JP4707619B2

JP4707619B2 - 冷風供給システム

Info

Publication number: JP4707619B2
Application number: JP2006189035A
Authority: JP
Inventors: 伸司今井
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2026-07-10
Also published as: JP2008014611A

Description

本発明は、冷風供給システムに関し、特に発電に用いられる液化ガス（以下、ＬＮＧともいう）を貯蔵する貯蔵タンクから、燃料供給ラインを介して分岐される一部の液化ガスを燃料の一部として抽出できる場合に適用して有用なものである。

一般に、液化ガスを供給するＬＮＧ基地のうち、海水を容易に調達できるようなＬＮＧ基地においては、液化ガスを気化器で気化する際の熱源として海水を用いることがある。この場合、ＬＮＧ基地においては、気化器はポンプで取水した海水と液化ガスとの間で熱交換を行わせて液化ガスを気化し、例えば、一般消費者、発電所、及びガス会社などの需要者に供給することができるようになっている。

従来から、上述のような液化ガスを利用した技術として、様々な形態からなるシステムや装置が提案されている。例えば、原料空気をＬＮＧの冷熱で冷却することにより、原料空気圧縮機の動力を低減することができる空気分離装置（特許文献１参照）、及び既存のＬＮＧプラント設備に対して遠隔立地した分散電源となり且つ外部負荷に連系して機動的に電力と熱を供給するようにしたＬＮＧ冷熱を利用するコージェネシステム（特許文献２参照）などがある。

しかしながら、上述のような技術は、既設の空調設備及びその周辺機器の延命を視野に入れた装置ではなく、又ある程度自由度を持たせて所定の場所で冷熱を利用することができるシステムでもなかった。すなわち、同一ライン上に存在する所定の装置を冷却する目的に限定されているか、或いは冷熱を所定の装置に導入できるように構成することによる空調としての単純な用途に限られていたため、様々な目的や用途に利用できるシステムとしてそのまま適用することは困難であった。

特開２００５−２２１１９９号公報特開２００３−０９７３５２号公報

本発明はこのような事情に鑑み、発電所の構内に設置されている既設の空調装置及びその周辺機器の延命に寄与することができると共に、構内の居場所に関わらず又液化ガスの消費状態に応じて柔軟に冷風を供給して取り扱うことができる冷風供給システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様は、発電に用いられる液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクから、燃料供給ラインを介して分岐される一部の液化ガスを燃料の一部として抽出することで冷熱である気化熱を発生させて発電所の構内に冷風を供給する冷風供給システムであって、前記発電所の構内における空気を調節する空調装置と、前記液化ガスの消費があった際に発生する冷空気を回収して熱交換するとともに、前記空調装置から排出される温空気を回収して熱交換するようにした熱交換器と、前記液化ガスの消費量に応じて熱交換される前記冷空気量を想定するとともに、想定された冷空気量に応じて前記空調装置の稼働状態を調節することにより、前記液化ガスの消費状態に応じて、前記熱交換器で回収した冷空気の一部を冷風として前記発電所の構内に対して所定の温度で供給するように制御する制御系統とを具備することを特徴とする冷風供給システムにある。

かかる第１の態様では、液化ガスの消費状態に応じて、熱交換器で回収した冷空気の一部が冷風として発電所の構内に対して所定の温度で供給されるように制御される。これにより、液化ガスの消費状態に応じて、例えば、燃料主系統からの液化ガスを優先的に取得して発電所の構内に冷風として供給することができると共に、発電所内の作業又は設備の保守に適した温度環境を構築することもできる。
また、空調装置から排出される温空気が回収されて熱交換される。これにより、例えば、液化ガスの消費状態や空調設備の稼働状態などの発電所構内全体における状況に応じて、ある程度柔軟に必要な冷風を供給することができる。

本発明の第２の態様は、前記熱交換器から排出される冷空気を圧縮する圧縮機及び当該圧縮機で圧縮された圧縮空気をさらに熱交換する第２熱交換器を別系統として２系統有する第２制御系統をさらに具備し、前記熱交換器から排出される冷空気を性質の異なる圧縮空気としてそれぞれ生成した後に前記第２制御系統の分岐点において混合することで所定の温度からなる空気を供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の冷風供給システムにある。

かかる第２の態様では、熱交換器から排出される冷空気が性質の異なる圧縮空気としてそれぞれ生成した後に第２制御系統との分岐点で混合されることで所定の温度からなる空気が供給される。これにより、適切な温度、湿度、及び気圧からなる冷風を供給することができる。

本発明の第３の態様は、前記所定の温度は、前記第２制御系統の２系統からそれぞれ排出される圧縮空気の配合比率を変化させることで調節されることを特徴とする第２の態様に記載の冷風供給システムにある。

かかる第３の態様では、第２制御系統の２系統からそれぞれ排出される圧縮空気の配合比率を変化させることで温度が調節される。これにより、より適切な温度からなる冷風を供給することができる。

本発明の第４の態様は、前記制御系統が供給する冷空気の一部は、前記発電所における制御機器室内に設けられた各制御機器に対する空調の補助、前記発電所内における作業現場に対する空調の補助、及び海水を熱交換して軸冷水を冷却する軸冷水クーラーの補助の何れかの目的又は用途として供給されることを特徴とする第１〜３の何れかの態様に記載の冷風供給システムにある。

かかる第４の態様では、冷空気の一部が、発電所の制御機器室内に設けられた各制御機器に対する空調の補助、発電所の作業現場に対する空調の補助、及び軸冷水クーラーの補助の何れかの目的又は用途として供給される。これにより、発電所内の温度上昇による影響を抑制して各制御機器に対する温度負担を軽減することで発電所内に設置されている各制御機器の寿命を延ばすことができる。

本発明によれば、液化ガスの消費状態に応じて、発電所構内に設置されている各種装置及び機器と連携して発電所構内全体に冷風を供給できるようにしたため、発電所の構内に設置されている既設の空調装置及びその周辺機器の延命に寄与することができると共に、構内の居場所に関わらず又液化ガスの消費状態に応じて柔軟に冷風を供給して取り扱うことができる冷風供給システムを提供することが可能となる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明の構成は以下の説明に限定されない。

図１は、本発明の実施形態に係る冷風供給システムのシステム構成を示す図である。なお、本実施形態では、液化ガスとしてＬＮＧを用いて、電力会社が管理する発電所全体の環境を維持・管理する場合を想定している。

図示するように、本実施形態の冷風供給システム１は、主に、気化熱を発生させるためのＬＮＧ基地２と、ＬＮＧ基地２で発生させた気化熱を冷風として発電所の構内に供給するための制御系統３とで構成されている。

このうち、ＬＮＧ基地２は、海水を調達できる場所に設置されており、少なくとも、気化熱を発生させる際の原料となる液化ガスを貯蔵する貯蔵タンク２１を具備する発電所の燃料主系統である。そして、貯蔵タンク２１には、発電に用いられる液化ガスが貯蔵されており、燃料供給ライン（図示せず）を介して一部の液化ガスを燃料の一部として抽出するように分岐することで冷熱である気化熱を発生させることができるようになっている。すなわち、本実施形態では、このような燃料主系統から抽出される液化ガスを燃料源として供給し、供給される液化ガス量に応じて冷空気を発生させるようになっている。

一方、制御系統３は、ＬＮＧ基地２で発生した冷空気を回収して熱交換する処理を実行する熱交換部３０と発電所の構内に冷空気を供給する処理を実行する供給部４０とに大別されて構成されている。

