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JP6173235B2 - Binary power generator operation method - Google Patents

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JP6173235B2 JP2014031786A JP2014031786A JP6173235B2 JP 6173235 B2 JP6173235 B2 JP 6173235B2 JP 2014031786 A JP2014031786 A JP 2014031786A JP 2014031786 A JP2014031786 A JP 2014031786A JP 6173235 B2 JP6173235 B2 JP 6173235B2
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Description

本発明は、低圧の蒸気を熱源として用いたバイナリー発電装置の運転方法に関するものである。   The present invention relates to a method for operating a binary power generation apparatus using low-pressure steam as a heat source.

従来、工場などから排出される排蒸気のような低温の熱源から熱を回収して発電を行うものとして、バイナリー発電装置が存在する。このバイナリー発電装置は、作動媒体として水でなく低沸点の有機化合物などを用いており、通常の蒸気タービンを用いた発電装置に比べて低温の熱源であっても発電が可能なものとなっている。
上述したバイナリー発電装置のように蒸気を熱源とする発電装置では、蒸発器の内部で蒸気が凝縮してドレイン(排水)が発生する場合があり、蒸発器内に溜まったドレインを強制的に蒸発器の外部に排出するドレイン排出手段が設けられるのが一般的である。
2. Description of the Related Art Conventionally, binary power generators exist that generate power by collecting heat from a low-temperature heat source such as exhaust steam discharged from a factory. This binary power generator uses an organic compound having a low boiling point instead of water as a working medium, and can generate power even with a low-temperature heat source compared to a power generator using a normal steam turbine. Yes.
In a power generation device using steam as a heat source, such as the binary power generation device described above, steam may condense inside the evaporator and drain (drainage) may be generated, and the drain accumulated in the evaporator is forcibly evaporated. In general, drain discharge means for discharging to the outside of the vessel is provided.

例えば、特許文献1には、熱交換器を通過した蒸気が流通する蒸気配管に切替弁(負圧正圧切替弁)を設けておき、切替弁に加わる蒸気の圧力が正圧であるときはスチームトラップに蒸気を送り、切替弁に加わる蒸気の圧力が負圧であるときは復水回収手段にドレインを送るドレイン排出手段を備えた空気加熱装置が開示されている。
また、特許文献2には、蒸発器(熱交換器)に蒸気を供給する蒸気供給管に、蒸気供給管を流れる蒸気の作用で吸引力を発生させる蒸気エゼクタを設け、分岐管を経由して液体圧送部材内に蓄えられた復水(ドレイン)を蒸気エゼクタの吸引室に吸引することにより、熱交換容器内の蒸気を対流させるドレイン排出手段を備えた熱交換器が開示されている。
For example, in Patent Document 1, a switching valve (negative pressure / positive pressure switching valve) is provided in a steam pipe through which steam that has passed through a heat exchanger flows, and when the pressure of the steam applied to the switching valve is positive pressure. An air heating apparatus is disclosed that includes drain discharge means for sending steam to the steam trap and for sending the drain to the condensate recovery means when the pressure of the steam applied to the switching valve is negative.
Further, in Patent Document 2, a steam supply pipe that supplies steam to an evaporator (heat exchanger) is provided with a steam ejector that generates suction force by the action of steam flowing through the steam supply pipe. There is disclosed a heat exchanger provided with a drain discharge means for convection of steam in a heat exchange container by sucking condensate (drain) stored in a liquid pumping member into a suction chamber of a steam ejector.

特開2004−163050公報JP 2004-163050 A 特許第4594270号公報Japanese Patent No. 4594270

ところで、一般に発電などに用いられる蒸気には0.2〜0.8MPaG程度の高圧の蒸気が用いられる。工場などから排出される排蒸気の中には、0.2MPaG以下の低圧の蒸気もあるが、こういった低圧の蒸気は再利用されることなく破棄されることが多い。しかし、蒸気は作動媒体の中でも潜熱が大きく、低圧の蒸気にも発電に利用可能な潜熱が十分に残されている。つまり、低圧の蒸気であっても、再利用して発電に用いることは十分に可能である。   Incidentally, high-pressure steam of about 0.2 to 0.8 MPaG is generally used for steam used for power generation and the like. Among exhaust steam discharged from factories and the like, there is low-pressure steam of 0.2 MPaG or less, but such low-pressure steam is often discarded without being reused. However, the steam has a large latent heat in the working medium, and the latent heat that can be used for power generation remains in the low-pressure steam. That is, even low-pressure steam can be reused and used for power generation.

ただ、低圧の蒸気は、十分な潜熱を有しているとはいえ、飽和状態の蒸気に対して圧力や温度を若干高くした程度のものに過ぎない。それゆえ、蒸発器に供給される蒸気の圧力や温度が少しでも変動すると、蒸気が蒸発器の内部で凝縮しやすく、蒸発器の内部にドレイン(凝縮水)が溜まりやすくなる。このドレインが蒸発器の内部に多量に発生すると、蒸気配管が閉塞して蒸発器の熱交換能力が大きく低下し、バイナリー発電装置の発電が不安定となってしまう。それゆえ、上述した低圧の蒸気を用いてバイナリー発電装置で安定して発電を行う場合には、蒸発器の内部にドレインが溜まったことを早急に検知し、蒸気配管に閉塞したドレインを外部に効率良く排出する手段を設けることがより重要になる。   However, although the low-pressure steam has a sufficient latent heat, it is only a slightly higher pressure and temperature than the saturated steam. Therefore, if the pressure or temperature of the steam supplied to the evaporator fluctuates even a little, the steam is likely to condense inside the evaporator, and the drain (condensed water) tends to accumulate inside the evaporator. If a large amount of this drain is generated inside the evaporator, the steam pipe is blocked, the heat exchange capacity of the evaporator is greatly reduced, and the power generation of the binary power generator becomes unstable. Therefore, when stable power generation is performed with a binary power generation device using the low-pressure steam described above, it is immediately detected that the drain has accumulated inside the evaporator, and the drain blocked by the steam pipe is externally connected. It becomes more important to provide a means for efficiently discharging.

ところが、上述した特許文献1や特許文献2のドレイン排出手段では、ドレインを強制的に排出させることはできても、蒸発器の内部にドレインが溜まったことを正確に検知することはできないし、ドレインによる蒸気配管の閉塞を迅速に解消することはできず、上述した低圧の蒸気を用いたバイナリー発電装置の問題を解決できるものとはなっていなかった。   However, in the drain discharge means of Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, it is impossible to accurately detect that the drain has accumulated inside the evaporator, even though the drain can be forcibly discharged. The blockage of the steam piping due to the drain cannot be quickly resolved, and the above-described problem of the binary power generation apparatus using the low-pressure steam has not been solved.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、ドレインによる蒸発器の閉塞を迅速に検知すると共に解消することができ、低圧の蒸気を再利用しても安定した発電を行うことができるバイナリー発電装置の運転方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and can quickly detect and eliminate the blockage of the evaporator by the drain, and can stably generate power even when low-pressure steam is reused. An object of the present invention is to provide a method for operating a binary power generator that can be used.

上記課題を解決するため、本発明のバイナリー発電装置の運転方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のバイナリー発電装置の運転方法は、0.2MPaG以下の圧力の蒸気を熱源として作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した気体の作動媒体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機と、前記膨張機で膨張した気体の作動媒体を液体に凝縮する凝縮器と、前記凝縮器から蒸発器に向って作動媒体を循環させる循環ポンプとを備えるバイナリー発電装置の運転方法であって、前記蒸発器の入側の蒸気圧力を計測する入側蒸気圧力計と、前記蒸発器の出側の蒸気圧力を計測する出側蒸気圧力計と、前記蒸発器内に溜まったドレインを蒸気配管外に強制的に排出する強制ドレイン排出手段と、を設けておき、前記出側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pが、入側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pより大きくなった場合に、前記強制ドレイン排出手段を作動させることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the operation method of the binary power generation apparatus of the present invention employs the following technical means.
That is, the operation method of the binary power generation device according to the present invention includes an evaporator that evaporates a working medium using steam having a pressure of 0.2 MPaG or less as a heat source, and a rotational driving force by expanding a gaseous working medium evaporated by the evaporator. Operation of a binary power generator comprising: an expander that generates a gas; a condenser that condenses the working medium of the gas expanded in the expander into a liquid; and a circulation pump that circulates the working medium from the condenser toward the evaporator The method includes an inlet-side steam pressure gauge that measures the inlet-side steam pressure of the evaporator, an outlet-side steam pressure gauge that measures the outlet-side steam pressure of the evaporator, and accumulated in the evaporator. and forcible drain discharge means for forcibly discharging the drain to the outside of the steam pipe, keep the provided wherein the exit-side steam pressure P 3 measured by the steam pressure gauge, the steam pressure P measured by the entry-side steam pressure gauge It is larger than 1 If, and wherein the actuating said forced drain discharge means.

なお、好ましくは、前記出側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pが、入側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pより小さくなった場合に、前記強制ドレイン排出手段を停止させるとよい。
なお、好ましくは、前記強制ドレイン排出手段では、前記蒸発器の入側の蒸気圧力を駆動力に用いて前記蒸気のドレインを蒸発器外に強制的に排出するとよい。
Incidentally, preferably, the the exit side steam pressure P 3 measured by the steam pressure gauge, if it becomes less than the vapor pressure P 1 measured by the entry-side steam pressure gauge, when stopping the forcible drain discharge means Good.
Preferably, the forced drain discharge means forcibly discharges the vapor drain to the outside of the evaporator by using the vapor pressure on the inlet side of the evaporator as a driving force.

なお、好ましくは、前記強制ドレイン排出手段は、ドレイン排送時の圧損が大きな第1ドレイン配管と、ドレイン排送時の圧損が第1ドレイン配管より小さな第2ドレイン配管とを有しており、前記出側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pが、入側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pより大きくなった場合に、前記第2ドレイン配管を用いて、ドレインを排出し、前記出側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pが、入側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pより小さくなった場合に、前記第1ドレイン配管を用いて、ドレインを排出するとよい。 Preferably, the forced drain discharge means includes a first drain pipe having a large pressure loss during drain discharge and a second drain pipe having a pressure loss during drain discharge smaller than the first drain pipe. wherein the exit-side steam pressure P 3 measured by the steam pressure gauge, if it becomes larger than the vapor pressure P 1 measured by the entry-side steam pressure gauge, with the second drain pipe, to discharge the drain, wherein the exit-side steam pressure P 3 measured by the steam pressure gauge, if it becomes less than the vapor pressure P 1 measured by the entry-side steam pressure gauge, with the first drain pipe, it is preferable to discharge the drain .

