JPH11270347A - Gas turbine combined power generation device using LNG - Google Patents
Gas turbine combined power generation device using LNGInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、LNG(液化天然
ガス)を用いるガスタービンコンバインド発電装置に関
する。ガスタービンコンバインド発電装置は、ガスター
ビンの排気を排熱ボイラで熱回収し、蒸気タービンと組
み合わせて高い効率の発電を行う発電装置である。[0001] The present invention relates to a gas turbine combined power generation device using LNG (liquefied natural gas). BACKGROUND ART A gas turbine combined power generation device is a power generation device that recovers heat of an exhaust gas of a gas turbine by an exhaust heat boiler and generates power with high efficiency in combination with a steam turbine.
【0002】[0002]
【従来の技術】LNGは、常圧で−162℃で液化する
ので、液化させてタンカーで輸送し、LNGタンクに貯
蔵される。従来、LNGを燃料とするガスタービン発電
装置においては、大量の海水を用いてLNGを加温して
気化するか、又はLNGの一部を燃焼することにより得
られる熱源で加熱して気化した後、ガスタービンの燃料
として使用するのが一般的であった。また、LNGの持
つ冷熱を有効に利用するために、深冷空気分離装置の冷
熱として利用したり、圧縮空気の冷却源として利用する
技術もある。さらに、コンバインドサイクルにおいて冷
熱を有効に利用する低沸点タービンを設けたプラント
や、LNGを昇圧して膨張タービンによりエネルギーを
回収する技術もある。2. Description of the Related Art Since LNG is liquefied at -162 ° C. under normal pressure, it is liquefied, transported by tanker, and stored in an LNG tank. Conventionally, in a gas turbine power generator using LNG as a fuel, LNG is heated and vaporized using a large amount of seawater, or is heated and vaporized by a heat source obtained by burning a part of LNG. , And is generally used as a fuel for gas turbines. Further, in order to effectively use the cold heat of LNG, there is a technique of utilizing the cold heat of a cryogenic air separation device or of using it as a cooling source of compressed air. Further, there is a plant provided with a low-boiling point turbine that effectively uses cold heat in a combined cycle, and a technique of recovering energy by an expansion turbine by increasing the pressure of LNG.
【0003】例えば、特開昭56−81207号公報に
は、LNG冷熱利用発電システムとして、ガスタービ
ン、蒸気タービン、低沸点媒体タービンを備えたシステ
ムにおいてガスタービンの排気により蒸気を発生するボ
イラを備え、LNGの加温に低沸点媒体、及びガスター
ビンの吸入空気等を用いるシステムが開示されている。
特開昭52−9744号公報には、LNGを貯蔵タンク
より汲み上げて昇圧する昇圧ポンプ、昇圧された液化ガ
スを加熱する熱交換器、熱交換器で加熱された高圧高温
の天然ガスで駆動される膨張タービン、膨張タービンか
ら排出された天然ガスを熱源とした天然ガス燃焼ボイラ
からなる装置を示している。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-81207 discloses an LNG cold-heat power generation system including a gas turbine, a steam turbine, and a boiler that generates steam by exhausting a gas turbine in a system including a low-boiling medium turbine. , LNG is heated using a low-boiling medium, intake air of a gas turbine, and the like.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-9744 discloses a pressurizing pump for pumping LNG from a storage tank and pressurizing the same, a heat exchanger for heating the pressurized liquefied gas, and a high-pressure and high-temperature natural gas heated by the heat exchanger. 1 shows an expansion turbine and a natural gas combustion boiler using natural gas discharged from the expansion turbine as a heat source.
【0004】また、特開平2−275022号公報に
は、気化されたLNG等のガス圧源からのガスのエネル
ギーを、膨張タービンを用いて回収する技術について記
載されている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-275022 describes a technique for recovering gas energy from a gas pressure source such as vaporized LNG using an expansion turbine.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来、LNGを燃料と
して用い、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせ
たコンバインド発電装置では、大量の海水や空気を用い
てLNGの有する冷熱エネルギーを無駄に放出してい
た。これを回避する技術として、低沸点タービン等の高
価な装置を付加して冷熱を回収したり、LNGを高圧に
加圧し高温化し膨張タービンで回収する技術がある。Conventionally, in a combined power generation apparatus using LNG as fuel and combining a gas turbine and a steam turbine, a large amount of seawater or air is used to wastefully discharge the cold energy of LNG. Was. As a technique for avoiding this, there is a technique of adding an expensive device such as a low boiling point turbine to recover cold heat, or a technique of pressurizing LNG to a high pressure to raise the temperature to recover it with an expansion turbine.
【0006】本発明は、LNGを高圧に加圧し、廃熱ボ
イラの低温排ガス(120〜180℃)を利用して、こ
の高圧LNGを加熱気化し、さらに蒸気を用いて昇温
し、膨張タービンでエネルギーを回収し、総合的に高効
率の発電を行うシステムを提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、ガスタービンの翼の冷却を
効率よく行うと共にガスタービンの熱効率を向上させる
ことにある。According to the present invention, LNG is pressurized to a high pressure, the high-pressure LNG is heated and vaporized using low-temperature exhaust gas (120 to 180 ° C.) of a waste heat boiler, and the temperature is raised using steam. It is an object of the present invention to provide a system that collects energy by using the system and generates power efficiently with high efficiency.
Another object of the present invention is to efficiently cool the blades of a gas turbine and improve the thermal efficiency of the gas turbine.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために創作されたもので、その技術手段は、LNG
を燃料とするガスタービン発電装置において、LNGを
昇圧して高圧LNGとする昇圧ポンプと、廃熱ボイラの
排ガス及び蒸気タービン抽気で高圧LNGを加熱する熱
交換装置と、加熱された高圧LNGを作動流体として電
力を回収する膨張タービンとを備えたことを特徴とする
LNGを用いるガスタービンコンバインド発電装置であ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to achieve the above object, and the technical means thereof is LNG.
In a gas turbine power generation system using as fuel, a booster pump that boosts LNG to high pressure LNG, a heat exchanger that heats high pressure LNG with exhaust gas from a waste heat boiler and steam turbine extraction, and operates the heated high pressure LNG A gas turbine combined power generation device using LNG, comprising: an expansion turbine that recovers electric power as a fluid.
【0008】この発電装置において、前記高圧LNGの
一部をガスタービン翼冷却に使用する冷却経路を設ける
ことによって、冷熱を効果的に冷却に利用し、気化した
天然ガスはガスタービン中に排出し、ガスタービン内の
残存空気により燃焼し、エネルギー回収される。本発明
は、高圧高温のLNGにより膨張タービンで膨張気化さ
せて発電することにより、LNGのもつ有効エネルギを
効率よく電力として回収することができシステム全体発
電効率を向上させることができる。また、廃熱ボイラ排
ガスの低温廃熱を有効に利用することができる。In this power generation device, by providing a cooling path for using a part of the high-pressure LNG for cooling the gas turbine blades, the cold heat is effectively used for cooling, and the vaporized natural gas is discharged into the gas turbine. The fuel is combusted by the residual air in the gas turbine and energy is recovered. According to the present invention, by generating and generating power by expanding and vaporizing with an expansion turbine using high-pressure and high-temperature LNG, the effective energy of the LNG can be efficiently recovered as electric power, and the power generation efficiency of the entire system can be improved. Further, the low-temperature waste heat of the waste heat boiler exhaust gas can be effectively used.
【0009】さらに、ガスタービン翼の冷却能力を向上
させることができるので、ガスタービンに導入する燃焼
ガス温度の高温化を図ることができ、ガスタービンの熱
効率向上が可能となるという作用を生ずる。Further, since the cooling capability of the gas turbine blades can be improved, the temperature of the combustion gas introduced into the gas turbine can be increased, and the effect of improving the thermal efficiency of the gas turbine can be obtained.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図1は本発明の一実施例のLN
Gを燃料として用いるガスタービンコンバインド発電装
置のフローシートである。LNG貯槽1から昇圧ポンプ
2に導かれたLNG(−162℃)は、昇圧ポンプ2で
30〜100kg/cm2 Gに加圧される。この加圧さ
れたLNGは、気化器3でボイラ9の排ガス22によっ
て加熱されて気化し、約100℃に加温される。排ガス
22は、廃熱ボイラ9の排ガス21の一部をダンパ10
により分流したものである。従来、排ガス21として煙
突11から大気中に放出されていた熱エネルギーは、気
化器3で回収される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an LN according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow sheet of a gas turbine combined power generation device using G as fuel. LNG (−162 ° C.) guided from the LNG storage tank 1 to the boosting pump 2 is pressurized by the boosting pump 2 to 30 to 100 kg / cm 2 G. The pressurized LNG is heated by the exhaust gas 22 of the boiler 9 in the vaporizer 3 and vaporized, and is heated to about 100 ° C. The exhaust gas 22 is a part of the exhaust gas 21 of the waste heat boiler 9
The flow is divided by Conventionally, thermal energy that has been released into the atmosphere from the chimney 11 as the exhaust gas 21 is recovered by the vaporizer 3.
【0011】その後、天然ガスは、加熱器4で蒸気ター
ビン8の中間段からの抽気34により、約200℃まで
加熱される。加熱器4を出た天然ガス16は、膨張ター
ビン5にて10kg/cm2 まで減圧され、この時、エ
ネルギーを電力として回収する。膨張タービン5の出口
から排出された天然ガス17は、100℃前後の温度を
有する。この天然ガス17は、図示省略した燃焼器中で
空気圧縮機7で発生した圧縮空気と混合して燃焼し、高
温ガスとしてガスタービン6に供給される。空気圧縮機
7は空気取入口13から外気を取り入れて約10kg/
cm2 に圧縮する。ガスタービン6で天然ガスを従来並
の空気比で運転すると、ガスタービンに導入される燃焼
ガス温度が上昇し、タービン翼を損傷する不具合が発生
する。そこで、昇圧ポンプ2出口のLNGの一部を冷却
配管14を通ってタービン翼の冷却に使用する。その量
は調節弁15で調節する。低温のLNGによる冷却によ
ってガスタービン翼の冷却効果を上げることができ、高
温の燃焼ガスを発生してガスタービンを運転しても、タ
ービン翼の溶損防止を図ることができる。Thereafter, the natural gas is heated by the heater 4 to about 200 ° C. by bleed air 34 from the intermediate stage of the steam turbine 8. The natural gas 16 exiting the heater 4 is decompressed to 10 kg / cm 2 by the expansion turbine 5, and at this time, energy is recovered as electric power. The natural gas 17 discharged from the outlet of the expansion turbine 5 has a temperature of around 100 ° C. The natural gas 17 is mixed with the compressed air generated by the air compressor 7 in a combustor (not shown), burns, and supplied to the gas turbine 6 as a high-temperature gas. The air compressor 7 takes in outside air from the air inlet 13 and
Compress to cm 2 . When the natural gas is operated at the same air ratio as the conventional gas turbine 6, the temperature of the combustion gas introduced into the gas turbine rises, causing a problem of damaging the turbine blades. Therefore, part of the LNG at the outlet of the booster pump 2 is used for cooling the turbine blades through the cooling pipe 14. The amount is adjusted by the control valve 15. The cooling effect of the gas turbine blades can be enhanced by cooling with the low-temperature LNG, and even if the gas turbine is operated by generating high-temperature combustion gas, it is possible to prevent the turbine blades from being melted and damaged.
【0012】LNGによるタービン翼冷却は、ガスター
ビン翼3〜4段のうち温度の高い1段目(又は1,2段
目)に使用し、翼を冷却したLNGは、ガスタービンの
後段で燃焼する。3〜4段目の翼の冷却は従来と同様空
気を使用する。ガスタービンの排気ガス18は、廃熱ボ
イラ9に供給される。廃熱ボイラ9は給水31を加熱し
て蒸気32を発生し、蒸気32は、蒸気タービン8を駆
動し排気33となって排出される。排気33は、図示し
ないコンデンサによって冷却され給水31に循環され
る。蒸気タービン8の中間段から中圧の蒸気が抽出され
抽気34として、加熱器4で天然ガスを加熱し、加熱器
4を出た排気35は気化器3を通って、気化器3を出た
廃熱ボイラの排ガス22と共に排ガス23となって煙突
11から大気中に排出される。[0012] The turbine blade cooling by LNG is used for the first (or first and second) stage having a high temperature among the third to fourth stages of the gas turbine blades, and the LNG whose blades have been cooled is combusted downstream of the gas turbine. I do. Cooling of the third and fourth stage blades uses air as in the conventional case. The exhaust gas 18 of the gas turbine is supplied to the waste heat boiler 9. The waste heat boiler 9 heats the feed water 31 to generate steam 32, and the steam 32 drives the steam turbine 8 and is discharged as exhaust 33. The exhaust gas 33 is cooled by a condenser (not shown) and circulated to the water supply 31. Medium-pressure steam is extracted from the intermediate stage of the steam turbine 8, and the natural gas is heated by the heater 4 as bleed air 34, and the exhaust gas 35 exiting the heater 4 passes through the vaporizer 3 and exits the vaporizer 3. The exhaust gas 23 is discharged into the atmosphere from the chimney 11 together with the exhaust gas 22 from the waste heat boiler.