ここで、熱交換部３０は、ＬＮＧ基地２からの冷空気を回収して熱交換する熱交換器３１、熱交換器３１で熱交換された空気を圧縮する圧縮機３２、圧縮機３２で圧縮された圧縮空気を回収して所定の冷空気を生成する第２制御系統３３、及び熱交換器３１からの圧縮空気若しくは第２制御系統からの圧縮空気を加温する加温器３４を具備している。

具体的には、熱交換器３１は、入口側の一方がＬＮＧ基地２からの配管５１を介して接続されており、出口側の一方が燃料系統に接続されると共に、他方が圧縮機３２に接続されている。すなわち、熱交換器３１で回収した冷空気の一部は冷風として発電所の構内に対して所定の温度で供給され、その他の熱交換された気化ガスは燃料系統に戻されるようになっている。ここで、制御系統３が供給する冷空気の一部は、例えば、発電所における制御機器室４３内に設けられた各制御機器に対する空調の補助、発電所内における作業現場に対する空調の補助、及び海水を熱交換して軸冷水を冷却する軸冷水クーラーの補助の何れかの目的又は用途として供給される。ここで、軸冷水クーラーは海水と軸冷水とを熱交換するもので、例えば、夏場などに海水温度が上昇すると発電所内の大型機器（例えば、タービン、モータ、ポンプ）に供給する軸冷水クーラー（軸受冷却水）の冷却能力が不足して、軸冷水温度調整弁の制御範囲を超えて温度が上昇してしまう場合がある。このような状態になった軸冷水クーラーの冷却能力を補助するために、例えば、海水と熱交換して生成された冷却水を軸冷水として供給するようにしたり、温度が上昇した軸冷水を冷空気で冷却したりすることで、発電所内の大型機器の故障や破損などを予防することもできる。このようにして、例えば、気化して生成した冷空気や冷却水を空調装置４１に対して優先的且つ補助的な要素として活用することができる。このような熱交換器３１は、液化ガスの消費状態に応じて冷空気の熱交換を実行する。すなわち、熱交換器３１は、液化ガスの消費があった際に発生する冷空気を回収して熱交換する。

ここで、液化ガスの消費状態は、熱交換器３１の起動条件と連動して制御されるものである。具体的には、液化ガスの消費状態として液化ガスの消費があったか否か及び液化ガスの消費量が検知できるように燃料主系統又は制御系統３を構成することで、例えば、液化ガスの消費量に応じて熱交換される冷空気量を想定することができるため、想定された冷空気量に応じて空調装置４１の稼働状態を調節することもできる。ここで、液化ガスの消費状態を検知するための燃料主系統又は制御系統３の構成手法としては、例えば、液化ガスが通過する流路に流量センサなどを設けるようにすることなどが考えられる。

また、熱交換器３１と圧縮機３２は、２つの流路に分岐する配管５４を介して接続されており、配管５４上にはフィルターのように機能する除湿装置５５がそれぞれ設けられている。

さらに、熱交換器３１の入口側の他方は、第２制御系統３３を介して加温器３４に接続されており、熱交換器３１で熱交換された冷空気を所定の温度や湿度に生成して供給部４０に排出できるようになっている。ここで、図１に示す例では、第２制御系統３３を具備した構成を示しているが、熱交換器３１は必ずしも第２制御系統３３を介して接続されていなくてもよく、例えば、そのまま加温器３４と接続されるようにしてもよい。

また、加温器３４は、後述する供給部４０の空調装置４１と接続されており、空調装置４１からの排熱や冷熱を所定の温度に加温して再び供給部４０に戻すことで空気の循環ができるようになっている。

一方、供給部４０は、発電所の構内における空気を調節する空調装置４１、冷空気を構内に分散させる際の空気孔となる空気ヘッダ４２、及び発電所を制御するための各制御機器が設置されている制御機器室４３を具備している。ここで、空調装置４１は既設のものを想定している。

具体的には、空調装置４１は、一方が空調した冷空気の流路となる配管６１を介して空気ヘッダ４２に接続されていると共に、他方が排熱の流路となる配管５２を介して空調により発生する排熱を回収する加温器３４と接続されている。これにより、空調装置４１から排出される温空気を加温器３４で回収して再利用できるようになっている。そして、配管６１は、加温器３４の出口側と接続されている配管６２と空気の導入を調整する調整弁６３を介して接続されており、空調装置４１及び加温器３４からの冷空気が適宜空気ヘッダ４２に供給されるようになっている。すなわち、空調装置４１からの冷風と熱交換部３０からの冷風の導入を調整弁６３で調整しながら空気ヘッダ４２に冷風が供給されるようになっている。

そして、空気ヘッダ４２は、発電所の構内のあらゆる場所に冷空気を冷風として供給すると共に、各制御機器室４３ａ及び４３ｂに冷風が供給できるように配管６４及び６５を介して供給口６６ａ及び６６ｂが設けられている。ここで、本実施形態では、夏場における発電所内の維持・管理を想定しているため、例えば、建屋温度は４０度〜５０度となる。このような室内環境を快適なものにするため、空気ヘッダ４２から供給される冷風は、人間の身体や機器の動作に負担がかからない程度の温度として、例えば２０度〜２５度となるように調節すればよい。

また、各制御機器室４３ａ及び４３ｂには、例えば、図示するように、軸マスタ４３１、シーケンス制御４３３、調整制御４３４、監視コントローラ４３２及び４３５などの各制御機器が設けられており、各制御機器室４３の発熱体となる各制御機器４３１〜４３５を供給口６６ａ及び６６ｂから供給される冷風で冷却することで発電所の稼働状態や季節毎の気温に応じて変化する室内温度を適切に維持することができる。

上述のような構成により、例えば、空気ヘッダ４２、供給口６６ａ及び６６ｂにホースやノズルなどを差し込むことでスポットクーラーとして発電所の構内に冷風を供給することができる。そして、発電所の構内を作業のし易い環境に整えることができると共に、各制御機器の温度上昇を抑制することも可能となる。例えば、作業者の集中力の低下や温度上昇による制御機器の破損などを低減させることができる。

ここで、熱交換部３０が具備する第２制御系統３３の構成について具体的に説明する。図２は、本発明の実施形態に係る第２制御系統のシステム構成を示す図である。

図示するように、第２制御系統３３は、熱交換器３１からの冷空気を２方向から導入する導入口３３０ａ及び３３０ｂを有しており、同様の構成からなる制御ラインを２系統具備している。具体的には、熱交換器３１から排出される冷空気を圧縮する圧縮機３３１及び圧縮機３３１で圧縮された圧縮空気をさらに熱交換する第２熱交換器３３２を別系統として具備している。ここで、２系統の制御ラインは、混合器３３３との分岐点で接続されて加温器３４に接続されるようになっている。

また、２系統の制御ラインの一方は、第２熱交換器３３２（図２に例示する第２熱交換器３３２ｂ）を介さずに構成されるようにしてもよい。このような構成により、例えば、性質の異なる圧縮空気を混合させてより自由度のある冷風を供給することができる。

上述のような構成により、第２制御系統３３では、熱交換器３１から排出される冷空気を性質の異なる圧縮空気としてそれぞれ生成した後に第２制御系統３３の分岐点である混合器３３３において混合することで所定の温度からなる空気を供給することができる。ここでいう所定の温度とは、混合後の出口温度が約１５度となる温度である。また、この場合に供給される空気の温度は、第２制御系統３３の２系統からそれぞれ排出される圧縮空気の配合比率を変化させることで調節されるようになっている。また、混合させる際の配合比率は、制御ライン上にそれぞれ流量センサや温度センサを設けることで、通過する空気の状態に応じて割合を調整されるようにすればよい。なお、これら制御は、図示しない制御部により自動的に制御されるようにすればよい。これにより、例えば、性質の異なる圧縮空気を適度な割合に混合させて必要な温度、湿度、及び気圧からなる冷空気を排出させることができる。

