JP4868944B2

JP4868944B2 - Combined gas power generation system and method using gas hydrate

Info

Publication number: JP4868944B2
Application number: JP2006150594A
Authority: JP
Inventors: 田中　　誠; 滋南原; 真史村田
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: JP2007321601A

Description

ガスハイドレートから分離して得られるガスを燃料として発電するガス複合発電システム及び方法に関する。 The present invention relates to a combined gas power generation system and method for generating electricity using gas obtained by separation from gas hydrate as fuel.

近年、燃料ガスを貯蔵し、輸送する形態として優れているガスハイドレートの利用について様々な技術が開発されている。例えば、特許文献１には、天然ガスハイドレートから分離生成される天然ガスをガスタービン発電の燃料として利用する技術が開示されている。しかし、この技術においては、ガスハイドレートから生成される水は廃熱回収ボイラで水蒸気にされた後、燃料ガスを混合して燃焼機に供給されており、この水蒸気を発電用のエネルギーとして有効利用できていない。
特開２００２−３７１８６２号公報 In recent years, various techniques have been developed for the use of gas hydrate, which is an excellent form for storing and transporting fuel gas. For example, Patent Document 1 discloses a technique of using natural gas separated and generated from natural gas hydrate as fuel for gas turbine power generation. However, in this technology, the water generated from the gas hydrate is converted into steam by a waste heat recovery boiler, and then fuel gas is mixed and supplied to the combustor. This steam is effective as energy for power generation. Not available.
JP 2002-371862 A

一方、本発明は、燃料ガスをゲストガスとするガスハイドレートから分離生成されるガスと水とをガス複合発電に利用することで、高効率の発電システム及び方法を提供することを目的とする。 On the other hand, an object of the present invention is to provide a highly efficient power generation system and method by using gas and water separated and generated from a gas hydrate using a fuel gas as a guest gas for gas combined power generation. .

第1の発明は、ガスハイドレートを利用するガス複合発電システムであって、
前記ガスハイドレートを貯蔵するタンクと、
前記ガスハイドレートを分離して生成されるガスを燃料として燃焼させて発電するガスタービン発電機と、
前記ガスハイドレートを分離して生成される水と、前記ガスタービン発電機で生じる燃焼ガスの熱と、を利用して蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラで生成した蒸気を利用して発電する蒸気タービン発電機と、
を備えることを特徴とするガス複合発電システムである。 A first invention is a gas combined power generation system using gas hydrate,
A tank for storing the gas hydrate;
A gas turbine generator for generating electricity by burning the gas generated by separating the gas hydrate as fuel; and
A boiler that generates steam using water generated by separating the gas hydrate and heat of combustion gas generated in the gas turbine generator;
A steam turbine generator for generating electricity using steam generated in the boiler;
A gas combined power generation system comprising:

第２の発明は、第１の発明に記載のガス複合発電システムであって、
前記ガスタービン発電機の出力量の指令値に基づいて必要な前記タンク内のガス圧を算出するガス圧算出部と、
前記タンクのガス圧を計測する圧力計と、
前記ガス圧算出部で算出されたガス圧と前記圧力計で計測されたガス圧とに基づいて前記タンク内のガス圧を制御するガス圧制御部と、
を備えることを特徴とするガス複合発電システムである。 The second invention is a gas combined power generation system according to the first invention,
A gas pressure calculation unit for calculating a gas pressure in the tank necessary based on a command value of an output amount of the gas turbine generator;
A pressure gauge for measuring the gas pressure in the tank;
A gas pressure control unit that controls the gas pressure in the tank based on the gas pressure calculated by the gas pressure calculation unit and the gas pressure measured by the pressure gauge;
A gas combined power generation system comprising:

第３の発明は、第２の発明に記載のガス複合発電システムであって、
開状態で前記タンク内のガスを排出可能とし、閉状態で前記タンク内のガスの排出を禁止するガス利用弁を備え、
前記ガス圧制御部は、前記圧力計で計測されたガス圧と前記ガス圧算出部で算出されたガス圧とに基づいて前記温排水弁の開度を調節することを特徴とするガス複合発電システムである。 A third invention is a gas combined power generation system according to the second invention,
A gas use valve that allows the gas in the tank to be discharged in the open state and prohibits the gas in the tank in the closed state;
The gas pressure control unit adjusts the opening degree of the warm drain valve based on the gas pressure measured by the pressure gauge and the gas pressure calculated by the gas pressure calculation unit. System.

第４の発明は、第２又は第３の発明に記載のガス複合発電システムであって、
前記蒸気タービンから排出される蒸気を冷媒と熱変換させることにより水にする復水器と、
閉状態で前記タンクへ供給される前記冷媒を供給可能とし、開状態で前記タンクへ供給される前記冷媒への供給を禁止する温排水弁と、を備え、
前記タンクは、前記冷媒から前記ガスハイドレートに熱を供給する手段を有し、
前記ガス圧制御部は、前記圧力計で計測されたガス圧と前記ガス圧算出部で算出されたガス圧とに基づいて前記温排水弁の開度を調節することを特徴とするガス複合発電システムである。 A fourth invention is a gas combined power generation system according to the second or third invention,
A condenser for converting the steam discharged from the steam turbine into water by heat-converting it with a refrigerant;
A warm drain valve that enables supply of the refrigerant supplied to the tank in a closed state and prohibits supply to the refrigerant supplied to the tank in an open state;
The tank has means for supplying heat from the refrigerant to the gas hydrate,
The gas pressure control unit adjusts the opening degree of the warm drain valve based on the gas pressure measured by the pressure gauge and the gas pressure calculated by the gas pressure calculation unit. System.

第５の発明は、第１〜第３の発明の何れかに記載のガス複合発電システムであって、
前記蒸気タービン発電機の出力量の指令値に基づいて前記ボイラへの水供給量を算出する水量算出部と、
前記蒸気タービンへ供給される水の量を計測する流量計と、
前記水量算出部で算出された水供給量と前記流量計で計測された水量とに基づいて前記タンク内のガス圧を制御する水量制御部と、
を備えることを特徴とするガス複合発電システムである。 A fifth invention is the gas combined power generation system according to any one of the first to third inventions,
A water amount calculation unit for calculating a water supply amount to the boiler based on a command value of an output amount of the steam turbine generator;
A flow meter for measuring the amount of water supplied to the steam turbine;
A water amount control unit for controlling the gas pressure in the tank based on the water supply amount calculated by the water amount calculation unit and the water amount measured by the flow meter;
A gas combined power generation system comprising:

第６の発明は、第５の発明に記載のガス複合発電システムであって、
開状態で前記タンクで生成された水を排出可能とし、閉状態で前記タンクで生成された水の排出を禁止する水利用弁を備え、
前記水量制御部は、前記流量計で計測される水量と前記水量算出部で算出された水量とに基づいて前記水利用弁の開度を調節することを特徴とするガス複合発電システムである。 A sixth invention is a gas combined power generation system according to the fifth invention,
Comprising a water use valve that allows the water generated in the tank to be discharged in an open state and prohibits the water generated in the tank in a closed state;
The water volume control unit adjusts the opening of the water use valve based on the water volume measured by the flow meter and the water volume calculated by the water volume calculation unit.

第７の発明は、第５又は第６の発明に記載のガス複合発電システムであって、
前記蒸気タービンから排出される蒸気を冷媒と熱変換させることにより水にする復水器と、
開状態で前記復水器で生成された水を前記ボイラに供給可能とし、閉状態で前記復水器で生成された水の前記ボイラへの供給を禁止する復水弁と、を備え、
前記水量制御部は、前記流量計で計測される水量と前記水量算出部で算出された水供給量とに基づいて前記復水弁の開度を調節することを特徴とするガス複合発電システムである。 A seventh invention is the gas combined power generation system according to the fifth or sixth invention,
A condenser for converting the steam discharged from the steam turbine into water by heat-converting it with a refrigerant;
A condenser valve that enables supply of water generated in the condenser in the open state to the boiler, and prohibits supply of water generated in the condenser in the closed state to the boiler;
In the gas combined power generation system, the water amount control unit adjusts an opening degree of the condensate valve based on a water amount measured by the flow meter and a water supply amount calculated by the water amount calculation unit. is there.

第８の発明は、第１、第２、第３、第５又は第６の発明に記載のガス複合発電システムであって、
開閉することで、前記ガスタービン発電機へ供給されるガスの量に調節可能なガス量弁と、
前記ガスタービン発電機の出力量の指令値に基づいて前記ガスタービン発電機で必要となるガスの量を算出するガス量算出部と、
前記ガス量算出部で算出されたガス量に基づいて、前記ガスの量を前記ガスタービン発電機へ供給するよう前記ガス量弁の開度を制御するガス圧制御部と、
を備えることを特徴とするガス複合発電システムである。 An eighth invention is a gas combined power generation system according to the first, second, third, fifth or sixth invention,
A gas amount valve adjustable to the amount of gas supplied to the gas turbine generator by opening and closing; and
A gas amount calculation unit that calculates an amount of gas required in the gas turbine generator based on a command value of an output amount of the gas turbine generator;
Based on the gas amount calculated by the gas amount calculation unit, a gas pressure control unit that controls the opening of the gas amount valve so as to supply the gas amount to the gas turbine generator;
A gas combined power generation system comprising:

第９の発明は、第１、第２、第３、第５、第６、又は第８の発明に記載のガス複合発電システムであって、
前記蒸気タービンから排出される蒸気を冷媒と熱変換させることにより水にする復水器を備えることを特徴とするガス複合発電システムである。 A ninth invention is the gas combined power generation system according to the first, second, third, fifth, sixth, or eighth invention,
A gas combined power generation system comprising a condenser that converts water discharged from the steam turbine into water by heat-converting the steam with a refrigerant.

第１０の発明は、第４、第７又は第９の発明に記載のガス複合発電システムであって、
前記タンクは、前記冷媒から前記ガスハイドレートに熱を供給する手段を有することを特徴とするガス複合発電システムである。 A tenth invention is a gas combined power generation system according to the fourth, seventh or ninth invention,
In the gas combined power generation system, the tank includes means for supplying heat from the refrigerant to the gas hydrate.

第１１の発明は、第４、第７、第９又は第１０の発明に記載のガス複合発電システムであって、
前記復水器で生成された水から、前記タンクでガスハイドレートから分離生成された水に熱を提供する熱交換器を備えることを特徴とするガス複合発電システムである。 An eleventh invention is a gas combined power generation system according to the fourth, seventh, ninth or tenth invention,
A combined gas power generation system comprising a heat exchanger that supplies heat from water generated by the condenser to water generated by separation from gas hydrate in the tank.

なお、本発明にて「開度を調整する」とは、弁の開度を連続的に調整する場合のみならず、開閉弁を用いて、その開閉を切り換える場合も含まれるものとする。 In the present invention, “adjusting the opening degree” includes not only the case where the opening degree of the valve is continuously adjusted, but also the case where the opening / closing is switched using an on-off valve.

本発明によれば、ガスハイドレートから分離生成されるガスと水とをガス複合発電に利用することで、高効率の発電システム及び方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a highly efficient electric power generation system and method can be provided by utilizing the gas isolate | separated and produced | generated from gas hydrate and water for gas combined power generation.

図１は、本発明の一実施形態であるガス複合発電システム１の全体構成図である。同図に示すように、本実施形態のガス複合発電システム１は、タンク１０、ガスタービン発電機２０、廃熱回収ボイラ３０、蒸気タービン発電機４０、復水器５０、熱交換器６０、ガス利用弁１３１、復水弁１３２、水利用弁１３３、温排水弁１３４、ガス量弁１３５、流量計１４１、ポンプ１４２〜１４３、制御部２００などを備える。また、タンク１０は圧力計１１とレベル計１２などを備え、制御部２００は、ガス圧算出部２１０、水量算出部２２０、ガス量算出部２３０を備えている。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of a combined gas power generation system 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the combined gas power generation system 1 of the present embodiment includes a tank 10, a gas turbine generator 20, a waste heat recovery boiler 30, a steam turbine generator 40, a condenser 50, a heat exchanger 60, and a gas. A use valve 131, a condensate valve 132, a water use valve 133, a warm drain valve 134, a gas amount valve 135, a flow meter 141, pumps 142 to 143, a control unit 200 and the like are provided. The tank 10 includes a pressure gauge 11 and a level gauge 12, and the control unit 200 includes a gas pressure calculation unit 210, a water amount calculation unit 220, and a gas amount calculation unit 230.

タンク１０は、耐圧性及び断熱性に優れた、ガスハイドレートを貯蔵することのできるタンクである。なお、本発明で用いるガスハイドレートのゲストガスは可燃ガスであればよく、例えば、天然ガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、水素等の可燃ガスを用いることができる。このタンク１０においてガスハイドレートは分離して、ガスと水とを生成する。 The tank 10 is a tank capable of storing a gas hydrate having excellent pressure resistance and heat insulation. Note that the gas hydrate guest gas used in the present invention may be a combustible gas. For example, a combustible gas such as natural gas, methane, ethane, propane, butane, or hydrogen can be used. In this tank 10, the gas hydrate is separated to generate gas and water.

タンク１０は、圧力計１１を備えており、タンク内の圧力を測定することができる。圧力計１１による測定結果は、制御部２００に送信される。タンク１０は、レベル計１２も備えており、ガスハイドレートから分離生成された水がタンク内で貯蔵されている量を計測することができる。レベル計１２による測定結果は、制御部２００に送信される。 The tank 10 includes a pressure gauge 11 and can measure the pressure in the tank. A measurement result by the pressure gauge 11 is transmitted to the control unit 200. The tank 10 is also provided with a level meter 12 and can measure the amount of water separated and generated from the gas hydrate stored in the tank. A measurement result by the level meter 12 is transmitted to the control unit 200.

ガスタービン発電機２０は、タンク１０においてガスハイドレートから分離生成されるガスの供給をガス配管１０１及び１０３を通じて受け、そのガスを燃料として燃焼させて発電する発電機である。一般にガスタービンに燃料ガスを供給する際には、コンプレッサ等で燃料ガスに圧力をかける必要があるが、ガス複合発電システム１においてはタンク１０のガス圧を利用してガスタービン発電機２０に燃料ガスを供給するのでコンプレッサは不要となる。 The gas turbine generator 20 is a generator that receives the supply of gas separated and generated from the gas hydrate in the tank 10 through the gas pipes 101 and 103 and burns the gas as fuel to generate power. In general, when supplying fuel gas to a gas turbine, it is necessary to apply pressure to the fuel gas with a compressor or the like. In the gas combined power generation system 1, fuel is supplied to the gas turbine generator 20 using the gas pressure in the tank 10. Since gas is supplied, no compressor is required.

廃熱回収ボイラ３０は、ガスタービン発電機２０から排出される排気ガスの供給をガス配管１０４を通じて受けて、その排気ガスの廃熱を利用して水を沸騰させて水蒸気を生成する。ここで用いる水は、タンク１０でガスハイドレートから分離生成された水や後述する復水器５０で生成された水である。一般にボイラに水を供給する際には、ポンプ等で水に圧力をかける必要があるが、ガス複合発電システム１においてはタンク１０の圧力を利用して廃熱回収ボイラ３０に水を供給するのでポンプは不要となる。 The waste heat recovery boiler 30 receives the supply of exhaust gas discharged from the gas turbine generator 20 through the gas pipe 104 and uses the waste heat of the exhaust gas to boil water to generate water vapor. The water used here is water generated by separation from the gas hydrate in the tank 10 or water generated by the condenser 50 described later. In general, when water is supplied to the boiler, it is necessary to apply pressure to the water with a pump or the like. However, in the gas combined power generation system 1, water is supplied to the waste heat recovery boiler 30 using the pressure of the tank 10. A pump is not required.

蒸気タービン発電機４０は、廃熱回収ボイラ３０で生成された水蒸気の供給を配管１１６を通じて受けて、その水蒸気の圧力を用いて発電する発電機である。 The steam turbine generator 40 is a generator that receives supply of steam generated by the waste heat recovery boiler 30 through the pipe 116 and generates power using the pressure of the steam.

復水器５０は、蒸気タービン発電機４０から排出される水蒸気の供給を配管１１７を通じて受け、その水蒸気を冷媒で冷却することにより水を生成する。なお、ここで冷媒には、流体であれば何でもよく、例えば発電所が海の近くに立地する場合であれば、ポンプ１４２により海水をくみ上げて冷媒として利用してもよい。 The condenser 50 receives supply of water vapor discharged from the steam turbine generator 40 through the pipe 117, and generates water by cooling the water vapor with a refrigerant. Here, the refrigerant may be anything as long as it is fluid. For example, if the power plant is located near the sea, seawater may be pumped up by the pump 142 and used as the refrigerant.

また、この冷媒は、配管１２１を通じてタンク１０に供給し、冷媒が有する熱をタンク１０に貯蔵されているガスハイドレートに提供することでガスハイドレートのガスと水とへの分離を促進することができる。なお、冷媒は、上記の通り、まず復水器５０で熱を受け取りタンク１０で熱を受け渡すこととしてもよいし、まずタンク１０で冷熱を受け取り復水器５０で冷熱を受け渡すこととしてもよい。 In addition, the refrigerant is supplied to the tank 10 through the pipe 121, and the heat of the refrigerant is provided to the gas hydrate stored in the tank 10, thereby promoting the separation of the gas hydrate into gas and water. Can do. In addition, as above-mentioned, as for a refrigerant | coolant, it is good also as receiving heat with the condenser 50 first, and delivering heat with the tank 10, or as first receiving cold heat with the tank 10 and delivering cold heat with the condenser 50. Good.

熱交換器６０では、復水器５０で生成された水の供給を配管１１４を通じて受け、またタンク１０でガスハイドレートから分離生成された水の供給を配管１１３を通じてうけて、それらの水の間で熱交換させることにより、ガスハイドレート由来の水を温める。 In the heat exchanger 60, the water generated in the condenser 50 is received through the pipe 114, and the water generated by separation from the gas hydrate in the tank 10 is received through the pipe 113, and the water between the water is generated. Heat the gas hydrate-derived water by heat exchange at.

流量計１４１は、タンク１０から熱交換器６０を経て廃熱回収ボイラ３０に供給される水と復水器５０から復水弁１３２を経て廃熱回収ボイラ３０に供給される水とが合流した配管１１５を流れる水の量を計測する。 In the flow meter 141, water supplied from the tank 10 via the heat exchanger 60 to the waste heat recovery boiler 30 and water supplied from the condenser 50 via the condensate valve 132 to the waste heat recovery boiler 30 merged. The amount of water flowing through the pipe 115 is measured.

制御部２００は、発電機の出力量の指令値と、圧力計１１、レベル計１２、流量計１４１から送られてきた夫々の計測結果に基づいて、ガス圧算出部２１０は、発電機の出力量の指令値に基づいてその発電出力量を得るのに必要なタンク１０内のガス圧を算出し、水量算出部２２０は、発電機の出力量の指令値に基づいて廃熱回収ボイラ３０への水供給量を算出し、またガス量算出部２３０は、発電機の出力量の指令値に応じてガスタービン発電機２０で必要となるガスの量を算出する。これら各算出部２１０〜２３０での算出結果に基づき、制御部２００は、ガスタービン発電機２０、廃熱回収ボイラ３０、蒸気タービン発電機４０、各弁１３１〜１３５、ポンプ１４２〜１４３を制御する。各弁１３１〜１３５は、制御部２００による制御信号を受けて開度を調節されることにより、ガスや水等の流量を調節することができる。以下、制御部２００による制御について説明する。 Based on the command value of the output amount of the generator and the measurement results sent from the pressure gauge 11, the level gauge 12, and the flow meter 141, the control unit 200 calculates the output of the generator. The gas pressure in the tank 10 necessary to obtain the power generation output amount is calculated based on the command value of the power amount, and the water amount calculation unit 220 supplies the waste heat recovery boiler 30 to the waste heat recovery boiler 30 based on the command value of the output amount of the generator. Further, the gas amount calculation unit 230 calculates the amount of gas required by the gas turbine generator 20 according to the command value of the output amount of the generator. Based on the calculation results of these calculation units 210 to 230, the control unit 200 controls the gas turbine generator 20, the waste heat recovery boiler 30, the steam turbine generator 40, the valves 131 to 135, and the pumps 142 to 143. . Each valve 131 to 135 can adjust the flow rate of gas, water, or the like by adjusting the opening degree in response to a control signal from the control unit 200. Hereinafter, control by the control unit 200 will be described.

まず、制御部２００は、圧力計１１で計測されたガス圧とガス圧算出部２１０で算出されたガス圧とに基づいてガス利用弁１３１の開度を調節する。すなわち、タンク１０において、ガスタービン発電機２０で燃料として必要なガスの量を上回る量のガスが分離生成された場合はガス利用弁１３１を開き、ガス配管１０２を通じて排出することで、余分なガスをガスタービン発電機２０での燃焼以外の用途に適宜利用できるようにすることができる。 First, the control unit 200 adjusts the opening of the gas use valve 131 based on the gas pressure measured by the pressure gauge 11 and the gas pressure calculated by the gas pressure calculation unit 210. That is, in the tank 10, when the gas turbine generator 20 generates and separates gas that exceeds the amount of gas required as fuel, the gas use valve 131 is opened and discharged through the gas pipe 102, thereby removing excess gas. Can be appropriately used for purposes other than combustion in the gas turbine generator 20.

また、制御部２００は、流量計１４１で計測される水量と水量算出部２２０で算出された水供給量とに基づいて復水弁１３２の開度を調節する。すなわち、タンク１０でガスハイドレートから分離生成される水の量が廃熱回収ボイラ３０で必要となる水の量を下回る場合には、復水弁１３２を開いて復水器５０で生成された水も利用することで、廃熱回収ボイラ３０で必要な水の量を確保する。なお、復水器５０で生成された水の圧力がタンク１０内の圧力を下回る場合は、ポンプ１４３により加圧することで、水を供給することができる。 In addition, the control unit 200 adjusts the opening degree of the condensate valve 132 based on the water amount measured by the flow meter 141 and the water supply amount calculated by the water amount calculation unit 220. That is, when the amount of water separated and generated from the gas hydrate in the tank 10 is less than the amount of water required in the waste heat recovery boiler 30, the condensate valve 132 is opened and the water is generated in the condenser 50. The amount of water required by the waste heat recovery boiler 30 is secured by using water. In addition, when the pressure of the water produced | generated with the condenser 50 is less than the pressure in the tank 10, it can supply water by pressurizing with the pump 143. FIG.

さらに、制御部２００は、流量計１４１で計測される水量と水量算出部２２０で算出された水量とに基づいて水利用弁１３の開度を調節する。すなわち、タンク１０においてガスハイドレートから分離生成される水の量が、廃熱回収ボイラ３０で必要となる水の量を上回る場合には水利用弁１３３を開き、余分な水を配管１１２を通じて排出することでこの水を廃熱回収ボイラ３０での用途以外に利用することができる。 Further, the control unit 200 adjusts the opening degree of the water use valve 13 based on the water amount measured by the flow meter 141 and the water amount calculated by the water amount calculation unit 220. That is, when the amount of water separated and generated from the gas hydrate in the tank 10 exceeds the amount of water required by the waste heat recovery boiler 30, the water use valve 133 is opened and excess water is discharged through the pipe 112. By doing so, this water can be used for purposes other than the use in the waste heat recovery boiler 30.

制御部２００は、タンク１０のガス圧とガス圧算出部２１０で算出されたガス圧とに基づいて温排水弁１３４の開度を調節してタンク１０へ供給される冷媒の量を増減させる。すなわち、タンク１０内においてガスタービン発電機２０等で必要とする量を上回る量のガスがガスハイドレードから分離生成された場合には、タンク１０におけるガスハイドレートの分離を抑制する必要があるので、タンク１０に提供される熱の量を減少させるべく、タンク１０に供給される冷媒の量を温排水弁１３４を開いて減少させる。一方で、タンク１０内においてガスタービン発電機等で必要とする量を下回る量のガスしかガスハイドレードから分離生成されていない場合には、タンク１０におけるガスハイドレートの分離を促進する必要があるので、タンク１０に提供される熱の量を増加させるべく、タンク１０に供給される冷媒の量を温排水弁１３４を閉じて増加させる。 The control unit 200 adjusts the opening of the warm drain valve 134 based on the gas pressure in the tank 10 and the gas pressure calculated by the gas pressure calculation unit 210 to increase or decrease the amount of refrigerant supplied to the tank 10. That is, when an amount of gas exceeding the amount required by the gas turbine generator 20 or the like in the tank 10 is separated and generated from the gas hydrate, it is necessary to suppress the separation of the gas hydrate in the tank 10. In order to reduce the amount of heat provided to the tank 10, the amount of refrigerant supplied to the tank 10 is reduced by opening the warm drain valve 134. On the other hand, in the case where only an amount of gas that is less than that required by the gas turbine generator or the like is separated from the gas hydrate in the tank 10, it is necessary to promote the separation of the gas hydrate in the tank 10. Therefore, in order to increase the amount of heat provided to the tank 10, the amount of refrigerant supplied to the tank 10 is increased by closing the warm drain valve 134.

制御部２００は、ガスタービン発電機２０が停止している場合にはガス量弁１３５を閉め、ガスタービン発電機２０が発電運転している場合にはガス量算出部２３０で算出されたガスの量に基づいてガス量弁１３５の開度を調節する。すなわち、タンク１０内のガス圧は、ガスハイドレートから分離生成されるガスの量及びガス配管１０２を通じて利用されるガスの量により変動するので、ガス量弁１３５によりガスタービン発電機２０へ供給する燃料ガスの量が適切になるよう調節する。 The control unit 200 closes the gas amount valve 135 when the gas turbine generator 20 is stopped, and controls the gas amount calculated by the gas amount calculation unit 230 when the gas turbine generator 20 is in power generation operation. The opening degree of the gas amount valve 135 is adjusted based on the amount. That is, the gas pressure in the tank 10 varies depending on the amount of gas separated and generated from the gas hydrate and the amount of gas used through the gas pipe 102, and is thus supplied to the gas turbine generator 20 by the gas amount valve 135. Adjust the amount of fuel gas to an appropriate level.

以上の通り、本実施形態のガス複合発電システム１によれば、燃料ガスをゲストガスとしたガスハイドレートを用いてガスタービン発電機２０と廃熱回収ボイラ３０と蒸気タービン発電機４０とからなるガス複合発電を行うことができる。ガスハイドレートからガスが分離生成されると、ガスハイドレートが密閉したタンク１０に貯蔵されていれば、その貯蔵タンク１０内の圧力が高くなる。ガス複合発電システム１では、この圧力を利用してガスタービン発電機２０への燃料ガスの供給と、廃熱回収ボイラ３０への水の供給と、を行うことができるので、コンプレッサやポンプなどが不要となるとのメリットがある。さらに、コンプレッサやポンプなどが不要となることにより、これらを稼動させるためのエネルギーが不要となることから、システム全体のエネルギー効率を向上させることができる。 As described above, according to the gas combined power generation system 1 of the present embodiment, the gas turbine generator 20, the waste heat recovery boiler 30, and the steam turbine generator 40 are formed using the gas hydrate using the fuel gas as the guest gas. Combined gas power generation can be performed. When the gas is separated and generated from the gas hydrate, the pressure in the storage tank 10 is increased if the gas hydrate is stored in the sealed tank 10. In the gas combined power generation system 1, the fuel gas can be supplied to the gas turbine generator 20 and the water can be supplied to the waste heat recovery boiler 30 using this pressure. There is a merit that it becomes unnecessary. Furthermore, since the compressor and the pump are not necessary, energy for operating them is unnecessary, so that the energy efficiency of the entire system can be improved.

また、ガス複合発電システム１によれば、制御部２００によってガス利用弁１３１を制御することにより、タンク１０でガスハイドレートの分離生成された燃料ガスの量がガスタービン発電機２０で必要な量を上回った場合でも、この余分な燃料ガスを別の用途に利用することができる。 Further, according to the combined gas power generation system 1, the control unit 200 controls the gas use valve 131, so that the amount of fuel gas separated and generated in the gas hydrate in the tank 10 is the amount necessary for the gas turbine generator 20. This excess fuel gas can be used for other purposes even when the value exceeds the value.

さらに、ガス複合発電システム１によれば、制御部２００によって復水弁１３２を制御することにより、タンク１０でガスハイドレートの分離生成された水の量が廃熱回収ボイラ３０で必要となる水の量を下回る場合でも、この水の不足分を復水器５０で生成される水によって補うことができる。 Furthermore, according to the combined gas power generation system 1, the control unit 200 controls the condensate valve 132, so that the amount of water separated and generated by the gas hydrate in the tank 10 is necessary for the waste heat recovery boiler 30. Even when the amount is less than this amount, the shortage of water can be compensated by the water generated by the condenser 50.

一方で、ガス複合発電システム１によれば、制御部２００によって水利用弁１３３を制御することにより、タンク１０でガスハイドレートの分離生成された水の量が廃熱回収ボイラ３０で必要となる水の量を上回る場合には、この余分な水を別の用途に利用することができる。 On the other hand, according to the gas combined power generation system 1, the amount of water separated and generated in the gas hydrate in the tank 10 is required in the waste heat recovery boiler 30 by controlling the water use valve 133 by the control unit 200. If the amount of water is exceeded, this extra water can be used for another purpose.

なお、上記の説明では、各弁１３１〜１３５の開度を連続的に調整できるものとしたが、これに限らず、各弁１３１〜１３５として開閉弁を用いてその開閉を制御することとしてもよい。 In the above description, the opening degree of each valve 131 to 135 can be continuously adjusted. However, the present invention is not limited to this, and the opening and closing of each valve 131 to 135 may be controlled by using an opening / closing valve. Good.

ところで、多くの火力発電所では、冷媒に海水を使用しており、通常、海水は復水器５０で熱を受け取ると海に戻される。このとき、冷媒として使用した海水は、取水時よりも温度が高くなっているが、この温排水の温度は、水生生物等環境へ与える悪影響がほとんどない範囲に収める必要がある。これに対して、ガス複合発電システム１によれば、復水器５０で熱を受け取った海水は、タンク１０のガスハイドレートに熱を受け渡すことで冷却されるので、温排水の温度を下げることができ、環境への悪影響をより小さくできる。 By the way, in many thermal power plants, seawater is used as a refrigerant, and the seawater is usually returned to the sea when heat is received by the condenser 50. At this time, the temperature of the seawater used as the refrigerant is higher than that at the time of water intake, but the temperature of this warm wastewater needs to be within a range where there is almost no adverse effect on the environment such as aquatic organisms. On the other hand, according to the gas combined power generation system 1, the seawater that has received heat by the condenser 50 is cooled by delivering heat to the gas hydrate of the tank 10. And adverse effects on the environment can be reduced.

さらに、制御部２００によって温排水弁１３４を制御することにより、タンク１０へ供給されるこの冷媒の量を調節することができ、もってタンク１０に貯蔵されたガスハイドレートの分離を促進又は抑制することができる。 Further, the amount of the refrigerant supplied to the tank 10 can be adjusted by controlling the hot drain valve 134 by the control unit 200, thereby promoting or suppressing the separation of the gas hydrate stored in the tank 10. be able to.

また、ガス複合発電システム１によれば、制御部２００によってガス量弁１３５を制御することにより、ガスタービン発電機２０に供給する燃料ガスの量を発電出力に応じて調整することができる。 Further, according to the gas combined power generation system 1, the amount of fuel gas supplied to the gas turbine generator 20 can be adjusted according to the power generation output by controlling the gas amount valve 135 by the control unit 200.

なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 In addition, the description of the above embodiment is for facilitating understanding of the present invention, and does not limit the present invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.

本発明の一実施形態であるガス複合発電システム１の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a gas combined power generation system 1 according to an embodiment of the present invention.

