JPH0568366A - Combined power generation method - Google Patents

Combined power generation method

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Publication number
JPH0568366A
JPH0568366A JP22897291A JP22897291A JPH0568366A JP H0568366 A JPH0568366 A JP H0568366A JP 22897291 A JP22897291 A JP 22897291A JP 22897291 A JP22897291 A JP 22897291A JP H0568366 A JPH0568366 A JP H0568366A
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JP
Japan
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power generation
generator
gas
generation system
combined power
Prior art date
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Pending
Application number
JP22897291A
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Japanese (ja)
Inventor
Giichi Dosono
義一 堂園
Masafumi Ishimura
真文 石村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】熱を発電に直接利用できない領域を有効に活用
して利用し、より高効率の複合発電方式を提供するもの
である。 【構成】本発明に係る複合発電方式は、燃焼器11から
の高温ガスの導入により発電を行なうオープンサイクル
MHD発電機12と、オープンサイクルMHD発電機1
2から排出された燃焼ガスにより希ガスを加熱する高温
熱交換器2と、高温熱交換器2で加熱された希ガスの導
入により発電を行なうクローズドサイクルMHD発電機
4とを具備し、熱を直接利用できない領域を、両MHD
発電機4,12で相互に補うようにしたものである。
(57) [Summary] [Purpose] To provide a more efficient combined power generation system by effectively utilizing the region where heat cannot be directly used for power generation. [Structure] The combined power generation system according to the present invention includes an open cycle MHD generator 12 and an open cycle MHD generator 1 that generate power by introducing high-temperature gas from a combustor 11.
A high temperature heat exchanger 2 for heating a rare gas by the combustion gas discharged from 2 and a closed cycle MHD generator 4 for generating power by introducing the rare gas heated by the high temperature heat exchanger 2 are provided. Areas that cannot be used directly
The generators 4 and 12 complement each other.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、MHD発電(Magnetoh
ydrodynamic Power Generation)を利用する複合発電方
式に係り、特にオープンサイクルMHD発電機とクロー
ズドサイクルMHD発電機とを組合わせて発電効率を向
上させた複合発電方式に関する。
The present invention relates to MHD power generation (Magnetoh
The present invention relates to a combined power generation system utilizing ydrodynamic power generation, and more particularly to a combined power generation system in which an open cycle MHD generator and a closed cycle MHD generator are combined to improve power generation efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】MHD発電は電離気体(プラズマ)ある
いは液体金属のような導電性のある流体を磁界を横切っ
て運動させ、ファラデー効果によって流体中に電圧を誘
起させる直接発電方式である。具体的には、MHD発電
は、石炭や重油、天然ガスの燃焼により得られる高温電
磁流体燃焼ガス(温度約3000K)、あるいは熱交換
器を通過させることにより得られるヘリウム、アルゴン
等の高温電磁流体ガス(温度約2000K)を、作業流
体として電気導体の代わりに強磁場中を音速流で通過さ
せ、磁束(磁界)を横切ることによって発電する方式で
ある。高温ガスには、電離を促進させて導電率を高める
ため、シード物質と呼ばれるカリウムやセシウムが加え
られる。
MHD power generation is a direct power generation method in which a conductive fluid such as ionized gas (plasma) or liquid metal is moved across a magnetic field to induce a voltage in the fluid by the Faraday effect. Specifically, MHD power generation is a high temperature electromagnetic fluid combustion gas (temperature of about 3000K) obtained by burning coal, heavy oil, natural gas, or high temperature electromagnetic fluid such as helium or argon obtained by passing through a heat exchanger. This is a method of generating electricity by passing a gas (temperature of about 2000 K) as a working fluid in a strong magnetic field instead of an electric conductor in a sonic flow and crossing a magnetic flux (magnetic field). Potassium and cesium, which are called seed substances, are added to the high-temperature gas in order to promote ionization and increase conductivity.

【0003】このMHD発電を利用する従来の複合発電
方式の一例として、図3にクローズドサイクルMHD複
合発電方式を、また図4にオープンサイクルMHD複合
発電方式をそれぞれ示す。
As an example of a conventional combined power generation system utilizing this MHD power generation, FIG. 3 shows a closed cycle MHD combined power generation system and FIG. 4 shows an open cycle MHD combined power generation system.

