温廃水ゼロ発電「一石三鳥」システムの構築

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本研究は小型火力発電システムに,海水淡水化装置及び製塩プラントを組み合わせた「一石三鳥」システムの考案に基づき,そのフィージビリティースタディを行おうとするものである.従来は互いに独立であった発電,海水淡水化及び製塩システムを一体化することにより,トータルの熱効率が飛躍的に改善され,ほぼゼロエミッションを達成することは自明のように思われるが,ボイラタービンの材料選択など技術的に克服すべき課題が山積している.本年度は海水用蒸発ボイラの設計仕様の完成と製作に取り組んだ.そのためにまずボイラに見たてた容量3リットルの広口瓶と500W電熱ヒ-タを用いた海水蒸発予備実験を行った.その結果蒸留効率90%で塩濃度1ppm以下の蒸留水を得ることができ,広口瓶下部では飽和塩水(28.2%)から連続的に塩が析出、堆積することを確認できた.予備実験の結果と熱収支計算に基づき,研究室レベルで実験可能な小規模の海水濃縮用ボイラを設計・製作した.蒸気条件は10bar,240℃,流量21.7kg/hであり約1.5kWの蒸気タービンを駆動することができる.ボイラ形式は炉筒煙管型で,生成飽和蒸気を後部煙室で過熱する過熱器一体型である.同ボイラの特徴は,ボイラ胴の下部に塩を析出促進させる温度成層二重管を備えている事である.外観状部に新鮮海水をいったん貯溜し,内部管の濃縮海水を冷却する.使用燃料は灯油で,過熱器をふくめた設計ボイラ効率は80%とした.ボイラは外注により年度内に完成させ,実験室への搬入,設置を行った.なお上記海水濃縮用温度成層ボイラは新型ボイラとして大学へ発明届けと任意譲渡の申し出を行い,現在手続き中である.