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JP2012149541A - Exhaust heat recovery power generating apparatus and marine vessel - Google Patents

Exhaust heat recovery power generating apparatus and marine vessel Download PDF

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JP2012149541A
JP2012149541A JP2011007342A JP2011007342A JP2012149541A JP 2012149541 A JP2012149541 A JP 2012149541A JP 2011007342 A JP2011007342 A JP 2011007342A JP 2011007342 A JP2011007342 A JP 2011007342A JP 2012149541 A JP2012149541 A JP 2012149541A
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JP
Japan
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heat
organic fluid
evaporator
turbine
exhaust
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Application number
JP2011007342A
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Japanese (ja)
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Norihiro Fukuda
憲弘 福田
Atsushi Fujii
篤 藤井
Masayuki Kawami
雅幸 川見
Hirotaka Higashimori
弘高 東森
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust heat recovery power generating apparatus and a marine vessel for efficiently recovering heat of a heat source and improving thermal efficiency of the entire system.SOLUTION: The exhaust heat recovery power generating apparatus 1 includes: a first evaporator 12 evaporating a first organic fluid with heat obtained from the first heat source; a first turbine 13 driven by the first organic fluid evaporated by the first evaporator 12; a first power generator 14 generating electricity by the rotational output of the first turbine 13; a first condenser 15 condensing the first organic fluid that has passed the first turbine 13; a second evaporator 22 evaporating a second organic fluid with heat obtained from a second heat source that is controlled to a temperature lower than that of the first heat source; a second turbine 23 driven by the second organic fluid evaporated by the second evaporator 22; a second power generator 24 generating electricity by the rotational output of the second turbine 23; and a second condenser 25 condensing the second organic fluid that has passed the second turbine 23.

Description

本発明は、排熱回収発電装置および船舶に関するものである。   The present invention relates to an exhaust heat recovery power generation apparatus and a ship.

ランキンサイクルを利用して、地熱や内燃機関の排ガス等の排熱を回収して発電する技術が提案されている。例えば、ディーゼル発電機からの排熱を熱源とし、有機流体を熱媒体とする有機ランキンサイクル(Organic Rankine Cycle)によって発電する排熱回収発電装置がある。   There has been proposed a technique for generating power by collecting exhaust heat such as geothermal heat and exhaust gas from an internal combustion engine using the Rankine cycle. For example, there is an exhaust heat recovery power generator that generates power by an organic Rankine Cycle using exhaust heat from a diesel generator as a heat source and an organic fluid as a heat medium.

特許文献1では、船舶で有機ランキンサイクル(ORC)を使用して発電する技術が開示されている。また、特許文献2では、船舶において排熱を蓄熱し、蓄熱された熱エネルギーを用いて発電することによって、エネルギー利用効率を向上させる技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for generating electricity using an organic Rankine cycle (ORC) in a ship. Patent Document 2 discloses a technology for improving energy utilization efficiency by storing exhaust heat in a ship and generating electric power using the stored thermal energy.

特表2008−522081号公報Special table 2008-522081 gazette 特開2010−116847号公報JP 2010-116847 A

有機ランキンサイクル(ORC)における有機流体の蒸発温度は、有機流体経路に設けられた循環ポンプの圧力によって決定され、圧力が高圧であるほど温度が高くなる。そして、タービン入口における圧力が高圧になり、圧力落差が大きくなるため、タービン出力が大きくなり、熱回収効率が向上する。   The evaporation temperature of the organic fluid in the organic Rankine cycle (ORC) is determined by the pressure of a circulation pump provided in the organic fluid path, and the temperature increases as the pressure increases. And since the pressure in a turbine inlet_port | entrance becomes high pressure and a pressure drop becomes large, turbine output becomes large and heat recovery efficiency improves.

ところで、ランキンサイクルは例えば図6に示すようなサイクル図で表される。図6は、温度T[℃]と仕事L[kW]の関係を示すグラフである。図6には、ランキンサイクルに対して熱を供給する熱源の温度と仕事の変化も示している。熱源の変化は図6上の線Hで表される。   By the way, the Rankine cycle is represented by a cycle diagram as shown in FIG. 6, for example. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperature T [° C.] and the work L [kW]. FIG. 6 also shows changes in the temperature and work of the heat source that supplies heat to the Rankine cycle. The change of the heat source is represented by the line H on FIG.

ここで、図6のようなサイクル図で表される有機ランキンサイクルにおいて、タービン出力の増加を目的として圧力を高く設定すると温度が高くなる。その結果、熱源入口において、熱源よりもランキンサイクル内の有機流体の温度が高くなると、図7に示すようなクロスオーバーが発生し、有機流体は熱源から熱回収できない。   Here, in the organic Rankine cycle represented by the cycle diagram as shown in FIG. 6, when the pressure is set high for the purpose of increasing the turbine output, the temperature becomes high. As a result, when the temperature of the organic fluid in the Rankine cycle is higher than the heat source at the heat source inlet, a crossover as shown in FIG. 7 occurs, and the organic fluid cannot recover heat from the heat source.

そこで、圧力を高く設定したままクロスオーバーを回避するためには、ランキンサイクル内の有機流体の流量を絞って、熱源の温度があまり下がらない領域のみで熱を回収せざるを得ない。その結果、ランキンサイクルは図8に示すようサイクル図で表され、熱源の低温側で未利用熱が生じる。このとき、ランキンサイクルの有機流体は、熱源の熱を回収し尽くせていないため、熱の利用効率が下がる。   Therefore, in order to avoid crossover with the pressure set high, the flow rate of the organic fluid in the Rankine cycle must be reduced, and the heat must be recovered only in the region where the temperature of the heat source does not drop so much. As a result, the Rankine cycle is represented by a cycle diagram as shown in FIG. 8, and unused heat is generated on the low temperature side of the heat source. At this time, since the organic fluid of the Rankine cycle has not completely recovered the heat of the heat source, the heat utilization efficiency is lowered.

また、例えばディーゼルエンジンのように複数の排熱源がある場合、図9に示すように熱源側の放熱線は折れ線状になることがある。一般的には、排ガスやターボチャージャ圧縮空気のように高温の熱源に比較して、エンジンジャケット冷却水のような低温の熱源は、熱容量が比較的少なく単位放熱量あたりの温度降下が小さいため、高温熱源に比して低温熱源の傾きが小さいようなプロファイルとなる。   Further, when there are a plurality of exhaust heat sources such as a diesel engine, for example, the heat radiation line on the heat source side may be a polygonal line as shown in FIG. Generally, compared to high-temperature heat sources such as exhaust gas and turbocharged compressed air, low-temperature heat sources such as engine jacket cooling water have a relatively small heat capacity and a small temperature drop per unit heat dissipation. The profile is such that the inclination of the low temperature heat source is smaller than that of the high temperature heat source.

この場合にも、圧力を高く設定したままクロスオーバーを回避するためには、ランキンサイクル内の有機流体の流量を絞って、熱源の温度があまり下がらない領域のみで熱を回収せざるを得ない。その結果、ランキンサイクルは図10に示すようサイクル図で表され、熱源の低温側で未利用熱が生じる。このときランキンサイクルは、より熱容量の小さい高温熱源側の制約を受けることになり、低温熱源を有効に利用することができない。   Even in this case, in order to avoid crossover with the pressure set high, the flow rate of the organic fluid in the Rankine cycle must be reduced, and the heat must be recovered only in the region where the temperature of the heat source does not drop so much. . As a result, the Rankine cycle is represented by a cycle diagram as shown in FIG. 10, and unused heat is generated on the low temperature side of the heat source. At this time, the Rankine cycle is subject to restrictions on the high-temperature heat source side having a smaller heat capacity, and the low-temperature heat source cannot be effectively used.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱源の熱を効率良く回収して、システム全体の熱効率を向上させることが可能な排熱回収発電装置および船舶を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an exhaust heat recovery power generator and a ship that can efficiently recover the heat of a heat source and improve the thermal efficiency of the entire system. With the goal.

上記課題を解決するために、本発明の排熱回収発電装置および船舶は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る排熱回収発電装置は、第1熱源から得た熱によって、液化している第1有機流体を蒸発させる第1蒸発器と、第1蒸発器によって蒸発させられた第1有機流体によって駆動される第1タービンと、第1タービンの回転出力によって発電する第1発電機と、第1タービンを通過した第1有機流体を凝縮させる第1凝縮器と、第1熱源よりも低温とされた第2熱源から得た熱によって、液化している第2有機流体を蒸発させる第2蒸発器と、第2蒸発器によって蒸発させられた第2有機流体によって駆動される第2タービンと、第2タービンの回転出力によって発電する第2発電機と、第2タービンを通過した第2有機流体を凝縮させる第2凝縮器とを備える。
In order to solve the above-described problems, the exhaust heat recovery power generator and the ship of the present invention employ the following means.
That is, the exhaust heat recovery power generation apparatus according to the present invention includes a first evaporator that evaporates a liquefied first organic fluid by heat obtained from a first heat source, and a first evaporator that is evaporated by the first evaporator. Than the first turbine driven by the organic fluid, the first generator that generates electric power by the rotational output of the first turbine, the first condenser that condenses the first organic fluid that has passed through the first turbine, and the first heat source A second evaporator that evaporates the second organic fluid that is liquefied by heat obtained from the second heat source that is set to a low temperature, and a second turbine that is driven by the second organic fluid that is evaporated by the second evaporator And a second generator that generates electric power by the rotational output of the second turbine, and a second condenser that condenses the second organic fluid that has passed through the second turbine.

本発明によれば、液化している第1有機流体は、第1蒸発器にて第1熱源から得た熱によって蒸発し、蒸発した第1有機流体は、第1タービンを駆動する。そして、第1タービンの回転出力によって第1発電機が発電する。第1タービンを通過した第1有機流体は、第1凝縮器によって凝縮させられる。また、液化している第2有機流体は、第2蒸発器にて第2熱源から得た熱によって蒸発し、蒸発した第2有機流体は、第2タービンを駆動する。そして、第2タービンの回転出力によって第2発電機が発電する。第2タービンを通過した第2有機流体は、第2凝縮器によって凝縮させられる。   According to the present invention, the liquefied first organic fluid is evaporated by the heat obtained from the first heat source in the first evaporator, and the evaporated first organic fluid drives the first turbine. Then, the first generator generates electricity by the rotational output of the first turbine. The first organic fluid that has passed through the first turbine is condensed by the first condenser. The liquefied second organic fluid is evaporated by the heat obtained from the second heat source in the second evaporator, and the evaporated second organic fluid drives the second turbine. Then, the second generator generates electricity by the rotational output of the second turbine. The second organic fluid that has passed through the second turbine is condensed by the second condenser.

したがって、本発明では、第1蒸発器と第1タービンと第1凝縮器とを有し、第1有機流体が流れるランキンサイクルと、第2蒸発器と第2タービンと第2凝縮器とを有し、第2流体が流れるランキンサイクルが構成される。ここで、第2有機流体は、第2蒸発器にて、第1熱源よりも低温とされた第2熱源から得た熱によって蒸発する。すなわち、第1熱源と第2熱源は異なる温度であり、温度の異なる熱源から熱回収する二つのランキンサイクルを用いてタービン出力を得て発電を行うことで、熱の有効利用を図ることができる。   Therefore, the present invention has a first evaporator, a first turbine, and a first condenser, and has a Rankine cycle through which the first organic fluid flows, a second evaporator, a second turbine, and a second condenser. Thus, a Rankine cycle in which the second fluid flows is configured. Here, the second organic fluid is evaporated in the second evaporator by heat obtained from the second heat source having a temperature lower than that of the first heat source. That is, the first heat source and the second heat source are at different temperatures, and by using two Rankine cycles that recover heat from the heat sources having different temperatures to generate power by generating turbine output, it is possible to effectively use heat. .

また、本発明に係る排熱回収発電装置は、第1熱源から得た熱によって、液化している第1有機流体を蒸発させる第1蒸発器と、第1蒸発器によって蒸発させられた第1有機流体によって駆動される第1タービンと、第1熱源よりも低温とされた第2熱源から得た熱によって、液化している第2有機流体を蒸発させる第2蒸発器と、第1タービンと軸を共有し、第2蒸発器によって蒸発させられた第2有機流体によって駆動される第2タービンと、第1タービンの回転出力と第2タービンの回転出力によって発電する発電機と、第1タービンを通過した第1有機流体と第2タービンを通過した第2有機流体とを凝縮させる凝縮器とを備える。   The exhaust heat recovery power generator according to the present invention includes a first evaporator that evaporates a liquefied first organic fluid by heat obtained from a first heat source, and a first evaporator that is evaporated by the first evaporator. A first turbine driven by an organic fluid; a second evaporator that evaporates a liquefied second organic fluid by heat obtained from a second heat source that is lower in temperature than the first heat source; A second turbine that shares a shaft and is driven by a second organic fluid evaporated by a second evaporator, a generator that generates electric power by using the rotational output of the first turbine and the rotational output of the second turbine, and the first turbine And a condenser for condensing the second organic fluid that has passed through the second turbine and the second organic fluid that has passed through the second turbine.

本発明によれば、液化している第1有機流体は、第1蒸発器にて第1熱源から得た熱によって蒸発し、蒸発した第1有機流体は、第1タービンを駆動する。また、液化している第2有機流体は、第2蒸発器にて第2熱源から得た熱によって蒸発し、蒸発した第2有機流体は、第2タービンを駆動する。第1タービンと第2タービンは軸を共有しており、第1タービンの回転出力と第2タービンの回転出力によって発電機が発電する。第1タービンを通過した第1有機流体と、第2タービンを通過した第2有機流体は、凝縮器によって凝縮させられる。   According to the present invention, the liquefied first organic fluid is evaporated by the heat obtained from the first heat source in the first evaporator, and the evaporated first organic fluid drives the first turbine. The liquefied second organic fluid is evaporated by the heat obtained from the second heat source in the second evaporator, and the evaporated second organic fluid drives the second turbine. The first turbine and the second turbine share a shaft, and the generator generates electricity by the rotational output of the first turbine and the rotational output of the second turbine. The first organic fluid that has passed through the first turbine and the second organic fluid that has passed through the second turbine are condensed by a condenser.

したがって、本発明では、第1蒸発器と第1タービンと凝縮器とを有し、第1有機流体が流れるランキンサイクルと、第2蒸発器と第2タービンと凝縮器とを有し、第2有機流体が流れるランキンサイクルが構成される。ここで、第2有機流体は、第2蒸発器にて、第1熱源よりも低温とされた第2熱源から得た熱によって蒸発する。すなわち、第1熱源と第2熱源は異なる温度であり、温度の異なる熱源から熱回収する二つのランキンサイクルを用いてタービン出力を得て発電を行うことで、熱の有効利用を図ることができる。   Therefore, in this invention, it has a 1st evaporator, a 1st turbine, and a condenser, has a Rankine cycle through which a 1st organic fluid flows, a 2nd evaporator, a 2nd turbine, and a condenser, A Rankine cycle through which an organic fluid flows is formed. Here, the second organic fluid is evaporated in the second evaporator by heat obtained from the second heat source having a temperature lower than that of the first heat source. That is, the first heat source and the second heat source are at different temperatures, and by using two Rankine cycles that recover heat from the heat sources having different temperatures to generate power by generating turbine output, it is possible to effectively use heat. .

また、本発明では、第1タービンと第2タービンが軸を共有して、1台の発電機によって発電が行われることから、2台のタービンそれぞれに発電機が設けられる場合に比べて、排熱回収発電装置全体のコンパクト化を図ることができる。   Further, in the present invention, since the first turbine and the second turbine share a shaft and power is generated by one generator, compared to the case where a generator is provided for each of the two turbines, the exhaust is reduced. The entire heat recovery power generator can be made compact.

さらに、本発明に係る排熱回収発電装置は、第1熱源から得た熱によって、液化している第1有機流体を蒸発させる第1蒸発器と、第1熱源よりも低温とされた第2熱源から得た熱によって、液化している第2有機流体を蒸発させる第2蒸発器と、第1蒸発器によって蒸発させられた第1有機流体と、第2蒸発器によって蒸発させられた第2有機流体とによって駆動されるタービンと、タービンの回転出力によって発電する発電機と、タービンを通過した第1有機流体と第2有機流体を凝縮させる凝縮器とを備える。   Further, the exhaust heat recovery power generation device according to the present invention includes a first evaporator that evaporates the liquefied first organic fluid by heat obtained from the first heat source, and a second temperature that is lower than the first heat source. A second evaporator that evaporates the liquefied second organic fluid by heat obtained from the heat source, a first organic fluid that is evaporated by the first evaporator, and a second evaporator that is evaporated by the second evaporator. A turbine driven by the organic fluid, a generator that generates electric power by the rotational output of the turbine, and a condenser that condenses the first organic fluid and the second organic fluid that have passed through the turbine.

本発明によれば、液化している第1有機流体は、第1蒸発器にて第1熱源から得た熱によって蒸発し、液化している第2有機流体は、第2蒸発器にて第2熱源から得た熱によって蒸発する。そして、蒸発した第1有機流体と蒸発した第2有機流体はタービンを駆動し、タービンの回転出力によって発電機が発電する。タービンを通過した第1有機流体と第2有機流体は、凝縮器によって凝縮させられる。   According to the present invention, the liquefied first organic fluid is evaporated by the heat obtained from the first heat source in the first evaporator, and the liquefied second organic fluid is the second evaporator in the second evaporator. Evaporate with heat from two heat sources. Then, the evaporated first organic fluid and the evaporated second organic fluid drive the turbine, and the generator generates electricity by the rotational output of the turbine. The first organic fluid and the second organic fluid that have passed through the turbine are condensed by a condenser.

したがって、本発明では、第1蒸発器とタービンと凝縮器とを有し、第1有機流体が流れるランキンサイクルと、第2蒸発器とタービンと凝縮器とを有し、第2有機流体が流れるランキンサイクルが構成される。ここで、第2有機流体は、第2蒸発器にて、第1熱源よりも低温とされた第2熱源から得た熱によって蒸発する。すなわち、第1熱源と第2熱源は異なる温度であり、温度の異なる熱源から熱回収する二つのランキンサイクルを用いてタービン出力を得て発電を行うことで、熱の有効利用を図ることができる。   Therefore, in this invention, it has a 1st evaporator, a turbine, and a condenser, has a Rankine cycle through which a 1st organic fluid flows, has a 2nd evaporator, a turbine, and a condenser, and a 2nd organic fluid flows. A Rankine cycle is constructed. Here, the second organic fluid is evaporated in the second evaporator by heat obtained from the second heat source having a temperature lower than that of the first heat source. That is, the first heat source and the second heat source are at different temperatures, and by using two Rankine cycles that recover heat from the heat sources having different temperatures to generate power by generating turbine output, it is possible to effectively use heat. .

また、本発明では、第1有機流体と第2有機流体が1台のタービンを駆動して、1台の発電機によって発電が行われることから、2台のタービンが設けられる場合や複数のタービンそれぞれに発電機が設けられる場合に比べて、排熱回収発電装置全体のコンパクト化を図ることができる。   In the present invention, since the first organic fluid and the second organic fluid drive one turbine and the power is generated by one generator, a case where two turbines are provided or a plurality of turbines Compared to the case where a generator is provided for each, the overall exhaust heat recovery power generator can be made more compact.

上記発明において、第1熱媒体が第1熱源として第1蒸発器にて第1有機流体と熱交換する第1熱媒体経路と、第2熱媒体が第2熱源として第2蒸発器にて第2有機流体と熱交換する、第1熱媒体経路と異なる第2熱媒体経路とを備えてもよい。   In the above invention, the first heat medium is used as a first heat source in the first evaporator to exchange heat with the first organic fluid, and the second heat medium is used as a second heat source in the second evaporator. A second heat medium path different from the first heat medium path that exchanges heat with two organic fluids may be provided.

本発明によれば、第1有機流体は、第1蒸発器にて、第1熱媒体経路を流れる第1熱媒体と熱交換し、第2有機流体は、第2蒸発器にて、第2熱媒体経路を流れる第2熱媒体と熱交換する。ここで、第1熱媒体経路と第2熱媒体経路は異なる。したがって、第1熱媒体経路を流れる第1熱媒体と、第2熱媒体経路を流れる第2熱媒体は、異なる場所、例えば異なる機器から熱を回収することができ、複数の機器によって熱の有効利用を図ることができる。   According to the present invention, the first organic fluid exchanges heat with the first heat medium flowing through the first heat medium path in the first evaporator, and the second organic fluid is second in the second evaporator. Heat exchange with the second heat medium flowing through the heat medium path. Here, the first heat medium path and the second heat medium path are different. Therefore, the first heat medium flowing through the first heat medium path and the second heat medium flowing through the second heat medium path can recover heat from different places, for example, different devices, and the heat can be effectively used by a plurality of devices. Can be used.

上記発明において、熱媒体が第1熱源として第1蒸発器にて第1有機流体と熱交換し、第1蒸発器にて第1有機流体と熱交換した熱媒体が、第2熱源として第2蒸発器にて第2有機流体と熱交換する熱媒体経路を備えてもよい。   In the above invention, the heat medium that exchanges heat with the first organic fluid in the first evaporator as the first heat source and heat exchanges with the first organic fluid in the first evaporator serves as the second heat source. A heat medium path for exchanging heat with the second organic fluid in the evaporator may be provided.

本発明によれば、第1有機流体は、第1蒸発器にて、熱媒体経路を流れる熱媒体と熱交換し、第2有機流体は、第2蒸発器にて、第1有機流体と熱交換した熱媒体経路を流れる熱媒体と熱交換する。ここで、第1蒸発器と第2蒸発器を通過する熱媒体経路は共通である。したがって、第1蒸発器で熱媒体の高温側を利用し、第2蒸発器で熱媒体の低温側を利用することになるため、熱媒体が回収した熱を無駄にすることなく有効利用を図ることができる。   According to the present invention, the first organic fluid exchanges heat with the heat medium flowing through the heat medium path in the first evaporator, and the second organic fluid heats with the first organic fluid in the second evaporator. Heat is exchanged with the heat medium flowing through the exchanged heat medium path. Here, the heat medium path passing through the first evaporator and the second evaporator is common. Accordingly, since the first evaporator uses the high temperature side of the heat medium and the second evaporator uses the low temperature side of the heat medium, the heat recovered by the heat medium is effectively used without wasting it. be able to.

上記発明において、第1熱媒体は、内燃機関の過給器から吐出される圧縮空気を冷却する空気冷却器にて熱回収し、および/または、内燃機関の排ガスと熱交換する排ガス熱交換器にて熱回収し、第1蒸発器にて第1有機流体と熱交換してもよい。   In the above invention, the first heat medium recovers heat with an air cooler that cools compressed air discharged from a supercharger of the internal combustion engine and / or exhaust gas heat exchanger that exchanges heat with the exhaust gas of the internal combustion engine. And heat exchange with the first organic fluid in the first evaporator.

本発明によれば、空気冷却器にて、内燃機関の過給器から吐出された圧縮空気は第1熱媒体と熱交換することで冷却され、第1熱媒体は熱回収して温度上昇する。また、排ガス熱交換器にて、内燃機関の排ガスは第1熱媒体と熱交換することで冷却され、第1熱媒体は熱回収して温度上昇する。なお、空気冷却器における熱回収と排ガス熱交換器における熱回収は、両方行われてもよいし、いずれか一方が行われてもよい。そして、第1蒸発器にて、第1熱媒体は第1有機流体と熱交換して冷却され、第1有機流体は熱回収して温度上昇し蒸発する。   According to the present invention, in the air cooler, the compressed air discharged from the supercharger of the internal combustion engine is cooled by exchanging heat with the first heat medium, and the first heat medium recovers heat and rises in temperature. . Further, the exhaust gas of the internal combustion engine is cooled by exchanging heat with the first heat medium in the exhaust gas heat exchanger, and the temperature of the first heat medium is recovered by heat recovery. In addition, the heat recovery in the air cooler and the heat recovery in the exhaust gas heat exchanger may both be performed, or one of them may be performed. Then, in the first evaporator, the first heat medium is cooled by exchanging heat with the first organic fluid, and the first organic fluid is recovered by heat to rise in temperature and evaporate.

上記発明において、第2熱媒体は、内燃機関本体を冷却するエンジン冷却水と熱交換する排熱回収器にて熱回収し、第2蒸発器にて第2有機流体と熱交換してもよい。   In the above invention, the second heat medium may recover heat with an exhaust heat recovery device that exchanges heat with engine cooling water that cools the internal combustion engine body, and may exchange heat with the second organic fluid with a second evaporator. .

本発明によれば、排熱回収器にて、内燃機関本体を冷却するエンジン冷却水は第2熱媒体と熱交換することで冷却され、第2熱媒体は熱回収して温度上昇する。そして、第2蒸発器にて、第2熱媒体は第2有機流体と熱交換して冷却され、第2有機流体は熱回収して温度上昇し蒸発する。   According to the present invention, in the exhaust heat recovery device, the engine cooling water that cools the internal combustion engine body is cooled by exchanging heat with the second heat medium, and the second heat medium recovers the heat and rises in temperature. Then, in the second evaporator, the second heat medium is cooled by exchanging heat with the second organic fluid, and the second organic fluid recovers the heat and rises in temperature to evaporate.

本発明に係る船舶は、上記いずれかの構成の排熱回収発電装置を備えている。   The ship which concerns on this invention is equipped with the exhaust-heat recovery electric power generation apparatus of the said either structure.

本発明によれば、船舶に排熱回収発電装置が備わっているとき、第1熱源と第2熱源は異なる温度であり、温度の異なる熱源から熱回収する二つのランキンサイクルを用いてタービン出力を得て発電を行うため、船舶における熱の有効利用を図ることができる。   According to the present invention, when the ship is equipped with the exhaust heat recovery power generation device, the first heat source and the second heat source are at different temperatures, and the turbine output is obtained using two Rankine cycles for recovering heat from the heat sources having different temperatures. In order to generate electricity, the heat in the ship can be effectively used.

熱源の熱を効率良く回収して、システム全体の熱効率を向上させることができる。   The heat of the heat source can be efficiently recovered to improve the thermal efficiency of the entire system.

本発明の排熱回収発電装置のランキンサイクルにおけるサイクル図である。It is a cycle diagram in the Rankine cycle of the exhaust heat recovery power generator of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る排熱回収発電装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an exhaust heat recovery power generator according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る排熱回収発電装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the waste heat recovery electric power generating apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る排熱回収発電装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the waste heat recovery electric power generating apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る排熱回収発電装置および排熱回収発電装置を有する船舶における排熱回収システムを示す概略図である。It is the schematic which shows the exhaust heat recovery system in the ship which has the exhaust heat recovery power generation device and exhaust heat recovery power generation device which concern on 4th Embodiment of this invention. 従来のランキンサイクルにおけるサイクル図である。It is a cycle diagram in the conventional Rankine cycle. ランキンサイクルの蒸発器において有機流体が熱源よりも高温なった場合のサイクル図である。It is a cycle diagram when the organic fluid becomes higher temperature than the heat source in the evaporator of Rankine cycle. 図6に示した従来のランキンサイクルを変更した場合におけるランキンサイクルにおけるサイクル図である。FIG. 7 is a cycle diagram in the Rankine cycle when the conventional Rankine cycle shown in FIG. 6 is changed. 複数の排熱源がある場合の放熱線を合わせて示したランキンサイクルにおけるサイクル図である。It is a cycle diagram in Rankine cycle which showed together a heat dissipation line in case there are a plurality of exhaust heat sources. 図9に示した従来のランキンサイクルを変更した場合におけるランキンサイクルにおけるサイクル図である。FIG. 10 is a cycle diagram in the Rankine cycle when the conventional Rankine cycle shown in FIG. 9 is changed.

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の排熱回収発電装置は、圧力の異なる複数のサイクルを組み合わせて、熱の有効利用を図るものである。本発明のランキンサイクルは、図1に示すようなサイクル図で表される。図1は、温度T[℃]と仕事[kW]の関係を示すグラフであり、本発明の排熱回収発電装置のランキンサイクルにおけるサイクル図を表す。すなわち、熱源の高温側では、高圧サイクルで熱回収を図り、熱源の低温側では、低圧サイクルで熱回収を図る。なお、図1では、高圧サイクルと低圧サイクルは、同一熱源から熱回収する場合を示しており、高圧サイクルと低圧サイクルが熱回収する温度領域は、重ならない。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
The exhaust heat recovery power generation apparatus of the present invention is designed to effectively use heat by combining a plurality of cycles having different pressures. The Rankine cycle of the present invention is represented by a cycle diagram as shown in FIG. FIG. 1 is a graph showing the relationship between temperature T [° C.] and work [kW], and represents a cycle diagram in the Rankine cycle of the exhaust heat recovery power generator of the present invention. That is, on the high temperature side of the heat source, heat recovery is performed with a high pressure cycle, and on the low temperature side of the heat source, heat recovery is performed with a low pressure cycle. In FIG. 1, the high pressure cycle and the low pressure cycle show a case where heat is recovered from the same heat source, and the temperature regions where the high pressure cycle and the low pressure cycle recover heat do not overlap.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図2を用いて説明する。図2は、本発明の第1実施形態に係る排熱回収発電装置1を示す概略図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic view showing the exhaust heat recovery power generator 1 according to the first embodiment of the present invention.

排熱回収発電装置1は、高圧サイクル2と低圧サイクル3の二つの有機流体経路を有する。高圧サイクル2は、循環ポンプ11と、第1蒸発器12と、タービン13と、凝縮器15からなる。低圧サイクル3は、循環ポンプ21と、第2蒸発器22と、タービン23と、凝縮器25からなる。タービン13,23にはそれぞれ発電機14,24が接続されている。   The exhaust heat recovery power generation apparatus 1 has two organic fluid paths of a high pressure cycle 2 and a low pressure cycle 3. The high-pressure cycle 2 includes a circulation pump 11, a first evaporator 12, a turbine 13, and a condenser 15. The low pressure cycle 3 includes a circulation pump 21, a second evaporator 22, a turbine 23, and a condenser 25. Generators 14 and 24 are connected to the turbines 13 and 23, respectively.

高圧サイクル2と低圧サイクル3の有機流体経路を流れる有機流体としては、イソペンタン、ブタン、プロパンなどの低分子炭化水素や、冷媒として用いられるR134a、R245fa等を用いることができる。有機流体経路は閉回路であり、高圧サイクル2の場合、有機流体は循環ポンプ11によって循環する。有機流体は、第1蒸発器12、タービン13および凝縮器15を通過して相変化を繰り返しながら循環する。   As the organic fluid flowing through the organic fluid path of the high-pressure cycle 2 and the low-pressure cycle 3, low-molecular hydrocarbons such as isopentane, butane, and propane, R134a and R245fa used as refrigerants, and the like can be used. The organic fluid path is a closed circuit, and in the case of the high pressure cycle 2, the organic fluid is circulated by the circulation pump 11. The organic fluid passes through the first evaporator 12, the turbine 13, and the condenser 15 and circulates while repeating the phase change.

第1蒸発器12は、熱源を流れる熱媒体が熱源にて回収した熱によって、循環ポンプ11から送られた液相の有機流体を加熱し、有機流体を気相に変化させる。   The first evaporator 12 heats the liquid organic fluid sent from the circulation pump 11 by the heat recovered by the heat medium flowing through the heat source, and changes the organic fluid into a gas phase.

タービン13は、第1蒸発器12によって蒸発した有機流体の熱落差(エンタルピー落差)によって回転駆動される。タービン13の回転動力は発電機14に伝達され、発電機14にて電力が得られるようになっている。発電機14で得られた電力は、図示しない電力線を介して船内系統へと供給される。   The turbine 13 is rotationally driven by a heat drop (enthalpy drop) of the organic fluid evaporated by the first evaporator 12. The rotational power of the turbine 13 is transmitted to the generator 14, and electric power is obtained by the generator 14. The electric power obtained by the generator 14 is supplied to the inboard system via a power line (not shown).

凝縮器15は気相の有機流体を海水によって冷却して凝縮液化する。凝縮液化した有機流体は、循環ポンプ11によって第1蒸発器12へ送られる。   The condenser 15 cools the vapor-phase organic fluid with seawater to condense. The condensed and liquefied organic fluid is sent to the first evaporator 12 by the circulation pump 11.

このように、高圧サイクル2の有機流体経路は、ポンプ11、第1蒸発器12、タービン13および凝縮器15によって有機ランキンサイクルを構成する。   Thus, the organic fluid path of the high pressure cycle 2 constitutes an organic Rankine cycle by the pump 11, the first evaporator 12, the turbine 13 and the condenser 15.

一方、低圧サイクル3の有機流体経路は、有機流体は循環ポンプ21によって循環する。有機流体は、第2蒸発器22、タービン23および凝縮器25を通過して相変化を繰り返しながら循環する。   On the other hand, in the organic fluid path of the low pressure cycle 3, the organic fluid is circulated by the circulation pump 21. The organic fluid passes through the second evaporator 22, the turbine 23, and the condenser 25 and circulates while repeating the phase change.

ここで、第2蒸発器22、タービン23、発電機24および凝縮器25はそれぞれ、第1蒸発器12、タービン13、発電機14および凝縮器15と同様の構成および作用を有する。ただし、低圧サイクル3の場合、第2蒸発器22は高圧サイクル2の第1蒸発器12に比べて低温である。そして、第2蒸発器22によって蒸発させられた有機流体は、第1蒸発器12によって蒸発させられた有機流体よりも低圧である。   Here, the 2nd evaporator 22, the turbine 23, the generator 24, and the condenser 25 have the structure and effect | action similar to the 1st evaporator 12, the turbine 13, the generator 14, and the condenser 15, respectively. However, in the case of the low pressure cycle 3, the second evaporator 22 is at a lower temperature than the first evaporator 12 of the high pressure cycle 2. The organic fluid evaporated by the second evaporator 22 has a lower pressure than the organic fluid evaporated by the first evaporator 12.

なお、高圧サイクル2を流れる有機流体と低圧サイクル3を流れる有機流体は、同一の媒体でもよいし、蒸気圧が異なる別の媒体でもよい。   The organic fluid flowing through the high-pressure cycle 2 and the organic fluid flowing through the low-pressure cycle 3 may be the same medium or different media having different vapor pressures.

高圧サイクル2の第1蒸発器12と低圧サイクル3の第2蒸発器22を流れる熱流路は、図2に示すように第1蒸発器12と第2蒸発器22が熱流路で接続されており、共通化されている。熱媒体は、第1蒸発器12を通過して高圧サイクル2の有機流体を加熱して温度が下がった後、第2蒸発器22へ流れる。そして、熱媒体は、第2蒸発器22を通過して低圧サイクル3の有機流体を加熱する。   The heat flow path that flows through the first evaporator 12 in the high-pressure cycle 2 and the second evaporator 22 in the low-pressure cycle 3 is such that the first evaporator 12 and the second evaporator 22 are connected by a heat flow path as shown in FIG. , It is common. The heat medium passes through the first evaporator 12, heats the organic fluid in the high-pressure cycle 2, drops in temperature, and then flows to the second evaporator 22. Then, the heat medium passes through the second evaporator 22 and heats the organic fluid in the low pressure cycle 3.

なお、高圧サイクル2の第1蒸発器12を流れる熱流路と、低圧サイクル3の第2蒸発器22を流れる熱流路は、図2と異なり別の流路としてもよい。すなわち、第1蒸発器12が第2蒸発器22よりも高温であればよく、高圧サイクル2の第1蒸発器12を流れる熱流路の熱源と、低圧サイクル3の第2蒸発器22を流れる熱流路の熱源は異なってもよい。   The heat flow path flowing through the first evaporator 12 of the high pressure cycle 2 and the heat flow path flowing through the second evaporator 22 of the low pressure cycle 3 may be different flow paths unlike FIG. That is, the first evaporator 12 only needs to have a higher temperature than the second evaporator 22, and the heat flow of the heat flow path that flows through the first evaporator 12 in the high pressure cycle 2 and the heat flow that flows through the second evaporator 22 in the low pressure cycle 3. The heat source of the path may be different.

次に、上記構成の排熱回収発電装置1の動作について図2を用いて説明する。
熱源から導かれた熱媒体は、第1蒸発器12にて、高圧サイクル2を流れる有機流体との間で熱交換する。その結果、熱媒体の熱が高圧サイクル2の有機流体に回収される。そして、有機流体は、第1蒸発器12にて熱媒体の熱によって加熱され蒸発気化する。
Next, the operation of the exhaust heat recovery power generator 1 having the above configuration will be described with reference to FIG.
The heat medium guided from the heat source exchanges heat with the organic fluid flowing through the high-pressure cycle 2 in the first evaporator 12. As a result, the heat of the heat medium is recovered in the organic fluid of the high pressure cycle 2. The organic fluid is heated and evaporated by the heat of the heat medium in the first evaporator 12.

蒸発気化した有機流体は、タービン13へと導かれ、その熱落差によってタービン13を回転駆動させる。タービン13の回転出力を得て、発電機14にて発電が行われる。タービン13にて仕事を終えた有機流体(気相)は、凝縮器15へと導かれ海水等の冷却水によって冷却されることにより凝縮液化する。   The evaporated and evaporated organic fluid is guided to the turbine 13, and the turbine 13 is driven to rotate by the heat difference. Rotational output of the turbine 13 is obtained and power generation is performed by the generator 14. The organic fluid (gas phase) that has finished its work in the turbine 13 is led to the condenser 15 and cooled by cooling water such as seawater to be condensed and liquefied.

また、熱源から導かれた熱媒体は、第1蒸発器12にて熱交換した後、第1蒸発気12における熱媒体より低温となった熱媒体が、第2蒸発器22にて、低圧サイクル3を流れる有機流体との間で熱交換する。その結果、熱媒体の熱が低圧サイクル3の有機流体に回収される。そして、有機流体は、第2蒸発器22にて熱媒体の熱によって加熱され蒸発気化する。   The heat medium guided from the heat source is subjected to heat exchange in the first evaporator 12, and then the heat medium having a temperature lower than that of the heat medium in the first vapor 12 is converted into a low-pressure cycle in the second evaporator 22. Heat exchange is performed with the organic fluid flowing through 3. As a result, the heat of the heat medium is recovered in the organic fluid of the low pressure cycle 3. The organic fluid is heated and evaporated by the heat of the heat medium in the second evaporator 22.

蒸発気化した有機流体は、タービン23へと導かれ、その熱落差によってタービン23を回転駆動させる。タービン23の回転出力を得て、発電機24にて発電が行われる。タービン23にて仕事を終えた有機流体(気相)は、凝縮器25へと導かれ海水等の冷却水によって冷却されることにより凝縮液化する。   The evaporated and evaporated organic fluid is guided to the turbine 23, and the turbine 23 is rotationally driven by the heat drop. Power is generated by the generator 24 by obtaining the rotational output of the turbine 23. The organic fluid (gas phase) that has finished its work in the turbine 23 is led to the condenser 25 and cooled by cooling water such as seawater to be condensed and liquefied.

以上より、本発明の排熱回収発電装置1は、発電機14と発電機24で発電が行われる。このとき、本発明のランキンサイクルは、図1に示すようなサイクル図で表される。すなわち、熱源の高温側では、高圧サイクル2で熱回収を図り、熱源の低温側では、低圧サイクル3で熱回収を図る。本発明は、温度の異なる二つの熱源からそれぞれ熱回収しつつ複数の蒸発温度を有する二つのランキンサイクルを用いている。したがって、熱源の高温側からの熱回収だけでなく低温側からも熱回収することができ、本発明によれば熱の有効利用を図ることができる。   From the above, the exhaust heat recovery power generator 1 of the present invention generates power with the generator 14 and the generator 24. At this time, the Rankine cycle of the present invention is represented by a cycle diagram as shown in FIG. That is, heat recovery is performed in the high pressure cycle 2 on the high temperature side of the heat source, and heat recovery is performed in the low pressure cycle 3 on the low temperature side of the heat source. The present invention uses two Rankine cycles having a plurality of evaporation temperatures while recovering heat from two heat sources having different temperatures. Therefore, heat can be recovered not only from the high temperature side of the heat source but also from the low temperature side, and according to the present invention, effective use of heat can be achieved.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図3を用いて説明する。図3は、本発明の第2実施形態に係る排熱回収発電装置4を示す概略図である。
第1実施形態では、二つのタービン13,23がそれぞれ発電機14,24と接続される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。第2実施形態の排熱回収発電装置4は、タービン13,23が、図3に示すように軸を共有しており、一つの発電機34がタービン13,23に接続されている。また、図示しないが、タービン13,23は、タービンケーシングも共有している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic view showing an exhaust heat recovery power generator 4 according to the second embodiment of the present invention.
Although 1st Embodiment demonstrated the case where the two turbines 13 and 23 were connected with the generators 14 and 24, respectively, this invention is not limited to this example. In the exhaust heat recovery power generator 4 of the second embodiment, the turbines 13 and 23 share a shaft as shown in FIG. 3, and one generator 34 is connected to the turbines 13 and 23. Although not shown, the turbines 13 and 23 also share a turbine casing.

排熱回収発電装置4は、高圧サイクル5と低圧サイクル6の二つの有機流体経路を有する。高圧サイクル5は、循環ポンプ11と、第1蒸発器12と、タービン13と、凝縮器35からなる。低圧サイクル6は、循環ポンプ21と、第2蒸発器22と、タービン23と、凝縮器35からなる。高圧サイクル5と低圧サイクル6は有機流体が同一である。   The exhaust heat recovery power generator 4 has two organic fluid paths, a high pressure cycle 5 and a low pressure cycle 6. The high pressure cycle 5 includes a circulation pump 11, a first evaporator 12, a turbine 13, and a condenser 35. The low pressure cycle 6 includes a circulation pump 21, a second evaporator 22, a turbine 23, and a condenser 35. The high pressure cycle 5 and the low pressure cycle 6 have the same organic fluid.

有機流体経路は閉回路であり、高圧サイクル5の場合、有機流体は循環ポンプ11によって循環し、低圧サイクル6の場合、有機流体は循環ポンプ21によって循環する。図3に示す排熱回収発電装置4では、高圧サイクル5と低圧サイクル6において、凝縮器35が共通しており、有機流体経路は、タービン13,23の後かつ凝縮器35の前で合流し、凝縮器35の後かつ循環ポンプ11,21の前で有機流体経路が分岐している。   In the case of the high-pressure cycle 5, the organic fluid is circulated by the circulation pump 11, and in the case of the low-pressure cycle 6, the organic fluid is circulated by the circulation pump 21. In the exhaust heat recovery power generator 4 shown in FIG. 3, the condenser 35 is common in the high-pressure cycle 5 and the low-pressure cycle 6, and the organic fluid paths merge after the turbines 13 and 23 and before the condenser 35. The organic fluid path branches off after the condenser 35 and before the circulation pumps 11 and 21.

なお、図3に示す排熱回収発電装置4では、二つの循環ポンプ11,21で二つの有機流体経路の流量を調整しているが、本発明はこの例に限定されない。例えば、高圧サイクル5と低圧サイクル6に共通する一つの循環ポンプを設けて、高圧サイクル5と低圧サイクルの有機流体の流量の違いは、経路中に流量調整弁を設けることで調整してもよい。   In the exhaust heat recovery power generation device 4 shown in FIG. 3, the flow rates of the two organic fluid paths are adjusted by the two circulation pumps 11 and 21, but the present invention is not limited to this example. For example, one circulation pump common to the high pressure cycle 5 and the low pressure cycle 6 may be provided, and the difference in the flow rate of the organic fluid between the high pressure cycle 5 and the low pressure cycle may be adjusted by providing a flow rate adjusting valve in the path. .

タービン13の回転動力とタービン23の回転動力は発電機34に伝達され、発電機34にて電力が得られるようになっている。   The rotational power of the turbine 13 and the rotational power of the turbine 23 are transmitted to the generator 34, and electric power is obtained by the generator 34.

以上より、本発明の排熱回収発電装置4は、発電機34で発電が行われるが、温度の異なる二つの熱源からそれぞれ熱回収しつつ複数の蒸発温度を有する二つのランキンサイクルを用いることで、熱の有効利用を図ることができる。また、排熱回収発電装置4は、高圧サイクル5と低圧サイクル6を流れる有機流体を同一とし、タービン13,23の軸とタービンケーシングを共有することで、二つのサイクルや2台のタービンが別々に設けられる場合に比べて、排熱回収発電装置4全体のコンパクト化を図ることができる。   As described above, the exhaust heat recovery power generation apparatus 4 of the present invention generates power with the generator 34. By using two Rankine cycles having a plurality of evaporation temperatures while recovering heat from two heat sources having different temperatures, respectively. Effective use of heat can be achieved. Further, the exhaust heat recovery power generator 4 uses the same organic fluid flowing through the high-pressure cycle 5 and the low-pressure cycle 6, and shares the shafts of the turbines 13 and 23 and the turbine casing, so that two cycles and two turbines are separated. Compared with the case where it is provided in, the exhaust heat recovery power generation device 4 as a whole can be made compact.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、図4を用いて説明する。
第3実施形態の排熱回収発電装置7は、一つのタービン33が設けられ、一つの発電機34がタービン33に接続されている。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the exhaust heat recovery power generator 7 of the third embodiment, one turbine 33 is provided, and one generator 34 is connected to the turbine 33.

排熱回収発電装置7は、第2実施形態と同様に、高圧サイクル5と低圧サイクル6の二つの有機流体経路を有する。高圧サイクル5は、循環ポンプ11と、第1蒸発器12と、タービン33と、凝縮器35からなる。低圧サイクル6は、循環ポンプ21と、第2蒸発器22と、タービン33と、凝縮器35からなる。高圧サイクル5と低圧サイクル6は有機流体が同一である。   The exhaust heat recovery power generation device 7 has two organic fluid paths of a high pressure cycle 5 and a low pressure cycle 6 as in the second embodiment. The high-pressure cycle 5 includes a circulation pump 11, a first evaporator 12, a turbine 33, and a condenser 35. The low pressure cycle 6 includes a circulation pump 21, a second evaporator 22, a turbine 33, and a condenser 35. The high pressure cycle 5 and the low pressure cycle 6 have the same organic fluid.

タービン33は、端部に設けられた入口から高圧サイクル5の第1蒸発器12で蒸発した有機流体が導入される。また、タービン33は、中間部に設けられた入口から低圧サイクル6の第2蒸発器22で蒸発した有機流体がタービン33の中間段へ導入される。そして、タービン33は、第1蒸発器12、第2蒸発器22によって蒸発した有機流体の熱落差(エンタルピー落差)によって回転駆動される。   The turbine 33 is introduced with an organic fluid evaporated in the first evaporator 12 of the high-pressure cycle 5 from an inlet provided at an end. Further, in the turbine 33, an organic fluid evaporated by the second evaporator 22 of the low pressure cycle 6 is introduced into an intermediate stage of the turbine 33 from an inlet provided in an intermediate portion. The turbine 33 is rotationally driven by a heat drop (enthalpy drop) of the organic fluid evaporated by the first evaporator 12 and the second evaporator 22.

タービン33の回転動力は発電機34に伝達され、発電機34にて電力が得られるようになっている。以上より、本発明の排熱回収発電装置7は、発電機34で発電が行われるが、温度の異なる二つの熱源からそれぞれ熱回収しつつ複数の蒸発温度を有する二つのランキンサイクルを用いることで、熱の有効利用を図ることができる。また、排熱回収発電装置7はタービン33のみが設けられ、2台のタービンが設けられる場合に比べて、排熱回収発電装置7全体のコンパクト化を図ることができる。   The rotational power of the turbine 33 is transmitted to the generator 34, and electric power is obtained by the generator 34. As described above, the exhaust heat recovery power generation device 7 of the present invention generates power with the generator 34. By using two Rankine cycles having a plurality of evaporation temperatures while recovering heat from two heat sources having different temperatures, respectively. Effective use of heat can be achieved. Further, the exhaust heat recovery power generation device 7 is provided with only the turbine 33, and the exhaust heat recovery power generation device 7 as a whole can be made more compact than the case where two turbines are provided.

[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について、図5を用いて説明する。
以下に、本発明の排熱回収発電装置8が船舶の推進用主機(ディーゼルエンジン40;内燃機関)の排熱回収として設置された構成を例として、図面を参照して説明する。図5において、破線で囲まれた領域が本発明の排熱回収発電装置8である。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Hereinafter, a configuration in which the exhaust heat recovery power generation device 8 of the present invention is installed as an exhaust heat recovery of a main engine for propulsion of a ship (diesel engine 40; internal combustion engine) will be described with reference to the drawings. In FIG. 5, the area surrounded by the broken line is the exhaust heat recovery power generator 8 of the present invention.

排熱回収発電装置8は、高圧サイクル9と低圧サイクル10の二つの有機流体経路を有する。高圧サイクル9は、循環ポンプ31と、流量調整弁26と、第1蒸発器12と、タービン33と、凝縮器35からなる。低圧サイクル10は、循環ポンプ31と、流量調整弁26,27と、第2蒸発器22と、タービン33と、凝縮器35からなる。タービン33は、減速器36を介して発電機34が接続されている。   The exhaust heat recovery power generation device 8 has two organic fluid paths of a high pressure cycle 9 and a low pressure cycle 10. The high-pressure cycle 9 includes a circulation pump 31, a flow rate adjustment valve 26, a first evaporator 12, a turbine 33, and a condenser 35. The low pressure cycle 10 includes a circulation pump 31, flow rate adjusting valves 26 and 27, a second evaporator 22, a turbine 33, and a condenser 35. The turbine 33 is connected to a generator 34 via a speed reducer 36.

有機流体経路は閉回路である。高圧サイクル9と低圧サイクル10には、共通する循環ポンプ31が設けられており、有機流体は循環ポンプ31によって循環する。高圧サイクル9の圧力および流量は、流量調整弁26によって調整され、低圧サイクル10の圧力および流量は、流量調整弁26,27によって調整される。   The organic fluid path is a closed circuit. The high-pressure cycle 9 and the low-pressure cycle 10 are provided with a common circulation pump 31, and the organic fluid is circulated by the circulation pump 31. The pressure and flow rate of the high pressure cycle 9 are adjusted by the flow rate adjustment valve 26, and the pressure and flow rate of the low pressure cycle 10 are adjusted by the flow rate adjustment valves 26 and 27.

高圧サイクル9と低圧サイクル10の有機流体経路を流れる有機流体としては、イソペンタン、ブタン、プロパンなどの低分子炭化水素や、冷媒として用いられるR134a、R245fa等を用いることができる。有機流体は、高圧サイクル9にて、循環ポンプ31と、第1蒸発器12と、タービン33と、凝縮器35を通過して相変化を繰り返しながら循環し、低圧サイクル10にて、循環ポンプ31と、第2蒸発器22と、タービン33と、凝縮器35を通過して相変化をくり返しながら循環する。   As the organic fluid flowing through the organic fluid path of the high-pressure cycle 9 and the low-pressure cycle 10, low molecular hydrocarbons such as isopentane, butane, and propane, R134a and R245fa used as refrigerants, and the like can be used. The organic fluid passes through the circulation pump 31, the first evaporator 12, the turbine 33, and the condenser 35 in the high-pressure cycle 9 and circulates while repeating the phase change. In the low-pressure cycle 10, the organic fluid is circulated. And it circulates through the 2nd evaporator 22, the turbine 33, and the condenser 35, repeating a phase change.

第1蒸発器12は、流路56を流れる熱媒水が第1空気冷却器46や排ガスエコノマイザ(排ガス熱交換器)55にて回収した熱によって、循環ポンプ31から送られた液相の有機流体を加熱し、有機流体を気相に変化させる。なお、第1空気冷却器46は、熱媒水と熱交換することで、ディーゼルエンジン40のターボチャージャ(過給器)42から吐出された圧縮空気を冷却する。また、排ガスエコノマイザ55は、熱媒水と熱交換することで、ディーゼルエンジン40から排出された排ガスを冷却する。   The first evaporator 12 is a liquid phase organic material sent from the circulation pump 31 by the heat recovered by the heat medium water flowing through the flow path 56 by the first air cooler 46 or the exhaust gas economizer (exhaust gas heat exchanger) 55. The fluid is heated to change the organic fluid into the gas phase. The first air cooler 46 cools the compressed air discharged from the turbocharger (supercharger) 42 of the diesel engine 40 by exchanging heat with the heat transfer water. Further, the exhaust gas economizer 55 cools the exhaust gas discharged from the diesel engine 40 by exchanging heat with the heat transfer water.

第2蒸発器22は、ジャケット冷却水循環流路52を流れるジャケット冷却水(熱媒体)がディーゼルエンジン40のシリンダジャケットにて回収した熱によって、循環ポンプ31から送られた液相の有機流体を加熱し、有機流体を気相に変化させる。なお、シリンダジャケットは、ディーゼルエンジン40に設けられ、ジャケット冷却水と熱交換することで、ディーゼルエンジン40のシリンダブロック等を冷却する。   The second evaporator 22 heats the liquid organic fluid sent from the circulation pump 31 by the heat collected by the jacket cooling water (heat medium) flowing through the jacket cooling water circulation passage 52 in the cylinder jacket of the diesel engine 40. Then, the organic fluid is changed to the gas phase. The cylinder jacket is provided in the diesel engine 40 and cools the cylinder block and the like of the diesel engine 40 by exchanging heat with the jacket cooling water.

タービン33は、高圧サイクル9の第1蒸発器12で蒸発した有機流体と、低圧サイクル10の第2蒸発器22で蒸発した有機流体が導入される。そして、タービン33は、第1蒸発器12と第2蒸発器22によって蒸発した有機流体の熱落差(エンタルピー落差)によって回転駆動される。   The turbine 33 is introduced with the organic fluid evaporated in the first evaporator 12 of the high-pressure cycle 9 and the organic fluid evaporated in the second evaporator 22 of the low-pressure cycle 10. The turbine 33 is rotationally driven by a heat drop (enthalpy drop) of the organic fluid evaporated by the first evaporator 12 and the second evaporator 22.

タービン33の回転動力は発電機34に伝達され、発電機34にて電力が得られるようになっている。発電機34で得られた電力は、図示しない電力線を介して船内系統へと供給される。タービン33を通過した有機流体は、凝縮器35にて海水によって冷却されて凝縮液化する。凝縮液化した有機流体は、循環ポンプ31によって第1蒸発器12及び第2蒸発器22へと送られる。   The rotational power of the turbine 33 is transmitted to the generator 34, and electric power is obtained by the generator 34. The electric power obtained by the generator 34 is supplied to the inboard system via a power line (not shown). The organic fluid that has passed through the turbine 33 is cooled by seawater in the condenser 35 to be condensed and liquefied. The condensed and liquefied organic fluid is sent to the first evaporator 12 and the second evaporator 22 by the circulation pump 31.

次に、循環流路52について説明する。
ディーゼルエンジン40のシリンダジャケット内を流れるジャケット冷却水は、ジャケット冷却水ポンプ51によって、循環流路52内を循環する。この循環流路52は、シリンダジャケット、第2蒸発器22、温度調整用三方弁54、ジャケット冷却水ポンプ51という順番でジャケット冷却水が流れるように形成されている。
Next, the circulation channel 52 will be described.
Jacket cooling water flowing in the cylinder jacket of the diesel engine 40 is circulated in the circulation passage 52 by the jacket cooling water pump 51. The circulation channel 52 is formed such that jacket cooling water flows in the order of the cylinder jacket, the second evaporator 22, the temperature adjusting three-way valve 54, and the jacket cooling water pump 51.

第2蒸発器22のジャケット冷却水入口温度は例えば約85℃、ジャケット冷却水出口温度は例えば約69℃とされる。この第2蒸発器22にて、ジャケット冷却水によって有機流体が蒸発させられる。   The jacket cooling water inlet temperature of the second evaporator 22 is about 85 ° C. and the jacket cooling water outlet temperature is about 69 ° C., for example. In the second evaporator 22, the organic fluid is evaporated by the jacket cooling water.

温度調整用三方弁54は、シリンダジャケットへ流入するジャケット冷却水が所望の入口温度となるように動作する。具体的には、ジャケット冷却水がシリンダジャケットに流入する入口温度が設定値よりも高い場合には、図示しないセントラル冷却器から導かれる清水を循環流路52へ多く流すように動作する。   The temperature adjusting three-way valve 54 operates so that jacket cooling water flowing into the cylinder jacket reaches a desired inlet temperature. Specifically, when the inlet temperature at which the jacket cooling water flows into the cylinder jacket is higher than a set value, the operation is performed so that a large amount of fresh water led from a central cooler (not shown) flows to the circulation passage 52.

循環流路52にて、温度調整用三方弁54の上流側には、セントラル冷却器へと分岐する分岐流路が設けられている。この分岐流路から循環流路52内を流れるジャケット冷却水がセントラル冷却器側へと排出されることによって、循環流路52内を流れる循環流量のマスバランスが保たれるようになっている。   In the circulation channel 52, a branch channel that branches to the central cooler is provided on the upstream side of the temperature adjusting three-way valve 54. The jacket cooling water flowing in the circulation flow path 52 from the branch flow path is discharged to the central cooler side, so that the mass balance of the circulation flow rate flowing in the circulation flow path 52 is maintained.

次に、排熱回収経路56について説明する。
排熱回収経路56は閉回路とされており、熱媒水を循環させるための排熱回収用ポンプ60が設けられている。この排熱回収用ポンプ60によって、熱媒水は、第1空気冷却器46、排ガスエコノマイザ55及び第1蒸発器12と熱交換するように循環する。第1蒸発器12にて冷却された熱媒水は、減圧弁66を介して大気圧ドレンタンク58に回収される。排熱回収用ポンプ60から第1蒸発器12に送られる熱媒水の流量は、排熱回収経路56に設けられた給水制御弁61で調整される。
Next, the exhaust heat recovery path 56 will be described.
The exhaust heat recovery path 56 is a closed circuit, and is provided with an exhaust heat recovery pump 60 for circulating the heat transfer water. The heat transfer water is circulated by the exhaust heat recovery pump 60 so as to exchange heat with the first air cooler 46, the exhaust gas economizer 55, and the first evaporator 12. The heat transfer water cooled by the first evaporator 12 is collected in the atmospheric pressure drain tank 58 via the pressure reducing valve 66. The flow rate of the heat transfer water sent from the exhaust heat recovery pump 60 to the first evaporator 12 is adjusted by a water supply control valve 61 provided in the exhaust heat recovery path 56.

第1蒸発器12の熱媒水入口温度は例えば約196℃、熱媒水出口温度は例えば約70℃とされる。この第1蒸発器12にて、熱媒水によって有機流体が蒸発させられる。   The heat medium water inlet temperature of the first evaporator 12 is, for example, about 196 ° C., and the heat medium water outlet temperature is, for example, about 70 ° C. In the first evaporator 12, the organic fluid is evaporated by the heat transfer water.

第2空気冷却器47は、ターボチャージャ42から吐出された圧縮空気の流れに対して、第1空気冷却器46の下流側に設置されている。したがって、第1空気冷却器46の方が、第2空気冷却器47よりも温度レベルが高くなるように設置されている。第2空気冷却器47内を流れる清水は、図示しないセントラル冷却器によって冷却された後に第2空気冷却器47に導かれる。その結果、ターボチャージャ42から吐出された圧縮空気は、第1空気冷却器46と第2空気冷却器47によって冷却され、ディーゼルエンジン40に供給される。   The second air cooler 47 is installed on the downstream side of the first air cooler 46 with respect to the flow of compressed air discharged from the turbocharger 42. Therefore, the temperature of the first air cooler 46 is set to be higher than that of the second air cooler 47. The fresh water flowing in the second air cooler 47 is guided to the second air cooler 47 after being cooled by a central cooler (not shown). As a result, the compressed air discharged from the turbocharger 42 is cooled by the first air cooler 46 and the second air cooler 47 and supplied to the diesel engine 40.

排ガスエコノマイザ55の高温側(排ガス流れ上流側)には、コンポジットボイラが設けられている。コンポジットボイラは、蒸気ドラム64と循環ポンプ65と蒸発器44から構成されている。蒸気ドラム64内の水は蒸発器44に送られ、蒸発器44にて排ガスと熱交換して蒸発する。   A composite boiler is provided on the high temperature side (exhaust gas flow upstream side) of the exhaust gas economizer 55. The composite boiler includes a steam drum 64, a circulation pump 65, and an evaporator 44. The water in the steam drum 64 is sent to the evaporator 44 where it is evaporated by exchanging heat with the exhaust gas.

蒸発器44にて蒸発した蒸気は、蒸気ドラム64へと導かれる。この蒸気ドラム64の上方に滞留する蒸気は、補助装置へと導かれ、その後大気圧ドレンタンク58に回収される。蒸気ドラム64内の水位は、蒸気ドラムレベル制御弁62によって調整され、大気圧ドレンタンク58から蒸気ドラム64へボイラ給水ポンプ63によって水が供給される。   The vapor evaporated in the evaporator 44 is guided to the vapor drum 64. The steam staying above the steam drum 64 is guided to the auxiliary device, and then collected in the atmospheric pressure drain tank 58. The water level in the steam drum 64 is adjusted by the steam drum level control valve 62, and water is supplied from the atmospheric pressure drain tank 58 to the steam drum 64 by the boiler feed pump 63.

次に、上記構成の排熱回収発電装置8の動作について図5を用いて説明する。
ジャケット冷却水ポンプ51によってディーゼルエンジン40のシリンダジャケットへと導かれたジャケット冷却水は、シリンダジャケットにてシリンダブロック等を冷却する。その結果、ジャケット冷却水は昇温させられた後、第2蒸発器22へと導かれる。第2蒸発器22にて、低圧サイクル10を流れる有機流体とジャケット冷却水との間で熱交換が行われ、ジャケット冷却水の顕熱が低圧サイクル10の有機流体に回収される。ジャケット冷却水から熱回収した後の有機流体の温度は、例えば、約65℃とされる。有機流体は、第2蒸発器22にて熱媒水の顕熱によって加熱され蒸発気化する。蒸発気化して高エンタルピとなった有機流体は、タービン33へと導かれ、その熱落差によってタービン33を回転駆動させる。タービン33の回転出力を得て、発電機34にて発電が行われる。
Next, the operation of the exhaust heat recovery power generator 8 configured as described above will be described with reference to FIG.
The jacket cooling water led to the cylinder jacket of the diesel engine 40 by the jacket cooling water pump 51 cools the cylinder block and the like by the cylinder jacket. As a result, the jacket cooling water is heated and then guided to the second evaporator 22. In the second evaporator 22, heat exchange is performed between the organic fluid flowing through the low pressure cycle 10 and the jacket cooling water, and the sensible heat of the jacket cooling water is recovered into the organic fluid of the low pressure cycle 10. The temperature of the organic fluid after heat recovery from the jacket cooling water is, for example, about 65 ° C. The organic fluid is heated and evaporated by the sensible heat of the heat transfer water in the second evaporator 22. The organic fluid that has evaporated to high enthalpy is guided to the turbine 33, and the turbine 33 is driven to rotate by the heat drop. Rotational output of the turbine 33 is obtained, and power generation is performed by the generator 34.

ディーゼルエンジン40のターボチャージャ42によって圧縮された空気は、第1空気冷却器46と第2空気冷却器47によって冷却される。この際に第1空気冷却器46内を流れる排熱回収経路56の熱媒水が圧縮空気によって昇温させられることによって、熱媒水は圧縮空気から熱を回収する。第1空気冷却器46にて熱回収した後の熱媒水温度は、例えば約142℃とされる。   The air compressed by the turbocharger 42 of the diesel engine 40 is cooled by the first air cooler 46 and the second air cooler 47. At this time, the heat transfer water in the exhaust heat recovery path 56 flowing in the first air cooler 46 is heated by the compressed air, so that the heat transfer water recovers heat from the compressed air. The heat transfer water temperature after heat recovery by the first air cooler 46 is, for example, about 142 ° C.

ディーゼルエンジン40から排出された排ガスは、コンポジットボイラの蒸発器44と排ガスエコノマイザ55によって冷却される。この際に排ガスエコノマイザ55を流れる排熱回収経路56の熱媒水が排ガスによって昇温させられることによって、熱媒水は排ガスから熱を回収する。排ガスエコノマイザ55にて熱回収した後の熱媒水温度は、例えば約196℃とされる。   The exhaust gas discharged from the diesel engine 40 is cooled by the evaporator 44 and the exhaust gas economizer 55 of the composite boiler. At this time, the heat transfer water in the exhaust heat recovery path 56 flowing through the exhaust gas economizer 55 is heated by the exhaust gas, so that the heat transfer water recovers heat from the exhaust gas. The temperature of the heat transfer water after heat recovery by the exhaust gas economizer 55 is, for example, about 196 ° C.

第1空気冷却器46と排ガスエコノマイザ55で排熱を回収して高温となった熱媒水は、第1蒸発器12へと導かれ、高圧サイクル9を循環する有機流体と熱交換する。有機流体は、第1蒸発器12にて熱媒水の顕熱によって加熱され蒸発気化する。熱媒水から熱回収した後の有機流体の温度は、例えば、約126℃とされる。   The heat transfer water that has recovered the exhaust heat by the first air cooler 46 and the exhaust gas economizer 55 and has reached a high temperature is guided to the first evaporator 12 and exchanges heat with the organic fluid circulating in the high-pressure cycle 9. The organic fluid is heated and evaporated by the sensible heat of the heat transfer water in the first evaporator 12. The temperature of the organic fluid after heat recovery from the heat transfer water is about 126 ° C., for example.

蒸発気化して高エンタルピとなった有機流体は、タービン33へと導かれ、その熱落差によってタービン33を回転駆動させる。タービン33の回転出力を得て、発電機34にて発電が行われる。タービン33にて仕事を終えた有機流体(気相)は、凝縮器35へと導かれ海水等の冷却水によって冷却されることにより凝縮液化する。   The organic fluid that has evaporated to high enthalpy is guided to the turbine 33, and the turbine 33 is driven to rotate by the heat drop. Rotational output of the turbine 33 is obtained, and power generation is performed by the generator 34. The organic fluid (gas phase) that has finished work in the turbine 33 is led to the condenser 35 and is cooled by cooling water such as seawater to be condensed and liquefied.

以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
有機ランキンサイクルの熱源として、高圧サイクル9では、第1空気冷却器46と排ガスエコノマイザ55にて熱回収した熱を用いることとし、低圧サイクル10では、ジャケット冷却水(エンジン冷却水)によって熱回収した熱を用いることとした。
As described above, according to the present embodiment, the following operational effects are obtained.
As the heat source of the organic Rankine cycle, the high-pressure cycle 9 uses heat recovered by the first air cooler 46 and the exhaust gas economizer 55, and the low-pressure cycle 10 recovers heat using jacket cooling water (engine cooling water). It was decided to use heat.

このように、例えば約250℃といった温度レベルが高いディーゼルエンジン40の排ガスを用いるのではなく、排ガスよりも温度レベルが低く有効利用されていなかった第1空気冷却器46(例えば約70℃)、排ガスエコノマイザ55(例えば約207℃)およびジャケット冷却水(例えば約85℃)を用いることができる。   Thus, instead of using the exhaust gas of the diesel engine 40 having a high temperature level such as about 250 ° C., the first air cooler 46 (for example, about 70 ° C.) whose temperature level is lower than the exhaust gas and has not been effectively used, An exhaust gas economizer 55 (eg, about 207 ° C.) and jacket cooling water (eg, about 85 ° C.) can be used.

そして、本発明の排熱回収発電装置8は、発電機34で発電が行われるが、温度の異なる二つの熱源からそれぞれ熱回収しつつ複数の蒸発温度を有する二つのランキンサイクルを用いることで、熱の有効利用を図ることができる。   And although the waste heat recovery power generation device 8 of the present invention generates power by the generator 34, by using two Rankine cycles having a plurality of evaporation temperatures while recovering heat from two heat sources having different temperatures, Effective use of heat can be achieved.

本発明の第4実施形態は、低温であるが流量が常に多いジャケット冷却水を低圧サイクル10の熱源とすることで、ジャケット冷却水の回収熱を有効に利用することができ、高温であるが流量が少ない第1空気冷却器46や排ガスエコノマイザ55を高圧サイクル9の熱源とすることで、第1空気冷却器46や排ガスエコノマイザ55の回収熱を有効に利用することができる。   In the fourth embodiment of the present invention, the jacket cooling water having a low temperature but always having a high flow rate is used as the heat source of the low-pressure cycle 10, so that the recovered heat of the jacket cooling water can be effectively used, and the temperature is high. By using the first air cooler 46 and the exhaust gas economizer 55 having a small flow rate as the heat source of the high-pressure cycle 9, the recovered heat of the first air cooler 46 and the exhaust gas economizer 55 can be used effectively.

また、ジャケット冷却水は、船舶の運転状況にかかわらず、排ガスの熱に比べて熱量の変化が少ない。そのため、排ガスの熱量が低下して、高圧サイクル9側の熱回収が低下した場合でも、低圧サイクル10側の熱回収は継続でき、本発明の排熱回収発電装置8は排熱回収による発電を行うことができる。   In addition, the jacket cooling water has a small change in the amount of heat compared to the heat of the exhaust gas, regardless of the operating condition of the ship. Therefore, even when the heat quantity of the exhaust gas is reduced and the heat recovery on the high pressure cycle 9 side is reduced, the heat recovery on the low pressure cycle 10 side can be continued, and the exhaust heat recovery power generation device 8 of the present invention generates power by exhaust heat recovery. It can be carried out.

本発明の第4実施形態は、ジャケット冷却水と、第1空気冷却器46や排ガスエコノマイザ55という温度や流量が異なる熱源に着目したものである。従来、高圧のランキンサイクルでは有機流体の流量を絞らざるを得ず、熱源の低温側で未利用熱が生じるところを、低圧のランキンサイクルと組み合わせることで、従来未利用熱だった温度領域からも熱回収することができる。本発明では、上述の性質の異なる熱源に着目することによって、有機流体が熱回収する温度が異なる二つのランキンサイクルを組み合わせた排熱回収発電装置8を実現することができた。   The fourth embodiment of the present invention focuses on jacket cooling water and heat sources having different temperatures and flow rates, such as the first air cooler 46 and the exhaust gas economizer 55. Conventionally, in the high-pressure Rankine cycle, the flow rate of the organic fluid has to be reduced, and where the unused heat is generated on the low-temperature side of the heat source, combined with the low-pressure Rankine cycle, it can be used from the temperature range that was previously unused. Heat recovery is possible. In the present invention, by paying attention to the heat sources having different properties as described above, the exhaust heat recovery power generator 8 combining two Rankine cycles with different temperatures at which the organic fluid recovers heat can be realized.

なお、上記第4実施形態において、熱媒水は、第1空気冷却器46における熱回収と排ガスエコノマイザ55における熱回収は、両方で行われるとしたが、本発明はこの例に限定されない。例えば、熱媒水の熱回収はいずれか一方で行われるとしてもよい。また、上記説明では、熱回収する温度が異なる二つのランキンサイクルを組み合わせたものとしたが、本発明はこの例に限定されない。有機流体が熱回収する温度が異なれば、三つ以上のランキンサイクルを組み合わせてもよい。   In the fourth embodiment, the heat transfer water is used for both heat recovery in the first air cooler 46 and heat recovery in the exhaust gas economizer 55, but the present invention is not limited to this example. For example, heat recovery of the heat transfer medium water may be performed on either side. In the above description, two Rankine cycles with different heat recovery temperatures are combined, but the present invention is not limited to this example. If the temperature at which the organic fluid recovers heat is different, three or more Rankine cycles may be combined.

1,4,7,8 排熱回収発電装置
2,5,9 高圧サイクル
3,6,10 低圧サイクル
11,21,31 循環ポンプ
12 第1蒸発器
13 タービン(第1タービン)
14 発電機(第1発電機)
15 凝縮器(第1凝縮器)
22 第2蒸発器
23 タービン(第2タービン)
24 発電機(第2発電機)
25 凝縮器(第2凝縮器)
26,27 流量調整弁
33 タービン
34 発電機
35 凝縮器
40 ディーゼルエンジン
42 ターボチャージャ
46 第1空気冷却器
51 ジャケット冷却水ポンプ
55 排ガスエコノマイザ
60 排熱回収用ポンプ
1, 4, 7, 8 Waste heat recovery power generator 2, 5, 9 High pressure cycle 3, 6, 10 Low pressure cycle 11, 21, 31 Circulation pump 12 First evaporator 13 Turbine (first turbine)
14 Generator (1st generator)
15 Condenser (first condenser)
22 Second evaporator 23 Turbine (second turbine)
24 Generator (second generator)
25 Condenser (second condenser)
26, 27 Flow control valve 33 Turbine 34 Generator 35 Condenser 40 Diesel engine 42 Turbocharger 46 First air cooler 51 Jacket cooling water pump 55 Exhaust gas economizer 60 Exhaust heat recovery pump

Claims (8)

第1熱源から得た熱によって、液化している第1有機流体を蒸発させる第1蒸発器と、
該第1蒸発器によって蒸発させられた前記第1有機流体によって駆動される第1タービンと、
該第1タービンの回転出力によって発電する第1発電機と、
前記第1タービンを通過した前記第1有機流体を凝縮させる第1凝縮器と、
前記第1熱源よりも低温とされた第2熱源から得た熱によって、液化している第2有機流体を蒸発させる第2蒸発器と、
該第2蒸発器によって蒸発させられた前記第2有機流体によって駆動される第2タービンと、
該第2タービンの回転出力によって発電する第2発電機と、
前記第2タービンを通過した前記第2有機流体を凝縮させる第2凝縮器と、
を備える排熱回収発電装置。
A first evaporator that evaporates a liquefied first organic fluid by heat obtained from a first heat source;
A first turbine driven by the first organic fluid evaporated by the first evaporator;
A first generator for generating electricity by the rotational output of the first turbine;
A first condenser for condensing the first organic fluid that has passed through the first turbine;
A second evaporator that evaporates a liquefied second organic fluid by heat obtained from a second heat source having a temperature lower than that of the first heat source;
A second turbine driven by the second organic fluid evaporated by the second evaporator;
A second generator for generating electric power by the rotational output of the second turbine;
A second condenser for condensing the second organic fluid that has passed through the second turbine;
An exhaust heat recovery power generator.
第1熱源から得た熱によって、液化している第1有機流体を蒸発させる第1蒸発器と、
該第1蒸発器によって蒸発させられた前記第1有機流体によって駆動される第1タービンと、
前記第1熱源よりも低温とされた第2熱源から得た熱によって、液化している第2有機流体を蒸発させる第2蒸発器と、
前記第1タービンと軸を共有し、該第2蒸発器によって蒸発させられた前記第2有機流体によって駆動される第2タービンと、
前記第1タービンの回転出力と該第2タービンの回転出力によって発電する発電機と、
前記第1タービンを通過した前記第1有機流体と前記第2タービンを通過した前記第2有機流体とを凝縮させる凝縮器と、
を備える排熱回収発電装置。
A first evaporator that evaporates a liquefied first organic fluid by heat obtained from a first heat source;
A first turbine driven by the first organic fluid evaporated by the first evaporator;
A second evaporator that evaporates a liquefied second organic fluid by heat obtained from a second heat source having a temperature lower than that of the first heat source;
A second turbine that is shared by the first turbine and driven by the second organic fluid evaporated by the second evaporator;
A generator for generating electric power by the rotational output of the first turbine and the rotational output of the second turbine;
A condenser that condenses the first organic fluid that has passed through the first turbine and the second organic fluid that has passed through the second turbine;
An exhaust heat recovery power generator.
第1熱源から得た熱によって、液化している第1有機流体を蒸発させる第1蒸発器と、
前記第1熱源よりも低温とされた第2熱源から得た熱によって、液化している第2有機流体を蒸発させる第2蒸発器と、
前記第1蒸発器によって蒸発させられた前記第1有機流体と、前記第2蒸発器によって蒸発させられた前記第2有機流体とによって駆動されるタービンと、
該タービンの回転出力によって発電する発電機と、
前記タービンを通過した前記第1有機流体と前記第2有機流体を凝縮させる凝縮器と、
を備える排熱回収発電装置。
A first evaporator that evaporates a liquefied first organic fluid by heat obtained from a first heat source;
A second evaporator that evaporates a liquefied second organic fluid by heat obtained from a second heat source having a temperature lower than that of the first heat source;
A turbine driven by the first organic fluid evaporated by the first evaporator and the second organic fluid evaporated by the second evaporator;
A generator for generating electricity by the rotational output of the turbine;
A condenser for condensing the first organic fluid and the second organic fluid that have passed through the turbine;
An exhaust heat recovery power generator.
第1熱媒体が前記第1熱源として前記第1蒸発器にて前記第1有機流体と熱交換する第1熱媒体経路と、
第2熱媒体が前記第2熱源として前記第2蒸発器にて前記第2有機流体と熱交換する、第1熱媒体経路と異なる第2熱媒体経路と、
を備える請求項1から3のいずれか1項に記載の排熱回収発電装置。
A first heat medium path through which the first heat medium exchanges heat with the first organic fluid in the first evaporator as the first heat source;
A second heat medium path different from the first heat medium path, in which the second heat medium exchanges heat with the second organic fluid in the second evaporator as the second heat source;
The exhaust heat recovery power generator according to any one of claims 1 to 3.
熱媒体が前記第1熱源として前記第1蒸発器にて前記第1有機流体と熱交換し、前記第1蒸発器にて前記第1有機流体と熱交換した前記熱媒体が、前記第2熱源として前記第2蒸発器にて前記第2有機流体と熱交換する熱媒体経路を備える請求項1から3のいずれか1項に記載の排熱回収発電装置。   The heat medium that exchanges heat with the first organic fluid in the first evaporator as the first heat source and exchanges heat with the first organic fluid in the first evaporator is the second heat source. The exhaust heat recovery power generator according to any one of claims 1 to 3, further comprising a heat medium path that exchanges heat with the second organic fluid in the second evaporator. 前記第1熱媒体は、内燃機関の過給器から吐出される圧縮空気を冷却する空気冷却器にて熱回収し、および/または、前記内燃機関の排ガスと熱交換する排ガス熱交換器にて熱回収し、前記第1蒸発器にて前記第1有機流体と熱交換する請求項4に記載の排熱回収発電装置。   The first heat medium recovers heat with an air cooler that cools compressed air discharged from a supercharger of the internal combustion engine and / or an exhaust gas heat exchanger that exchanges heat with the exhaust gas of the internal combustion engine The exhaust heat recovery power generator according to claim 4, wherein heat recovery is performed and heat exchange is performed with the first organic fluid in the first evaporator. 前記第2熱媒体は、内燃機関本体を冷却するエンジン冷却水と熱交換する排熱回収器にて熱回収し、前記第2蒸発器にて前記第2有機流体と熱交換する請求項4または6に記載の排熱回収発電装置。   The second heat medium recovers heat with an exhaust heat recovery device that exchanges heat with engine coolant that cools the internal combustion engine body, and exchanges heat with the second organic fluid with the second evaporator. 6. The exhaust heat recovery power generator according to 6. 請求項1から7のいずれか1項に記載の排熱回収発電装置を備えている船舶。
A ship provided with the exhaust heat recovery power generator according to any one of claims 1 to 7.
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