上述のように、本実施形態によれば、季節による気温変化、液化ガスの消費状態、及び空調装置４１の稼働状態などの外的環境及び内的環境の双方に応じて冷風の供給が制御されるようになっているため、発電所の作業又は保守に快適な温度環境を柔軟に構築することができる。これにより、室内温度による影響を抑えて各装置や機器に対する負担を少なくすることで寿命を延ばすことができるため、発電所の構内に設置されている既設の空調装置４１及びその周辺の各制御機器４３１〜４３５の延命に寄与することが可能となる。

また、既設の空調装置４１と連携したシステムを構築したことで、ＬＮＧ基地２で液化ガスを気化する必要があるときにＬＮＧ基地２からの空気を冷空気として優先的且つ補助的に構内に循環させることができる。これにより、構内の居場所に関わらず又液化ガスの消費状態に応じて柔軟に冷風を供給して取り扱うことが可能となる。

上述した実施形態では、熱交換器３１が制御系統３に組み込まれて配置されている構成を例示したが、これに限定されず、例えば、熱交換器３１又は熱交換器３１を含む熱交換部３０を制御系統３の外部に配置するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る冷風供給システムのシステム構成を示す図である。本発明の実施形態に係る第２制御系統のシステム構成を示す図である。

符号の説明

２ＬＮＧ基地
３制御系統
２１貯蔵タンク
５１、５２、５４、６１、６２、６４、６５配管
３０熱交換部
３１熱交換器
３２圧縮機
３３第２制御系統
３４加温器
４０供給部
４１空調装置
４２空気ヘッダ
４３（４３ａ、４３ｂ）制御機器室
５５除湿装置
６３調整弁
６６（６６ａ、６６ｂ）供給口
３３０（３３０ａ、３３０ｂ）導入口
３３１（３３１ａ、３３１ｂ）圧縮機
３３２（３３２ａ、３３２ｂ）第２熱交換器
３３３混合器
４３１軸マスタ
４３２、４３５監視コントローラ
４３３シーケンス制御
４３４調整制御
４３３シーケンス制御

Claims

発電に用いられる液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクから、燃料供給ラインを介して分岐される一部の液化ガスを燃料の一部として抽出することで冷熱である気化熱を発生させて発電所の構内に冷風を供給する冷風供給システムであって、
前記発電所の構内における空気を調節する空調装置と、
前記液化ガスの消費があった際に発生する冷空気を回収して熱交換するとともに、前記空調装置から排出される温空気を回収して熱交換するようにした熱交換器と、
前記液化ガスの消費量に応じて熱交換される冷空気量を想定するとともに、想定された前記冷空気量に応じて前記空調装置の稼働状態を調節することにより、前記液化ガスの消費状態に応じて、前記熱交換器で回収した冷空気の一部を冷風として前記発電所の構内に対して所定の温度で供給するように制御する制御系統とを具備することを特徴とする冷風供給システム。
前記熱交換器から排出される冷空気を圧縮する圧縮機及び当該圧縮機で圧縮された圧縮空気をさらに熱交換する第２熱交換器を別系統として２系統有する第２制御系統をさらに具備し、前記熱交換器から排出される冷空気を性質の異なる圧縮空気としてそれぞれ生成した後に前記第２制御系統の分岐点において混合することで所定の温度からなる空気を供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の冷風供給システム。
前記所定の温度は、前記第２制御系統の２系統からそれぞれ排出される圧縮空気の配合比率を変化させることで調節されることを特徴とする請求項２に記載の冷風供給システム。
前記制御系統が供給する冷空気の一部は、前記発電所における制御機器室内に設けられた各制御機器に対する空調の補助、前記発電所内における作業現場に対する空調の補助、及び海水を熱交換して軸冷水を冷却する軸冷水クーラーの補助の何れかの目的又は用途として供給されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の冷風供給システム。