低圧・少量蒸気で発電できる仕組み | 蒸気のことならテイエルブイ
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システム製品

スクリュ式小型蒸気発電機

MSEG160L-Ⅱ/MSEG160M-Ⅰ

減圧しながら発電できる理由

SteamStarは蒸気の持つエネルギーの一部を電力に変換して取り出しています。蒸気は圧力を持った気体であるため、圧力から生じる力、つまり運動エネルギーを利用して発電機を回します。

電力に変換された蒸気エネルギーは蒸気の凝縮という形をとり、実際には供給した蒸気の質量に対して約4%が発電に伴い凝縮します。

仮に蒸気単価を5000円/トン、電力単価を10円/kWhとすると、発電機への供給蒸気量1トン当たり、400円分の電力が発生し、200円分の蒸気が凝縮することになります。つまり、エネルギーの変換分だけで考えると差引200円が収入というこ とになります。

排気蒸気の全量=減圧後蒸気全熱×給気蒸気量×96% →加熱に使用できる蒸気

減圧のエネルギー

減圧弁による蒸気減圧は、エンタルピーの減少が無い等エンタルピー変化で過熱蒸気になり、減圧時に運動エネルギーとして一切変換されません。これは一見効率的なようですが、過熱蒸気となった部分のエンタルピーを使用するのは容易ではなく、多くは実用上無駄になります。

理想の発電機は、エンタルピーは減少してもエントロピー変化が無い等エントロピー変化で、蒸気そのものの乾き度は90%にまで低下し、その湿り分である10%分の蒸気のエンタルピーが、蒸気よりも高価な電気に代わります。

これは減圧時に運動エネルギーを最大限に取り出したケースであり、このとき蒸気自身のエンタルピーが電気に変換されます。

高性能な発電機はこの理想的なh-s変化である等エントロピー変化に近づきます。発電効率は等エントロピー変化と実際の発電の際のエントロピー変化の比で示されます。

発電効率の高さを支える機構的特徴

構造的・機構的には、スクリュ式小型蒸気発電機はエアを圧縮する技術を逆利用しています。

圧縮機では電動機でスクリュを回転させ、エアを圧縮します。これに対し、スクリュ式小型蒸気発電機では、高圧蒸気がスクリュの給気側から入り、膨張しながら排気側へ移動する時に回転力が生まれます。この回転力で発電機を駆動します。

蒸気タービンはノズルによって音速近くまで蒸気流速を高め、その運動エネルギーで羽車を回転させますが、スクリュ式小型蒸気発電機は蒸気タービンと異なり、ノズルから蒸気を高速で噴射させる必要がありません。そのため圧力損失などのロスが格段に小さくなり、高い発電効率が得られます。

その心臓部であるスクリュ式膨張機は、共同開発者である株式会社神戸製鋼所殿が、50年以上ノウハウを蓄積され、高効率・高耐久性能で広く世に知られたオイルフリー・スクリュ式エア圧縮機技術そのものです。

精密に加工され、微少なクリアランスを保ちながら回転するスクリュ式膨張機は、本体回転子の潤滑が不要でありながら高い気密性を誇ります。オイルフリーであることはプロセス用蒸気を扱う上でも非常に好都合です。

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