JPH09209717A - 冷熱発電設備 - Google Patents

冷熱発電設備

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JPH09209717A
JPH09209717A JP1300896A JP1300896A JPH09209717A JP H09209717 A JPH09209717 A JP H09209717A JP 1300896 A JP1300896 A JP 1300896A JP 1300896 A JP1300896 A JP 1300896A JP H09209717 A JPH09209717 A JP H09209717A
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closed loop
turbine
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Masayoshi Hori
政義 堀
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Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成を簡略化でき、しかも中間媒体が漏洩す
る問題も低減できて、低温流体の冷熱エネルギーの回収
を効率的に行い得る冷熱発電設備を提供する。 【解決手段】 環状の閉ループダクト2を構成し、閉ル
ープダクト2内に、同軸上に設けられた圧縮機3とター
ビン4で構成するガスタービンを設置し、且つ圧縮機3
の入口に冷却器6を配設すると共に、タービン4の出口
に再生熱交換器7を配設し、圧縮機3出口の加圧された
中間媒体1を再生熱交換器7に供給する圧縮機出口管1
0を閉ループダクト2内に設け、更に冷却器6に低温流
体18を供給する低温流体供給管8と、冷却器6により
中間媒体1を冷却した低温流体18を導出する低温流体
導出管9と、再生熱交換器7からの中間媒体1を加熱器
11により加熱した後タービン4入口に供給するタービ
ン入口管12とを前記閉ループダクト2の外部に設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LNG等の低温流
体の冷熱を利用して発電を行うようにした冷熱発電設備
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、LNG等の低温流体の冷熱を
利用して発電を行うようにした設備として、図4に示す
ような中間媒体を利用したランキンサイクルが考えられ
ている。
【0003】図4に示す中間媒体を利用したランキンサ
イクルは、発電機aを同軸に備えたタービンbのタービ
ン出口cとタービン入口dとの間を、プロパン等の炭化
水素系の単一或いは混合した中間媒体eを循環させるよ
うにした閉ループfにて接続し、該閉ループfにおける
前記タービン出口cに、LNG等の低温流体gを導入す
ることにより前記中間媒体eを冷却して液化する凝縮器
hを設け、該凝縮器hからの液状の中間媒体eを冷媒ポ
ンプiを介して前記凝縮器hに再度導いて冷却した後、
海水jを導入するようにしてある蒸発器kに導いて海水
jと熱交換することにより気化させ、気化した高圧の中
間媒体eをタービン入口dに供給することにより発電機
aを駆動して発電を行わせるようにしている。又、前記
凝縮器hにて中間媒体eに冷熱が奪われて気化された気
化ガスg’は、海水jが供給されている加温器lにより
常温まで昇温されて燃料等として火力発電所等の利用場
所に供給されるようになっている。
【0004】前記した設備においては、閉ループf全体
の圧力が高い圧力となっており、閉ループf内と大気と
の耐圧を確保するために、蒸発器k、タービンb、凝縮
器h、冷媒ポンプの夫々を耐圧ケーシングで包囲する等
により耐圧構造とし、更に前記蒸発器kとタービンbと
の間、タービンbと凝縮器hとの間、凝縮器冷媒ポンプ
との間、冷媒ポンプと蒸発器との間の夫々を、高圧配管
1,f2,f3,f4,f 5にて接続するようにしてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記図4に示
したような設備では、閉ループfを構成している蒸発器
k、タービンb、凝縮器h、冷媒ポンプ等の夫々の装置
を耐圧構造とすると共に、前記各装置の相互間を高圧配
管f1,f2,f3,f4,f5にて接続する必要があるた
めに、装置構成が複雑となり設備全体が非常に高価にな
ると共に、各装置に備えたケーシングや高圧配管f1
2,f3,f4,f5の接続部等から中間媒体eが漏洩す
る問題が生じやすいといった問題を有していた。
【0006】本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもの
で、構成を簡略化でき、しかも中間媒体が漏洩する問題
も低減できて、低温流体の冷熱エネルギーの回収を効率
的に行い得る冷熱発電設備を提供することを目的として
いる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の冷熱発電設備
は、環状の閉ループダクトを構成し、該閉ループダクト
内に、同軸上に設けられた圧縮機とタービンで構成する
ガスタービンを設置し、且つ前記圧縮機の入口に冷却器
を配設すると共に、前記ガスタービンの出口に再生熱交
換器を配設し、前記圧縮機出口の加圧された中間媒体を
前記再生熱交換器に供給する圧縮機出口管を前記閉ルー
プダクト内に設け、更に前記冷却器に低温流体を供給す
る低温流体供給管と、冷却器により中間媒体を冷却した
低温流体を導出する低温流体導出管と、前記再生熱交換
器からの中間媒体を加熱器により加熱した後前記タービ
ン入口に供給するタービン入口管とを前記閉ループダク
トの外部に設けたことを特徴とするものである。
【0008】閉ループダクトは鋼製としたり、或いはコ
ンクリート製としたりすることができ、又圧縮機出口管
と閉ループダクトとに接続するようにした媒体貯蔵タン
クを備えることができる。
【0009】本発明によれば、圧縮機とタービンを、鋼
或いはコンクリート等にて形成した閉ループダクト内に
設置するようにしているので、従来のオープンサイクル
ガスタービンシステムを、そのままクローズドサイクル
ガスタービンシステムに適用することができる。
【0010】又、冷却器と再生熱交換器も閉ループダク
ト内に設置されているので、熱交換を行うためのケーシ
ングを設ける必要もない。
【0011】閉ループダクトは、地中に埋設することに
よって容易に内圧に耐え得る構造とすることができ、又
地中に埋設することにより地上スペースを有効利用する
ことができる。
【0012】更に、圧縮機出口管、閉ループダクトに接
続した媒体貯蔵タンクを備えると、閉ループダクトのシ
ステム圧の調整、中間媒体の貯蔵の他、ガスタービンを
始動する時に用いることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。
【0014】図1は、本発明を実施する形態の一例を示
したもので、鋼或いはコンクリートにて環状に形成さ
れ、且つ内部に空気、窒素、CO2、Ar、He等の反
応性の低い中間媒体1を導入し得るようにした閉ループ
ダクト2を構成し、該閉ループダクト2内に、同一軸上
に備えるようにした圧縮機3とタービン4で構成するガ
スタービンと発電機5とを設置し、前記圧縮機3で圧縮
した中間媒体1をタービン4に供給してタービン4を駆
動し、タービン4出口の中間媒体1を再び前記圧縮機3
の入口に戻すようにする。閉ループダクト2は、断面形
状を図2に示すように矩形としたり、或いは円形の管状
としても良い。
【0015】更に、前記閉ループダクト2内部における
前記圧縮機3の入口部に冷却器6を配置すると共に、前
記タービン4の出口に再生熱交換器7を配設する。
【0016】前記冷却器6には、外部からLNG等の低
温流体18を供給する低温流体供給管8と、冷却器6に
よって中間媒体1を冷却した低温流体(気化ガス)を導
出して発電所等の目的場所に供給する低温流体導出管9
とを閉ループダクト2を貫通させて設けると共に、圧縮
機3出口の加圧された中間媒体1を前記再生熱交換器7
に供給する圧縮機出口管10を閉ループダクト2内部に
設けるか、或いは閉ループダクト2を貫通させて外部に
設け、更に前記再生熱交換器7からの中間媒体1を外部
に設けた加熱器11により加熱した後前記タービン4入
口に供給するようにしたタービン入口管12を閉ループ
ダクト2を貫通させて設ける。
【0017】又、閉ループダクト2の外に、閉ループダ
クト2を貫通する配管13と、弁14を介して接続され
た媒体貯蔵タンク15を備えている。
【0018】又、前記圧縮機3とタービン4との間に備
えられている発電機5の位置には、図2に示すように、
小孔16等により閉ループダクト2内を密閉するに至ら
ない仕切17を設置し、圧縮機3に吸引される中間媒体
1の伴流がタービン4の出口側に流動しないようにして
いる。
【0019】前記閉ループダクト2は、人が内部に入っ
て充分作業できる断面の大きさを確保し、又必要に応じ
て内面を断熱することができる。
【0020】次に、図1の実施の形態の作用を説明す
る。
【0021】冷却器6に向う中間媒体1は、LNG等の
低温流体18が供給されている冷却器6によって冷却さ
れた後、圧縮機3により圧縮されて高圧の中間媒体1と
なり、該高圧の中間媒体1は圧縮機出口管10を介して
再生熱交換器7に導かれることによりタービン4出口の
中間媒体1によって予熱され、その後、タービン入口管
12に備えられた加熱器11に導かれて加熱されること
により、更に高温の中間媒体1となる。
【0022】上記加熱器11の加熱源としては、排ガ
ス、蒸気、排水、海水等を用いることができ、更には燃
焼装置を備えた加熱器11とすることもできる。
【0023】加熱器11で加熱されて更に高温となった
高圧の中間媒体1は、タービン入口管12によりタービ
ン4に供給されてタービン4を駆動し、これにより同軸
の圧縮機3を駆動すると共に、発電機5を駆動して電力
を出力する。
【0024】圧縮機3とタービン4は、閉ループダクト
2内に置かれるために加圧されることになるが、全体が
加圧されるために外に晒される部分が不均一な圧力条件
に置かれることがない。従って、クローズドサイクルに
適用するための改良を特に要せず、よって圧縮機3とタ
ービン4はたとえば航空機用のものをそのまま新たな耐
圧ケーシング等を製作することなしに用いることができ
る。即ち、(再生型)オープンサイクルガスタービンシ
ステムを、そのままクローズドサイクルガスタービンシ
ステムに適用することができる。
【0025】又、冷却器6と再生熱交換器7も閉ループ
ダクト2内に設置されているので、熱交換を行うための
ケーシングを設ける必要もない。
【0026】前記閉ループダクト2は、地中に埋設する
ことによって容易に内圧に耐え得る構造を得ることがで
き、又地中に埋設することにより地上スペースを有効利
用することができる。
【0027】又、圧縮機出口管10、閉ループダクト2
に接続した媒体貯蔵タンク15を備えているので、閉ル
ープダクト2のシステム圧の調整、中間媒体1の貯蔵の
他、タービン4を始動する時に用いることができる。
【0028】図3は、図1の変更例を示したもので、圧
縮機3とタービン4を閉ループダクト2内に設置し、発
電機5を閉ループダクト2の外部に設置して軸19で接
続した場合を示している。この場合、圧縮機3とタービ
ン4で構成するガスタービンはそれらの間に発電機がな
く直結され、通常のガスタービンと同一となる。又この
例では、冷却器6の設置位置を軸19と干渉しない上流
側に設置し、又、前記圧縮機3とタービン4との間に仕
切17を備えるようにしているが、この例においても前
記図1の場合と同様に作用することができる。又、逆に
発電機5をこれとは反対のタービン後流側の閉ループダ
クト2外におくこともできる。この場合、再生熱交換器
7を軸19に干渉しない後流に移設する。更にこの場
合、発電機5を閉ループダクト2内に置いておくことも
可能である。
【0029】尚、前述においては、低温流体18がLN
Gの場合について説明したが、それ以外にも液体水素、
液体窒素、液体酸素等を気化させて供給するようにして
いる設備の冷熱を回収して利用する場合にも適用するこ
とができる。
【0030】
【発明の効果】本発明の冷熱発電設備によれば、圧縮機
とタービンを、閉ループダクト内に設置するようにして
いるので、加圧に伴う改良を特に要せず、よって従来の
オープンサイクルガスタービンシステムを、そのままク
ローズドサイクルガスタービンシステムに適用すること
ができる。
【0031】又、冷却器と再生熱交換器も閉ループダク
ト内に設置されているので、熱交換を行うためのケーシ
ングを設ける必要もない。
【0032】閉ループダクトは、鋼或いはコンクリート
等により容易に製作することができ、地中に埋設するこ
とによって容易に内圧に耐え得る構造とすることがで
き、又地中に埋設することにより地上スペースを有効利
用することができる。
【0033】更に、圧縮機出口管、閉ループダクトに接
続した媒体貯蔵タンクを備えると、閉ループダクトのシ
ステム圧の調整、中間媒体の貯蔵の他、ガスタービンを
始動する時に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する形態の一例を示す斜視図であ
る。
【図2】図1のII−II方向矢視図である。
【図3】図1の変更例を示す斜視図である。
【図4】従来の中間媒体利用のランキンサイクルの系統
図である。
【符号の説明】
1 中間媒体 2 閉ループダクト 3 圧縮機 4 タービン 6 冷却器 7 再生熱交換器 8 低温流体供給管 9 低温流体導出管 10 圧縮機出口管 11 加熱器 12 タービン入口管 15 媒体貯蔵タンク 18 低温流体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02C 7/224 F02C 7/224

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環状の閉ループダクトを構成し、該閉ル
    ープダクト内に、同軸上に設けられた圧縮機とタービン
    で構成するガスタービンを設置し、且つ前記圧縮機の入
    口に冷却器を配設すると共に、前記ガスタービンの出口
    に再生熱交換器を配設し、前記圧縮機出口の加圧された
    中間媒体を前記再生熱交換器に供給する圧縮機出口管を
    前記閉ループダクト内に設け、更に前記冷却器に低温流
    体を供給する低温流体供給管と、冷却器により中間媒体
    を冷却した低温流体を導出する低温流体導出管と、前記
    再生熱交換器からの中間媒体を加熱器により加熱した後
    前記タービン入口に供給するタービン入口管とを前記閉
    ループダクトの外部に設けたことを特徴とする冷熱発電
    設備。
  2. 【請求項2】 閉ループダクトを鋼製としていることを
    特徴とする請求項1記載の冷熱発電設備。
  3. 【請求項3】 閉ループダクトをコンクリート製として
    いることを特徴とする請求項1記載の冷熱発電設備。
  4. 【請求項4】 圧縮機出口管と閉ループダクトに接続し
    た媒体貯蔵タンクを備えていることを特徴とする請求項
    1又は2又は3に記載の冷熱発電設備。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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