JP2003288907A - Lng hybrid vaporizing power generation device - Google Patents

Lng hybrid vaporizing power generation device

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JP2003288907A
JP2003288907A JP2002089733A JP2002089733A JP2003288907A JP 2003288907 A JP2003288907 A JP 2003288907A JP 2002089733 A JP2002089733 A JP 2002089733A JP 2002089733 A JP2002089733 A JP 2002089733A JP 2003288907 A JP2003288907 A JP 2003288907A
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JP
Japan
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exhaust gas
lng
temperature
gas turbine
atmospheric pressure
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Application number
JP2002089733A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Hisakado
喜徳 久角
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Osaka Gas Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To generate power by effectively utilizing exhaust heat of a normal pressure solid electrolyte fuel cell and LNG cold. <P>SOLUTION: Normal pressure high temperature exhaust gas is introduced from the normal pressure solid electrolyte fuel cell 2 into a gas turbine 3. Back pressure of the gas turbine 3 is kept in negative pressure with compressors 6, 7. Suction air of the compressors 6, 7 is cooled by utilizing cold of LNG in coolers 8, 9 to enhance efficiency. Since the exhaust gas becomes normal temperature and atmospheric pressure, the exhaust gas is cooled to -100°C and lower by utilizing the cold of the LNG in an air direct cooling device 10, and effectively utilized as cold. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、液化天然ガス(以
下、「LNG」と略称する)を燃料とする常圧型固体電
解質燃料電池(SOFC)で発電を行い、その排ガスと
LNGの冷熱とを利用してガスタービン駆動による発電
を行うLNGハイブリッド気化発電装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an atmospheric pressure solid oxide fuel cell (SOFC) which uses liquefied natural gas (hereinafter abbreviated as “LNG”) as a fuel to generate electric power, and produces exhaust gas and LNG cold heat. The present invention relates to an LNG hybrid vaporization power generation device that uses a gas turbine to generate power.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、LNGが火力発電用の燃料や
都市ガスの原料として広く利用されている。LNGは、
大気圧で−159℃の低温液体であり、常温の気体の状
態で燃料や原料として利用する際には、冷熱が得られ
る。この冷熱を有効に利用して発電を行うLNG冷熱発
電設備も建設されているけれども、わが国では、火力発
電に高効率のガスタービンコンバインドサイクル(GT
CC)が採用されるようになった等の事情で、建設され
なくなっている。ガスタービンコンバインドサイクルで
は、ガスタービンの排熱で蒸気を発生させ、蒸気タービ
ンでも発電を行って効率を高めている。
2. Description of the Related Art Conventionally, LNG has been widely used as a fuel for thermal power generation and a raw material for city gas. LNG is
It is a low-temperature liquid at atmospheric pressure of -159 ° C, and when it is used as a fuel or a raw material in a gaseous state at room temperature, cold heat is obtained. Although LNG cold heat power generation equipment that uses this cold heat effectively to generate electricity is also being constructed, in Japan, a highly efficient gas turbine combined cycle (GT) is used for thermal power generation.
CC) has been adopted and is no longer being constructed. In the gas turbine combined cycle, steam is generated by the exhaust heat of the gas turbine, and the steam turbine also generates electricity to improve efficiency.

【0003】LNGの冷熱を利用する発電方式として、
国際公開番号WO00/37785には、既存の高効率
ガスタービンコンバインドサイクルの蒸気タービンの代
りに、背圧を負圧とするガスタービンを用いて動力を発
生させる方式が開示されている。背圧が負圧のガスター
ビンからの排ガスは、冷却と圧縮機による圧縮とを複数
段にわたって繰返し、常温大気圧にする。冷却すること
によって、圧縮機吸込み排ガスの温度を下げ、圧縮動力
の低減を図っている。冷却の冷熱源としては、海水とと
もに、LNGを用いることも提案されている。この方式
は、ガスタービンの排熱を利用するブレイトンサイクル
に対して、圧縮機をガスタービンの排ガス側に使用する
ので、逆ブレイトンサイクルと考えることができる。
As a power generation method utilizing the cold heat of LNG,
International Publication No. WO 00/37785 discloses a method of generating power using a gas turbine having a negative back pressure instead of the existing high efficiency gas turbine combined cycle steam turbine. Exhaust gas from a gas turbine having a negative back pressure is cooled and compressed by a compressor over a plurality of stages to reach room temperature and atmospheric pressure. By cooling, the temperature of the exhaust gas sucked into the compressor is lowered, and the compression power is reduced. It has been proposed to use LNG together with seawater as a cooling heat source. This system can be considered as a reverse Brayton cycle because the compressor is used on the exhaust gas side of the gas turbine, as opposed to the Brayton cycle that uses the exhaust heat of the gas turbine.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】LNGを導入している
発電や都市ガス供給のエネルギ事業者にとって、冷熱の
大規模かつ経済的有効利用は、COP3(気候変動枠組
条約第3回締約会議:1997年12月開催の地球温暖
化防止京都会議)の合意目標達成においても、急務の課
題である。特に、現在、都市ガス種別の統一化に向け、
中小ガス事業者ではLNGの導入が進んでいる。しかし
ながら、LNGを取扱う基地では、輸送したLNGを燃
料にしてボイラーで温水を発生させ空温式LNG気化器
の霜取りや冬場の熱源に利用し、LNGの冷熱はほとん
ど活用されていない。また電力会社のLNG基地におい
ても、コンバインドサイクルの導入にともない、LNG
の冷熱利用はほとんど行なわれていない。
[Problems to be Solved by the Invention] Large-scale and economically effective use of cold energy is an important factor for energy companies that use LNG, such as power generation and city gas supply, to implement COP3 (3rd Conference of the Framework Convention on Climate Change: 1997). It is also an urgent task to achieve the consensus goal of the Kyoto Conference on Global Warming Prevention (December 2014). In particular, for the unification of city gas types,
Small and medium-sized gas companies are introducing LNG. However, at a base handling LNG, the transported LNG is used as a fuel to generate hot water in a boiler, which is used for defrosting an air-cooled LNG vaporizer and as a heat source in winter, and the cold heat of LNG is hardly used. At the LNG base of electric power companies, with the introduction of the combined cycle, LNG
Almost no cold heat is used.

