JPH0527247U - Ｌｎｇあるいはｌｐｇ等の低温液化ガスを燃料とするガスタービン発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 季節の変化によって大気温の上昇に影響され
ることなく、高密度で、かつ高圧の燃焼空気を燃焼室へ
供給することを可能にし、燃焼効率を高め、発電機の出
力上昇を達成することのできるガスタービン発電装置を
提供する。 【構成】 ＬＮＧあるいはＬＰＧ等の低温液化ガスを気
化器で気化させた後燃焼室１に導入すると共に、圧縮機
Ｃで燃焼空気を加圧して上記燃焼室１に導入させて燃焼
させ、この燃焼ガスで発電機Ｇを駆動するガスタービン
Ｔを駆動して発電させるガスタービン発電装置におい
て、上記圧縮機Ｃの吸込側に接続され、吸込まれる上記
燃焼空気を冷却するための空気冷却器７と、上記気化器
３に移送される低温液化ガスの供給ライン２に介設さ
れ、供給ライン２に流れる低温液化ガスと上記空気冷却
器７を循環し上記燃焼空気を冷却するための冷媒とを熱
交換させる冷媒熱交換器１１とを備えることを特徴とす
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＬＮＧあるいはＬＰＧ等の低温液化ガスを燃料とするガスタービン 発電装置に係り、特に高密度の燃焼空気を燃焼室に供給することができるガスタ ービン発電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、燃焼室で高温、高圧の燃焼ガスを膨脹させてタービンを回し、その回 転力で発電機を駆動させるガスタービン発電装置が知られている。従来この種の ガスタービン発電装置にあっては、その燃料として重油等が用いられていたが、 近年、クリーンな燃焼を目的としてＬＮＧあるいはＬＰＧ等の低温液化ガスが燃 料として採用されるに至っている。

【０００３】 一般に、ＬＮＧあるいはＬＰＧ等の低温液化ガスを燃料として採用したガスタ ービン発電装置としては、図３に示すものが使用されている。

【０００４】 図３に示すように、ガスタービンＴには同軸上に燃焼空気を加圧するための圧 縮機Ｃが接結されると共に、ガスタービンＴの出力軸には発電機Ｇが接続されて いる。一方、燃焼室１にはＬＮＧあるいはＬＰＧ等の低温液化ガスを導入させる ための低温液化ガスの供給ライン２が接続されている。この供給ライン２には最 上流部に供給源としての低温タンクが接続されていると共に、この供給源と燃焼 室１との間には低温液化ガスをガス化するための気化器３が設けられている。

【０００５】 また、燃焼室１には圧縮機Ｃから加圧された燃焼空気を導入させるための燃焼 空気導入管４が接続されていると共に、燃焼室１から高温高圧に膨脹された燃焼 ガスをガスタービンＴに供給するための燃焼ガス供給ライン５が接続されている 。

【０００６】 従って、ＬＮＧあるいはＬＰＧ等の低温液化ガスは気化器３で気化された後、 燃焼室１に供給されると共に圧縮機Ｃで圧縮されて加圧された燃料空気が燃焼室 １に供給されることになる。燃焼室１で高温高圧化された燃焼ガスは、燃焼ガス 供給ライン５を介してガスタービンＴに導かれ、ガスタービンＴを回転させるこ とにより、発電機Ｇが駆動されることになる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、従来のＬＮＧあるいはＬＰＧ等の低温液化ガスを燃料としたガスタ ービン発電装置にあっては、低温タンクを供給源としてＬＮＧあるいはＬＰＧ等 の低温液化ガスが供給ライン２を介して燃焼室１に供給され、燃焼室１の上流側 で気化器３で気化されている。

【０００８】 供給源としての低温タンクから送り出される低温液化ガスは、ＬＮＧにあって は−１６０°Ｃであり、ＬＰＧにあっては−４０°Ｃであり、気化器３で気化さ れた後のガス温度は約５〜２０°Ｃ程度に加温されている。

【０００９】 このように気化器３で低温液化ガスを気化させるに際しては、一般に低温熱の 回収を目的として熱交換されているが、未だ充分な熱回収ができない問題がある 。

【００１０】 一方、圧縮機Ｃの吸込口から吸込まれる燃焼空気は大気温にほぼ等しいもので あり、夏季と冬季とでは大きな温度差を有している。冬季にあっては吸込まれる 燃焼空気が５°Ｃ程度になるが、他方夏季にあっては圧縮機Ｃに吸込まれる燃焼 空気が大気温に応じて３０°Ｃを超えることがあり、特に夏季にあって圧縮機Ｃ に吸込まれる燃焼空気の温度が３０°Ｃ近くなると、当然のことながら空気密度 が低くなる。

【００１１】 このように、大気温の上昇にともなっての燃焼空気の密度が低くなると、圧縮 機Ｃで圧縮した場合、燃焼空気の密度が高い場合に比較して燃焼効率が低下し、 究極的には発電機の出力が低下する問題があった。

【００１２】 そこで、本考案の目的は上記課題を解決し、季節の変化によって大気温の上昇 に影響されることなく、高密度で、かつ高圧の燃焼空気を燃焼室へ供給すること を可能にし、燃焼効率を高め、発電機の出力上昇を達成することのできるガスタ ービン発電装置を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は、ＬＮＧあるいはＬＰＧ等の低温液化ガス を気化器で気化させた後燃焼室に導入すると共に、圧縮機で燃焼空気を加圧して 上記燃焼室に導入させて燃焼させ、この燃焼ガスで発電機を駆動するガスタービ ンを駆動して発電させるガスタービン発電装置において、上記圧縮機の吸込側に 接続され、吸込まれる上記燃焼空気を冷却するための空気冷却器と、上記気化器 に移送される低温液化ガスの供給ラインに介設され、供給ラインに流れる低温液 化ガスと上記空気冷却器を循環し上記燃焼空気を冷却するための冷媒とを熱交換 させる冷媒熱交換器とを備えて構成されている。

【００１４】

【作用】

上記構成により、空気冷却器で、圧縮機に吸込まれる燃焼空気をその上流側で 冷却し、吸込まれる燃焼空気の密度を高めることができ、高密度でかつ高圧な燃 料空気を燃焼室に供給することができる。また、上記空気冷却器は気化器に移送 される低温液化ガスの供給ラインに設けられた冷媒熱交換器で上記空気冷却器を 循環して燃焼空気を冷却すべく熱交換した冷媒を冷却することにより、低温液化 ガスで燃焼空気を冷却することになり気化器の負荷を低減させるとともに、低温 液化ガスから熱回収を達成することができる。

【００１５】

【実施例】

本考案の一実施例について図に従って詳述する。

【００１６】 図１に示すように、従来例同様にガスタービンＴには同軸上に燃焼空気を加圧 するための圧縮機Ｃが接続されていると共に、ガスタービンＴの出力軸には発電 機Ｇが接続されている。一方、燃焼室１にはＬＮＧあるいはＬＰＧ等の低温液化 ガスを導入させるための低温液化ガスの供給ライン２が接続されている。この供 給ライン２には最上流部に供給源としての低温タンクが接続されていると共に燃 焼室１側には気化器３が設けられている。また、燃焼室１には圧縮機Ｃから加圧 された燃焼空気を導入させるための燃焼空気導入管４が接続されていると共に燃 焼室１から高温高圧に膨脹された燃焼ガスをガスタービンＴに供給するための燃 焼ガス供給ライン５が接続されている。

【００１７】 特に本考案にあっては、圧縮機Ｃの燃焼空気を吸込むための吸込口６側には吸 込まれる燃焼空気を冷却するための空気冷却器７が接続されている。この空気冷 却器７は外殻ハウジング８とこのハウジング８内に設けられた空気熱交換器９と から主に構成されている。この空気熱交換器９には空気と間接接触させて冷却す るための冷媒循環サイクル１０が接続されている。

【００１８】 他方、低温液化ガスの供給ラインには上記気化器３と供給源たる低温タンクと の間に上記冷媒循環サイクル１０に介設される冷媒熱交換器１１が介設されてい る。この冷媒熱交換器１１は冷媒循環サイクル１０に接続された空気熱交換器９ を通過して空気を冷却すべく熱交換された冷媒を供給ライン２を流れる低温液化 ガスと熱交換して冷媒を冷却するように構成されている。

【００１９】 空気熱交換器９を内部に収納した外殻ハウジング８には空気吸込口１２が設け られると共に熱交換後の空気を圧縮機Ｃの吸込口６に導入させるための冷却空気 移送管１３が接続されている。

【００２０】 一方、冷媒循環サイクル１０には空気熱交換器９を通過した冷媒を冷媒熱交換 器１１に移送させて循環させるためのポンプ１４が設けられている。

【００２１】 また、空気熱交換器９と上記ポンプ１４を結ぶ冷媒循環サイクル１０には空気 熱交換器９を通過した熱交換後の冷媒中に含まれるガス分を分離する気液分離器 １５が設けられている。

【００２２】 次に本実施例の作用について述べる。

【００２３】 図１に示すように、燃焼空気は空気冷却器７の空気吸込口１２から外殻ハウジ ング８内に吸込まれると空気熱交換器９と接触して冷却された後、冷却空気移送 管１３を介して圧縮機Ｃに導入されることになる。特に、空気熱交換器９には低 温液化ガスの供給ライン２に設けられた冷媒熱交換器１１で低温液化ガスに冷却 された冷媒が流れることになり、燃焼空気は間接的に低温液化ガスと熱交換され て冷却されることになり、たとえ、夏季において大気温が高いときであっても十 分冷却して高密度の燃焼空気として圧縮機Ｃに導入することができる。このよう に、高密度の燃焼空気を圧縮機Ｃに導くことにより、燃焼室１には高圧で、かつ 高密度の空気を供給することができ、供給ライン２から燃焼室１に導入されるＬ ＮＧあるいはＬＰＧの燃料ガスを効率よく燃焼させてガスタービンＴに送ること ができ、ガスタービンＴの回転力を高めて発電機Ｇの出力を可及的に上昇させる ことができる。

【００２４】 一方、供給ライン２内に移送される低温液化ガスは気化器３の上流側で上記冷 媒熱交換器１１によって空気を冷却する冷媒と熱交換することにより、昇温され 気化器３の負荷を低減させることができ、低温液化ガスの気化にともなう熱回収 を有効に達成することができる。

【００２５】 尚、気液分離器１５は空気熱交換器９を通過した冷媒中にガス分が含まれてい る場合にガス分を除去して冷媒液のみをその下流側となるポンプ１４に導くため のものである。

【００２６】 次に、本考案の変形実施例について、図２に従って説明する。

【００２７】 図２に示すように、空気冷却器７が低温液化ガスの供給ライン２に介設された 冷媒熱交換器１１により冷却された冷媒と空気とを直接接触させて燃焼空気を冷 却するための直接接触形空気熱交換器１６を採用したものである。

【００２８】 図示するように、空気冷却器７は密閉された容器１７によって区画形成されて いる。この容器１７内の上部に冷媒熱交換器１１を通過して低温液化ガスと熱交 換されて冷却された冷媒を底部に向けてスプレーするためのスプレー管１８が設 けられている。

【００２９】 一方、容器１７の中間部には内部に空気を導入する空気吸込口１２が設けられ ていると共に容器１７の頂部には上記空気吸込口１２から導入された空気がスプ レー管１８からスプレーされる冷媒に向流して冷媒と直接接触して熱交換されて 冷却された空気を、圧縮機Ｃに供給するための燃焼空気移送管１３が接続されて いる。

【００３０】 また、この燃焼空気移送管１３の出口１３ａと上記スプレー管１８との間には 容器１７内を上昇して出口１３ａに向かって冷却される空気中に含まれる冷媒を 分離除去するためのフィルター１９が設けられている。

【００３１】 空気冷却器７と低温液化ガスの供給ライン２に介設された冷媒熱交換器１１と を結んで冷媒を循環させる冷媒循環サイクル１０が形成されている。

【００３２】 特に、この実施例にあっては、容器１７の底部には燃焼空気と直接接触した後 の冷媒液を貯溜させるための冷媒液貯溜部２０が形成されている。この冷媒液貯 溜部２０には熱交換後の冷媒を冷媒熱交換器１１に移送させると共にこの冷媒熱 交換器１１を通過した冷媒をスプレー管１８に送り込むための冷媒循環ライン２ １が設けられており、この冷媒循環ライン２１には冷媒を移送するためのポンプ １４が介設されている。更に、燃焼空気導入管１３にはその途中に冷媒液を更に 除去するためのドレンポット２２が設けられている。このドレンポット２２には これに回収された冷媒液を空気冷却器７を構成する容器１７の冷媒液貯溜部２０ に戻すための冷媒液戻管２３が設けられている。

【００３３】 その他の圧縮機Ｃ、ガスタービンＴ、発電機Ｇおよび燃焼室１は先に述べた実 施例と同様の構成を採用している。

【００３４】 そこで、燃焼空気は空気冷却器の空気吸込口１２より吸込まれて、低温液化ガ スと熱交換された冷媒によって冷却され、高密度の燃焼空気として圧縮機Ｃに導 かれた後加圧されて燃焼室１に導入されることになる。

【００３５】 従って、先の実施例同様の作用効果がえられる。

【００３６】

【考案の効果】

以上のように、本考案は構成されているため、次のごとき優れた効果を発揮す る。

【００３７】 （１）ＬＮＧあるいはＬＰＧ等の低温液化ガスを燃料として採用したガスター ビン発電装置において季節の変化によって大気温の上昇に影響されることなく、 高密度で、かつ高圧の燃焼空気を燃焼室へ供給することを可能にし、燃焼効率を 高め、発電機の出力上昇を達成することができる。

【００３８】 （２）低温液化ガスと燃焼空気とを熱交換させて燃焼空気を冷却して高密度化 を達成すると共に低温液化ガスを気化器の上流側で燃焼空気と熱交換させること により、気化器の負荷を低減させると共に低温液化ガスの気化にともなう熱回収 を有効に達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す構成図である。

【図２】本考案の変形実施例を示す構成図である。

【図３】従来例を示す構成図である

【符号の説明】

Ｃ 圧縮機 Ｔ ガスタービン Ｇ 発電機 １ 燃焼室 ２ 供給ライン ３ 気化器 ７ 空気冷却器 １１ 冷媒熱交換器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＬＮＧあるいはＬＰＧ等の低温液化ガス
   を気化器で気化させた後燃焼室に導入すると共に、圧縮
   機で燃焼空気を加圧して上記燃焼室に導入させて燃焼さ
   せ、この燃焼ガスで発電機を駆動するガスタービンを駆
   動して発電させるガスタービン発電装置において、上記
   圧縮機の吸込側に接続され、吸込まれる上記燃焼空気を
   冷却するための空気冷却器と、上記気化器に移送される
   低温液化ガスの供給ラインに介設され、供給ラインに流
   れる低温液化ガスと上記空気冷却器を循環し上記燃焼空
   気を冷却するための冷媒とを熱交換させる冷媒熱交換器
   とを備えたことを特徴とするＬＮＧあるいはＬＰＧ等の
   低温液化ガスを燃料とするガスタービン発電装置。