JPH10205353A - Method and apparatus for driving coal gasification combined cycle system - Google Patents

Method and apparatus for driving coal gasification combined cycle system

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JPH10205353A
JPH10205353A JP9022002A JP2200297A JPH10205353A JP H10205353 A JPH10205353 A JP H10205353A JP 9022002 A JP9022002 A JP 9022002A JP 2200297 A JP2200297 A JP 2200297A JP H10205353 A JPH10205353 A JP H10205353A
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coal gasification
combined cycle
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建二 森
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誠二 山下
Kenji Ooka
憲司 大岡
Akira Ishikawa
明 石川
Masamitsu Suda
真充 須田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 石炭ガス化複合サイクルシステムの空気分離
装置を利用して電力オフピーク時に液体空気を蓄えてお
き、電力ピーク時に蓄えていた貯蔵空気を用いて出力増
を図る。 【解決手段】 空気分離装置32を備えた石炭ガス化複
合サイクルシステムにおいて、電力オフピーク時に空気
分離装置32を利用して製造された液体空気を貯蔵する
ための液体空気タンク38と、この液体空気タンク38
からの貯蔵空気をガスタービンの空気圧縮機10の出口
近傍に作動流体として供給するための作動空気供給管5
0とを設ける。そして、電力オフピーク時に能力に余裕
のある空気分離装置32を利用して液体空気を製造し貯
蔵しておき、電力ピーク時にこの貯蔵空気をガスタービ
ンの空気圧縮機10の出口近傍に作動流体として導入す
る。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To store liquid air during power off-peak using an air separation device of a coal gasification combined cycle system, and to increase output using stored air stored during power peak. SOLUTION: In a coal gasification combined cycle system provided with an air separation device 32, a liquid air tank 38 for storing liquid air produced by using the air separation device 32 during power off-peak, and the liquid air tank 38 38
Air supply pipe 5 for supplying the stored air from the air as a working fluid near the outlet of the air compressor 10 of the gas turbine
0 is provided. Then, liquid air is produced and stored using the air separation device 32 having a sufficient capacity at the time of power off-peak, and this stored air is introduced as a working fluid near the outlet of the air compressor 10 of the gas turbine at the time of power peak. I do.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭ガス化複合サ
イクルシステムの駆動方法及び装置、詳しくは、石炭ガ
ス化複合サイクルシステムの空気分離装置を利用して、
夜間等の電力オフピーク時に液体空気を蓄え、昼間等の
電力ピーク時に貯蔵空気を空気圧縮機の出口近傍に作動
流体として導入して出力増を図ることができる方法及び
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for driving a combined gasification combined cycle system, and more particularly, to an air separation unit for a combined gasification combined cycle system.
The present invention relates to a method and an apparatus capable of storing liquid air during off-peak hours such as at night and increasing the output by introducing stored air as a working fluid near an outlet of an air compressor during peak hours such as during daytime.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンにおいては、外気温が上昇
すると、吸気の体積が膨脹し吸気量が減少して出力が下
がるので、従来から、空気圧縮機の吸気を冷却する方法
が採用されている。特開昭57−331号公報には、オ
ープンサイクルガスタービンにおいて、液化天然ガスを
低温源とする空気冷却システムにより冷却した空気を別
の外気と混合して空気圧縮機に吸入させることにより、
吸入空気量の増大を図るようにした液化天然ガスの冷熱
利用ガスタービンが記載されている。また、特開平2−
78736号公報には、ガスタービン設備におけるガス
タービン圧縮機の空気ラインに熱交換器を設け、この熱
交換器の冷却媒体として冷凍機からの低温流体を供給す
ることにより、空気ラインを流れる空気の温度を所定の
温度に調整可能とするようにしたガスタービン設備が記
載されている。また、特開平7−139371号公報に
は、夜間に製造された氷を氷蓄熱槽に蓄えておき、吸気
冷却運転時に氷蓄熱槽から冷水を取り出し、この冷水を
ポンプにて熱交換器へ供給することにより、安定かつ安
価に発電出力を維持するようにしたガスタービン発電装
置が記載されている。
2. Description of the Related Art In a gas turbine, when the outside air temperature rises, the volume of intake air expands, the amount of intake air decreases, and the output decreases. Therefore, a method of cooling the intake air of an air compressor has been conventionally used. . JP-A-57-331 discloses that in an open cycle gas turbine, air cooled by an air cooling system using liquefied natural gas as a low temperature source is mixed with another outside air and sucked into an air compressor.
A liquefied natural gas cold-heat gas turbine designed to increase the amount of intake air is described. In addition, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
No. 78736 discloses that a heat exchanger is provided in an air line of a gas turbine compressor in a gas turbine facility, and a low-temperature fluid from a refrigerator is supplied as a cooling medium of the heat exchanger, so that air flowing through the air line is cooled. A gas turbine facility is described in which the temperature can be adjusted to a predetermined temperature. JP-A-7-139371 discloses that ice produced at night is stored in an ice heat storage tank, cold water is taken out of the ice heat storage tank during the intake air cooling operation, and this cold water is supplied to the heat exchanger by a pump. Thus, there is described a gas turbine power generation device that stably and inexpensively maintains a power generation output.

【0003】上記公報記載のガスタービンは、圧縮機の
吸気を液化天然ガスの冷熱、冷凍機からの冷媒、又は氷
蓄熱槽からの冷水によって冷却するものであり、吸気を
冷却した後の冷媒を圧縮機の作動流体として圧縮機へ供
給することができない。
[0003] The gas turbine described in the above publication cools the intake air of a compressor by the cold heat of liquefied natural gas, the refrigerant from a refrigerator, or the cold water from an ice heat storage tank. It cannot be supplied to the compressor as the working fluid of the compressor.

【0004】従来から、図9に示すような石炭ガス化複
合サイクルシステムが知られている。このシステムは、
空気圧縮機10とタービン12とを同軸に連結したガス
タービン14と、このガスタービン14の回転軸16に
連結された発電機18と、このタービン12の出口に接
続された排熱回収ボイラ20と、この排熱回収ボイラ2
0から発生する水蒸気を導入して駆動する蒸気タービン
22と、この蒸気タービン22の回転軸24に連結され
た発電機26と、空気圧縮機10とタービン12との間
の燃焼器28に可燃ガス等の燃料を供給するための石炭
ガス化炉30と、空気圧縮機10の抽気を導入して酸素
と窒素とに分離するための空気分離装置32とを主構成
機器としている。34は復水器、36は復水ポンプであ
る。
[0004] Conventionally, a coal gasification combined cycle system as shown in FIG. 9 has been known. This system is
A gas turbine 14 coaxially connected to the air compressor 10 and the turbine 12, a generator 18 connected to a rotating shaft 16 of the gas turbine 14, and an exhaust heat recovery boiler 20 connected to an outlet of the turbine 12. , This waste heat recovery boiler 2
A steam turbine 22 driven by introducing steam generated from the steam turbine 0, a generator 26 connected to a rotation shaft 24 of the steam turbine 22, and a combustible gas supplied to a combustor 28 between the air compressor 10 and the turbine 12. The main constituent devices are a coal gasifier 30 for supplying fuel such as the above, and an air separator 32 for introducing bleed air from the air compressor 10 and separating it into oxygen and nitrogen. 34 is a condenser and 36 is a condenser pump.

【0005】図9に示す従来の石炭ガス化複合サイクル
システムにおいて、図10に示すように、空気分離装置
32を空気液化装置として利用して液体空気を製造し、
液体空気タンク38に貯蔵しておき、昼間等の電力ピー
ク時にこの貯蔵液体空気をガスタービン14の空気圧縮
機10の吸気に混入させて、吸気を直接冷却して圧縮機
10に供給することにより、出力、効率を向上させるよ
うにした吸気冷却ガスタービンシステムが知られてい
る。40は冷却器、42は液体空気ポンプ、44は貯蔵
空気供給管、46は弁、48は混合部である。
[0005] In the conventional coal gasification combined cycle system shown in FIG. 9, as shown in FIG. 10, liquid air is produced using an air separation device 32 as an air liquefaction device.
The stored liquid air is stored in the liquid air tank 38, and the stored liquid air is mixed with the intake air of the air compressor 10 of the gas turbine 14 at the time of a power peak in the daytime, and the intake air is directly cooled and supplied to the compressor 10. There are known intake cooling gas turbine systems designed to improve power, output, and efficiency. 40 is a cooler, 42 is a liquid air pump, 44 is a stored air supply pipe, 46 is a valve, and 48 is a mixing section.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図10に示す従来の吸
気冷却ガスタービンシステムでは、吸気冷却のための貯
蔵液体空気が直接、圧縮機10の吸気に供給されるの
で、貯蔵空気をタービン冷却空気、抽気空気の中間冷却
等に有効利用することができない。また、吸気冷却のた
めの貯蔵液体空気が直接、圧縮機の吸気に供給され、気
体状態で圧縮されるため、多くの圧縮動力を必要とす
る。
In the conventional intake air cooling gas turbine system shown in FIG. 10, since the stored liquid air for cooling the intake air is directly supplied to the intake air of the compressor 10, the stored air is cooled by the turbine cooling air. However, it cannot be effectively used for intermediate cooling of the bleed air. Further, since the stored liquid air for cooling the intake air is directly supplied to the intake air of the compressor and compressed in a gaseous state, a large amount of compression power is required.

