JP2001132475A - 蒸気・ガスタービン複合サイクルによる発電システム - Google Patents
蒸気・ガスタービン複合サイクルによる発電システムInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大気温度の高い地域や日本国内における昼間
のピーク時においても発電効率を向上させることができ
るとともに、併せて純水製造用の原水の確保が困難な地
域においても、発電と並行して容易に原水を確保するこ
とが可能になる蒸気・ガスタービン複合サイクルによる
発電システムを提供する。 【解決手段】 ガスタービン１の排気によってボイラー
給水／蒸気を加熱し、得られた蒸気によって蒸気タービ
ンを駆動することにより、これら蒸気・ガスタービンの
複合サイクルによって発電する発電システムにおいて、
ガスタービン１の燃焼用空気の入口側に、燃焼用空気を
氷結しない温度まで冷却する熱交換器１０を設けるとと
もに、この熱交換器１０の底部に、燃焼用空気を冷却す
ることによって発生した凝縮水を分離して、ボイラー／
蒸気タービンの給水の原水として供給するための凝縮水
の回収ライン１８を設けた。
のピーク時においても発電効率を向上させることができ
るとともに、併せて純水製造用の原水の確保が困難な地
域においても、発電と並行して容易に原水を確保するこ
とが可能になる蒸気・ガスタービン複合サイクルによる
発電システムを提供する。 【解決手段】 ガスタービン１の排気によってボイラー
給水／蒸気を加熱し、得られた蒸気によって蒸気タービ
ンを駆動することにより、これら蒸気・ガスタービンの
複合サイクルによって発電する発電システムにおいて、
ガスタービン１の燃焼用空気の入口側に、燃焼用空気を
氷結しない温度まで冷却する熱交換器１０を設けるとと
もに、この熱交換器１０の底部に、燃焼用空気を冷却す
ることによって発生した凝縮水を分離して、ボイラー／
蒸気タービンの給水の原水として供給するための凝縮水
の回収ライン１８を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素等を燃料
とするガスタービンと、このガスタービンの排気によっ
て発生した蒸気によって駆動される蒸気タービンとから
なる複合サイクルによる発電システムに関するものであ
る。
とするガスタービンと、このガスタービンの排気によっ
て発生した蒸気によって駆動される蒸気タービンとから
なる複合サイクルによる発電システムに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、低温液化ガスの一種である液化天
然ガス（以下、ＬＮＧと略称する。）を燃料として使用
するガスタービンと、ボイラー／蒸気タービンとを組合
わせた複合（コンバインド）サイクルを設置した発電所
が数多く建設されている。このような蒸気・ガスタービ
ン複合サイクルによる発電システムによれば、ガスター
ビンにおけるブレイトンサイクルと、蒸気タービンにお
けるランキンサイクルとの組み合わせにより、特に高効
率が得られるとともに、低公害性に優れるという利点が
ある。
然ガス（以下、ＬＮＧと略称する。）を燃料として使用
するガスタービンと、ボイラー／蒸気タービンとを組合
わせた複合（コンバインド）サイクルを設置した発電所
が数多く建設されている。このような蒸気・ガスタービ
ン複合サイクルによる発電システムによれば、ガスター
ビンにおけるブレイトンサイクルと、蒸気タービンにお
けるランキンサイクルとの組み合わせにより、特に高効
率が得られるとともに、低公害性に優れるという利点が
ある。
【０００３】ところで、上記複合サイクルによる発電シ
ステムにおいては、ガスタービンの出力が、主として燃
料流量、燃焼ガス温度および燃焼圧力によって決定され
る。一方、燃焼用の空気は、ガスタービンおよび発電機
と同軸の空気圧縮機で燃焼圧力以上まで昇圧される。こ
の空気圧縮機は、上記発電機と同じ回転数、すなわち一
定回転で運転されるので、気温が高く空気の密度が小さ
い時には、その特性上、当該空気圧縮機における処理重
量空気量を所定量にすべく作動する。このため、体積空
気量の増加をきたし、ガスタービン付帯のコンプレッサ
ーの所要電力が増加することになる結果、発電出力が低
下することになる。
ステムにおいては、ガスタービンの出力が、主として燃
料流量、燃焼ガス温度および燃焼圧力によって決定され
る。一方、燃焼用の空気は、ガスタービンおよび発電機
と同軸の空気圧縮機で燃焼圧力以上まで昇圧される。こ
の空気圧縮機は、上記発電機と同じ回転数、すなわち一
定回転で運転されるので、気温が高く空気の密度が小さ
い時には、その特性上、当該空気圧縮機における処理重
量空気量を所定量にすべく作動する。このため、体積空
気量の増加をきたし、ガスタービン付帯のコンプレッサ
ーの所要電力が増加することになる結果、発電出力が低
下することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このため、従来の蒸気
・ガスタービン複合サイクルによる発電システムにあっ
ては、特に東南アジアや中近東等の気温の高い場所に設
置された場合に、小さい空気密度によって、空気圧縮機
の所要軸動力が増加してしまい、逆にガスタービンの軸
出力が低下してしまう結果、複合サイクルの利点を充分
に享受し得ないという問題点があった。
・ガスタービン複合サイクルによる発電システムにあっ
ては、特に東南アジアや中近東等の気温の高い場所に設
置された場合に、小さい空気密度によって、空気圧縮機
の所要軸動力が増加してしまい、逆にガスタービンの軸
出力が低下してしまう結果、複合サイクルの利点を充分
に享受し得ないという問題点があった。
【０００５】また、上記発電システムにおいては、ボイ
ラー／蒸気タービン側に、蒸気を発生させるための純水
を供給する必要がある。通常、上記純水は、市水や工業
用水を原水とし、これを砂濾過、凝集沈殿、クラリファ
イヤー等の設備で前処理して不純物を所定値以下まで取
り除いた後に、さらにイオン交換樹脂と接触させてイオ
ン交換することにより製造されている。
ラー／蒸気タービン側に、蒸気を発生させるための純水
を供給する必要がある。通常、上記純水は、市水や工業
用水を原水とし、これを砂濾過、凝集沈殿、クラリファ
イヤー等の設備で前処理して不純物を所定値以下まで取
り除いた後に、さらにイオン交換樹脂と接触させてイオ
ン交換することにより製造されている。
【０００６】ところが、上述した東南アジアや中近東等
の水資源の乏しい国や地域においては、純水用の原水を
確保することが難しいため、別途海水淡水化設備によっ
て海水から得られた淡水を使用して純水を製造してい
る。この結果、発電システム全体としての設備費用が高
騰化するとともに、当該純水製造のために発電した電力
の一部が消費され、よって発電効率の低下を招来すると
いう問題点があり、さらに、このような海水淡水化設備
を設置することができない地域等においては、ガスター
ビンのみのオープンサイクルを余儀なくされるという問
題点があった。
の水資源の乏しい国や地域においては、純水用の原水を
確保することが難しいため、別途海水淡水化設備によっ
て海水から得られた淡水を使用して純水を製造してい
る。この結果、発電システム全体としての設備費用が高
騰化するとともに、当該純水製造のために発電した電力
の一部が消費され、よって発電効率の低下を招来すると
いう問題点があり、さらに、このような海水淡水化設備
を設置することができない地域等においては、ガスター
ビンのみのオープンサイクルを余儀なくされるという問
題点があった。
【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、大気温度の高い地域や、日本国内にあっては
昼間のピーク時においても発電効率を向上させることが
できるとともに、併せて純水製造用の原水の確保が困難
な地域においても、発電と並行して容易に当該原水を確
保することが可能になる蒸気・ガスタービン複合サイク
ルによる発電システムを提供することを目的とするもの
である。
たもので、大気温度の高い地域や、日本国内にあっては
昼間のピーク時においても発電効率を向上させることが
できるとともに、併せて純水製造用の原水の確保が困難
な地域においても、発電と並行して容易に当該原水を確
保することが可能になる蒸気・ガスタービン複合サイク
ルによる発電システムを提供することを目的とするもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る蒸気・ガスタービン複合サイクルによる発電シス
テムは、ガスタービンの排気によってボイラー給水／蒸
気を加熱し、得られた蒸気によって蒸気タービンを駆動
することにより、これら蒸気・ガスタービンの複合サイ
クルによって発電する発電システムにおいて、ガスター
ビンの燃焼用空気の入口側に、当該燃焼用空気を氷結し
ない温度まで冷却する熱交換器を設けるとともに、この
熱交換器に、燃焼用空気を冷却することによって発生し
た凝縮水を分離して、ボイラー／蒸気タービンの給水の
原水として供給するための凝縮水の回収ラインを設けた
ことを特徴とするものである。
に係る蒸気・ガスタービン複合サイクルによる発電シス
テムは、ガスタービンの排気によってボイラー給水／蒸
気を加熱し、得られた蒸気によって蒸気タービンを駆動
することにより、これら蒸気・ガスタービンの複合サイ
クルによって発電する発電システムにおいて、ガスター
ビンの燃焼用空気の入口側に、当該燃焼用空気を氷結し
ない温度まで冷却する熱交換器を設けるとともに、この
熱交換器に、燃焼用空気を冷却することによって発生し
た凝縮水を分離して、ボイラー／蒸気タービンの給水の
原水として供給するための凝縮水の回収ラインを設けた
ことを特徴とするものである。
【０００９】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の熱交換器の燃焼用空気の入口側に、エアフィル
タが設けられていることを特徴とするものであり、さら
に請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の
熱交換器には、冷媒としての不凍液の循環供給ラインが
設けられるとともに、この循環供給ラインには、上記不
凍液をガスタービンの燃料用低温液化ガスと熱交換させ
ることによって当該不凍液を冷却する第２の熱交換器が
介装されていることを特徴とするものである。
に記載の熱交換器の燃焼用空気の入口側に、エアフィル
タが設けられていることを特徴とするものであり、さら
に請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の
熱交換器には、冷媒としての不凍液の循環供給ラインが
設けられるとともに、この循環供給ラインには、上記不
凍液をガスタービンの燃料用低温液化ガスと熱交換させ
ることによって当該不凍液を冷却する第２の熱交換器が
介装されていることを特徴とするものである。
【００１０】これに対して、請求項４に記載の発明は、
請求項１または２に記載の熱交換器には、冷媒としての
不凍液の循環供給ラインが設けられるとともに、この循
環供給ラインには、ガスタービンの夜間電力により冷媒
を製造・貯蔵し、昼間に貯蔵してあった当該冷媒と不凍
液とを熱交換させることによって当該不凍液を冷却する
第２の熱交換器が介装されていることを特徴とするもの
である。
請求項１または２に記載の熱交換器には、冷媒としての
不凍液の循環供給ラインが設けられるとともに、この循
環供給ラインには、ガスタービンの夜間電力により冷媒
を製造・貯蔵し、昼間に貯蔵してあった当該冷媒と不凍
液とを熱交換させることによって当該不凍液を冷却する
第２の熱交換器が介装されていることを特徴とするもの
である。
【００１１】請求項１〜４のいずれかに記載の発電シス
テムによれば、ガスタービンの燃焼用空気の入口側に設
けた熱交換器によって、燃焼用空気を氷結しない温度ま
で冷却することにより、常時気温の高い地域において
も、上記ガスタービンにおける効率を上げ、処理能力を
向上させて軸出力を増加させることが可能になる。しか
も、上記熱交換器における燃焼用空気の冷却と並行し
て、当該燃焼用空気の湿度分の一部が凝縮して凝縮水が
発生し、この凝縮水を分離して回収ラインからボイラー
／蒸気タービンの給水の原水として供給しているので、
市水や工業用水等の純水製造用の原水の引込み管が不要
となる。加えて、得られた原水は、そのままイオン交換
樹脂と接触させてイオン交換することによりボイラー／
蒸気タービンの給水として使用することができるため
に、純水設備としてクラリファイヤー等の前処理設備群
も不要になり経済性に優れる。
テムによれば、ガスタービンの燃焼用空気の入口側に設
けた熱交換器によって、燃焼用空気を氷結しない温度ま
で冷却することにより、常時気温の高い地域において
も、上記ガスタービンにおける効率を上げ、処理能力を
向上させて軸出力を増加させることが可能になる。しか
も、上記熱交換器における燃焼用空気の冷却と並行し
て、当該燃焼用空気の湿度分の一部が凝縮して凝縮水が
発生し、この凝縮水を分離して回収ラインからボイラー
／蒸気タービンの給水の原水として供給しているので、
市水や工業用水等の純水製造用の原水の引込み管が不要
となる。加えて、得られた原水は、そのままイオン交換
樹脂と接触させてイオン交換することによりボイラー／
蒸気タービンの給水として使用することができるため
に、純水設備としてクラリファイヤー等の前処理設備群
も不要になり経済性に優れる。
【００１２】また、特に上記原水の確保が困難な地域に
おいても、容易に原水を確保することができる結果、海
水淡水化装置等の高価な設備を要すること無く、効率的
な蒸気・ガスタービン複合サイクルによる発電を行なう
ことが可能になる。この際に、請求項２に記載の発明の
ように、上記熱交換器の燃焼用空気の入口側に、エアフ
ィルタを設ければ、得られた凝縮水の純度が向上し、よ
って純水を製造する際の前処理がより簡略化するため好
適である。
おいても、容易に原水を確保することができる結果、海
水淡水化装置等の高価な設備を要すること無く、効率的
な蒸気・ガスタービン複合サイクルによる発電を行なう
ことが可能になる。この際に、請求項２に記載の発明の
ように、上記熱交換器の燃焼用空気の入口側に、エアフ
ィルタを設ければ、得られた凝縮水の純度が向上し、よ
って純水を製造する際の前処理がより簡略化するため好
適である。
【００１３】また、一般にこの種の蒸気・ガスタービン
複合サイクルにおいては、ガスタービンの燃料としてＬ
