JP3723943B2 - ガスタービンプラント及びその吸気冷却方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願は、ガスタービンの吸気を冷却する設備について、特には春秋期に関するもので、ＬＮＧ蒸発器からの冷却媒体送り出し量を少なくする技術、吸気冷却部と他の冷却部とに冷却媒体を配分する技術、そして吸気冷却部を効率よく冷却する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、吸気冷却は、ピーク時対応を主とした技術が中心であり、或いは吸気冷却を全く使用しない時期との切り替えに関するものが対象であり、それらの中間の時期における使用に関しての技術は特に無かった。
【０００３】
参考として、最近のＬＮＧ蒸発熱で吸気を冷却する例を上げると、特開平１１−１０１１３０号と特開平１１−１１７７６６号がある。特開平１１−１０１１３０号では、吸気冷却に送る冷却媒体は、そのまま冷却に使用するためその温度は０℃近辺またはそれを超えることになるので、多量の流量が必要である。そのための配管は大きいものになる。そしてＬＮＧ蒸発熱が余剰の場合の方法は不明である。一方、特開平１１−１１７７６６号は、ＬＮＧ蒸発器から出た冷却媒体を循環冷却媒体で温度を高めて冷却するので、送る流量は少ない。しかしＬＮＧ蒸発熱が余剰の場合の対応は不明である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
吸気冷却に使用できる冷熱量は、吸気がドライ時換算で１５〜２０℃程度ある。ガスタービンの傾向として、燃焼器の温度が上昇（たとえば１５００℃）したり、翼を水蒸気冷却したりする方向にあるが、この場合には、さらに冷熱量が増加する傾向にある。そして真夏はこの程度の冷熱量で冷却することが好ましい。
【０００５】
そして春秋期にも吸気冷却した方が、出力増加及び熱効率が当然向上するので望ましい。しかし吸気冷却の熱交換器は０℃以下にすると吸気中の水分を凍結させるので熱交換器の最低温度は一般に０℃程度に制限される。
【０００６】
そして春秋期に上記の冷熱量を全て吸気冷却に使用とすると、吸気温度が低いため伝熱温度差が少なくなるので、熱交換器の伝熱面積はさらに広い面積が必要になる。一方、春秋期には真夏ほどの出力の絶対必要性は少ない。したがって、春秋期には真夏よりは吸気冷却の度合いを小さくしてもよい。この場合には吸気冷却部分の熱交換器の伝熱面積は真夏の条件のものが使用できる。
【０００７】
吸気冷却の度合いを小さくするということは、吸気冷却だけでは冷熱が過剰になるので他にも冷熱を配分してやる必要がある。冷熱を配分するに際して、大元のＬＮＧ蒸発器は共通化した方がコストで有利である。そしてＬＮＧ蒸発器を共通化すると、冷却媒体で冷却する個所が複数になるので、冷却媒体を送る配管はできるだけ小さい方が好ましい。そして冷却媒体を送る配管を小さくするには冷却媒体の温度を下げればよいが、一方、冷却対象物（水分も含む吸気、海水など）を凍結させると伝熱量が大幅低下するのでこれは避けなければならない。そこで、吸気冷却部（冷却管）において、冷却媒体の最低温度を０℃程度に制限することになるが、この場合には循環流量が多くなる。したがって吐出量が多いポンプが必要になるが、ポンプ容量や配管径は小さいことが好ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が第２冷却部を経由することなく液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段を設けたことを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【０００９】
上記の構成により冷却媒体を任意に配分することで、吸気冷却部を春期（概略４，５月）、夏期（概略６〜８月）、秋期（概略９、１０月）にかけて使用できる。
【００１０】
なお、本出願では、「吸気冷却部」とは、吸気を冷却する冷却管などからなり、複数でも構わない。また「第２冷却部」とは、吸気冷却を除いた対象を冷却するもので、海水などを冷却する熱交換器などからなるが、冷却対象は特に限定しない。冷却対象は真水、外気でも良い。そしてこの第２冷却部は複数でも構わない。そしてポンプ類があればそれも含む。そして「第２冷却部」は「他の冷却部」と読み替えることが出来る。
【００１１】
また、本出願では、「冷却媒体」とは主に不凍液（ブライン）であり、冷却方法によってはフロン類、アンモニア、炭化水素類などを含む。不凍液の場合では、氷点（０℃）以下で凍結せずに熱を蓄積でき、搬送できる流体を言う。そして、凍結開始温度が低いほうが好ましく、そして比熱は高いほうが好ましい。不凍液の例としては水にグリコール類やアルコール類又は塩類を混合したものがある。
【００１２】
そして、液化燃料蒸発部から供給する冷却媒体の温度は、高くても氷点（０℃）以下が好ましく、さらに好ましくは−１０℃以下、より好ましくは−１０〜−５０℃程度である。この温度が高い場合は、流量や配管径が大きくなるデメリットがあり、一方低い場合は冷却媒体が凍結する懸念がある。
【００１３】
請求項２では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を吸気冷却部と第２冷却部の両方に極低温で配分することを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【００１４】
電力供給の面から最もタイトな夏期の電力ピーク時には液化燃料蒸発部からの冷熱を十分に吸気冷却に使用でき、一方冬期には、吸気冷却部に冷熱を送らずにできる。
【００１５】
請求項３では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに直接配分する手段、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段を有し、前記の直接配分する手段では氷点以下の温度で配分し、吸気冷却部では吸気を冷却する温度を氷点より高くする手段を有することを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【００１６】
氷点下より低い温度の冷却媒体を液化燃料蒸発部から送り出すので、供給量を少なくでき配管径を小さくできる。そして供給を受けた冷熱の温度より高い温度で対象物を冷却できる。したがって、対象物の凍結を防止できる。
【００１７】
請求項４では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、吸気冷却部の温度信号により、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を吸気冷却部と第２冷却部とに任意の割合に配分することを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【００１８】
請求項５では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で吸気を冷却するガスタービンプラントの吸気冷却方法において、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、該ガスタービンの運転開始時においては、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体は第２冷却部で実質的に全て処理し、そして該ガスタービンが立ち上がった後に、吸気冷却部側に液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を配分することを特徴とするガスタービンプラントの吸気冷却方法からなる。
【００１９】
ガスタービンの運転開始時から吸気冷却を始めると、吸気冷却部が０℃より低くなって凍結の可能性があるので、冷熱を第２冷却部で実質的に全て処理することで、吸気冷却部の凍結を防止する。
【００２０】
請求項６では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントの吸気冷却方法において、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、ガスタービンの全負荷時で比較して、春期及び又は秋期には、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を、吸気冷却部への配分を夏期より少なくし、それ以外の冷却媒体を第２冷却部に配分することを特徴とするガスタービンプラントの吸気冷却方法からなる。
【００２１】
請求項７では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体は吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却する手段を有し、吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却した冷却媒体は液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段を有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体の冷熱を配分する経路に熱交換器を有し、前記熱交換器を用いて吸気冷却部への冷熱を任意の割合に配分する手段を有し、前記吸気冷却部からの冷却媒体が熱交換器に戻る手段を有し、そして吸気冷却部側は、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体とは混合しない独立した冷却循環手段を有し、余った冷熱は第２冷却部に配分することを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【００２２】
請求項８では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体は吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却する手段を有し、吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却した冷却媒体は液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段を有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体の冷熱を配分する経路に熱交換器を有し、前記熱交換器を用いて吸気冷却部への冷熱を配分する手段を有し、前記吸気冷却部からの冷却媒体が熱交換器に戻る手段を有し、そして吸気冷却部側は、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体とは混合しない独立した冷却循環手段を有し、前記熱交換器を用いて液化燃料蒸発器から冷熱を有する極低温の冷却媒体により吸気冷却部側の冷却媒体を冷却することにより吸気冷却部側に冷熱を配分し、余った冷熱は第２冷却部に配分することを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本出願における請求項１〜３，５，６の実施の形態である。ＬＮＧ（液化燃料）蒸発器９で冷却した（０℃以下、さらには−２０℃〜−５０℃程度が好ましい）冷却媒体（不凍液／冷媒）は調節弁１４と同１５で配分される。調節弁１４を出た冷却媒体は、冷却管３、混合器７、ポンプ１２からなる吸気冷却部１６に入る。混合器７を出た冷却媒体は０℃程度もしくは０℃より少し高めであり、ポンプ１２で冷却管３に送られる。そして冷却媒体は冷却管３で吸気を冷却して温度は１０℃程度となり、その一部はＬＮＧ蒸発器に送り、残りは混合器７に戻って循環する。冷却媒体としては不凍液（水とアルコール類の混合物など）などを使用する。
【００２４】
一方、調節弁１５を出た冷却媒体は、混合器８、熱交換器１０、ポンプ１３からなる第２冷却部１７に入る。そして第２吸気冷却部１７は独立した循環経路を有する。混合器８を出た冷却媒体は約−２℃である。そして冷却媒体は熱交換器で海水などを冷却し温度は約１０℃となり、その一部はＬＮＧ蒸発器に送り、残りは混合器８に戻る。
【００２５】
図１では、調節弁１４，同１５で冷却媒体流量を任意配分して、各々の循環経路の冷却媒体と混合するので、各冷却部で冷却に供する冷却媒体の温度は、対象流体の凍結温度以上とすることができる。それらの温度は各々独立して設定できる。
【００２６】
そして冷却管入口温度を０℃、同出口温度を１０℃、ＬＮＧ蒸発器からの出口温度を−３０℃とすると、ポンプ１２の循環経路の流量を１００（指数）とすると、ポンプ１１から送られる循環量は２５（指数）で済む。
【００２７】
ポンプ１１の循環量を少なくできるので、ポンプ容量やＬＮＧ蒸発器の容量及び配管類も小さくでき、またそれらの運転時の電力消費量も当然小さくできる。
【００２８】
そして図１，３〜９，１２では、「極低温」とは、温度が高くても氷点（０℃）以下、好ましくは−数１０℃、さらに好ましくは−２０〜−５０℃程度である。この温度が高い場合は、流量や配管径が大きくなるデメリットがあり、一方低い場合は冷却媒体が凍結する懸念があり、また配管の熱膨張や材料強度などのエンジンアリング面の問題もある。したがってこの温度は使用する冷却媒体の物性や許容流量などから決めることができる。
【００２９】
図２は本出願における請求項１〜６，９〜１１の実施の形態である。図１との相違点は、吸気冷却側の温度信号で調節弁１４，同１５を調整する点である。図２では制御盤１８を備えており、これにより吸気冷却部（主に冷却管もしくは冷却管を流れる冷却媒体）の温度信号により調節弁１４，同１５の開度を電動で調節して各冷却部へ送る流量を調節する。それによって吸気冷却部の凍結を防止し、かつ吸気冷却温度を限界もしくは限界近傍まで低下できる。また各冷媒流路には当然流量計を設けている。
【００３０】
図２の制御盤１８に入る温度信号としては、吸気室入り口、冷却管、及び冷却後の３点の温度信号であるが、各々複数点の方が高精度を得られるので好ましい。制御盤１８に入る信号としてはその他に吸気冷却循環路各部の温度及び流量信号、また熱交換器１０の温度信号や流量信号を入れて最適状態を形成することが好ましい。
【００３１】
図３は本出願における請求項１〜３，５，６の実施の形態である。図１とは吸気冷却部４５が異なる。ここではポンプ４１で冷却媒体を独立した経路で循環させている。そして調節弁４３を出た極低温の冷却媒体を、ポンプ４１で循環するものと吸気冷却途中の冷却媒体に混合するものとに分ける。ポンプ４１で冷却管３３に送った冷却媒体は、吸気を冷却して温度が上昇した後に極低温の冷却媒体を混合する。これにより循環中の冷却媒体温度を低く保てる。この図では、冷却媒体と吸気の熱交換は向流熱交換であるが、冷却開始と終了とで冷却媒体の温度差を小さくできる。また、この温度差を同一にする場合には冷却管を流れる量を１／２〜数分の１まで大幅に少なくすることもできる。
【００３２】
図１〜図３では、真夏においては、吸気冷却部側の調節弁１４，同４３を全開し、第２冷却部側の調節弁１５，同４４を全閉とすることができる。一方冬期においては、吸気冷却部側の調節弁１４，同４３を全閉し、第２冷却部側の調節弁１５，同４４を全開とすることができる。また図１〜図３では、ＬＮＧ蒸発部１台につき吸気冷却部１基であるが、ＬＮＧ蒸発部は集合するとスペースやコストで有利になることがあり、したがって、ＬＮＧ蒸発部１台につき吸気冷却部を複数にすることができる。また逆に吸気冷却部１基に対してＬＮＧ蒸発部を複数とすることもできる。また図１〜図３では循環している冷却媒体は同じである。
【００３８】
図７は本出願における請求項１〜３，５，６の実施の形態である。図３の経路とは吸気冷却部９５が異なる。ここではポンプ９１で冷却媒体を独立した経路で循環させている。そして調節弁９３を出た極低温（０℃以下、−１０℃以下が好ましい）の冷却媒体をポンプ９１とで循環するものと吸気冷却途中の冷却媒体に混合するものとに分ける。ポンプ９１で冷却管８３に送った冷却媒体は、吸気を冷却して温度が上昇した後に極低温の冷却媒体を混合する。これにより冷却媒体温度を低く保てる。この図では、冷却媒体と吸気の熱交換は向流熱交換であるが、冷却開始と終了とで冷却媒体の温度差を小さくできる。また、この温度差を同一にする場合には冷却管を流れる量を１／２〜数分の１まで大幅に少なくすることもできる。なお循環している冷却媒体には水とエチレングリコール混合液を使用している。
【００３９】
図８は本出願における請求項１〜３，５，６の実施の形態である。
図１とは、１０９ＬＮＧ（液化燃料）蒸発器が異なる。ＬＮＧ（液化燃料）蒸発器１０９では中間冷却媒体（気化・凝縮熱利用）１１０が介在してＬＮＧから冷却媒体に冷熱を移動している。中間冷却媒体１１０の例としてはフロン類、ブタンなどの炭化水素類、アンモニアなどである。なお循環している冷却媒体（不凍液）には水とエチレングリコール混合液を使用している。
【００４０】
図９は本出願における請求項７，８，１２の実施の形態である。図７とは、吸気冷却部１３７側に熱交換器１２９が介在していること及びタンク１３９，１４０を備えていることが異なる。熱交換器１２９があることで、ＬＮＧ冷却側の冷却媒体と吸気冷却部の冷却媒体の種類を分けることができる。例えばＬＮＧ冷却側に可燃性の冷却媒体（水と高濃度アルコールを含む不凍液）を使用し、吸気冷却部の冷却媒体に難燃性の冷却媒体（水と低濃度アルコールを含む不凍液）を使用することができる。一方吸気冷却部タンク１３９，１４０は冷却媒体の供給・貯蔵用であり、他の図にも同様に備えることができる。
【００４１】
図７〜図９における極低温の冷却媒体の温度は、０℃以下、好ましくは−１０℃以下である。
【００４２】
図１０は本出願における請求項１，５，６の実施の形態である。図１とは、第２冷却部が異なる。第２冷却部には循環経路が無く、ＬＮＧ蒸発器からの冷却媒体でそのまま冷却する。一方、吸気冷却部１５４には循環経路がある。第２冷却部の熱交換器１４８は海水を冷却しているので、氷点下より少し低い温度（例えば−２℃）を流す場合、海水は凍結しないのでそのまま冷却媒体で冷却できる。一方、吸気冷却部１５４では吸気を冷却する冷却媒体が氷点下より低いと吸気中の水分を凍結させることがあるので、それを避けるために循環経路で温度を高めている。なお循環している冷却媒体（不凍液）には水とエチレングリコール混合液を使用している。
【００４３】
図１１は本出願における請求項１〜６，９〜１１の実施の形態である。図２とは、冷却媒体を配分する機器が異なる。図１１ではポンプ１６１で吸気冷却部側に冷却媒体を送り、ポンプ１６２で第２冷却部側に冷却媒体を送る。これらのポンプ１６１，１６２の吐出量（ポンプ回転数）を変えることで、冷却媒体の配分比率を変える。ポンプの片方を停止すれば、その側への冷却媒体の送りを停止できる。なお循環している冷却媒体（不凍液）には水とエチレングリコール混合液を使用している。
【００４４】
図１２は本出願における請求項７，８，１２の実施の形態である。ＬＮＧ（液化燃料）蒸発器１７８で冷却した（０℃以下、さらには−２０℃〜−５０℃程度が好ましい）冷却媒体（不凍液／冷媒）は、熱交換器１７９で吸気冷却部１８６に配分される。熱交換器１７９を出た冷却媒体は、０℃程度もしくは０℃より少し高めであり、ポンプ１８２で冷却管１７３に送られる。そして冷却媒体は冷却管１７３で吸気を冷却して温度は１０℃程度となり、熱交換器１７９に戻る。なお吸気冷却部１８６は独立した冷却媒体循環経路を有する。冷却媒体としては水とアルコール類又はグリコール類との混合物等がある。
【００４５】
一方、熱交換器１７９を通過した冷却媒体は、混合器１７７、熱交換器１８０、ポンプ１８３からなる第２冷却部１８７に入る。そして第２吸気冷却部１７は独立した冷却媒体循環経路を有する。混合器８を出た冷却媒体は約−０℃である。そして冷却媒体は熱交換器１８０で海水などを冷却し温度は約１０℃となり、その一部はＬＮＧ蒸発器１７８に送り、残りは混合器８に戻る。
【００４６】
また調節弁１８４，１８５はバイパス路の流量を調節する。調節弁１８４を全開すると、冷熱のほとんどを第２冷却部に供給でき、また調節弁１８５を全開すると冷熱のほとんどを吸気冷却部に供給できる。
【００４８】
図７〜図１２における第２冷却部の冬期における冷却能力は、吸気冷却部への冷熱供給を停止しても冷熱を処理できる容量を有する。また同図における吸気冷却部の真夏（夏期の電力ピーク時）における冷却能力は、吸気冷却部に供給可能な冷熱を殆ど（吸気が露点に達する程度まで冷却する）又は全て（ミストが発生する程度まで冷却する）を処理できる容量（春秋期には冷熱の一部のみ処理できる容量の方が建設コストでは有利）を有する。
【００４９】
以上の例では、弁やポンプ類は必要に応じて付加・削減しても構わないし、冷却媒体の配分は弁とポンプを併用してもできる。吸気冷却部と第２冷却部に冷却媒体を配分する場合に使用する調節弁２個は３方弁１個に置き換えることができる。また以上の図では、吸気冷却部と第２冷却部では冷却対象を凍結しない様に冷却媒体の温度・流量を制御している。また図７〜図１０では、冷却媒体は主に気化しない冷却媒体（不凍液）を対象にしているが、気化及び凝縮する冷媒でも構わない。この場合には気化する前の経路に絞り弁を置くことができる。また以上の図のサイレンサーには撥水性吸音材を使用している。これによって湿った吸気が流れても吸音性能の低下が少ない。
【００５０】
本出願の図では、ＬＮＧ蒸発器と第２冷却部はガスタービンプラントの構成機器であるが、ＬＮＧ蒸発器と第２冷却部は、ガスタービンプラントから離れた位置でも、熱の出入りがつながっていれば作用・効果は得られる。
【００５１】
【発明の効果】
本出願では次の効果が得られる。（１）ＬＮＧ蒸発器が１系列で最小の１台で済みしかも容積を小さくできる。（２）ＬＮＧ蒸発器に冷却媒体を循環させるポンプの容量を小さくでき、配管も小さくできる。（３）吸気冷却部で循環している冷却媒体の温度を低く保てる、あるいはその流量を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜３，５，６の実施の形態である。
【図２】請求項１〜６，９〜１１の実施の形態である。
【図３】請求項１〜３，５，６の実施の形態である。
【図４】参考図である。
【図５】参考図である。
【図６】参考図である。
【図７】請求項１〜３，５，６の実施の形態である。
【図８】請求項１〜３，５，６の実施の形態である。
【図９】請求項７，８，１２の実施の形態である。
【図１０】請求項１，５，６の実施の形態である。
【図１１】請求項１〜６，９〜１１の実施の形態である。
【図１２】請求項７，８，１２の実施の形態である。
【図１３】参考図である。
【符号の説明】
１，３１，５１，８１，１０１，１２１，１４１，１７１ 吸気室
２，３２，８２，１０２，１２２，１４２，１７２ フィルター
３，３３，５３，６５，７２，８３，１０３，１２３，１４３，１７３ 冷却管
４，３４，８４，１０４，１２４，１４４，１７４ サイレンサー
５，３５，８５，１０５，１２５，１４５，１７５ コンプレッサー
６，３６，８６，１０６，１２６，１４６，１７６ ガスタービン
７，８，３７，８７，１０７，１０８，１２７，１７７ 混合器
９，３８，８８，１０９，１２８，１４７，１７８ ＬＮＧ蒸発器
１０，３９，８９，１１１，１２９，１３０，１４８，１７９，１８０ 熱交換器
１１〜１３，４１〜４２，５４，９０〜９２，１１２〜１１４，１３１〜１３４，１４９〜１５０，１６１，１６２，１８１，１８２，１８３ ポンプ
１４，１５，４３，４４，５５，９３，９４，１１５，１１６，１３５，１３６，１５２，１５３，１８４，１８５ 調節弁
１６，４５，９５，１１７，１３７，１５４，１８６ 吸気冷却部
１７，４６，９６，１１８，１３８，１５５，１８７ 第２冷却部
１８ 制御盤
１９ 温度信号
２０ 弁開度信号
５２，６１，７４ ヘッダー
６２，７７ 連通管
６３，６４ 極低温管
７１ 不凍液入口配管
７３ フィン
７５，７６ 間接冷却管
７８ 不凍液出口配管
１１０ 中間冷媒
１３９，１４０ タンク
１６３ ポンプ回転数信号
【発明の属する技術分野】
本出願は、ガスタービンの吸気を冷却する設備について、特には春秋期に関するもので、ＬＮＧ蒸発器からの冷却媒体送り出し量を少なくする技術、吸気冷却部と他の冷却部とに冷却媒体を配分する技術、そして吸気冷却部を効率よく冷却する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、吸気冷却は、ピーク時対応を主とした技術が中心であり、或いは吸気冷却を全く使用しない時期との切り替えに関するものが対象であり、それらの中間の時期における使用に関しての技術は特に無かった。
【０００３】
参考として、最近のＬＮＧ蒸発熱で吸気を冷却する例を上げると、特開平１１−１０１１３０号と特開平１１−１１７７６６号がある。特開平１１−１０１１３０号では、吸気冷却に送る冷却媒体は、そのまま冷却に使用するためその温度は０℃近辺またはそれを超えることになるので、多量の流量が必要である。そのための配管は大きいものになる。そしてＬＮＧ蒸発熱が余剰の場合の方法は不明である。一方、特開平１１−１１７７６６号は、ＬＮＧ蒸発器から出た冷却媒体を循環冷却媒体で温度を高めて冷却するので、送る流量は少ない。しかしＬＮＧ蒸発熱が余剰の場合の対応は不明である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
吸気冷却に使用できる冷熱量は、吸気がドライ時換算で１５〜２０℃程度ある。ガスタービンの傾向として、燃焼器の温度が上昇（たとえば１５００℃）したり、翼を水蒸気冷却したりする方向にあるが、この場合には、さらに冷熱量が増加する傾向にある。そして真夏はこの程度の冷熱量で冷却することが好ましい。
【０００５】
そして春秋期にも吸気冷却した方が、出力増加及び熱効率が当然向上するので望ましい。しかし吸気冷却の熱交換器は０℃以下にすると吸気中の水分を凍結させるので熱交換器の最低温度は一般に０℃程度に制限される。
【０００６】
そして春秋期に上記の冷熱量を全て吸気冷却に使用とすると、吸気温度が低いため伝熱温度差が少なくなるので、熱交換器の伝熱面積はさらに広い面積が必要になる。一方、春秋期には真夏ほどの出力の絶対必要性は少ない。したがって、春秋期には真夏よりは吸気冷却の度合いを小さくしてもよい。この場合には吸気冷却部分の熱交換器の伝熱面積は真夏の条件のものが使用できる。
【０００７】
吸気冷却の度合いを小さくするということは、吸気冷却だけでは冷熱が過剰になるので他にも冷熱を配分してやる必要がある。冷熱を配分するに際して、大元のＬＮＧ蒸発器は共通化した方がコストで有利である。そしてＬＮＧ蒸発器を共通化すると、冷却媒体で冷却する個所が複数になるので、冷却媒体を送る配管はできるだけ小さい方が好ましい。そして冷却媒体を送る配管を小さくするには冷却媒体の温度を下げればよいが、一方、冷却対象物（水分も含む吸気、海水など）を凍結させると伝熱量が大幅低下するのでこれは避けなければならない。そこで、吸気冷却部（冷却管）において、冷却媒体の最低温度を０℃程度に制限することになるが、この場合には循環流量が多くなる。したがって吐出量が多いポンプが必要になるが、ポンプ容量や配管径は小さいことが好ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が第２冷却部を経由することなく液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段を設けたことを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【０００９】
上記の構成により冷却媒体を任意に配分することで、吸気冷却部を春期（概略４，５月）、夏期（概略６〜８月）、秋期（概略９、１０月）にかけて使用できる。
【００１０】
なお、本出願では、「吸気冷却部」とは、吸気を冷却する冷却管などからなり、複数でも構わない。また「第２冷却部」とは、吸気冷却を除いた対象を冷却するもので、海水などを冷却する熱交換器などからなるが、冷却対象は特に限定しない。冷却対象は真水、外気でも良い。そしてこの第２冷却部は複数でも構わない。そしてポンプ類があればそれも含む。そして「第２冷却部」は「他の冷却部」と読み替えることが出来る。
【００１１】
また、本出願では、「冷却媒体」とは主に不凍液（ブライン）であり、冷却方法によってはフロン類、アンモニア、炭化水素類などを含む。不凍液の場合では、氷点（０℃）以下で凍結せずに熱を蓄積でき、搬送できる流体を言う。そして、凍結開始温度が低いほうが好ましく、そして比熱は高いほうが好ましい。不凍液の例としては水にグリコール類やアルコール類又は塩類を混合したものがある。
【００１２】
そして、液化燃料蒸発部から供給する冷却媒体の温度は、高くても氷点（０℃）以下が好ましく、さらに好ましくは−１０℃以下、より好ましくは−１０〜−５０℃程度である。この温度が高い場合は、流量や配管径が大きくなるデメリットがあり、一方低い場合は冷却媒体が凍結する懸念がある。
【００１３】
請求項２では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を吸気冷却部と第２冷却部の両方に極低温で配分することを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【００１４】
電力供給の面から最もタイトな夏期の電力ピーク時には液化燃料蒸発部からの冷熱を十分に吸気冷却に使用でき、一方冬期には、吸気冷却部に冷熱を送らずにできる。
【００１５】
請求項３では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに直接配分する手段、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段を有し、前記の直接配分する手段では氷点以下の温度で配分し、吸気冷却部では吸気を冷却する温度を氷点より高くする手段を有することを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【００１６】
氷点下より低い温度の冷却媒体を液化燃料蒸発部から送り出すので、供給量を少なくでき配管径を小さくできる。そして供給を受けた冷熱の温度より高い温度で対象物を冷却できる。したがって、対象物の凍結を防止できる。
【００１７】
請求項４では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、吸気冷却部の温度信号により、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を吸気冷却部と第２冷却部とに任意の割合に配分することを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【００１８】
請求項５では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で吸気を冷却するガスタービンプラントの吸気冷却方法において、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、該ガスタービンの運転開始時においては、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体は第２冷却部で実質的に全て処理し、そして該ガスタービンが立ち上がった後に、吸気冷却部側に液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を配分することを特徴とするガスタービンプラントの吸気冷却方法からなる。
【００１９】
ガスタービンの運転開始時から吸気冷却を始めると、吸気冷却部が０℃より低くなって凍結の可能性があるので、冷熱を第２冷却部で実質的に全て処理することで、吸気冷却部の凍結を防止する。
【００２０】
請求項６では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントの吸気冷却方法において、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、ガスタービンの全負荷時で比較して、春期及び又は秋期には、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を、吸気冷却部への配分を夏期より少なくし、それ以外の冷却媒体を第２冷却部に配分することを特徴とするガスタービンプラントの吸気冷却方法からなる。
【００２１】
請求項７では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体は吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却する手段を有し、吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却した冷却媒体は液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段を有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体の冷熱を配分する経路に熱交換器を有し、前記熱交換器を用いて吸気冷却部への冷熱を任意の割合に配分する手段を有し、前記吸気冷却部からの冷却媒体が熱交換器に戻る手段を有し、そして吸気冷却部側は、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体とは混合しない独立した冷却循環手段を有し、余った冷熱は第２冷却部に配分することを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【００２２】
請求項８では、コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体は吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却する手段を有し、吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却した冷却媒体は液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段を有し、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体の冷熱を配分する経路に熱交換器を有し、前記熱交換器を用いて吸気冷却部への冷熱を配分する手段を有し、前記吸気冷却部からの冷却媒体が熱交換器に戻る手段を有し、そして吸気冷却部側は、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体とは混合しない独立した冷却循環手段を有し、前記熱交換器を用いて液化燃料蒸発器から冷熱を有する極低温の冷却媒体により吸気冷却部側の冷却媒体を冷却することにより吸気冷却部側に冷熱を配分し、余った冷熱は第２冷却部に配分することを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本出願における請求項１〜３，５，６の実施の形態である。ＬＮＧ（液化燃料）蒸発器９で冷却した（０℃以下、さらには−２０℃〜−５０℃程度が好ましい）冷却媒体（不凍液／冷媒）は調節弁１４と同１５で配分される。調節弁１４を出た冷却媒体は、冷却管３、混合器７、ポンプ１２からなる吸気冷却部１６に入る。混合器７を出た冷却媒体は０℃程度もしくは０℃より少し高めであり、ポンプ１２で冷却管３に送られる。そして冷却媒体は冷却管３で吸気を冷却して温度は１０℃程度となり、その一部はＬＮＧ蒸発器に送り、残りは混合器７に戻って循環する。冷却媒体としては不凍液（水とアルコール類の混合物など）などを使用する。
【００２４】
一方、調節弁１５を出た冷却媒体は、混合器８、熱交換器１０、ポンプ１３からなる第２冷却部１７に入る。そして第２吸気冷却部１７は独立した循環経路を有する。混合器８を出た冷却媒体は約−２℃である。そして冷却媒体は熱交換器で海水などを冷却し温度は約１０℃となり、その一部はＬＮＧ蒸発器に送り、残りは混合器８に戻る。
【００２５】
図１では、調節弁１４，同１５で冷却媒体流量を任意配分して、各々の循環経路の冷却媒体と混合するので、各冷却部で冷却に供する冷却媒体の温度は、対象流体の凍結温度以上とすることができる。それらの温度は各々独立して設定できる。
【００２６】
そして冷却管入口温度を０℃、同出口温度を１０℃、ＬＮＧ蒸発器からの出口温度を−３０℃とすると、ポンプ１２の循環経路の流量を１００（指数）とすると、ポンプ１１から送られる循環量は２５（指数）で済む。
【００２７】
ポンプ１１の循環量を少なくできるので、ポンプ容量やＬＮＧ蒸発器の容量及び配管類も小さくでき、またそれらの運転時の電力消費量も当然小さくできる。
【００２８】
そして図１，３〜９，１２では、「極低温」とは、温度が高くても氷点（０℃）以下、好ましくは−数１０℃、さらに好ましくは−２０〜−５０℃程度である。この温度が高い場合は、流量や配管径が大きくなるデメリットがあり、一方低い場合は冷却媒体が凍結する懸念があり、また配管の熱膨張や材料強度などのエンジンアリング面の問題もある。したがってこの温度は使用する冷却媒体の物性や許容流量などから決めることができる。
【００２９】
図２は本出願における請求項１〜６，９〜１１の実施の形態である。図１との相違点は、吸気冷却側の温度信号で調節弁１４，同１５を調整する点である。図２では制御盤１８を備えており、これにより吸気冷却部（主に冷却管もしくは冷却管を流れる冷却媒体）の温度信号により調節弁１４，同１５の開度を電動で調節して各冷却部へ送る流量を調節する。それによって吸気冷却部の凍結を防止し、かつ吸気冷却温度を限界もしくは限界近傍まで低下できる。また各冷媒流路には当然流量計を設けている。
【００３０】
図２の制御盤１８に入る温度信号としては、吸気室入り口、冷却管、及び冷却後の３点の温度信号であるが、各々複数点の方が高精度を得られるので好ましい。制御盤１８に入る信号としてはその他に吸気冷却循環路各部の温度及び流量信号、また熱交換器１０の温度信号や流量信号を入れて最適状態を形成することが好ましい。
【００３１】
図３は本出願における請求項１〜３，５，６の実施の形態である。図１とは吸気冷却部４５が異なる。ここではポンプ４１で冷却媒体を独立した経路で循環させている。そして調節弁４３を出た極低温の冷却媒体を、ポンプ４１で循環するものと吸気冷却途中の冷却媒体に混合するものとに分ける。ポンプ４１で冷却管３３に送った冷却媒体は、吸気を冷却して温度が上昇した後に極低温の冷却媒体を混合する。これにより循環中の冷却媒体温度を低く保てる。この図では、冷却媒体と吸気の熱交換は向流熱交換であるが、冷却開始と終了とで冷却媒体の温度差を小さくできる。また、この温度差を同一にする場合には冷却管を流れる量を１／２〜数分の１まで大幅に少なくすることもできる。
【００３２】
図１〜図３では、真夏においては、吸気冷却部側の調節弁１４，同４３を全開し、第２冷却部側の調節弁１５，同４４を全閉とすることができる。一方冬期においては、吸気冷却部側の調節弁１４，同４３を全閉し、第２冷却部側の調節弁１５，同４４を全開とすることができる。また図１〜図３では、ＬＮＧ蒸発部１台につき吸気冷却部１基であるが、ＬＮＧ蒸発部は集合するとスペースやコストで有利になることがあり、したがって、ＬＮＧ蒸発部１台につき吸気冷却部を複数にすることができる。また逆に吸気冷却部１基に対してＬＮＧ蒸発部を複数とすることもできる。また図１〜図３では循環している冷却媒体は同じである。
【００３８】
図７は本出願における請求項１〜３，５，６の実施の形態である。図３の経路とは吸気冷却部９５が異なる。ここではポンプ９１で冷却媒体を独立した経路で循環させている。そして調節弁９３を出た極低温（０℃以下、−１０℃以下が好ましい）の冷却媒体をポンプ９１とで循環するものと吸気冷却途中の冷却媒体に混合するものとに分ける。ポンプ９１で冷却管８３に送った冷却媒体は、吸気を冷却して温度が上昇した後に極低温の冷却媒体を混合する。これにより冷却媒体温度を低く保てる。この図では、冷却媒体と吸気の熱交換は向流熱交換であるが、冷却開始と終了とで冷却媒体の温度差を小さくできる。また、この温度差を同一にする場合には冷却管を流れる量を１／２〜数分の１まで大幅に少なくすることもできる。なお循環している冷却媒体には水とエチレングリコール混合液を使用している。
【００３９】
図８は本出願における請求項１〜３，５，６の実施の形態である。
図１とは、１０９ＬＮＧ（液化燃料）蒸発器が異なる。ＬＮＧ（液化燃料）蒸発器１０９では中間冷却媒体（気化・凝縮熱利用）１１０が介在してＬＮＧから冷却媒体に冷熱を移動している。中間冷却媒体１１０の例としてはフロン類、ブタンなどの炭化水素類、アンモニアなどである。なお循環している冷却媒体（不凍液）には水とエチレングリコール混合液を使用している。
【００４０】
図９は本出願における請求項７，８，１２の実施の形態である。図７とは、吸気冷却部１３７側に熱交換器１２９が介在していること及びタンク１３９，１４０を備えていることが異なる。熱交換器１２９があることで、ＬＮＧ冷却側の冷却媒体と吸気冷却部の冷却媒体の種類を分けることができる。例えばＬＮＧ冷却側に可燃性の冷却媒体（水と高濃度アルコールを含む不凍液）を使用し、吸気冷却部の冷却媒体に難燃性の冷却媒体（水と低濃度アルコールを含む不凍液）を使用することができる。一方吸気冷却部タンク１３９，１４０は冷却媒体の供給・貯蔵用であり、他の図にも同様に備えることができる。
【００４１】
図７〜図９における極低温の冷却媒体の温度は、０℃以下、好ましくは−１０℃以下である。
【００４２】
図１０は本出願における請求項１，５，６の実施の形態である。図１とは、第２冷却部が異なる。第２冷却部には循環経路が無く、ＬＮＧ蒸発器からの冷却媒体でそのまま冷却する。一方、吸気冷却部１５４には循環経路がある。第２冷却部の熱交換器１４８は海水を冷却しているので、氷点下より少し低い温度（例えば−２℃）を流す場合、海水は凍結しないのでそのまま冷却媒体で冷却できる。一方、吸気冷却部１５４では吸気を冷却する冷却媒体が氷点下より低いと吸気中の水分を凍結させることがあるので、それを避けるために循環経路で温度を高めている。なお循環している冷却媒体（不凍液）には水とエチレングリコール混合液を使用している。
【００４３】
図１１は本出願における請求項１〜６，９〜１１の実施の形態である。図２とは、冷却媒体を配分する機器が異なる。図１１ではポンプ１６１で吸気冷却部側に冷却媒体を送り、ポンプ１６２で第２冷却部側に冷却媒体を送る。これらのポンプ１６１，１６２の吐出量（ポンプ回転数）を変えることで、冷却媒体の配分比率を変える。ポンプの片方を停止すれば、その側への冷却媒体の送りを停止できる。なお循環している冷却媒体（不凍液）には水とエチレングリコール混合液を使用している。
【００４４】
図１２は本出願における請求項７，８，１２の実施の形態である。ＬＮＧ（液化燃料）蒸発器１７８で冷却した（０℃以下、さらには−２０℃〜−５０℃程度が好ましい）冷却媒体（不凍液／冷媒）は、熱交換器１７９で吸気冷却部１８６に配分される。熱交換器１７９を出た冷却媒体は、０℃程度もしくは０℃より少し高めであり、ポンプ１８２で冷却管１７３に送られる。そして冷却媒体は冷却管１７３で吸気を冷却して温度は１０℃程度となり、熱交換器１７９に戻る。なお吸気冷却部１８６は独立した冷却媒体循環経路を有する。冷却媒体としては水とアルコール類又はグリコール類との混合物等がある。
【００４５】
一方、熱交換器１７９を通過した冷却媒体は、混合器１７７、熱交換器１８０、ポンプ１８３からなる第２冷却部１８７に入る。そして第２吸気冷却部１７は独立した冷却媒体循環経路を有する。混合器８を出た冷却媒体は約−０℃である。そして冷却媒体は熱交換器１８０で海水などを冷却し温度は約１０℃となり、その一部はＬＮＧ蒸発器１７８に送り、残りは混合器８に戻る。
【００４６】
また調節弁１８４，１８５はバイパス路の流量を調節する。調節弁１８４を全開すると、冷熱のほとんどを第２冷却部に供給でき、また調節弁１８５を全開すると冷熱のほとんどを吸気冷却部に供給できる。
【００４８】
図７〜図１２における第２冷却部の冬期における冷却能力は、吸気冷却部への冷熱供給を停止しても冷熱を処理できる容量を有する。また同図における吸気冷却部の真夏（夏期の電力ピーク時）における冷却能力は、吸気冷却部に供給可能な冷熱を殆ど（吸気が露点に達する程度まで冷却する）又は全て（ミストが発生する程度まで冷却する）を処理できる容量（春秋期には冷熱の一部のみ処理できる容量の方が建設コストでは有利）を有する。
【００４９】
以上の例では、弁やポンプ類は必要に応じて付加・削減しても構わないし、冷却媒体の配分は弁とポンプを併用してもできる。吸気冷却部と第２冷却部に冷却媒体を配分する場合に使用する調節弁２個は３方弁１個に置き換えることができる。また以上の図では、吸気冷却部と第２冷却部では冷却対象を凍結しない様に冷却媒体の温度・流量を制御している。また図７〜図１０では、冷却媒体は主に気化しない冷却媒体（不凍液）を対象にしているが、気化及び凝縮する冷媒でも構わない。この場合には気化する前の経路に絞り弁を置くことができる。また以上の図のサイレンサーには撥水性吸音材を使用している。これによって湿った吸気が流れても吸音性能の低下が少ない。
【００５０】
本出願の図では、ＬＮＧ蒸発器と第２冷却部はガスタービンプラントの構成機器であるが、ＬＮＧ蒸発器と第２冷却部は、ガスタービンプラントから離れた位置でも、熱の出入りがつながっていれば作用・効果は得られる。
【００５１】
【発明の効果】
本出願では次の効果が得られる。（１）ＬＮＧ蒸発器が１系列で最小の１台で済みしかも容積を小さくできる。（２）ＬＮＧ蒸発器に冷却媒体を循環させるポンプの容量を小さくでき、配管も小さくできる。（３）吸気冷却部で循環している冷却媒体の温度を低く保てる、あるいはその流量を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜３，５，６の実施の形態である。
【図２】請求項１〜６，９〜１１の実施の形態である。
【図３】請求項１〜３，５，６の実施の形態である。
【図４】参考図である。
【図５】参考図である。
【図６】参考図である。
【図７】請求項１〜３，５，６の実施の形態である。
【図８】請求項１〜３，５，６の実施の形態である。
【図９】請求項７，８，１２の実施の形態である。
【図１０】請求項１，５，６の実施の形態である。
【図１１】請求項１〜６，９〜１１の実施の形態である。
【図１２】請求項７，８，１２の実施の形態である。
【図１３】参考図である。
【符号の説明】
１，３１，５１，８１，１０１，１２１，１４１，１７１ 吸気室
２，３２，８２，１０２，１２２，１４２，１７２ フィルター
３，３３，５３，６５，７２，８３，１０３，１２３，１４３，１７３ 冷却管
４，３４，８４，１０４，１２４，１４４，１７４ サイレンサー
５，３５，８５，１０５，１２５，１４５，１７５ コンプレッサー
６，３６，８６，１０６，１２６，１４６，１７６ ガスタービン
７，８，３７，８７，１０７，１０８，１２７，１７７ 混合器
９，３８，８８，１０９，１２８，１４７，１７８ ＬＮＧ蒸発器
１０，３９，８９，１１１，１２９，１３０，１４８，１７９，１８０ 熱交換器
１１〜１３，４１〜４２，５４，９０〜９２，１１２〜１１４，１３１〜１３４，１４９〜１５０，１６１，１６２，１８１，１８２，１８３ ポンプ
１４，１５，４３，４４，５５，９３，９４，１１５，１１６，１３５，１３６，１５２，１５３，１８４，１８５ 調節弁
１６，４５，９５，１１７，１３７，１５４，１８６ 吸気冷却部
１７，４６，９６，１１８，１３８，１５５，１８７ 第２冷却部
１８ 制御盤
１９ 温度信号
２０ 弁開度信号
５２，６１，７４ ヘッダー
６２，７７ 連通管
６３，６４ 極低温管
７１ 不凍液入口配管
７３ フィン
７５，７６ 間接冷却管
７８ 不凍液出口配管
１１０ 中間冷媒
１３９，１４０ タンク
１６３ ポンプ回転数信号
Claims (12)
- コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、
冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、
冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、
冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が第２冷却部を経由することなく液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段を設けたことを特徴とするガスタービンプラント。 - コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、
冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、
冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、
冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を吸気冷却部と第２冷却部の両方に極低温で配分することを特徴とするガスタービンプラント。 - コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、
冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、
冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、
冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに直接配分する手段、第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段を有し、
前記の直接配分する手段では氷点以下の温度で配分し、
吸気冷却部では吸気を冷却する温度を氷点より高くする手段を有することを特徴とするガスタービンプラント。 - コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、
冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、
冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、
冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、
第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、
吸気冷却部の温度信号により、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を吸気冷却部と第２冷却部とに任意の割合に配分することを特徴とするガスタービンプラント。 - コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で吸気を冷却するガスタービンプラントの吸気冷却方法において、
冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、
冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、
冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、
第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、
該ガスタービンの運転開始時においては、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体は第２冷却部で実質的に全て処理し、
そして該ガスタービンが立ち上がった後に、吸気冷却部側に液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を配分することを特徴とするガスタービンプラントの吸気冷却方法。 - コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントの吸気冷却方法において、
冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、
冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、
冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、
第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、
ガスタービンの全負荷時で比較して、春期及び又は秋期には、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を、吸気冷却部への配分を夏期より少なくし、それ以外の冷却媒体を第２冷却部に配分することを特徴とするガスタービンプラントの吸気冷却方法。 - コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、
冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、
冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、
冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体は吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却する手段を有し、
吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却した冷却媒体は液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段を有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体の冷熱を配分する経路に熱交換器を有し、
前記熱交換器を用いて吸気冷却部への冷熱を任意の割合に配分する手段を有し、
前記吸気冷却部からの冷却媒体が熱交換器に戻る手段を有し、
そして吸気冷却部側は、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体とは混合しない独立した冷却循環手段を有し、
余った冷熱は第２冷却部に配分することを特徴とするガスタービンプラント。 - コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、
冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、
冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、
冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体は吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却する手段を有し、
吸気冷却部及び又は第２冷却部を冷却した冷却媒体は液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段を有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体の冷熱を配分する経路に熱交換器を有し、
前記熱交換器を用いて吸気冷却部への冷熱を配分する手段を有し、
前記吸気冷却部からの冷却媒体が熱交換器に戻る手段を有し、
そして吸気冷却部側は、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体とは混合しない独立した冷却循環手段を有し、
前記熱交換器を用いて液化燃料蒸発器から冷熱を有する極低温の冷却媒体により吸気冷却部側の冷却媒体を冷却することにより吸気冷却部側に冷熱を配分し、余った冷熱は第２冷却部に配分することを特徴とするガスタービンプラント。 - コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、
冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、
冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、
冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、
第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、
吸気の冷却前の温度からなる温度信号により、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を吸気冷却部と第２冷却部とに任意の割合に配分することを特徴とするガスタービンプラント - コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、
冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、
冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、
冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、
第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、
吸気の冷却後の温度からなる温度信号により、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を吸気冷却部と第２冷却部とに任意の割合に配分することを特徴とするガスタービンプラント。 - コンプレッサーからの吸気で作動するガスタービンを備え、ガスタービンの燃料に使用する液化燃料の蒸発熱で、夏期に加えて、春期及び又は秋期に吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、
冷却媒体により液化燃料を蒸発させる液化燃料蒸発器と、
冷却媒体によりコンプレッサー吸気を冷却する吸気冷却部と、
冷却媒体により海水などを冷却させる第２冷却部とを有し、
液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を第２冷却部と吸気冷却部とに任意の割合に配分する手段を有し、
第２冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとる箇所に戻る手段、吸気冷却部からの冷却媒体が液化燃料の蒸発で生じた冷熱を受けとるために前記と同じ箇所に戻る手段とを有し、
吸気冷却部の冷却管を流れる冷却媒体の温度からなる温度信号により、液化燃料蒸発器からの冷熱を有する冷却媒体を吸気冷却部と第２冷却部とに任意の割合に配分することを特徴とするガスタービンプラント。 - 請求項７、８において、
熱交換器から出た冷却媒体を、第２冷却部を経由しないで液化燃料蒸発器に導くバイパス手段、
及び又は、液化燃料蒸発器から出た冷却媒体を、熱交換器を経由しないで第２冷却部に導くバイパス手段を有することを特徴とするガスタービンプラント。
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