【0007】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、その目的は、石炭ガス化複合サイクルシステムの空
気分離装置を利用して電力オフピーク時に液体空気を蓄
えておき、電力ピーク時に蓄えていた貯蔵空気を用いて
出力増及び圧縮動力の軽減を図るようにした石炭ガス化
複合サイクルシステムの駆動方法及び装置を提供するこ
とにある。また、本発明の他の目的は、貯蔵空気の冷熱
を用いて吸気冷却を行うことにより、吸入空気量の増大
及び圧縮動力の低減を図るようにした石炭ガス化複合サ
イクルシステムの駆動方法及び装置を提供することにあ
る。さらに、本発明の他の目的は、吸気を冷却するため
の間接熱交換器からの貯蔵空気を抽気空気の中間冷却の
冷熱源、タービン冷却空気として有効利用するようにし
た石炭ガス化複合サイクルシステムの駆動方法及び装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to store liquid air during off-peak hours of electric power by using an air separation device of a coal gasification combined cycle system, and store it during peak times of electric power. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for driving a coal gasification combined cycle system in which the output is increased and the compression power is reduced by using stored air. Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for driving a coal gasification combined cycle system in which intake air is cooled by using cold heat of stored air to increase the amount of intake air and reduce compression power. Is to provide. Still another object of the present invention is to provide a coal gasification combined cycle system in which stored air from an indirect heat exchanger for cooling intake air is effectively used as a cooling heat source for intermediate cooling of extracted air and turbine cooling air. To provide a driving method and apparatus.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の石炭ガス化複合サイクルシステムの駆動
方法は、空気分離装置を備えた石炭ガス化複合サイクル
システムにおいて、夜間等の電力オフピーク時に能力に
余裕のある空気分離装置を利用して液体空気を製造し貯
蔵しておき、昼間等の電力ピーク時にこの貯蔵空気をガ
スタービンの空気圧縮機の出口近傍に作動流体として導
入するように構成する(図1参照)。このようにするこ
とにより、ガスタービンの出力増を図ることができる。
上記の方法において、貯蔵空気の一部を空気圧縮機の出
口近傍に作動流体として供給するとともに、貯蔵空気の
残部をタービン翼に冷却空気として供給することもある
(図3参照)。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a method for driving a combined gasification combined cycle system according to the present invention is provided. Liquid air is produced and stored using an air separation device with sufficient capacity during off-peak hours, and this stored air is introduced as a working fluid near the outlet of the air compressor of the gas turbine during power peaks such as during the daytime. (See FIG. 1). By doing so, the output of the gas turbine can be increased.
In the above method, a part of the stored air may be supplied as a working fluid near the outlet of the air compressor, and the remainder of the stored air may be supplied to the turbine blades as cooling air (see FIG. 3).

【0009】また、本発明の方法は、空気分離装置を備
えた石炭ガス化複合サイクルシステムにおいて、電力オ
フピーク時に能力に余裕のある空気分離装置を利用して
液体空気を製造し貯蔵しておき、電力ピーク時にこの貯
蔵空気と第1段空気圧縮機からの抽気空気とを中間熱交
換器に導入して抽気空気を冷却した後、この冷却抽気空
気を第2段空気圧縮機の入口に供給し、前記中間熱交換
器からの貯蔵空気を第2段空気圧縮機の出口近傍に作動
流体として供給することを特徴としている(図5参
照)。この方法において、中間熱交換器からの貯蔵空気
の一部を第2段空気圧縮機の出口近傍に作動流体として
供給するとともに、前記中間熱交換器からの貯蔵空気の
残部をタービン翼に冷却空気として供給することもある
(図7参照)。
Further, the method of the present invention is a method for producing and storing liquid air in an integrated coal gasification combined cycle system equipped with an air separation device using an air separation device having a sufficient capacity at the time of off-peak power. After the stored air and the bleed air from the first stage air compressor are introduced into the intermediate heat exchanger to cool the bleed air at the peak power time, the cooled bleed air is supplied to the inlet of the second stage air compressor. The storage air from the intermediate heat exchanger is supplied as a working fluid near the outlet of the second stage air compressor (see FIG. 5). In this method, a part of the stored air from the intermediate heat exchanger is supplied as a working fluid near the outlet of the second stage air compressor, and the remaining stored air from the intermediate heat exchanger is supplied to the turbine blades as cooling air. (See FIG. 7).

【0010】これらの方法において、貯蔵空気を気化さ
せた後、ガスタービンの空気圧縮機の出口近傍に作動流
体として導入することが好ましい(図1〜8参照)。ま
た、貯蔵空気と空気圧縮機の吸気とを間接熱交換器に導
入して吸気を冷却した後、冷却吸気を空気圧縮機の入口
に供給し、一方、前記間接熱交換器からの貯蔵空気を空
気圧縮機の出口近傍に作動流体として供給することが好
ましい(図2、4、6、8参照)。このようにすれば、
吸気の体積が減少して、吸入空気量を増大させるととも
に、圧縮動力を減少させることができる。また、貯蔵空
気を液体の状態で間接熱交換器に導入すれば、間接熱交
換器内の吸気系統に氷結が生じて閉塞するおそれがある
が、貯蔵空気を気化させた後、間接熱交換器に導入すれ
ば、氷結を防止することができる。
In these methods, it is preferable that the stored air is vaporized and then introduced as a working fluid near the outlet of the air compressor of the gas turbine (see FIGS. 1 to 8). Further, after cooling the intake air by introducing the stored air and the intake air of the air compressor to the indirect heat exchanger, the cooled intake air is supplied to the inlet of the air compressor, while the stored air from the indirect heat exchanger is supplied. It is preferably supplied as a working fluid near the outlet of the air compressor (see FIGS. 2, 4, 6, and 8). If you do this,
The volume of intake air is reduced, so that the amount of intake air can be increased and the compression power can be reduced. Also, if the stored air is introduced into the indirect heat exchanger in a liquid state, the intake system in the indirect heat exchanger may freeze and become blocked, but after the stored air is vaporized, the indirect heat exchanger If it is introduced into the icing, icing can be prevented.

