JPH086608B2 - 熱回収装置およびその運転方法 - Google Patents
熱回収装置およびその運転方法Info
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- JPH086608B2 JPH086608B2 JP1206824A JP20682489A JPH086608B2 JP H086608 B2 JPH086608 B2 JP H086608B2 JP 1206824 A JP1206824 A JP 1206824A JP 20682489 A JP20682489 A JP 20682489A JP H086608 B2 JPH086608 B2 JP H086608B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱回収装置及びその運転方法に係り、特に
化学蓄熱装置を使用するに好適な熱回収装置及びその運
転方法に関する。
化学蓄熱装置を使用するに好適な熱回収装置及びその運
転方法に関する。
従来より、各種プラントからの排熱を利用して熱回収
する技術が知られており、その１つとして例えば雑誌
「工業材料」第32巻第５号“増熱・昇温技術の研究・開
発と実用化へのアプローチ”の第８図には、化学蓄熱装
置として「Ca（OH）2/CaO系可逆反応を用いたヒートポ
ンプの動作原理」が紹介されている。
する技術が知られており、その１つとして例えば雑誌
「工業材料」第32巻第５号“増熱・昇温技術の研究・開
発と実用化へのアプローチ”の第８図には、化学蓄熱装
置として「Ca（OH）2/CaO系可逆反応を用いたヒートポ
ンプの動作原理」が紹介されている。
この雑誌に紹介された化学蓄熱装置は、例えば生石灰
CaOと消石灰Ca（OH）２との間での変換反応を利用して
熱回収を行なうものであり、原理的には可逆反応が可能
なものであるが、実用化装置としては種々の問題があ
る。
CaOと消石灰Ca（OH）２との間での変換反応を利用して
熱回収を行なうものであり、原理的には可逆反応が可能
なものであるが、実用化装置としては種々の問題があ
る。
その一つは連続的に熱回収できる点の考慮がされてい
ないことであり、２つめは蓄熱されたエネルギーを需要
に応じて適宜とり出すための工夫がされていないことで
あり、３つめは具体にどのようなプラントに組合せて使
用すべきかについての考慮がされていないことである。
ないことであり、２つめは蓄熱されたエネルギーを需要
に応じて適宜とり出すための工夫がされていないことで
あり、３つめは具体にどのようなプラントに組合せて使
用すべきかについての考慮がされていないことである。
以上のことから、本発明においては以上の問題を克服
して実用的な化学蓄熱装置を用いた熱回収装置及びその
運転方法を提供することを目的とする。
して実用的な化学蓄熱装置を用いた熱回収装置及びその
運転方法を提供することを目的とする。
本発明の熱回収装置は、連続的に熱回収することを可
能とするために、排出ガスに加熱されて被反応材を分離
し、被反応材から生成されるときに反応熱を生じる反応
材を収納した容器と、該容器内に設置され前記反応熱に
より加温するための熱媒体が流通する熱交換用配管とを
含む第１と第２の化学蓄熱装置、第１と第２の化学蓄熱
装置の一方の容器に熱機器からの高温ガスを印加し被反
応材分離反応を生じせしめる第１の手段、第１と第２の
化学蓄熱装置の他方の容器で被反応材との生成反応を生
じせしめる第２の手段、第１と第２の化学蓄熱装置の他
方の容器の熱交換用配管に前記熱媒体を流通せしめる第
３の手段から構成される。
能とするために、排出ガスに加熱されて被反応材を分離
し、被反応材から生成されるときに反応熱を生じる反応
材を収納した容器と、該容器内に設置され前記反応熱に
より加温するための熱媒体が流通する熱交換用配管とを
含む第１と第２の化学蓄熱装置、第１と第２の化学蓄熱
装置の一方の容器に熱機器からの高温ガスを印加し被反
応材分離反応を生じせしめる第１の手段、第１と第２の
化学蓄熱装置の他方の容器で被反応材との生成反応を生
じせしめる第２の手段、第１と第２の化学蓄熱装置の他
方の容器の熱交換用配管に前記熱媒体を流通せしめる第
３の手段から構成される。
また、蓄熱されたエネルギーを需要に応じて適宜取出
すことを可能とするために、高温ガスに加熱されて被反
応材を分離し、被反応材から生成されるときに反応熱を
生じる反応材を収納した第１の容器と、被反応材を収納
した第２の容器と、第１の容器と第２の容器との間を接
続する配管と、第１の容器内に設置され前記反応熱によ
り加温するための熱媒体が流通する熱交換用配管と、第
２の容器に熱交換した後の低温ガスとを導入する手段と
を含む化学蓄熱装置、熱機器からの高温ガスを化学蓄熱
装置からバイパスするバイパス手段から構成される。
すことを可能とするために、高温ガスに加熱されて被反
応材を分離し、被反応材から生成されるときに反応熱を
生じる反応材を収納した第１の容器と、被反応材を収納
した第２の容器と、第１の容器と第２の容器との間を接
続する配管と、第１の容器内に設置され前記反応熱によ
り加温するための熱媒体が流通する熱交換用配管と、第
２の容器に熱交換した後の低温ガスとを導入する手段と
を含む化学蓄熱装置、熱機器からの高温ガスを化学蓄熱
装置からバイパスするバイパス手段から構成される。
更に、具体プラントとしては、高温ガスを排出する熱
機器、高温ガスに加熱されて被反応材を分離し、被反応
材から生成されるときに反応熱を生じる反応材を収納し
た第１の容器と、被反応材を収納した第２の容器と、第
１の容器と第２の容器との間を接続する配管と、第１の
容器内に設置され前記反応熱により加温するための熱媒
体が流通する熱交換用配管と、第２の容器内に設けられ
たガスダクトを含む第１と第２の化学蓄熱装置、第１と
第２の化学蓄熱装置の第１の容器からの排出ガスと熱交