【0013】ガスタービンと蒸気タービンは、発電機1
2を駆動し、電力を発生する。The gas turbine and the steam turbine are provided with a generator 1
2 to generate electric power.
【0014】[0014]
【発明の効果】本発明によれば、LNGを昇圧し、廃熱
ボイラの排ガスの有するエネルギー及び蒸気タービン抽
気で加熱し、膨張タービンでこれらのエネルギーを回収
し、さらにガスタービンにはLNGによる効果的な翼冷
却を施してガスタービンに高温作動ガスを供給可能とし
たので、全体の発電効率を向上させることができるとい
う優れた効果を奏する。According to the present invention, LNG is pressurized, heated by the energy of the exhaust gas of the waste heat boiler and the steam turbine bleed, and the energy is recovered by the expansion turbine. Since high-temperature working gas can be supplied to the gas turbine by performing effective blade cooling, an excellent effect that the entire power generation efficiency can be improved is achieved.
【図1】本発明の発電装置のフローシートである。FIG. 1 is a flow sheet of a power generator according to the present invention.
1 液化天然ガス貯槽 2 昇圧ポンプ 3 気化器 4 加熱器 5 膨張タービン 6 ガスタービン 7 空気圧縮機 8 蒸気タービン 9 廃熱ボイラ 10 ダンパ 11 煙突 12 発電機 13 空気取入口 14 冷却配管 15 調節弁 16 天然ガス 17 天然ガス 18 ガスタービンの排気ガス 21 排ガス 22 廃熱ボイラの排ガス 23 排ガス 31 給水 32 蒸気 33 排気 34 抽気 35 排気 1 Liquefied Natural Gas Storage Tank 2 Boost Pump 3 Vaporizer 4 Heater 5 Expansion Turbine 6 Gas Turbine 7 Air Compressor 8 Steam Turbine 9 Waste Heat Boiler 10 Damper 11 Chimney 12 Generator 13 Air Inlet 14 Cooling Pipe 15 Control Valve 16 Natural Gas 17 Natural gas 18 Gas turbine exhaust gas 21 Exhaust gas 22 Waste heat boiler exhaust gas 23 Exhaust gas 31 Water supply 32 Steam 33 Exhaust 34 Extraction 35 Exhaust
Claims (2)
置において、LNGを昇圧して高圧LNGとする昇圧ポ
ンプと、廃熱ボイラの排ガス及び蒸気タービン抽気で該
高圧LNGを加熱する熱交換装置と、該高圧LNGを作
動流体として電力を回収する膨張タービンとを備えたこ
とを特徴とするLNGを用いるガスタービンコンバイン
ド発電装置。1. A gas turbine power generator using LNG as fuel, comprising: a booster pump for boosting LNG to high pressure LNG; a heat exchange device for heating the high pressure LNG with exhaust gas from a waste heat boiler and steam turbine extraction. A gas turbine combined power generation device using LNG, comprising: an expansion turbine that recovers power using the high-pressure LNG as a working fluid.
冷却に使用する冷却経路を設けたことを特徴とする請求
項1記載のLNGを用いるガスタービンコンバインド発
電装置。2. The gas turbine combined power generation device using LNG according to claim 1, wherein a cooling path is provided for using a part of the high-pressure LNG for cooling the gas turbine blades.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7443898A JPH11270347A (en) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | Gas turbine combined power generation device using LNG |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7443898A JPH11270347A (en) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | Gas turbine combined power generation device using LNG |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270347A true JPH11270347A (en) | 1999-10-05 |
Family
ID=13547245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7443898A Withdrawn JPH11270347A (en) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | Gas turbine combined power generation device using LNG |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11270347A (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |