JPH11141308A - 総合発電所およびその全効率比を高める方法 - Google Patents
総合発電所およびその全効率比を高める方法Info
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- JPH11141308A JPH11141308A JP10257897A JP25789798A JPH11141308A JP H11141308 A JPH11141308 A JP H11141308A JP 10257897 A JP10257897 A JP 10257897A JP 25789798 A JP25789798 A JP 25789798A JP H11141308 A JPH11141308 A JP H11141308A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 廃熱の利用により総合発電所の全効率比を改
良する方法と該方法を実施する総合発電所とを提供す
る。 【解決手段】 総合発電所は、ターボ装置４、４´を備
えた大型ディーゼル機関１、１´と、内部に機関からの
排気ガスがその熱エネルギの利用により加圧された蒸気
を発生するためにターボ装置の下流側に導かれる第１排
気ガスボイラユニット６、６´と、発生蒸気をさらに加
熱するための第２排気ガスボイラユニット１１と、発生
蒸気を発電機１７により電気に変換するための蒸気ター
ビン１６とを含む。機関が高い出力比で運転されている
ときに、蒸気を蒸気タービンの中に供給する前に第１排
気ガスボイラユニット内に発生した蒸気を精製するため
に、機関の全排気ガス流量の２０％以下、好ましくは、
１５％以下の側流が排気ガスを第２排気ガスボイラユニ
ットの中に導くためにターボ装置の中に供給する上流側
の排気ガスの流れから取り出される。
良する方法と該方法を実施する総合発電所とを提供す
る。 【解決手段】 総合発電所は、ターボ装置４、４´を備
えた大型ディーゼル機関１、１´と、内部に機関からの
排気ガスがその熱エネルギの利用により加圧された蒸気
を発生するためにターボ装置の下流側に導かれる第１排
気ガスボイラユニット６、６´と、発生蒸気をさらに加
熱するための第２排気ガスボイラユニット１１と、発生
蒸気を発電機１７により電気に変換するための蒸気ター
ビン１６とを含む。機関が高い出力比で運転されている
ときに、蒸気を蒸気タービンの中に供給する前に第１排
気ガスボイラユニット内に発生した蒸気を精製するため
に、機関の全排気ガス流量の２０％以下、好ましくは、
１５％以下の側流が排気ガスを第２排気ガスボイラユニ
ットの中に導くためにターボ装置の中に供給する上流側
の排気ガスの流れから取り出される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は総合発電所（ｃｏｍ
ｂｉ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ）の全効率比（ｔｏｔａ
ｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｒａｔｅ）を改良するため
の請求項１の序文に記載の方法およびこの方法を実施す
るための総合発電所に関する。
ｂｉ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ）の全効率比（ｔｏｔａ
ｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｒａｔｅ）を改良するため
の請求項１の序文に記載の方法およびこの方法を実施す
るための総合発電所に関する。
【０００２】ここで大型ディーゼル機関は、例えば、船
の主推進機関または補助機関として適用することがで
き、または熱および／または電気を発生するための発電
所に適用することができるこのような機関をいう。
の主推進機関または補助機関として適用することがで
き、または熱および／または電気を発生するための発電
所に適用することができるこのような機関をいう。
【０００３】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】大型ディ
ーゼル機関は、機械的エネルギに加えて、かなりの量の
廃熱を発生する。この理由から、ディーゼル機関は、特
に原動機として利用され、それによりエネルギを発生す
るための一次回路がディーゼル機関により発生された機
械的エネルギを発電機により電気に変換することに関連
する。それに加えて、二次回路が蒸気タービンに利用さ
れ、それにより付加的な電気を発電機により発生するこ
とができ、または異なる目的のために、例えば、プロセ
ス産業に直接に利用されるために、蒸気を発生するため
に回収されるべき廃熱のために提供される。この場合に
は、総合発電所は、特にこれらの種類の発電所をいう。
ーゼル機関は、機械的エネルギに加えて、かなりの量の
廃熱を発生する。この理由から、ディーゼル機関は、特
に原動機として利用され、それによりエネルギを発生す
るための一次回路がディーゼル機関により発生された機
械的エネルギを発電機により電気に変換することに関連
する。それに加えて、二次回路が蒸気タービンに利用さ
れ、それにより付加的な電気を発電機により発生するこ
とができ、または異なる目的のために、例えば、プロセ
ス産業に直接に利用されるために、蒸気を発生するため
に回収されるべき廃熱のために提供される。この場合に
は、総合発電所は、特にこれらの種類の発電所をいう。
【０００４】上記の種類のエネルギを発生する場合の基
本的な問題は、ディーゼル機関により発生された排気ガ
スの温度が二次回路において比較的に低いことである。
回収された熱エネルギが蒸気を発生するために利用され
るときに、比較的に低い温度もまた、発生されるべき蒸
気の温度を制限し、その理由から蒸気タービンの効率比
がそれに相応してどちらかといえば低い。
本的な問題は、ディーゼル機関により発生された排気ガ
スの温度が二次回路において比較的に低いことである。
回収された熱エネルギが蒸気を発生するために利用され
るときに、比較的に低い温度もまた、発生されるべき蒸
気の温度を制限し、その理由から蒸気タービンの効率比
がそれに相応してどちらかといえば低い。
【０００５】この問題のために、異なる型式のいくつか
の解決方法が知られており、それにより一つの方法は、
排気ガスをターボ装置に導く前に排気ガスの温度を高め
るように排気ガスを付加的に燃焼させるために計画しか
つ実施することである。しかしながら、この解決方法
は、どちらかといえば、複雑でありかつ高価でありかつ
付加的な燃焼のために付加的な燃料を供給することが必
要である。
の解決方法が知られており、それにより一つの方法は、
排気ガスをターボ装置に導く前に排気ガスの温度を高め
るように排気ガスを付加的に燃焼させるために計画しか
つ実施することである。しかしながら、この解決方法
は、どちらかといえば、複雑でありかつ高価でありかつ
付加的な燃焼のために付加的な燃料を供給することが必
要である。
【０００６】前記の問題のための別の既知の解決方法が
フィンランド特許第８９９６９号（米国特許第５１３３
２９８号に相当する）に表示され、この特許によれば、
廃棄エネルギの回収は二つの位相で行われ、それにより
第１位相においては、ディーゼル機関の排気ガスをター
ボ装置に送る前に、排気ガスが第１排気ガスボイラの中
に導かれ、該ボイラ内で熱エネルギの一部分が回収され
る。もしもディーゼル機関が最大出力率（ｆｕｌｌ ｏ
ｕｔｐｕｔ ｒａｔｅ）で運転されていなければ、排気
ガスの一部分を前記排気ガスボイラを越えて導くことが
できる。この場合における問題は、特殊の解決方法に関
することであり、その理由は、前記排気ガスボイラがタ
ーボ装置の上流側の排気管と一体に構成され、それによ
りこの解決方法を実施するためのコストを増大させるか
らである。それに加えて、このような問題は、ターボ装
置の寸法を考慮に入れるべきであることと同様に理解さ
れてきたとはいうものの、この解決方法は排気ガスボイ
ラ、バイパス管および一次回路におけるエネルギの発生
に関するその作用によりひき起こされた効果、損失（ｅ
ｆｆｅｃｔ ｌｏｓｓ）を考慮していない。
フィンランド特許第８９９６９号（米国特許第５１３３
２９８号に相当する）に表示され、この特許によれば、
廃棄エネルギの回収は二つの位相で行われ、それにより
第１位相においては、ディーゼル機関の排気ガスをター
ボ装置に送る前に、排気ガスが第１排気ガスボイラの中
に導かれ、該ボイラ内で熱エネルギの一部分が回収され
る。もしもディーゼル機関が最大出力率（ｆｕｌｌ ｏ
ｕｔｐｕｔ ｒａｔｅ）で運転されていなければ、排気
ガスの一部分を前記排気ガスボイラを越えて導くことが
できる。この場合における問題は、特殊の解決方法に関
することであり、その理由は、前記排気ガスボイラがタ
ーボ装置の上流側の排気管と一体に構成され、それによ
りこの解決方法を実施するためのコストを増大させるか
らである。それに加えて、このような問題は、ターボ装
置の寸法を考慮に入れるべきであることと同様に理解さ
れてきたとはいうものの、この解決方法は排気ガスボイ
ラ、バイパス管および一次回路におけるエネルギの発生
に関するその作用によりひき起こされた効果、損失（ｅ
ｆｆｅｃｔ ｌｏｓｓ）を考慮していない。
【０００７】また、フィンランド特許第９４８９５号に
開示された解決方法によれば、ディーゼル機関の排気ガ
スのすべては、排気ガスをターボ装置に供給する前に先
ず蒸気を発生するための排気ガスボイラの中に取り入れ
られる。それにより、電気を発生するための全効率比
（ｔｏｔａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｘｙ ｒａｔｅ）を高
めることが可能であるとはいえ、ターボ装置の上流側に
実質的な装置を設けることが必要であるので、この装置
は、実施するために扱いにくくかつ高価である。主要部
分については、同じ装置が日本特許出願公告６２−７９
０５号公報に開示された解決方法を採用している。
開示された解決方法によれば、ディーゼル機関の排気ガ
スのすべては、排気ガスをターボ装置に供給する前に先
ず蒸気を発生するための排気ガスボイラの中に取り入れ
られる。それにより、電気を発生するための全効率比
（ｔｏｔａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｘｙ ｒａｔｅ）を高
めることが可能であるとはいえ、ターボ装置の上流側に
実質的な装置を設けることが必要であるので、この装置
は、実施するために扱いにくくかつ高価である。主要部
分については、同じ装置が日本特許出願公告６２−７９
０５号公報に開示された解決方法を採用している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの目的は、
簡単にかつ容易に実施できる解決方法を提供することに
より総合発電所においてエネルギを発生するための全効
率比を改良することにある。この解決方法は、構造体の
単純な装置を可能にしかつそのコストについて有利であ
り、かつこの解決方法から既知の技術の欠点が本質的に
なくされる。一つの目的は、特に、一つまたはいくつか
のディーゼル機関に基づいた総合発電所において本発明
を実施することにある。
簡単にかつ容易に実施できる解決方法を提供することに
より総合発電所においてエネルギを発生するための全効
率比を改良することにある。この解決方法は、構造体の
単純な装置を可能にしかつそのコストについて有利であ
り、かつこの解決方法から既知の技術の欠点が本質的に
なくされる。一つの目的は、特に、一つまたはいくつか
のディーゼル機関に基づいた総合発電所において本発明
を実施することにある。
【０００９】本発明の目的は、請求項１およびその他の
請求項に開示された方法により達成することができる。
本発明によれば、ディーゼル機関が高い出力率（ｏｕｔ
ｐｕｔ ｒａｔｅ）で運転されているときに、第１排気
ガスボイラユニット内で発生した蒸気を蒸気タービンの
中に供給する前に蒸気を精製するために、ディーゼル機
関の全排気ガス流量の２０％以下、好ましくは、全排気
ガス流量の２０％以下である側流が排気ガスを前記第２
排気ガスボイラの中に導くためにターボ装置の中に供給
する上流側の排気ガスの流れから取り出される。この場
合には、蒸気の精製（ｒｅｆｉｎｉｎｇ）は、特に、蒸
気をさらに加熱することにより、飽和蒸気および／また
は過熱蒸気の温度を増大することを指す。
請求項に開示された方法により達成することができる。
本発明によれば、ディーゼル機関が高い出力率（ｏｕｔ
ｐｕｔ ｒａｔｅ）で運転されているときに、第１排気
ガスボイラユニット内で発生した蒸気を蒸気タービンの
中に供給する前に蒸気を精製するために、ディーゼル機
関の全排気ガス流量の２０％以下、好ましくは、全排気
ガス流量の２０％以下である側流が排気ガスを前記第２
排気ガスボイラの中に導くためにターボ装置の中に供給
する上流側の排気ガスの流れから取り出される。この場
合には、蒸気の精製（ｒｅｆｉｎｉｎｇ）は、特に、蒸
気をさらに加熱することにより、飽和蒸気および／また
は過熱蒸気の温度を増大することを指す。
【００１０】側流においては、排気ガスの温度は、一般
に、ターボ装置の上流側の排気ガスの温度に相当し、従
って、排気ガスの温度は、ターボ装置の下流側の排気ガ
スの温度よりも実質的に高い。それに加えて、側流から
蒸気への熱伝達は、排気ガスの流れの圧力の下で効果的
に起きる。それにより、発生した蒸気の温度の達成され
た上昇は、蒸気タービンの出力率を実質的に増大する。
しかしながら、他方、ターボ装置の上流側の排気ガスか
ら取り出されるべき側流が既知の解決方法と比較してむ
しろ小さくかつこの解決方法が排気ガスの主な流れ内で
圧力損失を発生しないので、ターボ装置の出力に関する
その影響と、従って、ディーゼル機関の一次回路におけ
るエネルギ発生に関するその影響とは、特に蒸気の発生
および電気の発生に関する二次回路からの装置により得
られる出力率の増大と比較してどちらかといえば小さ
い。それにより、全効率比は、本発明により本質的に改
良することができる。
に、ターボ装置の上流側の排気ガスの温度に相当し、従
って、排気ガスの温度は、ターボ装置の下流側の排気ガ
スの温度よりも実質的に高い。それに加えて、側流から
蒸気への熱伝達は、排気ガスの流れの圧力の下で効果的
に起きる。それにより、発生した蒸気の温度の達成され
た上昇は、蒸気タービンの出力率を実質的に増大する。
しかしながら、他方、ターボ装置の上流側の排気ガスか
ら取り出されるべき側流が既知の解決方法と比較してむ
しろ小さくかつこの解決方法が排気ガスの主な流れ内で
圧力損失を発生しないので、ターボ装置の出力に関する
その影響と、従って、ディーゼル機関の一次回路におけ
るエネルギ発生に関するその影響とは、特に蒸気の発生
および電気の発生に関する二次回路からの装置により得
られる出力率の増大と比較してどちらかといえば小さ
い。それにより、全効率比は、本発明により本質的に改
良することができる。
【００１１】従って、側流がターボ装置それ自体の中に
導かれるべき主な流れ内に圧力損失を発生しないので、
排気ガスボイラがディーゼル機関とターボ装置との間に
配置された解決方法と比較して、より大きい圧力損失を
側流に取り付けられるべき第２排気ガスボイラユニット
内で許容することができる。この結果として、第２排気
ガスボイラユニットを通じての排気ガスの流れの速度を
より大きくすることができ、自己精製解決方法が可能に
なる。それに加えて、本発明による解決方法により、第
２排気ガスボイラユニットのサイズを減少することがで
き、従ってそのコストを低減することができる。
導かれるべき主な流れ内に圧力損失を発生しないので、
排気ガスボイラがディーゼル機関とターボ装置との間に
配置された解決方法と比較して、より大きい圧力損失を
側流に取り付けられるべき第２排気ガスボイラユニット
内で許容することができる。この結果として、第２排気
ガスボイラユニットを通じての排気ガスの流れの速度を
より大きくすることができ、自己精製解決方法が可能に
なる。それに加えて、本発明による解決方法により、第
２排気ガスボイラユニットのサイズを減少することがで
き、従ってそのコストを低減することができる。
【００１２】側流をターボ装置の上流側に導くことは、
標準型ディーゼル機関それ自体およびターボ装置を実質
的に変更することなく容易に実施することができるの
で、本発明による解決方法もまた、簡単に実施すること
ができる。それに加えて、この解決方法は、必要なとき
に、ディーゼル機関を発電所のボイラスペースから容易
に絶縁することが可能である。
標準型ディーゼル機関それ自体およびターボ装置を実質
的に変更することなく容易に実施することができるの
で、本発明による解決方法もまた、簡単に実施すること
ができる。それに加えて、この解決方法は、必要なとき
に、ディーゼル機関を発電所のボイラスペースから容易
に絶縁することが可能である。
【００１３】実際問題として、側流は、ディーゼル機関
の全排気ガス流量の８％−１４％であると有利である。
そのときに、側流から得られる利点は、主な流れの減少
から生ずるターボ装置の出力の低下と比較して最適であ
る。
の全排気ガス流量の８％−１４％であると有利である。
そのときに、側流から得られる利点は、主な流れの減少
から生ずるターボ装置の出力の低下と比較して最適であ
る。
【００１４】さらに、側流の量は、各々の場合における
ディーゼル機関の負荷に従って別個に制御することがで
きる。このようにして、発電所の全効率比を各々の場合
の状況に応じて適正化することができる。それに加え
て、ディーゼル機関が部分負荷、例えば、７５％の出力
率以下で運転されているときのみに、側流を遮断するこ
とができる。そのときに、ディーゼル機関は、標準型機
関のように運転され、それにより該機関の始動および停
止は、既知の技術による装置の発停よりも容易である。
ディーゼル機関の負荷に従って別個に制御することがで
きる。このようにして、発電所の全効率比を各々の場合
の状況に応じて適正化することができる。それに加え
て、ディーゼル機関が部分負荷、例えば、７５％の出力
率以下で運転されているときのみに、側流を遮断するこ
とができる。そのときに、ディーゼル機関は、標準型機
関のように運転され、それにより該機関の始動および停
止は、既知の技術による装置の発停よりも容易である。
【００１５】前記第２排気ガスボイラユニットからの排
気ガスは、付加的な電気を発生するためのユーティリテ
ィタービンの中に導かれかつ／または付加的な蒸気を発
生するための排気ガスボイラの中に導かれると有利であ
る。付加的な蒸気は、さらに、蒸気タービン内で利用す
ることができる。
気ガスは、付加的な電気を発生するためのユーティリテ
ィタービンの中に導かれかつ／または付加的な蒸気を発
生するための排気ガスボイラの中に導かれると有利であ
る。付加的な蒸気は、さらに、蒸気タービン内で利用す
ることができる。
【００１６】いくつかのディーゼル機関が使用されると
きに、前記側流の大部分、好ましくは、前記側流のすべ
てが前記第２排気ガスボイラユニットの中に導かれる。
この場合には、第２排気ガスボイラユニットは、問題の
ディーゼル機関のために共通である。各々のディーゼル
機関の側流を各々の場合における問題のディーゼル機関
の負荷に従って制御することができるときに、効率比の
観点からの最適の結果に達することができる。蒸気を精
製するための発電所のすべてのディーゼル機関のために
共通の排気ガスボイラユニットおよび該排気ガスボイラ
ユニットと連結されるべき（ａ）蒸気タービンは、発電
所の投資コストにおけるかなりの節減額を提供する。
きに、前記側流の大部分、好ましくは、前記側流のすべ
てが前記第２排気ガスボイラユニットの中に導かれる。
この場合には、第２排気ガスボイラユニットは、問題の
ディーゼル機関のために共通である。各々のディーゼル
機関の側流を各々の場合における問題のディーゼル機関
の負荷に従って制御することができるときに、効率比の
観点からの最適の結果に達することができる。蒸気を精
製するための発電所のすべてのディーゼル機関のために
共通の排気ガスボイラユニットおよび該排気ガスボイラ
ユニットと連結されるべき（ａ）蒸気タービンは、発電
所の投資コストにおけるかなりの節減額を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を添付図面を参照
して以下に説明する。図面において、符号１、１´等
は、発電機２、２´等により電気に変換されるための機
械的なエネルギを発生するいくつかの大型ディーゼル機
関を示す。ディーゼル機関からの排気ガスの流れ３、３
´が部分的に導かれまたはディーゼル機関が部分負荷、
例えば、７５％の出力率以下で運転されているときに、
排気ガスは、完全にターボ装置４、４´等を通じて、第
１排気ガスボイラ６、６´等の中に導かれる。ターボ装
置等４、４´等から排気ガスボイラ６、６´中への排気
ガスの流れは、符号５、５´により示してある。それに
加えて、装入空気（ｃｈａｒｇｅ ａｉｒ）７、７´等
がターボ装置４、４´等のターボチャージャー部分を通
じてディーゼル機関１、１´中に供給される。
して以下に説明する。図面において、符号１、１´等
は、発電機２、２´等により電気に変換されるための機
械的なエネルギを発生するいくつかの大型ディーゼル機
関を示す。ディーゼル機関からの排気ガスの流れ３、３
´が部分的に導かれまたはディーゼル機関が部分負荷、
例えば、７５％の出力率以下で運転されているときに、
排気ガスは、完全にターボ装置４、４´等を通じて、第
１排気ガスボイラ６、６´等の中に導かれる。ターボ装
置等４、４´等から排気ガスボイラ６、６´中への排気
ガスの流れは、符号５、５´により示してある。それに
加えて、装入空気（ｃｈａｒｇｅ ａｉｒ）７、７´等
がターボ装置４、４´等のターボチャージャー部分を通
じてディーゼル機関１、１´中に供給される。
【００１８】排気ガスボイラ６、６´等は、該排気ボイ
ラを通じて蒸気発生回路１４、１４´等および１５、１
５´等を配置することにより蒸気を発生するために利用
されている。蒸気発生回路１４、１４´等および１５、
１５´等は、第２排気ガスボイラまたは実際問題として
過熱器１１を通じて発電機１７を運転する蒸気タービン
１６の中に導かれ、蒸気タービン１６からさらに復水器
１８の中に導かれる。本発明の基本的な概念によれば、
ディーゼル機関が例えば７５％の出力率以上の全負荷ま
たは殆ど全負荷に近い負荷で運転されているときに、側
流８、８´等が各々の機関の排気ガスの流れ３、３´等
から取り出され、発生した蒸気を蒸気タービン１６に供
給する前に発生した蒸気の温度を実質的に上昇すること
により蒸気発生回路１４および１５内の蒸気を精製する
ために制御弁９、９´等を通じて過熱器１１の中に導か
れる。このようにして、蒸気タービン１６の効率を実質
的に高めることができ、従って、発電所の全効率比（ｔ
ｏｔａｌ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｒａｔｅ）もまた高め
ることができる。その理由は、ディーゼル機関の排気ガ
スの流れから取り出される側流８、８´等がすべての状
態においてターボ装置４、４´等を通じて導かれる排気
ガスの流れ５、５´等に対してどちらかといえば小量で
あり、従って、ターボ装置４、４´等の効率に対する側
流８、８´の影響は非常に大きくないからである。制御
弁９、９´等により、各々の側流８、８´等を各々の場
合における該ディーゼル機関の出力率に従って別個に制
御することができ、それにより個々のディーゼル機関の
負荷の起こり得る変動と関係なく、発電所の順応性のあ
る運転が可能になることに特に留意すべきである。
ラを通じて蒸気発生回路１４、１４´等および１５、１
５´等を配置することにより蒸気を発生するために利用
されている。蒸気発生回路１４、１４´等および１５、
１５´等は、第２排気ガスボイラまたは実際問題として
過熱器１１を通じて発電機１７を運転する蒸気タービン
１６の中に導かれ、蒸気タービン１６からさらに復水器
１８の中に導かれる。本発明の基本的な概念によれば、
ディーゼル機関が例えば７５％の出力率以上の全負荷ま
たは殆ど全負荷に近い負荷で運転されているときに、側
流８、８´等が各々の機関の排気ガスの流れ３、３´等
から取り出され、発生した蒸気を蒸気タービン１６に供
給する前に発生した蒸気の温度を実質的に上昇すること
により蒸気発生回路１４および１５内の蒸気を精製する
ために制御弁９、９´等を通じて過熱器１１の中に導か
れる。このようにして、蒸気タービン１６の効率を実質
的に高めることができ、従って、発電所の全効率比（ｔ
ｏｔａｌ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｒａｔｅ）もまた高め
ることができる。その理由は、ディーゼル機関の排気ガ
スの流れから取り出される側流８、８´等がすべての状
態においてターボ装置４、４´等を通じて導かれる排気
ガスの流れ５、５´等に対してどちらかといえば小量で
あり、従って、ターボ装置４、４´等の効率に対する側
流８、８´の影響は非常に大きくないからである。制御
弁９、９´等により、各々の側流８、８´等を各々の場
合における該ディーゼル機関の出力率に従って別個に制
御することができ、それにより個々のディーゼル機関の
負荷の起こり得る変動と関係なく、発電所の順応性のあ
る運転が可能になることに特に留意すべきである。
【００１９】本発明は一つまたはいくつかのディーゼル
機関が含まれることとは関係なく利用することができ
る。図１から明らかであるように、各々の機関は、それ
自体のターボ装置４、４´等と、該ターボ装置等の下流
側のそれ自体の排気ガスボイラ６、６´等とを有し、か
つこれらの排気ガスボイラ６、６´等、それ自体の別個
の蒸気発生回路１４、１４´等および１５、１５´等の
それぞれと組み合わされている。しかしながら、いくつ
かの機関の場合には、過熱器１１および蒸気タービン１
６がすべての機関のために共通であり、それにより発電
所の投資コストを減少する傾向がある。この場合には、
一方において蒸気発生回路１４、１４´等と、他方にお
いて蒸気発生回路１５、１５´等が過熱器１１の中に延
在する前に前記回路１４、１４´等および１５、１５´
が２つの回路１４および１５と連結されることが好まし
い。同様に、側流８、８´等は、過熱器１１の中に延在
する前に共通の流れ１０と合流することが好ましい。過
熱器１１の利用に関するいくつかの代替装置を以下に説
明するが、この説明は各々の場合のすべての機関に共通
である。
機関が含まれることとは関係なく利用することができ
る。図１から明らかであるように、各々の機関は、それ
自体のターボ装置４、４´等と、該ターボ装置等の下流
側のそれ自体の排気ガスボイラ６、６´等とを有し、か
つこれらの排気ガスボイラ６、６´等、それ自体の別個
の蒸気発生回路１４、１４´等および１５、１５´等の
それぞれと組み合わされている。しかしながら、いくつ
かの機関の場合には、過熱器１１および蒸気タービン１
６がすべての機関のために共通であり、それにより発電
所の投資コストを減少する傾向がある。この場合には、
一方において蒸気発生回路１４、１４´等と、他方にお
いて蒸気発生回路１５、１５´等が過熱器１１の中に延
在する前に前記回路１４、１４´等および１５、１５´
が２つの回路１４および１５と連結されることが好まし
い。同様に、側流８、８´等は、過熱器１１の中に延在
する前に共通の流れ１０と合流することが好ましい。過
熱器１１の利用に関するいくつかの代替装置を以下に説
明するが、この説明は各々の場合のすべての機関に共通
である。
【００２０】図１の場合には、排気ガスが過熱器１１か
ら発電機１３を運転するユーティリティタービン１２中
に導かれる。排気ガスは、ユーティリティタービン１２
からさらに回路２０内で付加的な蒸気を発生するために
排気ガスボイラ１９の中に導くことができ、さらに蒸気
発生回路１５の中に供給される。
ら発電機１３を運転するユーティリティタービン１２中
に導かれる。排気ガスは、ユーティリティタービン１２
からさらに回路２０内で付加的な蒸気を発生するために
排気ガスボイラ１９の中に導くことができ、さらに蒸気
発生回路１５の中に供給される。
【００２１】図２の解決方法は、図１の装置とは、ユー
ティリティタービン１２と排気ガスボイラ１９との間に
過熱器２１が配置され、蒸気発生回路１５が蒸気タービ
ン１６の中に流入する前に過熱器２１を通じて導かれる
点で異なっている。従って、この場合には、過熱器１１
は、側流８の排気ガスの熱エネルギの部分がユーティリ
ティタービン１２の上流側の回路１４により回収されか
つ熱エネルギの部分がユーティリティタービン１２の下
流側の回路１５により回収されるようにある意味で二つ
の部分に分離されている。
ティリティタービン１２と排気ガスボイラ１９との間に
過熱器２１が配置され、蒸気発生回路１５が蒸気タービ
ン１６の中に流入する前に過熱器２１を通じて導かれる
点で異なっている。従って、この場合には、過熱器１１
は、側流８の排気ガスの熱エネルギの部分がユーティリ
ティタービン１２の上流側の回路１４により回収されか
つ熱エネルギの部分がユーティリティタービン１２の下
流側の回路１５により回収されるようにある意味で二つ
の部分に分離されている。
【００２２】それと対応して、図３の解決方法は、図１
の装置とは、過熱器１１と排気ガスボイラ１９との間の
ユーティリティタービン１２が完全に取り外され、それ
により排気ガスの熱エネルギがこの状態においてさらに
蒸気タービン１６に供給されるべき付加的な蒸気を発生
するためにのみ利用される点で異なっている。
の装置とは、過熱器１１と排気ガスボイラ１９との間の
ユーティリティタービン１２が完全に取り外され、それ
により排気ガスの熱エネルギがこの状態においてさらに
蒸気タービン１６に供給されるべき付加的な蒸気を発生
するためにのみ利用される点で異なっている。
【００２３】これらの異なる代替解決方法は、発電機１
３に対して発電機１７により発電されるべき電気の度合
に影響をおよぼす。発電するためのさらに一つの解決方
法は、発電機１７および１３を同じ軸上に配置すること
であろう。すべての場合において、発電所の全効率比の
改良および最適化に関する影響は重要である。
３に対して発電機１７により発電されるべき電気の度合
に影響をおよぼす。発電するためのさらに一つの解決方
法は、発電機１７および１３を同じ軸上に配置すること
であろう。すべての場合において、発電所の全効率比の
改良および最適化に関する影響は重要である。
【００２４】本来、排気ガスボイラ６、６´等および蒸
気を発生するための該排気ガスボイラの利用は、多数の
異なる方法で構成することができる。従って、例えば、
人々が一方において飽和蒸気を発生しかつ他方において
過熱蒸気を発生することを所望する度合に応じて一つま
たはそれ以上の蒸気発生回路を設けることができよう。
同様に、一つの排気ガスボイラのかわりに、必要なとき
に、連続して配置されたいくつかの排気ガスボイラのそ
れぞれを利用することができる。
気を発生するための該排気ガスボイラの利用は、多数の
異なる方法で構成することができる。従って、例えば、
人々が一方において飽和蒸気を発生しかつ他方において
過熱蒸気を発生することを所望する度合に応じて一つま
たはそれ以上の蒸気発生回路を設けることができよう。
同様に、一つの排気ガスボイラのかわりに、必要なとき
に、連続して配置されたいくつかの排気ガスボイラのそ
れぞれを利用することができる。
【００２５】従って、本発明は図示した実施例に限定さ
れず、いくつかの実施例が特許請求の範囲内で実施可能
である。
れず、いくつかの実施例が特許請求の範囲内で実施可能
である。
【図１】本発明による解決方法の一実施例を略図で示し
た図。
た図。
【図２】図１の実施例の変型を略図で示す図。
【図３】図１の実施例の別の一つの変型を略図で示す
図。
図。
１ 大型ディーゼル機関 １´ 大型ディーゼル機関 ２ 発電機 ２´ 発電機 ３ 排気ガスの流れ ３´ 排気ガスの流れ ４ ターボ装置 ４´ ターボ装置 ５ 排気ガスの流れ ５´ 排気ガスの流れ ６ 排気ガスボイラ ６´ 排気ガスボイラ ７ 装入空気 ７´ 装入空気 ８ 側流 ８´ 側流 ９ 制御弁 ９´ 制御弁 １０ 共通の流れ １１ 過熱器 １２ ユーティリティタービン １３ 発電機 １４ 蒸気発生回路 １４´ 蒸気発生回路 １５ 蒸気発生回路 １５´ 蒸気発生回路 １６ 蒸気タービン １７ 発電機 １８ 復水器 １９ 排気ガスボイラ ２０ 回路 ２１ 過熱器
Claims (12)
- 【請求項１】 ターボ装置を備えている少なくとも一つ
の大型ディーゼル機関と、排気ガスの熱エネルギを利用
することにより加圧された蒸気を発生するために内部に
ディーゼル機関からの排気ガスがターボ装置の下流側に
導かれる第１排気ガスボイラと、発生した蒸気をさらに
加熱するための第２排気ガスボイラと、発生した蒸気を
電気に変換するための蒸気タービンとを含む総合発電所
内の廃熱を利用することにより全効率比を高めるための
方法において、ディーゼル機関が高い出力率で運転され
ているときに、第１排気ガスボイラユニット内に発生し
た蒸気を蒸気タービンの中に供給する前に蒸気を精製す
るためにディーゼル機関の全排気ガス流量の２０％以
下、好ましくは、全排気ガス流量の１５％以下である側
流が排気ガスを前記第２排気ガスボイラユニットの中に
導くためにターボ装置の中に供給する上流側の排気ガス
の流れから取り出されることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記側流がディーゼル機関の全排気ガス
流量の８−１４％であることを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 側流の量が各々の場合におけるディーゼ
ル機関の負荷により別個に制御されることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 ディーゼル機関が部分負荷、例えば、７
５％の出力率以下のみにおいて運転されているときに前
記側流が遮断されることを特徴とする請求項１から請求
項３までのいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項５】 前記第２排気ガスボイラからの排気ガス
が付加的な電気を発生するためにユーティリティタービ
ンの中に導かれかつ／または付加的な蒸気を発生するた
めに排気ガスボイラの中に導かれることを特徴とする請
求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】 いくつかのディーゼル機関が使用される
ときに、前記側流の大部分、好ましくは、前記側流のす
べてが前記第２排気ボイラユニットの中に導かれ、この
場合には、第２排気ボイラユニットが問題のディーゼル
機関のために共通であることを特徴とする請求項１から
請求項５までのいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項７】 請求項１から請求項６までのいずれか１
項に記載の方法を実施するための総合発電所であって、
ターボ装置（４，４´）を備えている少なくとも一つの
大型ディーゼル機関（１，１´）と、排気ガスの熱エネ
ルギを利用することにより加圧された蒸気を発生するた
めに内部にディーゼル機関からの排気ガスがターボ装置
（４，４´）の下流側に導かれる第１排気ガスボイラユ
ニット（６，６´）と、発生した蒸気をさらに加熱する
ための第２排気ガスボイラユニット（１１）と、発生し
た蒸気を発電機（１７）により電気に変換するための蒸
気タービン（１６）とを含む総合発電所において、前記
第２排気ガスボイラユニット（１１）がターボ装置
（４，４´）の上流側のディーゼル機関の排気管と連結
され、それによりディーゼル機関が高い出力率で運転さ
れているときに、ディーゼル機関の全排気ガス流量
（３，３´）の２０％以下、好ましくは、全排気ガスの
流量の１５％以下である側流が前記連結部を通じて排気
管内の排気ガスの流れ（３，３´）から前記第２排気ガ
スボイラユニット（１１）の中に導かれるように配置さ
れ、かつ前記第２排気ガスボイラユニット（１１）から
精製された蒸気が前記蒸気タービン（１６）の中に導か
れるように構成されていることを特徴とする総合発電
所。 - 【請求項８】 前記側流がディーゼル機関の排気ガス流
量（３，３´）の８−１４％であることを特徴とする請
求項７に記載の総合発電所。 - 【請求項９】 側流（８，８´）の量が各々の場合にお
けるディーゼル機関（１，１´）の負荷により別個に制
御されるように構成されていることを特徴とする請求項
７または請求項８に記載の総合発電所。 - 【請求項１０】 ディーゼル機関（１，１´）が部分負
荷、例えば、７５％の出力率のみにおいて運転されてい
るときに、前記側流（８，８´）が遮断されるように構
成されていることを特徴とする請求項７から請求項９ま
でのいずれか１項に記載の総合発電所。 - 【請求項１１】 前記第２排気ガスボイラユニット（１
１）からの排気ガスが付加的な電気（１３）を発生する
ためにユーティリティタービン（１２）の中に導かれか
つ／または付加的な蒸気を発生するために排気ガスボイ
ラ（１９）の中に導かれることを特徴とする請求項７か
ら請求項１０までのいずれか１項に記載の総合発電所。 - 【請求項１２】 総合発電所がいくつかのディーゼル機
関（１，１´）を含み、該ディーゼル機関の大部分の排
気管、好ましくは、該ディーゼル機関の排気管のすべて
が前記側流（８，８´）を導くために前記第２排気ガス
ボイラユニット（１１）と連結され、前記第２排気ガス
ボイラユニット（１１）が問題のディーゼル機関（１，
１´）のために共用されていることを特徴とする請求項
７から請求項１１までのいずれか１項に記載の総合発電
所。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI973690 | 1997-09-15 | ||
| FI973690A FI102406B1 (fi) | 1997-09-15 | 1997-09-15 | Menetelmä ja järjestely kombivoimalaitoksessa |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11141308A true JPH11141308A (ja) | 1999-05-25 |
| JP4060959B2 JP4060959B2 (ja) | 2008-03-12 |
Family
ID=8549532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25789798A Expired - Lifetime JP4060959B2 (ja) | 1997-09-15 | 1998-09-11 | 総合発電所およびその全効率比を高める方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6125631A (ja) |
| EP (1) | EP0902168B1 (ja) |
| JP (1) | JP4060959B2 (ja) |
| KR (1) | KR100575302B1 (ja) |
| DE (1) | DE69812811T2 (ja) |
| FI (1) | FI102406B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1281856A1 (de) * | 2001-08-03 | 2003-02-05 | ELZET ELEKTROTECHNIK GmbH | Verfahren zum Erzeugen von elektrischem Strom |
| KR100575302B1 (ko) * | 1997-09-15 | 2006-08-23 | 바칠라 핀랜드 오이 | 콤비파우워플랜트를위한장치및방법 |
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| DE19939289C1 (de) * | 1999-08-19 | 2000-10-05 | Mak Motoren Gmbh & Co Kg | Verfahren und Einrichtung zur Aufbereitung von Gasgemischen |
| DE10054022A1 (de) * | 2000-11-01 | 2002-05-08 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zum Betreiben einer Wärmekraftmaschine |
| KR100815091B1 (ko) | 2006-08-29 | 2008-03-20 | 김창선 | 내연 기관과 외연 기관을 결합한 발전기용 고효율 등차엔진 |
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| US9243518B2 (en) * | 2009-09-21 | 2016-01-26 | Sandra I. Sanchez | Waste heat recovery system |
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| US20170201158A1 (en) * | 2014-05-30 | 2017-07-13 | Leartek Pty Ltd | Exhaust heat recovery system control method and device |
| CN104500266A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-04-08 | 张朝刚 | 一种向心进气式余热利用装置 |
| KR200479402Y1 (ko) | 2015-02-23 | 2016-01-25 | 대우조선해양 주식회사 | 인쇄기판형 열교환기를 포함하는 가스 터빈의 폐열회수장치 및 발전 플랜트 |
| RU2730777C1 (ru) * | 2020-01-15 | 2020-08-25 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии" | Вспомогательная энергетическая установка для дизель-генераторов |
| CN112146156B (zh) * | 2020-09-07 | 2021-09-28 | 华北电力大学 | 一种含电锅炉的电厂多模式灵活性运行方法及系统 |
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| SU962666A1 (ru) * | 1980-10-13 | 1982-09-30 | Войсковая часть 27177 | Силова установка |
| FR2524559A1 (fr) * | 1982-04-02 | 1983-10-07 | Semt | Procede de recuperation d'energie dans un generateur de puissance, et generateur de puissance pour la mise en oeuvre dudit procede |
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| SU1537865A1 (ru) * | 1987-03-05 | 1990-01-23 | Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева | Силова установка |
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| FI102405B (fi) * | 1993-07-08 | 1998-11-30 | Waertsilae Nsd Oy Ab | Menetelmä lämpövoimakoneen kokonaishyötyenergiatuotannon parantamiseks i ja voimalaitos, jossa on nestejäähdytteinen lämpövoimakone |
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-
1997
- 1997-09-15 FI FI973690A patent/FI102406B1/fi not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-09-02 KR KR1019980036077A patent/KR100575302B1/ko not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-09 DE DE69812811T patent/DE69812811T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-09 EP EP98307293A patent/EP0902168B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-11 JP JP25789798A patent/JP4060959B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-14 US US09/153,152 patent/US6125631A/en not_active Expired - Lifetime
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| KR100575302B1 (ko) | 2006-08-23 |
| FI102406B1 (fi) | 1998-11-30 |
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