JP2005240639A - Suction air cooling device for lng cold utilizing gas turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービンを効率よく動作させるためのLNG冷熱利用ガスタービン吸気冷却装置に関する。 The present invention relates to a gas turbine intake air cooling device using LNG cold heat for efficiently operating a gas turbine.
従来から、ガスタービンコンバインドサイクル(GTCC)では、ガスタービンの排熱で発生させる蒸気でも蒸気タービンを駆動して動力を得ることができるので、高効率を実現し得ることが知られている。ただし、ガスタービンでは、外気温度が上がると実質的な吸気量が減り、出力が大幅に低下してしまう。このような場合に、ガスタービンの効率を上げるには、吸気を冷却して外気温度よりも下げることことも知られている。 Conventionally, in the gas turbine combined cycle (GTCC), it is known that high efficiency can be realized because the steam turbine can be driven to obtain power even with steam generated by exhaust heat of the gas turbine. However, in the gas turbine, when the outside air temperature rises, the substantial intake amount decreases, and the output greatly decreases. In such a case, in order to increase the efficiency of the gas turbine, it is also known that the intake air is cooled to be lower than the outside air temperature.
吸気の冷却は、液化天然ガス(以下、「LNG」と略称する。)を昇温気化させる際に得られる冷熱を利用することも、提案されている(たとえば、特許文献1参照。)。大気とLNGとを直接熱交換しようとすると、LNGが約−160℃の低温であり、大気中に含まれる水分が氷や霜として付着して空気の流通や伝熱を阻害するという問題が発生する。特許文献1では、外気をいったん予冷した後で除湿し、除湿した空気をLNGで直接冷却して−100℃以下の冷気を発生させ、ガスタービン発電設備や過給器付ガスエンジン発電設備などの空気圧縮機への吸気に使用し、効率を向上させるようにしている。 For cooling the intake air, it has also been proposed to use cold energy obtained when the liquefied natural gas (hereinafter abbreviated as “LNG”) is vaporized by heating (see, for example, Patent Document 1). When trying to exchange heat directly between the atmosphere and LNG, there is a problem that LNG is at a low temperature of about -160 ° C, and moisture contained in the atmosphere adheres as ice or frost, obstructing air flow and heat transfer. To do. In Patent Document 1, the outside air is precooled and then dehumidified, and the dehumidified air is directly cooled by LNG to generate cold air of −100 ° C. or lower, such as a gas turbine power generation facility or a supercharged gas engine power generation facility. It is used for intake to the air compressor to improve efficiency.
ガスタービンなどの吸気を冷却するために、蒸気吸収式や電動式の冷凍機、あるいはLNG冷熱によって約7℃前後の冷水を作り、大気と熱交換する方策が採られている。LNGによって大気を直接冷却しないのは、前述の氷や霜の付着が問題となるからである。冷水の温度を約7℃とするのは、凍結を防ぐためである。このような冷水を冷凍機で作る場合、吸気温度は、冷凍機の負荷を抑えるため、夏季外気の露点近くの20℃前後となる。そのため、ガスタービン出力の大幅な向上は期待することができない。また、冷水と空気との熱交換器は、大形のガスタービンでは非常に大きなものになってしまう。 In order to cool the intake air of a gas turbine or the like, measures have been taken in which cold water of about 7 ° C. is produced by a vapor absorption type or electric refrigerator, or LNG cold heat, and heat exchange with the atmosphere is performed. The reason why the atmosphere is not directly cooled by LNG is that the above-mentioned adhesion of ice and frost becomes a problem. The reason why the temperature of the cold water is about 7 ° C. is to prevent freezing. When such cold water is produced by a refrigerator, the intake air temperature is around 20 ° C. near the dew point of summer outdoor air in order to suppress the load on the refrigerator. Therefore, a significant improvement in gas turbine output cannot be expected. Moreover, the heat exchanger for cold water and air becomes very large in a large gas turbine.