ＮＧ等の低温液化ガスが用いられているために、当該低
温液化ガスの冷熱を直接利用してガスタービンに取入れ
られる燃焼用空気を冷却することにより、上記ガスター
ビンの出力を増大させる試みもあるが、例えばＬＮＧ
は、その温度が−１６０℃程度と極めて低温であって、
かつ気化温度は０℃より遥かに低いために、直接冷熱源
として用いると、温度が低過ぎて空気中の水分が熱交換
器の伝熱面で凍結する等の問題が生じて取り扱いが難し
いうえに、さらに空気冷却器に高価な極低温材を使用し
なければならないという問題点がある。
複合サイクルにおいては、ガスタービンの燃料としてＬ
ＮＧ等の低温液化ガスが用いられているために、当該低
温液化ガスの冷熱を直接利用してガスタービンに取入れ
られる燃焼用空気を冷却することにより、上記ガスター
ビンの出力を増大させる試みもあるが、例えばＬＮＧ
は、その温度が−１６０℃程度と極めて低温であって、
かつ気化温度は０℃より遥かに低いために、直接冷熱源
として用いると、温度が低過ぎて空気中の水分が熱交換
器の伝熱面で凍結する等の問題が生じて取り扱いが難し
いうえに、さらに空気冷却器に高価な極低温材を使用し
なければならないという問題点がある。
【００１４】そこで、請求項３に記載の発明のように、
上記熱交換器における冷媒として循環供給ラインから供
給される不凍液を用い、この不凍液を第２の熱交換器に
おいてガスタービンの燃料用低温液化ガスにより冷却し
たり、あるいは請求項４に記載の発明のように、ガスタ
ービンの夜間電力により冷媒を製造・貯蔵し、昼間に貯
蔵してあった当該冷媒によって冷却するようにすれば、
例えば上記不凍液を−１０℃〜−５℃に冷却し、これに
よってガスタービンの燃焼用空気を３℃〜５℃程度の氷
結しない温度まで、容易に冷却することが可能になる。
上記熱交換器における冷媒として循環供給ラインから供
給される不凍液を用い、この不凍液を第２の熱交換器に
おいてガスタービンの燃料用低温液化ガスにより冷却し
たり、あるいは請求項４に記載の発明のように、ガスタ
ービンの夜間電力により冷媒を製造・貯蔵し、昼間に貯
蔵してあった当該冷媒によって冷却するようにすれば、
例えば上記不凍液を−１０℃〜−５℃に冷却し、これに
よってガスタービンの燃焼用空気を３℃〜５℃程度の氷
結しない温度まで、容易に冷却することが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る蒸気・ガス
タービン複合サイクルによる発電システムの一実施形態
を示すものである。図１において、符号１は、ガスター
ビンである。このガスタービン１は、圧縮機２とタービ
ン３とが同軸的に同軸的に設けられ、導入管４から圧縮
機２に吸引された燃焼用空気を当該圧縮機２において圧
縮した後、燃焼器５においてライン６から供給される天
然ガス等の燃料ガスと混合燃焼させてガスタービン３を
駆動し、出力軸７に連結された発電機８を回転させる周
知のものであり、このガスタービン１の高温排気ガス
が、排出ライン９から隣接するボイラー／蒸気タービン
（図示を略す。）の給水を加熱して、駆動用の蒸気を発
生させるようになっている。
タービン複合サイクルによる発電システムの一実施形態
を示すものである。図１において、符号１は、ガスター
ビンである。このガスタービン１は、圧縮機２とタービ
ン３とが同軸的に同軸的に設けられ、導入管４から圧縮
機２に吸引された燃焼用空気を当該圧縮機２において圧
縮した後、燃焼器５においてライン６から供給される天
然ガス等の燃料ガスと混合燃焼させてガスタービン３を
駆動し、出力軸７に連結された発電機８を回転させる周
知のものであり、このガスタービン１の高温排気ガス
が、排出ライン９から隣接するボイラー／蒸気タービン
（図示を略す。）の給水を加熱して、駆動用の蒸気を発
生させるようになっている。
【００１６】そして、この発電システムにおいては、導
入管４の上流側に燃焼用空気を氷結しない温度まで冷却
する熱交換器１０が設けられている。この熱交換器１０
は、例えばフィンチューブ型のもので、その燃焼用空気
の入口には、エアフィルタ１１が設けられている。ま
た、この熱交換器１０には、内部に配設されたフィンチ
ューブ内を流れる冷媒として、エチレングリコール等の
不凍液が循環供給ライン１２から供給されている。この
循環供給ライン１２には、上記不凍液を冷却するための
冷却器（第２の熱交換器）１３が介装されており、その
冷媒としてガスタービン１の燃料となるＬＮＧやＬＰＧ
等の低温液化ガス、あるいは液化窒素が供給ライン１４
から導入されている。
入管４の上流側に燃焼用空気を氷結しない温度まで冷却
する熱交換器１０が設けられている。この熱交換器１０
は、例えばフィンチューブ型のもので、その燃焼用空気
の入口には、エアフィルタ１１が設けられている。ま
た、この熱交換器１０には、内部に配設されたフィンチ
