JPH02241909A - 混合流体サイクルプラントの混合比調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、二成分の混合媒体例えばアンモアと水、又は
水と臭化リチウムなどの非共沸混合媒体から成り、一方
の成分が他方の成分に吸収凝縮する混合流体を作動流体
とする混合流体サイクルプラントの混合比調整装置に関
し、廃熱回収、海洋温度差、地熱などの低熱源利用発電
プラント、又は冷凍、ヒートポンプサイクルなどに適用
できる。

従来の技術 この種の従来の混合流体サイクルプラントとして例えば
第２図に示すようなものがあり、このプラントは通常の
水／水蒸気を使用したサイクルプラントとは次の点で相
違している。

■作動流体として、二成分媒体例えば沸点の低いアンモ
ニアと沸点の高い水との混合流体を使用すること。

■タービン排気凝縮工程は、アンモニア濃度及び圧力の
異なる二段階凝縮ステップより構成されること。

以下これにつき詳述すると、第２図において、１がター
ビンであり、このタービン１からタービン排気路２を通
して排出されるタービン排気の持つ熱を回収する熱交換
器３がタービン出口に設けられている。

すなわち、この熱交換器３はタービン排気を例えばアン
モニア濃度の低いアンモニア水液（例えば４４ｖｔ％Ｎ
Ｈ３）と熱交換させる。これにより、アンモニア水液の
一部が蒸発し、熱交換器３の出口で高濃度のアンモニア
水蒸気と低濃度のアンモニア水液とから成る混相流体と
なる。この混相流体が、それから、気液路４を通して、
セパレータ５へ送られ、蒸気と液とに分離される。そし
て、このセパレータ５で分離された低濃度のアンモニア
水液（例えば３６ｗｔ％ＮＨ，）が、分離液路６及び流
量制御弁７を通して流れ、熱交換器３を出たタービン排
気に混合希釈され、この希釈された作動流体がそれから
低圧復液器８へ流れて、冷却流体例えば水（海水）で冷
却され、凝縮する。

このように、タービン排気にアンモニア濃度の低いアン
モニア水液を混合希釈し、復液器入口でのアンモニア濃
度を下げることによって、タービン排気を直接復液器で
凝縮させる場合より低圧で凝縮を達成できるものである
。

次に、この低圧復液器８の液溜９内の液すなわち低圧復
液器８で凝縮したアンモニア水液は給液ポンプ１０で昇
圧され、その一部が入口液路１１を通して熱交換器３へ
導入され、タービン排気により前述した如く加熱される
。

一方、給液ポンプ１０で昇圧された低濃度のアンモニア
水液の残りは、他の入口液路１２及び流量制御弁１３を
通して流れ、セパレータ５で分離されて分離蒸気路１４
を通して流れてくる高濃度のアンモニア水蒸気（例えば
９９ｗｔ％ＮＨ３）に混合されて、所定のアンモニア濃
度の作動流体（例えば７０ｖｔ％Ｎｕ、）に再生される
。

この再生された作動流体が、それから、高圧復液器１５
で冷却流体例えば水（海水）により再び冷却され、凝縮
を完了する。

そして、この高圧復液器１５の液溜１６内の液が、給液
ポンプ１７により蒸発器１８へ送られて、加熱流体例え
ば排ガスにより加熱され、これにより発生した蒸気がタ
ービンｌへ送られて仕事をし、その後前述した如くター
ビン排気路２を通して熱交換器３へ流入する。

以上述べた混合流体サイクルプラントによると、水／水
蒸気を使用したサイクルプラントに比べ、２０％以上の
出力増加が達成できるものである。

発明が解決しようとする課題 以上述べた如き混合流体サイクルプラントにおいては、
タービンを流れるタービン蒸気の作動流体混合比を変え
るのに、従来は、サイクル系外に作動流体の各成分用の
調節用タンクを設置して、過剰成分の回収及び不足成分
の供給を実施している。

したがって、従来は、サイクル系の外部と内部との間で
の作動流体の各成分の抽出、注入や希釈液量の変更など
煩雑な操作が必要であった。また、何等かの原因で、タ
ービン蒸気の作動流体混合比が変化してしまった場合に
も、前述したと同様に、煩雑な操作が必要であった。

課題を解決するための手段 本発明は、このような従来技術の課題を解決するために
、タービンと、このタービンからのタービン排気を二成
分の混合媒体から成る低濃度の作動流体と熱交換させる
熱交換器と、この熱交換器で加熱され気液路を通して送
られてきた作動流体を蒸気と液とに分離するセパレータ
と、このセパレータで分離された液を前記熱交換器を出
たタービン排気に混合させて希釈した作動流体を凝縮す
る低圧復液器と、この低圧復液器で凝縮した液の一部を
前記低濃度の作動流体として前記熱交換器に導入する入
口液路と、前記低圧復液器で凝縮した液の残りを前記セ
パレータで分離された蒸気に混合させて再生した作動流
体を凝縮する高圧復液器と、この高圧復液器で凝縮した
作動流体を蒸発させる蒸発器とを具備している混合流体
サイクルプラントにおいて、前記高圧復液器に作動流体
の混合比検出器を設けるとともに、前記熱交換器への入
口液路とこの熱・交換器からセパレータへ延びる気液路
とを接続するバイパス路を設け、このバイパス路には前
記混合比検出器によって制御される流量制御弁を設けた
ものである。

作用 このような手段によれば、タービン蒸気となる高圧復液
器液溜内の作動流体の混合比を検出し、その検出信号に
よりタービン出口の熱交換器をバイパスする作動流体の
流量を制御して、セパレータへ流入する作動流体の温度
を変化させ、これによりタービン蒸気の作動流体混合比
を任意に調整することができる。

実施例 以下第１図を参照して、本発明の一実施例について詳述
する。なお、第１図において、第２図に示したものと同
一の部分には同一の符号を付して、その詳細な説明は省
略する。

しかして、本発明によれば、高圧復液器１５には、その
液溜１６内の作動流体の混合比を検出する検出器２１が
設けられている。また、タービンｌの出口に設けた熱交
換器３への入口液路１１と、この熱交換器３からセパレ
ータ５へ延びる気液路４とを接続するバイパス路２２が
設けられている。そして、このバイパス路２２には、前
述した作動流体の混合比検出器２１の検出信号を処理す
る制御装置２３によって制御される流量制御弁２４が設
けられている。

次に、その作用について説明する。

タービンｌへ流れるタービン蒸気の濃度を高くしたい場
合、例えばタービン蒸気作動流体が前述した如く沸点の
低いアンモニアと沸点の高い水との混合流体から成り、
水に対してのアンモニアの量（濃度）を高くしたい場合
には、流量制御弁２４の開度を小さくして、バイパス路
２２を通る作動流体の流量を減らし、これによりセパレ
ータ５へ流入する作動流体の温度を高くして、セパレー
タ５内での発生蒸気量を増加させることにより、タービ
ン蒸気の濃度を高くすることができる。

この場合、セパレータ５から延びる分離液路６を流れる
分離液は、濃度が低下するため、低圧復液器８にて凝縮
する作動流体の濃度は一定のままとすることができる。

また、逆に、タービン蒸気の濃度を低くしたい場合には
、流量制御弁２４の開度を大きくして、バイパス路２２
を通る作動流体の流量を増やし、これによりセパレータ
５へ流入する作動流体の温度を低くして、セパレータ５
内での発生蒸気量を減少させることにより、タービン蒸
気の濃度を低くすることができる。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、混合流体サイクル
プラントにおけるタービン蒸気となる高圧復液器液溜内
の作動流体の混合比を検出し、その検出信号によりター
ビン出口の熱交換器をバイパスする作動流体の流量を制
御して、セパレータへ流入する作動流体の温度を変化さ
せ、これによりタービン蒸気の作動流体混合比を任意に
調整することができるので、サイクル系の外部と内部と
の間での作動流体の各成分の抽出、注入や希釈液量の変
更など煩雑な操作が不要となる。

また、何等かの原因で、タービン蒸気の作動流体混合比
が変化してしまった場合でも、煩雑な操作が不要となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による混合流体サイクルプラントの混合
比調整装置の一例を示す系統図、第２図は従来例を示す
図である。 ■・・タービン、２・・タービン排気路、３・・熱交換
器、４・・気液路、５・・セパレータ、６・・分離液路
、７・・流量制御弁、８・・低圧復液器、９・・液溜、
１０・・給液ポンプ、１１．１２・・入口液路、１３・
・流量制御弁、１４・・分離蒸気路、１５・・高圧復液
器、１６・・液溜、１７・・給液ポンプ、１８・・蒸発
器、２１・・作動流体混合比検出器、２２・・バイパス
路、２３・・信号処理制御装置、２４・・流量制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タービンと、このタービンからのタービン排気を二成分
   の混合媒体から成る低濃度の作動流体と熱交換させる熱
   交換器と、この熱交換器で加熱され気液路を通して送ら
   れてきた作動流体を蒸気と液とに分離するセパレータと
   、このセパレータで分離された液を前記熱交換器を出た
   タービン排気に混合させて希釈した作動流体を凝縮する
   低圧復液器と、この低圧復液器で凝縮した液の一部を前
   記低濃度の作動流体として前記熱交換器に導入する入口
   液路と、前記低圧復液器で凝縮した液の残りを前記セパ
   レータで分離された蒸気に混合させて再生した作動流体
   を凝縮する高圧復液器と、この高圧復液器で凝縮した作
   動流体を蒸発させる蒸発器とを具備している混合流体サ
   イクルプラントにおいて、前記高圧復液器に作動流体の
   混合比検出器を設けるとともに、前記熱交換器への入口
   液路とこの熱交換器からセパレータへ延びる気液路とを
   接続するバイパス路を設け、このバイパス路には前記混
   合比検出器によって制御される流量制御弁を設けたこと
   を特徴とする、混合流体サイクルプラントの混合比調整
   装置。