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公開番号2025007744
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023109347
出願日2023-07-03
発明の名称発電システムおよび方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類F01K 9/00 20060101AFI20250109BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】発電システムおよび方法において、水素の冷熱を回収して有効利用を図る。
【解決手段】第1作動媒体により駆動する第1蒸気タービンと、第1蒸気タービンにより発電する第1発電機と、第1蒸気タービンから排出された第1作動媒体により液体水素を加熱して冷熱を回収する第1熱交換器と、第1熱交換器により冷却された第1作動媒体を加熱して第1蒸気タービンに供給する第2熱交換器と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１作動媒体により駆動する第１蒸気タービンと、
前記第１蒸気タービンにより発電する第１発電機と、
前記第１蒸気タービンから排出された前記第１作動媒体により液体水素を加熱して冷熱を回収する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器により冷却された前記第１作動媒体を加熱して前記第１蒸気タービンに供給する第２熱交換器と、
を備える発電システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１熱交換器は、液体水素を加熱して水素ガスを生成すると共に、前記液体水素から冷熱を回収して前記第１作動媒体を液化し、前記第２熱交換器は、液状の前記第１作動媒体をガス化する、
請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記第１熱交換器により液化した前記第１作動媒体を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクに貯留される前記第１作動媒体を加圧して前記第２熱交換器に供給するポンプとを有する、
請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
第２作動媒体を昇圧する圧縮機と、前記圧縮機により昇圧された前記第２作動媒体により駆動するガスタービンと、前記ガスタービンにより発電する第２発電機とを有し、
前記第２熱交換器は、前記ガスタービンから排出された前記第２作動媒体を前記第１熱交換器により冷却された前記第１作動媒体により冷却して前記圧縮機に供給する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電システム。
【請求項５】
前記ガスタービンから排出された前記第２作動媒体を前記第１熱交換器により加熱されてガス化した水素ガスにより冷却する第３熱交換器を有する、
請求項４に記載の発電システム。
【請求項６】
前記第１作動媒体と前記第２作動媒体は、窒素またはアルゴンである、
請求項４に記載の発電システム。
【請求項７】
前記第１蒸気タービンは、同軸上に支持される第１タービンおよび第２タービンを有し、前記第１タービンは、前記第２熱交換器により加熱された前記第１作動媒体により駆動し、前記第２タービンは、前記第１タービンから排出された後に加熱された前記第１作動媒体により駆動する、
請求項１に記載の発電システム。
【請求項８】
前記第１熱交換器により前記液体水素が加熱されて生成された水素ガスを燃料とする水素ガスタービンと、前記水素ガスタービンにより発電する第３発電機とを有する、
請求項１に記載の発電システム。
【請求項９】
前記水素ガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにより生成された前記蒸気により駆動する第２蒸気タービンと、前記第２蒸気タービンにより発電する第４発電機とを有する、
請求項８に記載の発電システム。
【請求項１０】
前記第１熱交換器により加熱されてガス化した水素ガスを前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により加熱する第４熱交換器を有する、
請求項９に記載の発電システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、発電システムおよび方法に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
カーボンニュートラルを実現させる発電システムにおいて、燃料として水素ガスを適用することが考えられている。水素は、液体水素の状態でタンクに貯留される。そのため、タンクに貯留された液体水素を気化器により気化して水素ガスとし、例えば、水素ガスタービンを用いた発電システムで利用される。このとき、気化器により液体水素を気化するときに冷熱を回収し、回収した冷熱を有効利用したいという要望がある。なお、液化天然ガスの冷熱を利用した発電システムとしては、例えば、特許文献１に記載された技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０００－２０４９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体水素は、大気圧（１気圧）での沸点が－２５３℃であり、気化器は、－２５３℃の液体水素を昇温して気化させる必要がある。液体水素を気化させるとき、加熱媒体として空気や海水などを使用ことが一般的である。しかし、この場合、回収した大量の冷熱を廃棄しており、エネルギー効率が良くないという課題がある。なお、特許文献１の技術は、対象が沸点－１６２℃の液化天然ガスであり、水素とは沸点が大幅に異なり、水素に利用することは困難である。
【０００５】
本開示は、上述した課題を解決するものであり、水素の冷熱を回収して有効利用を図る発電システムおよび方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本開示の発電システムは、第１作動媒体により駆動する第１蒸気タービンと、前記第１蒸気タービンにより発電する第１発電機と、前記第１蒸気タービンから排出された前記第１作動媒体により液体水素を加熱して冷熱を回収する第１熱交換器と、前記第１熱交換器により冷却された前記第１作動媒体を加熱して前記第１蒸気タービンに供給する第２熱交換器と、を備える。
【０００７】
また、本開示の発電方法は、第１作動媒体により液体水素を加熱するステップと、前記液体水素を加熱することで冷却された前記第１作動媒体を加熱するステップと、加熱された前記第１作動媒体により第１蒸気タービンを駆動するステップと、前記第１蒸気タービンにより発電するステップと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の発電システムおよび方法によれば、水素の冷熱を回収して有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１実施形態の発電システムを表す概略構成図である。
図２は、第１実施形態の第１発電システムを表す概略構成図である。
図３は、第２実施形態の発電システムを表す概略構成図である。
図４は、第２実施形態の第１発電システムを表す概略構成図である。
図５は、第３実施形態の第１発電システムを表す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
（【００１１】以降は省略されています）

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