Explanation of symbols

１ガス複合発電システム
１０タンク
１１圧力計
１２レベル計
２０ガスタービン発電機
３０廃熱回収ボイラ
４０蒸気タービン発電機
５０復水器
１３１ガス利用弁
１３２復水弁
１３３水利用弁
１３４温排水弁
１３５ガス量弁
１４１流量計
１４２〜１４３ポンプ
２００制御部
２１０ガス圧算出部
２２０水量算出部
２３０ガス量算出部 1 Gas Combined Power Generation System 10 Tank 11 Pressure Gauge 12 Level Meter 20 Gas Turbine Generator 30 Waste Heat Recovery Boiler 40 Steam Turbine Generator 50 Condenser 131 Gas Utilization Valve 132 Condensation Valve 133 Water Utilization Valve 134 Hot Drain Valve 135 Gas Quantity valve 141 Flowmeter 142-143 Pump 200 Control part 210 Gas pressure calculation part 220 Water quantity calculation part 230 Gas quantity calculation part

Claims

A gas combined power generation system using gas hydrate,
A tank for storing the gas hydrate;
A gas turbine generator for generating electricity by burning the gas generated by separating the gas hydrate as fuel; and
A boiler that generates steam using water generated by separating the gas hydrate and heat of combustion gas generated in the gas turbine generator;
A steam turbine generator for generating electricity using steam generated in the boiler;
A condenser that converts the steam discharged from the steam turbine generator into water by heat-converting it with a refrigerant;
A warm drain valve that enables supply of the refrigerant supplied to the tank in a closed state and prohibits supply to the refrigerant supplied to the tank in an open state;
The tank has means for supplying heat from the refrigerant to the gas hydrate,
Furthermore, a gas pressure calculation unit that calculates a required gas pressure in the tank based on a command value of the output amount of the gas turbine generator;
A pressure gauge for measuring the gas pressure in the tank;
A gas pressure control unit that adjusts the opening of the warm drain valve based on the gas pressure measured by the pressure gauge and the gas pressure calculated by the gas pressure calculation unit;
A combined gas power generation system comprising:

The gas combined power generation system according to claim 1,
Said gas pressure controller, a gas combined, wherein the benzalkonium control the gas pressure in the tank based on the gas pressure measured by the pressure gauge and the gas pressure calculated in the gas pressure calculation unit Power generation system.

The gas combined power generation system according to claim 1 or 2 ,
A gas use valve that allows the gas in the tank to be discharged in the open state and prohibits the gas in the tank in the closed state;
The gas pressure control unit adjusts the opening of the gas use valve based on the gas pressure measured by the pressure gauge and the gas pressure calculated by the gas pressure calculation unit. system.

The gas combined power generation system according to any one of claims 1 to 3,
A water amount calculation unit for calculating a water supply amount to the boiler based on a command value of an output amount of the steam turbine generator;
A flow meter for measuring the amount of water supplied to the steam turbine;
A water amount control unit for controlling the gas pressure in the tank based on the water supply amount calculated by the water amount calculation unit and the water amount measured by the flow meter;
A combined gas power generation system comprising:

The gas combined power generation system according to claim 4 ,
A water use valve that allows the water generated in the tank to be discharged in an open state and prohibits the water generated in the tank in a closed state;
The combined gas power generation system, wherein the water amount control unit adjusts an opening degree of the water use valve based on a water amount measured by the flow meter and a water amount calculated by the water amount calculation unit.

The gas combined power generation system according to claim 4 or 5 ,
A condenser valve that enables supply of water generated in the condenser in the open state to the boiler, and prohibits supply of water generated in the condenser in the closed state to the boiler;
The combined gas power generation system, wherein the water amount control unit adjusts an opening degree of the condensate valve based on a water amount measured by the flow meter and a water supply amount calculated by the water amount calculation unit.

A gas combined power generation system according to any one of claims 1 to 6 ,
A gas amount valve adjustable to the amount of gas supplied to the gas turbine generator by opening and closing; and
A gas amount calculation unit that calculates an amount of gas required in the gas turbine generator based on a command value of an output amount of the gas turbine generator;
Based on the gas amount calculated by the gas amount calculation unit, a gas pressure control unit that controls the opening of the gas amount valve so as to supply the gas amount to the gas turbine generator;
A combined gas power generation system comprising:

The gas combined power generation system according to any one of claims 1 to 7 ,
A gas combined power generation system comprising: a heat exchanger that supplies heat from water generated by the condenser to water generated by separation from gas hydrate in the tank.

A gas combined power generation method using gas hydrate,
A tank for storing the gas hydrate;
A gas turbine generator for generating electricity by burning the gas generated by separating the gas hydrate as fuel; and
A boiler that generates steam using water generated by separating the gas hydrate and heat of combustion gas generated in the gas turbine generator;
A steam turbine generator for generating electricity using steam generated in the boiler;
A condenser that converts the steam discharged from the steam turbine generator into water by heat-converting it with a refrigerant;
A warm drain valve that enables supply of the refrigerant supplied to the tank in a closed state and prohibits supply to the refrigerant supplied to the tank in an open state;
In the combined gas power generation system, the tank includes means for supplying heat from the refrigerant to the gas hydrate.
Calculating a required gas pressure in the tank based on a command value of an output amount of the gas turbine generator;
Measuring the gas pressure in the tank;
Adjusting the opening of the warm drain valve based on the measured gas pressure in the tank and the calculated gas pressure in the tank;
A combined gas power generation method comprising: