JPS5849685B2 - Power - Google Patents
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- JPS5849685B2 JPS5849685B2 JP50069207A JP6920775A JPS5849685B2 JP S5849685 B2 JPS5849685 B2 JP S5849685B2 JP 50069207 A JP50069207 A JP 50069207A JP 6920775 A JP6920775 A JP 6920775A JP S5849685 B2 JPS5849685 B2 JP S5849685B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱力学的パワー発生に関し、特に、過熱スチー
ムサイクルと、流入温度をスチームより高くすることの
出来るもう1つの作動媒体を使った第2の即ち1トツピ
ング7サイクルとの両方を有する二元(binary)
蒸気パワープラントに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to thermodynamic power generation, and more particularly to a superheated steam cycle and a second or one topping seven cycle using another working medium that allows the inlet temperature to be higher than the steam. binary that has both
Concerning steam power plants.
従来のパワープラントに於で、作動媒体は水であった。In conventional power plants, the working medium is water.
しかしながら、水の熱力学的特性に関しては、過熱温度
を上げても、実際の効率の向上は期待されない。However, with respect to the thermodynamic properties of water, increasing the superheat temperature is not expected to result in any real efficiency improvement.
現在、得られるか、又は近い将来、得られるであろう熱
源は、そのサイクルの理論上の効率をかなり上げる温度
を提供することができるが、この理論上の効率は、水が
冷媒として使用された場合には、なかんづく臨界以上の
サイクルで起こる熱の不可逆的流れのため、達成するこ
とができない。Heat sources that are currently available, or will be available in the near future, can provide temperatures that significantly increase the theoretical efficiency of the cycle, but this theoretical efficiency cannot be achieved without water being used as the refrigerant. In these cases, this cannot be achieved because of the irreversible flow of heat that occurs in the supercritical cycle, among other things.
特に、適度な温度でのみ生じる軽水、CO2及び黒鉛反
応炉とは対称的に、現在、使用中の、又はまだ設計中の
原子炉(なかでも、金属で冷却される高速度中性子炉、
高温度ガス炉、液体塩炉)は8500C以上の温度を生
じさせることが出来る。In particular, in contrast to light water, CO2 and graphite reactors, which occur only at moderate temperatures, nuclear reactors currently in use or still in design (among others, metal-cooled fast neutron reactors,
High temperature gas furnaces, liquid salt furnaces) can generate temperatures of 8500C or higher.
同様の考慮は計画された、酸素トーチボイラーにも適用
することが出来る。Similar considerations can be applied to planned oxygen torch boilers.
将来、原子核の結合は非常な高温を生じさせるもう1つ
の手段となるであろう。In the future, the combination of atomic nuclei will become another means of producing very high temperatures.
そのようなあらゆる場合、作動媒体としてスチームを使
用した単一サイクルを使用すると、高温効果を獲得する
ことが不可能となる。In all such cases, using a single cycle with steam as the working medium makes it impossible to obtain high temperature effects.
二元サイクルの使用はすでに提案されている。The use of binary cycles has already been proposed.
特ニ、低圧スチームサイクルにトツピング水銀サイクル
が付加された。Specifically, a topping mercury cycle was added to the low pressure steam cycle.
その水銀は周囲の温度で液体となる効果を有し、低い飽
和蒸気圧を有する。The mercury has the effect of being liquid at ambient temperature and has a low saturated vapor pressure.
他方、なかでも、その費用と毒性の点で欠点を有する。On the other hand, it has drawbacks, among others, in terms of its cost and toxicity.
又、カリウムと水の二元サイクルが提案されている。A dual cycle of potassium and water has also been proposed.
不幸なことに、カリウムは重大な欠点を有する。Unfortunately, potassium has significant drawbacks.
即ち、それは腐食し易い。それは又著しい不可逆現象に
関連した逆流スチームサイクルを要する。That is, it is susceptible to corrosion. It also requires reverse steam cycles associated with significant irreversibility.
更に、普通のタービン排出温度に保持し難い非常に低い
絶対タービン排出圧を必要とする。Additionally, it requires very low absolute turbine exhaust pressures that are difficult to maintain at normal turbine exhaust temperatures.
もう1つの従来の二元蒸気パワープラント(デビットR
.ソール氏に与えられた米国特許第3218802号)
は沸騰硫黄型原子炉を有する。Another conventional dual steam power plant (David R
.. U.S. Patent No. 3,218,802 to Mr. Saul)
has a boiling sulfur reactor.
蒸発硫黄はタービン内で膨張し、スチーム過熱式熱交換
器を通って流れ、熱だめ内で凝縮する。Evaporated sulfur expands in the turbine, flows through a steam superheater heat exchanger, and condenses in a heat sink.
その凝縮硫黄はそれから原子炉に戻される。The condensed sulfur is then returned to the reactor.
トツピングサイクルで作動流体として使用される硫黄は
飽和蒸気としてタービンに送られ、それによって熱の不
可逆的流れを減少する。The sulfur used as the working fluid in the topping cycle is sent to the turbine as saturated steam, thereby reducing the irreversible flow of heat.
硫黄の特殊な熱力学的特性により、その蒸気はタービン
の排出部の所で過熱され、スチーム過熱式熱交換器に於
ける不可逆現象はその結果、減少する。Due to the special thermodynamic properties of sulfur, its steam is superheated at the exhaust of the turbine and irreversible phenomena in the steam heat exchanger are consequently reduced.
硫黄蒸気タービンの排出部における温度と圧力は今日の
技術と矛盾するところがない。The temperatures and pressures at the exhaust of a sulfur steam turbine are consistent with today's technology.
最後に、硫黄はカリウムより反応性が少く、水銀よりず
っと安価で毒性もない。Finally, sulfur is less reactive than potassium, much cheaper and less toxic than mercury.
他方、硫黄はトツビングサイクルでの温度でニッケルに
悪影響を及ぼし、従って、ニッケル含有量の多いこれら
のオーステナイト鋼を腐食させ、硫黄と接触する構造部
材はそのような鋼では作られない。On the other hand, sulfur has a negative effect on nickel at the temperatures in the totting cycle and therefore corrodes these austenitic steels with a high nickel content, and structural members that come into contact with sulfur are not made of such steels.
しかしながら、OrとMoの合金鋼は、550℃以上の
温度では、クリープに対しての抵抗性が弱い。However, Or and Mo alloy steel has poor resistance to creep at temperatures above 550°C.
Or , Mn又はMoの合金フエライト鋼は、表面が
被覆されていても、700゜C以上の温度(この温度で
も不充分である。Even if the surface of Or, Mn, or Mo alloy ferrite steel is coated, the temperature is higher than 700°C (even this temperature is insufficient).
)でクリープに対する長時間の抵抗性を有するが、それ
らは20パール以上の圧力差に合うような交換チューブ
の製造に使用するには適しない。) have long-term resistance to creep, but they are not suitable for use in the manufacture of replacement tubes to accommodate pressure differentials of more than 20 par.
簡単に言えば、米国特許第3218802号は特に、発
掘燃刺を使用したプラントを設計し得るような指示を当
業者に伺ら与えていない。Simply put, US Pat. No. 3,218,802 specifically does not provide instructions to those skilled in the art on how to design a plant using excavated tinder.
