JP2018533688A - 複合サイクルを使用して電力を生成する方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
燃料が一次電力及び450℃超の排煙温度の排煙流を生成するために燃焼される第1の電力システムを動作させることと、
排煙流に含まれる熱から二次電力を生成するための第2の電力システムを動作させることと、を含み、第2の電力システムが廃熱回収熱交換器を備え、
本方法は、
廃熱回収熱交換器を通して排煙流を通過させることと、
排煙流から熱を受容するために廃熱回収熱交換器を通して加圧された廃熱回収流体を通過させ、それによって350℃〜500℃の範囲内の温度を有する加圧された蒸気の廃熱回収流体を得ることと、をさらに含み、
廃熱回収流体がフッ素化ケトンからなる。
一次電力及び450℃超の排煙温度の排煙流を生成するために燃料を燃焼するように構成された燃料燃焼ステージを備えている第1の電力システムと、
排煙流に含まれる熱から二次電力を生成するように構成された第2の電力システムであって、第2の電力システムが廃熱回収熱交換器及び廃熱回収流体を備えている、第2の電力システムと、を備え、
廃熱回収熱交換器が、排煙流の少なくとも一部を受容し、搬送するように構成された第1の流体経路、及び廃熱回収流体を受容し、搬送するように構成された第2の流体経路を備え、
第1の流体経路及び第2の流体経路が、熱交換壁によって分離されており、
熱交換壁が、450℃〜650℃の範囲内の排煙温度の排煙流にさらされるのに好適であり、熱交換壁が、350℃〜500℃の範囲内の温度の廃熱回収流体にさらされるのに好適であり、
第2の電力システムに含まれる作動流体が、フッ素化ケトンからなる。
廃熱回収熱交換器21を通して排煙流を通過させること、
排煙流から熱を受容するために廃熱回収熱交換器21を通して加圧された廃熱回収流体を通過させ、それによって350℃〜500℃の範囲内の温度を有する加圧された蒸気の廃熱回収流体を得ること、
熱源熱交換器42を通して廃熱回収流体を通過させること、
廃熱回収流体から熱を受容することによって加熱された作動流体を得るために、熱源熱交換器42を通して作動流体を通過させること、とを含む。
シミュレーション実験を、UniSim Designソフトウエアを使用して実行する。シミュレーションにおいて、図1に示されるような実施形態を、100モル%のドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オンを含む廃熱回収流体を伴いシミュレートし、廃熱回収流体が100モル%の水を含む同様の実施形態と比較する。下記のパラメータを使用する。
ηWHR=mf(WTE−Wポンプ)/(m排気CP 排気(Tin 排気−T周囲)、
式中
mfは、作動流体としての廃熱回収流体の質量流量であり、
WTEは、ターボ膨張機23によって行われる作業であり、
Wポンプは、ポンプ27によって行われる作業であり、
m排気は、排煙流16の質量流量であり、
CP 排気は、排煙流16の熱容量であり、
Tin 排気は、排煙流16の温度であり、
T周囲は、周囲温度である。
Claims (14)
- 複合サイクルを使用して電力を生成する方法であって、
燃料が一次電力及び450℃超の排煙温度の排煙流を生成するために燃焼される第1の電力システムを動作させることと、
前記排煙流に含まれる前記熱から二次電力を生成するための第2の電力システムを動作させることと、を含み、前記第2の電力システムが廃熱回収熱交換器を備え、
前記方法は、
前記廃熱回収熱交換器を通して前記排煙流を通過させることと、
前記排煙流から熱を受容するために、加圧された廃熱回収流体を前記廃熱回収熱交換器を通して通過させ、それによって350℃〜500℃の範囲内の温度を有する加圧された蒸気の廃熱回収流体を得ることと、をさらに含み、
前記廃熱回収流体がフッ素化ケトンからなる、方法。 - 前記廃熱回収流体が、90モル%超のドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オン、好ましくは95モル%超のドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オン、より好ましくは98モル%超のドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オン、及び最も好ましくは100モル%のドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オンを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の電力システムを動作させることが、熱機関サイクルを通して作動流体を循環させることを含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記熱機関サイクルが、ランキンサイクルである、請求項3に記載の方法。
- 前記熱機関サイクルを通して循環された前記作動流体が、前記廃熱回収流体である、請求項3または4に記載の方法。
- 前記加圧された蒸気の廃熱回収流体が、400℃〜500℃の範囲、好ましくは450℃〜500℃の範囲内の温度を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱機関サイクルが、前記廃熱回収流体が、周囲冷却流に凝集されるコンデンサを備え、前記周囲冷却流が周囲空気流または周囲(海)水流である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記作動流体が、前記コンデンサにおいて15℃〜80℃の範囲内の温度まで冷却される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の電力システムを動作させることが、
前記排煙流から熱を受容するために前記廃熱回収熱交換器を通して前記加圧された廃熱回収流体を通過させ、それによって350℃〜500℃の範囲内の温度を有する加圧された蒸気の廃熱回収流体を得ることと、
前記加圧された蒸気の廃熱回収流体を膨張機上で膨張させ、それによって前記二次電力及び膨張されたより低圧の蒸気の廃熱回収流体を得ることと、
液体廃熱回収流体を得るためにコンデンサを通して前記膨張されたより低圧の蒸気の廃熱回収流体を通過させることと、
前記加圧された液体廃熱回収流体を得るためにポンプを通して前記液体廃熱回収流体を通過させることと、を同時に行うことによる、ランキンサイクル等の熱機関を通して、前記廃熱回収流体を作動流体として循環させることを含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第2の電力システムを動作させることが、前記二次電力を生成するために、ランキンサイクル等の熱機関を通して作動流体を循環させることを含み、前記熱機関が熱源熱交換器及びヒートシンク熱交換器を備え、
前記方法が、
前記熱源熱交換器を通して前記廃熱回収流体を通過させることと、
前記廃熱回収流体から熱を受容することによって加熱された作動流体を得るために、前記熱源熱交換器を通して前記作動流体を通過させることと、を含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 請求項1〜10に記載の方法のうちのいずれか1つにおける、フッ素化ケトンの使用。
- 電力を生成するためのシステムであって、前記システムが、
一次電力及び450℃超の排煙温度の排煙流を生成するために燃料を燃焼するように構成された燃料燃焼ステージを備えている第1の電力システムと、
前記排煙流に含まれる前記熱から二次電力を生成するように構成された第2の電力システムであって、前記第2の電力システムが廃熱回収熱交換器及び廃熱回収流体を備えている、第2の電力システムと、を備え、
前記廃熱回収熱交換器が、前記排煙流の少なくとも一部を受容し、搬送するように構成された第1の流体経路及び前記廃熱回収流体を受容し、搬送するように構成された第2の流体経路を備え、
前記第1の流体経路及び第2の流体経路が、熱交換壁によって分離されており、
前記熱交換壁が、450℃〜650℃の範囲内の排煙温度の前記排煙流にさらされるのに好適であり、前記熱交換壁が、350℃〜500℃の範囲内の温度の前記廃熱回収流体にさらされるのに好適であり、
前記第2の電力システムに含まれる前記作動流体が、フッ素化ケトンからなる、システム。 - 前記熱交換壁が、単一層壁である、請求項12に記載のシステム。
- 前記システムが、前記廃熱回収熱交換器、膨張機、コンデンサ、及びポンプを備えている、ランキンサイクル等の熱機関をさらに備え、前記コンデンサが前記廃熱回収流体を周囲冷却流に凝集させるように構成されている、請求項12または13に記載のシステム。
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