see, for example, Non-Patent Document 1). In this method, an output improvement of 20 to 50% can be expected with respect to the Rankine cycle. For this reason, various improvement is examined as a low temperature electric power generation system (for example, patent documents 1).

特開２０００−１６１０１８号公報JP 2000-161018 A

井坂信一、「低温排熱回収発電技術-カリーナサイクル発電」、紙パ技術誌、５３（１１）、１４４７−１４５３（１９９９）Shinichi Isaka, “Low-temperature Waste Heat Recovery Power Generation Technology-Carina Cycle Power Generation”, Papa Technology Journal, 53 (11), 1447-1453 (1999)

しかしながら、従来検討されているカリーナシステムでは、出力向上のためには作動圧力を高くする必要がある。具体的には、２気圧以上の作動圧力が必要となるのが一般的である。そして、出力をより向上させるためには作動圧力をさらに大きくすることが望ましい。しかし、作動圧力を大きくすると、タービン軸受け等からの作動ガスのリークが起こりやすい。カリーナサイクルにおいては作動ガスに有害なアンモニアが含まれるため、作動ガスのリークは重大な問題となる。このように、カリーナシステムでは、出力改善のための作動圧力の上昇と、作動ガスのリーク防止とがトレードオフの関係にあるため、これ以上の改善が困難であった。このために、新たな低温発電方法およびシステムの開発が望まれていた。 However, in the conventional carina system, it is necessary to increase the operating pressure in order to improve the output. Specifically, an operating pressure of 2 atmospheres or more is generally required. In order to further improve the output, it is desirable to further increase the operating pressure. However, when the operating pressure is increased, the working gas leaks easily from the turbine bearing or the like. In the carina cycle, since the working gas contains harmful ammonia, leakage of the working gas becomes a serious problem. As described above, in the carina system, the increase in the operating pressure for improving the output and the prevention of leakage of the working gas are in a trade-off relationship, and thus further improvement is difficult. For this reason, development of a new low-temperature power generation method and system has been desired.

実施形態による発電方法は、
二酸化炭素とアミン化合物と水とを含む循環媒体を加熱する工程、
前記加熱によって生じた蒸気と液体とを分離する工程、
前記蒸気で発電タービンを回転させて起電する工程、および
発電に供した後の前記蒸気を、前記液体と混合および冷却して、前記蒸気を前記液体に吸収させて前記循環媒体を再生する工程、
を含むことを特徴とするものである。 The power generation method according to the embodiment includes:
Heating a circulating medium containing carbon dioxide, an amine compound and water;
Separating the vapor and liquid generated by the heating;
A step of generating electricity by rotating a power generation turbine with the steam, and a step of regenerating the circulating medium by mixing and cooling the vapor after being subjected to power generation with the liquid and absorbing the vapor into the liquid ,
It is characterized by including.

実施形態によれば、比較的温度が低い熱源を利用して効率的な発電を行うことができる。 According to the embodiment, efficient power generation can be performed using a heat source having a relatively low temperature.

実施形態による発電システムの構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the electric power generation system by embodiment. 実施形態による別の発電システムの構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of another electric power generation system by embodiment. 実施形態による発電システムにおける、循環媒体中のアミン化合物濃度、およびポンプ吐出圧力依存性と、発電効率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the amine compound density | concentration in a circulating medium, pump discharge pressure dependence, and electric power generation efficiency in the electric power generation system by embodiment.

実施形態に係る発電方法および発電システムについて、図面を参照しながら説明すると以下の通りである。 The power generation method and power generation system according to the embodiment will be described below with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
第１の実施形態による発電方法では、二酸化炭素とアミン化合物と水とを含む循環媒体を用いる。この循環媒体を、熱源を用いて加熱して蒸気を含む気体と、アミン化合物を含む液体とを発生させ、その気体によって発電タービンを回転させて起電を行う。起電に用いられた後の気体は、分離された液体に吸収させて回収し、液体状態の循環媒体として再利用する。 (First embodiment)
In the power generation method according to the first embodiment, a circulating medium containing carbon dioxide, an amine compound, and water is used. The circulating medium is heated using a heat source to generate a gas containing steam and a liquid containing an amine compound, and the gas turbine is rotated by the gas to generate electricity. The gas used for electromotive force is collected by being absorbed by the separated liquid and reused as a circulating medium in a liquid state.

循環媒体を用いた発電方法としてカリーナサイクルが知られているが、実施形態による発電方法は、カリーナサイクルで用いられるアンモニアと水とを含む循環媒体に代えて、二酸化炭素とアミン化合物と水とを含む循環媒体を用いる点が特徴のひとつである。この実施形態を図１を参照しながら説明すると以下の通りである。 The carina cycle is known as a power generation method using a circulating medium, but the power generation method according to the embodiment uses carbon dioxide, an amine compound, and water instead of the circulating medium containing ammonia and water used in the carina cycle. One of the features is that it uses a circulating medium. This embodiment will be described below with reference to FIG.

循環媒体は、ポンプ１により加熱器３に圧送される。圧送される循環媒体は、循環使用されており、後述する冷却器７において再生されるものであっても、冷却器７とポンプ１との間に配置された循環媒体貯蔵容器（図示せず）に貯蔵されたものであってもよい。 The circulating medium is pumped to the heater 3 by the pump 1. The circulating medium to be pumped is circulated and used, and even if it is regenerated in the cooler 7 described later, the circulating medium storage container (not shown) disposed between the cooler 7 and the pump 1. It may be stored in.

実施形態に用いられる循環媒体は、二酸化炭素とアミン化合物と水とを含むものである。ここで、アミン化合物の水溶液は、二酸化炭素吸収能力があり、低温低圧で二酸化炭素を吸収して、二酸化炭素とアミン化合物と水とを含む水溶液、すなわち循環媒体となる。そして、この循環媒体を加熱すると、比較的低い温度で、二酸化炭素を多く含む蒸気と、アミン化合物を多く含む液体とに分離するため、低温で蒸気を得ることができる。 The circulating medium used in the embodiment includes carbon dioxide, an amine compound, and water. Here, the aqueous solution of the amine compound has carbon dioxide absorption ability, absorbs carbon dioxide at low temperature and low pressure, and becomes an aqueous solution containing carbon dioxide, the amine compound and water, that is, a circulation medium. When this circulating medium is heated, it is separated into a vapor containing a large amount of carbon dioxide and a liquid containing a large amount of an amine compound at a relatively low temperature, so that the vapor can be obtained at a low temperature.

このようなアミン化合物としては、工場などの排気ガスに含まれる二酸化炭素回収システムに用いられるものが好ましい。具体的には、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるものであることが好ましく、モノエタノールアミンがより好ましい。そして、実施形態における循環媒体は、このアミン化合物を含む水溶液に二酸化炭素を吸収させたものであるが、このような循環媒体として、工場などの排気ガスに含まれる二酸化炭素回収システムにおける、二酸化炭素を吸収させた吸収液を用いることもできる。 As such an amine compound, what is used for the carbon dioxide recovery system contained in exhaust gas, such as a factory, is preferable. Specifically, it is preferably selected from the group consisting of monoethanolamine, diethanolamine, methyldiethanolamine, diisopropanolamine, and combinations thereof, and monoethanolamine is more preferable. The circulation medium in the embodiment is obtained by absorbing carbon dioxide in the aqueous solution containing the amine compound. As such a circulation medium, carbon dioxide in a carbon dioxide recovery system contained in exhaust gas such as a factory is used. It is also possible to use an absorbing solution that has absorbed water.

循環媒体のアミン化合物の含有量は特に限定されず、熱源の温度や目的とする起電能力などに応じて適切に設定される。アミン化合物の濃度が高い方が二酸化炭素の放出性能が高くなって起電性能に有利に作用する。一方、循環媒体による装置の腐食を抑制するためには、アミン化合物の濃度は低い方が望ましい。このような観点から、循環媒体のアミン化合物含有量は、例えば１０〜４０質量％、好ましくは１５〜３０質量％である。特に、熱源の温度が１００〜１２０℃の場合には、アミン化合物の含有量は約１５質量％が適切である。 The content of the amine compound in the circulating medium is not particularly limited, and is appropriately set according to the temperature of the heat source, the target electromotive capacity, and the like. The higher the concentration of the amine compound, the higher the carbon dioxide release performance, which advantageously affects the electromotive performance. On the other hand, in order to suppress corrosion of the apparatus due to the circulating medium, it is desirable that the concentration of the amine compound is low. From such a viewpoint, the content of the amine compound in the circulating medium is, for example, 10 to 40% by mass, preferably 15 to 30% by mass. In particular, when the temperature of the heat source is 100 to 120 ° C., the content of the amine compound is suitably about 15% by mass.

また、二酸化炭素の含有率は、循環媒体に含まれるアミン化合物に含まれるアミン基１モルあたり０．３〜１モル、好ましくは０．３〜０．７モルである。なお、この二酸化炭素とアミン化合物との割合は、前記ポンプから圧送されるとき、すなわち蒸気を発生させる前のものである。また、アミン化合物がモノエタノールアミンなどのモノアミンの場合は、アミン化合物に含まれるアミン基のモル数は、アミン化合物のモル数に一致する。 Moreover, the content rate of a carbon dioxide is 0.3-1 mol with respect to 1 mol of amine groups contained in the amine compound contained in a circulating medium, Preferably it is 0.3-0.7 mol. The ratio of carbon dioxide to amine compound is that when pumped from the pump, that is, before generating steam. When the amine compound is a monoamine such as monoethanolamine, the number of moles of the amine group contained in the amine compound matches the number of moles of the amine compound.

この循環媒体は、ポンプによって加圧されるが、そのときの圧力は一般的に知られているカリーナサイクルに比較して低い。具体的には１５０〜２００ｋＰａであることが好ましく、１７０〜１９０ｋＰａであることが好ましい。 This circulating medium is pressurized by a pump, but the pressure at that time is lower than that of a generally known carina cycle. Specifically, it is preferably 150 to 200 kPa, and preferably 170 to 190 kPa.

圧送された循環媒体は、加熱器３により加熱される。この加熱には任意の熱源を用いることができるが、本実施形態による発電方法は、低温で起電することができる。具体的には、工場排水、発電所排水、地熱、または温泉熱を用いることができる。加熱後の循環媒体の温度は、熱源の種類および温度、ならびに加熱器３の構造などを調整することによって変更することが可能である。加熱によって、循環媒体を気液二相状態にすることが必要であるが、そのためには、加熱後の循環媒体の温度が高いことが好ましい。一方、循環媒体中に含まれるアミン化合物の劣化を抑制するため、また循環媒体から二酸化炭素を十分に放出させるためには、温度が言っていいかであることが好ましい。このような観点から
加熱後の循環媒体の温度は８０〜１２０℃となるように調整されることが好ましい。 The circulating medium thus pumped is heated by the heater 3. Although any heat source can be used for this heating, the power generation method according to the present embodiment can generate electricity at a low temperature. Specifically, factory waste water, power plant waste water, geothermal heat, or hot spring heat can be used. The temperature of the circulating medium after heating can be changed by adjusting the type and temperature of the heat source, the structure of the heater 3, and the like. Although it is necessary to bring the circulating medium into a gas-liquid two-phase state by heating, it is preferable that the temperature of the circulating medium after heating is high. On the other hand, in order to suppress the deterioration of the amine compound contained in the circulating medium and to sufficiently release carbon dioxide from the circulating medium, it is preferable that the temperature be anything. From such a viewpoint, the temperature of the circulating medium after heating is preferably adjusted to 80 to 120 ° C.

加熱器３において加熱された循環媒体は気液二相状態となり、気液分離器４で供給される。気液二相状態の循環媒体は気液分離器４で、二酸化炭素−水蒸気混合気体と、水およびアミン化合物を主成分とする液体とに分離される。 The circulating medium heated in the heater 3 becomes a gas-liquid two-phase state and is supplied by the gas-liquid separator 4. The gas-liquid two-phase circulating medium is separated by the gas-liquid separator 4 into a carbon dioxide-water vapor mixed gas and a liquid mainly composed of water and an amine compound.

分離された二酸化炭素−水蒸気混合気体は、タービン５に供給されて断熱膨張し、タービンを駆動する。この駆動エネルギーが起電に利用されて発電される。 The separated carbon dioxide-water vapor mixed gas is supplied to the turbine 5 and adiabatically expands to drive the turbine. This drive energy is used for electromotive force to generate electricity.

タービンを駆動した後、混合気体は混合器６へ供給され、気液分離器４から供給される液体と混合される。混合器６で形成された混合物は、冷却器７へ供給されて冷却される。冷却器７において混合物は、一般に２０〜６０℃、例えば４０℃に冷却されて、混合気体を液体に吸収させる。このとき、実施形態においては特定の循環媒体を用いるため、加圧をする必要が無い。そして、吸収後の圧力は一般に１０〜３０ｋＰａとなる。 After driving the turbine, the mixed gas is supplied to the mixer 6 and mixed with the liquid supplied from the gas-liquid separator 4. The mixture formed by the mixer 6 is supplied to the cooler 7 and cooled. In the cooler 7, the mixture is generally cooled to 20 to 60 ° C., for example, 40 ° C., and the mixed gas is absorbed into the liquid. At this time, in the embodiment, since a specific circulating medium is used, it is not necessary to apply pressure. The pressure after absorption is generally 10 to 30 kPa.

この結果、タービン上流の圧力が１２０〜１８０ｋＰａ、タービン下流の圧力が１０〜３０ｋＰａとなるため、大きな圧力差が発生し、発電効率が高くなる。このような発電装置によるエネルギーは、装置の規模、循環媒体の種類、熱源の温度など、種々の条件で変動し得るが、例えば数百ｋＷまでの発電が可能である。そして、圧力が最大でも１８０ｋｐａ程度であるために、装置内部の圧力が従来知られているカリーナサイクルなどに比べて低いため、外気と接する部分は負圧となるため、タービン軸受けなどからの媒体のリークが少ない。このことに加え、有害なアンモニアを用いないために、安全性が高く、環境にも優しい発電方法である。 As a result, since the pressure upstream of the turbine is 120 to 180 kPa and the pressure downstream of the turbine is 10 to 30 kPa, a large pressure difference is generated and the power generation efficiency is increased. The energy generated by such a power generation apparatus can vary under various conditions such as the scale of the apparatus, the type of circulating medium, and the temperature of the heat source, but can generate power up to several hundred kW, for example. And since the pressure is about 180 kpa at the maximum, the pressure inside the device is lower than that of the conventionally known carina cycle, etc., so the portion in contact with the outside air is negative pressure, so that the medium from the turbine bearing etc. There are few leaks. In addition to this, since it does not use harmful ammonia, it is a safe and environmentally friendly power generation method.

冷却器７で再生された循環媒体は、直接ポンプ１に供給されて、再度循環されるか、循環媒体貯蔵容器（図示せず）に一次滞留された後に、再度循環される。 The circulating medium regenerated by the cooler 7 is directly supplied to the pump 1 and circulated again, or temporarily accumulated in a circulating medium storage container (not shown) and then circulated again.

（第２の実施形態）
第２の実施形態による発電方法は、第１の実施形態の方法に対して、熱交換器２によって、熱エネルギーをさらに有効活用するものである。 (Second Embodiment)
The power generation method according to the second embodiment uses the heat energy more effectively by the heat exchanger 2 than the method according to the first embodiment.

熱交換器２は、例えば図２に示すように、ポンプ１と加熱器３との間の配管と、気液分離器４から混合器６へ液体を供給する配管の交点に配置される。そして気液分離された後の、比較的高温である液体によって、加熱前の循環媒体を余熱するものである。この結果、加熱器３に供給される循環媒体の温度を上昇させることができると共に、混合器６に供給される液体の温度を下降させ、冷却器７における気体吸収の効率を改善することができる。 For example, as shown in FIG. 2, the heat exchanger 2 is arranged at the intersection of a pipe between the pump 1 and the heater 3 and a pipe that supplies liquid from the gas-liquid separator 4 to the mixer 6. Then, after the gas-liquid separation, the circulating medium before heating is preheated with a liquid having a relatively high temperature. As a result, the temperature of the circulating medium supplied to the heater 3 can be raised, the temperature of the liquid supplied to the mixer 6 can be lowered, and the efficiency of gas absorption in the cooler 7 can be improved. .

以上説明した各実施形態によれば、工場排水などの比較的温度が低い、例えば１２０℃以下の熱源を利用して、効率的な発電を行うことができる。さらにこの発電方法は、カリーナサイクルで必要とされた有害なアンモニアを利用する必要が無いうえ、作動圧力が低いために、循環媒体のリークそのものが抑制されているので、取り扱い性に優れている。 According to each embodiment described above, efficient power generation can be performed by using a heat source having a relatively low temperature such as factory waste water, for example, 120 ° C. or less. Furthermore, this power generation method is excellent in handleability because there is no need to use harmful ammonia required in the carina cycle, and since the operating pressure is low, leakage of the circulating medium itself is suppressed.

（発電システム）
実施形態による発電システムは、前記の発電方法を実施することができるシステムである。したがって、加圧ポンプ、加熱器、気液分離器、発電タービン、混合器、および冷却器、を具備している。そして、このシステムの内部には、二酸化炭素とアミン化合物と水とを含む循環媒体が封入されており、システム内で加熱された循環媒体が気体となって、発電タービンを回転させることによって起電することができる。 (Power generation system)
The power generation system according to the embodiment is a system capable of implementing the above power generation method. Accordingly, the apparatus includes a pressurizing pump, a heater, a gas-liquid separator, a power generation turbine, a mixer, and a cooler. In addition, a circulating medium containing carbon dioxide, an amine compound, and water is enclosed inside the system, and the circulating medium heated in the system becomes a gas, and the electromotive turbine is rotated by rotating the power generation turbine. can do.

まず、ポンプ１は、加熱前の循環媒体を加熱器に圧送するものである。圧送された循環媒体は、加熱器３において加熱される。このとき、加熱の熱源は外部から供給される。加熱によって二酸化炭素と水蒸気とを含む気体が発生し、一方で気化しなかった水およびアミン化合物は液体のまま残留する。気液分離器４は、加熱器３から供給される加熱後の循環媒体を、気体と液体とに分離することができるものである。 First, the pump 1 pumps the circulating medium before heating to a heater. The circulating medium thus pumped is heated in the heater 3. At this time, a heat source for heating is supplied from the outside. Heating generates a gas containing carbon dioxide and water vapor, while water and amine compounds that have not been vaporized remain liquid. The gas-liquid separator 4 can separate the heated circulating medium supplied from the heater 3 into a gas and a liquid.

気液分離器４によって分離された気体は、発電タービン５に供給され、発電タービンを駆動し、発電が起こる。発電タービン駆動後の気体は、混合器６に供給される。 The gas separated by the gas-liquid separator 4 is supplied to the power generation turbine 5 to drive the power generation turbine to generate power. The gas after driving the power generation turbine is supplied to the mixer 6.

気液分離器によって分離された液体は、直接混合器６に供給されるか、熱交換器２が存在する場合にはそれを経由して混合器６に供給される。熱交換器２が存在する場合、この熱交換器は分離後の液体によって加熱前の循環媒体を加熱するものである。 The liquid separated by the gas-liquid separator is directly supplied to the mixer 6 or supplied to the mixer 6 via the heat exchanger 2 when it exists. When the heat exchanger 2 exists, this heat exchanger heats the circulating medium before heating with the liquid after separation.

混合器６は、発電タービン駆動後の気体と、気液分離器から供給される液体とを混合する。生成した混合物は、引き続き冷却器７に供給される。冷却器７は混合器において得られる混合物を冷却して、前記気体を前記液体に吸収させて、循環媒体を再生するものである。 The mixer 6 mixes the gas after driving the power generation turbine and the liquid supplied from the gas-liquid separator. The produced mixture is subsequently supplied to the cooler 7. The cooler 7 cools the mixture obtained in the mixer, absorbs the gas into the liquid, and regenerates the circulation medium.

再生された循環媒体は、さらに循環されて連続的に発電を行うことができる。 The regenerated circulating medium can be further circulated to generate power continuously.

このような発電システムは、従来のカリーナサイクルに用いられていたものと同様にものを用いることができる。ただし、実施形態による発電方法は、システムの内部圧力がカリーナサイクルよりも低く、発電タービンが基本的に負圧によって駆動されるという特徴がある。このため、内部の循環媒体に含まれる物質が外部にリークする危険性が低い。さらには内部の循環媒体に用いられるアミン化合物や二酸化炭素は毒性が低いために、安全性がより高いものとなっている。 Such a power generation system can be the same as that used in a conventional carina cycle. However, the power generation method according to the embodiment is characterized in that the internal pressure of the system is lower than that of the carina cycle, and the power generation turbine is basically driven by negative pressure. For this reason, the danger that the substance contained in the internal circulating medium leaks to the outside is low. Furthermore, the amine compound and carbon dioxide used for the internal circulation medium are less toxic and therefore have higher safety.

（実施例）
図２に示されるシステムを用いて、実施形態による発電方法を実施する。 (Example)
The power generation method according to the embodiment is performed using the system shown in FIG.

循環媒体として１０ｋＰａの圧力で二酸化炭素（ＣＯ_２）を吸収させた１５質量％モノエタノールアミン（ＭＥＡ）水溶液を用意する。この循環媒体をポンプ１から吐出圧力１８０ｋＰａへ加圧する。このときの二酸化炭素吸収量はＣＯ_２／ＭＥＡモル比は０．５である。 A 15% by mass monoethanolamine (MEA) aqueous solution in which carbon dioxide (CO ₂ ) is absorbed at a pressure of 10 kPa as a circulation medium is prepared. The circulating medium is pressurized from the pump 1 to a discharge pressure of 180 kPa. The amount of carbon dioxide absorbed at this time is 0.5 in CO ₂ / MEA molar ratio.

加圧された循環媒体は熱交換器２および加熱器３で加熱され、気液二相状態になり、気液分離器４へ供給される。気液二相状態の循環媒体は気液分離器４で、ＣＯ_２−水蒸気混合気体と、水及びアミン化合物を主成分とする液体とに分離される。分離されたＣＯ_２−水蒸気混合気体はタービン５で断熱膨張し、タービン５を駆動する。タービン５から放出された気体は混合器６へ供給される。一方、気液分離器４から放出された液体は熱交換器２でポンプ１から供給される加圧循環媒体を加熱後、混合器６へ供給される。 The pressurized circulating medium is heated by the heat exchanger 2 and the heater 3 to be in a gas-liquid two-phase state and supplied to the gas-liquid separator 4. The gas-liquid two-phase circulating medium is separated by the gas-liquid separator 4 into a CO ₂ -water vapor mixed gas and a liquid mainly composed of water and an amine compound. The separated CO ₂ -steam mixed gas is adiabatically expanded in the turbine 5 to drive the turbine 5. The gas discharged from the turbine 5 is supplied to the mixer 6. On the other hand, the liquid discharged from the gas-liquid separator 4 is supplied to the mixer 6 after heating the pressurized circulating medium supplied from the pump 1 by the heat exchanger 2.

混合器６で混合されたＣＯ_２−水蒸気混合気体と液体は冷却器７へ供給される。冷却器７で４０℃に冷却され、ＣＯ_２−水蒸気混合気体は１０ｋＰａで液体へ吸収され、循環媒体として再生され、ポンプ１へ供給される。このときの発電効率を見積もったところ、約１４％であった。 The CO ₂ -steam mixed gas and liquid mixed in the mixer 6 are supplied to the cooler 7. Cooled to 40 ° C. by the cooler 7, the CO ₂ -water vapor mixed gas is absorbed into the liquid at 10 kPa, regenerated as a circulating medium, and supplied to the pump 1. The power generation efficiency at this time was estimated to be about 14%.

同様にして、吐出圧力を１５０〜２２０ｋＰａの間で変化させて、発電効率を見積もった。さらに、循環媒体中のアミン化合物の含有量を１５〜５０質量％の間で変化させて、発電効率を見積もった。得られた結果は図３に示すとおりであった。 Similarly, the power generation efficiency was estimated by changing the discharge pressure between 150 and 220 kPa. Furthermore, the power generation efficiency was estimated by changing the content of the amine compound in the circulating medium between 15 and 50% by mass. The obtained result was as shown in FIG.

１ポンプ、２熱交換器、３加熱器、４気液分離器、５タービン、６混合器、７冷却器 1 pump, 2 heat exchanger, 3 heater, 4 gas-liquid separator, 5 turbine, 6 mixer, 7 cooler

Claims

Heating a circulating medium containing carbon dioxide, an amine compound and water;
Separating the gas and liquid generated by the heating;
A step of generating electricity by rotating a power generation turbine with the steam, and a step of regenerating the circulation medium by mixing and cooling the gas after being subjected to power generation with the liquid and absorbing the gas into the liquid ,
A power generation method comprising:

The method according to claim 1, wherein the concentration of the amine compound contained in the circulating medium is 10 to 30% by mass.

The method according to claim 1 or 2, wherein the pressure of the gas upstream of the power generation turbine is 150 to 180 kPa.

The method of any one of Claims 1-3 which further includes the process of heating the said circulating medium before a heating with the liquid produced by the said heating.

A power generation system comprising a pressure pump, a heater, a gas-liquid separator, a power generation turbine, a mixer, and a cooler,
Inside the system, a circulating medium containing carbon dioxide, an amine compound and water is enclosed,
The pressure pump pumps the circulating medium to the heater;
The heater heats the circulating medium by a heat source supplied from outside;
The gas-liquid separator separates the heated circulating medium into a gas and a liquid;
The power generation turbine is rotated by the gas to generate electricity,
The mixer mixes the steam discharged from the power generation turbine and the liquid discharged from the heat exchanger;
The cooler cools the mixture obtained in the mixer, absorbs the gas into the liquid, and regenerates the circulation medium;
The regenerated circulating medium is further circulated to continuously generate power.

The system according to claim 5, further comprising a heat exchanger that preheats the circulating liquid before flowing into the heater by heat of the liquid discharged from the gas-liquid separator upstream of the heater. .