JPH0691731B2 - 閉サイクルｍｈｄ発電装置を用いた発電システム - Google Patents
閉サイクルｍｈｄ発電装置を用いた発電システムInfo
- Publication number
- JPH0691731B2 JPH0691731B2 JP2234519A JP23451990A JPH0691731B2 JP H0691731 B2 JPH0691731 B2 JP H0691731B2 JP 2234519 A JP2234519 A JP 2234519A JP 23451990 A JP23451990 A JP 23451990A JP H0691731 B2 JPH0691731 B2 JP H0691731B2
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- Japan
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- power generation
- combustor
- combustion
- carbon dioxide
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、化石燃料を熱源とし、閉サイクルMHD発電を
用いて、燃焼排ガスを排出することなく高効率で発電を
行うことができる複合発電システムに関するものであ
る。
用いて、燃焼排ガスを排出することなく高効率で発電を
行うことができる複合発電システムに関するものであ
る。
（従来の技術） 化石燃料は主として炭素と水素によって構成され、これ
を空気で完全燃焼させた場合には、窒素、炭酸ガスおよ
び水蒸気を主成分とする燃焼排ガスが生じる。従来の火
力発電所では、この燃焼排ガスをそのまま大気中に放出
していたが、近年、炭酸ガスの排出に伴う地球温暖化が
問題となっており、炭酸ガス排出量の削減が重要な課題
となりつつある。発電量を削減せずに、火力発電所から
排出される炭酸ガスの量を減らす方策としては、燃焼排
ガスから炭酸ガスを除去する方法と、発電効率を向上さ
せ、燃焼排ガス量を削減させる方法とが考えられてお
り、高効率を維持しながら、燃焼排ガス中から容易に炭
酸ガスを除去することがてきるシステムの出現が望まれ
ている。
を空気で完全燃焼させた場合には、窒素、炭酸ガスおよ
び水蒸気を主成分とする燃焼排ガスが生じる。従来の火
力発電所では、この燃焼排ガスをそのまま大気中に放出
していたが、近年、炭酸ガスの排出に伴う地球温暖化が
問題となっており、炭酸ガス排出量の削減が重要な課題
となりつつある。発電量を削減せずに、火力発電所から
排出される炭酸ガスの量を減らす方策としては、燃焼排
ガスから炭酸ガスを除去する方法と、発電効率を向上さ
せ、燃焼排ガス量を削減させる方法とが考えられてお
り、高効率を維持しながら、燃焼排ガス中から容易に炭
酸ガスを除去することがてきるシステムの出現が望まれ
ている。
高効率の火力発電方式として、近年、ガスタービンの下
流に蒸気タービンを配したコンバインドサイクルが実用
化され、従来蒸気タービンのみでは40％程度が限界であ
った発電効率が大幅に改善され、現在46％程度の発電効
率が実証されつつある。
流に蒸気タービンを配したコンバインドサイクルが実用
化され、従来蒸気タービンのみでは40％程度が限界であ
った発電効率が大幅に改善され、現在46％程度の発電効
率が実証されつつある。
しかし、コンバインドサイクルでは、ガスタービン入口
の燃焼ガス温度を1300℃程度に抑えるために、燃焼ガス
を大量の空気で希釈しており、従来の蒸気タービンのみ
の発電方式に比べて、燃焼排ガス量がはるかに多くな
り、燃焼排ガス中から炭酸ガスの除去が困難になるとい
う問題点があった。
の燃焼ガス温度を1300℃程度に抑えるために、燃焼ガス
を大量の空気で希釈しており、従来の蒸気タービンのみ
の発電方式に比べて、燃焼排ガス量がはるかに多くな
り、燃焼排ガス中から炭酸ガスの除去が困難になるとい
う問題点があった。
そこで、第３図に示すように、燃料を純粋な酸素で燃焼
させ、主成分が炭酸ガスと水蒸気だけの燃料ガスによっ
てガスタービンを駆動するシステムが提案されている。
本システムにおいては、加圧された燃料が加圧された酸
素によって燃料器10内で燃焼され、その際、ガスタービ
ンを駆動可能な温度である1300℃程度まで燃焼ガス温度
を低下させるために、燃焼排ガスである炭酸ガスの一部
が抜き出されて加圧され、燃焼器に戻される。また同時
に、ボイラー40内で燃焼ガスによって加熱された過熱水
蒸気も燃焼器内に供給される。燃焼器10から流出した燃
焼ガスは、主として炭酸ガスと水蒸気によって構成さ
れ、ガスタービン20を駆動する。ガスタービンを出た燃
焼ガスは、再生熱交換器13において燃焼器に注入される
炭酸ガスの加熱を行うことによってある程度冷却された
燃焼ガスとなり、ボイラー40に流入して、凝縮器14で分
離された水を加熱して過熱水蒸気とする。ボイラーにお
いて冷却された燃焼ガスは、凝縮器14に導かれて、含有
する水分が除去され、ほぼ純粋な炭酸ガスとなる。この
炭酸ガスの一部はCO2処理装置へと導かれて、液化その
他の処理が行われ、回収される。残りの炭酸ガスは、CO
2圧縮機30において加圧され、加圧された炭酸ガスは、
再生熱交換器13に流入して燃焼ガスによって加熱され
る。そして、加熱された炭酸ガスは燃焼器10に注入され
る。一方、凝縮器14内で燃焼ガス中より分離された水
は、ボイラー40内で燃焼ガスによって加熱され、過熱水
蒸気となって、燃焼器10に供給される。
させ、主成分が炭酸ガスと水蒸気だけの燃料ガスによっ
てガスタービンを駆動するシステムが提案されている。
本システムにおいては、加圧された燃料が加圧された酸
素によって燃料器10内で燃焼され、その際、ガスタービ
ンを駆動可能な温度である1300℃程度まで燃焼ガス温度
を低下させるために、燃焼排ガスである炭酸ガスの一部
が抜き出されて加圧され、燃焼器に戻される。また同時
に、ボイラー40内で燃焼ガスによって加熱された過熱水
蒸気も燃焼器内に供給される。燃焼器10から流出した燃
焼ガスは、主として炭酸ガスと水蒸気によって構成さ
れ、ガスタービン20を駆動する。ガスタービンを出た燃
焼ガスは、再生熱交換器13において燃焼器に注入される
炭酸ガスの加熱を行うことによってある程度冷却された
燃焼ガスとなり、ボイラー40に流入して、凝縮器14で分
離された水を加熱して過熱水蒸気とする。ボイラーにお
いて冷却された燃焼ガスは、凝縮器14に導かれて、含有
する水分が除去され、ほぼ純粋な炭酸ガスとなる。この
炭酸ガスの一部はCO2処理装置へと導かれて、液化その
他の処理が行われ、回収される。残りの炭酸ガスは、CO
2圧縮機30において加圧され、加圧された炭酸ガスは、
再生熱交換器13に流入して燃焼ガスによって加熱され
る。そして、加熱された炭酸ガスは燃焼器10に注入され
る。一方、凝縮器14内で燃焼ガス中より分離された水
は、ボイラー40内で燃焼ガスによって加熱され、過熱水
蒸気となって、燃焼器10に供給される。
以上の過程を経て、燃焼排ガスの排出が一切ない発電シ
ステムが構成され、発電効率も、通常の火力発電所にお
いて燃焼排ガス中から炭酸ガスを除去する場合に比べ
て、高い値が予想されている。
ステムが構成され、発電効率も、通常の火力発電所にお
いて燃焼排ガス中から炭酸ガスを除去する場合に比べ
て、高い値が予想されている。
（発明が解決しようとする課題） しかしそれでも、酸素製造と酸素の加圧に動力を要する
のに加えて、燃料を酸素で燃焼させた時に生ずる非常な
高温度の燃焼ガスをガスタービンを駆動可能な1300℃程
度まで低下させるために、圧縮機30で加圧した大量のCO
2を燃焼器10に添加せざるをえず、圧縮機30で膨大な動
力を要するという問題点があった。そのため、燃焼排ガ
スをそのまま排出する通常の火力発電方式に比べれば発
電効率は大幅に低くなり、そのだけ余分に燃料を消費し
なければならなかった。本発明は、閉サイクルMHD発電
装置が2000℃程度以上の高温度で動作可能であるという
特徴を利用し、燃料を酸素で燃焼させた時に生ずる燃焼
ガスの高温度をなるべく低下させずに直接発電を行い、
燃焼ガスの温度を低下させるために添加するCO2の量と
その圧縮機の動力を低減し、燃焼排ガスの排出が一切な
いという上記従来技術の特徴は保持したまま、その最大
の欠点であった発電効率が低いという問題点を解決する
ことを目的とする。
のに加えて、燃料を酸素で燃焼させた時に生ずる非常な
高温度の燃焼ガスをガスタービンを駆動可能な1300℃程
度まで低下させるために、圧縮機30で加圧した大量のCO
2を燃焼器10に添加せざるをえず、圧縮機30で膨大な動
力を要するという問題点があった。そのため、燃焼排ガ
スをそのまま排出する通常の火力発電方式に比べれば発
電効率は大幅に低くなり、そのだけ余分に燃料を消費し
なければならなかった。本発明は、閉サイクルMHD発電
装置が2000℃程度以上の高温度で動作可能であるという
特徴を利用し、燃料を酸素で燃焼させた時に生ずる燃焼
ガスの高温度をなるべく低下させずに直接発電を行い、
燃焼ガスの温度を低下させるために添加するCO2の量と
その圧縮機の動力を低減し、燃焼排ガスの排出が一切な
いという上記従来技術の特徴は保持したまま、その最大
の欠点であった発電効率が低いという問題点を解決する
ことを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は酸素と炭化水素類を燃焼させて高温燃焼ガスを
発生する燃焼器と、燃焼器から供給される高温ガスによ
り希ガスを加熱する希ガス加熱器と、加熱された希ガス
に基づいて電気エネルギーを発生する閉サイクルMHD発
電装置と、前記希ガス加熱器から流出し、熱交換器又は
ガスタービンを介して供給される燃焼ガスを凝縮させて
液化させる凝縮器とを具えることを特徴とする。
発生する燃焼器と、燃焼器から供給される高温ガスによ
り希ガスを加熱する希ガス加熱器と、加熱された希ガス
に基づいて電気エネルギーを発生する閉サイクルMHD発
電装置と、前記希ガス加熱器から流出し、熱交換器又は
ガスタービンを介して供給される燃焼ガスを凝縮させて
液化させる凝縮器とを具えることを特徴とする。
本発明によれば、燃焼ガスの温度をなるべく低下させず
にまず閉サイクルMHD発電で発電を行い、続いて、その
下流にガスタービンなどのより低い温度で動作する熱機
関を配置して複合発電を構成することにより、高効率の
発電が実現され、同時に得られる燃焼排ガスが炭酸ガス
のみとなることから、これを処理・回収することによ
り、燃焼排ガスを一切排出しないシステムとして構成す
ることができる。
にまず閉サイクルMHD発電で発電を行い、続いて、その
下流にガスタービンなどのより低い温度で動作する熱機
関を配置して複合発電を構成することにより、高効率の
発電が実現され、同時に得られる燃焼排ガスが炭酸ガス
のみとなることから、これを処理・回収することによ
り、燃焼排ガスを一切排出しないシステムとして構成す
ることができる。
（作 用） この発明の複合発電装置においては、第３図に示す従来
例の発電方式と同様に、燃料を純粋な酸素で燃焼させる
ことにより、燃焼排ガスの主な成分を炭酸ガスと水蒸気
のみとし、凝縮器にて水蒸気を除去することにより、燃
焼排ガスとしてほぼ純粋な炭酸ガスのみが得られ、それ
を液化するなどの処理を施して回収することが容易とな
る。一方、燃料を酸素で燃焼させた時に得られる非常な
高温度をなるべく低下させずに、閉サイクルMHD発電装
置を駆動し、さらにその排熱を利用して、より低い温度
で作動するガスタービンや蒸気タービンなどを駆動させ
る複合発電を構成することにより、第３図に示す従来例
よりも大幅に高い発電効率を得ることが可能となる。
例の発電方式と同様に、燃料を純粋な酸素で燃焼させる
ことにより、燃焼排ガスの主な成分を炭酸ガスと水蒸気
のみとし、凝縮器にて水蒸気を除去することにより、燃
焼排ガスとしてほぼ純粋な炭酸ガスのみが得られ、それ
を液化するなどの処理を施して回収することが容易とな
る。一方、燃料を酸素で燃焼させた時に得られる非常な
高温度をなるべく低下させずに、閉サイクルMHD発電装
置を駆動し、さらにその排熱を利用して、より低い温度
で作動するガスタービンや蒸気タービンなどを駆動させ
る複合発電を構成することにより、第３図に示す従来例
よりも大幅に高い発電効率を得ることが可能となる。
（実施例） 実施例につき説明するに、第１図に示す発電装置では、
燃焼器10と、再生熱交換器13と、凝縮器14と、希ガス加
熱器11と、閉サイクルMHD発電装置12とを具え、以下の
ように動作する。
燃焼器10と、再生熱交換器13と、凝縮器14と、希ガス加
熱器11と、閉サイクルMHD発電装置12とを具え、以下の
ように動作する。
常圧の燃料が常圧の酸素によって燃焼器10内で燃焼さ
れ、その際希ガスの加熱に必要な2000℃程度まで燃焼ガ
ス温度を低下させるために、燃焼排ガスである炭酸ガス
の一部が抜き出されて、再生熱交換器で予熱された後
に、燃焼器に戻される。また同時に、必要に応じて、閉
サイクルMHD発電装置内で発生した過熱水蒸気も燃焼器
内に供給される。燃焼器10から流出した燃焼ガスは、主
として炭酸ガスと水蒸気によって構成され、希ガス加熱
器11に供給して、熱作動媒体であるヘリウムまたはアル
ゴンの希ガスを高温に加熱する。加熱された希ガスを、
閉サイクルMHD発電装置12へと供給し、そこから流出す
るある程度温度が低下した希ガスは、希ガス加熱器へと
戻り、再び加熱される。閉サイクルMHD発電装置12は、M
HD発電機と希ガス圧縮機ならびに、MHD発電機から流出
する希ガスの熱を回収するための、ガスタービンなどの
機器によって構成されており、MHD発電機の下流にボイ
ラーを設置する場合には、そこで発生した過熱水蒸気で
蒸気タービンが駆動されるか、その過熱水蒸気が燃焼器
10に供給される。一方、希ガス加熱器11から流出した燃
焼ガスは、再生熱交換器13において、燃焼器に供給され
る炭酸ガスの加熱を行い、そこで冷却された燃焼ガス
は、凝縮器14に導かれて、含有する水分が除去され、ほ
ぼ純粋な炭酸ガスとなる。この炭酸ガスの一部はCO2処
理装置へと導かれて、液化その他の処理が行われ、回収
される。残りの炭酸ガスは、再生熱交換器13に供給され
燃焼ガスによって加熱される。そして、加熱された炭酸
ガスは、燃焼器10内に供給される。一方、凝縮器14内で
燃焼ガス中より分離された水は、系外に捨てられるか、
閉サイクルMHD発電装置12内にボイラーが設置されてい
る場合は、そこへと導かれ、過熱水蒸気となって、燃焼
器10に供給される。
れ、その際希ガスの加熱に必要な2000℃程度まで燃焼ガ
ス温度を低下させるために、燃焼排ガスである炭酸ガス
の一部が抜き出されて、再生熱交換器で予熱された後
に、燃焼器に戻される。また同時に、必要に応じて、閉
サイクルMHD発電装置内で発生した過熱水蒸気も燃焼器
内に供給される。燃焼器10から流出した燃焼ガスは、主
として炭酸ガスと水蒸気によって構成され、希ガス加熱
器11に供給して、熱作動媒体であるヘリウムまたはアル
ゴンの希ガスを高温に加熱する。加熱された希ガスを、
閉サイクルMHD発電装置12へと供給し、そこから流出す
るある程度温度が低下した希ガスは、希ガス加熱器へと
戻り、再び加熱される。閉サイクルMHD発電装置12は、M
HD発電機と希ガス圧縮機ならびに、MHD発電機から流出
する希ガスの熱を回収するための、ガスタービンなどの
機器によって構成されており、MHD発電機の下流にボイ
ラーを設置する場合には、そこで発生した過熱水蒸気で
蒸気タービンが駆動されるか、その過熱水蒸気が燃焼器
10に供給される。一方、希ガス加熱器11から流出した燃
焼ガスは、再生熱交換器13において、燃焼器に供給され
る炭酸ガスの加熱を行い、そこで冷却された燃焼ガス
は、凝縮器14に導かれて、含有する水分が除去され、ほ
ぼ純粋な炭酸ガスとなる。この炭酸ガスの一部はCO2処
理装置へと導かれて、液化その他の処理が行われ、回収
される。残りの炭酸ガスは、再生熱交換器13に供給され
燃焼ガスによって加熱される。そして、加熱された炭酸
ガスは、燃焼器10内に供給される。一方、凝縮器14内で
燃焼ガス中より分離された水は、系外に捨てられるか、
閉サイクルMHD発電装置12内にボイラーが設置されてい
る場合は、そこへと導かれ、過熱水蒸気となって、燃焼
器10に供給される。
（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、燃料と酸素とを燃
焼させて、より高温の燃焼ガスを発生させ、この高温燃
焼ガスにより熱作動媒体として作用する希ガスを加熱し
てMHD発電機および後段に配置したガスタービンを駆動
させると共に、希ガス加熱装置を通過した燃焼ガスを凝
縮器に供給して水分と二酸化炭素とに分離する構成とし
ているから、発電効率を一層増大できると共に同時に燃
焼排ガスを一切排出させないようにできる。しかも、希
ガス加熱装置と凝縮器との間にガスタービンや熱交換器
を配置して燃焼ガスを一旦冷却して凝縮器に供給してい
るから、燃焼ガスの熱エネルギーを有効に利用できると
共に凝縮作業も容易になる。
焼させて、より高温の燃焼ガスを発生させ、この高温燃
焼ガスにより熱作動媒体として作用する希ガスを加熱し
てMHD発電機および後段に配置したガスタービンを駆動
させると共に、希ガス加熱装置を通過した燃焼ガスを凝
縮器に供給して水分と二酸化炭素とに分離する構成とし
ているから、発電効率を一層増大できると共に同時に燃
焼排ガスを一切排出させないようにできる。しかも、希
ガス加熱装置と凝縮器との間にガスタービンや熱交換器
を配置して燃焼ガスを一旦冷却して凝縮器に供給してい
るから、燃焼ガスの熱エネルギーを有効に利用できると
共に凝縮作業も容易になる。
従来のMHD発電システムとガスタービン又は蒸気タービ
ン発電との組合せた複合発電機システムが発電効率40％
位に過ぎないのに対し、本発明の発電システムによると
排ガスを排出しない方式とし、特に最終的に得られるCO
2を液化処理するようにしたので、発電効率は45％位に
向上する工業上大なる利益が得られる。
ン発電との組合せた複合発電機システムが発電効率40％
位に過ぎないのに対し、本発明の発電システムによると
排ガスを排出しない方式とし、特に最終的に得られるCO
2を液化処理するようにしたので、発電効率は45％位に
向上する工業上大なる利益が得られる。
第１図は本発明による発電システムの一例の構成を示す
線図、 第２図は従来の発電システムの構成を示す線図である。 10……燃焼器、11……希ガス加熱器 12……閉サイクルMHD発電装置 13……再生熱交換器、14……凝縮器
線図、 第２図は従来の発電システムの構成を示す線図である。 10……燃焼器、11……希ガス加熱器 12……閉サイクルMHD発電装置 13……再生熱交換器、14……凝縮器
Claims (1)
- 【請求項１】酸素と炭化水素類を燃焼させて高温燃焼ガ
スを発生する燃焼器と、 燃焼器から供給される高温ガスにより希ガスを加熱する
希ガス加熱器と、 加熱された希ガスに基づいて電気エネルギーを発生する
閉サイクルMHD発電装置と、 前記希ガス加熱器から流出した燃焼ガスを供給される再
生熱交換器と、 再生熱交換器を介して供給される燃焼ガスを凝縮液化さ
せる凝縮器と、 前記凝縮器において、凝縮した炭酸ガスの一部を、再生
熱交換器を介して前記燃焼器に循環させる管路と、 前記閉サイクルMHD発電装置を介して前記燃焼器に循環
させる循環管路と、前記凝縮器より排出されるCO2を処
理するCO2処理装置とを具え、燃焼排ガスを排出するこ
となく高効率で発電を行うシステムを特徴とする閉サイ
クルMHD発電装置を用いた発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2234519A JPH0691731B2 (ja) | 1990-09-06 | 1990-09-06 | 閉サイクルｍｈｄ発電装置を用いた発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2234519A JPH0691731B2 (ja) | 1990-09-06 | 1990-09-06 | 閉サイクルｍｈｄ発電装置を用いた発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04117159A JPH04117159A (ja) | 1992-04-17 |
| JPH0691731B2 true JPH0691731B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=16972297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2234519A Expired - Lifetime JPH0691731B2 (ja) | 1990-09-06 | 1990-09-06 | 閉サイクルｍｈｄ発電装置を用いた発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691731B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7074033B2 (en) * | 2003-03-22 | 2006-07-11 | David Lloyd Neary | Partially-open fired heater cycle providing high thermal efficiencies and ultra-low emissions |
| RU2496217C1 (ru) * | 2012-03-26 | 2013-10-20 | Игорь Иванович Яковлев | Паросиловая установка для выработки электроэнергии |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0789739B2 (ja) * | 1987-08-05 | 1995-09-27 | 電源開発株式会社 | 電磁流体発電を含む複合発電方法 |
| JPH0789738B2 (ja) * | 1988-03-11 | 1995-09-27 | 電源開発株式会社 | 電磁流体発電を含む複合発電方法 |
-
1990
- 1990-09-06 JP JP2234519A patent/JPH0691731B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04117159A (ja) | 1992-04-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |