JPS6115247B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低沸点媒体を作動流体として利用す
る発電プラントの運転制御方法およびその装置に
関する。

低沸点媒体利用発電プラントは主として製鉄所
の排熱や地熱等の利用を目的として開発されたも
のである。この基本的な系統をまず第１図により
説明する。図において、熱源流体１の保有熱は、
加熱器２における熱交換によつて高温流体３に伝
えられる。高温流体３は、直接式熱交換器４にお
いて低温流体６と熱交換し、冷却された流体は循
環ポンプ５によつて再度加熱器へ送られる。低温
流体６には低沸点媒体が使用されており、直接式
熱交換器４において、高温流体３と直接々触する
ことによりその大半が気化し、その蒸気はタービ
ン７に導かれ、タービン７を駆動し、発電機８に
より発電する。タービン７を出た蒸気は凝縮器９
によつて凝縮され、凝縮液ポンプ１１によつて加
圧され、流体制御弁１２によつて流量制御された
後、再び直接式熱交換器４に送られる。

第２図に、従来用いられている流量制御弁１２
による流量制御法を示す。先ず、直接式熱交換器
４の内部圧力を圧力検出器１６によつて検出し、
この検出信号を液温設定器１７に入れて、温度設
定値Ｔを設定する。圧力Ｐと温度Ｔの関係は第３
図の溶解特性から任意に定めることができ、例え
ば溶解率を一定にするには(a)の曲線に乗るように
定めれば良い。一方、直接式熱交換器４の高温流
体入口管路に設けられた温度検出器１８によつて
高温流体の温度を検出し、先の温度設定値Ｔとも
ども低温流体流量制御装置１９に導いて加算す
る。その結果、負の場合には温度検出器１８にあ
らわれる高温流体系統の温度が液温設定器１７で
設定された温度より低いことを示しており、高温
流体液温をあげるため、流量制御弁１２を絞つて
低温流体流量を少なくし、また正の場合には逆に
流量制御弁１２を開いて低温流体流量を増し、高
温流体液温を低下させることが行われる。

しかしながら、この流量制御法では、プラント
の熱容量が大きいため、負荷変動に対して安定す
るまでの時間が長く、低温流体の溶解度が変化
し、これを補うためには溶解度変化量相当の低温
流体タンクを必要とする欠点を有する。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
直接式熱交換器において熱交換を行う高温・低温
流体の相互溶解を考慮した低沸点媒体利用発電プ
ラントの運転制御方法および装置を提供すること
を目的とする。

本発明の運転制御方法は、低温流体が凝縮され
る凝縮器内の凝縮液面水位を検出し、この液面水
位を一定に保つべく、直接式熱交換器へ供給する
低温流体の流量を制御することを特徴とする。

また、本発明の運転制御装置は上記の運転制御
方法を実施するための凝縮液面水位検出器と、こ
の検出信号と予じめ設定された設定値との比較信
号に基づいて、流量制御弁を制御する装置とから
なることを特徴とする。

以下、本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。

本発明における高温流体及び低温流体の循環系
統は第１図と同様であるので、本発明に直接関係
する凝縮器まわりの詳細を第４図に示した。図に
おいて、加熱器２にて熱交換した高温流体３は直
接式熱交換器４に流入し、低温流体６と熱交換す
る。高温流体にはポリオールエステル油、アルキ
ルベンゼン油、水等が使用でき、低温流体にはフ
ロン、アンモニア等の低沸点媒体が使用される。
これらの高、低温流体は直接接触することによ
り、互いに溶解し、低温流体の一部は蒸気となる
が温度の降下した高温流体３と低温流体６は溶解
して高温流体タンク１５に一時貯蔵された後、循
環ポンプ５によつて加熱器２へ送られる。一方、
蒸気になつた低温流体はタービンへ導かれてター
ビンを駆動した後、凝縮器へ導かれ、冷却水１０
によつて冷却されて凝縮する。凝縮液は凝縮液ポ
ンプ１１によつて加圧され、直接式熱交換器へ供
給される。このプラントの入熱量変化に対し、低
温流体流量を制御することにより熱バランスをと
る。このような直接式熱交換器を有する発電プラ
ントでは温度、圧力条件によつて第３図に示した
ように溶解度が異なり、同一圧力を得るためには
溶解度が大きいほど温度は低くなる。この高温流
体温度は加熱器でのボイラ効率に影響し、高温流
体温度が低いほど発電機出力は大きくなる。そこ
でプラントの保有する低温流体を最大限溶解さ
せ、負荷変動に対しても安定して運転するために
は凝縮液ポンプ１１の保護上、問題となる凝縮液
面水位１３を一定値以上に保つ必要がある。

そこで、本発明においては、凝縮器９に凝縮液
面水位を検出する検出器１４を設け、この検出値
と、設定器２１によつて予じめ設定された水位と
を比較してその差に基づいて流量制御弁１２を制
御する低温流体流量制御装置２２を設ける。今、
プラントへの入熱量が増加し、高温流体３に伝え
られると入熱量増加以前の低温流体蒸気量と高温
流体温度上昇による溶解していた低温流体の蒸発
との合計された蒸気がタービンから凝縮器に流
れ、凝縮することにより凝縮液面水位が上昇す
る。そこで、その液面水位を検出器１４により検
出し、その変化分に応じて流量制御弁１２を開
き、流量を増加させる。入熱量が減少した場合は
逆に流量制御弁１２を絞り、流量を減少させる。
このようにすれば、プラントの入熱量を常に最大
にでき、プラントの熱容量に関係なく制御できる
ため、安定した運転が可能であるとともに低温流
体タンクが不要である。

本発明によれば入熱量変化にかかわらず、安定
して良好な熱効率を得る運転が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は直接式熱交換器を用いた低沸点媒体利
用発電プラントの系統図、第２図は従来の制御装
置を示す系統図、第３図は高温流体及び低温流体
の溶解特性図、第４図は本発明の実施例になる制
御装置を用いた場合の系統図を示す。 ３……高温流体、４……直接式熱交換器、６…
…低温流体、７……タービン、９……凝縮器、１
１……凝縮液ポンプ、１２……流量制御弁、１３
……凝縮液面水位、１４……水位検出器、２１…
…水位設定器、２２……低温流体流量制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高温流体と低温流体を直接式熱交換器内で接
   触させ、低沸点媒体でなる低温流体を蒸発させて
   この蒸気によつてタービンを駆動するようにした
   低沸点媒体利用発電プラントにおいて、前記ター
   ビン駆動後の蒸気を凝縮する凝縮器内の凝縮液面
   水位を検出し、この液面水位に基づいて、前記直
   接式熱交換器に循環する凝縮液量を制御すること
   を特徴とする低沸点媒体利用発電プラントの運転
   制御方法。 ２ 加熱源となる高温流体とタービン作動媒体と
   なる低温流体を直接接触させ、低沸点媒体でなる
   低温流体を蒸発させる直接式熱交換器と、前記低
   温流体蒸気によつて駆動されるタービンと、ター
   ビン駆動後の蒸気を凝縮させる凝縮器と、凝縮液
   を加圧するポンプと、この凝縮液の直接式熱交換
   器への供給流量を制御する流量制御弁とを含んで
   構成される低沸点媒体利用発電プラントにおい
   て、前記凝縮器内の凝縮液面水位を検出する検出
   器と、予じめ凝縮液面水位の所定の値に設定する
   設定器と、前記検出器および設定器の両方より発
   せられる信号に基づいて、前記流量制御弁の開度
   を決定する低温流体流量制御装置よりなることを
   特徴とする低沸点媒体利用発電プラントの運転制
   御装置。