ューブ内を流れる冷媒として、エチレングリコール等の
不凍液が循環供給ライン１２から供給されている。この
循環供給ライン１２には、上記不凍液を冷却するための
冷却器（第２の熱交換器）１３が介装されており、その
冷媒としてガスタービン１の燃料となるＬＮＧやＬＰＧ
等の低温液化ガス、あるいは液化窒素が供給ライン１４
から導入されている。
【００１７】さらに、この熱交換器１０の底部には、こ
の熱交換器１０内において燃焼用空気を冷却することに
よって発生した凝縮水を分離して溜めるドレンポット１
５が設けられている。そして、このドレンポット１５に
は、内部の凝縮水をポンプ１６によって抜出して原水タ
ンク１７に送る凝縮水の回収ライン１８が接続されてお
り、この原水タンク１７に貯留された凝縮水が、上記ボ
イラー／蒸気タービンの給水の原水として供給されるよ
うになっている。
の熱交換器１０内において燃焼用空気を冷却することに
よって発生した凝縮水を分離して溜めるドレンポット１
５が設けられている。そして、このドレンポット１５に
は、内部の凝縮水をポンプ１６によって抜出して原水タ
ンク１７に送る凝縮水の回収ライン１８が接続されてお
り、この原水タンク１７に貯留された凝縮水が、上記ボ
イラー／蒸気タービンの給水の原水として供給されるよ
うになっている。
【００１８】次に、以上の構成からなる蒸気・ガスター
ビン複合サイクルによる発電システムの作用について説
明する。先ず、ガスタービン１に供給される燃焼用空気
は、エアフィルタ１１において同伴した不純物が除去さ
れた後に、熱交換器１０に送られて冷却される。これと
並行して、冷却器１３に供給ライン１４からＬＮＧ等の
冷媒を供給することにより、熱交換器１０において冷媒
となる不凍液を−１０℃〜−５℃に保持しつつ循環供給
ライン１２から熱交換器１０に送る。これにより、上記
燃焼用空気を、氷結しない温度、例えば３℃〜５℃まで
冷却してガスタービン１の圧縮機２に供給する。
ビン複合サイクルによる発電システムの作用について説
明する。先ず、ガスタービン１に供給される燃焼用空気
は、エアフィルタ１１において同伴した不純物が除去さ
れた後に、熱交換器１０に送られて冷却される。これと
並行して、冷却器１３に供給ライン１４からＬＮＧ等の
冷媒を供給することにより、熱交換器１０において冷媒
となる不凍液を−１０℃〜−５℃に保持しつつ循環供給
ライン１２から熱交換器１０に送る。これにより、上記
燃焼用空気を、氷結しない温度、例えば３℃〜５℃まで
冷却してガスタービン１の圧縮機２に供給する。
【００１９】これにより、年間を通して外気温度が２０
℃を下回らないような常時気温の高い地域においても、
ガスタービン１における効率を上げ、処理能力を向上さ
せて軸出力を増加させることができる。また、熱交換器
１０における燃焼用空気の冷却と並行して、燃焼用空気
の湿度分の一部が凝縮して凝縮水が発生し、この凝縮水
が熱交換器１０の底部を伝わってドレンポット１５に分
離収集される。そこで、このドレンポット１５内の凝縮
水を、ポンプ１６によって抜出して、回収ライン１８か
ら原水タンク１７に一旦貯留し、この原水タンク１７か
ら図示されないイオン交換器に送ってイオン交換樹脂と
接触させることにより、そのままボイラー／蒸気タービ
ンの給水として使用することができる。
℃を下回らないような常時気温の高い地域においても、
ガスタービン１における効率を上げ、処理能力を向上さ
せて軸出力を増加させることができる。また、熱交換器
１０における燃焼用空気の冷却と並行して、燃焼用空気
の湿度分の一部が凝縮して凝縮水が発生し、この凝縮水
が熱交換器１０の底部を伝わってドレンポット１５に分
離収集される。そこで、このドレンポット１５内の凝縮
水を、ポンプ１６によって抜出して、回収ライン１８か
ら原水タンク１７に一旦貯留し、この原水タンク１７か
ら図示されないイオン交換器に送ってイオン交換樹脂と
接触させることにより、そのままボイラー／蒸気タービ
ンの給水として使用することができる。
【００２０】ちなみに、本発明者等がガスタービンの吸
込み空気に含まれる不純物を一年間計測したところ、表
１に示す結果を得た。また、この吸込み空気を、氷結し
ない温度まで冷却して分離した凝縮水に含まれる不純
物、表２に示すような結果となった。表２に示すよう
に、得られた凝縮水は、ボイラー／蒸気タービンの給水
としてイオン交換器に供給する前の原水に要求されるＴ
ＳＳ≦１ｍｇ／ｌの値を下回っており、よって通常市水
や工業用水から純水を製造する際の、砂濾過やクラリフ
ァイヤ等による前処理が不要となる純度の高い水である
ことが判明した。
込み空気に含まれる不純物を一年間計測したところ、表
１に示す結果を得た。また、この吸込み空気を、氷結し
ない温度まで冷却して分離した凝縮水に含まれる不純
物、表２に示すような結果となった。表２に示すよう
に、得られた凝縮水は、ボイラー／蒸気タービンの給水