【0004】図3において、圧縮機1で圧縮されて昇圧
された空気は、高温熱交換器2で燃焼されて高温とな
り、希ガスと熱交換を行なった後、ガスタービン3に案
内されてこのガスタービンを駆動させ、発電を行なう。
また、高温熱交換器2で昇温した希ガスは、クローズド
サイクルMHD発電機(以下、CCMHD発電機とい
う。)4を通って発電を行なった後、再生熱交換器5で
熱交換を行なって低温となる。低温となった希ガスは、
圧縮機6で昇圧された後、再生熱交換器5で再度昇温さ
れ、低圧側のガスタービン7に案内されてガスタービン
7を駆動し、発電を行なう。ガスタービン7を通った希
ガスは、前記高温熱交換器2に再び導かれて次の発電サ
イクルに備えられ、希ガスの閉ループを構成している。
In FIG. 3, the air compressed and increased in pressure by the compressor 1 is burned in the high temperature heat exchanger 2 to reach a high temperature, and after exchanging heat with the rare gas, it is guided to the gas turbine 3 to be heated. Drives a gas turbine to generate electricity.
The noble gas heated in the high temperature heat exchanger 2 passes through a closed cycle MHD generator (hereinafter, referred to as CCMHD generator) 4 to generate electricity, and then heat is exchanged in the regenerative heat exchanger 5. It becomes low temperature. The noble gas that became low temperature,
After the pressure is increased in the compressor 6, the temperature is raised again in the regenerative heat exchanger 5 and guided by the low pressure side gas turbine 7 to drive the gas turbine 7 to generate electricity. The rare gas that has passed through the gas turbine 7 is re-introduced to the high temperature heat exchanger 2 and is prepared for the next power generation cycle to form a closed loop of the rare gas.

【0005】一方、図4においては、燃焼器11で燃焼
された空気は、オープンサイクルMHD発電機(以下、
OCMHD発電機という。)12を通って発電を行なう
とともに、輻射ボイラ13、空気加熱器14およびボイ
ラ15で熱交換を行なった後、排気される。また、ボイ
ラ15および輻射ボイラ13で加熱され、昇温した蒸気
は、蒸気タービン16に案内され、ここで蒸気タービン
16を駆動して発電を行なうとともに、ポンプ17によ
りボイラ15に導かれ、次の蒸気の閉サイクルに備えら
れる。
On the other hand, in FIG. 4, the air burned in the combustor 11 is an open cycle MHD generator (hereinafter,
It is called OCMHD generator. ) 12 to generate electric power and heat is exchanged by the radiant boiler 13, the air heater 14 and the boiler 15, and then exhausted. Further, the steam heated by the boiler 15 and the radiant boiler 13 and heated is guided to the steam turbine 16, where the steam turbine 16 is driven to generate electric power, and is also guided to the boiler 15 by the pump 17 to Prepared for a closed cycle of steam.

【0006】ところで、OCMHD発電の利用温度領域
は約3000K〜約2200K、CCMHD発電の利用
温度領域は約2200K〜約1000Kである。そし
て、これらの一方を、ガスタービンあるいは蒸気タービ
ン上流の高温域に利用することにより、高温の熱を有効
に利用した高効率の複合発電方式となることが考えられ
る。
By the way, the operating temperature range of OCMHD power generation is about 3000K to about 2200K, and the operating temperature range of CCMHD power generation is about 2200K to about 1000K. Then, by utilizing one of these in the high temperature region upstream of the gas turbine or steam turbine, it is conceivable that a high-efficiency combined cycle power generation system that effectively uses high-temperature heat will be obtained.

【0007】なお、この複合発電方式のうち、MHD発
電を利用している領域はトッピング、ガスタービンある
いは蒸気タービンを利用している領域はボトミングと呼
ばれている。
In this combined power generation system, a region utilizing MHD power generation is called topping, and a region utilizing gas turbine or steam turbine is called bottoming.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の複合発電方式
は、OCMHD発電あるいはCCMHD発電のいずれか
一方を利用した複合発電方式であるため、OCMHD複
合発電方式においては、トッピングとボトミングとの間
に、熱を発電に直接利用できない領域が生じ、またCC
MHD複合発電方式においては、CCMHD発電機の上
流に、熱を発電に直接利用できない領域が生じるという
問題がある。このため、熱を直接発電に利用できない領
域の有効利用が要請されている。
Since the conventional combined power generation system is a combined power generation system utilizing either OCMHD power generation or CCMHD power generation, in the OCMHD combined power generation system, between the topping and the bottoming, There are areas where heat cannot be directly used for power generation, and CC
In the MHD combined power generation system, there is a problem that a region where heat cannot be directly used for power generation occurs upstream of the CCMHD power generator. For this reason, effective utilization of a region where heat cannot be directly used for power generation is required.

【0009】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、熱を発電に直接利用できない領域を有効に活用
して広い温度領域の熱を有効に利用し、より高効率の複
合発電方式を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and utilizes a region in which heat cannot be directly used for power generation to effectively utilize heat in a wide temperature range, thereby providing a more efficient combined power generation system. The purpose is to provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する手段として、燃焼器からの高温ガスの導入により
発電を行なうオープンサイクルMHD発電機と、オープ
ンサイクル発電機から排出された燃焼ガスにより希ガス
を加熱する高温熱交換器と、高温熱交換器で加熱された
希ガスの導入により発電を行なうクローズドサイクルM
HD発電機とをそれぞれ設けるようにしたことを特徴と
する複合発電方式である。
As means for achieving the above object, the present invention provides an open cycle MHD generator for generating power by introducing a high temperature gas from a combustor, and a combustion gas discharged from the open cycle generator. High-temperature heat exchanger that heats the rare gas by means of a closed cycle M that performs power generation by introducing the rare gas heated by the high-temperature heat exchanger
This is a combined power generation system characterized in that an HD generator and a HD generator are respectively provided.

【0011】[0011]

【作用】本発明に係る複合発電方式においては、オープ
ンサイクルMHD発電機の下流域に、オープンサイクル
MHD発電機からの燃焼ガスで加熱される希ガスを用い
るクローズドサイクルMHD発電機が設置される。この
ため、熱を発電に直接利用できない領域を、OCMHD
発電機およびCCMHD発電機の双方で相互に補うこと
になる。したがって、広い温度領域の熱を有効に利用す
ることができ、より高効率の複合発電方式が得られる。
In the combined power generation system according to the present invention, the closed cycle MHD generator using the rare gas heated by the combustion gas from the open cycle MHD generator is installed in the downstream region of the open cycle MHD generator. Therefore, the area where heat cannot be directly used for power generation is
Both the generator and the CCMHD generator will complement each other. Therefore, heat in a wide temperature range can be effectively used, and a more efficient combined power generation system can be obtained.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1を参照して
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0013】図1において、符号11は燃焼器であり、
この燃焼器11からの燃焼ガスは、OCMHD発電機1
2を通ってMHD発電を行なうとともに、高温熱交換器
2で希ガスとの熱交換を行ない、さらにボイラ15で蒸
気との熱交換を行なった後、排出されるようになってい
る。
In FIG. 1, reference numeral 11 is a combustor,
Combustion gas from the combustor 11 is generated by the OCMHD generator 1
MHD power generation is performed through the heat exchanger 2, heat exchange with the rare gas is performed in the high temperature heat exchanger 2, heat exchange with the steam is further performed in the boiler 15, and then the heat is discharged.

【0014】一方、高温熱交換器2での熱交換により昇
温した希ガスは、図1に示すように、CCMHD発電機
4を通ってMHD発電を行なうようになっており、この
CCMHD発電機4から排出された希ガスは、ボイラ2
1で蒸気と熱交換を行なった後、圧縮機22で圧縮され
て昇圧され、高温熱交換器2に再び還流される。これに
より、希ガスの閉ループ(閉サイクル)を形成してい
る。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the noble gas whose temperature has been raised by heat exchange in the high temperature heat exchanger 2 passes through the CCMHD generator 4 to generate MHD, and this CCMHD generator is used. Noble gas discharged from No. 4 is boiler 2
After exchanging heat with the steam in 1, the compressor 22 compresses and raises the pressure, and the high temperature heat exchanger 2 recirculates again. This forms a closed loop (closed cycle) of rare gas.

【0015】また、ボイラ21で加熱された蒸気は、図
1に示すように、蒸気タービン23に案内され、ここで
蒸気タービン23を駆動して発電を行なった後、ポンプ
24によって昇圧されてボイラ21に戻され、蒸気の閉
ループ(閉サイクル)を形成している。
As shown in FIG. 1, the steam heated by the boiler 21 is guided to a steam turbine 23, where the steam turbine 23 is driven to generate electric power, and then boosted by a pump 24 to be boosted. 21 to form a closed loop (closed cycle) of steam.

【0016】さらに、ボイラ15で加熱された蒸気は、
図1に示すように、蒸気タービン16に案内されてこの
蒸気タービン16を駆動して発電を行なった後、ポンプ
17によりボイラ15に戻され、蒸気の閉ループを形成
している。
Further, the steam heated in the boiler 15 is
As shown in FIG. 1, after being guided by the steam turbine 16 to drive the steam turbine 16 to generate electricity, the steam is returned to the boiler 15 by the pump 17 to form a closed loop of steam.

【0017】図1に示す複合発電方式においては、トッ
ピングにOCMHD発電機12およびCCMHD発電機
4が用いられ、ボトミングに蒸気タービン16,23が
用いられて複合発電サイクルが構成されている。このた
め、熱を発電に直接利用できない領域を、両MHD発電
機4,12で相互に補うことができ、広い温度領域にわ
たる熱を有効に利用してより高効率のMHD複合発電を
行なうようになっている。
In the combined power generation system shown in FIG. 1, the OCMHD generator 12 and the CCMHD generator 4 are used for topping, and the steam turbines 16, 23 are used for bottoming to form a combined power generation cycle. Therefore, the area where heat cannot be directly used for power generation can be mutually complemented by both MHD generators 4 and 12, and the heat over a wide temperature range can be effectively used to perform more efficient MHD combined power generation. Is becoming

【0018】図2は、本発明の第2実施例を示すもの
で、トッピングにOCMHD発電機12およびCCMH
D発電機4を用い、かつボトミングに蒸気タービン16
およびガスタービン7を用いて複合発電サイクルを構成
したものである。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, in which the OCMHD generator 12 and CCMH are used for topping.
Steam generator 16 for bottoming using D generator 4
And the gas turbine 7 is used to configure a combined cycle.

