(57)【要約】      （修正有）【課題】排ガスエネルギーを十分に回収可能で、耐電性の向上したかつ取付工事や保守時の作業性の向上した風力発電機を備えた排ガス利用発電設備を提供する。【解決手段】ガスタービン発電装置１からの排出ガスの流れに沿って設置された排熱回収ボイラ２のボイラ後壁２１に設けられた複数の開口に対向して複数の風力発電機３１〜３３を配置した煙路３と煙突４とを備え、ガスタービン発電装置１と排熱回収ボイラ２と煙路３とが、地表面レベルの据付基盤５０上に設置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン発電装置からの排出ガスの流れに沿った下流に設置された排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラの下流に設置されるとともに、前記排熱回収ボイラを構成するボイラ後壁の複数の開口に対向して複数の風力発電機を配置した煙路と、前記煙路の下流に設置された煙突とを備え、前記ガスタービン発電装置と排熱回収ボイラと前記煙路とが地表面レベルの据付基盤上に設置されている排ガス利用発電設備。
【請求項２】
前記開口は、前記ボイラ後壁の下部より上部に向かって楕円形状の複数の第一開口、第二開口、第三開口と、円形状の第四開口を有し、前記第一開口の楕円の長軸は、前記第二開口、第三開口の楕円の長軸より大きく、かつ前記第二開口、第三開口は同一寸法形状とする請求項１に記載の排ガス利用発電設備。
【請求項３】
前記煙路には前記第一開口に対向して下段風力発電機が、前記第二開口に対向して中段風力発電機が前記第三開口に対向して上段風力発電機が設けられている請求項２に記載の排ガス利用発電設備。
【請求項４】
前記煙路は第一煙路と第二煙路と第三煙路とが直結されて形成されており、
前記第一煙路には、前記第一開口に対向する下段風力発電機と、前記第二開口に対向する中段風力発電機と、前記第三開口に対向する上段風力発電機とが設けられ、
前記第二煙路には、前記第二開口に対向する中段風力発電機と、前記第三開口に対向する上段風力発電機とが設けられ、
前記第三煙路には、前記第三開口に対向する上段風力発電機が設けられている請求項２に記載の排ガス利用発電設備。
【請求項５】
前記第一煙路と第二煙路と第三煙路は、それぞれの煙路に設けられたジョイント突起部とジョイント受け部によって直結されている請求項４に記載の排ガス利用発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガスタービン発電装置から煙突までのガス排出経路に、複数のガス流力発電機を設置した排ガス利用発電設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、二重管式煙突内の上昇気流を用いた風力発電機として、燃焼ガスを排出する排出路と、この排出路に隣接して仕切られて設けた断熱路と、この断熱路内に発生した上層気流による風力を電力に変換する風力発電機が煙突の開口部近傍の高所に設けられた技術が示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１５８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示された技術は、風力発電機を煙突に設ける構造を採用しているために、設置位置が高所となり、排ガスエネルギーを十分に回収可能な発電設備でなく、またその構造上、風力発電機の耐震性に問題点を有するとともに、取付工事や保守時の作業性に難点があり、経済性が劣るという問題点がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、風力発電機の設定位置を地表面レベルとすることで、耐震性を向上させるとともに排ガスエネルギーの回収性を高めた省エネ化の進んだ、かつ取付工事を容易とし保守性を向上させた低コストの排ガス利用発電設備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】
この発明の排ガス利用発電設備は、
ガスタービン発電装置からの排出ガスの流れに沿った下流に設置された排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラの下流に設置されるとともに、前記排熱回収ボイラを構成するボイラ後壁の複数の開口に対向して複数の風力発電機を配置した煙路と、前記煙路の下流に設置された煙突とを備え、前記ガスタービン発電装置と排熱回収ボイラと前記煙路とが地表面レベルの据付基盤上に設置されているものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る排ガス利用発電設備は、上記のような構成を採用しているので、耐震性のある排ガスエネルギーの回収性が高く省エネ化が進んだ、かつ取付工事を容易とし保守性を向上させ、低コストの設備となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１による排ガス利用発電設備を示す図である。
【図２】実施の形態１によるボイラ後壁と風力発電機の配置を示す図である。
【図３】実施の形態２による排ガス利用発電設備を示す図である。
【図４】実施の形態２によるボイラ後壁と風力発電機の配置を示す図である。
【図５】実施の形態２によるボイラ後壁と風力発電機の配置を示す図である。
【図６】実施の形態２による煙路の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による排ガス利用発電設備を図に基づいて説明する。
図１において、ガスタービン発電所に設置されている排ガス利用発電設備１００は、ガスタービン発電装置１、排熱回収ボイラ２（以下、ボイラ２と略す）、煙路３、煙突４、発電所内の諸電気設備５、蓄電池６とで構成されている。ここで、ガスタービン発電装置１、ボイラ２、煙路３は地表面レベルと平行な据付基盤５０上に設置されている。
【００１０】
ガスタービン発電装置１で発生した排ガスは、図１に示す矢印４０に沿ってボイラ２に流れ、このボイラ２で熱エネルギーを回収した後、煙路３を介して煙突４から外部に排出される。煙路３には図２に示すようにボイラ後壁２１に設けられた複数のここでは２個の第一開口２１Ａ、同じく２個の第二開口２１Ｂ、同じく２個の第三開口２１Ｃのそれぞれに対向して、下段風力発電機３１、中段風力発電機３２、上段風力発電機３３が設けられているとともに、これらの下段風力発電機３１〜上段風力発電機３３は、煙路３に設けられた支持機構（図示省略）上に設置されている。
【００１１】
第一開口２１Ａと第二開口２１Ｂと第三開口２１Ｃは楕円形状をなしており、第二開口２１Ｂと第三開口２１Ｃは同一寸法形状である。そして第一開口２１Ａの楕円の長軸は第二開口２１Ｂ、第三開口２１Ｃより大きい。また、６個の第四開口２１Ｄは円形状をなしている。尚、図２はボイラ後壁２１を図１において左側すなわちガスタービン発電装置１側から見た図を示しており、煙路３には前記第一開口２１Ａと第二開口２１Ｂ、第三開口２１Ｃに対向して設置された下段風力発電機３１、中段風力発電機３２、上段風力発電機３３のファンが図示されている。第一開口２１Ａ、第二開口２１Ｂ、第三開口２１Ｃ、第四開口２１Ｄの形状は、排ガスの排出過程において、ガスタービン発電装置１の運転効率に悪影響を及ぼさないよう設定されている。
【００１２】
ガスタービン発電装置１で発生した排ガスはボイラ２を通り、煙路３に設けられた下段風力発電機３１、中段風力発電機３２、上段風力発電機３３を駆動し、発電を行う。この発電された電力は、図示省略した発電制御装置を介して諸電気設備５に供給され、また余剰電力は蓄電池６に貯蔵される。
【００１３】
次に、実施の形態１による実施例を示す。プラント出力５０ＭＷ級のガスタービン発電装置１の湿り排ガス量を４００，０００ｍ３Ｎ／ｈであり、ボイラ２と煙突４との間の煙路遮断面積合計は１５ｍ２と設定する。ここでボイラ後壁２１は高さ１２ｍ、幅４．７ｍとし、第一開口２１Ａの長軸は２ｍ、幅０．９ｍであり、第二開口２１Ｂの長軸は１．２ｍ、幅０．９ｍであり、第四開口２１Ｄの直径は０．９ｍとした。ボイラ２を通過後の排ガスの風速は約７．４ｍ／ｓとなる。この値は一般的な風力発電に必要なカットイン風速２ｍ／ｓ〜３ｍ／ｓに対して十分な値である。第一開口２１Ａ〜第三開口２１Ｃに受風面積０．６ｍ２程度の下段風力発電機３１、中段風力発電機３２、上段風力発電機３３の計６台を設置し、１．２ｋＷ〜１．８ｋＷ程度の出力を得た。
【００１４】
このように、この実施の形態１による排ガス利用発電設備１００は、下段風力発電機３１〜上段風力発電機３３の据付レベルを地表面の据付基盤５０上としているので、耐震性が向上し、また据付工事やメンテナンスの作業性を向上させてコスト低減が図れるという効果がある。
【００１５】
実施の形態２．
次に、実施の形態２を説明する。図３に示すように、煙路３を３分割構成とし、第一煙路３Ａ、第二煙路３Ｂ、第三煙路３Ｃを直列に接続したものである。図４は模擬図であり、ボイラ後壁２１側から見た第二煙路３Ｂに設置され第二開口２１Ｂに対向する中段風力発電機３２と第三開口２１Ｃに対向する上段風力発電機３３の配置を示している。また、図５も同様に模擬図であり、第三煙路３Ｃに設置され第三開口２１Ｃに対向する上段風力発電機３３の配置を示している。このような構成の煙路３を採用すると、排ガス流量に応じて、最適な台数の風力発電機を設置可能となる。
【００１６】
前述した実施の形態１の実施例から、この実施の形態２の実施例を見積もると、第一煙路３Ａからの流速が３０％減の５．２ｍ／ｓの排ガスが第二煙路３Ｂに入るとすると、第三煙路３Ｃでは３．６ｍ／ｓとなり、前述したカットイン風速以上を得ることが可能となり、排ガス流量に応じた自由度の高い排ガス利用発電設備１００が得られる。
尚、図４、図５に示すように排ガスの排出過程に悪影響を与えないよう、第二煙路３Ｂ以降は第一開口２１Ａには風力発電機の設置は行わない。
【００１７】
上記第一煙路３Ａ、第二煙路３Ｂ、第三煙路３Ｃの直結構造を述べる。図６に示すように、第一煙路３Ａ、第二煙路３Ｂの後側部にはジョイント受け部１０が、また、第二煙路３Ｂ、第三煙路３Ｃの前側部にはジョイント突起部１１が設けられており、ジョイント突起部１１かジョイント受け部１０に挿入されることで容易に直結接続可能な構造としている。上記ジョイント突起部１１、ジョイント受け部１０は、例えば永久磁石を用い、先方をＮ極、他方をＳ極とした構成としており、接続を容易としている。
【００１８】
尚、この発明はガスタービン発電装置からの排ガス利用の例を示したが、例えば自動車や自家用ボイラ等による排ガス利用にも応用できる。
【００１９】
尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１  ガスタービン発電装置、２  排熱回収ボイラ、３  煙路、２１  ボイラ後壁、
２１Ａ  第一開口、２１Ｂ  第二開口、２１Ｃ  第三開口、２１Ｄ  第四開口、
３１  下段風力発電機、３２  中段風力発電機、３３  上段風力発電機、
５０  据付基盤、１００  排ガス利用発電設備。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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