最後に硫黄の中性子特性及び熱特性は沸騰硫黄型動力炉
の開発を少くとも疑わしくする。Finally, the neutronic and thermal properties of sulfur make the development of boiling sulfur power reactors at least dubious.
そこで、本発明の目的は中でも、従来の二元サイクル熱
力学的パワー発生装置を改良することである。It is, therefore, an object of the present invention, among other things, to improve upon conventional dual cycle thermodynamic power generation devices.
従って、本発明は、熱源が硫黄を蒸発させるために使用
され、それがタービン内で膨張し、それが熱源へ戻る前
に、水との熱交換により凝縮され、その蒸気の相になっ
た水がコンデンサーを有するタービン内で膨張し、そこ
から水は熱交換器に戻り、その熱は蒸発硫黄の圧力に事
実上、等しい圧力で第1流体から硫黄に伝達される。Therefore, the present invention provides that a heat source is used to evaporate sulfur, which expands in a turbine and is condensed into its vapor phase by heat exchange with water before it returns to the heat source. expands in a turbine with a condenser, from where the water returns to the heat exchanger where its heat is transferred from the first fluid to the sulfur at a pressure substantially equal to the pressure of the vaporized sulfur.
本発明の熱力学的パワー発生プラントは熱源と、硫黄を
飽和蒸気に変えるために熱源から熱を受け入れる硫黄第
1ループと、前記飽和蒸気を受け入れ、硫黄の熱の一部
を機械エネルギーに変える硫黄膨張タービンと、硫黄が
液状で戻って来る熱交換装置と、水とスチームがそこを
通って流動し、前記熱交換装置を有し且、前記熱交換器
の下流に位置づけられていてスチームの膨張及び凝縮を
行う装置を有する第2ループと、水を熱交換装置に戻す
装置とより成り、更に前記熱源は実質的に等圧力の熱交
換装置を含む。The thermodynamic power generation plant of the present invention includes a heat source, a sulfur first loop that receives heat from the heat source for converting the sulfur into saturated steam, and a sulfur first loop that receives the saturated steam and converts a portion of the heat of the sulfur into mechanical energy. an expansion turbine, a heat exchanger through which the sulfur is returned in liquid form, and a heat exchanger through which water and steam flow, the heat exchanger being located downstream of the heat exchanger and expanding the steam; and a second loop having a device for condensing the water and a device for returning the water to the heat exchange device, the heat source further including a substantially isobaric heat exchange device.
スチームサイクルは、典型的に、前記熱交換装置に於け
る蒸発と過熱を行い、それからその交換器で再加熱を行
い、そしてスチームドレーンを行うことを含む。A steam cycle typically involves evaporation and superheating in the heat exchanger, then reheating in the exchanger, and steam draining.
又、硫黄蒸気サイクルは又、熱の不可逆的流れを少くす
るために再加熱、又はドレーン、又はその両者を使用し
ている。Sulfur steam cycles also use reheating or draining or both to reduce irreversible heat flux.
750〜800℃に硫黄を加熱する熱源の温度と共に、
硫黄の非常に特殊な特性のために、次のような連続状態
が生じる。Along with the temperature of the heat source that heats the sulfur to 750-800°C,
Due to the very special properties of sulfur, the following continuum occurs:
約25〜30バールの圧力の飽和蒸気が蒸気タービンに
取り入れられて、硫黄蒸気の等エンドロピー膨張が起こ
り更に、このタービンの排出口において、過熱された硫
黄蒸気がスチームを過熱及び再加熱することに使用する
ことができる。Saturated steam at a pressure of about 25 to 30 bar is introduced into a steam turbine resulting in an isentropic expansion of the sulfur vapor and, at the outlet of the turbine, the superheated sulfur vapor superheats and reheats the steam. can be used.
過熱を解かれた硫黄蒸気は又、第2サイクルのスチーム
を蒸発させるために使用される。The desuperheated sulfur vapor is also used to evaporate the second cycle steam.
そのために65%のランキンサイクルの効率が可能であ
り、その数字はボイラーの有機効率に関して60%台の
全効率を与える。Rankine cycle efficiencies of 65% are therefore possible, and that figure gives a total efficiency of the order of 60% in terms of boiler organic efficiency.
ここに使用される熱交換器の性質は熱源の性質次第で決
る。The nature of the heat exchanger used here depends on the nature of the heat source.
原子炉の場合、交換器を炉の冷媒と硫黄とが流れる。In the case of a nuclear reactor, the reactor coolant and sulfur flow through an exchanger.
ここで興味深い性質は、ナトリウム及び水に対して事実
上、不活性の硫黄がナトリウムと水との間の障壁として
作用することによって液体ナトリウムで冷却される炉で
特別の安全性を与えることである。An interesting property here is that sulfur, which is virtually inert to sodium and water, provides extra safety in reactors cooled with liquid sodium by acting as a barrier between the sodium and water. .
ボイラーの場合、空気が平衡圧で導入されねばならず、
そのことは、硫黄蒸気圧が低い(20〜25バール)の
で、非常に容易に達威される。In the case of boilers, air must be introduced at equilibrium pressure,
This is very easily achieved due to the low sulfur vapor pressure (20-25 bar).
又、空気圧に耐えるために、ボイラーの包囲体はプレス
トレストコンクリートで構成され、かくして従来のボイ
ラーにとって必要であって、且、交換チューブが固定さ
れるフレームワークの殆んどを省略することが出来、フ
レームワークの鋼におけるクリープ問題を避けることが
出来る。Also, to withstand air pressure, the boiler enclosure is constructed of prestressed concrete, thus eliminating much of the framework required for conventional boilers and to which the exchange tubes are fixed. Creep problems in the framework steel can be avoided.
本発明は装置に関する次の詳細な説明からよりはっきり
と理解され、その装置は本発明の単なる例であってそれ
に制限されるものでなく、添付図面に関連して説明され
ている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be more clearly understood from the following detailed description of an apparatus, which is given by way of example only and without limitation, and is explained in conjunction with the accompanying drawings in which: FIG.
ここで、第1図を参照すれば、大気圧に近い圧力で液体
アルカリ金属、普通ではナトリウムにより冷却される高
速中性子原子炉が示されており、その原子炉10は燃料
要素の缶が破壊した場合に放射性生成物により汚染され
る原子炉の第1冷媒と液体ナトリウムである第2冷媒と
の間で熱を移動させるための熱交換器11に接続する。Referring now to FIG. 1, a fast neutron nuclear reactor cooled by a liquid alkali metal, usually sodium, at near atmospheric pressure is shown, the reactor 10 having a fuel element can rupture. It is connected to a heat exchanger 11 for transferring heat between a first refrigerant of the nuclear reactor, which in case of contamination with radioactive products, and a second refrigerant, which is liquid sodium.
その原子炉10と熱交換器11とは安全な包囲体12内
に包囲される。The reactor 10 and heat exchanger 11 are enclosed within a secure enclosure 12.
第1冷媒ナトリウムは例えば、850’Cの流出温度と
約1バールの絶対圧を有する。The first sodium refrigerant has, for example, an exit temperature of 850'C and an absolute pressure of approximately 1 bar.
第2冷媒ナトリウムは、例えば、820℃の流出温度と
、膨張容器としても役立つ窒素大気加圧装置13により
保持される25バールの絶対圧とを有する。The second sodium refrigerant has, for example, an outlet temperature of 820° C. and an absolute pressure of 25 bar maintained by the nitrogen atmosphere pressurization device 13, which also serves as an expansion vessel.
原子炉10と熱交換器11とにより一体化されるシステ
ムは熱源を形成する。The system integrated by nuclear reactor 10 and heat exchanger 11 forms a heat source.
第2冷媒ループはナトリウムと硫黄との熱交換器14と
、その熱交換器14を離れたナトリウムを熱交換器11
の入口に戻すポンプ15とで戒りたつ。The second refrigerant loop includes a heat exchanger 14 for sodium and sulfur, and a heat exchanger 11 for the sodium that has left the heat exchanger 14.
Pump 15 is returned to the inlet of the pump.
前述のように、硫黄と接触する熱交換器チナーブをニッ
ケル含有合金で形成することは出来ない。As mentioned above, the heat exchanger chinabs in contact with sulfur cannot be made of nickel-containing alloys.
なぜなら、ニッケルは腐食して硫酸ニッケルを連続的に
作ってしまうから。This is because nickel corrodes and continuously creates nickel sulfate.
その結果、550℃以上の温度で高圧に耐えるように普
通に使用されるニッケル鋼は熱交換器14のチューブに
使用してはならない。As a result, nickel steel, which is commonly used to withstand high pressures at temperatures above 550° C., should not be used for the tubes of heat exchanger 14.
しかしながら、とにかく準備されねばならない中間熱交
換器11は圧力相殺装置として働くので、第1図に示す
概略図の場合、その圧力は著しく小さい。However, the intermediate heat exchanger 11, which must be provided anyway, acts as a pressure compensation device, so that in the case of the schematic diagram shown in FIG. 1 the pressure is significantly lower.
ナトリウムとだけ接触する熱交換器11はニッケル含有
量の多いオーステナイトaで作られ、硫黄が流れる熱交
換器のチューブの圧力と同じ圧力でクリープに耐えるよ
うに工夫される。The heat exchanger 11, which is in contact only with sodium, is made of austenite a with a high nickel content and is devised to withstand creep at the same pressure as that of the heat exchanger tubes through which sulfur flows.
その結果、熱交換器14は等圧装置であって、例えば、
クロム、モリブデン及びマンカンを含有するフエライト
鋼で作られる。As a result, heat exchanger 14 is an isobaric device, e.g.
Made of ferritic steel containing chromium, molybdenum and mankan.
更に、硫黄による耐腐食性を高めるために、その鋼はク
ロム接着、又はクロム被覆、又は他のよく知られた方法
で表面処理することも出来る。Furthermore, the steel can be surface treated by chromium bonding or chromium coating or other well known methods to increase its resistance to sulfur corrosion.
熱交換器14の下流に硫黄ループは多段階式の硫黄蒸気
タービン16を有する。Downstream of the heat exchanger 14, the sulfur loop has a multi-stage sulfur steam turbine 16.
高温高圧硫黄蒸気と接触するこれらのタービン部分は腐
食とクリープに耐えるような材料で作らねばならないが
、そこに使用される量が全く異るので、熱交換器とは対
称的に高価な合金を使用することが出来る。These turbine parts, which come into contact with the high temperature, high pressure sulfur vapor, must be made of materials that resist corrosion and creep, but in contrast to the heat exchangers, they are made of expensive alloys because the volumes used are quite different. It can be used.
特に、チタン、又はタンタルの合金で出来た可動フィン
、又はリブも高圧段階に対して使用出来る。In particular, movable fins or ribs made of titanium or tantalum alloys can also be used for high pressure stages.
タービンを離れる硫黄蒸気は硫黄と水の交換器17へ送
られ、そこで、硫黄は硫黄とナトリウムの交換器14へ
戻すために液状になる。The sulfur vapor leaving the turbine is sent to the sulfur and water exchanger 17 where the sulfur is liquefied for return to the sulfur and sodium exchanger 14.
そのループは硫黄蒸気がタービン16への入口で飽和し
、出口で過熱され、スチーム発生器として作動する交換
器17では、スチームが過熱硫黄により過熱され、硫黄
の凝縮により水が蒸発するように典型的なものとして設
計される。The loop is typically such that the sulfur vapor is saturated at the inlet to the turbine 16 and superheated at the outlet, and in the exchanger 17, which acts as a steam generator, the steam is superheated by superheated sulfur and the water evaporates by condensation of the sulfur. It is designed as a
タービンの入口を750℃の温度と25バールの絶対圧
にし、タービンの出口を475℃の温度と0.16バー
ルの絶対圧にすることが1つの方法である。One method is to have a temperature of 750° C. and a pressure of 25 bar absolute at the inlet of the turbine and a temperature of 475° C. and a pressure of 0.16 bar absolute at the outlet of the turbine.
第2のループは従来の臨界以上のスチームプラントのそ
れに似ているが、次の点が異る。The second loop is similar to that of a conventional supracritical steam plant, with the following differences:
即ち、蒸気発生器と過熱器フイードに関して、コンデン
サー19を有する多段階タービン18を有し、前記コン
デンサー19から凝縮水がフイードポンプ20により交
換器1γに戻されるようになっている。That is, for the steam generator and the superheater feed, it has a multistage turbine 18 with a condenser 19 from which condensed water is returned to the exchanger 1γ by a feed pump 20.
それらのタービンは1個又は数個の交流発電機21を駆
動し、その数は軸ラインの数次第で決る。These turbines drive one or several alternators 21, the number depending on the number of shaft lines.
例えば、タービンの人口の温度と圧力はそれぞれ530
℃と110バール(ブリードフエツド過熱器を通った後
)であり、コンデンサーの所の温度は25℃である。For example, the temperature and pressure of the turbine population are each 530
°C and 110 bar (after passing through the bleed fed superheater) and the temperature at the condenser is 25 °C.
そのようにして生じた装置は、750℃以上の出力温度
を有する原子炉を有する臨界u上の単一サイクルパワー
プラントのそれに比較して、主要費用に対して65%以
上の非常に高いランキン効率を出す。The device so produced has a very high Rankine efficiency of more than 65% for the main cost compared to that of a single-cycle power plant above critical u with a reactor with an output temperature of more than 750 °C. issue.
又、ナトリウムと水を分離する硫黄ループを付加すると
安全性が高まる。Additionally, adding a sulfur loop to separate sodium and water increases safety.
同一部材は第1図と同一符号で示されている第2図の装
置は、油生成物に取って代る傾向のある石炭のような発
掘燃利の燃焼ガスを熱源として使用している。The apparatus of FIG. 2, in which like parts are designated by the same reference numerals as in FIG. 1, uses as a heat source the combustion gases of excavation fuels, such as coal, which tend to replace oil products.
水ループは第1図のループに似ているので再度説明する
必要はない。The water loop is similar to the loop in Figure 1 and does not need to be explained again.
上流、即ち1トツピング“ループは燃焼ガスと硫黄の交
換チューブ束14で成りたち、これは硫黄蒸気発生器と
して役立ち、実質的な圧力差を受けてはならない。The upstream, ie one topping "loop" consists of a combustion gas and sulfur exchange tube bundle 14, which serves as a sulfur vapor generator and must not be subjected to substantial pressure differences.
しかしながら、交換チューブに沿って流れる硫黄蒸気は
チューブの破壊時、空気の流入を避けるためにわずかに
大気圧より高くなければならない。However, the sulfur vapor flowing along the exchange tube must be slightly above atmospheric pressure to avoid air intrusion when the tube breaks.
加圧空気は化学量の燃焼状態をこえたわずかに過剰の空
気に相当する流量割合でボイラー22に送られる。Pressurized air is delivered to boiler 22 at a flow rate corresponding to a slight excess of air over stoichiometric combustion conditions.
ボイラー22を離れる高温燃焼ガスは、燃焼空気の加熱
のためにそれが熱交換器25に流入する前に、1〜数個
のガスタービンを通って循環する。The hot combustion gases leaving the boiler 22 circulate through one to several gas turbines before it enters the heat exchanger 25 for heating the combustion air.
ガスが膨張し、例えば750’Cから200℃に冷やさ
れるような各ガスタービンは、空気加熱器25のサイズ
を著しく小さくすることが出来、その空気加熱器25か
らガスは例えば130℃の温度で貯留部へ流れる。Each gas turbine in which the gas is expanded and cooled, for example from 750'C to 200°C, allows the size of the air heater 25 to be significantly reduced, from which the gas is cooled at a temperature of, for example, 130°C. Flows into storage.
例えば、15゜Cの温度で大気から取り入れられた空気
はガスタービン23により駆動される多段階式の段階間
で冷却されるコンプレッサー24により圧縮される。For example, air taken from the atmosphere at a temperature of 15 DEG C. is compressed by a multistage interstage cooled compressor 24 driven by a gas turbine 23.
そのガスタービンの余分の力はタービン軸に接続した交
流発電機26を駆動するために使用される。The excess power of the gas turbine is used to drive an alternator 26 connected to the turbine shaft.
交換器14で圧力平衡のために必要な例えば24バール
の圧力でコンプレッサー24により送り出される空気は
空気加熱器25により約180℃の温度に加熱される。The air delivered by the compressor 24 at a pressure of, for example, 24 bar, which is necessary for pressure equalization in the exchanger 14, is heated by the air heater 25 to a temperature of approximately 180°C.
第1,2図の非常に簡単な略図は装置の主部材だけを示
し、なかでも、熱の不可逆的流れを少くしてプラントの
総効率を上げるように働く補助部材の全部が省略されて
いる。The very simple diagrams in Figures 1 and 2 show only the main parts of the installation, omitting all the auxiliary parts which serve, in particular, to reduce the irreversible flow of heat and increase the overall efficiency of the plant. .
第3図は第2図の簡単な略図に相当するプラントのより
詳細な図面である。FIG. 3 is a more detailed drawing of the plant which corresponds to the simple schematic diagram of FIG.
第3図では、第2図のように、図示の構或要素部分の多
くは、事実、並列で操作する複数のお互いに関連した別
々のユニットを有する。In FIG. 3, as in FIG. 2, many of the illustrated structural elements actually include a plurality of separate, interrelated units operating in parallel.
簡単化のために、第2,3図の同一部材は同一符号を有
し、空気と燃焼ガスの生回路、水の主回路と、硫黄の王
回路はそれぞれ、二重線と点線と細い線で示されている
。For simplicity, the same parts in Figures 2 and 3 have the same symbols, and the air and combustion gas raw circuit, the water main circuit, and the sulfur king circuit are indicated by double lines, dotted lines, and thin lines, respectively. It is shown in
少量の流れを有する回路、特にブリードは鎖線で示され
ている。Circuits with small amounts of flow, especially bleeds, are shown in dashed lines.
ボイラー22の容器27からスタートして、硫黄回路は
、高温高圧タービン28で成りたち、それは再加熱する
ことなしに中間温度の二重ケース型タービン29へ排出
する。Starting from the vessel 27 of the boiler 22, the sulfur circuit consists of a high temperature, high pressure turbine 28 which discharges without reheating to an intermediate temperature double case turbine 29.
その回路は従来の1ベンソン〃又は1スルザー〃ボイラ
ーに似た構造の硫黄と水の交換器14に排出する。The circuit discharges to a sulfur and water exchanger 14, similar in construction to a conventional 1 Benson or 1 Sulzer boiler.
熱交換器14に於で、タービンを離れた過熱硫黄蒸気は
はじめに水過熱用チューブの束30を流れる。In the heat exchanger 14, the superheated sulfur vapor leaving the turbine first flows through a bundle 30 of water superheating tubes.
脱過熱硫黄はそれから水蒸発用チューブ束31に流れ、
それから流体状で交換器14を離れる。The desuperheated sulfur then flows to a water evaporation tube bundle 31;
It then leaves the exchanger 14 in fluid form.
ボイラーに戻る前に、凝縮硫黄は後述する方法で硫黄が
排出されるカスケード式ヒーター32〜35へ引抜きポ
ンプ70により送られる。Before returning to the boiler, the condensed sulfur is sent by a withdrawal pump 70 to cascade heaters 32-35 where the sulfur is removed in a manner to be described below.
硫黄の強制的循環は各ヒーターに接続したフイードポン
プにより行われ、最後のポンプ36が硫黄をボイラー2
2の配管へ戻す。Forced circulation of the sulfur is provided by feed pumps connected to each heater, with the last pump 36 transporting sulfur to the boiler 2.
Return to No. 2 piping.
本発明の1つの実施例に於で、硫黄ループは温度と圧力
を次のようにして準備される。In one embodiment of the invention, the sulfur loop is prepared at temperature and pressure as follows.
ボイラー22の交換管材の出口の所では24バール、7
50゜C(飽和蒸気)。At the outlet of the replacement tube of boiler 22 24 bar, 7
50°C (saturated steam).
中間温度タービン29の排出口の所では、硫黄が過熱状
態となるような圧力と、475℃の温度。At the outlet of the intermediate temperature turbine 29, the pressure is such that the sulfur is superheated and the temperature is 475°C.
交換器14の出口では0.16バールの飽和圧力に相当
する34℃の温度。At the outlet of exchanger 14 a temperature of 34° C., corresponding to a saturation pressure of 0.16 bar.
ボイラー22の交換管材の入口の所では約700℃の温
度。At the inlet of the replacement tube of boiler 22, the temperature is approximately 700°C.
交換器14の過熱管材30により送られる過熱スチーム
は過熱器38の交換管材37に送られ、その過熱器38
には中間圧の硫黄蒸気タービン29からの排出物が送ら
れる。The superheated steam sent by the superheated tubing 30 of the exchanger 14 is sent to the exchange tubing 37 of the superheater 38 .
is fed the exhaust from an intermediate pressure sulfur steam turbine 29.
過熱器38を循環した硫黄蒸気は例えば約570゜Cの
温度で混合ヒーター32に達する。The sulfur vapor that has circulated through the superheater 38 reaches the mixing heater 32 at a temperature of, for example, about 570°C.
管材37を離れた水蒸気は高温硫黄蒸気タービン28か
らの排出物を受け入れる第2過熱器40の管材39内で
再び過熱される。The steam leaving the tube 37 is superheated again in the tube 39 of the second superheater 40, which receives the exhaust from the hot sulfur steam turbine 28.
例えば620℃の温度で過熱器40を離れた硫黄蒸気は
第2予加熱器33に送られる。For example, the sulfur vapor leaving the superheater 40 at a temperature of 620° C. is sent to the second preheater 33.
この場合、最後の2つの予加熱器34 ,35には、例
えば、それぞれ、670℃と720℃の温度で高温硫黄
蒸気タービン28からの排出物が直接、供給される。In this case, the last two preheaters 34, 35 are fed directly with the exhaust from the hot sulfur steam turbine 28, for example at temperatures of 670° C. and 720° C., respectively.
例えば530℃の温度と110バールの圧力で管材39
を離れた過熱スチームは、交換器14の再加熱用管材4
2に排出する高圧スチームタービン41に達する。For example, at a temperature of 530 °C and a pressure of 110 bar, the tube 39
The superheated steam leaving the reheating tube 4 of the exchanger 14
The steam reaches a high pressure steam turbine 41 which discharges the steam to a high temperature.
管材42は管材30と同じであってよい。Tubing 42 may be the same as tubing 30.
再加熱されたスチームは中間圧スチームタービン43に
入る前に過熱器38 .40の管材(管材37.39に
同じ)を通り、そこで、低圧二重ケース型スチームター
ビン44と45との間に分配される。The reheated steam passes through superheater 38 . before entering intermediate pressure steam turbine 43 . 40 (same as tubes 37, 39) where it is distributed between low pressure double case steam turbines 44 and 45.
それらのスチームタービン44,45は従来のスチーム
コンデンサー46に接続し、このコンデンサーは符号7
1の所で流入シ、72から出る生水により冷却される。These steam turbines 44, 45 are connected to a conventional steam condenser 46, which is designated 7
It is cooled by the raw water coming out of the inlet 72 at point 1.
そのコンデンサーは例えば、フイードポンプ47が0.
035バールの飽和圧で25℃の温度で水を戻すように
工夫される。The condenser is, for example, the feed pump 47 with 0.
It is devised to return the water at a temperature of 25° C. with a saturation pressure of 0.035 bar.
熱の不可逆的流れを少くするために、コンデンサーを離
れた水は、交換器14の蒸発用管材31に戻される前に
、スチームタービンに配置された排出物が供給されるカ
スケード式ヒーター48〜52で加熱される。In order to reduce the irreversible flow of heat, the water leaving the condenser is passed through a cascade of heaters 48 to 52 fed with the effluent, arranged in a steam turbine, before being returned to the evaporation tube 31 of the exchanger 14. heated.
図示の模範的略図に於で、ヒーター48には、例えば5
8℃の温度でタービン45による排出物が供給される。In the exemplary diagram shown, heater 48 may include, for example, five
The exhaust from the turbine 45 is fed at a temperature of 8°C.
ヒーター49には例えば、180゜Cの温度でタービン
44による排出物が供給される。The heater 49 is supplied with the exhaust from the turbine 44 at a temperature of, for example, 180°C.
ヒーター50には、例えば350℃の温度で中間圧ター
ビン43による排出物が供給される。The heater 50 is supplied with the exhaust from the intermediate pressure turbine 43 at a temperature of, for example, 350°C.
ヒーター51と52には、例えば、それぞれ、300℃
と420℃の温度で高圧スチームタービン41による排
出物が供給される。For example, the heaters 51 and 52 each have a temperature of 300°C.
The exhaust from the high pressure steam turbine 41 is supplied at a temperature of 420° C. and 420° C.
フイードポンプ53は例えば262℃の温度で水を交換
器14の蒸発用チューブ31に戻す。The feed pump 53 returns water to the evaporation tube 31 of the exchanger 14 at a temperature of, for example, 262°C.
前述したように、高温度でのクリープに耐え得る唯一の
経済的材刺、オーステナイト鋼は硫黄と接触するチュー
ブに対しては使用することが出来ず、その交換チューブ
は平衡圧状態で操作しなければならない。As previously mentioned, austenitic steel, the only economical material that can withstand creep at high temperatures, cannot be used for tubes in contact with sulfur, and the replacement tube must be operated at equilibrium pressure. Must be.
従って、加圧燃焼室ボイラーが使用され、それは、ボイ
ラー22の出力部で燃焼ガスが硫黄蒸気の場合と同じオ
ーダーの温度と圧力となるように操作される。Therefore, a pressurized combustion chamber boiler is used, which is operated such that the combustion gas at the output of the boiler 22 is at a temperature and pressure of the same order of magnitude as for sulfur vapor.
第3図に示す実施例に於で、コンプレッサー、すなわち
ブロワ24は符号54の所から取入れた大気を適切な圧
力に圧縮スル。In the embodiment shown in FIG. 3, a compressor or blower 24 compresses atmospheric air introduced at 54 to the appropriate pressure.
そのコンプレッサー24は普通、段階間で冷却を行う多
段階式である。The compressor 24 is typically multi-stage with cooling between stages.
簡単化のために、第3図のコンプレッサー24は生水に
より冷却される交換器56に接続した単一パイプ55に
接続して示されている。For simplicity, the compressor 24 in FIG. 3 is shown connected to a single pipe 55 connected to an exchanger 56 cooled by raw water.
そのコンプレッサー24を離れた圧縮空気は後文で詳し
く説明されている熱交換器25内で排出ガスにより加熱
される。The compressed air leaving the compressor 24 is heated by the exhaust gas in a heat exchanger 25, which will be explained in more detail below.
例えば180℃の温度で24バールの圧力をもつ空気は
ボイラー22の炉に送られる。Air, for example at a temperature of 180° C. and a pressure of 24 bar, is sent to the furnace of the boiler 22.
57の所に導入された発掘燃刺の燃焼により、燃焼ガス
が発生し、このカスははじめに、ガスと硫黄の交換チュ
ーブを加熱し、それから例えば750’Cの温度と23
バールの圧力でダクト58を通って流れる。The combustion of the excavated pimps introduced at 57 generates combustion gases, which first heat the gas and sulfur exchange tubes and then rise to a temperature of e.g. 750'C and 23°C.
It flows through the duct 58 at a pressure of Bar.
そのガスはそれから平行に流れるように配置された複数
の多段階ガスタービン23内で膨張する。The gas is then expanded in a plurality of multi-stage gas turbines 23 arranged to flow in parallel.
タービンは1個だけしか示されておらず、それはコンプ
レッサー24と交流発電機26(交流発電機21に同じ
)とを駆動する。Only one turbine is shown, which drives a compressor 24 and an alternator 26 (same as alternator 21).
そのガスはそれから交換器25を通って大気に排出され
る。The gas is then exhausted to the atmosphere through exchanger 25.
必要とされる硫黄圧と取入れ空気圧との点から、空気の
温度が広範囲に亘って、例えば25゜〜100℃に亘っ
て変化するので、実質的に段階間を冷却するようになっ
た交換器を有するコンプレッサー24を備える必要があ
る。In view of the required sulfur pressure and intake air pressure, the air temperature varies over a wide range, e.g. from 25° to 100°C, so that the exchanger provides substantial interstage cooling. It is necessary to provide a compressor 24 having a
一方、ガスタービン23は従来のガスタービンプラント
の最も高価なもの、即ち燃焼室を有しない。On the other hand, the gas turbine 23 does not have the most expensive part of a conventional gas turbine plant, namely a combustion chamber.
なぜなら、ボイラー22がその代りを働くから。This is because boiler 22 works in its place.
又、ボイラー22をガスタービン23用の燃焼室として
使用することはそのタービンの入口温度を工業的に受け
入れられる温度に保持するに普通、必要とされる著しい
量の空気を減らすことにもなる。Using boiler 22 as a combustion chamber for gas turbine 23 also reduces the significant amount of air normally required to maintain the turbine inlet temperature at an industrially acceptable temperature.
硫黄蒸気ボイラー22には、余分の空気が送られるので
、それは、従来の水ボイラーよりずっと小さくてよい。Because extra air is fed into the sulfur steam boiler 22, it can be much smaller than a conventional water boiler.
この寸法の減少は特にユニットの容量の増大する現在の
傾向からみて、効果的である。This reduction in size is particularly advantageous in view of the current trend of increasing unit capacity.
実際に、ボイラー22は、現在十分に開発されかつ比較
的低コストの技術を用いている1200MWプラントに
おいてもプレストレストコンクリートの容器を用いるこ
とができる。In fact, the boiler 22 can be a prestressed concrete vessel even in a 1200 MW plant using currently well-developed and relatively low cost technology.
この場合、従来のボイラーに必要とされかつコストの大
部分を占めていたチューブ支持構造体の多くを省略する
ことが可能となる。In this case, much of the tube support structure required in conventional boilers and accounting for a large portion of the cost can be omitted.
第6図はそのようなボイラーの壁の1つの可能な構造体
を示し、プレストレストコンクリート圧力容器73は容
器の内部金属皮体74と、熱絶縁層77で内張リしたシ
ール用板状金属部材76との間の間隙75に空気を流動
させることによってその機械的強度の保持と矛盾のない
温度に保持される。FIG. 6 shows one possible construction of the walls of such a boiler, a prestressed concrete pressure vessel 73 comprising an internal metal skin 74 of the vessel and a sealing sheet metal member lined with a thermally insulating layer 77. 76, the temperature is maintained consistent with maintaining its mechanical strength.
熱絶縁体77は、高温に耐え且現在、原子炉に使用され
る種類のもので出来ている肉厚絶縁層79から、検査の
ために充分に到達出来るほど広い環状スペース7Bだけ
離された場合、高温に耐えることができないものであっ
てもよい。Thermal insulator 77 is separated from a thick insulating layer 79, which can withstand high temperatures and is made of the type currently used in nuclear reactors, by an annular space 7B wide enough to be reached for inspection. , it may not be able to withstand high temperatures.
層79の内面はお互いに隣接して位置づけられた熱交換
チューブ80を支持し、そこを硫黄が流動する。The inner surface of layer 79 supports heat exchange tubes 80 positioned adjacent to each other through which sulfur flows.
又、ガスタービン23と空気コンプレッサー24との接
続は、タービン23内の燃焼ガスの膨張エネルギーを使
用することにより、従来のボイラーと比較して、空気と
燃焼ガスの交換器25の重量を著しく軽減することを可
能にする。Additionally, the connection between the gas turbine 23 and the air compressor 24 uses the expansion energy of the combustion gas in the turbine 23, thereby significantly reducing the weight of the air and combustion gas exchanger 25 compared to conventional boilers. make it possible to
そのような交換器がかさばることは、圧縮空気が供給さ
れないボイラーの場合、避けるべきことである。The bulk of such exchangers is to be avoided in boilers not supplied with compressed air.
第3図のプラントは空気が供給されるボイラーの場合、
特別のヒーターを補足することも出来、そのようなヒー
ターはタービンにある現在の硫黄蒸気ドレーンを使用す
る。If the plant in Figure 3 is a boiler supplied with air,
It can also be supplemented with a special heater, which uses the existing sulfur steam drain on the turbine.
この解決法の有用性は、普通の状態では操作しなくて、
燃焼ガスの余分のエネルギーを吸収するためにピーク負
荷時と緊急時に使用されるような特別のガスタービンを
付加することによって、その定格負荷より最高約17%
も高いような一時的過負荷容量をそのプラントに出させ
るほどには、全効率の改善は望めない。The usefulness of this solution is that it does not operate under normal conditions;
Up to about 17% above its rated load by adding special gas turbines, such as those used at peak loads and in emergencies, to absorb the excess energy of the combustion gases.
It is not possible to improve overall efficiency to the extent that forcing the plant to have a temporary overload capacity that is too high.
原則として、特別のタービンを付加することにより、付
加的な主要費用は伴わない。In principle, adding a special turbine does not involve any additional major costs.
なぜなら、ガスタービンは故障に陥り易いプラント部材
の1つであり、そこに備えられたタービンの数は、常時
、実際に必要とされる数より多いから、例えば4個の代
りに5個のタービンが備っている。This is because gas turbines are one of the plant components that are prone to failures, and the number of turbines installed in them is always greater than is actually required.For example, five turbines can be installed instead of four. is equipped.
第3図のプラントに於で、特別のヒーターを例えば、フ
レーム60.61で示された位置に備えることが出来る
。In the plant of FIG. 3, special heaters can be provided, for example, at the positions indicated by frames 60, 61.
第4図に示され、システム60を形成する交換器62
.63は交換器25の出口に配置され、そしてその交換
器には誘導により、スチームドレーンから供給され、供
給水ヒーター51.52へそれぞれ送られる。Exchanger 62 shown in FIG. 4 and forming system 60
.. 63 is placed at the outlet of the exchanger 25 and is fed by induction from a steam drain to feed water heaters 51, 52 respectively.
ヒーター63を離れた空気は一連の余分の空気加熱器6
5〜68に導かれ、それらの加熱器には過熱器38.4
0及び混合過熱器34〜35(第5図)に対するドレー
ンから供給される。Air leaving heater 63 is passed through a series of extra air heaters 6
5 to 68, and those heaters have superheaters 38.4
0 and mixer superheaters 34-35 (FIG. 5).
温度が250℃以上になって、空気と硫黄とが接触する
場合に火災の危険が伴うほどに硫黄と酸素とが化学的に
親和性を有しているので、硫黄の流れと空気の流れとの
間に、硫黄に対して不活性なスチームのような障壁流体
の流れを介在させることが非常に望ましい。Sulfur and oxygen have such a chemical affinity that there is a danger of fire if air and sulfur come into contact at temperatures above 250°C, so the flow of sulfur and the flow of air are It is highly desirable to interpose a flow of barrier fluid, such as steam, which is inert to sulfur.
そして、硫黄と空気より低い圧力で両壁間の間隙にスチ
ームを流すようにした二重壁式交換チューブを使用する
のも1つの方法であり、洩れの場合は、そのスチームは
それに沿って硫黄、又は空気を運ぶので、硫黄又は空気
の存在が直ちに探知される。One option is to use a double-walled exchange tube that allows steam to flow through the gap between the walls at a lower pressure than the sulfur and air; in the event of a leak, the steam will flow along the sulfur , or air, so the presence of sulfur or air is immediately detected.
空気と接触する壁は圧力差から生じる圧縮応力に耐える
ものであり、これは高強度のオーステナイト鋼を使用出
来るので、容易に達成される。The walls in contact with the air should withstand compressive stresses resulting from pressure differences, and this is easily accomplished since high strength austenitic steel can be used.
硫黄と接触する壁は保護層で被覆し、変形自在となるほ
ど充分にうすいフエライト鋼で作られるので、硫黄とス
チームとの間の圧力差は外壁にかけられ、これらの材料
の膨張係数が相異るために、膨張時の差異に従うことが
出来る。The walls in contact with the sulfur are coated with a protective layer and made of ferritic steel thin enough to be deformable, so that the pressure difference between the sulfur and the steam is exerted on the outer wall and the expansion coefficients of these materials are different. Therefore, the difference in expansion can be followed.
第4,5図に示した変形プラントが普通の操作状態にあ
る時、ヒーター62.63と65〜68は使用される。When the deformation plant shown in Figures 4 and 5 is in normal operating conditions, heaters 62, 63 and 65-68 are used.
1例として燃焼ガスのエネルギーを取り入れるために4
個のガスタービンを必要とするとする。As an example, in order to incorporate the energy of combustion gas,
Assume that you need several gas turbines.
定格負荷の最高17%の短時ピークを処理するために、
空気加熱器のフイードは切られ、スチームと硫黄蒸気の
ブリード流れにそれ相当の減少が得られる。In order to handle short-term peaks of up to 17% of the rated load,
The air heater feed is cut, resulting in a corresponding reduction in steam and sulfur vapor bleed flows.
同時に、ボイラーの燃料の流量割合は、例えば余分の燃
刺インジエクターの使用により増加し、ボイラーの空気
の流動割合は緊急操作に備えて普通、保持されているガ
スタービンに接続したコンプレッサーの使用により増す
。At the same time, the flow rate of boiler fuel is increased, for example by the use of extra fuel injectors, and the flow rate of boiler air is increased by the use of a compressor connected to a gas turbine, which is normally retained in case of emergency operations. .
余分の燃焼ガスが配分されることにより、緊急用ガスタ
ービンを使用することも出来、同一アウトプットが交流
発電機26に送られる。With the extra combustion gas distributed, an emergency gas turbine can also be used and the same output is sent to the alternator 26.
この過負荷は燃焼ガスと硫黄との間でボイラー22に於
ける熱交換を増させることにはならず、その流量割合は
、タービン28の入口で一定に保持される。This overload does not result in an increased heat exchange in the boiler 22 between the combustion gases and sulfur, the flow rate being kept constant at the inlet of the turbine 28.
この結果、かなりの過負荷を供するが非常に低い主要費
用を供することのできるプラントを工夫するために経済
的方法が提供され、その際余分のガスタービンはとにか
く安全装置として装備されねばならない。This provides an economical way to devise a plant capable of providing significant overloads but very low main costs, the extra gas turbine having to be equipped anyway as a safety device.
必要がある場合、余分の燃焼インヂエクターの費用はプ
ラントの費用の僅少ですむ。If necessary, the cost of an extra combustion injector is a small fraction of the cost of the plant.
空気とスチームのヒーター62.63と、空気と硫黄の
ヒーター65〜68はほんのわずかな交換面積しか有せ
ず、その空気圧は、大気圧より非常に高いので交換係数
も高い。The air and steam heaters 62, 63 and the air and sulfur heaters 65-68 have only a small exchange area and their air pressure is much higher than atmospheric pressure, so the exchange coefficient is also high.
プラントのもう1つの効果は硫黄回路が周囲の温度から
容易且、迅速に加熱されることである。Another advantage of the plant is that the sulfur circuit is easily and quickly heated from ambient temperature.
そのプラントは又、特に寒冷時のスタート用として平均
的設計者に知られている補助装置(図示せず)をも有す
る。The plant also has auxiliary equipment (not shown) known to the average designer, especially for cold start.
硫黄が凍りつくような全ての部材は現在、一般的となっ
ている技術に従って電気で加熱されるライン、又はコー
ドを有し′ていなければならない。All parts to which sulfur freezes must have electrically heated lines or cords in accordance with current technology.
なぜなら、それは液状アルカリ金属で冷却される原子炉
に使用されるからである。This is because it is used in nuclear reactors that are cooled with liquid alkali metals.
連続的硫黄及び水の純化設備も又、必要であり、その流
れからその設備により取り出された不純物を除去するた
めである。Continuous sulfur and water purification equipment is also required to remove impurities removed by the equipment from the stream.
次に本発明の実施の態様を付記する。Next, embodiments of the present invention will be additionally described.
普通操作に必要なガスタービンに加えて、コンプレッサ
ーを駆動する緊急用ガスタービンを有し、前記付加的空
気加熱装置は、緊急用ガスタービンが操作され、ボイラ
ーに供給される燃料の流量割合が増して一時的にピーク
負荷となる時に、同時に操作しない状態になるように配
置されている、特許請求の範囲第2項記載の二元サイク
ル熱力学的パワープラント。In addition to the gas turbine required for normal operation, there is an emergency gas turbine driving the compressor, said additional air heating device being activated when the emergency gas turbine is operated to increase the flow rate of fuel supplied to the boiler. 3. A dual cycle thermodynamic power plant according to claim 2, wherein the dual cycle thermodynamic power plant is arranged such that it is not operated at the same time when the power plant temporarily reaches a peak load.
第1図は熱源が液体ナトリウムで冷却される原子炉であ
るような硫黄と水の二元サイクルをもつパワープラント
の概略図であり、第2図は熱源が発掘燃料のボイラーで
あるような装置の第1図に類似した図であり、第3図は
第2図の概略図に相当する装置の詳細図であり、第4,
5図は付加的空気加熱器を有する第3図の装置の2つの
部分を示す詳細図であり、第6図は第3図に示す装置の
ボイラー壁の可能な構造体の概略図である。
10:高速中性子原子炉、11:熱交換器、12:原子
炉と熱交換器の安全包囲体、13二窒素と大気の加圧装
置、14:ソジウムと硫黄との熱交換器、15:ポンプ
、16:硫黄蒸気タービン、17:硫黄と水の交換器、
18:多段階タービン、19:コンデンサー、20.4
7,53:フイードポンプ、21:交流発電機、22:
ボイラー、23:ガスタービン、24:コンプレッサー
、25:空気加熱器、27:容器、28:高温高圧ター
ビン、29:中間温度二重ケースタービン、30:水過
熱チューブ束、31:水蒸発チューブ束、32〜35:
カスケード式ヒーター、36ニボンプ、37:交換チュ
ーブ、38:過熱器、39:第2過熱器のチューブ、4
0:第2過熱器、41:高圧スチームタービン、42二
再加熱チューブ、44,45:低圧二重ケーススチーム
タービン、48〜52:カスケード式ヒーター、73:
プレストレストコンクリート圧力容器、80:熱交換チ
ューブ。Figure 1 is a schematic diagram of a power plant with a dual cycle of sulfur and water, where the heat source is a nuclear reactor cooled with liquid sodium, and Figure 2 is a schematic diagram of a power plant with a dual cycle of sulfur and water, where the heat source is a boiler with excavated fuel. FIG. 3 is a detailed view of the apparatus corresponding to the schematic diagram of FIG. 2, and FIG.
FIG. 5 is a detailed view of two parts of the device of FIG. 3 with an additional air heater, and FIG. 6 is a schematic representation of a possible construction of the boiler wall of the device shown in FIG. 10: Fast neutron reactor, 11: Heat exchanger, 12: Safety enclosure for reactor and heat exchanger, 13 Pressurizing device for dinitrogen and atmospheric air, 14: Sodium and sulfur heat exchanger, 15: Pump , 16: Sulfur steam turbine, 17: Sulfur and water exchanger,
18: Multi-stage turbine, 19: Condenser, 20.4
7, 53: Feed pump, 21: AC generator, 22:
boiler, 23: gas turbine, 24: compressor, 25: air heater, 27: container, 28: high temperature high pressure turbine, 29: intermediate temperature double case turbine, 30: water superheating tube bundle, 31: water evaporating tube bundle, 32-35:
Cascade heater, 36 pipes, 37: Replacement tube, 38: Superheater, 39: Second superheater tube, 4
0: Second superheater, 41: High pressure steam turbine, 42 Two reheating tubes, 44, 45: Low pressure double case steam turbine, 48-52: Cascade heater, 73:
Prestressed concrete pressure vessel, 80: heat exchange tube.
Claims (1)
蒸気に変換するため前記熱源と前記硫黄との間で熱交換
を行ない、かつ硫黄に対して非反応性でありクリープに
対しては比較的に低抵抗性をもつフエライト鋼より戒る
硫黄用管を有する主熱交換装置と、少なくとも1の硫黄
タービンと、前記少なくともlの硫黄タービンより排出
された硫黄を凝縮するための第1の熱交換装置とを有す
る硫黄循環用の閉鎖式第lループと、 水が蒸発されかつ過熱される前記第1の熱交換装置と、
スチームを膨張および凝縮するための熱機関装置と、凝
縮された水を前記第1の熱交換装置に戻すための装置と
を含む水およびスチームの循環用第2ループとより或り
、 前記熱源は、主熱交換流体と、前記硫黄と前記主熱交換
流体とを、前記主熱交換装置内で実質的に等しい圧力で
循環する循環装置とを含む二元サイクルの熱力学的パワ
ープラント。 2 熱源と、 実質的に液体状態の硫黄を受け入れかつこの硫黄を飽和
蒸気に変換するために前記熱源と硫黄との間で熱交換を
行い、かつ硫黄と接触する表面が硫黄に対して非反応性
でありかつクリープに対しては比較的に低抵抗性をもつ
フエライト鋼である主熱交換装置と、少なくとも1個の
硫黄膨張タービンと、前記少なくとも1個の硫黄タービ
ンによって排出された硫黄を凝縮する第1熱交換装置と
をもつ、硫黄を循環するための閉鎖式第1/L−プと、
水が蒸発されかつ過熱される前記第1熱交換装置と、ス
チームを膨張しかつ凝縮する熱機関装置と、凝縮された
水を前記第1熱交換装置に戻す装置とを含む、水および
スチームの循環用の第2ループとを含み、 前記熱源は、主熱交換流体と、前記硫黄および主流体を
前記主熱交換装置内の圧力と実質的に等しい圧力をもっ
て循環する循環装置とを含み、更に前記熱源は硫黄が流
れる熱交換チュービングをもつ発掘燃刺ホイラであり、
このボイラに燃焼ガスの排出圧力が排出された硫黄蒸気
の圧力と少なくとも実質的に等しいような圧力をもって
燃焼支持用空気を供給する装置を含み、前記燃焼支持用
空気供給装置が空気加熱器に続く空気圧縮機と、前記ボ
イラから発出された燃焼ガスを受け入れかつ前記空気圧
縮機を駆動するガスタービン装置とを含み、ポイラを離
れる前記燃焼ガスは、前記ガスタービン装置内で膨張さ
れ、前記タービンからの排出ガスは、前記空気加熱器に
その加熱流体として送出され、さらに前記燃焼支持用空
気供給装置は、空気通路上で燃焼ガスを供給されかつ前
記熱エンジン装置からの排出ガスによって加熱される加
熱器の下流に配置されて、ボイラに送出される空気を加
熱する付加的加熱装置を含む二元サイクル熱力学的パワ
ープラント。[Scope of Claims] 1. A heat source, which receives sulfur in a substantially liquid state, performs heat exchange between the heat source and the sulfur for converting the sulfur into saturated vapor, and is non-reactive with respect to sulfur. a main heat exchanger having pipes for sulfur, which are relatively soft and have a relatively low resistance to creep; and at least one sulfur turbine; a first closed loop for sulfur circulation having a first heat exchange device for condensing water; said first heat exchange device in which water is evaporated and superheated;
a second loop for water and steam circulation comprising a heat engine device for expanding and condensing steam and a device for returning condensed water to the first heat exchange device; , a dual cycle thermodynamic power plant comprising a main heat exchange fluid and a circulation device for circulating the sulfur and the main heat exchange fluid at substantially equal pressures within the main heat exchange device. 2. A heat source and a heat exchanger between the heat source and the sulfur for receiving sulfur in a substantially liquid state and converting the sulfur into saturated vapor, and wherein the surface in contact with the sulfur is non-reactive with respect to the sulfur. at least one sulfur expansion turbine, and condensing the sulfur exhausted by the at least one sulfur turbine; a closed first/L-pipe for circulating sulfur, having a first heat exchange device for circulating sulfur;
a first heat exchange device in which the water is evaporated and superheated; a heat engine device to expand and condense the steam; and a device to return the condensed water to the first heat exchange device. a second loop for circulation, the heat source including a main heat exchange fluid and a circulation device for circulating the sulfur and main fluid at a pressure substantially equal to the pressure in the main heat exchange device; The heat source is an excavated fire pit with heat exchange tubing through which sulfur flows;
a device for supplying combustion support air to the boiler at a pressure such that the discharge pressure of the combustion gases is at least substantially equal to the pressure of the discharged sulfur vapor, said combustion support air supply device following an air heater; an air compressor and a gas turbine device that receives combustion gas emitted from the boiler and drives the air compressor, the combustion gas leaving the boiler being expanded in the gas turbine device and removed from the turbine. exhaust gas is delivered to the air heater as its heating fluid, and the combustion support air supply device is supplied with combustion gas on an air passage and heated by the exhaust gas from the heat engine device. A dual cycle thermodynamic power plant including an additional heating device located downstream of the boiler to heat the air delivered to the boiler.
Applications Claiming Priority (1)
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| FR7421178A FR2275643A1 (en) | 1974-06-18 | 1974-06-18 | IMPROVEMENTS IN THERMODYNAMIC ENERGY PRODUCTION PROCESSES AND INSTALLATIONS |
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Family Applications (1)
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