換を行う熱交換器、第１と第２の化学蓄熱装置の一方の
第１の容器に熱機器からの高温ガスを印加するための第
１の手段、第１と第２の化学蓄熱装置の他方の第２の容
器のガスダクトに熱交換器で熱交換した後の低温ガスを
印加するための第２の手段、第１と第２の化学蓄熱装置
の他方の第１の容器の熱交換器用管に前記熱媒体を流通
せしめる第３の手段から構成される。
機器、高温ガスに加熱されて被反応材を分離し、被反応
材から生成されるときに反応熱を生じる反応材を収納し
た第１の容器と、被反応材を収納した第２の容器と、第
１の容器と第２の容器との間を接続する配管と、第１の
容器内に設置され前記反応熱により加温するための熱媒
体が流通する熱交換用配管と、第２の容器内に設けられ
たガスダクトを含む第１と第２の化学蓄熱装置、第１と
第２の化学蓄熱装置の第１の容器からの排出ガスと熱交
換を行う熱交換器、第１と第２の化学蓄熱装置の一方の
第１の容器に熱機器からの高温ガスを印加するための第
１の手段、第１と第２の化学蓄熱装置の他方の第２の容
器のガスダクトに熱交換器で熱交換した後の低温ガスを
印加するための第２の手段、第１と第２の化学蓄熱装置
の他方の第１の容器の熱交換器用管に前記熱媒体を流通
せしめる第３の手段から構成される。
以上の本発明の構成によれば、連続運転が可能とな
り、需要に応じて適宜出力を取り出すことができ、かつ
具体的な構成のプラントを得られる。
り、需要に応じて適宜出力を取り出すことができ、かつ
具体的な構成のプラントを得られる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第
１図の主要構成は、熱を排出する熱機器1,複数の化学蓄
熱装置（図の例では第１の化学蓄熱装置２と第２の化学
蓄熱装置２′），熱交換器３より成る。このうち、熱機
器１としては例えばガスタービン設備等が利用可能であ
り、熱交換器３としては排熱回収ボイラ等が利用でき
る。
１図の主要構成は、熱を排出する熱機器1,複数の化学蓄
熱装置（図の例では第１の化学蓄熱装置２と第２の化学
蓄熱装置２′），熱交換器３より成る。このうち、熱機
器１としては例えばガスタービン設備等が利用可能であ
り、熱交換器３としては排熱回収ボイラ等が利用でき
る。
これに対し、化学蓄熱装置２（２′）は、反応材（石
灰など）４（４′）と熱交換器12（12′）,17（17′）
を収納した第１容器５（５′），被反応剤（水など）６
と熱交換器15（15′）,41（41′）を収納した第２容器
７（７′），第１容器５（５′）と第２容器７（７′）
を連通する配管８（８′），配管８（８′）に設置され
た弁９（９′），外部からの熱媒体（水など）を第２容
器７（７′）に導入するための配管13（13′），弁14
（14′）から成る。
灰など）４（４′）と熱交換器12（12′）,17（17′）
を収納した第１容器５（５′），被反応剤（水など）６
と熱交換器15（15′）,41（41′）を収納した第２容器
７（７′），第１容器５（５′）と第２容器７（７′）
を連通する配管８（８′），配管８（８′）に設置され
た弁９（９′），外部からの熱媒体（水など）を第２容
器７（７′）に導入するための配管13（13′），弁14
（14′）から成る。
また、第１図を構成するその他の構成要素として、熱
機器１と化学蓄熱装置２（２′）を接続する配管42（4
2′）及び弁11（11′）、互いに異なる化学蓄熱装置の
第１容器５（５′）と第２容器７（７′）を接続する配
管16（16′）、化学蓄熱装置からの発生熱（蒸気等）を
取り出す配管18,熱交換器３と化学蓄熱装置２（２′）
の第２容器７（７′）を接続する配管19及び弁23（2
3′），熱交換器３からの発生熱源（蒸気等）を取り出
す配管20がある。
機器１と化学蓄熱装置２（２′）を接続する配管42（4
2′）及び弁11（11′）、互いに異なる化学蓄熱装置の
第１容器５（５′）と第２容器７（７′）を接続する配
管16（16′）、化学蓄熱装置からの発生熱（蒸気等）を
取り出す配管18,熱交換器３と化学蓄熱装置２（２′）
の第２容器７（７′）を接続する配管19及び弁23（2
3′），熱交換器３からの発生熱源（蒸気等）を取り出
す配管20がある。
尚、この第１図において、化学蓄熱装置を中心とした
構成はこれ自身が単独の熱回収装置であるが、第１図全
体としてみたときにはこれも熱回収装置であり、さらに
複合プラントとしてとらえることもできる。この明細書
では化学蓄熱装置を中心としてみたとき熱回収装置、又
は化学蓄熱装置と称し、それ以外のときは複合プラント
ということにする。
構成はこれ自身が単独の熱回収装置であるが、第１図全
体としてみたときにはこれも熱回収装置であり、さらに
複合プラントとしてとらえることもできる。この明細書
では化学蓄熱装置を中心としてみたとき熱回収装置、又
は化学蓄熱装置と称し、それ以外のときは複合プラント
ということにする。
第１図の複合プラントは以上のように構成されている
が、この働らきについて説明する前に化学蓄熱装置２で
使用される反応材，被反応材が夫々どのようなものであ
り、どのような働らきをするのかについて述べておく。
第11図は前述の雑誌「工業材料」の表１に紹介されたも
のであり、同図１乃至８の組合せの反応材と被反応材が
使用可能である。このうち、No.1の組合せで説明する
と、反応材はCa（OH）２、被反応材はH2Oであり、第１
容器５（５′）内で Ca（OH）２CaO＋H2O ……（１） なる可逆反応をする。より詳細には反応材Ca（OH）２が
加熱されたとき、CaOとH2Oに分離する反応をし、このう
ちH2Oが第２容器７（７′）に導びかれる。また、第２
容器７（７′）からのH2OとCaOによりCa（OH）２が生成
される。反応材と被反応材との間の反応は、他の組合せ
のものについても同様に行なわれる。尚、これらの式に
おいて、分子式末尾カツコ内の記号ｓは固体、ｌは液
体、ｇは気体を表わしている。
が、この働らきについて説明する前に化学蓄熱装置２で
使用される反応材，被反応材が夫々どのようなものであ
り、どのような働らきをするのかについて述べておく。
第11図は前述の雑誌「工業材料」の表１に紹介されたも
のであり、同図１乃至８の組合せの反応材と被反応材が
使用可能である。このうち、No.1の組合せで説明する
と、反応材はCa（OH）２、被反応材はH2Oであり、第１
容器５（５′）内で Ca（OH）２CaO＋H2O ……（１） なる可逆反応をする。より詳細には反応材Ca（OH）２が
加熱されたとき、CaOとH2Oに分離する反応をし、このう
ちH2Oが第２容器７（７′）に導びかれる。また、第２
容器７（７′）からのH2OとCaOによりCa（OH）２が生成
される。反応材と被反応材との間の反応は、他の組合せ
のものについても同様に行なわれる。尚、これらの式に
おいて、分子式末尾カツコ内の記号ｓは固体、ｌは液
体、ｇは気体を表わしている。
第１図の化学蓄熱装置２（２′）の第１容器５
（５′）には夫々反応材が、また第２容器７（７′）に
は夫々被反応材が充填されているが、この複合プラント
では第１の化学蓄熱装置において被反応材を分離する反
応を行なわせるとき、第２の化学蓄熱装置において反応
材を生成する反応を行なわせるように運用する。つま
り、この場合には第１図太実線に示す１−10−11−42−
12−27−３−19−23′−41′のルートで熱機器１からの
排ガスを流し、同太実線13−14−15−17′−18のルート
に水を流して蒸気を得る。また、熱交換器３の配管20か
らも蒸気が得られる。そして、このとき上記以外の配管
等にはガスも水も供給されない。
（５′）には夫々反応材が、また第２容器７（７′）に
は夫々被反応材が充填されているが、この複合プラント
では第１の化学蓄熱装置において被反応材を分離する反
応を行なわせるとき、第２の化学蓄熱装置において反応
材を生成する反応を行なわせるように運用する。つま
り、この場合には第１図太実線に示す１−10−11−42−
12−27−３−19−23′−41′のルートで熱機器１からの
排ガスを流し、同太実線13−14−15−17′−18のルート
に水を流して蒸気を得る。また、熱交換器３の配管20か
らも蒸気が得られる。そして、このとき上記以外の配管
等にはガスも水も供給されない。
この運転について更に詳細に説明すると、熱機器１か
らの排出熱10を弁11を開、11′を閉とすることにより化
学蓄熱装置２へ導く。今、第１の化学蓄熱装置１が蓄熱
（被反応材を分離する反応）過程、第２の化学蓄熱装置
が放熱（反応材を生成する反応）過程であるとする。排
出熱10は、第１の容器５内の反応材４中に設けてある熱
交換器12内に送られる。この際、反応材４は加熱される
ので、内部に吸着または吸収されている被反応材６は分
離され、気体又は蒸気となり、配管８を通り、第２容器
７内に供給されそこで冷却されて凝縮し、凝縮熱を配管
13から導びかれた熱媒体である水に与える。例えば、反
応材４である消石灰（Ca（OH）２）が、第１容器５内で
加熱によつて被反応材であるH2o蒸気を分離し、次第に
生石灰CaOに変化する。第２容器７内に導かれたH2o蒸気
の熱は次のようにして有効利用される。水や空気等の熱
媒体が配管13及び弁14を通つた後、第２容器７内の熱交
換器15内に導入される。この時前記熱媒体により第２容
器７内に導入されたH2O蒸気は凝縮され、熱媒体は昇温
される。その後、昇温された熱媒体は、配管16を通つて
第２の化学蓄熱装置の第１容器５′内の熱交換器17′内
に導入される。
らの排出熱10を弁11を開、11′を閉とすることにより化
学蓄熱装置２へ導く。今、第１の化学蓄熱装置１が蓄熱
（被反応材を分離する反応）過程、第２の化学蓄熱装置
が放熱（反応材を生成する反応）過程であるとする。排
出熱10は、第１の容器５内の反応材４中に設けてある熱
交換器12内に送られる。この際、反応材４は加熱される
ので、内部に吸着または吸収されている被反応材６は分
離され、気体又は蒸気となり、配管８を通り、第２容器
７内に供給されそこで冷却されて凝縮し、凝縮熱を配管
13から導びかれた熱媒体である水に与える。例えば、反
応材４である消石灰（Ca（OH）２）が、第１容器５内で
加熱によつて被反応材であるH2o蒸気を分離し、次第に
生石灰CaOに変化する。第２容器７内に導かれたH2o蒸気
の熱は次のようにして有効利用される。水や空気等の熱
媒体が配管13及び弁14を通つた後、第２容器７内の熱交
換器15内に導入される。この時前記熱媒体により第２容
器７内に導入されたH2O蒸気は凝縮され、熱媒体は昇温
される。その後、昇温された熱媒体は、配管16を通つて
第２の化学蓄熱装置の第１容器５′内の熱交換器17′内
に導入される。
一方、第２の化学蓄熱装置では、第２の容器７′にの
み排ガスが導入されており、第２の容器７′内の被反応
材（ここでは水）を加熱する放熱過程にあるので、第２
容器７′内の被反応材６′が気化（蒸気化）して、配管
８′を通り、第１容器５′内に供給され、反応材４′を
生成している。このとき反応材４′は反応熱によつて著
しく高温度になつており、熱交換器17′に導入された前
記熱媒体はこの反応熱によって著しく昇温されて過熱蒸
気（または蒸気）などになる。この熱媒体の温度は排出
熱10の温度よりも高温度になつて出口配管18を通つて熱
エネルギーが有効に利用される。この時、第２の化学蓄
熱装置の第２容器７′内の被反応材６′の気体化に必要
な熱は、第１の容器４中に設けてある熱交換器12の排出
熱を熱交換器３にて熱交換した排熱をダクト19,弁23を
通して利用している。尚、熱交換器３にて回収された熱
エネルギーは配管20を通り有効に利用される。例えば、
配管18,20に得られた蒸気は図示せぬ蒸気タービン等に
与えられる。
み排ガスが導入されており、第２の容器７′内の被反応
材（ここでは水）を加熱する放熱過程にあるので、第２
