(57)【要約】【課題】アンモニアおよび硫酸の両方に対しても十分な耐食性を発揮しえる材料からなる蒸発器を提供する。【解決手段】発電機４、タービン３、このタービンに熱媒体として供給するアンモニア水の蒸気である熱媒蒸気を発生させる蒸発器１及びタービンからの排出蒸気を凝縮させる凝縮器５を有する発電システムにおける蒸発器であって、蒸発器における少なくとも伝熱管１ｂの材料として、ニッケルが５１．０〜６２．５質量％、クロムが１４．５〜１６．５質量％、モリブデンが１５．０〜１７．０質量％、鉄が４．０〜７．０質量％、タングステンが３．０〜４．５質量％、モリブデンが１５．０〜１７．０質量％、及びコバルトが１．５〜２．５質量％の各範囲内で含まれたものを用いることにより、蒸発器における熱源として硫酸製造プラントにて得られる硫酸を用いるようにしたものである。【選択図】図１
2010203376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機およびこの発電機を回転させるタービンを有するとともに、このタービンに熱媒体として供給するアンモニア水またはアンモニアの蒸気である熱媒蒸気を発生させる蒸発器および上記タービンからの排出蒸気を凝縮させる凝縮器を有する発電システムにおける蒸発器であって、
蒸発器における少なくとも伝熱部材の材料として、ニッケル（Ｎｉ）が５１．０〜６１．５質量％、モリブデン（Ｍｏ）が１５．０〜１７．０質量％、クロム（Ｃｒ）が１４．５〜１６．５質量％、鉄（Ｆｅ）が４．０〜７．０質量％、タングステン（Ｗ）が３．０〜４．５質量％およびコバルト（Ｃｏ）が１．５〜２．５質量％の各範囲内にて含まれるものを用いることにより、蒸発器における熱源として硫酸製造工程から得られる硫酸を用いるようにしたことを特徴とする発電システムにおける蒸発器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システムにおける蒸発器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、硫酸製造プラントにおいて、吸収塔を出た９０℃程度の硫酸を冷却水により冷却し製品タンクに送っており、低い温度ではあるが、この硫酸の持つ熱を利用することが考えられる。
【０００３】
従来、低温用の発電システムにはアンモニアを熱媒体とするランキンサイクルを用いたものがあり、その熱源として、温水が一般的に用いられており、したがって蒸発器の少なくとも伝熱部分、すなわち伝熱管の材料としては、アンモニアに対する耐食性だけを考慮したもの、例えば炭素鋼が使用されていた。
【０００４】
ところで、このような発電システムの熱源に、上述したように、硫酸製造プラントで得られた硫酸の持つ熱を用いる場合には、蒸発器の伝熱管に硫酸が流されることになるため、蒸発器の材料、特に、伝熱管の材料としては、アンモニアと硫酸に対して有効なもの、例えばステンレス鋼などが用いられることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、蒸発器における伝熱管の材料として、ステンレス鋼を用いた場合でも、アンモニアと硫酸に対しては、その耐食性が十分ではなかった。
そこで、本発明は、少なくとも、蒸発器の伝熱部材がアンモニアおよび硫酸の両方に対しても十分な耐食性を発揮し得る材料にて構成された発電システムにおける蒸発器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】
上記課題を解決するため、本発明の発電システムにおける蒸発器は、発電機およびこの発電機を回転させるタービンを有するとともに、このタービンに熱媒体として供給するアンモニア水またはアンモニアの蒸気である熱媒蒸気を発生させる蒸発器および上記タービンからの排出蒸気を凝縮させる凝縮器を有する発電システムにおける蒸発器であって、
蒸発器における少なくとも伝熱部材の材料として、ニッケル（Ｎｉ）が５１．０〜６１．５質量％、モリブデン（Ｍｏ）が１５．０〜１７．０質量％、クロム（Ｃｒ）が１４．５〜１６．５質量％、鉄（Ｆｅ）が４．０〜７．０質量％、タングステン（Ｗ）が３．０〜４．５質量％およびコバルト（Ｃｏ）が１．５〜２．５質量％の各範囲内で含まれるものを用いることにより、蒸発器における熱源として硫酸製造工程から得られる硫酸を用いるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
上述した材料を蒸発器の少なくとも伝熱部材に用いるようにしたので、アンモニアおよび硫酸の両方に対しても耐食性が発揮されることとなり、硫酸製造工程で得られた硫酸の有する熱を支障なく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る発電システムの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る発電システムにおける蒸発器を図１に基づき説明する。
まず、発電システムの概略構成について説明する。
【００１０】
この発電システムは、硫酸製造工程すなわち硫酸製造プラントで得られた低温の、例えば９０℃程度の硫酸の持つ熱を熱源として発電を行い廃熱を回収するものであり、熱媒体（作動流体と呼ぶこともできる）としてアンモニア水（アンモニア水溶液である）を用いるカリーナサイルクルにて作動するものである。
【００１１】
このカリーナサイクルを用いた発電システムは、図１に示すように、アンモニア水（以下、熱媒液ともいう）を導いて加熱し蒸発させる蒸発器１と、この蒸発器１にて蒸発されたアンモニア蒸気（水蒸気も含み、以下、熱媒蒸気ともいう）を導いて当該熱媒蒸気中に含まれる（同伴された）液分を分離する気液分離器２と、この気液分離器２にて液分が分離された熱媒蒸気を導くとともに当該熱媒蒸気により駆動されるタービン３と、このタービン３により回転される発電機４と、上記タービン３から排出されたタービン排気（以下、排出蒸気という）を導いて当該排出蒸気を冷却し凝縮させる凝縮器５と、途中に液送ポンプ１５を有するとともに上記凝縮器５で凝縮された熱媒液を蒸発器１に導くための第１熱媒液移送管１１と、上記蒸発器１で得られた熱媒蒸気を気液分離器２を介して蒸気タービン３に導くための第１熱媒蒸気移送管１２と、蒸気タービン３から排出された排出蒸気を凝縮器５に移送する排出蒸気移送管１３と、上記気液分離器２にて分離された液分すなわち温度の高い熱媒液を凝縮器５に移送するための第２熱媒液移送管１４と、上記第１熱媒液移送管１１と第２熱媒液移送管１４とに設けられて気液分離器２からの温度の高い熱媒液が有する熱を凝縮器５からの温度の低い熱媒液に与えて熱回収するための熱交換器６とから構成されている。
【００１２】
そして、上記蒸発器１は、熱媒液が充填される蒸発器本体１ａと、この蒸発器本体１ａ内に設けられて熱源（加熱流体でもある）としての硫酸が導かれる伝熱管１ｂとから構成され、また凝縮器５についても、排出蒸気が導かれる蒸発器本体５ａと、この蒸発器本体５ａ内に設けられて冷却流体例えば冷却水が導かれて排出蒸気を冷却する伝熱管５ｂとから構成されている。
【００１３】
上記発電システムにおいて、硫酸製造プラントで得られた９０℃程度の低温の硫酸が蒸発器１の伝熱管１ｂに導かれ、蒸発器本体１ａ内の熱媒液を加熱し蒸発させて熱媒蒸気であるアンモニア水の蒸気が得られる。
【００１４】
この熱媒蒸気は、気液分離器２に導かれ、これに同伴した液分が分離される。液分が分離された熱媒蒸気はタービン３に導かれてタービン３が駆動される。そして、タービン３により発電機４を回転させて発電が行われる。
【００１５】
上記タービン３を出た排出蒸気は凝縮器５の凝縮器本体５ａ内に入り、伝熱管５ｂ内を流れる冷却水により冷却・凝縮されて熱媒液となり、この熱媒液は第２熱媒液移送管１４を介して蒸発器１に移送されて再び硫酸により加熱・蒸発される。
【００１６】
ところで、上記蒸発器１の伝熱管１ｂ内には硫酸が導かれるとともに蒸発器本体１ａ内には熱媒液であるアンモニア水が導かれるため、少なくとも、伝熱管１ｂの材料としては、以下に示すような、アンモニアと硫酸に対して耐食性を有する材料が用いられる。
【００１７】
すなわち、ニッケル（Ｎｉ）が５１．０〜６１．５質量％、モリブデン（Ｍｏ）が１５．０〜１７．０質量％、クロム（Ｃｒ）が１４．５〜１６．５質量％、鉄（Ｆｅ）が４．０〜７．０質量％、タングステン（Ｗ）が３．０〜４．５質量％およびコバルト（Ｃｏ）が１．５〜２．５質量％の各範囲内で含まれるものが用いられる。より正確に言うと、上述した成分に、マンガン（Ｍｎ）およびバナジウム（Ｖ）の合計が０．５〜１．３質量％の範囲内で添加されるとともに、炭素（Ｃ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）およびケイ素（Ｓｉ）の合計が０．２質量％以下となるようにされたものが用いられている。
【００１８】
このような材料を用いることにより、アンモニアおよび硫酸の両方に対しても耐食性が発揮され、使用に十分耐えることができる。
ところで、上記実施の形態においては、発電システムとしてカリーナサイクルにて動作するものを説明したが、例えばランキンサイクルにて動作する発電システムの蒸発器にも適用することができる。
【００１９】
ここで、ランキンサイクルを、図２に基づき簡単に説明しておく。
この発電システムは、熱媒体として濃度が１００％のアンモニア液を使用するもので、アンモニア液すなわち熱媒液を導き加熱し蒸発させる蒸発器２１と、この蒸発器２１にて蒸発されたアンモニア蒸気すなわち熱媒蒸気を導くとともに当該熱媒蒸気により駆動されるタービン２２と、このタービン２２により回転される発電機２３と、上記タービン２２から排出されたタービン排気である排出蒸気を導くとともに冷却水により冷却し凝縮させる凝縮器２４とから構成されている。勿論、蒸発器２１にて蒸発された熱媒蒸気は熱媒蒸気移送管３１によりタービン２２に移送され、タービン２２から排出された排出蒸気は排出蒸気移送管３２により凝縮器２４に移送され、またこの凝縮器２４にて凝縮された熱媒液は熱媒液移送管３３により蒸発器２１に移送される。
【００２０】
なお、凝縮器２４の冷却系統２５についてはその説明を省略する。
そして、蒸発器２１の蒸発器本体２１ａ内に設けられた伝熱管２１ｂには、硫酸製造プラントで得られた９０℃程度の低温の硫酸が導かれているとともに、当該伝熱管２１ｂの材料についても、上述した実施の形態１と同様のものが用いられている。
【００２１】
すなわち、ニッケル（Ｎｉ）が５１〜６２．５質量％、クロム（Ｃｒ）が１４．５〜１６．５質量％、モリブデン（Ｍｏ）が１５．０〜１７．０質量％、鉄（Ｆｅ）が４．０〜７．０質量％、タングステン（Ｗ）が３．０〜４．５質量％、モリブデン（Ｍｏ）が１５．０〜１７．０質量％、およびコバルト（Ｃｏ）が１．５〜２．５質量％の各範囲内で含有させたものが用いられる。より正確に言うと、上記の構成に、マンガン（Ｍｎ）およびバナジウム（Ｖ）の合計が０．５〜１．３質量％の範囲内で添加するとともに、炭素（Ｃ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）およびケイ素（Ｓｉ）の合計が０．２質量％以下となるようにしたものが用いられている。
【００２２】
したがって、この場合も、アンモニアおよび硫酸の両方に対しても耐食性が発揮され、使用に十分耐えることができる。
ところで、上記各実施の形態においては、蒸発器における硫酸が流れる伝熱管の材料について説明したが、勿論、伝熱管以外の部分で硫酸と接触する箇所がある場合には、その部分も、上述した材料が用いられる。したがって、蒸発器本体についても上記材料を用いてもよい。なお、硫酸と接触しない部分については、少なくとも、アンモニアに対して耐食性を有する材料が用いられる。
【符号の説明】
【００２３】
１      蒸発器
１ａ    蒸発器本体
１ｂ    伝熱管
３      タービン
４      発電機
５      凝縮器
１１      第１熱媒液移送管
１２      熱媒蒸気移送管
１３      排出蒸気移送管
１４      第２熱媒液移送管
２１      蒸発器
２１ａ    蒸発器本体
２１ｂ    伝熱管
２２      タービン
２３      発電機
２４      凝縮器
３１      熱媒蒸気移送管
３２      排出蒸気移送管
３３      熱媒液移送管
【図１】
2010203376.tif 000003
【図２】
2010203376.tif 000004