JPH04295267A - シード回収用熱交換器 - 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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、化石燃料の燃焼を熱源
とする火力発電プラントのトッピング等として用いられ
るクローズドサイクルＭＨＤ発電システムのシード回収
用熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は希ガスを用いるクローズドサイク
ルＭＨＤ発電のシステムを示すものである。このシステ
ムはクローズドループを形成しており、作動流体は希ガ
ス１（アルゴンまたはヘリウム）である。高温希ガス加
熱器２は化石燃料の燃焼によって高温に加熱された蓄熱
体３を有する。圧縮機４によって循環される希ガス１は
、この蓄熱体３を通過することによって昇温した後にシ
ード注入装置５からシード剤（金属カリウムまたはセシ
ウム）が注入されて高い導電率が与えられＭＨＤ発電機
６に流入する。ＭＨＤ発電機６には超電導マグネット７
によって磁場が与えられており、ＭＨＤ発電機６を通過
する高導電率かつ高速の希ガス流体と磁場との電磁誘導
作用によって、ＭＨＤ発電機６に付属する電極８，９間
に起電力が得られる。

【０００３】ＭＨＤ発電機６を通過した希ガス１は、熱
エネルギーが電気エネルギーに変換された分降温してい
るが、なお高温である。この高温度の希ガスはシード剤
を気相条件で含有しているが、シード剤含有のまま圧縮
機４を経て高温希ガス加熱器２に還流させることはでき
ない。なぜならば、高温希ガス加熱器２の蓄熱体３は酸
化物系のセラミックス（アルミナ、ジルコニアなど）が
使われており高温度においてシード剤との化学反応が促
進され、蓄熱体３が劣化するためである。

【０００４】そこで、ＭＨＤ発電機６を出た希ガス中の
シード剤をほぼ１００％除去・回収する必要があるが、
この目的のためにシェルアンドチューブ形の熱交換器１
０が使われる。熱交換器１０の冷却管１１の中には冷却
媒体１２が通されており、冷却管１１の外側では希ガス
が降温するとともに希ガス中のシード剤が凝縮しかつ管
表面に付着することによってシード剤の除去・回収が行
われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、シード
剤除去・回収の目的でシェルアンドチューブ形の熱交換
器が用いられるが、従来考えられているその構造例を図
４と図５に示す。冷却管１１は希ガス１の流入方向に対
して水平に配列されており、希ガスの熱交換器内の流路
である管外室の底板１３も水平板で構成されている。

【０００６】このような構造であると、希ガス内のシー
ド剤は冷却管１１の外表面で凝縮付着するが、付着後の
液化シードは重力により冷却管の下側に集積してから落
下することによって除去される。しかし落下したシード
液滴は、なお下方に位置する別な冷却管上に落下しその
冷却管によるシード剤凝縮性能を阻害することになる。 また、落下するシード剤が最下部に達しても、管外室の
底板１３が水平であるため液化シード剤の管外室の外部
への除去・回収性能が悪い。

【０００７】そこで本発明は、冷却管外面に凝縮付着し
た液化シード剤を速やかに冷却管群から排除するととも
に、管外室の最下部に落下した液化シード剤を速やかに
管外室の外に排除・回収することのできるシード回収用
熱交換器を提供することを目的とする。 ［発明の構成］

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては、希ガ
スを用いるクローズドサイクルＭＨＤ発電システムの作
動流体であるシードを含有した希ガスがＭＨＤ発電機を
通過した後に位置するシェルアンドチューブ形の熱交換
器であって、冷却管の方向をほぼ鉛直方向に配置する。 また、冷却管の下方の管板を水平面に対して傾斜させ、
その傾斜面の最下部に凝縮したシードが貯溜する貯溜部
を設ける。

【０００９】

【作用】シード剤を含有する希ガスはシェルアンドチュ
ーブ形の熱交換器の冷却管外で冷却され、気相状態のシ
ードは凝縮し冷却管外に付着して積層するが、本発明に
おいては冷却管が上下方向に配列されているため重力に
よって冷却管表面を伝わって流下する。また、下端に達
したシード液は管板が傾斜しているため重力によって傾
斜面に沿って下方に移動し、最下端の貯溜部に容易に流
入する。

【００１０】

【実施例】実施例の構成

【００１１】図１に示す熱交換器はシェルアンドチュー
ブ形であり、冷却管１１は熱交換器の本体１４の中にほ
ぼ鉛直方向に配列する。冷却管１１の内には冷却媒体で
ある冷却水１２が通されている。また冷却管１１は上方
の管板１５と下方の管板１６の間に配列されているが、
これらの管板は水平面に対して傾斜しており、下方の管
板１６の傾斜の最下部は凹形状の貯溜部１７を有してい
る。貯溜部１７にはシード剤排出管１８が配管されてい
る。 実施例の作用

【００１２】図１に示す熱交換器にはシード剤を気相状
態で含有する希ガス１が流入し、冷却管１１によって冷
却されるとともに含有シード剤は冷却管１１の表面で凝
縮し冷却管１１の表面に付着する。付着した液化シード
剤は重力によって降下するが、冷却管１１がほぼ鉛直方
向に配置されているので冷却管表面に沿って流下し下端
の管板１６まで容易に到達する。

【００１３】また、下方の管板１６に到達した液化シー
ド剤は、下方の管板１６の傾斜面に沿って重力によって
容易に傾斜面の最下部に位置する凹形状の貯溜部１７に
移動して貯溜する。この部分に貯溜した液化シード剤は
、排出管１８によって外部に定常的あるいは定期的に排
出される。 実施例の効果

【００１４】この実施例の熱交換器においては、流入す
るシード剤を含有する希ガスを冷却して冷却管１１の表
面上でシード剤を凝縮かつ流下排除する性能が向上し、
また液化シード剤が速やかに冷却管の表面上から除去さ
れかつ他の冷却管からの落下あるいは移動がないため希
ガスに対する伝熱特性が害されないですむ。また、下部
管板１６上に落下した液化シードも容易に凹形状の貯溜
部１７に移動して行くので、全体としてシード剤の除去
・回収性能がよくなる。 他の実施例

【００１５】図１に示す熱交換器は、冷却管内の冷却媒
体を冷却水としたが、図２に示すように希ガスと希ガス
の再生熱交換器１９を用いること、すなわち冷却管１１
内の冷却媒体として希ガス１を用いることでもよい。こ
のときは、希ガス１は圧縮機４のアフタークーラ２０で
冷却されている。

【００１６】

【発明の効果】本発明においては、シェルアンドチュー
ブ形の熱交換器の冷却管配列をほぼ鉛直方向とするので
液化シード剤は速やかに冷却管群の最下部に流下する。 このことによって冷却管の周囲の液化シード剤の量（厚
さ）も小さく抑えられるので伝熱性能も阻害されない。 さらに、本発明においては、冷却管群の最下部の管板が
傾斜していることにより、最下部に流下した液化シード
剤はさらに熱交換器本体の外部へ向かって速やかに移動
する。

【００１７】以上によって本発明のシード回収用熱交換
器によれば、効率的な熱交換による希ガスの降温とシー
ド剤の凝縮が促進されるとともに、凝縮した液化シード
剤を速やかに管群の外さらには熱交換器の外部に移動す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のシード回収用熱交換器の構造
を示す図

【図２】他の実施例を示す系統図

【図３】クローズドサイクルＭＨＤ発電システムを示す
系統図

【図４】従来のシード回収用熱交換器の構造を示す図

【
図５】図４のＡ−Ａ矢視断面図

【符号の説明】

１…希ガス　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　２…高温希ガス加熱器 ３…蓄熱体　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　４…圧縮機５…シード注入装置　　　　　
　　　　　　　　　　　　　６…ＭＨＤ発電機 ７…超電導マグネット　　　　　　　　　　　　　　　
　８，９…電極１０…シード回収用熱交換器　　　　　
　　　　　１１…冷却管１２…冷却水　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　１３…底板１４…シ
ード回収用熱交換器本体　　　　　　１５…上方管板１
６…下方管板　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１７…液化シード貯溜部 １８…シード排出管　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１９…再生熱交換器 ２０…アフタークーラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　希ガスを用いるクローズドサイクルＭ
   ＨＤ発電システムの作動流体であるシードを含有した希
   ガスがＭＨＤ発電機を通過した後に位置するシェルアン
   ドチューブ形の熱交換器であって、冷却管の方向をほぼ
   鉛直方向に配置し、この冷却管の表面上を凝縮したシー
   ドが流下するようにしたシード回収用熱交換器。
2. 【請求項２】　　冷却管に接合された下方の管板を水平
   面に対して傾斜させ、その傾斜面の最下端に凝縮したシ
   ードが貯溜する貯溜部を設けた請求項１記載のシード回
   収用熱交換器。