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JP2024113774A - Heat storage system - Google Patents

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JP2024113774A
JP2024113774A JP2023018948A JP2023018948A JP2024113774A JP 2024113774 A JP2024113774 A JP 2024113774A JP 2023018948 A JP2023018948 A JP 2023018948A JP 2023018948 A JP2023018948 A JP 2023018948A JP 2024113774 A JP2024113774 A JP 2024113774A
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heat storage
steam
heat
storage material
temperature
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Pending
Application number
JP2023018948A
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Japanese (ja)
Inventor
康弘 横山
Yasuhiro Yokoyama
賢哲 安嶋
Kentetsu Yasujima
時空 吉田
Tokiaki Yoshida
浩太郎 武塙
Kotaro Takehana
繁行 峯松
Shigeyuki Minematsu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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    • Y02E60/14Thermal energy storage

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Abstract

To improve energy efficiency.SOLUTION: A heat storage system (10) includes a boiler (11) which generates steam, a steam turbine (12) to which the steam generated by the boiler is supplied, a condenser (13) for condensing the steam discharged from the steam turbine, and a heat storing and releasing system (21) which heats the condensed water generated by the condenser with a stored heat storage medium so as to generate steam and supplies the steam to the steam turbine. The heat storing and releasing system includes a heater (35) which can heat the stored heat storage medium. The heater heats the heat storage medium with a heat source other than the boiler.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、蓄熱材を用いた蓄熱システムに関する。 The present invention relates to a heat storage system using a heat storage material.

特許文献1に開示されるシステムは、作業流体を熱交換器の中を通って循環させるための作業流体回路、及び蓄熱媒体を循環させるための蓄熱媒体回路を有している。蓄熱媒体回路は、熱交換器を介して接続される高温貯蔵タンク及び低温貯蔵タンクを有している。熱交換器にて、高温貯蔵タンクから低温貯蔵タンクに送り出される蓄熱媒体から作業流体に熱が伝熱し、熱交換器から出た作業流体がタービンの中に入る。 The system disclosed in Patent Document 1 has a working fluid circuit for circulating a working fluid through a heat exchanger, and a heat storage medium circuit for circulating a heat storage medium. The heat storage medium circuit has a high-temperature storage tank and a low-temperature storage tank connected via a heat exchanger. In the heat exchanger, heat is transferred from the heat storage medium sent from the high-temperature storage tank to the low-temperature storage tank to the working fluid, and the working fluid leaving the heat exchanger enters the turbine.

特開2013-152073号公報JP 2013-152073 A

特許文献1のように、蓄熱媒体が液相のみの顕熱変化で熱交換し、作業流体が例えば蒸気のように顕熱変化及び潜熱変化で熱交換するシステムでは、蓄熱媒体と作業流体とで熱変換形態が異なることとなる。このため、蓄熱媒体の加熱を作業流体だけで行う場合、蓄熱媒体の流量を大きくすると作業流体と熱交換できない温度帯が生じ、また、蓄熱媒体の流量を小さくすると作業流体が高温の状態で熱交換器から流出し、エネルギー回収率が低くなる、という問題がある。 In a system in which the heat storage medium exchanges heat through sensible heat change only in the liquid phase, and the working fluid exchanges heat through sensible heat change and latent heat change, such as steam, as in Patent Document 1, the heat conversion modes of the heat storage medium and the working fluid are different. For this reason, when the heat storage medium is heated only by the working fluid, if the flow rate of the heat storage medium is increased, a temperature zone will arise in which heat cannot be exchanged with the working fluid, and if the flow rate of the heat storage medium is reduced, the working fluid will flow out of the heat exchanger at a high temperature, resulting in a low energy recovery rate.

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、エネルギー効率を向上することができる蓄熱システムを提供することを目的の一つとする。 The present invention was made in consideration of these points, and one of its objectives is to provide a heat storage system that can improve energy efficiency.

本発明における一態様の蓄熱システムは、蒸気を生成する蒸気生成器と、前記蒸気生成器にて生成した蒸気が供給される蒸気タービンと、前記蒸気タービンから排出される蒸気を復水する復水器と、貯留する蓄熱材によって前記復水器で生成された復水を加熱して蒸気を生成し、該蒸気を前記蒸気タービンに供給する蓄放熱系とを備えた蓄熱システムであって、前記蓄放熱系は、貯留する蓄熱材を加熱可能な加熱装置を備え、前記加熱装置は、前記蒸気生成器以外の熱源によって蓄熱材を加熱することを特徴とする。 The heat storage system of one aspect of the present invention is a heat storage system including a steam generator that generates steam, a steam turbine to which the steam generated by the steam generator is supplied, a condenser that condenses the steam discharged from the steam turbine, and a heat storage and release system that generates steam by heating the condensate generated by the condenser using a stored heat storage material and supplies the steam to the steam turbine, the heat storage and release system including a heating device capable of heating the stored heat storage material, and the heating device heats the heat storage material using a heat source other than the steam generator.

本発明によれば、加熱装置によって蓄放熱系の蓄熱材を加熱できるので、蓄熱材の加熱にて、蒸気発生器で生成された蒸気による蓄熱材への伝熱量を少なくしたり無くしたりすることができる。蒸気発生器で生成された蒸気による蓄熱材への伝熱量を少なくした場合、蓄熱材の流量を大きくすることで蒸気による加熱(蓄熱)後の蓄熱材が、まだ所望の温度まで上昇していなくても、加熱装置で蓄熱材を加熱し、蓄放熱系にて蓄熱材を高温として蓄熱材にて蒸気タービンに供給する蒸気を生成することができる。よって、蓄熱材にて蒸気と熱交換できない温度帯が生じることを回避でき、エネルギー回収率及びエネルギー効率を向上することができる。また、蒸気発生器で生成された蒸気によって蓄放熱系の蓄熱材を加熱(蓄熱)しない場合、該蓄熱材を加熱した後の蒸気が高温で流出することを回避でき、エネルギー効率の低下を抑制することができる。 According to the present invention, since the heat storage material of the heat storage and release system can be heated by the heating device, the amount of heat transferred to the heat storage material by the steam generated by the steam generator can be reduced or eliminated by heating the heat storage material. When the amount of heat transferred to the heat storage material by the steam generated by the steam generator is reduced, the flow rate of the heat storage material is increased, so that even if the heat storage material after heating (heat storage) by steam has not yet risen to the desired temperature, the heat storage material can be heated by the heating device, and the heat storage material can be heated to a high temperature in the heat storage and release system to generate steam to be supplied to the steam turbine by the heat storage material. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of a temperature zone in which heat exchange with steam cannot be performed in the heat storage material, and the energy recovery rate and energy efficiency can be improved. In addition, when the heat storage material of the heat storage and release system is not heated (heat stored) by the steam generated by the steam generator, it is possible to avoid the steam after heating the heat storage material flowing out at a high temperature, and a decrease in energy efficiency can be suppressed.

第1の実施の形態に係る蓄熱システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a heat storage system according to a first embodiment. 第2蓄熱運転モードの蓄熱システムを示す図1と同様の構成図である。FIG. 2 is a diagram similar to FIG. 1 showing the heat storage system in a second heat storage operation mode. 放熱運転モードの蓄熱システムを示す図1と同様の構成図である。FIG. 2 is a diagram similar to FIG. 1 showing the heat storage system in a heat dissipation operation mode. 比較構造及び第1の実施の形態の交換熱量と温度の関係を示すグラフである。13 is a graph showing the relationship between the amount of heat exchanged and temperature in the comparative structure and the first embodiment. 第2の実施の形態に係る蓄熱システムの概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a heat storage system according to a second embodiment. 蓄熱運転モードの蓄熱システムを示す図5と同様の構成図である。FIG. 6 is a diagram similar to FIG. 5, illustrating the heat storage system in a heat storage operation mode. 発電に必要なエネルギーの時間変化を示すグラフである。1 is a graph showing the change over time in energy required for power generation.

以下、本発明の一実施の形態に係る蓄熱システムについて、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、実施の形態に係る蓄熱システムの概略構成図である。図1に示すように、蓄熱システム10は、例えば、火力発電システムに用いられる。蓄熱システム10は、蒸気(過熱蒸気)を生成するボイラ(蒸気生成器)11と、蒸気から動力を発生する蒸気タービン(動力発生装置)12と、蒸気を凝縮して復水とする復水器(凝縮装置)13とを備えている。 A heat storage system according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a heat storage system according to an embodiment. As shown in FIG. 1, a heat storage system 10 is used, for example, in a thermal power generation system. The heat storage system 10 includes a boiler (steam generator) 11 that generates steam (superheated steam), a steam turbine (power generation device) 12 that generates power from the steam, and a condenser (condensing device) 13 that condenses the steam to produce condensed water.

ボイラ11は、熱源を介して水を加熱して蒸気を生成する。特に限定されるものでないが、ボイラ11の熱源は火力発電用の燃料の燃焼熱を発生するものであり、前記燃料としては、石炭・石油・天然ガス等の化石燃料、各種バイオマス燃料、水素燃料、アンモニア燃料等を使用することができる。 The boiler 11 generates steam by heating water through a heat source. Although not limited to this, the heat source of the boiler 11 generates heat from the combustion of fuel for thermal power generation, and the fuel may be fossil fuels such as coal, petroleum, and natural gas, various biomass fuels, hydrogen fuel, ammonia fuel, etc.

蒸気タービン12は、配管15を介してボイラ11にて生成した蒸気が供給される。蒸気タービン12は、蒸気の熱エネルギーを吸収して出力軸12aを回転する動力を発生し、低温になった蒸気を排出する。蒸気タービン12には、出力軸12aを介して発電機Gが接続され、発電機Gは、出力軸12aの回転により発電する。 The steam turbine 12 is supplied with steam generated in the boiler 11 via piping 15. The steam turbine 12 absorbs the thermal energy of the steam to generate power to rotate the output shaft 12a, and discharges the cooled steam. A generator G is connected to the steam turbine 12 via the output shaft 12a, and the generator G generates electricity by rotating the output shaft 12a.

蒸気タービン12の出口側には配管16が接続され、かかる配管16に上流側から下流側に向かって順に復水器13、復水ポンプ17、ボイラ給水ポンプ18及びエジェクタ19が設けられる。復水器13は、蒸気タービン12から排出される蒸気を回収し、該蒸気を凝縮して復水する。復水器13で生成された復水は、復水ポンプ17及びボイラ給水ポンプ18によってエジェクタ19及びボイラ11に向かって送出される。なお、エジェクタ19及びその周辺構造については後述する。 A pipe 16 is connected to the outlet side of the steam turbine 12, and a condenser 13, a condensate pump 17, a boiler feedwater pump 18, and an ejector 19 are provided on the pipe 16 in this order from upstream to downstream. The condenser 13 recovers the steam discharged from the steam turbine 12, and condenses the steam to condense it. The condensate generated by the condenser 13 is sent by the condensate pump 17 and the boiler feedwater pump 18 toward the ejector 19 and the boiler 11. The ejector 19 and its surrounding structure will be described later.

蓄熱システム10は、ボイラ11からの蒸気及び復水器13からの復水が供給される蓄放熱系21を更に備えている。蓄放熱系21は、蓄熱材HSを貯留して用いており、該蓄熱材HSと蒸気及び復水との間で熱交換を行う。ここで、蓄熱材HSは、蒸気や水に対して液相で熱交換する顕熱式の蓄熱材であり、化学的に不活性な溶融塩等が用いられる。 The heat storage system 10 further includes a heat storage/discharge system 21 to which steam from the boiler 11 and condensate from the condenser 13 are supplied. The heat storage/discharge system 21 stores and uses a heat storage material HS, and exchanges heat between the heat storage material HS and the steam and condensate. Here, the heat storage material HS is a sensible heat storage material that exchanges heat with steam or water in the liquid phase, and chemically inactive molten salt or the like is used.

蓄放熱系21は、ボイラ11と蒸気タービン12とを接続する配管15から分岐する配管22を介してボイラ11から蒸気が供給される熱交換器23と、蓄熱材HSを収容する高温蓄熱槽24及び低温蓄熱槽25とを備えている。 The heat storage and release system 21 includes a heat exchanger 23 to which steam is supplied from the boiler 11 via a pipe 22 branching off from a pipe 15 connecting the boiler 11 and the steam turbine 12, and a high-temperature heat storage tank 24 and a low-temperature heat storage tank 25 that contain the heat storage material HS.

高温蓄熱槽24は、熱交換器23で加熱した蓄熱材HSを収容する。低温蓄熱槽25は、熱交換器23で放熱した蓄熱材HSを収容する。よって、高温蓄熱槽24には低温蓄熱槽25より高温の蓄熱材HSが収容される。 The high-temperature heat storage tank 24 contains the heat storage material HS that has been heated by the heat exchanger 23. The low-temperature heat storage tank 25 contains the heat storage material HS that has dissipated heat in the heat exchanger 23. Therefore, the high-temperature heat storage tank 24 contains heat storage material HS that is at a higher temperature than the low-temperature heat storage tank 25.

高温蓄熱槽24は高温蓄熱槽用配管27を介して熱交換器23に接続される。高温蓄熱槽用配管27は、高温蓄熱槽24と熱交換器23とを接続する主配管27aと、主配管27aに対して分岐及び合流する副配管27b(図1中破線で図示)とを備えている。副配管27bには、蓄熱材HSを高温蓄熱槽24から熱交換器23を経て低温蓄熱槽25に送出するポンプ28が設けられる。更に、副配管27bには、蓄熱材HSの流れを遮断及び許容する弁29が設けられる。 The high-temperature heat storage tank 24 is connected to the heat exchanger 23 via a high-temperature heat storage tank pipe 27. The high-temperature heat storage tank pipe 27 includes a main pipe 27a that connects the high-temperature heat storage tank 24 and the heat exchanger 23, and a sub-pipe 27b (shown by a dashed line in FIG. 1) that branches off and merges with the main pipe 27a. A pump 28 is provided in the sub-pipe 27b to send the heat storage material HS from the high-temperature heat storage tank 24 through the heat exchanger 23 to the low-temperature heat storage tank 25. Furthermore, a valve 29 is provided in the sub-pipe 27b to block and allow the flow of the heat storage material HS.

低温蓄熱槽25は低温蓄熱槽用配管31を介して熱交換器23に接続される。低温蓄熱槽用配管31は、低温蓄熱槽25と熱交換器23とを接続する主配管31aと、主配管31aに対して分岐及び合流する副配管31b(図1中破線で図示)とを備えている。主配管31aには、蓄熱材HSを低温蓄熱槽25から熱交換器23を経て高温蓄熱槽24に送出するポンプ32が設けられる。更に、副配管31bには、蓄熱材HSの流れを遮断及び許容する弁33が設けられる。 The low-temperature heat storage tank 25 is connected to the heat exchanger 23 via a low-temperature heat storage tank pipe 31. The low-temperature heat storage tank pipe 31 includes a main pipe 31a that connects the low-temperature heat storage tank 25 and the heat exchanger 23, and a sub-pipe 31b (shown by a dashed line in FIG. 1) that branches off and merges with the main pipe 31a. The main pipe 31a is provided with a pump 32 that sends the heat storage material HS from the low-temperature heat storage tank 25 through the heat exchanger 23 to the high-temperature heat storage tank 24. Furthermore, the sub-pipe 31b is provided with a valve 33 that blocks and allows the flow of the heat storage material HS.

熱交換器23は、低温蓄熱槽25から高温蓄熱槽24に供給される間に通過する蓄熱材HSと、ボイラ11から配管22を経て通過する蒸気との間で熱交換可能に設けられる。かかる熱交換によって、蓄熱材HSが加熱(蓄熱)され、且つ、ボイラ11から供給された蒸気が冷却されて該蒸気の熱量が減少する。熱交換器23で熱量が減少した蒸気は、気相となる他、温度や圧力によっては水を含む気液二相の蒸気(飽和蒸気)となる。 The heat exchanger 23 is provided so that heat can be exchanged between the heat storage material HS passing through it while being supplied from the low-temperature heat storage tank 25 to the high-temperature heat storage tank 24, and the steam passing through it from the boiler 11 via the piping 22. Through this heat exchange, the heat storage material HS is heated (heat is stored), and the steam supplied from the boiler 11 is cooled, reducing the heat content of the steam. The steam whose heat content has been reduced by the heat exchanger 23 becomes a gas phase, and depending on the temperature and pressure, it becomes two-phase gas-liquid steam (saturated steam) containing water.

蓄放熱系21は、貯留する蓄熱材HSを加熱可能な加熱装置を構成するヒータ35を更に備え、ヒータ35はボイラ11で生成された蒸気以外の熱源となる。ヒータ35は、図示構成例では、高温蓄熱槽24に設けられて高温蓄熱槽24内に貯留(供給)された状態の蓄熱材HSを加熱可能としているが、これに限られるものでない。例えば、高温蓄熱槽用配管27の主配管27aにヒータ35を設け、かかるヒータ35によって低温蓄熱槽25から高温蓄熱槽24に貯留(供給)する直前の蓄熱材HSが加熱されるようにしてもよい。ヒータ35は、発電機Gにて発生した電力によって発熱して蓄熱材HSを加熱し、好ましくは、所定の電力供給先での要求電力に対する余剰電力が発電機Gから供給されて発熱するよう、不図示の制御部によって制御される。 The heat storage and release system 21 further includes a heater 35 constituting a heating device capable of heating the stored heat storage material HS, and the heater 35 is a heat source other than the steam generated by the boiler 11. In the illustrated configuration example, the heater 35 is provided in the high-temperature heat storage tank 24 and is capable of heating the heat storage material HS stored (supplied) in the high-temperature heat storage tank 24, but is not limited to this. For example, the heater 35 may be provided in the main pipe 27a of the high-temperature heat storage tank pipe 27, and the heat storage material HS immediately before being stored (supplied) from the low-temperature heat storage tank 25 to the high-temperature heat storage tank 24 may be heated by the heater 35. The heater 35 generates heat by the power generated by the generator G to heat the heat storage material HS, and is preferably controlled by a control unit (not shown) so that surplus power to the required power at a specified power supply destination is supplied from the generator G to generate heat.

エジェクタ19は、スチームエジェクタ等により構成され、液流に蒸気を混合してその熱と運動量を渡し、吸引側入口部19bより導入された流体圧より高圧の噴出流体を得る装置とされる。エジェクタ19は、駆動側入口部19a、吸引側入口部19b及び吐出側出口部19cを備えている。 The ejector 19 is composed of a steam ejector or the like, and is a device that mixes steam with the liquid flow to transfer its heat and momentum, and obtains a high-pressure ejected fluid from the fluid pressure introduced through the suction side inlet 19b. The ejector 19 has a drive side inlet 19a, a suction side inlet 19b, and a discharge side outlet 19c.

駆動側入口部19aには配管16の下流側が接続され、復水ポンプ17及びボイラ給水ポンプ18によって送出された復水が供給される。吸引側入口部19bには、熱交換器23に接続される配管38が接続され、かかる配管38を通じてボイラ11で生成されてから熱交換器23で放熱して排出された蒸気が吸引側入口部19bに供給される。吐出側出口部19cに接続される配管39は、ボイラ11の入口に接続される。 The downstream side of the pipe 16 is connected to the drive side inlet 19a, and condensate pumped by the condensate pump 17 and the boiler feed water pump 18 is supplied to the drive side inlet 19a. A pipe 38 connected to the heat exchanger 23 is connected to the suction side inlet 19b, and steam generated in the boiler 11, which has dissipated heat in the heat exchanger 23 and been discharged is supplied to the suction side inlet 19b through the pipe 38. The pipe 39 connected to the discharge side outlet 19c is connected to the inlet of the boiler 11.

エジェクタ19では、駆動側入口部19aに高圧の復水が供給され、吸引側入口部19bに蒸気が供給されると、エジェクタ19内部の駆動ノズル出口で超音速となり、復水の状態は気液二相流となることで静圧が低下し、蒸気を吸引する作用が発生する。また、蒸気と復水との接触により蒸気が凝縮して復水と混合し、吸引側入口部19bから供給される蒸気圧よりも圧力が上昇して吐出側出口部19cから排出される。 In the ejector 19, when high-pressure condensate is supplied to the drive-side inlet 19a and steam is supplied to the suction-side inlet 19b, the condensate reaches supersonic speed at the drive nozzle outlet inside the ejector 19, and the condensate becomes a gas-liquid two-phase flow, lowering the static pressure and drawing in the steam. In addition, the steam condenses and mixes with the condensate upon contact with the steam, and the pressure rises above the steam pressure supplied from the suction-side inlet 19b, and the steam is discharged from the discharge-side outlet 19c.

配管16において、ボイラ給水ポンプ18とエジェクタ19との間には、ボイラ給水ポンプ18から送出される復水の流れを遮断及び許容する弁41が設けられる。また、配管38において、熱交換器23とエジェクタ19との間には、熱交換器23で放熱された蒸気の流れを遮断及び許容する弁42が設けられる。 In the piping 16, between the boiler feedwater pump 18 and the ejector 19, a valve 41 is provided to block and allow the flow of condensate discharged from the boiler feedwater pump 18. In addition, in the piping 38, between the heat exchanger 23 and the ejector 19, a valve 42 is provided to block and allow the flow of steam that has been dissipated heat by the heat exchanger 23.

蓄熱システム10は、エジェクタ19を迂回するように配管16、39に接続されたバイパス管43(図1中破線で図示)を更に備えている。バイパス管43における一端(上流端)の接続位置は、配管16におけるボイラ給水ポンプ18とエジェクタ19の駆動側入口部19aとの間とされ、更に具体的には、配管16におけるボイラ給水ポンプ18と弁41との間とされる。バイパス管43における他端(下流端)の接続位置は、配管39におけるエジェクタ19の吐出側出口部19cとボイラ11の入口との間とされる。 The thermal storage system 10 further includes a bypass pipe 43 (shown by a dashed line in FIG. 1) connected to the pipes 16 and 39 so as to bypass the ejector 19. One end (upstream end) of the bypass pipe 43 is connected between the boiler feedwater pump 18 in the pipe 16 and the drive side inlet 19a of the ejector 19, and more specifically, between the boiler feedwater pump 18 in the pipe 16 and the valve 41. The other end (downstream end) of the bypass pipe 43 is connected between the discharge side outlet 19c of the ejector 19 in the pipe 39 and the inlet of the boiler 11.

バイパス管43には、ボイラ給水ポンプ18から送出される復水の流れを遮断及び許容する弁44が設けられる。 The bypass pipe 43 is provided with a valve 44 that blocks and allows the flow of condensate sent from the boiler feedwater pump 18.

蓄熱システム10は、配管16と配管38とを接続して復水が流れる配管46(図1中破線で図示)を更に備えている。配管46の具体的な接続位置は、一端が配管16における復水ポンプ17とボイラ給水ポンプ18との間とされ、他端が配管38における熱交換器23と弁42との間とされる。 The heat storage system 10 further includes a pipe 46 (shown by a dashed line in FIG. 1) that connects the pipe 16 and the pipe 38 and through which the condensate flows. The specific connection position of the pipe 46 is such that one end is between the condensate pump 17 and the boiler feedwater pump 18 on the pipe 16, and the other end is between the heat exchanger 23 and the valve 42 on the pipe 38.

配管46には、復水器13から配管16に流れる復水を配管38、熱交換器23に送出するポンプ47が設けられる。更に、配管46には、復水の流れを遮断及び許容する弁48が設けられる。 A pump 47 is provided in the piping 46 to send the condensate flowing from the condenser 13 to the piping 16 to the piping 38 and the heat exchanger 23. In addition, a valve 48 is provided in the piping 46 to block and allow the flow of the condensate.

ここで、熱交換器23は、復水器13から配管16、46、38を経て通過する復水と、高温蓄熱槽24から低温蓄熱槽25に供給される間に通過する蓄熱材HSとの間で熱交換可能に設けられる(図3参照)。かかる熱交換によって、蓄熱材HSが放熱され、且つ、復水が加熱されて蒸気が生成され、言い換えると復水(蒸気)の熱量が増加する。熱交換器23で生成された蒸気は配管22から配管15を通じて蒸気タービン12に供給される。ここにおいて、熱交換器23は、蒸気タービン12に供給する蒸気を生成可能な補助ボイラ(補助蒸気生成器)として機能する。 Here, the heat exchanger 23 is provided so as to be able to exchange heat between the condensate passing from the condenser 13 through the pipes 16, 46, and 38 and the heat storage material HS passing through while being supplied from the high-temperature heat storage tank 24 to the low-temperature heat storage tank 25 (see FIG. 3). Through this heat exchange, the heat storage material HS is dissipated, and the condensate is heated to generate steam, in other words, the heat quantity of the condensate (steam) is increased. The steam generated in the heat exchanger 23 is supplied to the steam turbine 12 through the pipes 22 and 15. Here, the heat exchanger 23 functions as an auxiliary boiler (auxiliary steam generator) capable of generating steam to be supplied to the steam turbine 12.

第1の実施の形態の蓄熱システム10は、第1蓄熱運転モードと、第2蓄熱運転モードと、放熱運転モードとで選択的に運転される。第1蓄熱運転モード及び第2蓄熱運転モードは、蓄熱材HSに熱エネルギーが蓄積され、発電機Gから所定の電力供給先への出力が相対的に低くなるモードとされる。放熱運転モードは、蓄熱材HSから熱エネルギーが放出され、発電機Gから所定の電力供給先への出力が相対的に高くなるモードとされる。以下、図1を参照して第1蓄熱運転モードについて説明し、図2を参照して第2蓄熱運転モードについて説明し、図3を参照して放熱運転モードについて説明する。なお、図1~図3にて、各運転モードで使用されない配管が破線で図示される。 The heat storage system 10 of the first embodiment is selectively operated in a first heat storage operation mode, a second heat storage operation mode, and a heat dissipation operation mode. In the first heat storage operation mode and the second heat storage operation mode, thermal energy is stored in the heat storage material HS, and the output from the generator G to a specified power supply destination is relatively low. In the heat dissipation operation mode, thermal energy is released from the heat storage material HS, and the output from the generator G to a specified power supply destination is relatively high. Below, the first heat storage operation mode will be described with reference to FIG. 1, the second heat storage operation mode will be described with reference to FIG. 2, and the heat dissipation operation mode will be described with reference to FIG. 3. In addition, in FIG. 1 to FIG. 3, pipes that are not used in each operation mode are illustrated with dashed lines.

[第1蓄熱運転モード:図1]
第1蓄熱運転モードでは、弁29、33、44、48が閉塞され、弁41、42が開放される。また、復水ポンプ17、ボイラ給水ポンプ18及びポンプ32が作動され、ポンプ28、47が停止される。
[First heat storage operation mode: Figure 1]
In the first heat-storage operation mode, the valves 29, 33, 44, and 48 are closed, and the valves 41 and 42 are open. In addition, the condensate pump 17, the boiler feedwater pump 18, and the pump 32 are operated, and the pumps 28 and 47 are stopped.

蓄放熱系21のポンプ32の作動によって、低温蓄熱槽25の蓄熱材HSが低温蓄熱槽用配管31の主配管31aを経て熱交換器23に流入する。熱交換器23では、蓄熱材HSがボイラ11にて生成された蒸気と熱交換して温度上昇することで加熱される。熱交換器23で加熱された蓄熱材HSは、ポンプ32の動力により高温蓄熱槽用配管27の主配管27aを経て高温蓄熱槽24に貯留される。 When the pump 32 of the heat storage and release system 21 is operated, the heat storage material HS in the low-temperature heat storage tank 25 flows into the heat exchanger 23 via the main pipe 31a of the low-temperature heat storage tank piping 31. In the heat exchanger 23, the heat storage material HS is heated by heat exchange with the steam generated in the boiler 11 and the temperature is increased. The heat storage material HS heated in the heat exchanger 23 is stored in the high-temperature heat storage tank 24 via the main pipe 27a of the high-temperature heat storage tank piping 27 by the power of the pump 32.

よって、高温蓄熱槽24では高温となる蓄熱材HSの貯留量が増加し、かつ、低温蓄熱槽25では低温となる蓄熱材HSの貯留量が減少する。これにより、蓄熱システム10としての蓄熱エネルギーが増加することとなる。 As a result, the amount of heat storage material HS that becomes high temperature increases in the high-temperature heat storage tank 24, and the amount of heat storage material HS that becomes low temperature decreases in the low-temperature heat storage tank 25. This increases the heat storage energy of the heat storage system 10.

第1蓄熱運転モードにて、ボイラ11で生成された蒸気(過熱蒸気)は配管15、22にて熱交換器23及び蒸気タービン12に分配される。配管22から熱交換器23に流入した蒸気は、低温蓄熱槽25から高温蓄熱槽24に送出される蓄熱材HSに放熱して冷却され、配管38を経てエジェクタ19に吸引側入口部19bに吸引される。 In the first heat storage operation mode, the steam (superheated steam) generated in the boiler 11 is distributed to the heat exchanger 23 and the steam turbine 12 via the pipes 15 and 22. The steam that flows into the heat exchanger 23 from the pipe 22 is cooled by dissipating heat to the heat storage material HS sent from the low-temperature heat storage tank 25 to the high-temperature heat storage tank 24, and is sucked into the suction side inlet 19b of the ejector 19 via the pipe 38.

第1蓄熱運転モードにて、配管15から蒸気タービン12に流入した蒸気は、蒸気タービン12にて熱エネルギーが出力軸12aを回転する動力に変換され、温度低下して排出される。出力軸12aの回転動力によって発電機Gで発電され、所定の電力供給先に電力が供給される。蒸気タービン12から排出された蒸気は復水器13で復水される。かかる復水は、復水ポンプ17及びボイラ給水ポンプ18により配管16を経てエジェクタ19に供給され、駆動側入口部19aに流入される。 In the first heat storage operation mode, the steam that flows into the steam turbine 12 from the pipe 15 is converted into power to rotate the output shaft 12a by the thermal energy in the steam turbine 12, and is discharged with a reduced temperature. The generator G generates electricity using the rotational power of the output shaft 12a, and supplies the electricity to a specified power supply destination. The steam discharged from the steam turbine 12 is condensed in the condenser 13. This condensate is supplied to the ejector 19 via the pipe 16 by the condensate pump 17 and the boiler feed water pump 18, and flows into the drive side inlet 19a.

エジェクタ19には、駆動側入口部19aから復水が供給され、吸引側入口部19bから熱交換器23で放熱して排出された蒸気が供給される。そして、エジェクタ19内部にて、復水と蒸気とが接触して蒸気が凝縮して混合され、エジェクタ19に流入する前と比べて温度上昇した復水として吐出側出口部19c及び配管39を経てボイラ11に供給される。 Condensate is supplied to the ejector 19 from the drive side inlet 19a, and steam that has dissipated heat in the heat exchanger 23 and been discharged is supplied from the suction side inlet 19b. Inside the ejector 19, the condensate and steam come into contact with each other, causing the steam to condense and mix, and the condensate, which has a higher temperature than before it flowed into the ejector 19, is supplied to the boiler 11 via the discharge side outlet 19c and piping 39.

このように、第1蓄熱運転モードにて、ボイラ11→熱交換器23→エジェクタ19→ボイラ11の流れで蒸気及び水(復水)が循環する循環系を構成することができる。また、第1蓄熱運転モードでは、ボイラ11で生成された蒸気により熱交換器23を介して蓄熱材HSを加熱して蓄熱材HSの熱量を増大させることができる。 In this way, in the first heat storage operation mode, a circulation system can be configured in which steam and water (condensate) circulate in the following flow: boiler 11 → heat exchanger 23 → ejector 19 → boiler 11. Also, in the first heat storage operation mode, the heat storage material HS can be heated via the heat exchanger 23 by the steam generated in the boiler 11, thereby increasing the heat quantity of the heat storage material HS.

[第2蓄熱運転モード:図2]
第2蓄熱運転モードでは、弁29、33、41、42、48が閉塞され、弁44が開放される。また、復水ポンプ17及びボイラ給水ポンプ18が作動され、ポンプ28、32、47が停止される。これにより、第2蓄熱運転モードでは、蓄放熱系21の運転が停止される。よって、高温蓄熱槽24と低温蓄熱槽25との間での蓄熱材HSの移動が停止され、熱交換器23にて蓄熱材HSによる熱交換も停止される。
[Second heat storage operation mode: Figure 2]
In the second heat storage operation mode, the valves 29, 33, 41, 42, and 48 are closed, and the valve 44 is opened. In addition, the condensate pump 17 and the boiler feed water pump 18 are operated, and the pumps 28, 32, and 47 are stopped. As a result, in the second heat storage operation mode, the operation of the heat storage and release system 21 is stopped. Therefore, the movement of the heat storage material HS between the high temperature heat storage tank 24 and the low temperature heat storage tank 25 is stopped, and the heat exchange by the heat storage material HS in the heat exchanger 23 is also stopped.

第2蓄熱運転モードにて、ボイラ11で生成された蒸気(過熱蒸気)の全てが配管15を介して蒸気タービン12に供給される。配管15から蒸気タービン12に流入した蒸気は、蒸気タービン12にて熱エネルギーが出力軸12aを回転する動力に変換され、温度低下して排出される。出力軸12aの回転動力によって発電機Gで発電され、所定の電力供給先に電力が供給され、該電力供給先での要求電力に対する余剰電力がヒータ35に供給される。これにより、ヒータ35が発熱し、高温蓄熱槽24に貯留される蓄熱材HSをヒータ35によって加熱して蓄熱材HSが温度上昇される。 In the second heat storage operation mode, all of the steam (superheated steam) generated in the boiler 11 is supplied to the steam turbine 12 via the pipe 15. The steam that flows into the steam turbine 12 from the pipe 15 is converted into thermal energy by the steam turbine 12 to power that rotates the output shaft 12a, and is discharged with a reduced temperature. The generator G generates electricity using the rotational power of the output shaft 12a, and the electricity is supplied to a specified power supply destination, and the surplus electricity relative to the required power at the power supply destination is supplied to the heater 35. This causes the heater 35 to generate heat, and the heat storage material HS stored in the high-temperature heat storage tank 24 is heated by the heater 35, raising the temperature of the heat storage material HS.

蒸気タービン12から排出された蒸気は復水器13で復水される。かかる復水は、復水ポンプ17及びボイラ給水ポンプ18により配管16を経てバイパス管43を流れ、配管39を経てボイラ11に供給される。 The steam discharged from the steam turbine 12 is condensed in the condenser 13. This condensate is pumped by the condensate pump 17 and the boiler feedwater pump 18 through the pipe 16, the bypass pipe 43, and the pipe 39 to the boiler 11.

このように、第2蓄熱運転モードでは、ボイラ11で生成された蒸気以外の熱源となるヒータ35により蓄熱材HSを加熱して蓄熱材HSの熱量を増大させることができる。また、第1の実施の形態では、第1蓄熱運転モードと第2蓄熱運転モードとを選択して実施することで、熱交換器23とヒータ35とを選択的に用いて蓄熱材HSを加熱することができる。 In this way, in the second heat storage operation mode, the heat storage material HS can be heated by the heater 35, which is a heat source other than the steam generated by the boiler 11, to increase the heat quantity of the heat storage material HS. In addition, in the first embodiment, by selectively implementing the first heat storage operation mode and the second heat storage operation mode, the heat exchanger 23 and the heater 35 can be selectively used to heat the heat storage material HS.

[放熱運転モード:図3]
放熱運転モードでは、弁41、42が閉塞され、弁29、33、44、48が開放される。また、復水ポンプ17、ボイラ給水ポンプ18及びポンプ28、47が作動され、ポンプ32が停止される。
[Heat dissipation operation mode: Figure 3]
In the heat dissipation operation mode, the valves 41 and 42 are closed, and the valves 29, 33, 44, and 48 are opened. In addition, the condensate pump 17, the boiler feed water pump 18, and the pumps 28 and 47 are operated, and the pump 32 is stopped.

ポンプ28の作動によって、高温蓄熱槽24の蓄熱材HSが高温蓄熱槽用配管27の副配管27bを経て熱交換器23に流入する。熱交換器23では、蓄熱材HSが復水器13で生成された復水と熱交換して温度降下することで放熱される。熱交換器23で放熱された蓄熱材HSは、ポンプ28の動力により低温蓄熱槽用配管31の副配管31bを経て低温蓄熱槽25に貯留される。 When the pump 28 is operated, the heat storage material HS in the high-temperature heat storage tank 24 flows into the heat exchanger 23 via the sub-pipe 27b of the high-temperature heat storage tank piping 27. In the heat exchanger 23, the heat storage material HS exchanges heat with the condensate generated in the condenser 13, lowering its temperature and dissipating heat. The heat storage material HS that has dissipated heat in the heat exchanger 23 is stored in the low-temperature heat storage tank 25 via the sub-pipe 31b of the low-temperature heat storage tank piping 31 by the power of the pump 28.

よって、低温蓄熱槽25では低温となる蓄熱材HSの貯留量が増加し、かつ、高温蓄熱槽24では高温となる蓄熱材HSの貯留量が減少する。よって、蓄熱システム10としての蓄熱エネルギーが減少することとなる。 As a result, the amount of low-temperature heat storage material HS stored in the low-temperature heat storage tank 25 increases, and the amount of high-temperature heat storage material HS stored in the high-temperature heat storage tank 24 decreases. As a result, the heat storage energy of the heat storage system 10 decreases.

放熱運転モードにて、ボイラ11で生成された蒸気(過熱蒸気)の全てが配管15を介して蒸気タービン12に供給される。配管15から蒸気タービン12に流入した蒸気は、蒸気タービン12にて熱エネルギーが出力軸12aを回転する動力に変換され、温度低下して排出される。出力軸12aの回転動力によって発電機Gで発電され、所定の電力供給先に電力が供給される。蒸気タービン12から排出された蒸気は復水器13で復水される。かかる復水は、復水ポンプ17、ボイラ給水ポンプ18及びポンプ47によって配管16を送出され、配管16、46の分岐位置にて分配される。 In the heat dissipation operation mode, all of the steam (superheated steam) generated in the boiler 11 is supplied to the steam turbine 12 via the pipe 15. The steam that flows into the steam turbine 12 from the pipe 15 is converted into thermal energy by the steam turbine 12 to power that rotates the output shaft 12a, and is discharged with a reduced temperature. The generator G generates electricity using the rotational power of the output shaft 12a, and supplies the electricity to a specified power supply destination. The steam discharged from the steam turbine 12 is condensed by the condenser 13. The condensate is sent through the pipe 16 by the condensate pump 17, the boiler feedwater pump 18, and the pump 47, and is distributed at the branch point of the pipes 16 and 46.

配管46で分配されずに配管16を流れる復水はバイパス管43及び配管39を経てボイラ11に供給される。 The condensate that flows through pipe 16 without being distributed through pipe 46 is supplied to boiler 11 via bypass pipe 43 and pipe 39.

配管46に流入する復水は、配管38を経て熱交換器23に供給される。熱交換器23に流入した復水は、熱交換器23にて高温蓄熱槽24から低温蓄熱槽25に送出される蓄熱材HSからの放熱で加熱され、熱交換器23にて蒸気が生成される。熱交換器23で生成された蒸気は、配管22を経て配管15に流入し、ボイラ11で生成された蒸気と合流して蒸気タービン12に供給される。 The condensate flowing into pipe 46 is supplied to heat exchanger 23 via pipe 38. The condensate flowing into heat exchanger 23 is heated by heat radiation from heat storage material HS sent from high-temperature heat storage tank 24 to low-temperature heat storage tank 25 in heat exchanger 23, and steam is generated in heat exchanger 23. The steam generated in heat exchanger 23 flows into pipe 15 via pipe 22, merges with steam generated in boiler 11, and is supplied to steam turbine 12.

このように、放熱運転モードでは、ボイラ11だけでなく蓄熱材HSからも熱エネルギーが供給され、各蓄熱運転モードに比べて蒸気タービン12の出力を増大させることができる。よって、放熱運転モードは、発電機Gの電力供給先での出力が相対的に高くなる場合に対応可能なモードとすることができる。一方、第1蓄熱運転モードはボイラ11からの蒸気が分配される熱交換器23にて、第2蓄熱運転モードは余剰電力が供給されるヒータ35にて、蓄熱材HSに熱エネルギーが蓄積される。よって、各蓄熱運転モードは、発電機Gの電力供給先での出力が相対的に低くなる場合に対応可能なモードとすることができる。これにより、各蓄熱運転モード及び放熱運転モードの切り替えによって、発電出力要求に応じた発電機Gの出力調整を行うことができる。 In this way, in the heat dissipation operation mode, thermal energy is supplied not only from the boiler 11 but also from the heat storage material HS, and the output of the steam turbine 12 can be increased compared to each heat storage operation mode. Therefore, the heat dissipation operation mode can be a mode that can respond to cases where the output of the power supply destination of the generator G becomes relatively high. On the other hand, in the first heat storage operation mode, thermal energy is stored in the heat storage material HS in the heat exchanger 23 to which the steam from the boiler 11 is distributed, and in the second heat storage operation mode, thermal energy is stored in the heater 35 to which surplus power is supplied. Therefore, each heat storage operation mode can be a mode that can respond to cases where the output of the power supply destination of the generator G becomes relatively low. As a result, the output of the generator G can be adjusted according to the power generation output request by switching between each heat storage operation mode and heat dissipation operation mode.

続いて、第1の実施の形態の効果について、比較構造を用いて以下に説明する。比較構造は、第1の実施の形態におけるヒータ35を設置しない構成とされる。また、第1の実施の形態及び比較構造の両方にて、蓄熱材として液相の溶融塩を用いる。 Next, the effects of the first embodiment will be described below using a comparative structure. The comparative structure is configured without the heater 35 in the first embodiment. In addition, in both the first embodiment and the comparative structure, liquid phase molten salt is used as the heat storage material.

図4は、比較構造及び第1の実施の形態の交換熱量と温度の関係を示すグラフである。図4にて、横軸は交換熱量(MW)、縦軸は温度(℃)とする。図4のグラフにて、蓄熱材に溶融塩を用いているので、通常運転時にて蓄熱材が高温温度THと低温温度TLとの間の範囲で温度変化して液相を維持する。よって、蓄熱材は顕熱変化となり、比較構造における蓄熱時の矢印線GHa、GH1及び放熱時の矢印線GLのそれぞれにて、熱量の変化に対する温度変化が直線的(傾きが均一)に変化する。 Figure 4 is a graph showing the relationship between the amount of heat exchanged and temperature in the comparative structure and the first embodiment. In Figure 4, the horizontal axis is the amount of heat exchanged (MW), and the vertical axis is the temperature (°C). In the graph in Figure 4, since molten salt is used as the heat storage material, the heat storage material changes temperature between the high temperature TH and the low temperature TL during normal operation and maintains a liquid phase. Therefore, the heat storage material undergoes sensible heat change, and the temperature change with respect to the change in heat amount changes linearly (with a uniform slope) in each of the arrow lines GHa and GH1 during heat storage and the arrow line GL during heat release in the comparative structure.

一方、図4にて破線GWで示すように、水(蒸気)は、水と蒸気とが混在した気液二相の状態となる飽和蒸気にて潜熱変化となって温度が一定となる。また、破線GWでは、飽和蒸気より熱量が大きくなると過熱蒸気にて顕熱変化となって熱量に応じて直線的に温度が変化し、飽和蒸気より熱量が大きくなると圧縮水にて顕熱変化となって熱量に応じて直線的に温度が変化する。 On the other hand, as shown by the dashed line GW in Figure 4, water (steam) changes into saturated steam, which is a two-phase gas-liquid state where water and steam are mixed, and the temperature remains constant as a result of latent heat changes. Also, in the dashed line GW, when the heat quantity becomes greater than that of saturated steam, the temperature changes linearly according to the heat quantity as the superheated steam changes into sensible heat, and when the heat quantity becomes greater than that of saturated steam, the temperature changes linearly according to the heat quantity as the compressed water changes into sensible heat.

蓄熱材を加熱する場合、蒸気と蓄熱材との間で熱交換を行えるよう、熱交換中に蒸気に比べて蓄熱材の方が温度を低く維持する必要がある。すると、低温温度TLの蓄熱材を加熱する場合の温度変化を示す矢印線GHa、GH1は、破線GWの飽和蒸気及び過熱蒸気の境界点で最接近する図示のようになる。矢印線GHaは、加熱後の蓄熱材の温度がより高温になることを優先した場合の温度変化を示しており、該温度変化での矢印線GHaにおける横軸方向の変化量が蓄熱材における蓄熱時の交換熱量Q1となる。 When heating the heat storage material, it is necessary to maintain the temperature of the heat storage material lower than that of the steam during heat exchange so that heat exchange can take place between the steam and the heat storage material. Then, the arrow lines GHa and GH1, which show the temperature change when the heat storage material at the low temperature TL is heated, approach each other most closely at the boundary point of the dashed line GW between saturated steam and superheated steam, as shown in the figure. The arrow line GHa shows the temperature change when priority is given to a higher temperature in the heat storage material after heating, and the amount of change in the horizontal axis of the arrow line GHa during this temperature change is the amount of heat exchanged during heat storage in the heat storage material Q1.

また、蓄熱材から放熱する場合、蒸気(水)と蓄熱材との間で熱交換を行えるよう、熱交換中に蒸気(水)より蓄熱材の温度を高く維持する条件(以下、「放熱用温度条件」とする)を満たす必要がある。すると、高温温度THの蓄熱材を放熱する場合の熱交換の温度変化を示す矢印線GLは、破線GWの飽和蒸気及び圧縮水の境界点で最接近する図示のようになる。かかる矢印線GLの横軸方向の変化量が蓄熱材における放熱時の交換熱量Q2となる。 When releasing heat from the heat storage material, it is necessary to satisfy the condition (hereinafter referred to as "temperature condition for heat release") that maintains the temperature of the heat storage material higher than the steam (water) during heat exchange so that heat can be exchanged between the steam (water) and the heat storage material. Then, the arrow line GL showing the temperature change during heat exchange when releasing heat from the heat storage material at high temperature TH approaches closest at the boundary point of the dashed line GW between saturated steam and compressed water, as shown in the figure. The amount of change in the horizontal axis of such arrow line GL is the amount of heat exchanged Q2 during heat release in the heat storage material.

かかる放熱時の交換熱量Q2と、矢印線GHaで示す蓄熱時の交換熱量Q1とを比べると、蓄熱時の交換熱量Q1の方が大幅に小さくなる。しかも、矢印線GHaで示す蓄熱を行うと、交換熱量Q1で表した範囲より図4中左側の範囲での蒸気(水)の交換熱量Q3に対しては、蒸気(水)のエネルギーを蓄熱材に十分に伝えることができなくなる。これにより、比較構造は、運転条件によっては高圧の蒸気の状態で熱交換器から流出して廃棄する場合もあり、エネルギー効率が低くなる、という問題がある。更には、交換熱量Q1が小さいために放熱時の交換熱量Q2に対する不足分の蓄熱に要する時間が長くなり、発電出力要求が高い時間帯(例えば昼間等)での発電電力の調整力が低下してしまう問題が生じる。 Comparing the amount of heat exchanged Q2 during heat release and the amount of heat exchanged Q1 during heat storage shown by the arrow line GHa, the amount of heat exchanged Q1 during heat storage is significantly smaller. Moreover, when heat storage shown by the arrow line GHa is performed, the energy of the steam (water) cannot be sufficiently transferred to the heat storage material for the amount of heat exchanged Q3 of steam (water) in the range to the left of the range shown by the amount of heat exchanged Q1 in Figure 4. As a result, the comparative structure has a problem in that, depending on the operating conditions, the steam may flow out of the heat exchanger in the form of high-pressure steam and be discarded, resulting in low energy efficiency. Furthermore, because the amount of heat exchanged Q1 is small, it takes a long time to store the heat that is insufficient for the amount of heat exchanged Q2 during heat release, resulting in a problem of reduced adjustment of power generation during times when power generation output demand is high (e.g., daytime, etc.).

一方、矢印線GH1は、加熱後の蓄熱材の交換熱量がより大きくなることを優先した場合の温度変化を示しており、該温度変化での矢印線GH1における横軸方向の変化量が蓄熱材における蓄熱時の交換熱量Q4となる。矢印線GH1で示す蓄熱では、交換熱量Q4が上述した放熱時の交換熱量Q2に近付くようになり、矢印線GHaで示す蓄熱に比べてエネルギー回収率を高めてエネルギー効率を向上することができる。 On the other hand, the arrow line GH1 shows the temperature change when priority is given to increasing the amount of heat exchanged by the heat storage material after heating, and the amount of change in the horizontal axis direction of the arrow line GH1 due to this temperature change is the amount of heat exchanged Q4 during heat storage in the heat storage material. In the heat storage shown by the arrow line GH1, the amount of heat exchanged Q4 approaches the amount of heat exchanged Q2 during heat release described above, and compared to the heat storage shown by the arrow line GHa, the energy recovery rate can be increased and energy efficiency can be improved.

但し、蓄熱時の矢印線GH1では、放熱時の矢印線GLに比べると、傾き(熱量変化に対する温度変化)が小さくなり、該傾きは蓄熱材の流量と比例関係になるので、放熱時に比べて蓄熱時の方が蓄熱材の流量が大幅に大きくなる。ところが、高温蓄熱槽及び低温蓄熱槽を用いた蓄放熱系では、各蓄熱槽の体積容量を同じとする必要があり、蓄熱時の方が蓄熱材の流量が大幅に大きくなると、高温蓄熱槽内の蓄熱材の体積容量が増え続けて蓄熱システム全体の運転が継続不能となる。 However, the slope (temperature change relative to change in heat quantity) of the arrow line GH1 during heat storage is smaller than that of the arrow line GL during heat dissipation, and the slope is proportional to the flow rate of the heat storage material, so the flow rate of the heat storage material is significantly greater during heat storage than during heat dissipation. However, in a heat storage and dissipation system using a high-temperature heat storage tank and a low-temperature heat storage tank, the volumetric capacity of each heat storage tank must be the same, and if the flow rate of the heat storage material is significantly greater during heat storage, the volumetric capacity of the heat storage material in the high-temperature heat storage tank will continue to increase, making it impossible to continue operating the entire heat storage system.

そこで、第1の実施の形態では、蓄熱時にて、第1蓄熱運転モード及び第2蓄熱運転モードを実施している。第1の実施の形態は、第1蓄熱運転モードにて上述の矢印線GH1で示す蓄熱を行った後、第2蓄熱運転モードにて矢印線GH2で示す蓄熱を行っている。なお、第1の実施の形態における放熱運転モードは、上述の矢印線GLで示す放熱を行っている。 Therefore, in the first embodiment, a first heat storage operation mode and a second heat storage operation mode are implemented during heat storage. In the first embodiment, heat storage is performed in the first heat storage operation mode as indicated by the arrow line GH1 described above, and then heat storage is performed in the second heat storage operation mode as indicated by the arrow line GH2. Note that in the heat release operation mode in the first embodiment, heat release is performed as indicated by the arrow line GL described above.

かかる矢印線GH2で示す蓄熱は、蒸気(水)による蓄熱を停止し、発電機Gから供給される余剰電力によってヒータ35を発熱することで蓄熱材を加熱している。よって、矢印線GH2で示す蓄熱は、交換熱量を増減せずに蓄熱材の温度を上昇でき、上述した放熱用温度条件を満たすべく放熱時の矢印線GLに達するまで蓄熱材を加熱することができる。これにより、第1の実施の形態は、放熱時と蓄熱時とで蓄熱材の流量を同一に近付けることができ、高温蓄熱槽24及び低温蓄熱槽25を用いた蓄放熱系21を含む蓄熱システム10全体の運転を継続可能となる。 In the heat storage indicated by the arrow line GH2, heat storage by steam (water) is stopped, and the heater 35 is heated by the surplus power supplied from the generator G to heat the heat storage material. Therefore, the heat storage indicated by the arrow line GH2 can increase the temperature of the heat storage material without increasing or decreasing the amount of heat exchanged, and can heat the heat storage material until it reaches the arrow line GL during heat release to satisfy the above-mentioned heat release temperature condition. As a result, in the first embodiment, the flow rate of the heat storage material during heat release and heat storage can be made close to the same, and the operation of the entire heat storage system 10 including the heat storage and release system 21 using the high-temperature heat storage tank 24 and the low-temperature heat storage tank 25 can be continued.

上記第1の実施の形態によれば、蓄熱の第1ステップとなる第1蓄熱運転モードにて、ボイラ11で生成した蒸気を蓄放熱系21と蒸気タービン12とに分配し、放熱運転モードで必要な体積容量の蓄熱材HSを高温蓄熱槽24に貯留することができる。その後、蓄熱の第2ステップとなる第2蓄熱運転モードにて、該分配を停止してボイラ11からの全ての蒸気を蒸気タービン12に供給し、発電機Gで発電した余剰電力で高温蓄熱槽24の蓄熱材HSをヒータ35により目的温度まで加熱(蓄熱)可能となる。 According to the first embodiment, in the first heat storage operation mode, which is the first step of heat storage, the steam generated in the boiler 11 is distributed to the heat storage and release system 21 and the steam turbine 12, and the heat storage material HS of the volume capacity required in the heat release operation mode can be stored in the high-temperature heat storage tank 24. After that, in the second heat storage operation mode, which is the second step of heat storage, the distribution is stopped and all steam from the boiler 11 is supplied to the steam turbine 12, and the heat storage material HS in the high-temperature heat storage tank 24 can be heated (heat stored) to the target temperature by the heater 35 using surplus electricity generated by the generator G.

以上により、第1の実施の形態においては、蓄熱時と放熱時の蓄熱材HSの体積容量を同一に近付けつつ蓄熱時と放熱時の交換熱量Q2、Q4も同一に近付けてエネルギー損失を低減でき、蓄熱システム10のエネルギー効率を高めることができる。また、蓄熱時と放熱時の交換熱量Q2、Q4が同一に近付くことで、ヒータ35による加熱時間を短くでき、発電電力の調整力を良好に発揮することができる。 As described above, in the first embodiment, the volumetric capacity of the heat storage material HS during heat storage and heat release can be made nearly the same, while the heat exchange amounts Q2 and Q4 during heat storage and heat release can also be made nearly the same, thereby reducing energy loss and improving the energy efficiency of the heat storage system 10. In addition, by making the heat exchange amounts Q2 and Q4 during heat storage and heat release nearly the same, the heating time by the heater 35 can be shortened, and the ability to adjust the generated power can be effectively demonstrated.

[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、第1の実施の形態と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いる場合があり、説明を省略若しくは簡略にする場合がある。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same reference numerals may be used for the same or equivalent components as those in the first embodiment, and the description may be omitted or simplified.

本発明の第2の実施の形態について図5~図7を参照して説明する。図5は、第2の実施の形態に係る蓄熱システムの概略構成図であり、放熱運転モードを示している。図6は、蓄熱運転モードの蓄熱システムを示す図5と同様の構成図である。図5及び図6に示すように、第2の実施の形態では、第1の実施の形態の蓄放熱系21の構成を変更した蓄放熱系51を備えている。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 5 to 7. Fig. 5 is a schematic diagram of a heat storage system according to the second embodiment, showing the heat dissipation operation mode. Fig. 6 is a diagram similar to Fig. 5, showing the heat storage system in the heat storage operation mode. As shown in Figs. 5 and 6, the second embodiment includes a heat storage and release system 51 which is a modified version of the heat storage and release system 21 of the first embodiment.

第2の実施の形態における蓄放熱系51は、配管52を介してボイラ11からの過熱蒸気及び復水器13からの復水が供給される。配管52は、配管15、16を接続しており、配管52の下流端は、配管15におけるボイラ11と蒸気タービン12との間に接続され、配管52の上流端は、配管16における復水ポンプ17とボイラ給水ポンプ18との間に接続される。配管52には、後述する蓄熱材ボイラ63の下流側に給水ポンプ53が設けられる。 The heat storage and release system 51 in the second embodiment is supplied with superheated steam from the boiler 11 and condensate from the condenser 13 via piping 52. The piping 52 connects the piping 15 and 16, with the downstream end of the piping 52 connected to the piping 15 between the boiler 11 and the steam turbine 12, and the upstream end of the piping 52 connected to the piping 16 between the condensate pump 17 and the boiler feedwater pump 18. A feedwater pump 53 is provided on the piping 52 downstream of the heat storage material boiler 63 described later.

蓄放熱系51は、第1の実施の形態と同様に、蓄熱材HSを収容する高温蓄熱槽54及び低温蓄熱槽55を備えている。また、蓄放熱系51は、高温蓄熱槽54から低温蓄熱槽55に蓄熱材HSを供給する配管57及び蓄熱材供給ポンプ58と、低温蓄熱槽55から高温蓄熱槽54に蓄熱材HSを供給する配管61及び蓄熱材移送ポンプ62とを備えている。 The heat storage and release system 51 includes a high-temperature heat storage tank 54 and a low-temperature heat storage tank 55 that store heat storage material HS, as in the first embodiment. The heat storage and release system 51 also includes a pipe 57 and a heat storage material supply pump 58 that supply the heat storage material HS from the high-temperature heat storage tank 54 to the low-temperature heat storage tank 55, and a pipe 61 and a heat storage material transfer pump 62 that supply the heat storage material HS from the low-temperature heat storage tank 55 to the high-temperature heat storage tank 54.

更に、蓄放熱系51は、配管57に設けられる蓄熱材ボイラ(補助蒸気生成器)63と、配管61に設けられて加熱装置を構成する加熱炉64とを備えている。 Furthermore, the heat storage and release system 51 includes a heat storage material boiler (auxiliary steam generator) 63 provided in the pipe 57, and a heating furnace 64 provided in the pipe 61 and constituting a heating device.

蓄熱材ボイラ63は、高温蓄熱槽54から低温蓄熱槽55に供給される間に通過する蓄熱材HSと、復水器13から配管16、52を経て通過する復水とを熱交換可能に設けられる。かかる熱交換によって、復水が加熱されて蒸気(過熱蒸気)に相変化され、蓄熱材HSが放熱される。蓄熱材ボイラ63の加熱により生成された蒸気は、配管52、15を経て蒸気タービン12に供給される。 The heat storage material boiler 63 is provided so as to be capable of exchanging heat between the heat storage material HS passing therethrough while being supplied from the high-temperature heat storage tank 54 to the low-temperature heat storage tank 55 and the condensate passing therethrough from the condenser 13 via the pipes 16 and 52. Through this heat exchange, the condensate is heated and undergoes a phase change to steam (superheated steam), and the heat storage material HS is released. The steam generated by heating in the heat storage material boiler 63 is supplied to the steam turbine 12 via the pipes 52 and 15.

加熱炉64は、低温蓄熱槽55から高温蓄熱槽54に送出(供給)される蓄熱材HSを加熱可能に設けられる。加熱炉64としては、加熱の前後にて液相を維持する蓄熱材HSを目的温度まで加熱できれば、熱源として公知の燃料を用いたボイラとすることを採用できる。但し、環境負荷等を考慮すると、バイオマス燃料や太陽光等の自然エネルギーを用いることが好ましい。加熱炉64は、ボイラ11で生成された蒸気以外の熱源となる。 The heating furnace 64 is provided so as to be capable of heating the heat storage material HS sent (supplied) from the low-temperature heat storage tank 55 to the high-temperature heat storage tank 54. As the heating furnace 64, a boiler using a known fuel as a heat source can be adopted as long as it can heat the heat storage material HS, which maintains a liquid phase before and after heating, to the target temperature. However, in consideration of the environmental load, etc., it is preferable to use natural energy such as biomass fuel or sunlight. The heating furnace 64 becomes a heat source other than the steam generated by the boiler 11.

配管57に設けられる蓄熱材供給ポンプ58は、高温蓄熱槽54の下流側であって蓄熱材ボイラ63より上流側に設けられる。蓄熱材供給ポンプ58は、蓄熱材ボイラ63に供給する蓄熱材HSの流量が不図示の制御部によって制御される。配管61に設けられる蓄熱材移送ポンプ62は、低温蓄熱槽55の下流側であって加熱炉64より上流側に設けられる。 The heat storage material supply pump 58 provided in the piping 57 is provided downstream of the high-temperature heat storage tank 54 and upstream of the heat storage material boiler 63. The flow rate of the heat storage material HS supplied to the heat storage material boiler 63 by the heat storage material supply pump 58 is controlled by a control unit (not shown). The heat storage material transfer pump 62 provided in the piping 61 is provided downstream of the low-temperature heat storage tank 55 and upstream of the heating furnace 64.

蓄放熱系51は、第1の実施の形態のヒータ35と同様に、貯留する蓄熱材HSを加熱可能な加熱装置を構成するヒータ65を更に備え、ヒータ65はボイラ11で生成された蒸気以外の熱源となる。ヒータ65は、図示構成例では、高温蓄熱槽54に設けられて高温蓄熱槽54内に貯留(供給)された状態の蓄熱材HSを加熱可能としているが、これに限られるものでない。例えば、配管61にヒータ65を設け、かかるヒータ65によって低温蓄熱槽55から高温蓄熱槽54に貯留(供給)する直前の蓄熱材HSが加熱されるようにしてもよい。ヒータ65は、発電機Gにて発生した電力によって発熱して蓄熱材HSを加熱し、好ましくは、所定の電力供給先での要求電力に対する余剰電力が供給されて発熱する。 The heat storage and release system 51 further includes a heater 65 constituting a heating device capable of heating the stored heat storage material HS, similar to the heater 35 in the first embodiment, and the heater 65 is a heat source other than the steam generated by the boiler 11. In the illustrated configuration example, the heater 65 is provided in the high-temperature heat storage tank 54 and is capable of heating the heat storage material HS stored (supplied) in the high-temperature heat storage tank 54, but is not limited to this. For example, the heater 65 may be provided in the piping 61, and the heat storage material HS immediately before being stored (supplied) from the low-temperature heat storage tank 55 to the high-temperature heat storage tank 54 may be heated by the heater 65. The heater 65 generates heat by the power generated by the generator G to heat the heat storage material HS, and preferably generates heat by being supplied with surplus power relative to the required power at a specified power supply destination.

第2の実施の形態においては、蓄熱運転モードと、放熱運転モードとで選択的に運転される。なお、以下では、蓄熱運転モード及び放熱運転モードの何れにおいても、ボイラ11及び加熱炉64が定格運転として一定出力で運転されている場合を説明するが、各種の条件下で出力調整することを妨げるものでない。 In the second embodiment, the system is selectively operated in a heat storage operation mode and a heat dissipation operation mode. In the following, the case where the boiler 11 and the heating furnace 64 are operated at a constant output as rated operation in both the heat storage operation mode and the heat dissipation operation mode will be described, but this does not prevent the output from being adjusted under various conditions.

[蓄熱運転モード及び放熱運転モード共通]
蓄熱運転モード及び放熱運転モードの両方にて、ボイラ11で生成された蒸気(過熱蒸気)の全てが配管15を介して蒸気タービン12に供給される。配管15から蒸気タービン12に流入した蒸気は、蒸気タービン12にて熱エネルギーが出力軸12aを回転する動力に変換され、温度低下して排出される。出力軸12aの回転動力によって発電機Gで発電され、所定の電力供給先に電力が供給される。
[Common to heat storage operation mode and heat dissipation operation mode]
In both the heat storage operation mode and the heat release operation mode, all of the steam (superheated steam) generated in the boiler 11 is supplied to the steam turbine 12 via the pipe 15. The thermal energy of the steam that flows into the steam turbine 12 from the pipe 15 is converted into power for rotating the output shaft 12a in the steam turbine 12, and the temperature of the steam is reduced before it is discharged. Electricity is generated by the generator G using the rotational power of the output shaft 12a, and the electric power is supplied to a predetermined power supply destination.

蒸気タービン12から排出された蒸気は復水器13で復水される。かかる復水は、復水ポンプ17及びボイラ給水ポンプ18により配管16を経てボイラ11に供給、言い換えるとボイラ11に戻されて循環される。 The steam discharged from the steam turbine 12 is condensed in the condenser 13. This condensate is supplied to the boiler 11 via the piping 16 by the condensate pump 17 and the boiler feedwater pump 18, in other words, returned to the boiler 11 and circulated.

また、蓄熱運転モード及び放熱運転モードの両方にて、蓄放熱系51の蓄熱材移送ポンプ62の作動によって、低温蓄熱槽55の蓄熱材HSが配管61を経て加熱炉64に流入する。加熱炉64にて蓄熱材HSが所定温度まで加熱された後、高温蓄熱槽54に加熱された蓄熱材HSが供給される。続いて、放熱運転モード、蓄熱運転モードの順に説明する。 In both the heat storage operation mode and the heat release operation mode, the heat storage material transfer pump 62 of the heat storage and release system 51 is operated, causing the heat storage material HS in the low-temperature heat storage tank 55 to flow through the piping 61 into the heating furnace 64. After the heat storage material HS is heated to a predetermined temperature in the heating furnace 64, the heated heat storage material HS is supplied to the high-temperature heat storage tank 54. Next, the heat release operation mode and the heat storage operation mode will be described in that order.

[放熱運転モード:図5]
放熱運転モードにて、蓄熱材供給ポンプ58の作動によって、高温蓄熱槽54の蓄熱材HSが配管57を経て蓄熱材ボイラ63に流入する。また、蓄熱材ボイラ63には、給水ポンプ53の作動によって、復水器13で生成された復水が配管52を経て流入し、該復水が蓄熱材HSと熱交換される。また、かかる熱交換により、復水が加熱されて蒸気が生成される。生成された蒸気は、配管52を経て配管15に流入し、ボイラ11で生成された蒸気と合流して蒸気タービン12に供給される。
[Heat dissipation operation mode: Figure 5]
In the heat dissipation operation mode, the heat storage material supply pump 58 is operated to cause the heat storage material HS in the high-temperature heat storage tank 54 to flow into the heat storage material boiler 63 via the pipe 57. The water feed pump 53 is operated to cause the condensate generated in the condenser 13 to flow into the heat storage material boiler 63 via the pipe 52, and the condensate exchanges heat with the heat storage material HS. The condensate is heated by this heat exchange, and steam is generated. The generated steam flows into the pipe 15 via the pipe 52, merges with the steam generated in the boiler 11, and is supplied to the steam turbine 12.

ここで、不図示の制御部によって蓄熱材供給ポンプ58の作動が制御され、蓄熱材ボイラ63に供給する蓄熱材HSの流量が調整される。これにより、蓄熱材ボイラ63から蒸気タービン12に供給される蒸気の交換熱量(エネルギー量)を調整することができる。 Here, the operation of the heat storage material supply pump 58 is controlled by a control unit (not shown) to adjust the flow rate of the heat storage material HS supplied to the heat storage material boiler 63. This makes it possible to adjust the amount of heat exchanged (amount of energy) of the steam supplied from the heat storage material boiler 63 to the steam turbine 12.

蓄熱材ボイラ63では、復水器13で生成された復水と熱交換された蓄熱材HSが温度降下することで放熱される。蓄熱材ボイラ63で放熱された蓄熱材HSは、配管57を経て低温蓄熱槽55に貯留される。よって、放熱運転モードでは、低温蓄熱槽55にて低温となる蓄熱材HSの貯留量が増加し、かつ、高温蓄熱槽54では高温となる蓄熱材HSの貯留量が減少する。これにより、蓄熱システム10としての蓄熱エネルギーが減少することとなる。 In the heat storage material boiler 63, the heat storage material HS that has been heat exchanged with the condensate generated in the condenser 13 drops in temperature and dissipates heat. The heat storage material HS that has dissipated heat in the heat storage material boiler 63 is stored in the low-temperature heat storage tank 55 via piping 57. Therefore, in the heat dissipation operation mode, the amount of heat storage material HS that becomes low temperature in the low-temperature heat storage tank 55 increases, and the amount of heat storage material HS that becomes high temperature in the high-temperature heat storage tank 54 decreases. This results in a decrease in the stored heat energy of the heat storage system 10.

[蓄熱運転モード:図6]
蓄熱運転モードでは、放熱運転モードに対し、給水ポンプ53及び蓄熱材供給ポンプ58が停止され、蓄熱材ボイラ63への蓄熱材HSと復水との流入が停止される。一方、発電機Gでは発電されるので、所定の電力供給先に電力が供給されつつ、該電力供給先での要求電力に対する余剰電力がヒータ65に供給される。これにより、ヒータ65が発熱し、高温蓄熱槽54に貯留される蓄熱材HSをヒータ65によって加熱して蓄熱材HSが温度上昇される。
[Heat storage operation mode: Figure 6]
In the heat storage operation mode, unlike the heat dissipation operation mode, the water supply pump 53 and the heat storage material supply pump 58 are stopped, and the inflow of the heat storage material HS and condensate to the heat storage material boiler 63 is stopped. On the other hand, the generator G generates power, and while power is supplied to a specified power supply destination, surplus power to the power required by the power supply destination is supplied to the heater 65. This causes the heater 65 to generate heat, and the heat storage material HS stored in the high-temperature heat storage tank 54 is heated by the heater 65, thereby increasing the temperature of the heat storage material HS.

また、高温蓄熱槽54からの蓄熱材HSの送出が停止されつつ、上述した加熱炉64での蓄熱材HSの加熱及び高温蓄熱槽54への供給は継続される。よって、蓄熱運転モードでは、低温蓄熱槽55にて蓄熱材HSの貯留量が減少し、かつ、高温蓄熱槽54では蓄熱材HSの貯留量が増加する。これにより、蓄熱システム10としての蓄熱エネルギーが増加することとなる。 In addition, while the discharge of the heat storage material HS from the high-temperature heat storage tank 54 is stopped, the heating of the heat storage material HS in the heating furnace 64 and the supply to the high-temperature heat storage tank 54 continue. Therefore, in the heat storage operation mode, the amount of heat storage material HS stored in the low-temperature heat storage tank 55 decreases, and the amount of heat storage material HS stored in the high-temperature heat storage tank 54 increases. This increases the heat storage energy of the heat storage system 10.

このように、第2の実施の形態では、放熱運転モードにて加熱装置を構成する加熱炉64によって蓄熱材HSを加熱でき、蓄熱運転モードにて加熱装置を構成する加熱炉64及びヒータ65の両方で蓄熱材HSを加熱することができる。 In this way, in the second embodiment, the heat storage material HS can be heated by the heating furnace 64 constituting the heating device in the heat dissipation operation mode, and the heat storage material HS can be heated by both the heating furnace 64 and the heater 65 constituting the heating device in the heat storage operation mode.

図7は、発電に必要なエネルギーの時間変化を示すグラフである。図7にて、横軸は時刻(hr)、縦軸は発電機Gの発電に必要なエネルギー(%)とする。図7のグラフでは、夜間に比べて昼間の方が発電に必要なエネルギーが大きくなり、正午前がピークになる場合を想定条件とする。 Figure 7 is a graph showing the change over time in the energy required for power generation. In Figure 7, the horizontal axis is time (hr) and the vertical axis is the energy (%) required for power generation by generator G. The graph in Figure 7 assumes that the energy required for power generation is greater during the day than at night, with the peak occurring just before noon.

また、図7のグラフに示すように、24時間のエネルギーの平均値を破線で示すように100%とし、夜間に一定となるエネルギーの値が平均値(100%)に対して60%である場合を想定条件とする。 As shown in the graph in Figure 7, the average energy value over a 24-hour period is set to 100%, as indicated by the dashed line, and the assumed condition is that the constant energy value at night is 60% of the average value (100%).

かかる想定条件にて、夜間のエネルギーの値(60%)とボイラ11の負荷とが同一になるように設定される(図7の網点領域参照)。また、24時間のエネルギーの平均値(100%)から夜間のエネルギーの値(60%)を差し引いた値(40%)と、加熱炉64の負荷とが同一になるように設定される(図7の網点領域と破線との間の領域参照)。 Under these assumed conditions, the nighttime energy value (60%) is set to be equal to the load on the boiler 11 (see the dotted area in Figure 7). In addition, the load on the heating furnace 64 is set to be equal to the value (40%) obtained by subtracting the nighttime energy value (60%) from the average 24-hour energy value (100%) (see the area between the dotted area and the dashed line in Figure 7).

上記の条件において、夜間のエネルギーが一定となる時間では、ボイラ11の負荷だけで発電に必要なエネルギーを満たすことができる。よって、蓄熱運転モードが実施され、加熱炉64の負荷により発生したエネルギーは蓄熱材HSに蓄熱される(図7のハッチング領域参照)。 Under the above conditions, during the nighttime hours when the energy is constant, the energy required for power generation can be met by the load of the boiler 11 alone. Therefore, the heat storage operation mode is implemented, and the energy generated by the load of the heating furnace 64 is stored in the heat storage material HS (see the hatched area in Figure 7).

また、上記の条件において、夜間のエネルギーが一定となる時間以外にあっては、必要なエネルギーの値が60%~約150%の範囲内で増減する。かかる範囲では、放熱運転モードが実施され、加熱炉64の負荷により発生したエネルギーが蓄熱材ボイラ63における復水との熱交換によって蓄熱材HSから放熱されて供給される。そして、必要なエネルギーの増減量に応じて、蓄熱材ボイラ63に供給する蓄熱材HSの流量が蓄熱材供給ポンプ58により調整され、蓄熱材HSから復水への放熱量が調整される。 In addition, under the above conditions, the value of the required energy increases or decreases within a range of 60% to approximately 150% except during the hours when the nighttime energy is constant. In this range, the heat dissipation operation mode is implemented, and the energy generated by the load on the heating furnace 64 is dissipated from the heat storage material HS through heat exchange with the condensate in the heat storage material boiler 63 and supplied. Then, depending on the increase or decrease in the required energy, the flow rate of the heat storage material HS supplied to the heat storage material boiler 63 is adjusted by the heat storage material supply pump 58, and the amount of heat dissipated from the heat storage material HS to the condensate is adjusted.

なお、必要なエネルギーの値が60%~100%の範囲では、蓄放熱系51にて、蓄熱材HSに対し放熱するエネルギーより蓄熱するエネルギーの方が大きくなる。必要なエネルギーの値が100%を超えると、蓄放熱系51にて、蓄熱材HSに対し蓄熱するエネルギーより放熱するエネルギーの方が大きくなる。 When the required energy value is in the range of 60% to 100%, the amount of energy stored in the heat storage and release system 51 is greater than the energy released to the heat storage material HS. When the required energy value exceeds 100%, the amount of energy released to the heat storage material HS is greater than the energy stored in the heat storage and release system 51.

上記第2の実施の形態では、蓄放熱系51の蓄熱材HSを加熱する熱源を加熱炉64及びヒータ65としている。これにより、ボイラ11にて生成された蒸気を用いることなく、蓄熱材HSを蓄熱するエネルギーを付与可能となり、該蒸気が高温で流出することを回避することができる。よって、第2の実施の形態においても、エネルギー回収率を高めてエネルギー効率を向上することができる。 In the second embodiment, the heat source for heating the heat storage material HS of the heat storage and release system 51 is the heating furnace 64 and the heater 65. This makes it possible to provide energy for storing heat in the heat storage material HS without using steam generated in the boiler 11, and prevents the steam from flowing out at a high temperature. Therefore, even in the second embodiment, it is possible to increase the energy recovery rate and improve energy efficiency.

本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。 The embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiments, and may be modified, substituted, or altered in various ways without departing from the spirit of the technical idea of the present invention. Furthermore, if the technical idea of the present invention can be realized in a different way due to technological advances or derived other technologies, it may be implemented using that method. Therefore, the claims cover all embodiments that may be included within the scope of the technical idea of the present invention.

例えば、上記第2の実施の形態の蓄放熱系51にて、ヒータ65により蓄熱材HSを加熱可能としたが、ヒータ65を設けずに加熱炉64だけで蓄熱材HSを加熱する構成としてもよい。 For example, in the heat storage/dissipation system 51 of the second embodiment, the heat storage material HS can be heated by the heater 65, but the heat storage material HS may be heated only by the heating furnace 64 without providing the heater 65.

また、図7のグラフにおけるエネルギー変化は一例を示すに過ぎないものであり、昼夜の出力を逆にしたり、増減するタイミングを変えたりしても上述と同様にして対応可能である。 The energy changes in the graph in Figure 7 are merely an example, and it is possible to reverse the day and night output or change the timing of increase and decrease in the same way as described above.

また、ボイラ11は、上記各実施の形態と同様に蒸気を生成して供給可能であれば、他の蒸気生成器としてもよい。 The boiler 11 may also be another steam generator as long as it is capable of generating and supplying steam in the same manner as in each of the above embodiments.

また、蓄熱材HSを加熱するヒータは、高温蓄熱槽24、54に設けることに加え、保温用等として低温蓄熱槽25、55や上述の各配管に設けることを妨げるものでなく、これらが発電機Gからの電力によって発熱するようにしてもよい。 In addition to providing heaters for heating the heat storage material HS in the high-temperature heat storage tanks 24 and 54, there is no prohibition on providing heaters in the low-temperature heat storage tanks 25 and 55 and the above-mentioned piping for the purpose of heat retention, etc., and these may be made to generate heat using electricity from the generator G.

10 :蓄熱システム
11 :ボイラ(蒸気生成器)
12 :蒸気タービン
13 :復水器
21 :蓄放熱系
23 :熱交換器(補助蒸気生成器)
24 :高温蓄熱槽
25 :低温蓄熱槽
35 :ヒータ(加熱装置)
51 :蓄放熱系
54 :高温蓄熱槽
55 :低温蓄熱槽
58 :蓄熱材供給ポンプ
63 :蓄熱材ボイラ(補助蒸気生成器)
64 :加熱炉(加熱装置)
65 :ヒータ(加熱装置)
G :発電機
HS :蓄熱材
10: Heat storage system 11: Boiler (steam generator)
12: Steam turbine 13: Condenser 21: Heat storage and release system 23: Heat exchanger (auxiliary steam generator)
24: High-temperature heat storage tank 25: Low-temperature heat storage tank 35: Heater (heating device)
51: Heat storage and release system 54: High-temperature heat storage tank 55: Low-temperature heat storage tank 58: Heat storage material supply pump 63: Heat storage material boiler (auxiliary steam generator)
64: Heating furnace (heating device)
65: Heater (heating device)
G: Generator HS: Heat storage material

Claims (6)

蒸気を生成する蒸気生成器と、
前記蒸気生成器にて生成した蒸気が供給される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから排出される蒸気を復水する復水器と、
貯留する蓄熱材によって前記復水器で生成された復水を加熱して蒸気を生成し、該蒸気を前記蒸気タービンに供給する蓄放熱系とを備えた蓄熱システムであって、
前記蓄放熱系は、貯留する蓄熱材を加熱可能な加熱装置を備え、
前記加熱装置は、前記蒸気生成器以外の熱源によって蓄熱材を加熱することを特徴とする蓄熱システム。
A steam generator for generating steam;
a steam turbine to which the steam generated in the steam generator is supplied;
a condenser that condenses steam discharged from the steam turbine;
a heat storage system that heats condensate generated in the condenser by a stored heat storage material to generate steam and supplies the steam to the steam turbine,
The heat storage and release system includes a heating device capable of heating the stored heat storage material,
The heat storage system according to claim 1, wherein the heating device heats the heat storage material with a heat source other than the steam generator.
前記蓄放熱系は、蓄熱材を収容する高温蓄熱槽及び低温蓄熱槽と、
前記高温蓄熱槽から前記低温蓄熱槽に供給される蓄熱材によって復水を加熱して蒸気を生成する補助蒸気生成器とを更に備え、
前記加熱装置は、前記低温蓄熱槽から前記高温蓄熱槽に供給される蓄熱材を加熱することを特徴とする請求項1に記載の蓄熱システム。
The heat storage and release system includes a high-temperature heat storage tank and a low-temperature heat storage tank that accommodate a heat storage material,
an auxiliary steam generator that generates steam by heating condensate using a heat storage material supplied from the high-temperature heat storage tank to the low-temperature heat storage tank;
The heat storage system according to claim 1, wherein the heating device heats the heat storage material supplied from the low-temperature heat storage tank to the high-temperature heat storage tank.
前記加熱装置は、前記低温蓄熱槽から前記高温蓄熱槽に供給される蓄熱材を加熱する加熱炉を備えていることを特徴とする請求項2に記載の蓄熱システム。 The heat storage system according to claim 2, characterized in that the heating device is equipped with a heating furnace that heats the heat storage material supplied from the low-temperature heat storage tank to the high-temperature heat storage tank. 前記蒸気タービンにて発生した動力から発電する発電機を更に備え、
前記加熱装置は、前記発電機にて発生した電力によって前記高温蓄熱槽に貯留される蓄熱材を加熱するヒータを備えていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の蓄熱システム。
The steam turbine further includes a generator that generates electricity from the power generated by the steam turbine.
4. The heat storage system according to claim 2, wherein the heating device includes a heater that heats the heat storage material stored in the high-temperature heat storage tank with the electric power generated by the generator.
前記蒸気タービンにて発生した動力から発電する発電機を更に備え、
前記加熱装置は、前記発電機にて発生した電力によって前記高温蓄熱槽に貯留される蓄熱材を加熱するヒータを備え、
前記蓄放熱系は、前記蒸気生成器で生成される蒸気によって、前記低温蓄熱槽から前記高温蓄熱槽に供給される蓄熱材を加熱する熱交換器を更に備え、
前記熱交換器と前記ヒータとを選択的に用いて前記蓄放熱系の蓄熱材を加熱することを特徴とする請求項2に記載の蓄熱システム。
The steam turbine further includes a generator that generates electricity from the power generated by the steam turbine.
the heating device includes a heater that heats the heat storage material stored in the high-temperature heat storage tank by using the electric power generated by the generator,
The heat storage and release system further includes a heat exchanger that heats a heat storage material supplied from the low-temperature heat storage tank to the high-temperature heat storage tank by steam generated by the steam generator,
3. The heat storage system according to claim 2, wherein the heat storage material of the heat storage/dissipation system is heated by selectively using the heat exchanger and the heater.
前記蓄放熱系は、前記高温蓄熱槽から前記低温蓄熱槽に供給する蓄熱材の流量を調整可能な蓄熱材供給ポンプを備え、
前記蓄熱材供給ポンプによる蓄熱材の流量調整によって、前記補助蒸気生成器で生成した蒸気による前記蒸気タービンへのエネルギー供給量を調整する請求項2または請求項3に記載の蓄熱システム。
the heat storage/release system includes a heat storage material supply pump capable of adjusting a flow rate of the heat storage material supplied from the high-temperature heat storage tank to the low-temperature heat storage tank;
4. The heat storage system according to claim 2, wherein the amount of energy supplied to the steam turbine by the steam generated by the auxiliary steam generator is adjusted by adjusting the flow rate of the heat storage material by the heat storage material supply pump.
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