【0005】こうした現状を踏まえると、背圧が負圧の
ガスタービンを用いる方式によるLNG冷熱の利用の実
用化開発を急ぐ必要がある。ただし、次のような問題点
がある。
In view of the current situation, it is necessary to urgently develop a practical use of LNG cold heat by a method using a gas turbine having a negative back pressure. However, there are the following problems.

【0006】背圧負圧タービンでは、同サイズのガス
タービンに比べ導入する高温ガスのエネルギ密度が1/
3以下となるため、ガスタービンの出力も1/3以下と
なり、また、後流側の圧縮機を中間冷却形式に改造する
必要があり開発にコストがかかる。特に、最新の150
0℃級高効率コンバインドサイクルでは、ガスタービン
の圧力比が大きく、タービン出口排ガス温度は600℃
以下である。そのため、600℃以下の常圧排ガスを逆
ブレイトンサイクルでエネルギ回収しても経済性に乏し
いのではないかと考えられる。
In the back pressure negative pressure turbine, the energy density of the high temperature gas to be introduced is 1 / th that of the gas turbine of the same size.
Since it is 3 or less, the output of the gas turbine is also 1/3 or less, and it is necessary to modify the compressor on the downstream side to an intermediate cooling type, which requires development cost. Especially the latest 150
In the 0 ℃ class high efficiency combined cycle, the gas turbine pressure ratio is large and the turbine outlet exhaust gas temperature is 600 ℃.
It is the following. Therefore, even if the atmospheric pressure exhaust gas at 600 ° C. or lower is subjected to energy recovery in the reverse Brayton cycle, it is considered that the economy is poor.

【0007】中間冷却の排ガス温度を下げると、排ガ
ス中の水蒸気が凝縮するため途中で抜き出すシステムが
必要となる。これを省くために排ガス温度を上げると、
圧縮動力が増加し、発電効率が下がる。またLNGで中
間冷却を行う前記国際公開後方のFIG18のシステム
では、LNGと最初に熱交換する伝熱管に着霜や着氷が
付着し、伝熱阻害と排ガス側の圧力損失とが時間ととも
に増大し、安定した運転ができないおそれがある。
When the temperature of the exhaust gas for intercooling is lowered, the water vapor in the exhaust gas condenses, so that a system for extracting it midway is required. If you raise the exhaust gas temperature to save this,
The compression power increases and the power generation efficiency decreases. Further, in the system of FIG. 18 on the rear side of the international publication where the intermediate cooling is performed by LNG, frost and icing are attached to the heat transfer tube that first exchanges heat with LNG, and heat transfer inhibition and pressure loss on the exhaust gas side increase with time. However, stable operation may not be possible.

【0008】地球温暖化防止のために、二酸化炭素の排
出を減らして発電を行うことができる燃料電池も注目さ
れている。特に、常圧型固体電解質燃料電池(SOF
C:Solid Oxide Fuel Cell )は、常圧高温820℃の
排ガスが得られるので、逆ブレイトンサイクルと組合わ
せて、LNG冷熱の有効利用を図る可能性がある。
In order to prevent global warming, fuel cells, which can generate electricity by reducing carbon dioxide emissions, are also drawing attention. In particular, an atmospheric pressure solid oxide fuel cell (SOF
C: Solid Oxide Fuel Cell) can obtain exhaust gas at a normal temperature and high temperature of 820 ° C., so that there is a possibility of effective utilization of LNG cold heat in combination with the reverse Brayton cycle.

