LNG冷熱による多段階エネルギー回収システム

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本研究では162℃と超低温であり1kgあたり約840kJの冷熱を持つLNG冷熱の有効利用を考え,アンモニア・水混合媒体およびLNGを利用した発電サイクルである3段階動力回収システム,さらに中間段に発電サイクルを追加した4段階動力回収システムについてサイクルシミュレーションを行い,システムの有功性について熱効率およびエクセルギー効率の面から評価をした。シミュレーション結果から,LNG冷熱を利用した多段階動力回収システムを考えた場合にはアンモニア・水混合媒体を作動媒体とするランキンサイクルの凝縮にLNG冷熱を用い,さらにLNG直接膨張タービンで発電を行うことで,熱効率は向上し,エクセルギー的にも有効であることがわかった。さらに,アンモニア・水ランキンサイクルとLNG直接膨張サイクルとの間にプロパンを作動媒体としたランキンサイクルを組み込んだ場合,アンモニア・水混合媒体とLNGとの間の温度レベルのギャップを埋めることができ,エクセルギーロスを低減できることがわかった。アンモニア・水ランキンサイクル,プロパンランキンサイクル,LNG直接膨張サイクルの3段階動力回収では,熱効率が最高で0.52となる。また,アンモニア・水混合媒体ランキンサイクルをトッピングサイクルとする多段階動力回収システムでは,タービン入口温度が320℃と通常のスチームランキンサイクルに比べて低いにもかかわらず0.5以上の熱効率が得られることがわかった。この結果から,300℃程度の熱源およびLNG冷熱源がある場合にアンモニア・水混合媒体を用いて多段階動力回収システムを構成することが有効であるといえる。さらに,LNG冷熱を利用した多段階動力回収システムとごみ発電とを組み合わせることにより,従来10数%であったごみ発電の高効率化にこと示した。このことは新エネルギーの供給ポテンシャルを大きく拡大することに寄与する。