特許文献1で提案しているように、LNGで空気を直接冷却するようにすれば、ガスタービンへの吸気を容易に0℃以下に下げることができる。ただし、外気の温度が季節によって変動し、たとえば夏季に充分な冷却能力を得ようとすると、冬季には冷却能力が過剰になってしまう。したがって、外気温度が低い時の冷却能力を、外気温度が高い時に利用することが要望される。 As proposed in Patent Document 1, if the air is directly cooled by LNG, the intake air to the gas turbine can be easily lowered to 0 ° C. or lower. However, the temperature of the outside air varies depending on the season. For example, if it is attempted to obtain a sufficient cooling capacity in the summer, the cooling capacity becomes excessive in the winter. Therefore, it is desired to use the cooling capacity when the outside air temperature is low when the outside air temperature is high.
本発明の目的は、外気温度が低い時の冷却能力を外気温度が高い時に利用することが可能な、LNG冷熱利用ガスタービン吸気冷却装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the LNG cold utilization gas turbine intake-air cooling device which can be utilized when the outside air temperature is high, and the cooling capability when the outside air temperature is low.
本発明は、LNGの冷熱を利用して、ガスタービンの吸気を常温よりも低い吸気冷却温度まで低下させて供給するLNG冷熱利用ガスタービン吸気冷却装置であって、
外気を熱源として、LNGを常温まで気化昇温させながら、外気を除湿してLNGで直接冷却して、冷却された空気として生成する空気熱源LNG気化手段と、
冷気導入口および大気導入口、ならびに、第1の排出口および第2の排出口を有し、内部空間に蓄冷材を保持し、冷気導入口、第1の排出口および第2の排出口はそれぞれ間隔をあけて設けられ、冷気導入口と第1の排出口との間には通路が設けられ、該通路は冷気導入口付近で内部空間に連通し、大気導入口と第2の排出口とは内部空間に臨みかつ近接して設けられ、冷気導入口には空気熱源LNG気化手段で生成される冷却した空気が導入される蓄冷手段と、
蓄冷手段の第1の排出口に設けられる第1の空気排出弁と、
蓄冷手段の第2の排出口に設けられる第2の空気排出弁と、
第1の空気排出弁および第2の空気排出弁からそれぞれ排出される空気を混合してガスタービンの吸気圧縮機に供給する吸気投入手段とを、
含むことを特徴とするLNG冷熱利用ガスタービン吸気冷却装置である。
The present invention is a gas turbine intake air cooling device that uses LNG cold heat and supplies the intake air of the gas turbine by reducing the intake air temperature of the gas turbine to an intake air cooling temperature lower than room temperature, using the cold heat of LNG,
An air heat source LNG vaporization means for dehumidifying the external air and directly cooling with LNG while raising the temperature of LNG to room temperature by using the external air as a heat source, and generating as cooled air,
It has a cold air inlet and an air inlet, and a first outlet and a second outlet, holds the cold storage material in the internal space, and the cold air inlet, the first outlet and the second outlet are The passage is provided between the cold air inlet and the first outlet, the passage communicates with the internal space near the cold air inlet, and the air inlet and the second outlet. Is a cold storage means that faces the internal space and is provided in close proximity, and the cold air introduction port is introduced with cooled air generated by the air heat source LNG vaporization means,
A first air discharge valve provided at the first discharge port of the cold storage means;
A second air discharge valve provided at the second discharge port of the cold storage means;
Intake inlet means for mixing the air discharged from each of the first air discharge valve and the second air discharge valve and supplying the mixed air to the intake compressor of the gas turbine;
It is a gas turbine intake air cooling device using LNG cold heat.
本発明に従えば、LNGの冷熱を利用して、ガスタービンの吸気を常温よりも低い吸気冷却温度まで低下させて供給するLNG冷熱利用ガスタービン吸気冷却装置は、空気熱源LNG気化手段と、蓄冷手段と、第1の空気排出弁と、第2の空気排出弁とを含む。空気熱源LNG気化手段は、外気を熱源として、LNGを常温まで気化昇温させながら、外気を除湿してLNGで直接冷却して、冷却された空気として生成するので、約−160℃のLNGを気化昇温させる際の熱交換で、−100℃以下まで冷却される。蓄冷手段は、冷気導入口および大気導入口、ならびに、第1の排出口および第2の排出口を有し、内部空間に蓄冷材を保持し、冷気導入口、第1の排出口および第2の排出口はそれぞれ間隔をあけて設けられ、冷気導入口と第1の排出口との間には通路が設けられ、該通路は冷気導入口付近で内部空間に連通し、大気導入口と第2の排出口とは内部空間に臨みかつ近接して設けられ、冷気導入口には空気熱源LNG気化手段で生成される冷却した空気が導入される。空気熱源LNG気化手段からの冷気を冷気導入口に導入し、通路から第1の排出口へ導けば、空気熱源LNG気化手段からの低温の状態で取出すことができる。通路から内部空間に導けば、蓄冷材に冷熱を蓄えることができ、第2の排出口から昇温した冷気を得ることができる。第2の排出口の近傍には大気導入口が設けられるので、第2の排出口からは、大気導入口から導入される大気を得ることもできる。大気導入口から導入される大気は、内部空間の蓄冷材で冷却し、通路を通って、第1の排出口から冷却した状態で得ることもできる。蓄冷手段の第1および第2の排出口には、第1および第2の空気排出弁がそれぞれ設けられるので、第1の空気排出弁と第2の空気排出弁との開度をそれぞれ調整して、冷気の温度を調整したり、蓄冷材への冷熱の蓄積または蓄冷材からの冷熱の放出を切換えたりすることができる。第1および第2の空気排出弁から得られる冷気は、吸気投入手段で混合して、ガスタービンの吸気圧縮機に供給することができる。 According to the present invention, the LNG cold-use gas turbine intake cooling device that supplies the intake of the gas turbine by lowering the intake temperature of the gas turbine to an intake-air cooling temperature lower than room temperature using the cold of the LNG includes an air heat source LNG vaporization means, a cold storage Means, a first air exhaust valve, and a second air exhaust valve. The air heat source LNG vaporization means uses the outside air as a heat source, evaporates and heats the LNG to room temperature, dehumidifies the outside air and directly cools with LNG, and generates LNG at about −160 ° C. It is cooled to −100 ° C. or lower by heat exchange when evaporating and raising the temperature. The cold storage means has a cold air inlet, an air inlet, a first outlet and a second outlet, holds a cold storage material in the internal space, and has a cold air inlet, a first outlet and a second outlet. The exhaust outlets are spaced apart from each other, and a passage is provided between the cold air inlet and the first outlet. The passage communicates with the internal space near the cold air inlet, and the air inlet and the first air outlet. The second exhaust port faces and is close to the internal space, and cooled air generated by the air heat source LNG vaporization means is introduced into the cool air introduction port. If cold air from the air heat source LNG vaporization means is introduced into the cold air introduction port and led from the passage to the first discharge port, it can be taken out from the air heat source LNG vaporization means in a low temperature state. If it leads to internal space from a channel | path, cold heat can be stored in a cool storage material, and the cold air heated up from the 2nd discharge port can be obtained. Since the atmosphere introduction port is provided in the vicinity of the second discharge port, the atmosphere introduced from the atmosphere introduction port can be obtained from the second discharge port. The air introduced from the air introduction port can be obtained by cooling with the cold storage material in the internal space, passing through the passage, and cooled from the first discharge port. Since the first and second air discharge valves of the cold storage means are provided with the first and second air discharge valves, respectively, the opening degrees of the first air discharge valve and the second air discharge valve are adjusted. Thus, the temperature of the cold air can be adjusted, or the accumulation of cold heat in the cold storage material or the release of cold heat from the cold storage material can be switched. The cool air obtained from the first and second air discharge valves can be mixed by the intake air input means and supplied to the intake compressor of the gas turbine.
また本発明は、前記蓄冷手段に併設され、前記空気熱源LNG気化手段で冷却される空気、または該蓄冷手段の内部空間に保持される蓄冷材で冷却される空気のうちのいずれかを供給可能な冷凍・冷蔵倉庫を含むことを特徴とする。 Further, the present invention can be provided with the cold storage means and supply either air cooled by the air heat source LNG vaporization means or air cooled by a cold storage material held in the internal space of the cold storage means It includes a freezer / refrigerator warehouse.
本発明に従えば、蓄冷手段には、冷凍・冷蔵倉庫を併設する。蓄冷手段は、蓄冷材を内部空間に保持するので、冷凍・冷蔵倉庫と同様な構造で形成することができる。冷凍・冷蔵倉庫には、空気熱源LNG気化手段で冷却される空気、または蓄冷手段の内部空間に保持される蓄冷材で冷却される空気のうちのいずれかを供給可能であるので、空気熱源LNG気化手段から冷却される空気が得られないような場合でも、蓄冷手段で冷却された空気を得ることができ、内部に収容している冷凍物・冷蔵物を安定して冷却することができる。 According to the present invention, the cold storage means is provided with a freezing / refrigerated warehouse. Since the cold storage means holds the cold storage material in the internal space, it can be formed with a structure similar to that of a freezer / refrigerated warehouse. The refrigerated / refrigerated warehouse can be supplied with either air cooled by the air heat source LNG vaporization means or air cooled by the cold storage material held in the internal space of the cold storage means, so the air heat source LNG Even when the air to be cooled cannot be obtained from the vaporization means, the air cooled by the cold storage means can be obtained, and the frozen or refrigerated material accommodated therein can be stably cooled.
また本発明で、前記蓄冷手段の内部空間内は、前記大気導入口および前記第2の排出口が臨む大気側部分と、前記通路が連通する冷気側部分とに分けられ、該大気側部分では前記蓄冷材として水が用いられ、該冷気側部分では水よりも凝固温度が低いブラインが用いられることを特徴とする。 Further, in the present invention, the internal space of the cold storage means is divided into an air side portion facing the air introduction port and the second discharge port and a cold air side portion communicating with the passage, Water is used as the cold storage material, and brine having a lower solidification temperature than water is used in the cold air side portion.
本発明に従えば、冷気導入口付近で通路に連通する内部空間側に配置され、低温で凝固するブラインで低温の冷熱を蓄積することができる。第2の排出口付近の内部空間側に配置され、凝固潜熱の大きい水で多量の冷熱を蓄積することができる。 According to the present invention, low-temperature cold heat can be accumulated in the brine that is disposed on the inner space side communicating with the passage in the vicinity of the cold air inlet and solidifies at low temperature. A large amount of cold energy can be accumulated with water having a large solidification latent heat, which is disposed on the inner space side near the second discharge port.
本発明によれば、空気熱源LNG気化手段からの冷気を蓄冷手段の冷気導入口に導入し、通路から内部空間に導けば、蓄冷材に冷熱を蓄えることができる。大気導入口から導入される大気は、内部空間の蓄冷材で冷却し、通路を通って、第1の排出口から冷却した状態で得ることもできる。蓄冷手段の第1および第2の排出口には、第1および第2の空気排出弁がそれぞれ設けられるので、第1の空気排出弁と第2の空気排出弁との開度をそれぞれ調整して、冷気の温度を調整したり、蓄冷材への冷熱の蓄積または蓄冷材からの冷熱の放出を切換えたりすることができ、外気温度が低い時の冷却能力を外気温度が高い時に利用することが可能となる。 According to the present invention, if cold air from the air heat source LNG vaporization means is introduced into the cold air inlet of the cold storage means and led from the passage to the internal space, cold energy can be stored in the cold storage material. The air introduced from the air introduction port can be obtained by cooling with the cold storage material in the internal space, passing through the passage, and cooled from the first discharge port. Since the first and second air discharge valves of the cold storage means are provided with the first and second air discharge valves, respectively, the opening degrees of the first air discharge valve and the second air discharge valve are adjusted. The temperature of the cold air can be adjusted, the accumulation of cold heat in the cold storage material, or the release of cold heat from the cold storage material can be switched, and the cooling capacity when the outdoor temperature is low should be used when the outdoor temperature is high Is possible.
また本発明によれば、蓄冷手段に併設する冷凍・冷蔵倉庫には、空気熱源LNG気化手段で冷却される空気、または蓄冷手段の内部空間に保持される蓄冷材で冷却される空気のうちのいずれかを供給可能であるので、内部に収容している冷凍物・冷蔵物を安定して冷却することができる。 Further, according to the present invention, in the freezing / refrigerated warehouse attached to the cold storage means, the air cooled by the air heat source LNG vaporization means or the air cooled by the cold storage material held in the internal space of the cold storage means Since either of them can be supplied, it is possible to stably cool the frozen or refrigerated material housed inside.
また本発明によれば、蓄冷材として水とブラインとを使用して、冷熱を有効に蓄積しておくことができる。 Moreover, according to this invention, cold heat can be accumulate | stored effectively using water and a brine as a cool storage material.
図1は、本発明の実施の一形態であるLNG冷熱ハイブリッド利用型外気冷却システム1の概略的な配管構成を示す。LNG冷熱ハイブリッド利用型外気冷却システム1は、空気熱源LNG気化装置2および蓄冷庫3を含む。蓄冷庫3の内部空間には、蓄冷材4が保持され、蓄冷材4と触れない通路5も設けられる。蓄冷庫3には、外部に連通する冷気導入口6、大気導入口7、第1の排出口8および第2の排出口9が設けられる。空気熱源LNG気化装置2で冷却される空気は、蓄冷庫3を通って、ガスタービンコンバインドサイクル10に導入され、ガスタービンの吸気を冷却する。
FIG. 1 shows a schematic piping configuration of an LNG cooling / hybrid hybrid-type outside air cooling system 1 according to an embodiment of the present invention. The LNG cold / hybrid hybrid-type outdoor air cooling system 1 includes an air heat
ガスタービンコンバインドサイクル10は、空気圧縮機11、燃焼器12、ガスタービン13、発電機14、燃料弁15、ボイラ16、蒸気タービン17、復水器18および給水ポンプ19を含む。冷却されたガスタービン吸気は空気圧縮機11に吸入されて圧縮され、燃焼器12で燃料となる天然ガス(以下、「NG」と略称する。)を燃焼させる。燃焼排ガスは、燃焼器12からガスタービン13に導入され、タービンを回転駆動し、タービンの出力軸に連結されている発電機14を回転させて発電を行わせる。ガスタービン13からの排ガスは、ボイラ16の熱源となって蒸気を発生させ、蒸気タービン17を回転駆動して発電機14での発電に寄与させることができる。なお、発電機14は、ガスタービン13と蒸気タービン17とで、別個に設けるようにしてもよい。蒸気タービン17から排出される蒸気は、復水器18で水に戻され、給水ポンプ19でボイラ16に循環される。
The gas turbine combined cycle 10 includes an air compressor 11, a
蓄冷庫3は、内部空間に蓄冷材4を保持するために、断熱壁で囲われる構造となる。このような構造は、冷凍・冷蔵倉庫20の構造と共通する。したがって、蓄冷庫3に、冷凍・冷蔵倉庫20を併設すると、共通の構造として効率的に建造することができる。他の構造で建造したり、冷凍・冷蔵倉庫20を設けないで、冷気を他の用途、たとえば低温粉砕などに利用することもできる。冷凍・冷蔵倉庫20を設ける場合には、冷気供給弁21を設け、内部の温度を検出して弁開度を制御するための温度コントローラ22を設ける。
The
すなわち、蓄冷手段である蓄冷庫3には、冷凍・冷蔵倉庫20を併設する。蓄冷庫3は、蓄冷材4を内部空間に保持するので、冷凍・冷蔵倉庫20と同様な構造で形成することができる。冷凍・冷蔵倉庫20には、空気熱源LNG気化装置2で冷却される空気、または蓄冷庫3の内部空間に保持される蓄冷材4で冷却される空気のうちのいずれかを供給可能である。冷気供給弁21には、空気熱源LNG気化装置2から冷却される空気が得られないような場合でも、蓄冷庫3で冷却された空気を得ることができ、冷凍・冷蔵倉庫20の内部に収容している冷凍物・冷蔵物を安定して冷却することができる。
That is, the freezer / refrigerated
ガスタービンコンバインドサイクル10の吸気となる外気は、外気導入ブロワ23に吸気フィルタ24を介して吸引され、蓄冷庫3の大気導入口7に押込まれる。外気導入ブロワ23の動作状態は、圧力コントローラ25によって制御される。蓄冷庫3の第1の排出口8および第2の排出口9は、冷気混合室26に連通する。第1の排出口8および第2の排出口9から冷気混合室26に連通する部分には、低温空気排出弁27および常温空気排出弁28がそれぞれ設けられる。低温空気排出弁27および常温空気排出弁28の弁開度は、温度コントローラ29によってそれぞれ制御される。温度コントローラ29は、冷気混合室26で混合されて、ガスタービンコンバインドサイクル10に供給される吸気の温度を検出し、−20℃〜10℃などに予め設定される所定温度が得られるように、低温空気排出弁27および常温空気排出弁28の弁開度をそれぞれ制御する。低温空気排出弁27の弁開度を大きく、常温空気排出弁28の弁開度を小さくすれば、吸気の温度を下げることができる。低温空気排出弁27の弁開度を小さく、常温空気排出弁28の弁開度を大きくすれば、吸気の温度を上げることができる。吸気の圧力は、圧力コントローラ25によって検出され、負圧にならないように、外気導入ブロワ23が制御される。
Outside air serving as intake air for the gas turbine combined cycle 10 is sucked into the outside
空気熱源LNG気化装置2は、前述の特許文献1(特開2003−148845号公報)に開示されている空気熱源液化天然ガス気化器と基本的に同等の構成を有する。すなわち、吸気フィルタ30、外気予熱器31、空気予冷器32、ドレン分離器33、処理空気ブロワ34、除湿ロータ35、空気深冷器36、再生空気ヒータ37、再生空気ブロワ38などを含む。吸気フィルタ30で外気中のゴミなどを除去し、外気予熱器31で外気温度が低いときに予熱する。外気を予熱する熱源としては、ガスタービンコンバインドサイクル10の蒸気タービン17から抽気する蒸気を再生空気ヒータ37で熱源として利用した後、さらに利用する。外気予熱器31での予熱は、外気温度が低いとき、空気予冷器32でNGを常温まで昇温させる熱量を補うためである。空気予冷器32では、外気はNGを昇温させる熱交換で冷却され、常温より低い温度、たとえば5℃程度になる。
The air heat
夏季などでは、湿度が高く、露点が20℃程度なので、大気中の水分は凝結して、ドレン分離器33にドレンとして付着し、分離される。ドレン分離器33の下流側には、処理空気ブロワ34が配置され、外気を吸引する。処理空気ブロワ34から排出される外気は、除湿ロータ35で除湿される。除湿ロータ35は、大略的に円盤状であり、ハニカム構造で通気性を有する。除湿ロータ35は、除湿ゾーン、再生ゾーンおよび冷却ゾーンに区分され、除湿ゾーンで外気中の水分を吸着し、露点が−30℃以下になるように除湿する。除湿された外気は、空気深冷器36でLNGと直接熱交換し、−100℃以下にまで冷却される。LNGとの熱交換の際に、外気中の水分が凝固するけれども、気流によって吹飛ばされ、成長して流通を阻害することはない。
In summer and the like, since the humidity is high and the dew point is about 20 ° C., moisture in the atmosphere condenses, adheres to the
除湿ロータ35に付着した水分は、再生ゾーンで蒸発させて除去する。再生ゾーンへは、再生空気ヒータ37で加熱した外気を、再生空気ブロワ38で吸引して通過させる。再生空気ヒータ37の熱源としては、ガスタービンコンバインドサイクル10の蒸気タービン17から抽気する蒸気を使用する。蒸気の温度は、たとえば170℃程度とする。再生空気ヒータ37からは、たとえば140℃の蒸気ドレンが得られる。この蒸気は、排ドレン投入弁39を開いて、外気予熱器31に投入し、冬季などに外気を予熱して、NGを昇温させる熱源として利用することができる。残余の蒸気は、復水器18に排ドレンとして戻す。
The water adhering to the
排ドレン投入弁39の弁開度は、温度コントローラ40によって制御される。温度コントローラ40は、排ドレン投入弁39とともに、冷気投入弁41の弁開度も制御する。冷気投入弁41は、冷気混合室26からの冷気をガスタービンコンバインドサイクル10の空気圧縮機11に導入する経路に設けられる。空気圧縮機11で圧縮される吸気は、圧力および温度が上昇して燃焼器12に導入される。燃焼器12には、燃料弁15を介して、燃料としてのNGも導入され、NGが吸気中の酸素と反応して燃焼し、燃焼排ガスがガスタービン13を回転駆動する。
The opening degree of the drain drain valve 39 is controlled by the
すなわち、LNG冷熱ハイブリッド利用型外気冷却システム1は、LNGの冷熱を利用して、ガスタービン13の吸気を常温よりも低い吸気冷却温度まで低下させて供給するLNG冷熱利用ガスタービン吸気冷却装置である。空気熱源LNG気化装置2は、外気を熱源として、LNGを常温まで気化昇温させながら、外気を除湿してLNGで直接冷却して、冷却された空気として生成する空気熱源LNG気化手段として機能する。蓄冷庫3は、冷気導入口6および大気導入口7、ならびに、第1の排出口8および第2の排出口9を有し、内部空間に蓄冷材4を保持する。冷気導入口6、第1の排出口8および第2の排出口9はそれぞれ間隔をあけて設けられる。冷気導入口6と第1の排出口8との間には通路5が設けられる。通路5は冷気導入口6付近で内部空間に連通する。大気導入口7と第2の排出口9とは内部空間に臨みかつ近接して設けられる。冷気導入口6には空気熱源LNG気化装置2で生成される冷却した空気が導入される。蓄冷庫3の第1の排出口8には、第1の空気排出弁である低温空気排出弁27が設けられる。蓄冷庫3の第2の排出口9には、第2の空気排出弁である常温空気排出弁28が設けられる。冷気混合室26は、低温空気排出弁27および常温空気排出弁28からそれぞれ排出される空気を混合してガスタービン13の吸気圧縮機11に供給する吸気投入手段として機能する。
That is, the LNG cold / hybrid hybrid-type outside air cooling system 1 is an LNG cold-use gas turbine intake air cooling device that supplies the intake air of the
図2は、蓄冷庫3の構成を示す。蓄冷庫3の内部空間は、ブライン蓄冷庫42と氷蓄冷庫43とに分けられる。蓄冷材4として、冷気導入口6付近で通路5に連通する内部空間側となるブライン蓄冷庫42に配置され、低温で凝固するブライン4aで低温の冷熱を蓄積することができる。ブライン4aとしては、たとえばエタノールが60%程度含まれる水溶液を用い、凝固温度を−40℃程度とする。また、第2の排出口9付近の内部空間側となり氷蓄冷庫43に配置され、凝固潜熱の大きい水4bで多量の冷熱を蓄積することができる。各蓄冷材4は、たとえば直立した管内に保持する。液面上に空間を設けておき、蓄冷材4が凝固して体積が変化しても、吸収可能にしておく。
FIG. 2 shows the configuration of the
図3は、蓄冷材4による冷熱の蓄積と放出とを概略的に示す。(a)に示すように、大気導入口7から外気を導入しない状態で、冷気導入口6から導入する冷気を蓄冷材4の周囲に流せば、蓄冷材4を凝固させて冷熱を蓄積しておくことができる。(b)に示すように、冷気導入口6から冷気を導入しない状態で、大気導入口7から外気を導入すれば、導入した外気を蓄冷材4で冷却し、冷熱を放出させることができる。
FIG. 3 schematically shows the accumulation and release of cold heat by the
したがって、外気がたとえば15℃〜25℃の春秋季(4月、5月、10月、11月)では、空気熱源LNG気化装置2で発生させた冷気と、外気導入ブロワ23で吸引した多量の空気を冷気混合室26で所定温度(−20℃〜10℃)となるように、温度コントローラ29が低温空気排出弁27および常温空気排出弁28との弁開度を調整して制御する。予冷された空気は、ガスタービン13の吸気と、温度コントローラ40が冷気投入弁41を介して空気熱源LNG気化装置2の空気予冷器32の出口温度を制御するために供給される。外気がたとえば15℃以下となる冬季(12月、1月、2月、3月)では、空気熱源LNG気化装置2への冷気投入の必要はなく、またガスタービン13への冷気供給量も減るため、冷温空気排出弁27を絞り、大半の冷気をブライン蓄冷庫42と氷蓄冷庫43とに導き、蓄冷庫3内の蓄冷材4を凝固させ、さらに過冷却の状態として蓄冷する。ガスタービン13に供給する吸気は、冷気混合室26で所定温度(−20℃〜10℃)に、低温空気排出弁27および常温空気排出弁28の弁開度の調整で制御される。外気がたとえば25℃以上の夏季(6月、7月、8月、9月)では、常温空気排出弁28を絞ることで、導入外気の一部を氷蓄冷庫43とブライン蓄冷庫42との内部を通過させ、たとえば−30℃前後に冷却して、空気熱源LNG気化装置2で発生させた冷気と混合して、所定温度となるように制御し、予冷された空気を、ガスタービン吸気と空気熱源LNG気化装置2の空気予冷器32の出口空気温度制御のために供給する。
Therefore, in the spring / autumn season (April, May, October, November) when the outside air is 15 ° C. to 25 ° C., for example, a large amount of cold air generated by the air heat
以上のように、空気熱源LNG気化装置2を用い、LNGを外気熱源で常温まで気化昇温させるとともに、−100℃前後の冷気を連続して発生させる。外気温度が低い時には、水やブラインなどの蓄冷材4に冷気温度近くまで冷熱を貯蔵し、外気温度が高い時に蓄冷材4から冷熱を取出して、ガスタービン13への吸気を常時所定の温度に制御する。蓄冷材4を内部空間に保持する蓄冷庫3には、冷凍・冷蔵庫20を併設し、安定して冷熱を供給することができる。
As described above, the air heat
1 LNG冷熱ハイブリッド利用型外気冷却システム
2 空気熱源LNG気化装置
3 蓄冷庫
4 蓄冷材
4a ブライン
4b 水
5 通路
6 冷気導入口
7 大気導入口
8 第1の排出口
9 第2の排出口
10 ガスタービンコンバインドサイクル
11 空気圧縮機
13 ガスタービン
17 蒸気タービン
20 冷凍・冷蔵倉庫
22,29,40 温度コントローラ
23 外気導入ブロワ
26 冷気混合室
27 低温空気排出弁
28 常温空気排出弁
32 空気予冷器
34 処理空気ブロワ
35 除湿ロータ
36 空気深冷器
37 再生空気ヒータ
42 ブライン蓄冷庫
43 氷蓄冷庫
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 LNG cold / hybrid hybrid type external
Claims (3)
外気を熱源として、LNGを常温まで気化昇温させながら、外気を除湿してLNGで直接冷却して、冷却された空気として生成する空気熱源LNG気化手段と、
冷気導入口および大気導入口、ならびに、第1の排出口および第2の排出口を有し、内部空間に蓄冷材を保持し、冷気導入口、第1の排出口および第2の排出口はそれぞれ間隔をあけて設けられ、冷気導入口と第1の排出口との間には通路が設けられ、該通路は冷気導入口付近で内部空間に連通し、大気導入口と第2の排出口とは内部空間に臨みかつ近接して設けられ、冷気導入口には空気熱源LNG気化手段で生成される冷却した空気が導入される蓄冷手段と、
蓄冷手段の第1の排出口に設けられる第1の空気排出弁と、
蓄冷手段の第2の排出口に設けられる第2の空気排出弁と、
第1の空気排出弁および第2の空気排出弁からそれぞれ排出される空気を混合してガスタービンの吸気圧縮機に供給する吸気投入手段とを、
含むことを特徴とするLNG冷熱利用ガスタービン吸気冷却装置。 An LNG cold energy gas turbine intake air cooling device that uses the cold energy of LNG to lower the intake air of the gas turbine to an intake air cooling temperature lower than room temperature,
An air heat source LNG vaporization means for dehumidifying the external air and directly cooling with LNG while raising the temperature of LNG to room temperature by using the external air as a heat source, and generating as cooled air,
It has a cold air inlet and an air inlet, and a first outlet and a second outlet, holds the cold storage material in the internal space, and the cold air inlet, the first outlet and the second outlet are The passage is provided between the cold air inlet and the first outlet, the passage communicates with the internal space near the cold air inlet, and the air inlet and the second outlet. Is a cold storage means that faces the internal space and is provided in close proximity, and the cold air introduction port is introduced with cooled air generated by the air heat source LNG vaporization means,
A first air discharge valve provided at the first discharge port of the cold storage means;
A second air discharge valve provided at the second discharge port of the cold storage means;
Intake intake means for mixing the air discharged from each of the first air discharge valve and the second air discharge valve and supplying the mixed air to the intake compressor of the gas turbine;
A gas turbine intake air cooling device using LNG cold energy.
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WO2013047574A1 (en) | 2011-09-28 | 2013-04-04 | 三菱重工業株式会社 | Direct fuel injection diesel engine apparatus |
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2004
- 2004-02-25 JP JP2004050227A patent/JP2005240639A/en active Pending
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