[发明专利]复合发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及复合发电系统，尤其涉及利用燃气发动机的排热来进行发电的燃气发动机复合发电系统。

背景技术

以往，普及了利用内燃机发电的排热进行发电以提高发电效率的复合发电系统。例如，公知一种复合发电系统，具有通过可燃气体驱动的燃气涡轮机、和通过回收燃气涡轮机的排热而产生的蒸汽来驱动的蒸汽涡轮机，作为以蒸汽涡轮机侧的水蒸汽为工作流体的兰金循环（Rankine cycle）的加热源而利用燃气涡轮机的排气，由此提高发电效率（参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-207259号公报

然而，在使用燃气发动机的复合发电系统中，由于两个不同温度级别的排热（例如，400～500℃的发动机排气、和85℃的发动机水套冷却水的排热）在所有排热中占据较大比重，所以为了提高发电效率和削减二氧化碳排放量，必须有效利用这些排热。

但是，在将上述专利文献1记载的现有技术适用于燃气发动机复合发电系统的情况下，具有无法有效利用较低温的发动机套冷却水热能的问题。另外，在上述现有技术中，工作流体为蒸汽，由此，在工作流体的冷却过程中无法使用冰点以下的冷源（例如，LNG（Liquefied Natural Gas；液化天然气）的冷能和制冷机的载冷剂冷能等），从而还具有难以有效利用低温的排热的问题。

发明内容

本发明是鉴于这种现有技术的课题而提出的，其主要目的在于，提供一种能够通过有效利用燃气发动机的排热来提高发电效率的复合发电系统。

在为了解决上述课题而提出的本发明的第一侧面中，其特征在于，具有：将可燃气体作为燃料的燃气发动机（2）；通过所述燃气发动机而驱动的第一发电机（4）；将烃类的制冷剂作为工作流体的制冷剂涡轮机（3）；通过所述制冷剂涡轮机而驱动的第二发电机（5）；将冷却所述燃气发动机的冷却液作为热源来加热所述制冷剂的第一加热器（31）；将所述燃气发动机的排气作为热源来对由所述第一加热器加热后的所述制冷剂进一步加热的第二加热器（11）；和使从所述制冷剂涡轮机排出的所述制冷剂冷凝的冷凝器（22）。

根据该情况，由于构成为，在将烃类的制冷剂作为工作流体的制冷剂涡轮机中，利用燃气发动机的排热（排气以及冷却液的热能），所以，能够提高燃气发动机的排热回收率，进而能够提高系统的发电效率。

另外，作为本发明的第二侧面，其特征在于，具有：将可燃气体作为燃料的燃气发动机（2）；通过所述燃气发动机而驱动的第一发电机（4）；将烃类的制冷剂作为工作流体的制冷剂涡轮机（3）；通过所述制冷剂涡轮机而驱动的第二发电机（5）；将所述燃气发动机的排气作为热源来加热所述燃气发动机的冷却液的第一加热器（11A）；将由所述第一加热器加热后的所述冷却液作为热源来加热所述制冷剂的第二加热器（31A）；和使从所述制冷剂涡轮机排出的所述制冷剂冷凝的冷凝器（22）。

根据该情况，由于构成为，在将烃类的制冷剂作为工作流体的制冷剂涡轮机中，利用燃气发动机的排热（排气以及冷却液的热能），所以，能够提高燃气发动机的排热回收率，进而能够提高系统的发电效率。另外，由于不使可燃性的烃类的制冷剂和燃气发动机的排气直接进行热交换，而将由燃气发动机的排气加热后的冷却液作为热源来加热制冷剂，所以还具有提高系统的安全性的优点。

另外，作为本发明的第三侧面，其特征在于，所述冷凝器使用液化天然气来使所述制冷剂冷凝。

根据该情况，能够在工作流体的冷却过程中有效利用从LNG基地等输出的LNG的冷能。

另外，作为本发明的第四侧面，所述可燃气体为液化天然气的蒸发气体。

根据该情况，不需要像作为城市燃气来利用的情况那样根据LP气体等的混合而进行热量调整，能够有效利用从LNG基地等产生的蒸发气体。

另外，作为本发明的第五侧面，所述冷凝器使用载冷剂（brine）来使所述制冷剂冷凝。

根据该情况，使用从工厂等排出的较低压（例如，0.2～0.7MPaG）的蒸汽等来冷却载冷剂，由此，能够有效利用工厂等的排热。

另外，作为本发明的第六侧面，所述制冷剂为甲烷和丙烷的混合剂。

根据该情况，通过改变甲烷和丙烷的混合比例，能够容易且恰当地应对制冷剂涡轮机中的工作流体的兰金循环的低温以及高温级别。

发明的效果

这样，根据本发明，实现了如下的突出效果：通过有效利用燃气发动机的排热，能够提高发电效率。

附图说明