JP3211942B2 - 石炭ガス化複合サイクルシステムの駆動方法及び装置 - Google Patents
石炭ガス化複合サイクルシステムの駆動方法及び装置Info
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Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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、空気圧縮機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空気液化装置として利用
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）。
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、空気圧縮機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空気液化装置として利用
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）。
【０００９】また、本発明の方法は、空気圧縮機の抽気
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
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空気
液化装置として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）。
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
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空気
液化装置として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）。
【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。
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。
【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、空気圧縮機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）。
の駆動装置は、空気圧縮機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）。
【００１２】また、本発明の装置は、空気圧縮機の抽気
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
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）。
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
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）。
【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）。
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）。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
サイクルシステムの駆動装置の概略構成図である。
【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。
接熱交換器を設けた例を示す要部の概略構成図である。
【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。
図である。
【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。
接熱交換器を設けた例を示す要部の概略構成図である。
【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。
図である。
【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。
接熱交換器を設けた例を示す要部の概略構成図である。
【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。
図である。
【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。
接熱交換器を設けた例を示す要部の概略構成図である。
【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。
を示す概略構成図である。
【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。
構成図である。
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献 特開 昭63−57825（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−176407（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−86897（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−28299（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02C 3/28 F02C 6/14
Claims (12)
- 【請求項１】 空気圧縮機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空気液化装置として利用し
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。 - 【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。 - 【請求項３】 空気圧縮機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空気液化装置として利用し
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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【請求項７】 空気圧縮機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。 - 【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。 - 【請求項９】 空気圧縮機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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02200297A JP3211942B2 (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 石炭ガス化複合サイクルシステムの駆動方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02200297A JP3211942B2 (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 石炭ガス化複合サイクルシステムの駆動方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10205353A JPH10205353A (ja) | 1998-08-04 |
| JP3211942B2 true JP3211942B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=12070811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02200297A Expired - Fee Related JP3211942B2 (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | 石炭ガス化複合サイクルシステムの駆動方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3211942B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3777875B2 (ja) * | 1999-05-31 | 2006-05-24 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン発電システムおよびその運転方法 |
| JP5972801B2 (ja) * | 2013-01-18 | 2016-08-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガス化炉およびガス化方法 |
| DE102013203044A1 (de) * | 2013-02-25 | 2014-08-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Regelung der Leistung einer Gasturbineneinheit |
| DE102015206723A1 (de) * | 2015-04-15 | 2016-10-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage an Standorten mit zu geringer Brennstoffversorgung |
| CN112392599A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-02-23 | 丁玉龙 | 一种基于液态空气的发电系统及方法 |
-
1997
- 1997-01-20 JP JP02200297A patent/JP3211942B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10205353A (ja) | 1998-08-04 |
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