【0009】本発明の目的は、常圧型固体電解質燃料電
池の排熱とLNG冷熱とを有効に利用して発電を行うこ
とができるLNGハイブリッド気化発電装置を提供する
ことである。
An object of the present invention is to provide an LNG hybrid gasification power generation device capable of generating power by effectively utilizing the exhaust heat of the atmospheric pressure type solid oxide fuel cell and the LNG cold heat.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、常圧型固体電
解質燃料電池と、常圧型固体電解質燃料電池からの排ガ
スを動力源とし、発電機を駆動するガスタービンと、ガ
スタービンからの排ガスを冷却する第1の冷却器と、第
1の冷却器によって冷却される排ガスを圧縮する第1の
圧縮機と、第1の圧縮機によって圧縮された排ガスを冷
却する第2の冷却器と、第2の冷却器によって冷却され
る排ガスを圧縮する第2の圧縮機とを含み、第1および
第2の冷却器を含む複数段の中間冷却に、LNGを気化
させる際に得られる冷熱を利用し、第1および第2の圧
縮機を含む複数段の圧縮でガスタービンの後流側を負圧
に保ちながら排ガスを常温大気圧で排出することを特徴
とするLNGハイブリッド気化発電装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an atmospheric pressure solid electrolyte fuel cell, a gas turbine for driving a generator using exhaust gas from the atmospheric pressure solid electrolyte fuel cell as a power source, and an exhaust gas from the gas turbine. A first cooler for cooling, a first compressor for compressing the exhaust gas cooled by the first cooler, a second cooler for cooling the exhaust gas compressed by the first compressor, A second compressor for compressing the exhaust gas cooled by the second cooler, and the cold heat obtained when the LNG is vaporized is used for the multi-stage intercooling including the first and second coolers. The LNG hybrid gasification power generation device is characterized in that the exhaust gas is discharged at room temperature and atmospheric pressure while maintaining a negative pressure on the downstream side of the gas turbine by a plurality of stages of compression including the first and second compressors.

【0011】本発明に従えば、常圧型固体電解質燃料電
池からは、たとえば600℃程度の常圧高温の排ガスが
得られる。第1の冷却器と第2の冷却器とを含む複数段
の冷却では、LNGを気化させる際に得られる冷熱を利
用し、ガスタービンからの排ガスを冷却する。各冷却器
で冷却された排ガスは、第1の圧縮機と第2の圧縮機と
を含む複数段の圧縮で順次圧縮し、ガスタービンの後流
側を負圧に保ちながら排ガスを常温大気圧で排出する。
ガスタービンの背圧が負圧に保たれるので、常圧型固体
電解質燃料電池からの常圧高温の排ガスを動力源として
運転し、発電機を駆動して発電を行うことができる。排
ガスの熱は、LNGの気化に有効に利用することができ
る。LNGの冷熱は、圧縮機に吸入される排ガスの温度
を低下させ、圧縮機駆動に必要な動力を削減して、発電
効率を向上させるために、有効に利用することができ
る。背圧負圧のガスタービンは、常圧型固体電解質燃料
電池と組合わせるハイブリッド化によって、LNGの気
化プロセスに組み込むことで、システム全体として加圧
型固体電解質燃料電池より高い発電効率が見込め、また
冷却器などの熱交換器もコンパクトにすることができ
る。
According to the present invention, an atmospheric pressure high temperature exhaust gas of, for example, about 600 ° C. can be obtained from the atmospheric pressure type solid electrolyte fuel cell. In a plurality of stages of cooling including the first cooler and the second cooler, the cold heat obtained when vaporizing LNG is used to cool the exhaust gas from the gas turbine. The exhaust gas cooled by each cooler is sequentially compressed by a plurality of stages of compression including the first compressor and the second compressor, and the exhaust gas is kept at a normal pressure and atmospheric pressure while maintaining a negative pressure on the downstream side of the gas turbine. Discharge with.
Since the back pressure of the gas turbine is maintained at a negative pressure, it is possible to operate by using the atmospheric pressure and high temperature exhaust gas from the atmospheric pressure type solid electrolyte fuel cell as a power source and drive the generator to generate electricity. The heat of exhaust gas can be effectively used for vaporizing LNG. The cold heat of LNG can be effectively used to lower the temperature of the exhaust gas sucked into the compressor, reduce the power required to drive the compressor, and improve the power generation efficiency. By combining the back pressure negative pressure gas turbine with the normal pressure type solid electrolyte fuel cell through hybridization, by incorporating it into the LNG vaporization process, it is possible to expect higher power generation efficiency than the pressure type solid electrolyte fuel cell as a whole system, and a cooler. The heat exchanger such as can also be made compact.

【0012】また本発明は、前記ガスタービンからの排
ガスの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段が
検出する排ガスの温度が、水蒸気のドレン化を防止可能
な予め定める温度まで冷却されるように、前記中間冷却
に冷熱を利用するLNGの導入量を制御するLNG導入
量制御手段とを、さらに含むことを特徴とする。
Further, according to the present invention, the temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas from the gas turbine and the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detecting means are cooled to a predetermined temperature capable of preventing drainage of water vapor. As described above, the method further includes LNG introduction amount control means for controlling the introduction amount of LNG using cold heat for the intermediate cooling.