なお、好ましくは、前記蒸発器の出側において、前記作動媒体の圧力を計測する出側媒体圧力計と、前記作動媒体の温度を計測する出側媒体温度計とを設けておき、前記出側媒体圧力計で計測された蒸気の圧力及び出側媒体温度計で計測された蒸気の温度に基づいて、蒸発器の出側における作動媒体の過熱度を算出し、算出された過熱度が、予め定められた過熱度の許容範囲内に含まれるように、前記循環ポンプによる作動媒体の循環量と圧力を制御するとよい。   Preferably, an outlet medium pressure gauge for measuring the pressure of the working medium and an outlet medium thermometer for measuring the temperature of the working medium are provided on the outlet side of the evaporator, and the outlet side Based on the steam pressure measured by the medium pressure gauge and the steam temperature measured by the outlet medium thermometer, the degree of superheat of the working medium on the outlet side of the evaporator is calculated, and the calculated degree of superheat is calculated in advance. It is preferable to control the circulation amount and pressure of the working medium by the circulation pump so as to be within the allowable range of the degree of superheat.

なお、好ましくは、前記蒸発器の出側に位置する前記蒸気配管をドレイン主流配管とドレイン分岐配管に分岐すると共に、前記分岐される位置にドレインの流出先を前記ドレイン主流配管と前記ドレイン分岐配管とに切り換えるドレイン冷却・排出切替弁を設け、前記ドレイン分岐配管には、流通するドレインを冷却するドレイン冷却手段を設け、前記ドレイン冷却手段より下流側で、前記ドレイン分岐配管と前記ドレイン主流配管と合流させてドレイン合流配管を形成し、前記ドレイン合流配管を、前記強制ドレイン排出手段に接続し、さらに、前記ドレイン合流配管にはドレインの温度を計測するドレイン温度計測手段を設け、前記ドレイン冷却手段に導入される冷却水の流量を調整可能なドレイン冷却水流量調整弁を設けておき、前記ドレイン温度計測手段で計測される前記ドレインの温度に基づいて、前記ドレイン冷却水流量調整弁の弁開度を調整するとよい。   Preferably, the steam pipe located on the outlet side of the evaporator is branched into a drain mainstream pipe and a drain branch pipe, and the drain main stream pipe and the drain branch pipe are arranged at the branch position. And a drain cooling / discharge switching valve for switching to the drain branch pipe, the drain branch pipe is provided with a drain cooling means for cooling the circulating drain, and the drain branch pipe and the drain main stream pipe are arranged downstream of the drain cooling means. The drain merging pipe is joined to form the drain merging pipe, the drain merging pipe is connected to the forced drain discharging means, and the drain merging pipe is further provided with a drain temperature measuring means for measuring the drain temperature, and the drain cooling means A drain cooling water flow rate adjustment valve capable of adjusting the flow rate of the cooling water introduced into the Based on the temperature of the drain measured by the Lane temperature measuring means may be adjusted to the valve opening degree of the drain cooling water flow rate adjustment valve.

なお、好ましくは、前記凝縮器で前記作動媒体の凝縮に用いられる冷却水の一部を前記ドレイン冷却手段に導入するとよい。   Preferably, a part of the cooling water used for condensing the working medium in the condenser is introduced into the drain cooling means.

本発明のバイナリー発電装置の運転方法によれば、ドレインによる蒸発器の閉塞を迅速に検知すると共に解消することができ、低圧の蒸気を再利用しても安定した発電を行うことができる。   According to the operation method of the binary power generation apparatus of the present invention, the blockage of the evaporator due to the drain can be quickly detected and solved, and stable power generation can be performed even when low-pressure steam is reused.

第1実施形態のバイナリー発電装置を示した図である。It is the figure which showed the binary electric power generating apparatus of 1st Embodiment. 第2実施形態のバイナリー発電装置を示した図である。It is the figure which showed the binary electric power generating apparatus of 2nd Embodiment. 第3実施形態のバイナリー発電装置を示した図である。It is the figure which showed the binary electric power generating apparatus of 3rd Embodiment. 第4実施形態のバイナリー発電装置を示した図である。It is the figure which showed the binary electric power generating apparatus of 4th Embodiment. ドレイン冷却・排出切替弁の「ON状態」と「OFF状態」とをを示した図である。It is the figure which showed the "ON state" and "OFF state" of a drain cooling / discharge switching valve. 第4実施形態のバイナリー発電装置の運転方法を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the operating method of the binary power generator of 4th Embodiment.

[第1実施形態]
以下、本発明のバイナリー発電装置1及びこのバイナリー発電装置1の運転方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図1は、第1実施形態のバイナリー発電装置1を模式的に示したものである。
図1に示すように、バイナリー発電装置1は、蒸気を熱源として液体の作動媒体を蒸発させる蒸発器2と、蒸発器2で蒸発した気体の作動媒体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機3と、膨張機3で膨張した気体の作動媒体を液体に凝縮する凝縮器4と、凝縮器4から蒸発器2に向って作動媒体を循環させる循環ポンプ5とを備えている。これらの蒸発器2、膨張機3、凝縮器4及び循環ポンプ5は作動媒体を循環させる閉ループ状の循環配管6により接続されていて、作動媒体を循環配管6の一方向(蒸発器2→膨張機3→凝縮器4→循環ポンプ5の順番に循環して蒸発器2に帰還する方向)に沿って流通できるようになっている。
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of a binary power generator 1 and an operation method of the binary power generator 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a binary power generator 1 according to a first embodiment.
As shown in FIG. 1, the binary power generation apparatus 1 includes an evaporator 2 that evaporates a liquid working medium using vapor as a heat source, and an expansion that generates a rotational driving force by expanding a gaseous working medium evaporated by the evaporator 2. And a condenser 4 that condenses the gaseous working medium expanded in the expander 3 into a liquid, and a circulation pump 5 that circulates the working medium from the condenser 4 toward the evaporator 2. The evaporator 2, the expander 3, the condenser 4 and the circulation pump 5 are connected by a closed loop circulation pipe 6 that circulates the working medium, and the working medium passes through the circulation pipe 6 in one direction (evaporator 2 → expansion). Circulating in the order of the machine 3 → the condenser 4 → the circulation pump 5 and returning to the evaporator 2).

次に、バイナリー発電装置1を構成する蒸発器2、膨張機3、凝縮器4及び循環ポンプ5について説明する。
蒸発器2は、1次側に供給された蒸気と、2次側に供給された作動媒体との熱交換を行う熱交換器であり、蒸気の熱を利用して液体の作動媒体を気化させるものである。蒸発器2の1次側には、この蒸発器2内に蒸気を供給する蒸気配管7が設けられており、この蒸気配管7を介して、例えば温泉などで発生した蒸気(後述する低圧の蒸気)が蒸発器2の内部に供給されている。また、蒸発器2の2次側には、上述した循環配管6を介して液体の作動媒体が供給され、1次側の蒸気との間で熱交換がなされる。1次側の蒸気との熱交換で加熱された作動媒体は、循環配管6を介して凝縮器4に向かって移送される。
Next, the evaporator 2, the expander 3, the condenser 4, and the circulation pump 5 that constitute the binary power generator 1 will be described.
The evaporator 2 is a heat exchanger that performs heat exchange between the steam supplied to the primary side and the working medium supplied to the secondary side, and vaporizes the liquid working medium using the heat of the steam. Is. On the primary side of the evaporator 2, a steam pipe 7 for supplying steam into the evaporator 2 is provided, and steam generated in, for example, hot springs (low-pressure steam described later) is provided through the steam pipe 7. ) Is supplied to the inside of the evaporator 2. Further, a liquid working medium is supplied to the secondary side of the evaporator 2 through the circulation pipe 6 described above, and heat exchange is performed with the steam on the primary side. The working medium heated by heat exchange with the steam on the primary side is transferred toward the condenser 4 through the circulation pipe 6.

蒸発器2の入側の蒸気配管7には蒸発器2に供給される蒸気圧力を減圧可能な減圧弁8が設けられており、蒸発器2の出側の蒸気配管7には蒸発器2に溜まったドレイン(凝縮水)を取り除くスチームトラップ9(強制ドレイン排出手段)が設けられている。なお、減圧弁8及びスチームトラップ9については、後ほど詳しく述べる。
蒸発器2から膨張機3に向かう循環配管6には、膨張機3に用いられるタービンなどに潤滑油を供給する潤滑手段14が設けられている。潤滑手段14は、蒸発器2から膨張機3に向かう循環配管6上に設けられてこの循環配管6を流通する作動媒体から潤滑油を分離する油分離器15と、油分離器15で作動媒体から分離された潤滑油を膨張機3(膨張機3のタービン)に供給する潤滑油供給配管16とを備えている。
The inlet side steam pipe 7 of the evaporator 2 is provided with a pressure reducing valve 8 capable of reducing the steam pressure supplied to the evaporator 2, and the outlet side steam pipe 7 of the evaporator 2 is connected to the evaporator 2. A steam trap 9 (forced drain discharge means) for removing the accumulated drain (condensed water) is provided. The pressure reducing valve 8 and the steam trap 9 will be described in detail later.
The circulation pipe 6 from the evaporator 2 to the expander 3 is provided with a lubrication means 14 for supplying lubricating oil to a turbine or the like used in the expander 3. Lubricating means 14 is provided on a circulation pipe 6 directed from the evaporator 2 to the expander 3, and an oil separator 15 that separates lubricating oil from a working medium flowing through the circulation pipe 6. And a lubricating oil supply pipe 16 for supplying the lubricating oil separated from the oil to the expander 3 (the turbine of the expander 3).

膨張機3は、蒸発器2で気化した作動媒体を用いて回転駆動力を発生させるものであり、タービンなどで構成されている。膨張機3には、膨張機3で得られた回転駆動力を伝達する駆動軸18と、駆動軸18を介して伝達された回転駆動力を用いて発電を行う発電機13とが設けられている。また、膨張機3には、上述した潤滑手段14の潤滑油供給配管16を介して潤滑油が供給されており、潤滑油により十分に潤滑された状態でタービンなどを回転できるようになっている。膨張機3を通過した気体の作動媒体は、循環配管6を通じて凝縮器4に送られる。   The expander 3 generates a rotational driving force using the working medium vaporized by the evaporator 2, and is configured by a turbine or the like. The expander 3 is provided with a drive shaft 18 that transmits the rotational driving force obtained by the expander 3 and a generator 13 that generates electric power using the rotational driving force transmitted through the drive shaft 18. Yes. The expander 3 is supplied with lubricating oil via the lubricating oil supply pipe 16 of the above-described lubricating means 14 so that the turbine or the like can be rotated while being sufficiently lubricated with the lubricating oil. . The gaseous working medium that has passed through the expander 3 is sent to the condenser 4 through the circulation pipe 6.

凝縮器4は、1次側に供給された冷却水と、2次側に供給された気体の作動媒体との間に熱交換を行って、気体の作動媒体を凝縮(液化)させるものである。凝縮器4の1次側には、冷却塔10(チラ−)で冷却された冷却水を供給する冷却水配管11と、冷却水配管11に沿って冷却水を流通させる冷却水ポンプ12とが設けられている。また、凝縮器4の2次側には、膨張機3から送られてきた気体の作動媒体が循環配管6を経由して供給されており、凝縮器4の内部で凝縮した液体の作動媒体を循環ポンプ5に移送できるようになっている。   The condenser 4 performs heat exchange between the cooling water supplied to the primary side and the gaseous working medium supplied to the secondary side to condense (liquefy) the gaseous working medium. . On the primary side of the condenser 4, there are a cooling water pipe 11 that supplies the cooling water cooled by the cooling tower 10 (chiller), and a cooling water pump 12 that distributes the cooling water along the cooling water pipe 11. Is provided. Further, the gas working medium sent from the expander 3 is supplied to the secondary side of the condenser 4 via the circulation pipe 6, and the liquid working medium condensed inside the condenser 4 is supplied to the secondary side of the condenser 4. It can be transferred to the circulation pump 5.

循環ポンプ5は、凝縮器4で凝縮された液体の作動媒体を循環配管6に沿って蒸発器2に圧送するものであり、後述するインバータ23を介して回転数、電圧、あるいは電流などの運転条件を調整可能とされている。
また、循環ポンプ5から蒸発器2に向かう循環配管6上には、蒸発器2の負荷を下げるために液体の作動媒体を予め加熱する(予熱する)予熱器17が設けられている。この予熱器17には、外部から温水が供給されていて、温水との間に熱交換を行うことで液体の作動媒体を予熱できる構成となっている。
The circulation pump 5 pumps the liquid working medium condensed in the condenser 4 to the evaporator 2 along the circulation pipe 6, and operates such as rotation speed, voltage, or current through an inverter 23 described later. Conditions can be adjusted.
In addition, a preheater 17 that preheats (preheats) the liquid working medium is provided on the circulation pipe 6 from the circulation pump 5 toward the evaporator 2 in order to reduce the load on the evaporator 2. Warm water is supplied to the preheater 17 from the outside, and the liquid working medium can be preheated by exchanging heat with the warm water.

上述したバイナリー発電装置1に用いられる作動媒体には、代替フロンやペンタンなどのような水より低沸点の有機化合物が用いられており、熱源である蒸気から供給される熱を用いて発電を行うことが可能となっている。
また、蒸発器2に供給される蒸気には、圧力が0.2MPaG以下の低圧の蒸気が用いられる。なお、この熱源である蒸気については、後ほど詳しく述べる。
The working medium used in the binary power generation apparatus 1 described above uses an organic compound having a boiling point lower than that of water, such as alternative chlorofluorocarbon or pentane, and performs power generation using heat supplied from steam as a heat source. It is possible.
Further, low-pressure steam having a pressure of 0.2 MPaG or less is used for the steam supplied to the evaporator 2. The steam as the heat source will be described in detail later.

図1に示すバイナリー発電装置1で発電を行う際には、まず蒸発器2の1次側に蒸気(低圧の蒸気)を供給すると共に蒸発器2の2次側に液体の作動媒体を導いて、蒸発器2内で両者の間に熱交換を行って、作動媒体を気化させる。
このようにして蒸発器2で作動媒体が気化したら、気化した作動媒体を膨張機3に送って、膨張機3を駆動させる。膨張機3で発生した回転駆動力は駆動軸18を経由して発電機13に送り、発電機13で発電を行う。一方、膨張機3の駆動に用いられた気体の作動媒体は凝縮器4に送られ、凝縮器4において冷却水との間に熱交換が行われて、気体の作動媒体は液体に戻る(凝縮される)。凝縮器4で凝縮された液体の作動媒体は循環ポンプ5で圧送され、予熱器17を経由して再び蒸発器2に帰還する。予熱器17では、外部から供給された温水の作用で液体の作動媒体が予熱され、予熱された作動媒体がさらに蒸発器2で加熱されて、液体の作動媒体は気体の作動媒体に変化する(気化する)。このようにしてバイナリー発電装置1では、作動媒体を循環させつつランキンサイクルを利用して発電が行われるのである。
When power is generated by the binary power generator 1 shown in FIG. 1, first, steam (low-pressure steam) is supplied to the primary side of the evaporator 2 and a liquid working medium is led to the secondary side of the evaporator 2. Then, heat exchange is performed between the two in the evaporator 2 to vaporize the working medium.
When the working medium is vaporized in the evaporator 2 in this way, the vaporized working medium is sent to the expander 3 to drive the expander 3. The rotational driving force generated in the expander 3 is sent to the generator 13 via the drive shaft 18 and the generator 13 generates power. On the other hand, the gaseous working medium used to drive the expander 3 is sent to the condenser 4, where heat exchange is performed with the cooling water in the condenser 4, and the gaseous working medium returns to liquid (condensation). ) The liquid working medium condensed in the condenser 4 is pumped by the circulation pump 5, and returns to the evaporator 2 again via the preheater 17. In the preheater 17, the liquid working medium is preheated by the action of hot water supplied from the outside, and the preheated working medium is further heated by the evaporator 2, so that the liquid working medium changes to a gaseous working medium ( Vaporize). In this way, the binary power generation apparatus 1 generates power using the Rankine cycle while circulating the working medium.

ところで、本発明のバイナリー発電装置1の場合、通常あれば発電に用いられない低圧の蒸気、言い換えれば、通常は利用されずに破棄される蒸気が利用される。この低圧の蒸気は、一般に発電に供される0.2〜0.8MPaGの範囲よりも低い圧力を備えた蒸気であり、0.2MPaG以下の圧力とされている。なお、本発明では、この低圧の蒸気を「蒸気」と呼び、0.2〜0.8MPaGの高圧蒸気と区別して表現する。   By the way, in the case of the binary power generation apparatus 1 of the present invention, low-pressure steam that is not normally used for power generation, in other words, steam that is normally not used but discarded is used. This low-pressure steam is steam having a pressure lower than the range of 0.2 to 0.8 MPaG generally used for power generation, and is set to a pressure of 0.2 MPaG or less. In the present invention, this low-pressure steam is called “steam” and is distinguished from high-pressure steam of 0.2 to 0.8 MPaG.

上述した0.2MPaG以下の圧力を有する蒸気は、通常の発電に使用される高圧蒸気に比べれば「低圧」であるものの、多くの熱エネルギ(潜熱)を内包しており、十分に発電に用いることができる。ただ、この低圧な蒸気は、飽和状態の蒸気に対して圧力や温度を若干高くした程度のものに過ぎないため、蒸発器の内部で容易に凝縮し、蒸発器の内部にドレイン(凝縮水)が溜まりやすくなる。ドレインが蒸発器の内部に発生すると、蒸気配管が閉塞して蒸発器の熱交換能力が大きく低下し、バイナリー発電装置の発電が不安定となる可能性(ストール現象が起こる可能性)がある。それゆえ、上述した低圧な蒸気を熱源として用いる場合は、ドレインが蒸発器2の内部に発生しやすくなるので、ドレインによる蒸気配管7の閉塞をいち早く検知してスチームトラップ9(強制ドレイン排出手段)を迅速に作動させる必要がある。   The above-mentioned steam having a pressure of 0.2 MPaG or less is “low pressure” compared to high-pressure steam used for normal power generation, but contains a lot of thermal energy (latent heat) and is sufficiently used for power generation. be able to. However, this low-pressure steam is only a little higher in pressure and temperature than saturated steam, so it easily condenses inside the evaporator and drains (condensed water) inside the evaporator. Tends to accumulate. When the drain is generated inside the evaporator, the steam pipe is blocked, and the heat exchange capacity of the evaporator is greatly reduced, and the power generation of the binary power generation apparatus may become unstable (a stall phenomenon may occur). Therefore, when the low-pressure steam described above is used as a heat source, the drain is likely to be generated inside the evaporator 2, so that the steam trap 9 (forced drain discharge means) is quickly detected by detecting the blockage of the steam pipe 7 by the drain. Need to operate quickly.

そこで、本発明のバイナリー発電装置1の運転方法では、蒸発器2の出側の蒸気配管7を流れる蒸気圧力と、蒸発器2の入側の蒸気配管7を流れる蒸気圧力とを比較し、出側の蒸気圧力が入側の蒸気圧力より大きくなった場合に、スチームトラップ9を作動させる構成を採用している。つまり、ドレインによる蒸発器2の閉塞が起こると、通常は蒸発器2の入側より低圧となる蒸発器2の出側の蒸気圧力が、蒸発器2の入側の蒸気圧力より高くなることを、本発明者は知見している。それゆえ、このような蒸発器2の入側と出側の蒸気圧力差に基づいてドレインによる蒸気配管7の閉鎖をいち早く検知することができれば、スチームトラップ9を作動させて発生したドレインを迅速に排除することが可能となる。   Therefore, in the operation method of the binary power generation device 1 of the present invention, the steam pressure flowing through the steam pipe 7 on the outlet side of the evaporator 2 and the steam pressure flowing through the steam pipe 7 on the inlet side of the evaporator 2 are compared, A configuration is employed in which the steam trap 9 is activated when the steam pressure on the side becomes larger than the steam pressure on the entry side. That is, when the evaporator 2 is blocked by the drain, the vapor pressure on the outlet side of the evaporator 2, which is normally lower than the inlet side of the evaporator 2, becomes higher than the vapor pressure on the inlet side of the evaporator 2. The present inventors are aware. Therefore, if the closure of the steam pipe 7 by the drain can be detected quickly based on the difference in the steam pressure between the inlet side and the outlet side of the evaporator 2, the drain generated by operating the steam trap 9 can be quickly detected. It becomes possible to eliminate.

具体的には、上述したバイナリー発電装置1では、蒸発器2の入側の蒸気配管7に、蒸
発器2の入側の蒸気圧力を計測する入側蒸気圧力計19が配備されており、また蒸発器2の出側の蒸気配管7に、蒸発器2の出側の蒸気圧力を計測する出側蒸気圧力計20が配備されている。さらに、蒸発器2の入側の蒸気配管7には、上述した入側蒸気圧力計19の更に上流側の蒸気配管7に減圧弁8が設けられており、減圧弁8の上流側の蒸気配管7には、減圧弁8に供給される蒸気の圧力を計測する減圧弁入側圧力計21が設けられている。これらの圧力計19〜21で計測された蒸気圧力はドレイン制御部24に送られる。また、蒸発器2の出側の蒸気配管7には、蒸発器2の内部に発生したドレインを排出するスチームトラップ9が設けられており、ドレイン制御部24からの指令で作動できるようになっている。
Specifically, in the binary power generation apparatus 1 described above, an inlet-side steam pressure gauge 19 for measuring the inlet-side steam pressure of the evaporator 2 is disposed in the inlet-side steam pipe 7 of the evaporator 2, and An outlet-side steam pressure gauge 20 that measures the outlet-side steam pressure of the evaporator 2 is disposed in the outlet-side steam pipe 7 of the evaporator 2. Further, the steam pipe 7 on the inlet side of the evaporator 2 is provided with a pressure reducing valve 8 on the steam pipe 7 further on the upstream side of the above-described inlet steam pressure gauge 19, and the steam pipe on the upstream side of the pressure reducing valve 8. 7 is provided with a pressure reducing valve inlet side pressure gauge 21 for measuring the pressure of the steam supplied to the pressure reducing valve 8. The vapor pressure measured by these pressure gauges 19 to 21 is sent to the drain control unit 24. Further, the steam pipe 7 on the outlet side of the evaporator 2 is provided with a steam trap 9 for discharging the drain generated inside the evaporator 2, so that it can be operated by a command from the drain control unit 24. Yes.

次に、第1実施形態のバイナリー発電装置1に設けられるスチームトラップ9、各圧力計、減圧弁8及びドレイン制御部24について、くわしく説明する。
図1に示すように、第1実施形態のスチームトラップ9は、図示は省略するが、蒸発器2の出側の蒸気配管7内を流通するドレインを貯留(トラップ)するトラップ部と、トラップ部にトラップされたドレインを強制的に排出可能なポンプ部とを備えている。このトラップ部は、気体である蒸気の通過を規制しつつ、液体であるドレインを貯留・排除できるようになっており、例えば液体と気体との比重差を利用して液体のドレインだけを選別して貯留する構成となっている。また、ポンプ部は、ドレイン制御部24からの指令によってトラップ部に貯留されたドレインを吸引力などにより強制的に蒸発器2の外部に排出するものであり、電動式や圧力式で駆動するポンプなどが用いられる。なお、第1実施形態のポンプ部は、電動式のポンプを用いている。
Next, the steam trap 9, each pressure gauge, the pressure reducing valve 8, and the drain control unit 24 provided in the binary power generator 1 of the first embodiment will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the steam trap 9 of the first embodiment is not shown, but a trap section that stores (traps) a drain that circulates in the vapor pipe 7 on the outlet side of the evaporator 2, and a trap section And a pump unit capable of forcibly discharging the drain trapped in the. This trap unit can store and exclude liquid drains while restricting the passage of gas vapor. For example, only the liquid drain is selected using the difference in specific gravity between the liquid and gas. It is configured to store. The pump unit is forcibly discharging the drain stored in the trap unit to the outside of the evaporator 2 by suction force or the like in response to a command from the drain control unit 24. The pump is driven electrically or by pressure. Etc. are used. The pump unit of the first embodiment uses an electric pump.

上述した入側蒸気圧力計19、出側蒸気圧力計20、及び減圧弁入側圧力計21は、いずれも蒸気配管7を流通する蒸気の圧力を計測するものである。具体的には、入側蒸気圧力計19で計測された蒸気圧力は「入側蒸気圧力P」、出側蒸気圧力計20で計測された蒸気圧力は「出側蒸気圧力P」、減圧弁入側圧力計21で計測された蒸気圧力は「減圧弁入側圧力P」としていずれもドレイン制御部24に送られる。 The above-described inlet-side steam pressure gauge 19, outlet-side steam pressure gauge 20, and pressure reducing valve inlet-side pressure gauge 21 all measure the pressure of steam flowing through the steam pipe 7. Specifically, the steam pressure measured by the inlet side steam pressure gauge 19 is “entry side steam pressure P 1 ”, the steam pressure measured by the outlet side steam pressure gauge 20 is “outside steam pressure P 3 ”, and reduced pressure. All the vapor pressures measured by the valve inlet side pressure gauge 21 are sent to the drain controller 24 as “pressure reducing valve inlet side pressure P 0 ”.

なお、上述した減圧弁8は、減圧弁入側圧力計21で計測された減圧弁入側圧力Pが蒸気バイナリー発電システムが正常に動作する所定の圧力(0.000〜0.169MPaGの範囲)になるように圧力を調整している。
ドレイン制御部24は、スチームトラップ9の作動状態を制御するものであり、パソコンやシーケンサで構成されている。ドレイン制御部24は、内部に記憶されたプログラムに従って、出側蒸気圧力Pが入側蒸気圧力Pより大きくなった場合に、スチームトラップ9を作動させ、出側蒸気圧力Pが入側蒸気圧力Pより小さくなった場合に、スチームトラップ9を停止させる構成となっている。
In the pressure reducing valve 8 described above, the pressure reducing valve inlet side pressure P 0 measured by the pressure reducing valve inlet side pressure gauge 21 becomes a predetermined pressure (in the range of 0.000 to 0.169 MPaG) at which the steam binary power generation system operates normally. So that the pressure is adjusted.
The drain control unit 24 controls the operating state of the steam trap 9 and is composed of a personal computer and a sequencer. The drain control unit 24 operates the steam trap 9 when the outlet steam pressure P 3 becomes larger than the inlet steam pressure P 1 according to the program stored therein, and the outlet steam pressure P 3 is changed to the inlet side. if it becomes less than the vapor pressure P 1, and has a configuration that stops the steam trap 9.

次に、ドレイン制御部24で行われる信号処理、言い換えれば本発明のバイナリー発電装置1の運転方法について説明する。
まず、上述した入側蒸気圧力計19で入側蒸気圧力Pを計測すると共に、出側蒸気圧力計20で出側蒸気圧力Pを計測する。それぞれの圧力計で計測された蒸気圧力はドレイン制御部24に送られる。
Next, signal processing performed in the drain control unit 24, in other words, an operation method of the binary power generator 1 of the present invention will be described.
First, the inlet steam pressure P 1 is measured by the aforementioned inlet steam pressure gauge 19, and the outlet steam pressure P 3 is measured by the outlet steam pressure gauge 20. The vapor pressure measured by each pressure gauge is sent to the drain control unit 24.

ドレイン制御部24では、入側蒸気圧力Pと出側蒸気圧力Pとを比較し、比較の結果、出側蒸気圧力Pが入側蒸気圧力Pより小さい場合は、蒸発器2内にドレインが発生していないと判断して、スチームトラップ9のポンプ部は停止させたままとしておく。しかし、出側蒸気圧力Pが入側蒸気圧力Pより大きい場合には、蒸発器2内にドレインが発生している(ドレインにより蒸発器2が閉塞している)と判断してスチームトラップ9のポンプ部を作動させ、ドレインを強制的に排出する。このようにすれば、ドレインによる蒸気配管7の閉塞をいち早く把握すると共に閉塞を迅速に解消することも可能となり、ドレインが発生しやすい低圧の蒸気を熱源に用いても安定した発電を行うことが可能となる。 The drain controller 24 compares the inlet steam pressure P 1 with the outlet steam pressure P 3, and if the result of the comparison is that the outlet steam pressure P 3 is smaller than the inlet steam pressure P 1 , the inside of the evaporator 2 Therefore, it is determined that no drain is generated, and the pump portion of the steam trap 9 is kept stopped. However, if the exit-side steam pressure P 3 is greater than the inlet side steam pressure P 1 is (evaporator 2 is closed by the drain) drain is generated in the evaporator 2 and the steam trap is determined The pump part 9 is operated and the drain is forcibly discharged. In this way, it becomes possible to quickly grasp the blockage of the steam pipe 7 by the drain and quickly eliminate the blockage, and stable power generation can be performed even when low-pressure steam that easily generates a drain is used as a heat source. It becomes possible.

なお、上述した排出機構を採用してドレインを頻繁に排出すると、蒸発器2内で蒸気側から作動媒体側に移動する熱量も頻繁に変化し、蒸発器2から入ってくる熱量の変化に合わせて作動媒体の循環量も追従性良く制御することが安定した発電を継続するために必要
となる。
そのため、本発明のバイナリー発電装置1では、次のような過熱度制御部25を設けて、作動媒体の循環量を応答性良く適正なものに制御するようにしている。
If the drain is frequently discharged by using the above-described discharge mechanism, the amount of heat that moves from the vapor side to the working medium side in the evaporator 2 also changes frequently, and matches the change in the amount of heat that enters from the evaporator 2. Therefore, it is necessary to control the circulating amount of the working medium with good followability in order to continue stable power generation.
Therefore, in the binary power generation device 1 of the present invention, the following superheat degree control unit 25 is provided to control the circulation amount of the working medium to an appropriate one with good responsiveness.

つまり、上述したバイナリー発電装置1には、蒸発器2の出側の循環配管6に、作動媒体の圧力を計測する出側媒体圧力計26と、作動媒体の圧力を計測する出側媒体温度計27とが設けられている。そして、ドレイン制御部24以外に、出側媒体圧力計26で計測された蒸気の圧力及び出側媒体温度計27で計測された蒸気の温度に基づいて、蒸発器2の出側における作動媒体の過熱度を算出し、算出された過熱度が、予め定められた過熱度の許容範囲内に含まれるように、循環ポンプ5による作動媒体の循環量と圧力を制御する過熱度制御部25が設けられている。   That is, in the binary power generation apparatus 1 described above, the outlet side medium pressure gauge 26 for measuring the pressure of the working medium and the outlet side medium thermometer for measuring the pressure of the working medium are provided in the circulation pipe 6 on the outlet side of the evaporator 2. 27 are provided. Then, in addition to the drain controller 24, the working medium on the outlet side of the evaporator 2 is based on the vapor pressure measured by the outlet medium pressure gauge 26 and the vapor temperature measured by the outlet medium thermometer 27. A superheat degree control unit 25 that calculates the superheat degree and controls the circulation amount and pressure of the working medium by the circulation pump 5 is provided so that the calculated superheat degree is included in a predetermined allowable range of the superheat degree. It has been.

つまり、作動媒体の循環配管6には、蒸発器2から膨張機3(油分離器15)までの間に、作動媒体の圧力を計測する出側媒体圧力計26と、作動媒体の温度を計測する出側媒体温度計27とが設けられている。そして、過熱度制御部25では、出側媒体圧力計26で計測された蒸気の圧力Pに基づいて、蒸気の圧力がPのときの飽和温度Tを算出し、算出された飽和温度Tと出側媒体温度計27で計測された蒸気の温度Tとに基づいて作動媒体の過熱度を算出している。さらに、過熱度制御部25では、算出された作動媒体の過熱度が、予め設定された過熱度の範囲となるように、インバータ23を介して循環ポンプ5に指令を送っている。 That is, in the working medium circulation pipe 6, the outlet medium pressure gauge 26 for measuring the pressure of the working medium and the temperature of the working medium are measured between the evaporator 2 and the expander 3 (oil separator 15). And an exit side medium thermometer 27 is provided. Then, the superheat degree control unit 25 calculates the saturation temperature T s when the steam pressure is P 2 based on the steam pressure P 2 measured by the outlet medium pressure gauge 26, and the calculated saturation temperature. The degree of superheating of the working medium is calculated based on T s and the steam temperature T 2 measured by the outlet medium thermometer 27. Further, the superheat degree control unit 25 sends a command to the circulation pump 5 via the inverter 23 so that the calculated superheat degree of the working medium falls within a preset superheat degree range.