容器７′内の被反応材６′が気化（蒸気化）して、配管
８′を通り、第１容器５′内に供給され、反応材４′を
生成している。このとき反応材４′は反応熱によつて著
しく高温度になつており、熱交換器17′に導入された前
記熱媒体はこの反応熱によって著しく昇温されて過熱蒸
気（または蒸気）などになる。この熱媒体の温度は排出
熱10の温度よりも高温度になつて出口配管18を通つて熱
エネルギーが有効に利用される。この時、第２の化学蓄
熱装置の第２容器７′内の被反応材６′の気体化に必要
な熱は、第１の容器４中に設けてある熱交換器12の排出
熱を熱交換器３にて熱交換した排熱をダクト19,弁23を
通して利用している。尚、熱交換器３にて回収された熱
エネルギーは配管20を通り有効に利用される。例えば、
配管18,20に得られた蒸気は図示せぬ蒸気タービン等に
与えられる。
以上の説明は、第１の化学蓄熱装置を蓄熱過程、第２
の化学蓄熱装置を放熱過程としたものであるが、この反
応は全ての消石灰Ca（OH）２が生石灰CaOとなり、又はC
aOがCa（OH）２となった時点で停止してしまい、これ以
上反応が進まなくなる。このときには第１の化学蓄熱装
置を放熱過程、第２の化学蓄熱装置を蓄熱過程とするよ
うに、第１図の弁11（11′），弁14（14′），弁23（2
3′）等を切替えればよく適宜の切替により、連続運転
が可能である。
の化学蓄熱装置を放熱過程としたものであるが、この反
応は全ての消石灰Ca（OH）２が生石灰CaOとなり、又はC
aOがCa（OH）２となった時点で停止してしまい、これ以
上反応が進まなくなる。このときには第１の化学蓄熱装
置を放熱過程、第２の化学蓄熱装置を蓄熱過程とするよ
うに、第１図の弁11（11′），弁14（14′），弁23（2
3′）等を切替えればよく適宜の切替により、連続運転
が可能である。
第12図は、以上説明したところの各化学蓄熱装置、第
１と第２の容器における反応や熱授受の様子を模式的に
示したもので、第１の化学蓄熱装置２を蓄熱過程、第２
の化学蓄熱装置２′を放熱過程とするときの様子を表わ
す。まず第１の化学蓄熱装置２の第１容器５では熱機器
１からの高温排ガスにより反応材Ca（OH）２が加温さ
れ、高温のCaO（ｓ）と水蒸気H2O（ｇ）に分離する。こ
の水蒸気H2O（ｇ）は第２の容器７において配管13より
導入された熱媒体（例えばH2O（ｌ））と熱交換してH2O
（ｌ）となり、昇温された熱媒体H2O（ｌ）が配管16を
通つて第２の化学蓄熱装置２′の第１の容器５′に導入
される。ところで、第２の化学蓄熱装置２′の第２の容
器７′では熱交換器３で熱回収されたあとの低温ガスが
熱交換器41′に導入され、容器７′内の被反応材６′
（例えばH2O（ｌ））を加熱し、H2O（ｇ）としている。
この熱媒体H2O（ｇ）は配管８′を通つて第１の容器
５′に導びかれCaOとH2OによりCa（OH）２を生成する過
程で多大の反応熱を発生する。この反応熱は第１の化学
蓄熱装置２内の第２の容器７から供給された熱媒体H2O
（ｌ）を加温してH2O（ｇ）とする。このときの反応熱
は十分に高温のものであり、H2O（ｇ）は図示せぬ蒸気
タービン等で利用可能な飽和蒸気又は過飽和蒸気とする
ことができる。
１と第２の容器における反応や熱授受の様子を模式的に
示したもので、第１の化学蓄熱装置２を蓄熱過程、第２
の化学蓄熱装置２′を放熱過程とするときの様子を表わ
す。まず第１の化学蓄熱装置２の第１容器５では熱機器
１からの高温排ガスにより反応材Ca（OH）２が加温さ
れ、高温のCaO（ｓ）と水蒸気H2O（ｇ）に分離する。こ
の水蒸気H2O（ｇ）は第２の容器７において配管13より
導入された熱媒体（例えばH2O（ｌ））と熱交換してH2O
（ｌ）となり、昇温された熱媒体H2O（ｌ）が配管16を
通つて第２の化学蓄熱装置２′の第１の容器５′に導入
される。ところで、第２の化学蓄熱装置２′の第２の容
器７′では熱交換器３で熱回収されたあとの低温ガスが
熱交換器41′に導入され、容器７′内の被反応材６′
（例えばH2O（ｌ））を加熱し、H2O（ｇ）としている。
この熱媒体H2O（ｇ）は配管８′を通つて第１の容器
５′に導びかれCaOとH2OによりCa（OH）２を生成する過
程で多大の反応熱を発生する。この反応熱は第１の化学
蓄熱装置２内の第２の容器７から供給された熱媒体H2O
（ｌ）を加温してH2O（ｇ）とする。このときの反応熱
は十分に高温のものであり、H2O（ｇ）は図示せぬ蒸気
タービン等で利用可能な飽和蒸気又は過飽和蒸気とする
ことができる。
第１図の実施例によれば、複合プラント全体として高
効率とできるばかりでなく、第１の化学蓄熱装置２と第
２の化学蓄熱装置２′の運転態様（蓄熱過程と放熱過程
の区別）を適宜切り替えることにより連続運転が可能と
なる。
効率とできるばかりでなく、第１の化学蓄熱装置２と第
２の化学蓄熱装置２′の運転態様（蓄熱過程と放熱過程
の区別）を適宜切り替えることにより連続運転が可能と
なる。
第２図は第１図の実施例の応用例であり、化学蓄熱装
置2,2′の第２容器7,7′内の被反応材６及び６′の気体
化に必要な熱源を、熱交換器３の途中から取り出した例
であり被反応材6,6′の加温に必要な適宜の温度のガス
を得ることができ、また第１図と同様の効果がある。
置2,2′の第２容器7,7′内の被反応材６及び６′の気体
化に必要な熱源を、熱交換器３の途中から取り出した例
であり被反応材6,6′の加温に必要な適宜の温度のガス
を得ることができ、また第１図と同様の効果がある。
第３図も第１図の実施例の応用例であり、化学蓄熱装
置２及び２′をバイパスするダクト29,化学蓄熱装置２
及び２′をバイパスする熱源の量を調整する調整弁30,
化学蓄熱装置２および２′へ導く熱源の量を調整する調
整弁31及び１′を設置したものである。この実施例によ
れば需要側の熱エネルギー要求に対し、調整弁30,31,3
1′の開度を調整することにより対応できる効果があ
る。
置２及び２′をバイパスするダクト29,化学蓄熱装置２
及び２′をバイパスする熱源の量を調整する調整弁30,
化学蓄熱装置２および２′へ導く熱源の量を調整する調
整弁31及び１′を設置したものである。この実施例によ
れば需要側の熱エネルギー要求に対し、調整弁30,31,3
1′の開度を調整することにより対応できる効果があ
る。
第４図は、第３図の実施例の応用例であり、配管18を
通り発生する熱エネルギーと配管20を通り発生する熱エ
ネルギーを合流させるミキシング装置33を設置したもの
であり、調整弁30,31,31′の開度を調整することによ
り、需要側の熱エネルギー要求に対応できる効果があ
る。
通り発生する熱エネルギーと配管20を通り発生する熱エ
ネルギーを合流させるミキシング装置33を設置したもの
であり、調整弁30,31,31′の開度を調整することによ
り、需要側の熱エネルギー要求に対応できる効果があ
る。
第５図は、第１図の実施例の応用例であり、脱硝装置
を熱交換器３に備える（図示せず）とともに、化学蓄熱
装置2,2′により発生した熱エネルギー（蒸気）を配管1
8を通りガスタービン34の燃焼器35に噴射したものであ
る。この実施例によれば、複合プラントからの排出NOx
の早期低減に効果がある。第６図により第５図の実施例
の効果について説明する。第６図は、第５図の実施例の
場合のガスタービン３の起動後時間（横軸）に対する、
ガスターヒン負荷（同図（ａ））排ガス流量と脱硝装置
入口ガス温度（同図（ｂ））、脱硝効率とNOx量特性
（同図（ｃ））及びガスタービンへの蒸気抽入開始時期
を示す。本発明では化学蓄熱装置2,2′により発生した
蒸気をガスタービンへの抽入蒸気として使用する為、蒸
気抽入開始時期を早くすることができ、プラントの排出
NOx量を早期低減することができる。ちなみに、ガスタ
ービンと排熱回収ボイラと脱硝装置とを備える公知の複
合発電プラントにおいて、排出NOxの規制が最も厳しい
状態となるのはガスタービン起動直後であると言われて
おり、この状態では脱硝装置入口ガス温度が低く、触媒
が十分にその性能を発揮することのできる温度に達する
までに多大の時間（運転モードにもよるが30分〜50分）
を要し、かつガスタービンへ抽入する蒸気が排熱回収ボ
イラから得られるまでにも、同程度以上の時間を要す
る。第５図の実施例のように、化学蓄熱装置2,2′の発
生蒸気をガスタービン燃焼器35へ抽入することはガスタ
ービン起動直後のプラント排出NOxの低減に有効であ
る。
を熱交換器３に備える（図示せず）とともに、化学蓄熱
装置2,2′により発生した熱エネルギー（蒸気）を配管1
8を通りガスタービン34の燃焼器35に噴射したものであ
る。この実施例によれば、複合プラントからの排出NOx
の早期低減に効果がある。第６図により第５図の実施例
の効果について説明する。第６図は、第５図の実施例の
場合のガスタービン３の起動後時間（横軸）に対する、
ガスターヒン負荷（同図（ａ））排ガス流量と脱硝装置
入口ガス温度（同図（ｂ））、脱硝効率とNOx量特性
（同図（ｃ））及びガスタービンへの蒸気抽入開始時期
を示す。本発明では化学蓄熱装置2,2′により発生した
蒸気をガスタービンへの抽入蒸気として使用する為、蒸
気抽入開始時期を早くすることができ、プラントの排出
NOx量を早期低減することができる。ちなみに、ガスタ
ービンと排熱回収ボイラと脱硝装置とを備える公知の複
合発電プラントにおいて、排出NOxの規制が最も厳しい
状態となるのはガスタービン起動直後であると言われて
おり、この状態では脱硝装置入口ガス温度が低く、触媒
が十分にその性能を発揮することのできる温度に達する
までに多大の時間（運転モードにもよるが30分〜50分）
を要し、かつガスタービンへ抽入する蒸気が排熱回収ボ
イラから得られるまでにも、同程度以上の時間を要す
る。第５図の実施例のように、化学蓄熱装置2,2′の発
生蒸気をガスタービン燃焼器35へ抽入することはガスタ
ービン起動直後のプラント排出NOxの低減に有効であ
る。
第７図は、プラント起動直後に脱硝装置をその活性領
域に早く立上げるための実施例であり、化学蓄熱装置2,
2′により発生した熱エネルギー（蒸気）を配管18を通
り脱硝装置37の加温に使用したものであり、複合プラン
ト排出NOxの低減に効果がある。
域に早く立上げるための実施例であり、化学蓄熱装置2,
2′により発生した熱エネルギー（蒸気）を配管18を通
り脱硝装置37の加温に使用したものであり、複合プラン
ト排出NOxの低減に効果がある。
第８図は、第５図と第７図の実施例を組み合せた場合
の実施例であり、化学蓄熱装置2,2′により発生した熱
エネルギー（蒸気）を、調整弁38,39,40の開度を調整す
ることにより、ガスタービン燃焼器への蒸気抽入，脱硝
装置の加温，熱エネルギーの取り出しを制御することが
でき、プラントの排出NOxの低減及び需要側の熱エネル
ギー要求に対応することができる。
の実施例であり、化学蓄熱装置2,2′により発生した熱
エネルギー（蒸気）を、調整弁38,39,40の開度を調整す
ることにより、ガスタービン燃焼器への蒸気抽入，脱硝
装置の加温，熱エネルギーの取り出しを制御することが
でき、プラントの排出NOxの低減及び需要側の熱エネル
ギー要求に対応することができる。
第９図は、第８図の実施例の場合の、プラント起動後
時間に対するガスタービン負荷，排ガス量，脱硝装置入
口ガス温度，脱硝効率,NOx量特性及び蒸気抽入開始時期
を示す。
時間に対するガスタービン負荷，排ガス量，脱硝装置入
口ガス温度，脱硝効率,NOx量特性及び蒸気抽入開始時期
を示す。
この実施例によれば化学蓄熱装置により発生蒸気によ
り蒸気抽入開始時期を早めることができ、かつ脱硝装置
と加温することができるので、プラント排出NOxを低減
することができる。
り蒸気抽入開始時期を早めることができ、かつ脱硝装置
と加温することができるので、プラント排出NOxを低減
することができる。
第10図は、第１図の実施例の応用例である。すなわ
ち、化学蓄熱装置の設置台数を１台とし、かつ化学蓄熱
装置２のパイパスダクト22,弁21を設置したものであ
る。
ち、化学蓄熱装置の設置台数を１台とし、かつ化学蓄熱
装置２のパイパスダクト22,弁21を設置したものであ
る。
本実施例の場合、通常運転時（第10図（ａ））は、熱
機器１からの排出熱10を、弁11閉，弁21開により、ダク
ト22,弁26を通り、熱交換器３に導き熱交換を行い、回
収した熱エネルギーは配管20を通り有効に利用される。
熱交換器３の排熱は、ダクト19,弁24を通して系外に排
出し熱交換器３のみにより蒸気を発生している。通常運
転において、需要の熱エネルギー増加が必要になると予
想される場合に同図（ｂ）の準備段階に入り、排出熱10
を、弁11開，弁21閉とすることにより化学蓄熱装置２の
第１の容器５内の反応材４中に設けてある熱交換器12に
送り、反応材４を加熱する。その排熱はダクト27,弁25
を通り熱交換器３へ送られる。熱交換器３にて熱交換を
し、熱エネルギーは配管20を通り有効に利用される。熱
交換器３の排熱は、ダクト19,弁24を通り系外に排出さ
れる。この時、反応材４は加熱されるので、内部に吸着
または吸収されている被反応材６は気体又は蒸気とな
り、配管８を通り、第２容器7,7′内に供給され、配管1
3により導かれた熱媒体により冷却される。昇温された
熱媒体はタンク43に導入されるこの時点で、出力要求が
あると同図（ｃ）のように弁21開，弁11閉および弁23
開，弁24閉とし、ダクト19を通る排熱を反応器７に導入
し、被反応材６を気化（蒸気化）させ、配管8,弁９を通
り、第１容器５内に供給され、反応材４と反応させ反応
材４を高温度にする。ここで、タンク43,弁44を通し熱
交換器17に導入された前記熱媒体はこの反応熱により加
熱蒸気又は蒸気となり、配管18を通り需要の熱エネルギ
ー増加に対応できる効果がある。
機器１からの排出熱10を、弁11閉，弁21開により、ダク
ト22,弁26を通り、熱交換器３に導き熱交換を行い、回
収した熱エネルギーは配管20を通り有効に利用される。
熱交換器３の排熱は、ダクト19,弁24を通して系外に排
出し熱交換器３のみにより蒸気を発生している。通常運
転において、需要の熱エネルギー増加が必要になると予
想される場合に同図（ｂ）の準備段階に入り、排出熱10
を、弁11開，弁21閉とすることにより化学蓄熱装置２の
第１の容器５内の反応材４中に設けてある熱交換器12に
送り、反応材４を加熱する。その排熱はダクト27,弁25
を通り熱交換器３へ送られる。熱交換器３にて熱交換を
し、熱エネルギーは配管20を通り有効に利用される。熱
交換器３の排熱は、ダクト19,弁24を通り系外に排出さ
れる。この時、反応材４は加熱されるので、内部に吸着
または吸収されている被反応材６は気体又は蒸気とな
り、配管８を通り、第２容器7,7′内に供給され、配管1
3により導かれた熱媒体により冷却される。昇温された
熱媒体はタンク43に導入されるこの時点で、出力要求が
あると同図（ｃ）のように弁21開，弁11閉および弁23
開，弁24閉とし、ダクト19を通る排熱を反応器７に導入
し、被反応材６を気化（蒸気化）させ、配管8,弁９を通
り、第１容器５内に供給され、反応材４と反応させ反応
材４を高温度にする。ここで、タンク43,弁44を通し熱
交換器17に導入された前記熱媒体はこの反応熱により加
熱蒸気又は蒸気となり、配管18を通り需要の熱エネルギ
ー増加に対応できる効果がある。
本発明によれば、化学蓄熱装置により高温の熱エネル
ギーが得られるので、本エネルギーを使用することによ
り、一層のエネルギーの有効利用をすることができ、か
つ、連続運転あるいは需要に応じた対応ができる。
ギーが得られるので、本エネルギーを使用することによ
り、一層のエネルギーの有効利用をすることができ、か
つ、連続運転あるいは需要に応じた対応ができる。
また、複合プラントとして実用化可能なものであり、
高温の熱エネルギーの使用先により、需要側の熱エネル
ギー要求への対応及び排出NOxの低減をはかることがで
きる。
高温の熱エネルギーの使用先により、需要側の熱エネル
ギー要求への対応及び排出NOxの低減をはかることがで
きる。
第１図は本発明の一実施例図、第２図から第４図はその
変形実施例図、第５図は熱機器としてガスタービンを採
用するときの低NOx化手法を示す図、第６図は第５図の
効果を説明するための図、第７図と第８図は熱交換器と
して排熱回収ボイラを採用するときの脱硝手法を示す
図、第９図はそのときの効果を説明するための図、第10
図は本発明の他の実施例図、第11図は反応材と被反応材
の組合せ例並びに反応式を示す図、第12図は第１図の２
つの化学蓄熱装置内の反応を説明するための図である。 １……熱機器、2,2′……化学蓄熱装置、３……熱交換
器、4,4′……反応材、5,5′……反応材を収納した第１
容器、6,6′……被反応材、7,7′……被反応材を収納し
た第２容器、8,8′……配管、9,9′……弁、10……排出
熱源、11,11′……弁、12,12′……熱交換器、13,13′
……配管、14,14′……弁、15,15′……熱交換器、16,1
6′……配管、17,17′……熱交換器、18……配管、19…
…ダクト、20……配管、21……弁、22……バイパスダク
ト、23,23′……弁、24……弁、25……弁、26……弁、2
7……ダクト、29……バイパスダクト、30……調整弁、3
1,31′……調整弁、33……ミキシング装置、34……ガス
タービン、35……ガスタービン燃焼器、36……排熱回収
ボイラ、37……脱硝装置、38……調整弁、39……調整
弁、40……調整弁、41,41′……熱交換器、42,42′……
配管。
変形実施例図、第５図は熱機器としてガスタービンを採
用するときの低NOx化手法を示す図、第６図は第５図の
効果を説明するための図、第７図と第８図は熱交換器と
して排熱回収ボイラを採用するときの脱硝手法を示す
図、第９図はそのときの効果を説明するための図、第10
図は本発明の他の実施例図、第11図は反応材と被反応材
の組合せ例並びに反応式を示す図、第12図は第１図の２
つの化学蓄熱装置内の反応を説明するための図である。 １……熱機器、2,2′……化学蓄熱装置、３……熱交換
器、4,4′……反応材、5,5′……反応材を収納した第１
容器、6,6′……被反応材、7,7′……被反応材を収納し
た第２容器、8,8′……配管、9,9′……弁、10……排出
熱源、11,11′……弁、12,12′……熱交換器、13,13′
……配管、14,14′……弁、15,15′……熱交換器、16,1
6′……配管、17,17′……熱交換器、18……配管、19…
…ダクト、20……配管、21……弁、22……バイパスダク
ト、23,23′……弁、24……弁、25……弁、26……弁、2
7……ダクト、29……バイパスダクト、30……調整弁、3
1,31′……調整弁、33……ミキシング装置、34……ガス
タービン、35……ガスタービン燃焼器、36……排熱回収
ボイラ、37……脱硝装置、38……調整弁、39……調整
弁、40……調整弁、41,41′……熱交換器、42,42′……
配管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 章裕 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 栗林 哲三 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (12)
- 【請求項１】熱機器からの排ガスの熱回収を行う熱回収
装置において、排出ガスに加熱されて被反応材を分離
し、被反応材から生成されるときに反応熱を生じる反応
材を収納した容器と、該容器内に設置され前記反応熱に
より加温するための熱媒体が流通する熱交換用配管とを
含む第１と第２の化学蓄熱装置、第１と第２の化学蓄熱
装置の一方の容器に熱機器からの高温ガスを印加し被反
応材分離反応を生じせしめる第１の手段、第１と第２の
化学蓄熱装置の他方の容器で被反応材との生成反応を生
じせしめる第２の手段、第１と第２の化学蓄熱装置の他
方の容器の熱交換用配管に前記熱媒体を流通せしめる第
３の手段を備えたことを特徴とする熱回収装置。 - 【請求項２】熱機器からの高温ガスと、熱交換した後の
低温ガスとを導入して排ガスの熱回収を行う熱回収装置
において、高温ガスに加熱されて反応材を分離し、被反
応材から生成されるときに反応熱を生じる反応材を収納
した第１の容器と、被反応材を収納した第２の容器と、
第１の容器と第２の容器との間を接続する配管と、第１
の容器内に設置され前記反応熱により加温するための熱
媒体が流通する熱交換用配管とを含む第１と第２の化学
蓄熱装置、第１と第２の化学蓄熱装置の一方の第１の容
器に熱機器からの高温ガスを印加するための第１の手
段、第１と第２の化学蓄熱装置の他方の第２の容器に熱
交換した後の低温ガスを印加するための第２の手段、第
１と第２の化学蓄熱装置の他方の第１の容器の熱交換用
配管に前記熱媒体を流通せしめる第３の手段を備えたこ
とを特徴とする熱回収装置。 - 【請求項３】熱機器からの高温ガスと、熱交換した後の
低温ガスとを導入して熱機器からのガスの熱回収を行う
熱回収装置において、高温ガスに加熱されて反応材を分
離し、被反応材から生成されるときに反応熱を生じる反
応材を収納した第１の容器と、被反応材を収納した第２
の容器と、第１の容器と第２の容器との間を接続する配
管と、第１の容器内に設置され前記反応熱により加温す
るための熱媒体が流通する熱交換用配管と、第２の容器
に熱交換した後の低温ガスとを導入する手段とを含む化
学蓄熱装置、熱機器からの高温ガスを化学蓄熱装置から
バイパスするバイパス手段を備えたことを特徴とする熱
回収装置。 - 【請求項４】高温ガスを排出する熱機器と、該熱機器か
らの高温ガスに加熱されて被反応材を分離し、被反応材
から生成されるときに反応熱を生じる反応材を収納した
容器と、該容器内に設置され前記反応熱により加温する
ための熱媒体が流通する熱交換用配管とを含む第１と第
２の化学蓄熱装置、該第１と第２の化学蓄熱装置の容器
からの高温ガスと熱交換する熱交換器、第１と第２の化
学蓄熱装置の一方の容器に熱機器からの高温ガスを印加
し被反応材分離反応を生じせしめる第１の手段、第１と
第２の化学蓄熱装置の他方の容器で被反応材との生成反
応を生じせしめる第２の手段、第１と第２の化学蓄熱装
置の他方の容器の熱交換用配管に前記熱媒体を流通せし
める第３の手段を備えたことを特徴とする熱回収装置。 - 【請求項５】高温ガスを排出する熱機器、高温ガスに加
熱されて被反応材を分離し、被反応材から生成されると
きに反応熱を生じる反応材を収納した第１の容器と、被
反応材を収納した第２の容器と、第１の容器と第２の容
器との間を接続する配管と、第１の容器内に設置された
前記反応熱により加温するための熱媒体が流通する熱交
換用配管と、第２の容器内に設けられたガスダクトを含
む第１と第２の化学蓄熱装置、第１と第２の化学蓄熱装
置の第１の容器からの排出ガスと熱交換する熱交換器、
第１と第２の化学蓄熱装置の一方の第１の容器に熱機器
からの高温ガスを印加するための第１の手段、第１と第
２の化学蓄熱装置の他方の第２の容器のガスダクトに熱
交換器で熱交換した後の低温ガスを印加するための第２
の手段、第１と第２の化学蓄熱装置の他方の第１の容器
の熱交換用配管に前記熱媒体を流通せしめる第３の手段
を備えたことを特徴とする複合プラント。 - 【請求項６】高温ガスを排出するガスタービンと、該ガ
スタービンからの高温ガスに加熱されて被反応材を分離
し、被反応材から生成されるときに反応熱を生じる反応
材を収納した容器と、該容器内に設置され熱媒体である
水が流通する熱交換用配管を含む第１と第２の化学蓄熱
装置、該第１と第２の化学蓄熱装置の容器からの高温ガ
スと熱交換する熱交換器、第１と第２の化学蓄熱装置の
一方の容器に熱機器からの高温ガスを印加し被反応材分
離反応を生じせしめる第１の手段、第１と第２の化学蓄
熱装置の他方の容器で被反応材との生成反応を生じせし
める第２の手段、第１と第２の化学蓄熱装置の他方の容
器の熱交換用配管に前記水を流通せしめる第３の手段、
第１と第２の化学蓄熱装置の他方の容器の熱交換用配管
から得られた蒸気を前記ガスタービンの燃焼器に注入す
る第４の手段を備え、前記ガスタービン排出ガスの熱回
収を行うことを特徴とする複合プラント。 - 【請求項７】高温ガスを排出するガスタービンと、該ガ
スタービンからの高温ガスに加熱されて被反応材を分離
し、被反応材から生成されるときに反応熱を生じる反応
材を収納した容器と、該容器内に設置され熱媒体である
水が流通する熱交換用配管を含む第１と第２の化学蓄熱
装置、該第１と第２の化学蓄熱装置の容器からの高温ガ
スと熱交換するとともにその内部に脱硝装置を備えた廃
熱回収ボイラ、第１と第２の化学蓄熱装置の一方の容器
に熱機器からの高温ガスを印加し被反応材分離反応を生
じせしめる第１の手段、第１と第２の化学蓄熱装置の他
方の容器で被反応材との生成反応を生じせしめる第２の
手段、第１と第２の化学蓄熱装置の他方の容器の熱交換
用配管に前記水を流通せしめる第３の手段、第１と第２
の化学蓄熱装置の他方の容器の熱交換用配管から得られ
た蒸気を前記廃熱回収ボイラの脱硝装置のガス上流に注
入する第４の手段を備え、前記ガスタービン排出ガスの
熱回収を行うことを特徴とする複合プラント。 - 【請求項８】熱機器からの排ガスの熱回収を行うため
に、排出ガスに加熱されて被反応材を分離し、被反応材
から生成されるときに反応熱を生じる反応材を収納した
容器と、該容器内に設置され熱媒体が流通する熱交換用
配管を含む第１と第２の化学蓄熱装置を備えた熱回収装
置において、第１と第２の化学蓄熱装置の一方で被反応
材分離反応を生じせしめ、他方で被反応材との生成反応
を生じせしめ、容器の熱交換用配管ら加温された熱媒体
を得る熱回収装置の運転方法。 - 【請求項９】熱機器からの高温ガスと、熱交換した後の
低温ガスとを導入して排ガスの熱回収を行うために、高
温ガスに加熱されて被反応材を分離し、被反応材から生
成されるときに反応熱を生じる反応材を収納した第１の
容器と、被反応材を収納した第２の容器と、第１の容器
と第２の容器との間を接続する配管と、第１の容器内に
設置され前記反応熱により加温するための熱媒体が流通
する熱交換用配管とを含む第１と第２の化学蓄熱装置を
備えた熱回収装置において、第１と第２の化学蓄熱装置
の一方の第１の容器に熱機器からの高温ガスを印加し、
他方の化学蓄熱装置の第２の容器に熱交換した後の低温
ガスを印加し、他方の化学蓄熱装置の第１の容器の熱交
換用配管に前記熱媒体を流通せしめ、加温された熱媒体
を得る熱回収装置の運転方法。 - 【請求項１０】熱機器からの高温ガスと、熱交換した後
の低温ガスとを導入して熱機器からのガスの熱回収を行
うために、高温ガスに加熱されて被反応材を分離し、被
反応材から生成されるときに反応熱を生じる反応材を収
納した第１の容器と、被反応材を収納した第２の容器
と、第１の容器と第２の容器との間を接続する配管と、
第１の容器内に設置され前記反応熱により加温するため
の熱媒体が流通する熱交換用配管と、第２の容器に熱交
換した後の低温ガスとを導入する手段とを含む化学蓄熱
装置、熱機器からの高温ガスを化学蓄熱装置からバイパ
スするバイパス手段を備えた熱回収装置において、通常
運転時には、熱機器からの高温ガスを化学蓄熱装置から
バイパスし、放熱運転準備のために第１の容器に高温ガ
スを導入して被反応材を分離し、放熱運転時は第２の容
器に熱交換した後の低温ガスを導入して被反応材から生
成させ、熱交換用配管で加熱された熱媒体を得る熱回収
装置の運転方法。 - 【請求項１１】熱機器からの高温ガスの熱回収を行うた
めに、高温ガスを排出する熱機器と、該熱機器からの高
温ガスに加熱されて被反応材を分離し、被反応材から生
成されるときに反応熱を生じる反応材を収納した容器
と、該容器内に設置され前記反応熱により加温するため
の熱媒体が流通する熱交換用配管とを含む第１と第２の
化学蓄熱装置と、該第１と第２の化学蓄熱装置の容器か
らの高温ガスと熱交換する熱交換器とを備えた複合プラ
ントにおいて、第１と第２の化学蓄熱装置の一方の容器
に熱機器からの高温ガスを印加して被反応材分離反応を
生じせしめ、他方の化学蓄熱装置の容器で被反応材との
生成反応を生じせしめ、他方の化学蓄熱装置の容器の熱
交換器用配管から加熱された熱媒体を得る複合プラント
の運転方法。 - 【請求項１２】熱機器からの高温ガスの熱回収を行うた
めに、高温ガスを排出する熱機器と、高温ガスに加熱さ
れて被反応材を分離し、被反応材から生成されるときに
反応熱を生じる反応材を収納した第１の容器と、被反応
材を収納した第２の容器と、第１の容器と第２の容器と
の間を接続する配管と、第１の容器内に設置され前記反
応熱により加温するための熱媒体が流通する熱交換用配
管と、第２の容器内に設けられたガスダクトを含む第１
と第２の化学蓄熱装置と、第１と第２の化学蓄熱装置の
第１の容器からの排出ガスと熱交換する熱交換器とを備
えた複合プラントにおいて、第１と第２の化学蓄熱装置
の一方の第１の容器に熱機器からの高温ガスを印加し、
他方の化学蓄熱装置の第２の容器のガスダクトに熱交換
器で熱交換した後の低温ガスを印加し、他方の化学蓄熱
装置の第１の容器の熱交換器用配管から加熱された熱媒
体を得る複合プラントの運転方法。
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