蒸気エネルギーの段階的利用を実現し、蒸気発電能力を向上させるために、有機ランキンサイクルシステムと空冷式石炭火力発電システムを統合した新しい発電システムが提案された。本システムは、中低温段階における有機ランキンサイクルの熱電変換高効率特性に基づき、石炭発電ユニットで一定程度膨張した蒸気を抽出して有機ランキンサイクルシステムを駆動し、出力をさらに向上させる。本結合方式により、石炭火力発電所の出力向上、排気蒸気の余熱回収、冬季の空冷器の結氷防止など複数の目的が達成可能である。600 MWの石炭火力発電所を対象に熱力性能解析を行った結果、抽気流量160 kg/sの場合、負荷50%、75%、100% THAにおける熱効率はそれぞれ3.48ポイント、1.72ポイント、1.08ポイント向上し、煙効率はそれぞれ3.38ポイント、1.68ポイント、1.05ポイント向上、石炭消費率はそれぞれ27.72、12.88、7.92 g/(kW·h)減少、余熱回収率はそれぞれ64.57%、25.64%、15.40%に達した。この方式は既存の空冷式石炭火力発電所の性能を向上させるだけでなく、石炭消費を低減し、研究成果は発電所全体の性能向上に新たな視点を提供する。

エネルギーの段階的利用;余熱回収;有機ランキンサイクル;石炭火力発電所;熱力学解析