【0013】本発明に従えば、温度検出手段でガスター
ビンからの排ガスの温度を検出し、LNG導入量制御手
段で中間冷却に冷熱を利用するLNGの導入量を制御し
て、排ガスの温度が水蒸気のドレン化を防止可能な予め
定める温度まで冷却されるように制御する。ドレンが冷
却器の伝熱管などに付着すると、LNGの低温で氷結
し、着霜や着氷となって、伝熱阻害や排ガス側の圧力損
失の増大を招いてしまう。LNG導入量の調整で、ドレ
ン化を防止するので、着霜や着氷による伝熱阻害や排ガ
スの圧力損失の増大を防ぎ、効率よくLNG冷熱を利用
することができる。
According to the present invention, the temperature of the exhaust gas from the gas turbine is detected by the temperature detecting means, and the LNG introduction amount controlling means controls the introduction amount of LNG using cold heat for the intercooling so that the temperature of the exhaust gas is controlled. It is controlled so as to be cooled to a predetermined temperature that can prevent drainage of water vapor. If the drain adheres to the heat transfer tube of the cooler, etc., it freezes at a low temperature of the LNG and forms frost or icing, which hinders heat transfer and increases pressure loss on the exhaust gas side. Since the drainage is prevented by adjusting the amount of LNG introduced, it is possible to efficiently prevent the heat transfer from being hindered by frost or icing and increase the pressure loss of exhaust gas, and to efficiently use the LNG cold heat.

【0014】また本発明は、前記常温大気圧となった排
ガスを熱源として、LNGを常温まで気化昇温させるL
NG気化手段をさらに含むことを特徴とする。
Further, according to the present invention, the exhaust gas which has reached the normal temperature and atmospheric pressure is used as a heat source to evaporate and raise LNG to a normal temperature.
It is characterized in that it further comprises NG vaporization means.

【0015】本発明に従えば、常温大気圧となった排ガ
スは、安定した熱源として使用することができ、LNG
を常温まで気化昇温させるために低温まで冷却する際
に、直接熱交換を行っても、着霜や着氷を少なくする条
件を安定に維持することができる。
According to the present invention, the exhaust gas that has reached room temperature and atmospheric pressure can be used as a stable heat source.
Even when direct heat exchange is performed when cooling to a low temperature in order to evaporate and raise the temperature to room temperature, it is possible to stably maintain the conditions for reducing frost and icing.

【0016】また本発明で、前記LNG気化手段は、前
記排ガスが導かれて除湿を行う領域と、前記ガスタービ
ンからの排ガスで加熱された空気が導かれて除湿能力の
再生を行う領域とを含む除湿ロータを備え、除湿された
排ガスでLNGの気化を行わせるとともに、該排ガスを
−100℃以下に冷却して低温空気として利用可能であ
ることを特徴とする。
Further, in the present invention, the LNG vaporization means has an area where the exhaust gas is introduced to perform dehumidification and an area where the air heated by the exhaust gas from the gas turbine is introduced to regenerate the dehumidifying capacity. It is characterized by including a dehumidifying rotor that includes the dehumidified exhaust gas to vaporize LNG, and to cool the exhaust gas to −100 ° C. or lower so that it can be used as low-temperature air.

【0017】本発明に従えば、常温大気圧になる排ガス
を熱源としてLNGを常温まで気化昇温させるLNG気
化手段には、その排ガスが導かれて除湿を行う領域と、
ガスタービンからの排ガスで加熱された空気が導かれて
除湿能力の再生を行う領域とを含む除湿ロータを備え
る。除湿ロータでは、除湿を行う領域での除湿能力を、
ガスタービンからの排ガスの熱で再生することができる
ので、除湿能力を保って、LNGを気化させる排ガスの
露点を下げ、着霜や着氷が生じても成長しないようにす
ることができる。
According to the present invention, the LNG vaporizing means for vaporizing and raising the temperature of LNG to room temperature by using the exhaust gas at room temperature and atmospheric pressure as a heat source has a region for performing dehumidification by introducing the exhaust gas,
A dehumidification rotor including a region in which air heated by exhaust gas from the gas turbine is guided to regenerate the dehumidification capacity. With the dehumidification rotor, the dehumidification capacity in the dehumidification area
Since it can be regenerated by the heat of the exhaust gas from the gas turbine, it is possible to maintain the dehumidifying ability, lower the dew point of the exhaust gas that vaporizes LNG, and prevent growth even if frost or icing occurs.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態で
あるLNGハイブリッド気化発電装置1の概略的な構成
を示す。LNGハイブリッド気化発電装置1では、常圧
型固体電解質燃料電池2と、常圧型固体電解質燃料電池
2からの排ガスを動力源とするガスタービン3と、再生
器4と、発電機5と、圧縮機6,7と、冷却器8,9
と、空気直接冷却装置(DAC:Direct Air Cooler )
10とを含む。ガスタービン3は、発電機5および圧縮
機6,7を駆動する。第1の冷却器8は、ガスタービン
3からの排ガスをLNGで冷却し、LNGを気化させ
る。第1の冷却器8によって冷却される排ガスは、第1
の圧縮機6によって圧縮される。第2の冷却器9は、第
1の圧縮機6によって圧縮された排ガスを冷却する。第
2の圧縮機7は、第2の冷却器9によって冷却される排
ガスを圧縮する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an LNG hybrid vaporization power generation apparatus 1 which is an embodiment of the present invention. In the LNG hybrid vaporization power generation device 1, a normal pressure type solid electrolyte fuel cell 2, a gas turbine 3 which uses exhaust gas from the normal pressure type solid electrolyte fuel cell 2 as a power source, a regenerator 4, a generator 5, and a compressor 6 , 7, and coolers 8, 9
And direct air cooler (DAC)
Including 10 and. The gas turbine 3 drives the generator 5 and the compressors 6 and 7. The first cooler 8 cools the exhaust gas from the gas turbine 3 with LNG and vaporizes the LNG. The exhaust gas cooled by the first cooler 8 is the first
It is compressed by the compressor 6. The second cooler 9 cools the exhaust gas compressed by the first compressor 6. The second compressor 7 compresses the exhaust gas cooled by the second cooler 9.

【0019】圧縮機6,7および冷却器8,9は、それ
ぞれ2段づつ設けているけれども、さらに段数を多くす
ることもできる。第1および第2の冷却器8,9を含む
複数段の中間冷却に、LNGを気化させる際に得られる
冷熱を利用し、第1および第2の圧縮機6,7を含む複
数段の圧縮でガスタービンの後流側を負圧に保ちながら
排ガスを常温大気圧で排出する。
Each of the compressors 6 and 7 and the coolers 8 and 9 is provided in two stages, but the number of stages can be further increased. For the interstage cooling of the multiple stages including the first and second coolers 8 and 9, the cold heat obtained when vaporizing LNG is used to perform the multiple stages of compression including the first and second compressors 6 and 7. The exhaust gas is discharged at room temperature and atmospheric pressure while maintaining a negative pressure on the downstream side of the gas turbine.

【0020】本実施形態で、常圧型固体電解質燃料電池
2からは、たとえば820℃程度の常圧高温の排ガスが
得られる。この排ガスの熱は、再生器4で常圧型固体電
解質燃料電池2に供給する常温空気を550℃程度まで
予熱するために利用される。第1の冷却器8と第2の冷
却器9とを含む複数段の冷却では、LNGを気化させる
際に得られる冷熱を利用し、ガスタービン3からの排ガ
スを冷却する。各冷却器8,9で冷却された排ガスは、
第1の圧縮機6と第2の圧縮機7とを含む複数段の圧縮
で順次圧縮し、ガスタービン3の後流側を負圧に保ちな
がら排ガスを常温大気圧で排出する。
In this embodiment, from the atmospheric pressure type solid electrolyte fuel cell 2, exhaust gas at atmospheric pressure and high temperature of, for example, about 820 ° C. can be obtained. The heat of the exhaust gas is used to preheat the normal temperature air supplied to the atmospheric pressure solid electrolyte fuel cell 2 in the regenerator 4 to about 550 ° C. In a plurality of stages of cooling including the first cooler 8 and the second cooler 9, the cold heat obtained when vaporizing LNG is used to cool the exhaust gas from the gas turbine 3. The exhaust gas cooled by each cooler 8 and 9 is
The first compressor 6 and the second compressor 7 are sequentially compressed by a plurality of stages of compression, and the exhaust gas is discharged at room temperature and atmospheric pressure while maintaining a negative pressure on the downstream side of the gas turbine 3.

【0021】ガスタービン3の背圧が負圧に保たれるの
で、常圧型固体電解質燃料電池2から再生器4を介して
排出される常圧高温の排ガスを動力源として運転し、発
電機5を駆動して発電を行うことができる。排ガスの熱
は、LNGの気化に有効に利用することができるととも
に、LNGの冷熱は、圧縮機6,7に吸入される排ガス
の温度を低下させ、圧縮機6,7の駆動に必要な動力を
削減して、発電効率を向上させるために、有効に利用す
ることができる。背圧負圧のガスタービン3は、常圧型
固体電解質燃料電池2と組合わせるハイブリッド化によ
って、LNGの気化プロセスに組み込むことができ、シ
ステム全体として加圧型固体電解質燃料電池より高い発
電効率が見込め、また冷却器などの熱交換器もコンパク
トにすることができる。
Since the back pressure of the gas turbine 3 is maintained at a negative pressure, the exhaust gas of normal temperature and high temperature discharged from the normal pressure type solid electrolyte fuel cell 2 through the regenerator 4 is used as a power source to drive the generator 5 Can be driven to generate electricity. The heat of the exhaust gas can be effectively used for the vaporization of LNG, and the cold heat of the LNG lowers the temperature of the exhaust gas sucked into the compressors 6 and 7, and the power required to drive the compressors 6 and 7. Can be effectively used to reduce power consumption and improve power generation efficiency. The back pressure negative pressure gas turbine 3 can be incorporated into the LNG vaporization process by hybridizing it with the normal pressure type solid electrolyte fuel cell 2, and as a whole system, higher power generation efficiency than the pressure type solid electrolyte fuel cell can be expected. Further, a heat exchanger such as a cooler can be made compact.

【0022】LNGハイブリッド気化発電装置1では、
常圧型固体電解質燃料電池2を出た常圧高温820℃の
排熱を利用して、LNG冷熱により多段中間冷却(25
℃)を行う圧縮機6,7で後流側を負圧の0.03MP
a(0.3ata)程度にしたガスタービン3を駆動して発電
を行う。このガスタービン3を出た高温排ガス(600
℃)は、常圧型固体電解質燃料電池2に供給される常温
空気の予熱(550℃)と、LNGの気化に着氷・着霜
することなく有効活用できる。実用化が見込まれている
300kW級常圧固体電解質燃料電池2に適用すると、
60%以上の発電効率と100%以上の総合熱効率とが
見込める。
In the LNG hybrid vaporization power generator 1,
Utilizing the exhaust heat of normal pressure high temperature 820 ° C. discharged from the normal pressure type solid electrolyte fuel cell 2, multi-stage intermediate cooling (25
℃) Compressors 6 and 7 on the wake side negative pressure 0.03MP
Power is generated by driving the gas turbine 3 set to about a (0.3ata). High temperature exhaust gas (600
(° C) can be effectively used for preheating (550 ° C) of room temperature air supplied to the atmospheric pressure solid electrolyte fuel cell 2 and for vaporizing LNG without icing or frosting. When applied to a 300 kW class atmospheric pressure solid electrolyte fuel cell 2 that is expected to be put to practical use,
Power generation efficiency of 60% or more and total thermal efficiency of 100% or more can be expected.

【0023】図2は、図1の空気直接冷却装置10の概
略的な構成を示す。常温大気圧となった図1の排ガス
は、予冷器11で5℃程度まで冷却される。排ガスに含
まれる水蒸気は凝縮し、ドレンとして分離される。5℃
程度に冷却された排ガスは、吸湿ロータ12の処理ゾー
ン21を通る間に乾燥する。吸湿ロータ12は、たとえ
ば、活性シリカハニカムロータを使用し、処理対象の機
体の露点を−30℃前後に下げることができる。処理ブ
ロワ13で吸引される排ガスは、深冷器14でLNGと
熱交換し、LNGを気化させるとともに、排ガスは−1
00℃以下まで冷却される。LNGが気化した天然ガス
(以下、「NG」と略称する)は、予冷器11で常温付
近まで昇温される。
FIG. 2 shows a schematic structure of the air direct cooling device 10 of FIG. The exhaust gas in FIG. 1, which has reached room temperature and atmospheric pressure, is cooled to about 5 ° C. by the precooler 11. The water vapor contained in the exhaust gas is condensed and separated as drain. 5 ° C
The exhaust gas cooled to a certain degree dries while passing through the processing zone 21 of the moisture absorption rotor 12. As the moisture absorption rotor 12, for example, an activated silica honeycomb rotor is used, and the dew point of the machine body to be treated can be lowered to around -30 ° C. The exhaust gas sucked by the processing blower 13 exchanges heat with LNG in the chiller 14 to vaporize LNG, and the exhaust gas is -1.
It is cooled to below 00 ° C. The natural gas vaporized by LNG (hereinafter abbreviated as “NG”) is heated in the precooler 11 to near room temperature.

【0024】吸湿ロータ12は、中心軸線12a周りに
回転し、処理ゾーン21、再生ゾーン22および冷却ゾ
ーン23に分けられる。処理ゾーン21では、吸湿を行
う。再生ゾーン22では、140℃程度に過熱して、吸
湿能力を再生させる。冷却ゾーン23では、再生のため
に高温になっている吸湿ロータ12の温度を下げる。再
生のための熱源としては、図1のガスタービンの排ガス
の有する熱を利用する。再生器4で予熱した高温空気の
一部を分岐させて、吸湿ロータ12の再生ゾーン22に
導き、再生ブロワ24で吸引して再生ゾーン22の再生
を行わせる。
The moisture absorption rotor 12 rotates about the central axis 12a and is divided into a processing zone 21, a regeneration zone 22 and a cooling zone 23. The processing zone 21 absorbs moisture. In the regeneration zone 22, it is overheated to about 140 ° C. to regenerate its hygroscopic capacity. In the cooling zone 23, the temperature of the moisture absorption rotor 12 which is high for regeneration is lowered. As the heat source for regeneration, the heat of the exhaust gas of the gas turbine of FIG. 1 is used. A part of the high-temperature air preheated by the regenerator 4 is branched, guided to the regeneration zone 22 of the moisture absorption rotor 12, and sucked by the regeneration blower 24 to regenerate the regeneration zone 22.

【0025】空気冷却温度を−100℃いかにしている
理由は、低温粉砕を含めた各種の冷熱利用に対応するた
めである。また、中間冷媒などを用いないので、装置全
体のコストダウンとコンパクト化とを図ることもでき
る。吸湿ロータ12を使用する空気直接冷却装置につい
て、本件出願人は、特願2000−325909などで
開示している。
The reason why the air cooling temperature is set to -100 ° C. is to cope with various cold heat applications including low temperature pulverization. Further, since no intermediate refrigerant is used, the cost and size of the entire apparatus can be reduced. The applicant of the present application discloses an air direct cooling device using the moisture absorption rotor 12 in Japanese Patent Application No. 2000-325909.

【0026】図3は、図1のLNGハイブリッド気化発
電装置1の動作を解析するための等価的な配管系統を示
す。常圧型固体電解質燃料電池2は、バーナとして評価
する。常圧型固体電解質燃料電池2からは、8.782
×106 kJのAC発電出力が得られる。ガスタービン
3からは、7.030×106 kJの軸出力が得られ、
効率は85%である。第1の圧縮機6は、2.111×
106 kJの動力を必要とし、効率は80%である。第
2の圧縮機7は、1.344×106 kJの動力を必要
とし、効率は80%である。ガスタービン3の出力から
圧縮機6,7の動力を差し引いた出力で、図1の発電機
5を駆動し、発電を行うことができる。
FIG. 3 shows an equivalent piping system for analyzing the operation of the LNG hybrid vaporization power generator 1 of FIG. The atmospheric pressure solid electrolyte fuel cell 2 is evaluated as a burner. From the atmospheric pressure type solid electrolyte fuel cell 2, 8.782
An AC power output of × 10 6 kJ can be obtained. A shaft output of 7.030 × 10 6 kJ is obtained from the gas turbine 3.
The efficiency is 85%. The first compressor 6 is 2.111 ×
It requires a power of 10 6 kJ and an efficiency of 80%. The second compressor 7 requires a power of 1.344 × 10 6 kJ and an efficiency of 80%. With the output obtained by subtracting the power of the compressors 6 and 7 from the output of the gas turbine 3, it is possible to drive the generator 5 of FIG. 1 to generate power.

【0027】排ガスの温度に応じ、中間冷却ではLNG
の導入量をLNG制御手段30などによって制御し、排
ガス中の水蒸気のドレン化防止できる温度まで冷却す
る。常温大気圧となった排ガスを熱源としてLNGを常
温まで気化させる。さらに再生器4から分岐させた高温
空気を除湿ロータ12の再生熱源に用いる。
Depending on the temperature of the exhaust gas, LNG is obtained in the intermediate cooling.
The amount of gas introduced is controlled by the LNG control means 30 or the like, and the temperature is cooled to a temperature at which water vapor in the exhaust gas can be prevented from being drained. LNG is vaporized to room temperature using the exhaust gas that has reached room temperature and atmospheric pressure as a heat source. Further, the high temperature air branched from the regenerator 4 is used as a regeneration heat source for the dehumidifying rotor 12.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、常圧型固
体電解質燃料電池からの常圧高温の排ガスで、背圧を負
圧とするガスタービンを駆動して発電を行うことができ
る。ガスタービンからの排ガスは、複数段の冷却器と圧
縮機とで、LNG冷熱を利用する冷却によって圧縮動力
を低減しながら、常温大気圧にして排出することができ
る。背圧負圧のガスタービンは、常圧型固体電解質燃料
電池と組合わせるハイブリッド化によって、LNGの気
化プロセスに組み込み、全体として高い発電効率が見込
め、また冷却器などの熱交換器もコンパクトにすること
ができる。
As described above, according to the present invention, power can be generated by driving a gas turbine having a negative back pressure with exhaust gas of normal pressure and high temperature from a normal pressure type solid electrolyte fuel cell. Exhaust gas from the gas turbine can be discharged at normal temperature and atmospheric pressure while reducing the compression power by cooling using LNG cold heat by a plurality of stages of coolers and compressors. The back pressure negative pressure gas turbine can be incorporated into the LNG vaporization process by hybridizing it with a normal pressure type solid electrolyte fuel cell, and high overall power generation efficiency can be expected, and heat exchangers such as coolers can be made compact. You can

【0029】また本発明によれば、LNG導入量の調整
で、冷却器での排ガスのドレン化を防止するので、着霜
や着氷による伝熱阻害や排ガスの圧力損失の増大を防
ぎ、効率よくLNG冷熱を利用することができる。
Further, according to the present invention, since the exhaust gas is prevented from being drained in the cooler by adjusting the LNG introduction amount, it is possible to prevent heat transfer inhibition due to frost or icing and increase in pressure loss of the exhaust gas, thereby improving efficiency. Well, LNG cold heat can be used.

【0030】また本発明によれば、常温大気圧となった
排ガスをLNGを気化させる熱源として有効に使用する
ことができる。
Further, according to the present invention, the exhaust gas which has reached the normal temperature and atmospheric pressure can be effectively used as a heat source for vaporizing LNG.

【0031】また本発明によれば、LNG気化手段に
は、除湿を行う除湿ロータが備えられ、排ガスが導かれ
て除湿を行う領域の除湿能力を、ガスタービンからの高
温の排ガスの熱を利用して再生することができるので、
LNGを気化させる排ガスの露点を下げ、着霜や着氷が
生じても成長しないようにすることができる。
Further, according to the present invention, the LNG vaporization means is provided with a dehumidifying rotor for dehumidifying, and the dehumidifying capacity of the region for dehumidifying by introducing the exhaust gas is utilized by utilizing the heat of the high temperature exhaust gas from the gas turbine. So you can play
It is possible to lower the dew point of the exhaust gas that vaporizes LNG so that it does not grow even if frost or frost forms.

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

【図1】本発明の実施の一形態であるLNGハイブリッ
ド気化発電装置1の概略的な構成を示す配管系統図であ
る。
FIG. 1 is a piping system diagram showing a schematic configuration of an LNG hybrid vaporization power generation device 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の空気直接冷却装置10の概略的な構成を
示す配管系統図である。
FIG. 2 is a piping system diagram showing a schematic configuration of an air direct cooling device 10 of FIG.

【図3】図1のLNGハイブリッド気化発電装置1の動
作を解析するための等価的な配管系統図である。
FIG. 3 is an equivalent piping system diagram for analyzing the operation of the LNG hybrid vaporization power generation device 1 of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 LNGハイブリッド気化発電装置 2 常圧型個体電解質燃料電池 3 ガスタービン 4 再生器 5 発電機 6,7 圧縮機 8,9 冷却器 10 空気直接冷却装置 11 予冷器 12 除湿ロータ 13 処理ブロワ 14 深冷器 21 処理ゾーン 22 再生ゾーン 23 冷却ゾーン 24 再生ブロワ 1 LNG hybrid vaporization power generator 2 Atmospheric pressure solid electrolyte fuel cell 3 gas turbine 4 regenerator 5 generator 6,7 compressor 8,9 Cooler 10 Air direct cooling device 11 precooler 12 Dehumidifying rotor 13 Treatment blower 14 Chiller 21 processing zone 22 Playback zone 23 Cooling zone 24 Play Blower

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久角 喜徳 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshinori Hisazumi             4-1-2 Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture               Within Osaka Gas Co., Ltd. F-term (reference) 5H026 AA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 常圧型固体電解質燃料電池と、 常圧型固体電解質燃料電池からの排ガスを動力源とし、
発電機を駆動するガスタービンと、 ガスタービンからの排ガスを冷却する第1の冷却器と、 第1の冷却器によって冷却される排ガスを圧縮する第1
の圧縮機と、 第1の圧縮機によって圧縮された排ガスを冷却する第2
の冷却器と、 第2の冷却器によって冷却される排ガスを圧縮する第2
の圧縮機とを含み、 第1および第2の冷却器を含む複数段の中間冷却に、L
NGを気化させる際に得られる冷熱を利用し、 第1および第2の圧縮機を含む複数段の圧縮でガスター
ビンの後流側を負圧に保ちながら排ガスを常温大気圧で
排出することを特徴とするLNGハイブリッド気化発電
装置。
1. An atmospheric pressure solid electrolyte fuel cell, and exhaust gas from the atmospheric pressure solid electrolyte fuel cell as a power source,
A gas turbine that drives a generator, a first cooler that cools exhaust gas from the gas turbine, and a first compressor that compresses exhaust gas cooled by the first cooler
Compressor and a second compressor for cooling the exhaust gas compressed by the first compressor
And a second compressor for compressing exhaust gas cooled by the second cooler
And a plurality of stages of intercooling including the first and second coolers,
By utilizing the cold heat obtained when vaporizing NG, exhaust gas is discharged at room temperature and atmospheric pressure while maintaining a negative pressure on the downstream side of the gas turbine by a plurality of stages of compression including the first and second compressors. Characteristic LNG hybrid gasification power generation device.
【請求項2】 前記ガスタービンからの排ガスの温度を
検出する温度検出手段と、 温度検出手段が検出する排ガスの温度が、水蒸気のドレ
ン化を防止可能な予め定める温度まで冷却されるよう
に、前記中間冷却に冷熱を利用するLNGの導入量を制
御するLNG導入量制御手段とを、さらに含むことを特
徴とする請求項1記載のLNGハイブリッド気化発電装
置。
2. A temperature detecting means for detecting a temperature of exhaust gas from the gas turbine, and a temperature of the exhaust gas detected by the temperature detecting means are cooled to a predetermined temperature capable of preventing drainage of water vapor, The LNG hybrid vaporization power generation device according to claim 1, further comprising LNG introduction amount control means for controlling the introduction amount of LNG that uses cold heat for the intermediate cooling.
【請求項3】 前記常温大気圧となった排ガスを熱源と
して、LNGを常温まで気化昇温させるLNG気化手段
をさらに含むことを特徴とする請求項1または2記載の
LNGハイブリッド気化発電装置。
3. The LNG hybrid vaporization power generation apparatus according to claim 1, further comprising an LNG vaporization unit that vaporizes and raises LNG to room temperature by using the exhaust gas that has reached the room temperature and atmospheric pressure as a heat source.
【請求項4】 前記LNG気化手段は、 前記排ガスが導かれて除湿を行う領域と、前記ガスター
ビンからの排ガスで加熱された空気が導かれて除湿能力
の再生を行う領域とを含む除湿ロータを備え、 除湿された排ガスでLNGの気化を行わせるとともに、
該排ガスを−100℃以下に冷却して低温空気として利
用可能であることを特徴とする請求項3記載のLNGハ
イブリッド気化発電装置。
4. The LNG vaporization means includes a dehumidification rotor including a region where the exhaust gas is guided to perform dehumidification, and a region where the air heated by the exhaust gas from the gas turbine is guided to regenerate the dehumidification capacity. Is equipped with the dehumidified exhaust gas to vaporize LNG,
The LNG hybrid vaporization power generator according to claim 3, wherein the exhaust gas is cooled to -100 ° C or lower and can be used as low temperature air.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005038817A (en) * 2003-06-30 2005-02-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd Fuel cell/normal pressure turbine/hybrid system
EP1643575A1 (en) * 2003-06-30 2006-04-05 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell/constant pressure turbine/hybrid system
EP1643575A4 (en) * 2003-06-30 2008-02-27 Kawasaki Heavy Ind Ltd Fuel cell/constant pressure turbine/hybrid system
US7563527B2 (en) 2003-06-30 2009-07-21 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell-atmospheric-pressure turbine hybrid system
JP4579560B2 (en) * 2003-06-30 2010-11-10 川崎重工業株式会社 Fuel cell, normal pressure turbine, hybrid system

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