例えば、算出された作動媒体の過熱度が予め設定された過熱度より大きくなった場合には、インバータ23を介して循環ポンプ5の回転数、電圧または電流などを大きくし、作動媒体の循環量と圧力を大きくする。また、算出された作動媒体の過熱度が予め設定された過熱度より小さくなった場合には、インバータ23を介して循環ポンプ5の回転数、電圧または電流などを小さくし、作動媒体の循環量と圧力を小さくする。このような過熱度制御部25を用いれば、蒸発器2の出側における作動媒体の過熱度が予め設定された過熱度となるように、作動媒体の循環量と圧力を適宜調整することが可能となり、蒸発器2での熱交換を安定して行った上で、さらにバイナリー発電装置1の発電効率をも効率良いものとすることが可能となる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態のバイナリー発電装置1について説明する。
For example, when the calculated superheat degree of the working medium becomes larger than a preset superheat degree, the rotational speed, voltage, or current of the circulation pump 5 is increased via the inverter 23 to thereby circulate the working medium. And increase the pressure. Further, when the calculated superheat degree of the working medium becomes smaller than a preset superheat degree, the rotational speed, voltage or current of the circulation pump 5 is reduced via the inverter 23, and the circulation amount of the working medium is reduced. And reduce the pressure. By using such a superheat degree control unit 25, it is possible to appropriately adjust the circulation amount and pressure of the working medium so that the superheat degree of the working medium on the outlet side of the evaporator 2 becomes a preset superheat degree. Thus, it is possible to make the power generation efficiency of the binary power generator 1 more efficient after the heat exchange in the evaporator 2 is stably performed.
[Second Embodiment]
Next, the binary power generator 1 of the second embodiment will be described.

図2に示すように、第2実施形態のバイナリー発電装置1は、蒸発器2内に発生したドレインをポンプなどを用いて強制的に排出するものではなく、ドレインの発生の有無に応じてドレインや蒸気が流通する経路を適宜切り替える構成を採用している。
すなわち、第2実施形態の強制ドレイン排出手段は、ドレイン排送時の圧損が大きな第1ドレイン配管28と、ドレイン排送時の圧損が第1ドレイン配管28より小さな第2ドレイン配管29と、を有している。そして、ドレイン制御部24は、出側蒸気圧力計20で計測された蒸気圧力Pが、入側蒸気圧力計19で計測された蒸気圧力Pより大きくなった場合に、低圧損の第2ドレイン配管29を用いてドレインを排出し、出側蒸気圧力計20で計測された蒸気圧力Pが、入側蒸気圧力計19で計測された蒸気圧力Pより小さくなった場合に、高圧損の第1ドレイン配管28を用いてドレインを排出する構成とされている。
As shown in FIG. 2, the binary power generator 1 of the second embodiment does not forcibly discharge the drain generated in the evaporator 2 by using a pump or the like, but depending on whether or not the drain is generated. The structure which switches suitably the path | route through which steam distribute | circulates is employ | adopted.
That is, the forced drain discharge means of the second embodiment includes a first drain pipe 28 having a large pressure loss during drain discharge and a second drain pipe 29 having a pressure loss during drain discharge smaller than that of the first drain pipe 28. Have. Then, the drain control unit 24 determines the second low pressure loss when the steam pressure P 3 measured by the outlet steam pressure gauge 20 becomes larger than the steam pressure P 1 measured by the inlet steam pressure gauge 19. when discharging the drain with a drain pipe 29, the steam pressure P 3 measured by the exit-side steam pressure gauge 20, which is smaller than the vapor pressure P 1 measured by the entry-side steam pressure gauge 19, pressure loss The first drain pipe 28 is used to discharge the drain.

具体的には、第1ドレイン配管28としては以下のものが該当する。
例えば、バイナリー発電装置1の熱源が地下から噴出する蒸気や湧出する熱水源から発生する蒸気である場合は、回収したドレインを再び地下の熱水源に帰還させたり、2次利用のために遠隔地にある温泉地の浴場などに送ったりする場合がある。このような場合は、ドレインを再び地下に帰還させるために、あるいは遠隔地までパイプなどで送るためにある程度大きな圧損が発生する。それゆえ、このドレインを再び地下に帰還させる配管や遠隔地まで移送するパイプなどが第1ドレイン配管28に該当する。
Specifically, the following is applicable as the first drain pipe 28.
For example, when the heat source of the binary power generation apparatus 1 is steam that erupts from the underground or steam that originates from a hot water source that springs out, the recovered drain is returned to the underground hot water source again, or a remote location for secondary use. There are also cases where they are sent to a hot spring bath in the area. In such a case, a certain amount of pressure loss occurs because the drain is returned to the basement again or sent to a remote place by a pipe or the like. Therefore, a pipe for returning the drain to the underground again, a pipe for transferring the drain to a remote place, and the like correspond to the first drain pipe 28.

一方、第2ドレイン配管29は、このような第1ドレイン配管28よりもドレインを排送する際の圧損が小さな配管である。この第2ドレイン配管29には、ドレインを蒸気配管7外に直接放出する、言い換えれば大気開放するものを用いることができる。
上述した第1ドレイン配管及び第2ドレイン配管29は、蒸発器2より下流側の蒸気配管7を分岐して形成されている。つまり、分岐した一方の蒸気配管7が第1ドレイン配管28とされ、分岐したもう一方の蒸気配管7が第2ドレイン配管29とされていて、第1ドレイン配管28と第2ドレイン配管29との分岐場所には、蒸気やドレインの配送先を切り替え可能な切り替えバルブ30が設けられている。この切り替えバルブ30は、上述したドレイン制御部24からの指令により、蒸気やドレインの配送先を第1ドレイン配管28と第2ドレイン配管29との間で切り替え可能とされている。
On the other hand, the second drain pipe 29 is a pipe having a smaller pressure loss when discharging the drain than the first drain pipe 28. As the second drain pipe 29, a drain that directly discharges the drain to the outside of the steam pipe 7, that is, a pipe that is open to the atmosphere can be used.
The first drain pipe and the second drain pipe 29 described above are formed by branching the steam pipe 7 downstream from the evaporator 2. That is, one of the branched steam pipes 7 is a first drain pipe 28, and the other branched steam pipe 7 is a second drain pipe 29, and the first drain pipe 28 and the second drain pipe 29 are connected to each other. A switching valve 30 capable of switching the delivery destination of steam and drain is provided at the branch location. This switching valve 30 can switch the delivery destination of steam and drain between the first drain pipe 28 and the second drain pipe 29 in accordance with the command from the drain control unit 24 described above.

上述した第2実施形態のドレイン制御部24では、出側蒸気圧力計20で計測された蒸気圧力Pが、入側蒸気圧力計19で計測された蒸気圧力Pより小さくなった場合には、蒸発器2内にドレインが発生していないと判断して切り替えバルブ30に指令を送り、第1ドレイン配管28を介してドレインを排送する。しかし、蒸気圧力Pが蒸気圧力Pより大きくなった場合には、蒸発器2内にドレインが発生していると判断して切り替えバルブ30に指令を送って経路を切り替え、第1ドレイン配管28よりも圧損が小さな第2ドレイン配管29を介してドレインを排送する。このようにすれば、ドレインを強制的に排出する手段としてポンプなどのような複雑な機構を採用しなくても済み、ドレインの排出機構としてより簡単な構成を採用することが可能となる。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態のバイナリー発電装置1について説明する。
In the drain controller 24 of the second embodiment described above, when the steam pressure P 3 measured by the outlet steam pressure gauge 20 becomes smaller than the steam pressure P 1 measured by the inlet steam pressure gauge 19. Then, it is determined that no drain is generated in the evaporator 2, and a command is sent to the switching valve 30, and the drain is discharged via the first drain pipe 28. However, if the steam pressure P 3 is greater than the vapor pressure P 1 switches the path by sending a command to the switching valve 30 determines that the drain is generated in the evaporator 2, first drain pipe The drain is discharged through the second drain pipe 29 having a pressure loss smaller than that of the second drain pipe 29. In this way, it is not necessary to employ a complicated mechanism such as a pump as a means for forcibly discharging the drain, and a simpler structure can be employed as the drain discharging mechanism.
[Third Embodiment]
Next, the binary power generator 1 of the third embodiment will be described.

図3に示すように、第3実施形態のバイナリー発電装置1は、蒸気配管7を流通する蒸気の圧力を利用して駆動するスチームトラップ9を用いたものである。
具体的には、第3実施形態のスチームトラップ9には、蒸発器2の入側の蒸気配管7に、より正確には減圧弁8より上流側の蒸気配管7に、この蒸気配管7を流れる蒸気の一部を引き込む駆動用蒸気配管31が設けられている。そして、この駆動用蒸気配管31のもう一方の端部は蒸気の圧力で吸引力を発生させる蒸気駆動式のポンプ(ポンプ部)に連結されている。また、この駆動用蒸気配管31には、配管を流れる蒸気の流通を遮断可能な遮断弁32が設けられており、遮断弁32は上述したドレイン制御部24からの指令で開閉可能とされている。
As shown in FIG. 3, the binary power generator 1 according to the third embodiment uses a steam trap 9 that is driven using the pressure of steam flowing through the steam pipe 7.
Specifically, the steam trap 9 of the third embodiment flows through the steam pipe 7 to the steam pipe 7 on the inlet side of the evaporator 2, more precisely to the steam pipe 7 on the upstream side of the pressure reducing valve 8. A driving steam pipe 31 for drawing a part of the steam is provided. The other end of the driving steam pipe 31 is connected to a steam-driven pump (pump unit) that generates a suction force by the pressure of the steam. The driving steam pipe 31 is provided with a shutoff valve 32 that can shut off the flow of steam flowing through the pipe, and the shutoff valve 32 can be opened and closed by a command from the drain control unit 24 described above. .

それゆえ、上述した第3実施形態のドレイン制御部24から指令を送って遮断弁32を閉鎖状態にしておけば、駆動源の蒸気が供給されないのでスチームトラップ9は作動しない。
しかし、ドレイン制御部24から指令を送って遮断弁32を開動すれば、駆動用蒸気配管31を介してポンプ部に蒸気が流れ込み、スチームトラップ9のポンプ部で吸引力が発生してドレインを強制的に排出することができる。
Therefore, if a command is sent from the drain control unit 24 of the third embodiment and the shutoff valve 32 is closed, the steam of the driving source is not supplied and the steam trap 9 does not operate.
However, if a command is sent from the drain control unit 24 to open the shut-off valve 32, steam flows into the pump unit via the driving steam pipe 31, and suction force is generated in the pump unit of the steam trap 9 to forcibly drain the drain. Can be discharged.