としてイオン交換器に供給する前の原水に要求されるＴ
ＳＳ≦１ｍｇ／ｌの値を下回っており、よって通常市水
や工業用水から純水を製造する際の、砂濾過やクラリフ
ァイヤ等による前処理が不要となる純度の高い水である
ことが判明した。
【００２１】
【表１】
【表２】
【００２２】さらに、上記熱交換器１０において得られ
る凝縮水の量に付いて試算したところ、以下のようにな
った。先ず、上記発電システムの設置場所として、年間
を通しての最低気温が約２１℃で最高気温が約３７℃の
インドの某地区を想定した。当該地区における大気の相
対湿度は、同様に年間を通して約６４％〜約８６％であ
る。図２は、上記地区に、最大出力２１５ＭＷであっ
て、燃焼用空気の吸込み量が、１７７１．３ｔｏｎ／ｈ
であるガスタービンを設置し、燃焼用空気を熱交換器１
０において大気温度から５℃まで冷却して運転した場合
の、年間を通しての最大および最小の凝縮水量を示すも
のである。
る凝縮水の量に付いて試算したところ、以下のようにな
った。先ず、上記発電システムの設置場所として、年間
を通しての最低気温が約２１℃で最高気温が約３７℃の
インドの某地区を想定した。当該地区における大気の相
対湿度は、同様に年間を通して約６４％〜約８６％であ
る。図２は、上記地区に、最大出力２１５ＭＷであっ
て、燃焼用空気の吸込み量が、１７７１．３ｔｏｎ／ｈ
であるガスタービンを設置し、燃焼用空気を熱交換器１
０において大気温度から５℃まで冷却して運転した場合
の、年間を通しての最大および最小の凝縮水量を示すも
のである。
【００２３】図２から、年間を通して６．９ｔｏｎ／ｈ
〜３３ｔｏｎ／ｈの凝縮水の回収が期待できる。これに
対して、通常上記ボイラーにおける給水のブローダウン
量および損失量は、４．２ｔｏｎ／ｈであるから、本発
明によれば、上記熱交換器１０における凝縮水の回収に
よって、発電システム全体において要する給水量を供給
することができ、よって外部からの原水の供給が不要に
なることが判る。
〜３３ｔｏｎ／ｈの凝縮水の回収が期待できる。これに
対して、通常上記ボイラーにおける給水のブローダウン
量および損失量は、４．２ｔｏｎ／ｈであるから、本発
明によれば、上記熱交換器１０における凝縮水の回収に
よって、発電システム全体において要する給水量を供給
することができ、よって外部からの原水の供給が不要に
なることが判る。
【００２４】なお、上述した実施の形態においては、熱
交換器１０へ循環供給ライン１２から供給される不凍液
を冷却するための冷却器（第２の熱交換器）１３を設
け、この冷却器１３へ供給ライン１４からガスタービン
１の燃料となるＬＮＧやＬＰＧ等の低温液化ガス、ある
いは液化窒素を冷媒として導入することにより不凍液を
冷却する場合についてのみ説明したが、これに限るもの
ではなく、上記ガスタービンの夜間電力により冷媒を製
造・貯蔵し、昼間に貯蔵してあった上記冷媒を冷却器１
３へ供給して、上記不凍液を冷却するように構成しても
よい。
交換器１０へ循環供給ライン１２から供給される不凍液
を冷却するための冷却器（第２の熱交換器）１３を設
け、この冷却器１３へ供給ライン１４からガスタービン
１の燃料となるＬＮＧやＬＰＧ等の低温液化ガス、ある
いは液化窒素を冷媒として導入することにより不凍液を
冷却する場合についてのみ説明したが、これに限るもの
ではなく、上記ガスタービンの夜間電力により冷媒を製
造・貯蔵し、昼間に貯蔵してあった上記冷媒を冷却器１
３へ供給して、上記不凍液を冷却するように構成しても
よい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４のい
ずれかに記載の蒸気・ガスタービン服装サイクルによる
発電システムによれば、常時気温の高い地域において
も、ガスタービンにおける効率を上げ、処理能力を向上
させて軸出力を増加させることができるとともに、熱交
換器における燃焼用空気の冷却によって生成した凝縮水
を分離して回収ラインからボイラー／蒸気タービンの給
水の原水として供給しているので、市水や工業用水等の
純水製造用の原水の引込み管が不要となり、しかも得ら
れた原水は、そのままイオン交換樹脂と接触させてイオ
ン交換することによりボイラー／蒸気タービンの給水と
して使用することができるために、純水設備としてクラ
リファイヤー等の前処理設備群も不要になり、経済性に
優れる。この結果、特に原水の確保が困難な地域におい
ても、容易に原水を確保することができ、よって海水淡
水化装置等の高価な設備を要すること無く、また廉価な
夜間電力を利用して効率的な蒸気・ガスタービン複合サ
イクルによる発電を行なうことができる。
ずれかに記載の蒸気・ガスタービン服装サイクルによる
発電システムによれば、常時気温の高い地域において
も、ガスタービンにおける効率を上げ、処理能力を向上
させて軸出力を増加させることができるとともに、熱交
換器における燃焼用空気の冷却によって生成した凝縮水
を分離して回収ラインからボイラー／蒸気タービンの給
水の原水として供給しているので、市水や工業用水等の
純水製造用の原水の引込み管が不要となり、しかも得ら
れた原水は、そのままイオン交換樹脂と接触させてイオ
ン交換することによりボイラー／蒸気タービンの給水と
して使用することができるために、純水設備としてクラ
リファイヤー等の前処理設備群も不要になり、経済性に
優れる。この結果、特に原水の確保が困難な地域におい
ても、容易に原水を確保することができ、よって海水淡
水化装置等の高価な設備を要すること無く、また廉価な
夜間電力を利用して効率的な蒸気・ガスタービン複合サ
イクルによる発電を行なうことができる。
【００２６】また、請求項２に記載の発明によれば、熱
交換器において得られた凝縮水の純度を向上させて、純
水を製造する際の前処理をより簡略化することができ、
さらに請求項３または４に記載の発明によれば、上記熱
交換器における冷媒として循環供給ラインから供給され
る不凍液を用い、この不凍液を第２の熱交換器において
ガスタービンの燃料用低温液化ガスや、あるいはガスタ
ービンの夜間電力により製造・貯蔵しておいた冷媒によ
って冷却しているので、ガスタービンの燃焼用空気を容
易に氷結しない所望の温度まで冷却することができると
いった効果が得られる。
交換器において得られた凝縮水の純度を向上させて、純
水を製造する際の前処理をより簡略化することができ、
さらに請求項３または４に記載の発明によれば、上記熱
交換器における冷媒として循環供給ラインから供給され
る不凍液を用い、この不凍液を第２の熱交換器において
ガスタービンの燃料用低温液化ガスや、あるいはガスタ
ービンの夜間電力により製造・貯蔵しておいた冷媒によ
って冷却しているので、ガスタービンの燃焼用空気を容
易に氷結しない所望の温度まで冷却することができると
いった効果が得られる。
【図１】本発明に係る蒸気・ガスタービン複合サイクル
による発電システムの一実施形態を示す全体構成図であ
る。
による発電システムの一実施形態を示す全体構成図であ
る。
【図２】本発明に係る熱交換器において年間に得られる
凝縮水の想定量を示すグラフである。
凝縮水の想定量を示すグラフである。
１ ガスタービン ８ 発電機 １０ 熱交換器 １１ エアフィルタ １２ 不凍液の循環供給ライン １３ 冷却器（第２の熱交換器） １４ 冷媒の供給ライン １５ ドレンポット １７ 原水タンク １８ 凝縮水の回収ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大庭 隆政 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 井上 政明 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 重田 正之 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスタービンの排気によってボイラー給
水／蒸気を加熱し、得られた蒸気によって蒸気タービン
を駆動することにより、これら蒸気・ガスタービンの複
合サイクルによって発電する発電システムにおいて、 上記ガスタービンの燃焼用空気の入口側に、当該燃焼用
空気を氷結しない温度まで冷却する熱交換器を設けると
ともに、この熱交換器に、上記燃焼用空気を冷却するこ
とによって発生した凝縮水を分離して、上記ボイラー／
蒸気タービンの給水の原水として供給するための凝縮水
の回収ラインを設けたことを特徴とする蒸気・ガスター
ビン複合サイクルによる発電システム。 - 【請求項２】 熱交換器の上記燃焼用空気の入口側に、
エアフィルタが設けられていることを特徴とする請求項
１に記載の蒸気・ガスタービン複合サイクルによる発電
システム。 - 【請求項３】 上記熱交換器には、冷媒としての不凍液
の循環供給ラインが設けられるとともに、この循環供給
ラインには、上記不凍液を上記ガスタービンの燃料用低
温液化ガスと熱交換させることによって当該不凍液を冷
却する第２の熱交換器が介装されていることを特徴とす
る請求項１または２に記載の蒸気・ガスタービン複合サ
イクルによる発電システム。 - 【請求項４】 上記熱交換器には、冷媒としての不凍液
の循環供給ラインが設けられるとともに、この循環供給
ラインには、上記ガスタービンの夜間電力により冷媒を
製造・貯蔵し、昼間に貯蔵してあった当該冷媒と上記不
凍液とを熱交換させることによって当該不凍液を冷却す
る第２の熱交換器が介装されていることを特徴とする請
求項１または２に記載の蒸気・ガスタービン複合サイク
ルによる発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31975899A JP2001132475A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 蒸気・ガスタービン複合サイクルによる発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31975899A JP2001132475A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 蒸気・ガスタービン複合サイクルによる発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001132475A true JP2001132475A (ja) | 2001-05-15 |
Family
ID=18113857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31975899A Pending JP2001132475A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 蒸気・ガスタービン複合サイクルによる発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001132475A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008139535A1 (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-20 | Hitachi, Ltd. | 天然ガス液化プラント及びその電力供給システム、制御装置、運用方法 |
| KR20150115153A (ko) * | 2014-04-02 | 2015-10-14 | 현대중공업 주식회사 | 액화가스 처리 시스템 |
| JP2016070127A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 川崎重工業株式会社 | ガスタービン |
| JP2021025497A (ja) * | 2019-08-07 | 2021-02-22 | 中国電力株式会社 | 吸気冷却装置、ガスタービン・プラントおよび吸気冷却方法 |
| CN114412600A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-29 | 华能河南中原燃气发电有限公司 | 一种提高燃气-蒸汽联合循环性能的热力系统及其工作方法 |
-
1999
- 1999-11-10 JP JP31975899A patent/JP2001132475A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008139535A1 (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-20 | Hitachi, Ltd. | 天然ガス液化プラント及びその電力供給システム、制御装置、運用方法 |
| JPWO2008139535A1 (ja) * | 2007-04-27 | 2010-07-29 | 株式会社日立製作所 | 天然ガス液化プラント及びその電力供給システム、制御装置、運用方法 |
| JP4987973B2 (ja) * | 2007-04-27 | 2012-08-01 | 株式会社日立製作所 | 天然ガス液化プラント及びその電力供給システム、制御装置、運用方法 |
| KR20150115153A (ko) * | 2014-04-02 | 2015-10-14 | 현대중공업 주식회사 | 액화가스 처리 시스템 |
| KR101938911B1 (ko) * | 2014-04-02 | 2019-04-11 | 현대중공업 주식회사 | 액화가스 처리 시스템 |
| JP2016070127A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 川崎重工業株式会社 | ガスタービン |
| JP2021025497A (ja) * | 2019-08-07 | 2021-02-22 | 中国電力株式会社 | 吸気冷却装置、ガスタービン・プラントおよび吸気冷却方法 |
| CN114412600A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-29 | 华能河南中原燃气发电有限公司 | 一种提高燃气-蒸汽联合循环性能的热力系统及其工作方法 |
| CN114412600B (zh) * | 2022-01-18 | 2023-08-15 | 华能河南中原燃气发电有限公司 | 一种提高燃气-蒸汽联合循环性能的热力系统及其工作方法 |
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