成果報告書詳細
管理番号20090000000270
タイトル平成19年度-平成20年度成果報告書 エネルギー使用合理化技術戦略的開発/エネルギー有効利用基盤技術先導研究開発/排熱利用小型温度差発電システムの研究開発
公開日2009/9/17
報告書年度2007 - 2008
委託先名株式会社ゼネシス
プロジェクト番号P03033
部署名省エネルギー技術開発部 研究開発グループ
和文要約150℃以下の低温の工場排熱は利用が難しく、大量に廃棄されていることが多い。その低温排熱を発生場所で回収し高効率で発電することができれば、利用価値が高くかつ省エネルギー効果が大きい。既存技術においては、この目的のためにアンモニア・水混合媒体を用いた温度差発電システムが開発され、出力3000kW級のプラントでは実用化レベルにある。しかし、100kW以下の小型プラントは構成機器の開発が進んでなく、低効率、高コストのままで、実用化されていない。本研究開発では、排熱回収発電の潜在的ニーズが多いと推定できる発電出力70kW級の小型・高効率・低コストの温度差発電システムの開発を行った。 (1)発電システムの開発 温水温度90℃、冷却水温度20℃の条件で全体システムの設計、構成機器の基本設計を行った。タービン発電機を除く全ての機器を製作し、全体システムの組立を行い、装置のコンパクト化を実現した。作動流体循環による性能試験を行い、データから発電出力、発電効率は目標をクリアできることが推測できた。 (2) タービン発電機の開発 一軸一体構造、高速回転、磁気軸受使用の小型タービン発電機の基本設計、詳細設計を行った。
作動流体(アンモニア・水)が外部に漏れないノンシール構造の設計とした。この構造を成り立たせるために発電機内部の固定子、磁気軸受のコイルの絶縁固定用樹脂の開発を行い、実用化の目途がついた。 (3)蒸発器の開発 全体システムの設計条件に基づき、気液分離器一体型蒸発器の設計と製作を行い、目標とする小型化が実現できた。 作動流体循環による性能試験で伝熱性能が目標の150%以上であることが確認された。 (4)凝縮器の開発 全体システムの設計条件に基づき、吸収器・コンデンセイトドラム一体型凝縮器の設計と製作を行い、目標とする小型化が実現できた。作動流体循環による性能試験で伝熱性能が目標通りであることが確認された。
英文要約Title; Strategic Development of Energy Conservation Technology Project / Preparatory Research Phase / R & D for Small Scale Discharged Thermal Energy Conversion Power Generation System (FY2007-FY2008)Final Report
Most of the low temperature waste heat from industrial process below 150 degree centigrade is not recovered. The thermal energy conversion to electric power from the low temperature waste heat is valuable and its potential is huge. Using ammonia-water mixture as working fluid, several power generation plants have been developed. It is recognized as large scale plant is feasible, however small scale plant such as less than 100kW is under development stage. The purpose of this R & D is Preparatory Research of 70kW output high efficiency, low cost small scale power generation system to meet actual demands of industrial waste heat conditions. (1)Development of total system The basic design for system and equipment, based on the heat source temperature 90 degree centigrade and heat sink temperature 20 degree centigrade, was carried out. All equipment except turbine generator unit was manufactured and whole system was assembled in one unit. The reduction of dimensional total size was achieved. The system was operated by circulation of ammonia/water mixture working fluid and the power generation output and efficiency of the system derived from the results was satisfactory. (2)Development of turbine generator The detail design of turbine generator having a single shaft and single unit construction, high speed rotation and applying active magnetic bearings (AMB) was carried out. The compact and high efficient turbine generator could be achieved. The leakage of working fluid can be prevented by Non-seal and single unit design. In order to realized the design, new resin to mold stator and AMB was developed. (3)Development of evaporator The design and manufacturing of evaporator having complete unit construction for heat exchanger and separator was carried out and achieved the reduction of total size. The heat transfer coefficient was obtained by operating the total system and results more than 150% of the design value. (4)Development of condenser The design and manufacturing of condenser having complete unit construction for heat exchanger, absorber and condensate tank was carried out and achieved the reduction of total size. The heat transfer coefficient was obtained by operating the total system and results same to the design value.
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