【0011】本発明の石炭ガス化複合サイクルシステム
の駆動装置は、空気分離装置を備えた石炭ガス化複合サ
イクルシステムにおいて、電力オフピーク時に空気分離
装置を利用して製造された液体空気を貯蔵するための液
体空気タンクと、この液体空気タンクからの貯蔵空気を
ガスタービンの空気圧縮機の出口近傍に作動流体として
供給するための作動空気供給管と、を備えたことを特徴
としている(図1参照)。この装置において、空気圧縮
機の出口近傍に接続される作動空気供給管を分岐させて
冷却空気供給管とし、この冷却空気供給管をタービン入
口近傍に接続するように構成することもある(図3参
照)。
A driving apparatus for a combined gasification combined cycle system according to the present invention is provided for storing liquid air produced by using an air separation apparatus during an off-peak period in a combined gasification combined cycle system having an air separation apparatus. And an air supply pipe for supplying stored air from the liquid air tank to the vicinity of the outlet of the air compressor of the gas turbine as a working fluid (see FIG. 1). ). In this apparatus, a working air supply pipe connected near the outlet of the air compressor may be branched into a cooling air supply pipe, and the cooling air supply pipe may be connected near the turbine inlet (FIG. 3). reference).

【0012】また、本発明の装置は空気分離装置を備え
た石炭ガス化複合サイクルシステムにおいて、電力オフ
ピーク時に空気分離装置を利用して製造された液体空気
を貯蔵するための液体空気タンクと、この液体空気タン
クからの貯蔵空気と、第1段空気圧縮機出口から第2段
空気圧縮機入口へ供給する抽気空気とを導入して抽気空
気を冷却するための中間熱交換器と、この中間熱交換器
からの貯蔵空気を第2段空気圧縮機の出口近傍に作動流
体として供給するための作動流体供給管と、を備えたこ
とを特徴としている(図5参照)。この装置において、
第2段空気圧縮機の出口近傍に接続される作動空気供給
管を中間熱交換器の出口で分岐させて冷却空気供給管と
し、この冷却空気供給管をタービンの入口近傍に接続す
ることもある(図7参照)。
[0012] Further, the apparatus of the present invention is a coal gasification combined cycle system having an air separation device, wherein a liquid air tank for storing liquid air produced by using the air separation device at the time of off-peak power is provided. An intermediate heat exchanger for introducing the stored air from the liquid air tank and the bleed air supplied from the first stage air compressor outlet to the second stage air compressor inlet to cool the bleed air; A working fluid supply pipe for supplying the stored air from the exchanger to the vicinity of the outlet of the second-stage air compressor as a working fluid (see FIG. 5). In this device,
A working air supply pipe connected near the outlet of the second stage air compressor may be branched at the outlet of the intermediate heat exchanger to form a cooling air supply pipe, and this cooling air supply pipe may be connected near the turbine inlet. (See FIG. 7).

【0013】これらの装置において、貯蔵空気供給管に
気化器を設けることが好ましい(図1〜8参照)。ま
た、貯蔵空気供給管に、貯蔵空気と空気圧縮機の吸気と
を熱交換して吸気を冷却するための間接熱交換器を設け
ることが好ましい(図2、4、6、8参照)。
In these devices, it is preferable to provide a vaporizer in the storage air supply pipe (see FIGS. 1 to 8). Further, it is preferable to provide an indirect heat exchanger for cooling the intake air by exchanging heat between the storage air and the intake air of the air compressor in the storage air supply pipe (see FIGS. 2, 4, 6, and 8).

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の第1形態
による石炭ガス化複合サイクルシステムの駆動装置の構
成を示す。この装置は、図9に示す従来の石炭ガス化複
合サイクルシステム、すなわち、空気圧縮機10とター
ビン12とを同軸に連結したガスタービン14と、この
ガスタービン14の回転軸に連結された発電機18と、
このタービン12の出口に接続された排熱回収ボイラ2
0と、この排熱回収ボイラ20から発生する水蒸気を導
入して駆動する蒸気タービン22と、この蒸気タービン
22の回転軸24に連結された発電機26と、空気圧縮
機10とタービン12との間の燃焼器28に可燃ガス等
の燃料を供給するための石炭ガス化炉30と、空気圧縮
機10の抽気を導入して酸素と窒素とに分離するための
空気分離装置32とを主構成機器とする石炭ガス化複合
サイクルシステムにおいて、夜間等の電力オフピーク時
に空気分離装置32を空気液化装置として利用して製造
された液体空気を貯蔵するための液体空気タンク38
と、昼間等の電力ピーク時にこの液体空気タンク38か
らの貯蔵空気をガスタービンの空気圧縮機10の出口近
傍に作動流体として供給するための作動空気供給管50
とを備えている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the configuration of a drive unit for a combined coal gasification combined cycle system according to a first embodiment of the present invention. This apparatus is a conventional coal gasification combined cycle system shown in FIG. 9, that is, a gas turbine 14 in which an air compressor 10 and a turbine 12 are coaxially connected, and a generator connected to a rotating shaft of the gas turbine 14. 18 and
Exhaust heat recovery boiler 2 connected to the outlet of turbine 12
0, a steam turbine 22 driven by introducing steam generated from the exhaust heat recovery boiler 20, a generator 26 connected to a rotating shaft 24 of the steam turbine 22, the air compressor 10 and the turbine 12. Main components are a coal gasifier 30 for supplying fuel such as combustible gas to the intervening combustor 28 and an air separator 32 for introducing bleed air from the air compressor 10 to separate it into oxygen and nitrogen. In a coal gasification combined cycle system as equipment, a liquid air tank 38 for storing liquid air produced by using the air separation device 32 as an air liquefier at the time of off-peak power at night or the like.
And a working air supply pipe 50 for supplying the stored air from the liquid air tank 38 to the vicinity of the outlet of the air compressor 10 of the gas turbine as a working fluid at the time of a power peak in the daytime or the like.
And

【0015】貯蔵空気供給管44に設けられた液体空気
ポンプ42の下流には弁46、気化器52が設けられて
いる。なお、この気化器52は必ずしも設ける必要はな
い。また、図2に示すように、貯蔵空気供給管44に、
貯蔵空気と空気圧縮機の吸気とを熱交換して吸気を冷却
するための間接熱交換器54を設ける場合がある。この
場合は、間接熱交換器54の上流側に気化器52を設け
て、間接熱交換器54内の氷結を防止するようにする。
Downstream of the liquid air pump 42 provided in the storage air supply pipe 44, a valve 46 and a vaporizer 52 are provided. It is not always necessary to provide the vaporizer 52. Also, as shown in FIG.
In some cases, an indirect heat exchanger 54 for exchanging heat between the stored air and the intake air of the air compressor to cool the intake air is provided. In this case, the vaporizer 52 is provided upstream of the indirect heat exchanger 54 to prevent freezing in the indirect heat exchanger 54.

【0016】つぎに、図2に示す装置の作用について説
明する。液体空気タンク38内に貯蔵されている圧力0
〜40kg/cm2 Gの範囲の液体空気を、貯蔵空気供給管
44に設けられたポンプ42で貯蔵空気の供給点におけ
る作動流体の圧力以上に圧縮・昇圧し気化器52で海水
等により気化させて間接熱交換器54に導入して空気
(吸気)を0℃〜気温以下に冷却した後、空気圧縮機
(以下、単に圧縮機と記す)10の入口に供給する。一
方、間接熱交換器54からの貯蔵空気(気体)を空気供
給管50を介して圧縮機10の出口近傍に作動流体とし
て供給する。
Next, the operation of the apparatus shown in FIG. 2 will be described. The pressure stored in the liquid air tank 38 is 0
The liquid air in the range of 4040 kg / cm 2 G is compressed and pressurized to a pressure higher than the pressure of the working fluid at the supply point of the stored air by the pump 42 provided in the stored air supply pipe 44, and is vaporized by seawater or the like in the vaporizer 52. Then, the air (intake air) is introduced into the indirect heat exchanger 54 to cool the air (intake air) to 0 ° C. to the temperature or lower, and then supplied to an inlet of an air compressor (hereinafter simply referred to as a compressor) 10. On the other hand, the stored air (gas) from the indirect heat exchanger 54 is supplied as a working fluid to the vicinity of the outlet of the compressor 10 via the air supply pipe 50.

【0017】図4は、本発明の実施の第2形態の構成を
示す。本実施形態は、間接熱交換器54の出口で、貯蔵
空気管56を作動空気供給管50と冷却空気供給管58
とに分岐させ、冷却空気供給管58をタービン12の入
口近傍に接続して、間接熱交換器54からの貯蔵空気の
一部を圧縮機10の出口近傍に作動流体として供給する
とともに、貯蔵空気の残部をタービン12の入口近傍に
タービン翼等の冷却空気として供給するようにしたもの
である。60、62は弁である。また、図3に示すよう
に、間接熱交換器を省略することも可能である。他の構
成及び作用は、実施の第1形態の場合と同様である。
FIG. 4 shows the configuration of the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the storage air pipe 56 is connected to the working air supply pipe 50 and the cooling air supply pipe 58 at the outlet of the indirect heat exchanger 54.
The cooling air supply pipe 58 is connected near the inlet of the turbine 12 to supply a part of the stored air from the indirect heat exchanger 54 to the vicinity of the outlet of the compressor 10 as a working fluid. Is supplied to the vicinity of the inlet of the turbine 12 as cooling air for turbine blades and the like. Numerals 60 and 62 are valves. In addition, as shown in FIG. 3, the indirect heat exchanger can be omitted. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.

【0018】図6は、本発明の実施の第3形態の構成を
示す。液体空気をポンプ42で圧縮・昇圧して間接熱交
換器54に導入して空気(吸気)を冷却した後、第1段
空気圧縮機10の入口に導入する。一方、間接熱交換器
54からの貯蔵空気と第1段空気圧縮機出口の抽気空気
とを間接式の中間熱交換器64に導入して抽気空気を冷
却した後、この冷却抽気空気を第2段空気圧縮機66の
入口に供給し、中間熱交換器64からの貯蔵空気を作動
空気供給管50を介して第2段空気圧縮機66の出口近
傍に作動流体として供給する。68は抽気空気管、70
は貯蔵空気管である。また、図5に示すように、間接熱
交換器を省略することも可能である。他の構成及び作用
は、実施の第1形態の場合と同様である。
FIG. 6 shows the configuration of the third embodiment of the present invention. After the liquid air is compressed and pressurized by the pump 42 and introduced into the indirect heat exchanger 54 to cool the air (intake), it is introduced into the inlet of the first-stage air compressor 10. On the other hand, the stored air from the indirect heat exchanger 54 and the bleed air at the outlet of the first-stage air compressor are introduced into the indirect type intermediate heat exchanger 64 to cool the bleed air. The air is supplied to the inlet of the stage air compressor 66, and the stored air from the intermediate heat exchanger 64 is supplied as the working fluid to the vicinity of the outlet of the second stage air compressor 66 via the working air supply pipe 50. 68 is a bleed air pipe, 70
Is a storage air tube. Further, as shown in FIG. 5, it is possible to omit the indirect heat exchanger. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.

【0019】図8は、本発明の実施の第4形態の構成を
示す。本実施形態は、中間熱交換器64の出口で、貯蔵
空気管70を作動空気供給管50と冷却空気供給管72
とに分岐させ、冷却空気供給管72をタービン12の入
口近傍に接続して、中間熱交換器64からの貯蔵空気の
一部を第2段空気圧縮機66の出口近傍に作動流体とし
て供給するとともに、貯蔵空気の残部をタービン12の
入口近傍にタービン翼等の冷却空気として供給するよう
にしたものである。74は弁である。また、図7に示す
ように、間接熱交換器を省略することも可能である。他
の構成及び作用は、実施の第3形態の場合と同様であ
る。
FIG. 8 shows the configuration of the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the storage air pipe 70 is connected to the working air supply pipe 50 and the cooling air supply pipe 72 at the outlet of the intermediate heat exchanger 64.
The cooling air supply pipe 72 is connected near the inlet of the turbine 12, and a part of the stored air from the intermediate heat exchanger 64 is supplied as a working fluid near the outlet of the second-stage air compressor 66. At the same time, the remainder of the stored air is supplied to the vicinity of the inlet of the turbine 12 as cooling air for turbine blades and the like. 74 is a valve. In addition, as shown in FIG. 7, the indirect heat exchanger can be omitted. Other configurations and operations are the same as those in the third embodiment.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 石炭ガス化複合サイクルシステムの空気分離装
置を利用して電力オフピーク時に液体空気を蓄えてお
き、電力ピーク時に蓄えていた貯蔵空気をガスタービン
の空気圧縮機の出口近傍に作動流体として導入するの
で、ガスタービンの出力増及び効率向上を図ることがで
きる。 (2) 間接熱交換器を設けて貯蔵空気の冷熱を利用
し、ガスタービンの空気圧縮機の吸気冷却を行う場合
は、吸入空気量を増大させて、さらに、ガスタービンの
出力増及び効率向上を図ることができる。 (3) 貯蔵空気を液体状態で昇圧しガスタービンの空
気圧縮機出口近傍に混気するので、空気圧縮機の吸気に
直接混気する図10に示すような従来方式に比べて圧縮
動力を減少させることができる。 (4) 吸気を冷却する場合は、吸気を冷却した後の貯
蔵空気は、まだ温度が十分に低いので、抽気空気の中間
冷却、タービン冷却空気と少ない貯蔵空気量で順次有効
に利用することができる。 (5) 石炭ガス化複合サイクルシステムに備えられて
いる空気分離装置を利用してエネルギ貯蔵するので、液
体空気を作るために空気液化装置を新たに設ける必要は
ない。
As described above, the present invention has the following effects. (1) Liquid air is stored at the time of off-peak power using the air separation device of the coal gasification combined cycle system, and the stored air that was stored during the power peak is introduced as a working fluid near the outlet of the air compressor of the gas turbine. Therefore, the output and efficiency of the gas turbine can be increased. (2) In the case where an indirect heat exchanger is used to cool the intake air of a gas turbine air compressor by utilizing the cold heat of the stored air, the amount of intake air is increased, and the output and efficiency of the gas turbine are further increased. Can be achieved. (3) Since the stored air is pressurized in a liquid state and mixed near the air compressor outlet of the gas turbine, the compression power is reduced as compared with the conventional method as shown in FIG. Can be done. (4) When cooling the intake air, since the temperature of the stored air after cooling the intake air is still sufficiently low, it is possible to effectively utilize the intermediate cooling of the extracted air, the turbine cooling air and the small amount of stored air in order. it can. (5) Since energy is stored using the air separation device provided in the coal gasification combined cycle system, it is not necessary to newly provide an air liquefaction device to produce liquid air.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の第1形態による石炭ガス化複合
サイクルシステムの駆動装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a drive device of a combined coal gasification combined cycle system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す装置において、吸気冷却のための間
接熱交換器を設けた例を示す要部の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a main part showing an example in which an indirect heat exchanger for cooling intake air is provided in the apparatus shown in FIG. 1;

【図3】本発明の実施の第2形態による要部の概略構成
図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a main part according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3に示す装置において、吸気冷却のための間
接熱交換器を設けた例を示す要部の概略構成図である。
4 is a schematic configuration diagram of a main part showing an example in which an indirect heat exchanger for cooling intake air is provided in the apparatus shown in FIG. 3;

【図5】本発明の実施の第3形態による要部の概略構成
図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a main part according to a third embodiment of the present invention.

【図6】図5に示す装置において、吸気冷却のための間
接熱交換器を設けた例を示す要部の概略構成図である。
6 is a schematic configuration diagram of a main part showing an example in which an indirect heat exchanger for cooling intake air is provided in the apparatus shown in FIG. 5;

【図7】本発明の実施の第4形態による要部の概略構成
図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a main part according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】図7に示す装置において、吸気冷却のための間
接熱交換器を設けた例を示す要部の概略構成図である。
8 is a schematic configuration diagram of a main part showing an example in which an indirect heat exchanger for cooling intake air is provided in the apparatus shown in FIG. 7;

【図9】従来の石炭ガス化複合サイクルシステムの一例
を示す概略構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing one example of a conventional coal gasification combined cycle system.

【図10】従来の吸気冷却ガスタービンシステムの概略
構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a conventional intake cooling gas turbine system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 空気圧縮機 12 タービン 14 ガスタービン 16 回転軸 18 発電機 20 排熱回収ボイラ 22 蒸気タービン 24 回転軸 26 発電機 28 燃焼器 30 石炭ガス化炉 32 空気分離装置 34 復水器 36 復水ポンプ 38 液体空気タンク 40 冷却器 42 液体空気ポンプ 44 貯蔵空気供給管 46 弁 48 混合部 50 作動空気供給管 52 気化器 54 間接熱交換器 56 貯蔵空気管 58 冷却空気供給管 60、62 弁 64 中間熱交換器 66 第2段空気圧縮機 70 貯蔵空気管 72 冷却空気供給管 74 弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Air compressor 12 Turbine 14 Gas turbine 16 Rotary shaft 18 Generator 20 Exhaust heat recovery boiler 22 Steam turbine 24 Rotary shaft 26 Generator 28 Combustor 30 Coal gasifier 32 Air separator 34 Condenser 36 Condenser pump 38 Liquid air tank 40 Cooler 42 Liquid air pump 44 Storage air supply pipe 46 Valve 48 Mixer 50 Working air supply pipe 52 Vaporizer 54 Indirect heat exchanger 56 Storage air pipe 58 Cooling air supply pipe 60, 62 Valve 64 Intermediate heat exchange Device 66 second stage air compressor 70 storage air pipe 72 cooling air supply pipe 74 valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02C 7/18 F02C 7/18 A (72)発明者 藤井 健一 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 原田 英一 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 山下 誠二 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 大岡 憲司 東京都港区浜松町2丁目4番1号 川崎重 工業株式会社東京本社内 (72)発明者 石川 明 名古屋市緑区大高町字北関山20番地の1 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 須田 真充 名古屋市緑区大高町字北関山20番地の1 中部電力株式会社電力技術研究所内──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02C 7/18 F02C 7/18 A (72) Inventor Kenichi Fujii 1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries Akashi Factory (72) Inventor Eiichi Harada 1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Prefecture Inside the Akashi Plant of Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Seiji Yamashita 1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Kenji Ooka 2-4-1 Hamamatsucho, Minato-ku, Tokyo Kawasaki Heavy Industries, Ltd.Tokyo headquarters (72) Inventor Akira Ishikawa 20 Kitakanyama, Otakacho, Midori-ku, Nagoya City Chubu Electric Power Electric Power Research Institute, Inc. (72) Inventor Masamitsu Suda 1 at 20 Kitakanyama, Odaka-cho, Midori-ku, Nagoya-shi Electric Power Research Institute, Chubu Electric Power Co., Inc.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空気分離装置を備えた石炭ガス化複合サ
イクルシステムにおいて、電力オフピーク時に能力に余
裕のある空気分離装置を利用して液体空気を製造し貯蔵
しておき、電力ピーク時にこの貯蔵空気をガスタービン
の空気圧縮機の出口近傍に作動流体として導入すること
を特徴とする石炭ガス化複合サイクルシステムの駆動方
法。
1. In a coal gasification combined cycle system equipped with an air separation device, liquid air is produced and stored by using an air separation device having sufficient capacity at the time of power off-peak, and the stored air is stored at the time of power peak. A method for driving a coal gasification combined cycle system, comprising introducing as a working fluid near an outlet of an air compressor of a gas turbine.
【請求項2】 貯蔵空気の一部を空気圧縮機の出口近傍
に作動流体として供給するとともに、貯蔵空気の残部を
タービン翼に冷却空気として供給する請求項1記載の石
炭ガス化複合サイクルシステムの駆動方法。
2. The combined coal gasification combined cycle system according to claim 1, wherein a part of the stored air is supplied as a working fluid near an outlet of the air compressor, and the remaining part of the stored air is supplied to a turbine blade as cooling air. Drive method.
【請求項3】 空気分離装置を備えた石炭ガス化複合サ
イクルシステムにおいて、電力オフピーク時に能力に余
裕のある空気分離装置を利用して液体空気を製造し貯蔵
しておき、電力ピーク時にこの貯蔵空気と第1段空気圧
縮機からの抽気空気とを中間熱交換器に導入して抽気空
気を冷却した後、この冷却抽気空気を第2段空気圧縮機
の入口に供給し、前記中間熱交換器からの貯蔵空気を第
2段空気圧縮機の出口近傍に作動流体として供給するこ
とを特徴とする石炭ガス化複合サイクルシステムの駆動
方法。
3. A coal gasification combined cycle system equipped with an air separation device, wherein liquid air is produced and stored using an air separation device having a sufficient capacity at the time of power off-peak, and the stored air is stored at the time of power peak. And the bleed air from the first-stage air compressor are introduced into the intermediate heat exchanger to cool the bleed air, and then the cooled bleed air is supplied to the inlet of the second-stage air compressor. A method for driving a combined coal gasification combined cycle system, characterized in that stored air from a plant is supplied as a working fluid near an outlet of a second stage air compressor.
【請求項4】 中間熱交換器からの貯蔵空気の一部を第
2段空気圧縮機の出口近傍に作動流体として供給すると
ともに、前記中間熱交換器からの貯蔵空気の残部をター
ビン翼に冷却空気として供給する請求項3記載の石炭ガ
ス化複合サイクルシステムの駆動方法。
4. A part of the storage air from the intermediate heat exchanger is supplied as a working fluid near the outlet of the second stage air compressor, and the remaining storage air from the intermediate heat exchanger is cooled to turbine blades. The method for driving a coal gasification combined cycle system according to claim 3, wherein the supply is performed as air.
【請求項5】 貯蔵空気を気化させた後、ガスタービン
の空気圧縮機の出口近傍に作動流体として導入する請求
項1〜4のいずれかに記載の石炭ガス化複合サイクルシ
ステムの駆動方法。
5. The method for driving a combined coal gasification cycle system according to claim 1, wherein the stored air is vaporized and then introduced as a working fluid near an outlet of an air compressor of the gas turbine.
【請求項6】 貯蔵空気と空気圧縮機の吸気とを間接熱
交換器に導入して吸気を冷却した後、冷却吸気を空気圧
縮機の入口に供給し、一方、前記間接熱交換器からの貯
蔵空気を空気圧縮機の出口近傍に作動流体として供給す
る請求項1〜5のいずれかに記載の石炭ガス化複合サイ
クルシステムの駆動方法。
6. After cooling the intake air by introducing the stored air and the intake air of the air compressor into the indirect heat exchanger, the cooled intake air is supplied to the inlet of the air compressor, while the cooled intake air is supplied to the indirect heat exchanger. The driving method of the combined cycle system for coal gasification according to any one of claims 1 to 5, wherein the stored air is supplied as a working fluid near an outlet of the air compressor.
【請求項7】 空気分離装置を備えた石炭ガス化複合サ
イクルシステムにおいて、 電力オフピーク時に空気分離装置を利用して製造された
液体空気を貯蔵するための液体空気タンクと、 この液体空気タンクからの貯蔵空気をガスタービンの空
気圧縮機の出口近傍に作動流体として供給するための作
動空気供給管と、を備えたことを特徴とする石炭ガス化
複合サイクルシステムの駆動装置。
7. A coal gasification combined cycle system having an air separation device, comprising: a liquid air tank for storing liquid air produced using the air separation device during power off-peak; A driving device for a coal gasification combined cycle system, comprising: a working air supply pipe for supplying stored air as a working fluid near an outlet of an air compressor of a gas turbine.
【請求項8】 空気圧縮機の出口近傍に接続される作動
空気供給管を分岐させて冷却空気供給管とし、この冷却
空気供給管をタービン入口近傍に接続した請求項7記載
の石炭ガス化複合サイクルシステムの駆動装置。
8. The coal gasification composite according to claim 7, wherein the working air supply pipe connected near the outlet of the air compressor is branched into a cooling air supply pipe, and the cooling air supply pipe is connected near the turbine inlet. Drive for cycle system.
【請求項9】 空気分離装置を備えた石炭ガス化複合サ
イクルシステムにおいて、 電力オフピーク時に空気分離装置を利用して製造された
液体空気を貯蔵するための液体空気タンクと、 この液体空気タンクからの貯蔵空気と、第1段空気圧縮
機出口から第2段空気圧縮機入口へ供給する抽気空気と
を導入して抽気空気を冷却するための中間熱交換器と、 この中間熱交換器からの貯蔵空気を第2段空気圧縮機の
出口近傍に作動流体として供給するための作動流体供給
管と、を備えたことを特徴とする石炭ガス化複合サイク
ルシステムの駆動装置。
9. A coal gasification combined cycle system having an air separation device, comprising: a liquid air tank for storing liquid air produced by using the air separation device during power off-peak; An intermediate heat exchanger for introducing the stored air and the bleed air supplied from the first stage air compressor outlet to the second stage air compressor inlet to cool the bleed air; and storage from the intermediate heat exchanger. A drive device for a coal gasification combined cycle system, comprising: a working fluid supply pipe for supplying air as a working fluid near an outlet of a second stage air compressor.
【請求項10】 第2段空気圧縮機の出口近傍に接続さ
れる作動空気供給管を中間熱交換器の出口で分岐させて
冷却空気供給管とし、この冷却空気供給管をタービンの
入口近傍に接続した請求項9記載の石炭ガス化複合サイ
クルシステムの駆動装置。
10. A working air supply pipe connected near the outlet of the second stage air compressor is branched at the outlet of the intermediate heat exchanger to form a cooling air supply pipe, and the cooling air supply pipe is provided near the inlet of the turbine. The driving device of the combined coal gasification combined cycle system according to claim 9, which is connected.
【請求項11】 貯蔵空気供給管に気化器を設けた請求
項7〜10のいずれかに記載の石炭ガス化複合サイクル
システムの駆動装置。
11. The driving apparatus for a coal gasification combined cycle system according to claim 7, wherein a vaporizer is provided in the storage air supply pipe.
【請求項12】 貯蔵空気供給管に、貯蔵空気と空気圧
縮機の吸気とを熱交換して吸気を冷却するための間接熱
交換器を設けた請求項7〜11のいずれかに記載の石炭
ガス化複合サイクルシステムの駆動装置。
12. The coal according to claim 7, wherein an indirect heat exchanger for exchanging heat between the stored air and the intake air of the air compressor to cool the intake air is provided in the stored air supply pipe. Drive unit for gasification combined cycle system.
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