なお、第3実施形態における上述したもの以外の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。それゆえ、詳しい説明については省略する。
「第4実施形態」
次に、第4実施形態のバイナリー発電装置1について説明する。
図4に示すように、第4実施形態のバイナリー発電装置1は、第1〜第3実施形態に対して、蒸発器2を通過したドレインの温度を調整可能となっている点が異なっている。つまり、第4実施形態のバイナリー発電装置1でも、第1〜第3実施形態と同様に、蒸発器2で作動媒体との熱交換に用いられた蒸気は、蒸気配管7を通じて強制ドレイン排出手段(図1〜図3の例であればスチームトラップ9が強制排出手段となっているが、本実施形態では図4に符号39で示される部材が強制排出手段となっている)に送られ、この強制ドレイン排出手段39で強制的に外部に排出される。
Note that the configurations, operations, and effects of the third embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.
“Fourth Embodiment”
Next, the binary power generator 1 of the fourth embodiment will be described.
As shown in FIG. 4, the binary power generator 1 of the fourth embodiment is different from the first to third embodiments in that the temperature of the drain that has passed through the evaporator 2 can be adjusted. . That is, in the binary power generation device 1 of the fourth embodiment, as in the first to third embodiments, the steam used for heat exchange with the working medium in the evaporator 2 passes through the steam pipe 7 and the forced drain discharge means ( In the example of FIGS. 1 to 3, the steam trap 9 is the forced discharge means, but in this embodiment, the member indicated by reference numeral 39 in FIG. 4 is the forced discharge means) The forced drain discharge means 39 forcibly discharges the outside.

ただ、強制ドレイン排出手段39で排出されるドレインの温度が非常に高温である場合、排出後のドレインの再利用が困難になる場合があるため、外部に排出されるドレインの温度はある程度低い温度に温度調節(冷却)されているのが好ましい。
そこで、第4実施形態のバイナリー発電装置1では、蒸発器2の出側に位置する蒸気配管7をドレイン分岐配管35とドレイン主流配管36とに2つに分岐している。そして、この蒸気配管7が分岐される位置にドレインの流出先を2つの蒸気配管35、36の間で
切り換えるドレイン冷却・排出切替弁37を設けている。これら2つに分岐された蒸気配管のうち、一方の蒸気配管であるドレイン分岐配管35には、このドレイン分岐配管35を流通するドレインを冷却するドレイン冷却手段38が設けられている。また、他方の蒸気配管であるドレイン主流配管36は後述する強制ドレン排出手段39に直接接続している。それゆえ、ドレイン冷却・排出切替弁37をドレイン分岐配管35側に切り替えて、ドレインをドレイン冷却手段38に案内してドレインを冷却すれば、高温のドレインがそのまま強制ドレイン排出手段39に送られることを抑制することが可能となる。
However, when the temperature of the drain discharged by the forced drain discharging means 39 is very high, it may be difficult to reuse the drain after discharging, and therefore the temperature of the drain discharged outside is somewhat low. The temperature is preferably adjusted (cooled).
Therefore, in the binary power generator 1 of the fourth embodiment, the steam pipe 7 located on the outlet side of the evaporator 2 is branched into two, a drain branch pipe 35 and a drain mainstream pipe 36. A drain cooling / discharge switching valve 37 is provided at the position where the steam pipe 7 is branched to switch the drain outlet to the two steam pipes 35, 36. Of these two branched steam pipes, the drain branch pipe 35 which is one of the steam pipes is provided with drain cooling means 38 for cooling the drain flowing through the drain branch pipe 35. Further, the drain mainstream pipe 36 which is the other steam pipe is directly connected to a forced drain discharge means 39 which will be described later. Therefore, if the drain cooling / discharge switching valve 37 is switched to the drain branch pipe 35 side and the drain is guided to the drain cooling means 38 to cool the drain, the high-temperature drain is sent to the forced drain discharging means 39 as it is. Can be suppressed.

このようにドレイン冷却手段38で冷却されたドレインは、ドレイン分岐配管35を通じて下流側に送られる。そして、ドレイン冷却手段38の下流側で、分岐されたドレイン分岐配管35とドレイン主流配管36とが再び合流して1本の蒸気配管7(以下、ドレイン合流配管47という)になる。
ドレイン合流配管47は、ドレインを強制的に排出する強制ドレン排出手段39に接続されている。そして、ドレイン合流配管47には、このドレイン合流配管47を流れるドレインの温度を計測するドレイン温度計測手段40が設けられている。このドレイン温度計測手段40で計測されたドレインの温度は後述するドレイン温度制御用コントローラ43(第1〜第3実施形態のドレイン制御部24に相当する)に送られる。
The drain thus cooled by the drain cooling means 38 is sent to the downstream side through the drain branch pipe 35. Then, on the downstream side of the drain cooling means 38, the branched drain branch pipe 35 and the drain mainstream pipe 36 are joined again to form one steam pipe 7 (hereinafter referred to as a drain junction pipe 47).
The drain junction pipe 47 is connected to a forced drain discharge means 39 for forcibly discharging the drain. The drain junction pipe 47 is provided with drain temperature measuring means 40 for measuring the temperature of the drain flowing through the drain junction pipe 47. The drain temperature measured by the drain temperature measuring means 40 is sent to a drain temperature control controller 43 (corresponding to the drain control unit 24 of the first to third embodiments) described later.

一方、第4実施形態のバイナリー発電装置1でも、第1〜第3実施形態と同様に、凝縮器4で作動媒体の凝縮に用いられる冷却水、つまり熱交換器を構成する凝縮器4の1次側に供給された冷却水は、冷却水ポンプ12の作用により冷却水配管11を通じて冷却塔10(チラ−)に送られる。第4実施形態のバイナリー発電装置1が第1〜第3実施形態と異なっている点は、冷却塔10(チラ−)に向かう冷却水配管11が2つに分岐しており、分岐されたドレイン冷却水配管41を通じて冷却水配管11を流れる冷却水の一部がドレイン冷却手段38に導入されている点である。   On the other hand, in the binary power generation device 1 of the fourth embodiment, similarly to the first to third embodiments, the cooling water used for condensing the working medium in the condenser 4, that is, one of the condensers 4 constituting the heat exchanger. The cooling water supplied to the next side is sent to the cooling tower 10 (chiller) through the cooling water pipe 11 by the action of the cooling water pump 12. The difference between the binary power generation apparatus 1 of the fourth embodiment and the first to third embodiments is that the cooling water pipe 11 directed to the cooling tower 10 (chiller) is branched into two, and the branched drain A part of the cooling water flowing through the cooling water pipe 11 through the cooling water pipe 41 is introduced into the drain cooling means 38.

具体的には、このドレイン冷却水配管41は、凝縮器4から冷却塔10に向かう冷却水配管11の中途側から分岐し、冷却水配管11を流れる冷却水の一部をドレイン冷却手段38に導入している。このようにしてドレイン冷却手段38に導入された冷却水は冷却塔10に送られて、この冷却塔10で再度冷却される。
また、このドレイン冷却水配管41には、ドレイン冷却水配管41を流通する冷却水の流量を調整するドレイン冷却水流量調整弁42と、このドレイン冷却水配管41を流通する冷却水の温度を計測するドレイン冷却水温度計46とが設けられている。このドレイン冷却水流量調整弁42は、分岐元の冷却水配管11と、ドレイン冷却手段38との間のドレイン冷却水配管41に設けられており、弁開度がドレイン温度制御用コントローラ43の指令により制御可能な電磁弁などから構成されており、ドレイン冷却手段38に導入される冷却水の流量を調整可能となっている。また、ドレイン冷却水温度計46で計測された冷却水の温度は後述するドレイン温度制御用コントローラ43に送られている。
Specifically, the drain cooling water pipe 41 branches from the middle side of the cooling water pipe 11 from the condenser 4 to the cooling tower 10, and a part of the cooling water flowing through the cooling water pipe 11 is supplied to the drain cooling means 38. It has been introduced. The cooling water introduced into the drain cooling means 38 in this way is sent to the cooling tower 10 and is cooled again in this cooling tower 10.
The drain cooling water pipe 41 has a drain cooling water flow rate adjustment valve 42 for adjusting the flow rate of the cooling water flowing through the drain cooling water pipe 41 and the temperature of the cooling water flowing through the drain cooling water pipe 41. And a drain cooling water thermometer 46 is provided. The drain cooling water flow rate adjusting valve 42 is provided in the drain cooling water pipe 41 between the branch source cooling water pipe 11 and the drain cooling means 38, and the valve opening degree is a command of the drain temperature control controller 43. And a flow rate of cooling water introduced into the drain cooling means 38 can be adjusted. Further, the temperature of the cooling water measured by the drain cooling water thermometer 46 is sent to the drain temperature control controller 43 described later.

なお、第4実施形態のバイナリー発電装置1では、蒸発器2の入側に位置する蒸気配管7に、この入側の蒸気配管7を流れる蒸気の温度を計測する入側蒸発温度計44と、入側の蒸気の圧力を計測する入側蒸発圧力計19とが設けられている。また、蒸発器2の出側に位置する蒸気配管7には、この出側の蒸気配管7を流れる蒸気の温度を計測する出側蒸発温度計45と、出側の蒸気の圧力を計測する出側蒸発圧力計20とが設けられている。これらの温度計及び圧力計で計測された温度及び圧力は蒸発器2の過熱度を制御している蒸気バイナリ本体コントローラー25(第1〜第3実施形態の過熱度制御部に相当する)に送られ、この蒸気バイナリ本体コントローラー25からドレインの温度を制御しているドレイン温度制御用コントローラ43(第1〜第3実施形態のドレイン制御部24に相当する)に送られている。   In the binary power generator 1 of the fourth embodiment, an inlet-side evaporation thermometer 44 for measuring the temperature of steam flowing through the inlet-side steam pipe 7 is connected to the steam pipe 7 positioned on the inlet side of the evaporator 2; An inlet-side evaporation pressure gauge 19 that measures the pressure of the inlet-side steam is provided. The steam pipe 7 positioned on the outlet side of the evaporator 2 includes an outlet-side evaporation thermometer 45 that measures the temperature of the steam flowing through the outlet-side steam pipe 7, and an outlet that measures the pressure of the outlet-side steam. A side evaporation pressure gauge 20 is provided. The temperature and pressure measured by these thermometers and pressure gauges are sent to a steam binary main body controller 25 (corresponding to the superheat degree control unit of the first to third embodiments) that controls the superheat degree of the evaporator 2. The vapor binary main body controller 25 sends a drain temperature control controller 43 (corresponding to the drain control unit 24 of the first to third embodiments) that controls the drain temperature.

上述したドレイン温度制御用コントローラ43は、ドレイン温度計測手段40で計測されるドレインの温度に基づいて、上述したドレイン冷却水流量調整弁42の開度を調整しており、ドレイン冷却水配管41を流通する冷却水の流量を調整可能となっている。このドレイン温度制御用コントローラ43には、例えば設備に付属したパソコンやプロコンなどが用いられている。   The drain temperature control controller 43 described above adjusts the opening degree of the drain cooling water flow rate adjustment valve 42 described above based on the drain temperature measured by the drain temperature measuring means 40, and The flow rate of circulating cooling water can be adjusted. For the drain temperature control controller 43, for example, a personal computer or a process computer attached to the equipment is used.

次に、ドレイン温度制御用コントローラ43の内部で行われる信号処理、言い換えれば第4実施形態のバイナリー発電装置の運転方法について説明する。
図6に示すように、第4実施形態のバイナリー発電装置では、まず蒸発器2の入側の蒸気配管7に設けられる入側蒸気圧力計19で、蒸発器2の入側におけるドレインの圧力PS1が計測される。また、蒸発器2の出側の蒸気配管7に設けられる出側蒸気圧力計20で、蒸発器2の出側におけるドレインの圧力PS3が計測される。このようにして計測された蒸発器2の入側におけるドレインの圧力PS1及び、蒸発器2の出側におけるドレインの圧力PS3は、過熱度制御部25に送られる。
Next, signal processing performed inside the drain temperature control controller 43, in other words, an operation method of the binary power generation device of the fourth embodiment will be described.
As shown in FIG. 6, in the binary power generation device of the fourth embodiment, first, an inlet-side steam pressure gauge 19 provided in the inlet-side steam pipe 7 of the evaporator 2 uses a drain pressure PS1 on the inlet side of the evaporator 2. Is measured. In addition, a drain pressure PS3 on the outlet side of the evaporator 2 is measured by an outlet side steam pressure gauge 20 provided in the steam pipe 7 on the outlet side of the evaporator 2. The drain pressure PS1 on the inlet side of the evaporator 2 and the drain pressure PS3 on the outlet side of the evaporator 2 thus measured are sent to the superheat degree control unit 25.

この過熱度制御部25では、蒸発器2入側のドレインの圧力PS1と、蒸発器2出側のドレインの圧力PS3とを比較し(S001)、圧力PS3が圧力PS1より大きな場合は、蒸発器2の内部にドレインが滞留していると考えて、強制ドレイン排出手段39を作動させてドレインを強制的に排出する(S002)。なお、このドレインの強制排出は、圧力PS3が圧力PS1より小さくなると停止する(S003)。また、このドレインの強制排出の信号は、ドレイン温度制御用コントローラ43にも送られる。   The superheat degree control unit 25 compares the pressure PS1 of the drain on the inlet side of the evaporator 2 with the pressure PS3 of the drain on the outlet side of the evaporator 2 (S001), and if the pressure PS3 is larger than the pressure PS1, the evaporator 2, the drain is forcibly discharged by operating the forced drain discharge means 39 (S002). This forced draining of the drain stops when the pressure PS3 becomes smaller than the pressure PS1 (S003). Further, the signal for forcibly discharging the drain is also sent to the controller 43 for controlling the drain temperature.

このようにドレインの強制排出が行われた場合は、ドレイン温度制御用コントローラ43で、まず蒸発器2に供給される蒸気の圧力が下がっていないかどうかが判断される(S004)。
つまり、蒸発器2に供給される蒸気は、蒸気の供給源の状態などにより一時的に低下する場合があり、このような蒸気の圧力低下時にも蒸発器2内でドレインが閉塞し、熱交換が十分に行えなくなるなどの問題が発生する可能性がある。そこで、本実施形態のバイナリー発電装置1では、入側蒸気圧力計19で計測された圧力PS1が予め定められた圧力の最小値PS1minより小さいかどうかから、蒸気の圧力低下を判断している。
When the drain is forcibly discharged in this way, the drain temperature control controller 43 first determines whether or not the pressure of the vapor supplied to the evaporator 2 has dropped (S004).
In other words, the steam supplied to the evaporator 2 may temporarily drop depending on the state of the steam supply source, etc., and the drain is blocked in the evaporator 2 even when the pressure of the steam is reduced, and heat exchange is performed. May cause problems such as being unable to fully perform. Therefore, in the binary power generation device 1 of the present embodiment, it is determined whether or not the pressure of the steam is reduced based on whether or not the pressure PS1 measured by the inlet-side steam pressure gauge 19 is smaller than a predetermined minimum pressure value PS1min.

具体的には、入側蒸気圧力計19の圧力PS1が、予め定められた圧力の最小値PS1min以下である場合は、蒸発器2に供給される蒸気の圧力が下がったと判断して、ドレイン冷却・排出切替弁37を「ON状態」に切り替える(S005)。また、圧力PS1が圧力の最小値PS1minより大きな場合は、蒸発器2に供給される蒸気の圧力が十分高い、言い換えれば蒸発器2で十分な熱交換が行われていると判断して、ドレイン冷却・排出切替弁37を「OFF状態」に切り替える(S006)。   Specifically, when the pressure PS1 of the inlet-side steam pressure gauge 19 is equal to or less than a predetermined minimum value PS1min, it is determined that the pressure of the steam supplied to the evaporator 2 has decreased, and drain cooling Switch the discharge switching valve 37 to the “ON state” (S005). When the pressure PS1 is larger than the minimum pressure value PS1min, it is determined that the pressure of the steam supplied to the evaporator 2 is sufficiently high, in other words, sufficient heat exchange is performed in the evaporator 2, and the drain The cooling / discharge switching valve 37 is switched to the “OFF state” (S006).

上述したドレイン冷却・排出切替弁37では、図5に示すように、ドレイン冷却・排出切替弁37が「ON状態」にある場合は、ドレイン分岐配管35が閉鎖され、ドレイン主流配管36が開放される。それゆえ、蒸気配管7のドレインは、ドレイン分岐配管35のドレイン冷却手段38で冷却されることなく、ドレインが強制ドレイン排出手段39に送られる。一方、ドレイン冷却・排出切替弁37が「OFF状態」にある場合は、ドレイン分岐配管35が開放され、ドレイン主流配管36が閉鎖される。それゆえ、蒸気配管7のドレインは、ドレイン分岐配管35のドレイン冷却手段38で冷却され、ドレインに対する温度調整、つまりドレインの冷却が行われる。   In the drain cooling / discharge switching valve 37 described above, as shown in FIG. 5, when the drain cooling / discharge switching valve 37 is in the “ON state”, the drain branch pipe 35 is closed and the drain main flow pipe 36 is opened. The Therefore, the drain of the steam pipe 7 is not cooled by the drain cooling means 38 of the drain branch pipe 35, and the drain is sent to the forced drain discharge means 39. On the other hand, when the drain cooling / discharge switching valve 37 is in the “OFF state”, the drain branch pipe 35 is opened and the drain mainstream pipe 36 is closed. Therefore, the drain of the steam pipe 7 is cooled by the drain cooling means 38 of the drain branch pipe 35, and the temperature of the drain is adjusted, that is, the drain is cooled.

次に、蒸発器2の出側の蒸気配管7におけるドレインの温度TS2を出側蒸気温度計45で計測し、出側蒸気温度計45で計測されたドレインの温度TS2が予め定められたTDmax以上である場合は、ドレイン冷却水配管41のドレイン冷却水流量調整弁42を開く(S007)。そうすると、ドレイン冷却水配管41を冷却水が流通し、ドレインがドレイン分岐配管35のドレイン冷却手段38で冷却されるようになる。その結果、ドレイン冷却手段38でドレインが冷却され、強制ドレイン排出手段39に送られるドレインの温度を低くすることが可能となる。   Next, the drain temperature TS2 in the steam pipe 7 on the outlet side of the evaporator 2 is measured by the outlet steam thermometer 45, and the drain temperature TS2 measured by the outlet steam thermometer 45 is equal to or higher than a predetermined TDmax. If so, the drain cooling water flow rate adjustment valve 42 of the drain cooling water pipe 41 is opened (S007). Then, the cooling water flows through the drain cooling water pipe 41, and the drain is cooled by the drain cooling means 38 of the drain branch pipe 35. As a result, the drain cooling means 38 cools the drain, and the temperature of the drain sent to the forced drain discharging means 39 can be lowered.

また、出側蒸気温度計45で計測されたドレインの温度TS2が予め定められたTDmaxより小さい場合は、ドレイン冷却水配管41のドレイン冷却水流量調整弁42を閉じる(S008)。そうすると、ドレイン冷却水配管41を流通する冷却水の流量が減少し、ドレイン冷却手段38でドレインが冷却されなくなる。なお、図6のフローチャートでは、ドレイン冷却水配管41を流通する冷却水の流量を減少させた上で、処理の最初に戻るようになっている。   If the drain temperature TS2 measured by the outlet steam thermometer 45 is smaller than the predetermined TDmax, the drain cooling water flow rate adjustment valve 42 of the drain cooling water pipe 41 is closed (S008). If it does so, the flow volume of the cooling water which distribute | circulates the drain cooling water piping 41 will decrease, and a drain will not be cooled by the drain cooling means 38. FIG. In the flowchart of FIG. 6, the flow rate of the cooling water flowing through the drain cooling water pipe 41 is decreased, and then the process returns to the beginning.

なお、出側蒸気温度計45で計測されたドレインの温度TS2が予め定められたTDma
x以上であるとの判断が行われた場合は、合流後の蒸気配管7に設けられたドレイン温度計測手段40でドレインの温度TD1を計測する。そして、ドレイン温度計測手段40で計測されたドレインの温度TD1が予め定められたTDmax±αより高いか低いかを判断する(S009)。
The drain temperature TS2 measured by the outlet side steam thermometer 45 is a predetermined TDma.
If it is determined that the temperature is equal to or greater than x, the drain temperature TD1 is measured by the drain temperature measuring means 40 provided in the steam pipe 7 after joining. Then, it is determined whether the drain temperature TD1 measured by the drain temperature measuring means 40 is higher or lower than a predetermined TDmax ± α (S009).

つまり、ドレインの温度TD1が予め定められたTDmax+α以上である場合は、ドレイン冷却水配管41のドレイン冷却水流量調整弁42の開度を上げ(S010)、ドレイン冷却手段38でドレインをより冷却するようにする。このようにすればドレイン合流配管47を流通するドレインの温度が低くなり、強制ドレイン排出手段39に送られるドレインの温度を低く抑えることが可能となる。   That is, when the drain temperature TD1 is equal to or higher than a predetermined TDmax + α, the opening degree of the drain cooling water flow rate adjustment valve 42 of the drain cooling water pipe 41 is increased (S010), and the drain cooling means 38 further cools the drain. Like that. In this way, the temperature of the drain flowing through the drain junction pipe 47 is lowered, and the temperature of the drain sent to the forced drain discharge means 39 can be kept low.

一方、ドレインの温度TD1が予め定められたTDmax−α以下である場合は、ドレイン冷却水配管41のドレイン冷却水流量調整弁42の開度を下げ(S011)、ドレイン冷却手段38でのドレインの冷却を抑えるようにする。このようにすればドレイン合流配管47を流通するドレインの温度が高くなり、強制ドレイン排出手段39に送られるドレインの温度を上昇させることが可能となる。   On the other hand, when the drain temperature TD1 is equal to or lower than a predetermined TDmax−α, the opening degree of the drain cooling water flow rate adjustment valve 42 of the drain cooling water pipe 41 is lowered (S011), and the drain cooling means 38 Try to suppress cooling. By doing so, the temperature of the drain flowing through the drain junction pipe 47 becomes high, and the temperature of the drain sent to the forced drain discharge means 39 can be increased.

なお、ドレインの温度TD1に、上述したTDmax±αのような値を用いれば、ドレインの温度を(TDmax−α)〜(TDmax+α)の範囲で温度管理することが可能となり、ドレインの温度TD1に対してより細密な温度管理を行うことが可能となる。また、蒸発器2に供給される蒸気の圧力が低下した際に、蒸発器2の内部にドレインが閉塞することを抑制することも可能となる。   If a value such as TDmax ± α described above is used as the drain temperature TD1, the drain temperature can be controlled in the range of (TDmax−α) to (TDmax + α). On the other hand, finer temperature control can be performed. In addition, when the pressure of the steam supplied to the evaporator 2 is reduced, it is possible to suppress the drain from being blocked inside the evaporator 2.

また、上述した実施形態では冷却塔10(チラ−)に向かう冷却水の一部をドレイン冷却手段38に導入する構成を挙げたが、ドレイン冷却水配管41を工場用水等の別の水源に接続し、その水源の冷却水をドレイン冷却手段38に導入する構成を採用することもできる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
In the above-described embodiment, the configuration in which a part of the cooling water directed to the cooling tower 10 (chiller) is introduced into the drain cooling means 38 is described. However, the drain cooling water pipe 41 is connected to another water source such as factory water. In addition, a configuration in which the cooling water of the water source is introduced into the drain cooling means 38 can be adopted.
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.

1 バイナリー発電装置
2 蒸発器
3 膨張機
4 凝縮器
5 循環ポンプ
6 循環配管
7 蒸気配管
8 減圧弁
9 スチームトラップ
10 冷却塔
11 冷却水配管
12 冷却水ポンプ
13 発電機
14 潤滑手段
15 油分離器
16 潤滑油供給配管
17 予熱器
18 駆動軸
19 入側蒸気圧力計
20 出側媒体圧力計
21 減圧弁入側圧力計
23 インバータ
24 ドレイン制御部
25 過熱度制御部
26 出側媒体圧力計
27 出側媒体温度計
28 第1ドレイン配管
29 第2ドレイン配管
30 切り替えバルブ
31 駆動用蒸気配管
32 遮断弁
35 ドレイン分岐配管
36 ドレイン主流配管
37 ドレイン冷却・排出切替弁
38 ドレイン冷却手段
39 強制ドレン排出手段
40 ドレイン温度計測手段
41 ドレイン冷却水配管
42 ドレイン冷却水流量調整弁
43 ドレイン温度制御用コントローラ
44 入側蒸発温度計
45 出側蒸発温度計
46 ドレイン冷却水温度計
47 ドレイン合流配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Binary power generation device 2 Evaporator 3 Expander 4 Condenser 5 Circulation pump 6 Circulation piping 7 Steam piping 8 Pressure reducing valve 9 Steam trap 10 Cooling tower 11 Cooling water piping 12 Cooling water pump 13 Generator 14 Lubrication means 15 Oil separator 16 Lubricating oil supply pipe 17 Preheater 18 Drive shaft 19 Inlet side steam pressure gauge 20 Outlet side medium pressure gauge 21 Pressure reducing valve inlet side pressure gauge 23 Inverter 24 Drain control part 25 Superheat degree control part 26 Outlet side medium pressure gauge 27 Outlet side medium Thermometer 28 First drain pipe 29 Second drain pipe 30 Switching valve 31 Drive steam pipe 32 Shutoff valve 35 Drain branch pipe 36 Drain mainstream pipe 37 Drain cooling / discharge switching valve 38 Drain cooling means 39 Forced drain discharge means 40 Drain temperature Measuring means 41 Drain cooling water piping 42 Drain cooling water The amount adjustment valve 43 drains the temperature control controller 44 entry side evaporation temperature gauge 45 exit side evaporating thermometer 46 drain the coolant temperature gauge 47 drain collecting pipe

Claims (7)

0.2MPaG以下の圧力の蒸気を熱源として作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した気体の作動媒体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機と、前記膨張機で膨張した気体の作動媒体を液体に凝縮する凝縮器と、前記凝縮器から蒸発器に向って作動媒体を循環させる循環ポンプとを備えるバイナリー発電装置の運転方法であって、
前記蒸発器の入側の蒸気圧力を計測する入側蒸気圧力計と、前記蒸発器の出側の蒸気圧力を計測する出側蒸気圧力計と、前記蒸発器内に溜まったドレインを蒸気配管外に強制的に排出する強制ドレイン排出手段と、を設けておき、
前記出側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pが、入側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pより大きくなった場合に、前記強制ドレイン排出手段を作動させることを特徴とするバイナリー発電装置の運転方法。
An evaporator that evaporates the working medium using steam having a pressure of 0.2 MPaG or less as a heat source, an expander that generates a rotational driving force by expanding the gaseous working medium evaporated by the evaporator, and the expander that is expanded. A method for operating a binary power generator comprising a condenser for condensing a gaseous working medium into a liquid and a circulation pump for circulating the working medium from the condenser toward an evaporator,
An inlet-side steam pressure gauge for measuring the inlet-side steam pressure of the evaporator, an outlet-side steam pressure gauge for measuring the outlet-side steam pressure of the evaporator, and a drain accumulated in the evaporator outside the steam pipe And a forced drain discharge means for forcibly discharging,
Binary wherein the exit-side steam pressure P 3 measured by the steam pressure gauge, if it becomes larger than the vapor pressure P 1 measured by the entry-side steam pressure gauge, and wherein the actuating said forced drain discharge means How to operate the power generator.
前記出側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pが、入側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pより小さくなった場合に、前記強制ドレイン排出手段を停止させることを特徴とする請求項1に記載のバイナリー発電装置の運転方法。 Claims wherein the exit side steam pressure P 3 measured by the steam pressure gauge, if it becomes less than the vapor pressure P 1 measured by the entry-side steam pressure gauge, characterized in that stopping the forced drain discharge means Item 2. A method for operating the binary power generator according to Item 1. 前記強制ドレイン排出手段では、前記蒸発器の入側の蒸気圧力を駆動力に用いて前記蒸気のドレインを蒸発器外に強制的に排出することを特徴とする請求項1または2に記載のバイナリー発電装置の運転方法。   3. The binary according to claim 1, wherein the forced drain discharge means forcibly discharges the vapor drain to the outside of the evaporator by using the vapor pressure on the inlet side of the evaporator as a driving force. 4. How to operate the power generator. 前記強制ドレイン排出手段は、ドレイン排送時の圧損が大きな第1ドレイン配管と、ドレイン排送時の圧損が第1ドレイン配管より小さな第2ドレイン配管とを有しており、
前記出側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pが、入側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pより大きくなった場合に、前記第2ドレイン配管を用いて、ドレインを排出し、
前記出側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pが、入側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Pより小さくなった場合に、前記第1ドレイン配管を用いて、ドレインを排出することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のバイナリー発電装置の運転方法。
The forced drain discharge means includes a first drain pipe having a large pressure loss during drain discharge and a second drain pipe having a pressure loss during drain discharge smaller than that of the first drain pipe.
Wherein the exit-side steam pressure P 3 measured by the steam pressure gauge, if it becomes larger than the vapor pressure P 1 measured by the entry-side steam pressure gauge, with the second drain pipe, to discharge the drain,
Said the exit side steam pressure P 3 measured by the steam pressure gauge, if it becomes less than the vapor pressure P 1 measured by the entry-side steam pressure gauge, with the first drain pipe, to discharge the drain The operation method of the binary power generator according to any one of claims 1 to 3.
前記蒸発器の出側において、前記作動媒体の圧力を計測する出側媒体圧力計と、前記作動媒体の温度を計測する出側媒体温度計とを設けておき、
前記出側媒体圧力計で計測された蒸気の圧力及び出側媒体温度計で計測された蒸気の温度に基づいて、蒸発器の出側における作動媒体の過熱度を算出し、算出された過熱度が、予め定められた過熱度の許容範囲内に含まれるように、前記循環ポンプによる作動媒体の循環量と圧力を制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のバイナリー発電装置の運転方法。
On the outlet side of the evaporator, an outlet medium pressure gauge that measures the pressure of the working medium and an outlet medium thermometer that measures the temperature of the working medium are provided,
Based on the steam pressure measured by the outlet medium pressure gauge and the steam temperature measured by the outlet medium thermometer, the degree of superheat of the working medium on the outlet side of the evaporator is calculated, and the calculated degree of superheat The binary power generation according to any one of claims 1 to 4, wherein the circulation amount and the pressure of the working medium by the circulation pump are controlled so as to be included in a predetermined allowable range of superheat. How to operate the device.
前記蒸発器の出側に位置する前記蒸気配管をドレイン主流配管とドレイン分岐配管に分岐すると共に、前記分岐される位置にドレインの流出先を前記ドレイン主流配管と前記ドレイン分岐配管とに切り換えるドレイン冷却・排出切替弁を設け、
前記ドレイン分岐配管には、流通するドレインを冷却するドレイン冷却手段を設け、
前記ドレイン冷却手段より下流側で、前記ドレイン分岐配管と前記ドレイン主流配管と合流させてドレイン合流配管を形成し、
前記ドレイン合流配管を、前記強制ドレイン排出手段に接続し、
さらに、前記ドレイン合流配管にはドレインの温度を計測するドレイン温度計測手段を設け、
前記ドレイン冷却手段に導入される冷却水の流量を調整可能なドレイン冷却水流量調整弁を設けておき、
前記ドレイン温度計測手段で計測される前記ドレインの温度に基づいて、前記ドレイン冷却水流量調整弁の弁開度を調整することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のバイナリー発電装置の運転方法。
Drain cooling that branches the steam pipe located on the outlet side of the evaporator into a drain mainstream pipe and a drain branch pipe and switches the drain outlet to the drain mainstream pipe and the drain branch pipe at the branch position.・ Establish discharge switching valve
The drain branch pipe is provided with a drain cooling means for cooling the circulating drain,
On the downstream side of the drain cooling means, the drain branch pipe and the drain mainstream pipe are joined to form a drain junction pipe,
Connecting the drain confluence pipe to the forced drain discharge means;
Furthermore, the drain junction pipe is provided with a drain temperature measuring means for measuring the temperature of the drain,
A drain cooling water flow rate adjustment valve capable of adjusting the flow rate of cooling water introduced into the drain cooling means is provided,
The binary power generator according to any one of claims 1 to 5, wherein a valve opening degree of the drain cooling water flow rate adjustment valve is adjusted based on a temperature of the drain measured by the drain temperature measuring means. Driving method.
前記凝縮器で前記作動媒体の凝縮に用いられる冷却水の一部を前記ドレイン冷却手段に導入することを特徴とする請求項6に記載のバイナリー発電装置の運転方法。   The operation method of the binary power generator according to claim 6, wherein a part of cooling water used for condensing the working medium in the condenser is introduced into the drain cooling means.
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