(57)【要約】  アンモニア気化器は、液体アンモニアを気化処理してアンモニアガスにする第１の気化器と、第１の気化器に接続され第１の気化器の気化処理で残存した液体アンモニアを気化処理してアンモニアガスにする第２の気化器と、を備える。第１の気化器の気化処理で残存した液体アンモニアを第２の気化器で気化処理することによって、第２の気化器の気化処理で使用する蒸気の量をより少なくすることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体アンモニアを気化処理してアンモニアガスにする第１の気化器と、前記第１の気化器に接続され当該第１の気化器の前記気化処理で残存した液体アンモニアを気化処理してアンモニアガスにする第２の気化器と、を備える
アンモニア気化器。
【請求項２】
前記第１の気化器の前記気化処理では、前記液体アンモニアと熱交換する第１の熱交換媒体を用い、前記第２の気化器の前記気化処理では、前記液体アンモニアと熱交換する第２の熱交換媒体を用いる
請求項１に記載のアンモニア気化器。
【請求項３】
前記第２の熱交換媒体の温度は、前記第１の熱交換媒体の温度よりも高温である
請求項２に記載のアンモニア気化器。
【請求項４】
前記第１の熱交換媒体は、海水である
請求項２又は３に記載のアンモニア気化器。
【請求項５】
前記第１の熱交換媒体は、排ガスである
請求項２又は３に記載のアンモニア気化器。
【請求項６】
ボイラおよびガスタービンから発生する排ガスを、前記排ガスとして利用する
請求項５に記載のアンモニア気化器。
【請求項７】
前記第２の熱交換媒体は、蒸気である
請求項２又は３に記載のアンモニア気化器。
【請求項８】
ボイラから排出される蒸気を、前記蒸気として利用する
請求項７に記載のアンモニア気化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア気化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体アンモニアをアンモニアガスに気化させるアンモニア気化器が知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、アンモニア貯蔵タンクから送られる液体アンモニアを蒸気の熱によって気化させてアンモニアガスにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体アンモニアは蒸気と熱交換して気化させるが、使用する蒸気の量を低減することが望まれている。【０００５】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたもので、液体アンモニアを気化させてアンモニアガスを生成する際に、使用する蒸気の量を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るアンモニア気化器は、液体アンモニアを気化処理してアンモニアガスにする第１の気化器と、前記第１の気化器に接続され当該第１の気化器の前記気化処理で残存した液体アンモニアを気化処理してアンモニアガスにする第２の気化器と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１の気化器の気化処理で残存した液体アンモニアを第２の気化器で気化処理することによって、第２の気化器の気化処理で使用する蒸気の量をより少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る火力発電システムを示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係る火力発電システムを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【００１０】
また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１１】
[第１実施形態]
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る火力発電システムを示す模式図である。
【００１２】
第１実施形態に係る火力発電システム１は、アンモニア気化器１００と、ボイラ２００と、タービン３００と、発電機４００と、復水器５００と、を含む。なお、本実施形態に係るアンモニア気化器で生成されるアンモニアガスは、例えば、火力発電所のボイラを加熱する際に用いられる。
【００１３】
アンモニア気化器１００は、アンモニア貯留タンク３０と、第１の気化器１０と、第２の気化器２０と、ポンプ４０と、を備える。
【００１４】
アンモニア貯留タンク３０と第１の気化器１０とは、第１配管１１を介して接続されている。第１の気化器１０と第２の気化器２０とは、第２配管１２を介して接続されている。また、第２の気化器２０には、第３配管１３が接続されている。第３配管１３は、バーナー２１０に接続される。
【００１５】
第１の気化器１０には、第１の熱交換媒体である海水が流入する入口側配管と、海水が流出する出口側配管と、が接続されている。入口側配管は、第４配管１４及び第５配管１５であり、出口側配管は、第６配管１６である。即ち、ポンプ４０には、第４配管１４が接続され、ポンプ４０と第１の気化器１０とは、第５配管１５を介して接続されている。出口側配管は、第６配管１６である。ポンプ４０が稼動すると、海から第４配管１４を介して海水が吸い上げられ、第５配管１５を介して第１の気化器１０に送られる。
【００１６】
第２の気化器２０には、第２の熱交換媒体である蒸気が流入する入口側配管と、蒸気が流出する出口側配管とが接続されている。入口側配管は、第７配管１７であり、出口側配管は、第８配管１８である。
【００１７】
第１の気化器１０は、液体アンモニアに熱を与える気化処理を行ってアンモニアガスにする。アンモニアの沸点は、−３３．３℃であり、海水の温度（例えば、２０℃）よりも低い。従って、液体アンモニアは、海水と熱交換をしてアンモニアガスとなる。
【００１８】
第２の気化器２０は、第１の気化器１０の気化処理で残存した液体アンモニアに熱を与える気化処理を行ってアンモニアガスにする。アンモニアの沸点は、−３３．３℃であり、蒸気の温度（例えば、６００℃）よりも低い。従って、液体アンモニアは、蒸気と熱交換をしてアンモニアガスとなる。
【００１９】
ボイラ２００には、バーナー２１０が設けられている。バーナー２１０では、アンモニアガスを燃焼させて熱を発生させ、ボイラ２００の水を蒸気にする。ボイラ２００は、第９配管２０１を介してタービン３００に接続されている。第９配管２０１の内部は、蒸気が流通する。タービン３００には、発電機４００が連結されている。タービン３００が回転すると、タービン３００に連結された発電機４００によって発電がされる。タービン３００は、第１０配管２０２を介して復水器５００に接続されている。第１０配管２０２の内部は、蒸気が流通する。復水器５００は、第１１配管２０３を介してボイラ２００に接続されている。第１０配管２０２の内部は、水が流通する。
【００２０】
以下、図１を参照して、火力発電システム１の全体の流れを説明する。
【００２１】
まず、アンモニア気化器１００を説明する。
アンモニア貯留タンク３０の内部には、液体アンモニアが収容されている。アンモニア貯留タンク３０と第１の気化器１０は、第１配管１１で接続されているため、第１の気化器１０には、第１配管１１から液体アンモニアが流入する。また、海水が、第５配管１５から第１の気化器１０に流入する。ここで、前述したように、海水の温度（例えば、２０℃）は、アンモニアの沸点である−３３．３℃よりも高い。よって、液体アンモニアと海水とで熱交換が行われると、液体アンモニアが気化処理されてアンモニアガスとなる。ただし、第１配管１１から流入した液体アンモニアの全量がアンモニアガスに気化しない場合もあり、その場合は、気化処理で残存した液体アンモニアとアンモニアガスとが混合された状態で第２配管１２から第２の気化器２０へ送られる。なお、海水は、熱交換が終了したのち、第６配管１６から流出する。
【００２２】
第２の気化器２０には、第７配管１７から蒸気が流入する。また、第１の気化器１０で液体アンモニアの全量を気化処理しきれなかった場合は、気化処理で残存した液体アンモニアとアンモニアガスとが第２配管１２から第２の気化器２０へ流入する。換言すると、第１の気化器１０で気化処理されたアンモニアガスと、第１の気化器１０で気化処理しきれずに残存された液体アンモニアと、が第２配管１２を流れる。ここで、蒸気の温度は、例えば６００℃であり、アンモニアの沸点である−３３．３℃よりも高い。よって、液体アンモニアと蒸気とで熱交換が行われると、液体アンモニアが気化処理されてアンモニアガスとなる。このように、第２の気化器２０では、第１の気化器１０で気化処理しきれずに残存した液体アンモニアを再び気化処理してアンモニアガスにするため、使用する蒸気の量を低減できる。第２の気化器２０で気化処理して得られたアンモニアガスが第３配管１３からバーナー２１０へ送られる。蒸気は、熱交換が終了したのち、第８配管１８から流出する。なお、第２の熱交換媒体である蒸気の温度（例えば、６００℃）は、第１の熱交換媒体である海水の温度（例えば、２０℃）よりも高温である。
【００２３】
バーナー２１０では、第２の気化器２０で気化処理して得られたアンモニアガスを燃焼させて熱を発生させ、ボイラ２００の水を蒸気にする。ボイラ２００の蒸気がタービン３００に送られ、当該蒸気によってタービン３００が回転する。タービン３００が回転すると、タービン３００に連結された発電機４００によって発電が行われる。タービン３００からの蒸気は、第１０配管２０２を介して復水器５００に送られる。復水器５００では、タービン３００から排出された蒸気を冷却及び凝縮させて水に戻す。水は、第１１配管２０３を介してボイラ２００へ送られる。
【００２４】
ここで、ボイラ２００から排出される蒸気の一部は、第７配管１７を介して第２の気化器２０に送ってもよい。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態に係るアンモニア気化器１００は、液体アンモニアを気化処理してアンモニアガスにする第１の気化器１０と、第１の気化器１０に接続され第１の気化器１０の気化処理で残存した液体アンモニアを気化処理してアンモニアガスにする第２の気化器２０と、を備える。
【００２６】
このように、アンモニア気化器１００では、第１の気化器１０と第２の気化器２０とが直列に接続されている。従って、第１の気化器１０の気化処理で残存した液体アンモニアを第２の気化器２０で気化処理することによって、第２の気化器２０の気化処理で使用する蒸気の量をより少なくすることができる。即ち、第１の気化器１０の気化処理で液体アンモニアを極力多く気化させ、第１の気化器１０で処理しきれずに残存した液体アンモニアを第２の気化器２０で気化させることにより、最終的に使用する蒸気の量をより少なくする。これにより、第１の気化器１０に投入した液体アンモニアのうち大部分の量を気化させてアンモニアガスにすることができる。
【００２７】
第１の気化器１０の気化処理では、液体アンモニアと熱交換する海水（第１の熱交換媒体）を用い、第２の気化器２０の気化処理では、液体アンモニアと熱交換する蒸気（第２の熱交換媒体）を用いる。
【００２８】
このように、第１の気化器１０で用いる熱交換媒体と第２の気化器２０で用いる熱交換媒体を別にしたため、第１の熱交換媒体と第２の熱交換媒体とを個別に選択することができる。従って、例えば、第２の熱交換媒体を、第１の熱交換媒体よりも高温のものとすることが可能となる。
【００２９】
蒸気（第２の熱交換媒体）の温度は、海水（第１の熱交換媒体）の温度よりも高温である。即ち、蒸気の温度は、例えば６００℃であり、海水の温度は、例えば２０℃である。よって、第１の気化器１０で液体アンモニアが残存した場合、この残存した液体アンモニアを第２の気化器２０でより確実に気化させることができる。これにより、第２の気化器２０の気化処理で使用する蒸気の量をより少なくすることができる。
【００３０】
第１の熱交換媒体は、海水である。海水は、大量に存在し安価なコストで得られるため、液体アンモニアの気化処理のコストを抑制することができる。
【００３１】
第２の熱交換媒体は、蒸気である。蒸気は、海水よりも高温であるため、液体アンモニアをより高い効率で気化させることができる。また、蒸気は、排ガスよりも低公害であるため、環境保護の観点から望ましい。
【００３２】
また、ボイラ２００から排出される蒸気を第２熱交換媒体である前記蒸気として利用すれば、蒸気を発生させる装置を新たに設ける必要がないため、アンモニアの気化処理のコストを抑制することができる。
【００３３】
[第２実施形態]
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る火力発電システムを示す模式図である。なお、本実施形態に係るアンモニア気化器で生成されるアンモニアガスは、例えば、火力発電所のボイラを加熱する際に用いられる。
【００３４】
第２実施形態に係るアンモニアの火力発電システム１Ａは、アンモニア気化器１００Ａと、ボイラ２００と、タービン３００と、発電機４００と、復水器５００と、を含む。アンモニア気化器１００Ａは、アンモニア貯留タンク３０と、第１の気化器１０と、第２の気化器２０と、フィルタ５０と、を備える。以下、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。
【００３５】
第１の気化器１０には、第１の熱交換媒体である排ガスが流入する入口側配管と、排ガスが流出する出口側配管と、が接続されている。フィルタ５０には、第４配管１４が接続され、フィルタ５０と第１の気化器１０とは、第５配管１５を介して接続されている。出口側配管は、第６配管１６である。第４配管１４の内部を流れる排ガスは、フィルタ５０を通る際に浄化され、第５配管１５を介して第１の気化器１０に送られる。なお、本実施形態に係る熱利用する排ガスは、例えば、ボイラおよびガスタービンから排出される。
【００３６】
第１の気化器１０は、液体アンモニアに熱を与える気化処理を行ってアンモニアガスにする。排ガスの温度は、例えば５００℃である。アンモニアの沸点は、−３３．３℃であり、排ガスの温度よりも低い。従って、液体アンモニアは、排ガスと熱交換をしてアンモニアガスとなる。
【００３７】
以下、図２を参照して、火力発電システム１Ａの全体の流れを説明する。
まず、アンモニア気化器１００Ａを説明する。
【００３８】
第１の気化器１０には、第１配管１１から液体アンモニアが流入する。また、排ガスが、第５配管１５から第１の気化器１０に流入する。ここで、前述したように、排ガスの温度は、アンモニアの沸点である−３３．３℃よりも高い。よって、液体アンモニアと排ガスとで熱交換が行われると、液体アンモニアが気化処理されてアンモニアガスとなる。なお、排ガスは、熱交換が終了したのち、第６配管１６から第１の気化器１０外へ流出する。
【００３９】
第２の気化器２０には、第７配管１７から蒸気が流入する。また、第１の気化器１０で液体アンモニアの全量を気化処理しきれなかった場合は、液体アンモニアとアンモニアガスとが第２配管１２から第２の気化器２０へ流入する。よって、液体アンモニアと蒸気とで熱交換が行われると、液体アンモニアが気化処理されてアンモニアガスとなる。このように、第２の気化器２０では、第１の気化器１０で気化処理しきれずに残存した液体アンモニアを再び気化処理してアンモニアガスにするため、使用する蒸気の量を低減できる。第３配管１３からは、第２の気化器２０で気化処理して得られたアンモニアガスが流出する。蒸気は、熱交換が終了したのち、第８配管１８から流出する。なお、第２の熱交換媒体である蒸気の温度（例えば、６００℃）は、第１の熱交換媒体である排ガスの温度（例えば、５００℃）よりも高温である。
【００４０】
バーナー２１０では、第２の気化器２０で気化処理して得られたアンモニアガスを燃焼させて熱を発生させ、ボイラ２００の水を蒸気にする。ボイラ２００の蒸気がタービン３００に送られ、当該蒸気によってタービン３００が回転する。タービン３００が回転すると、タービン３００に連結された発電機４００によって発電がなされる。タービン３００からの蒸気は、第１０配管２０２を介して復水器５００に送られる。復水器５００では、タービン３００から排出された蒸気を冷却及び凝縮させて水に戻す。水は第１１配管を介してボイラ２００へ送られる。
【００４１】
ここで、ボイラ２００から排出される蒸気の一部は、第７配管１７を介して第２の気化器２０に送ってもよい。また、ボイラ２００を加熱する際に発生する排ガスを第４配管１４及び第５配管１５を介して第１の気化器１０に送ってもよい。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係る第１の熱交換媒体は、排ガスであるため、排ガスの有効利用を図ることができる。
【００４３】
また、蒸気（第２の熱交換媒体）の温度は、排ガス（第１の熱交換媒体）の温度よりも高温である。蒸気の温度は、例えば６００℃であり、排ガスの温度は、例えば５００℃である。よって、第１の気化器１０の気化処理で液体アンモニアが残存した場合、この残存した液体アンモニアを第２の気化器２０でより確実に気化させることができる。これにより、第２の気化器２０の気化処理で使用する蒸気の量をより少なくすることができる。
【００４４】
さらに、ボイラ２００を加熱する際に発生する排ガスを、第２実施形態の第１熱交換媒体である前記排ガスとして利用する。これによれば、排ガスの有効利用を図ることができる。また、アンモニアの気化処理のコストを抑制することができる。
【００４５】
なお、前記実施形態の具体的構成はあくまで一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。
【００４６】
例えば、アンモニア気化器１００，１００Ａでは、２つの気化器である第１の気化器１０及び第２の気化器２０が接続された状態で設けられている。しかし、３つ以上の気化器が直列に接続されてもよい。また、第１の熱交換媒体として海水及び排ガスを一例とし、第２の熱交換媒体として蒸気を一例としたが、熱交換媒体はこれらに限定されず、種々の熱交換媒体を適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  第１の気化器
２０  第２の気化器
２００  ボイラ
１００，１００Ａ  アンモニア気化器
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2020115822.tif 000005
2020115822.tif 000006
2020115822.tif 000007
2020115822.tif 000008