【0019】この複合発電方式においては、OCMHD
発電機12を通った燃焼ガスは高温熱交換器2で希ガス
を加熱し、加熱された希ガスは、図2に示すように、C
CMHD発電機4を通ってMHD発電を行なうようにな
っており、このCCMHD発電機4からの希ガスは、再
生熱交換器5で熱交換されて降温するようになってい
る。降温した希ガスは、圧縮機6に送られて圧縮され、
昇圧された後、再生熱交換器5で再度昇温されて、ガス
タービン7に案内され、このガスタービン7を駆動して
発電を行なうようになっている。そして、ガスタービン
7を通った希ガスは、前記高温熱交換器2に導かれて希
ガスの閉ループ(閉サイクル)を形成するようになって
いる。
In this combined power generation system, OCMHD
The combustion gas that has passed through the generator 12 heats the noble gas in the high temperature heat exchanger 2, and the heated noble gas is C as shown in FIG.
MHD power generation is performed through the CMHD power generator 4, and the rare gas from the CCMHD power generator 4 is heat-exchanged by the regenerative heat exchanger 5 to lower the temperature. The cooled noble gas is sent to the compressor 6 and compressed,
After the pressure is increased, the temperature is again raised in the regenerative heat exchanger 5 and is guided to the gas turbine 7, which drives the gas turbine 7 to generate electricity. Then, the rare gas that has passed through the gas turbine 7 is guided to the high temperature heat exchanger 2 to form a closed loop (closed cycle) of the rare gas.

【0020】なお、その他の点については、第1実施例
と同一構成となっている。
The other points are the same as those of the first embodiment.

【0021】しかして、複合発電方式をこのように構成
しても、第1実施例と同様の効果が期待できる。
However, even if the combined power generation system is constructed in this way, the same effect as in the first embodiment can be expected.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、OCM
HD発電機の下流域に、CCMHD発電機を設置するよ
うにしているので、熱を直接利用できない領域を、両M
HD発電機で相互に補って、広い温度領域の熱を有効に
利用することができる。このため、後述のMHD複合発
電方式よりも高効率の複合発電方式が得られる。
As described above, the present invention provides the OCM.
Since the CCMHD generator is installed in the downstream area of the HD generator, the area where heat cannot be directly used is
The HD generators can complement each other to effectively use heat in a wide temperature range. Therefore, it is possible to obtain a combined power generation method having higher efficiency than the MHD combined power generation method described later.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る複合発電方式を示す
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a combined power generation system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例に係る複合発電方式を示す
構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a combined power generation system according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来のCCMHD複合発電方式を示す構成図で
ある。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a conventional CCMHD combined power generation system.

【図4】従来のOCMHD複合発電方式を示す構成図で
ある。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional OCMHD combined power generation system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 高温熱交換器 4 CCMHD発電機 5 再生熱交換器 6,22 圧縮機 7 ガスタービン 11 燃焼器 12 OCMHD発電機 15,21 ボイラ 16,23 蒸気タービン 17,24 ポンプ 2 High temperature heat exchanger 4 CCMHD generator 5 Regenerative heat exchanger 6,22 Compressor 7 Gas turbine 11 Combustor 12 OCMHD generator 15,21 Boiler 16,23 Steam turbine 17,24 Pump

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼器からの高温ガスの導入により発電
を行なうオープンサイクルMHD発電機と、オープンサ
イクルMHD発電機から排出された燃焼ガスにより希ガ
スを加熱する高温熱交換器と、高温熱交換器で加熱され
た希ガスの導入により発電を行なうクローズドサイクル
MHD発電機とを具備することを特徴とする複合発電方
式。
1. An open-cycle MHD generator that generates electric power by introducing hot gas from a combustor, a high-temperature heat exchanger that heats a rare gas by the combustion gas discharged from the open-cycle MHD generator, and high-temperature heat exchange. A combined cycle power generation system, comprising: a closed cycle MHD generator that generates power by introducing a rare gas heated in a vessel.
JP22897291A 1991-09-09 1991-09-09 Combined power generation method Pending JPH0568366A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100725320B1 (en) * 2005-12-23 2007-06-07 재단법인 포항산업과학연구원 Manufacturing method of metal composite material
KR20240175628A (en) * 2023-06-13 2024-12-20 울산과학기술원 Combined power generation system and method thereof

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