JPH01142219A - ガスタービン取入空気の冷却方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明はガスタービンの取入空気の冷却方法と装置に関
する。より詳しくはガスタービンの取入空気を、液化天
然ガスを気化するために用いられる熱媒体を介して冷却
しながらガスタービンに供給するガスタービンの取入空
気の冷却方法と装置に関する。

〔従来の技術〕

近年ガスタービンを使用したコンバインド火力発電所や
コ、ジェネレーション熱電併給発電所が多用される様に
なった。いずれも高温部のエネルギーの有効利用をねら
った高効率の発電所であって、従来の発電所にと巳べて
エネルギーの有効利用が計られる。

一方わが国における電力の需要は昭和４３年に夏季の需
要が冬期のそれを上回って以来連年夏季の需要が増加す
る傾向にあり、これは一般家庭や事務所は勿論クリーン
ルームや空調設備を使用する工場などでもこの傾向が著
しくなっている。最近の電力需要の夏季の一日における
傾向をグラフ化したものを第２図に示す。第２図に示す
ように午後１時を中心とした昼間時間に消費電力のピー
クが発生する。

しかるにガスタービンは大量の空気を吸入して運転する
という特性上、夏季外気温度が上昇した場合空気の比体
積が大きくなり、吸入空気のｍのＳＳが減少することに
より、その出力が第３図に示す様に減少するという問題
をか−えており、尚かつ熱消費率も上昇するという二重
の問題をか−えている。例えば１５°Ｃを基準に見ると
外界温度が３０°Ｃになるとガスタービンの出力は約１
２％低下することになり、外気温度が高くなり、もっと
もガスタービンの出力が効率良く行われてより大量の発
電が行われることが望ましい昼間時に、逆に発電量が低
下するという問題点がある。この事は昼間時の消費電力
のピークを補償することのできる発電設備を余計に準備
することが必要となるという大きな問題を生ずる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の外気温度が高くなった事に起因するガスタービン
の出力低下に係る問題点を解決するために、ガスタービ
ンの取入空気を冷却し、それによってガスタービンの出
力の低下を防いで、発電所のピーク対応力を高めると共
に熱効率の上昇を計る装置が知られている。

このような取入空気を冷却するために、種々の冷却源が
用いられている。例えば■冷凍機により製造された冷水
、■深井戸等から取水した地下水、■海水、■水の蒸発
潜熱を利用した蒸発冷却等が用いられる。

しかしこれら公知の冷却源は種々な問題点を有する。例
えば■の冷水の場合には、冷水製造のために多額の設備
投資やランニングコストを要するという問題点がある。

■の地下水の場合には、地下水の汲上げに伴う地盤や塩
水化の弊害により特定地域以外では一般的に行うことが
できない。■の海水の場合には夏季では海水の温度が高
く（太平洋岸では２６°Ｃ前後）、取入れ空気を充分冷
却できないという問題があり、又海水中の塩分による害
を避けるために海水と空気を直接触させる熱交換を採用
できず、コイル等を用いた間接的な熱交換とならざるを
得ないという問題がある。■の水の蒸発潜熱を用いる場
合には、日本においては夏季高温多湿で湿球温度が２７
°Ｃにもなり、取入空気を充分冷却できないという問題
があり、又水分を噴霧又は水膜接触等の方法で蒸発させ
るための大型の設備を必要とするという問題がある。

本発明は従来公知のガスタービン取入空気の冷却に関し
て発生する問題点を解消して簡単な設備で効率良くガス
タービン取入空気を冷却することができる方法と装置を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の前述の目的はガスタービンを作動するに際゛し
て、該ガスタービンへの取入空気を、液化天然ガス（以
下ＬＮＧと称す）を気化するために用いられる熱媒体を
介して冷却しながらガスタービンに供給するガスタービ
ン取入空気の冷却方法によって達成される。

前記ＬＮＧを気化するために用いられる熱媒体によって
直接前記取入空気を冷却してもよく、又さらに中間熱媒
体を熱媒体と取入空気の間に介在させて中間熱媒体によ
って取入空気を冷却してもよい。

前記方法を実施するための好ましい冷却装置はＬＮＧの
貯蔵タンクの下流に設けられて、ＬＮＧを気化するため
にＬＮＧと熱交換する熱媒体が循環して供給され、一方
気化された天然ガスが排出されるＬＮＧ気化装置と、ガ
スタービンの空気取入口に設けられた空気冷却装置と、
前記ＬＮＧ気化装置によって冷却された低温の前記熱媒
体を循環して前記空気冷却装置に供給する導管から成る
ことを特徴とする。

さらに好ましい冷却装置として、ＬＮＧの貯蔵タンクの
下流に設けられて、ＬＮＧを気化するためにＬＮＧと熱
交換する第１熱媒体が循環して供給され、一方気化され
た天然ガスが排出されるＬＮＧ気化装置と、前記循環す
る第１熱媒体の熱を蓄熱する蓄熱剤を有し該蓄熱剤と熱
交換する第２熱媒体が循環して供給される蓄熱器と、ガ
スタービンの空気取入口に設けられた空気冷却装置と、
前記蓄熱器によって冷却された低温の前記第２熱媒体を
循環して前記空気冷却装置に供給する導管から成るガス
タービン取入空気の冷却装置を用いることができる。

前記後者の冷却装置において、空気取入れ口に、通過す
る空気温度を検知する温度センサーを設けると共に、前
記蓄熱器と前記空気供給装置間の導管中に開閉弁を設け
、外部空気の温度に対応した所定の計画に基づいて第２
熱媒体を間欠的に前記空気供給装置に供給するとより好
ましい。このように構成することにより外部空気の温度
が低い時にはＬＮＧを気化するために用いられて逆に冷
却されることになる第１熱媒体によって蓄熱器中の蓄熱
剤を冷却し、外部空気の温度が高くなった時に蓄熱器に
第２熱媒体を流して蓄熱器中の蓄熱剤によって第２熱媒
体を冷却し、この低温になった第２熱媒体によってガス
タービン取入空気を冷却することができる。

なおこの場合電力需要の変化を検知するセンサーからの
情報に基づいて前記開閉弁を作動して第２熱媒体を間欠
的に前記空気供給装置に供給するようにしてもよく、又
時間割を設定しておき、そのタイマーにもとづき前記開
閉弁を作動してもよい。

前記第１熱媒体と第２熱媒体、第１熱媒体と蓄熱剤、蓄
熱剤と第２熱媒体、あるいは前者３種類の媒体に同一の
媒体を用いてもよい、例えば蓄熱剤を氷とし、第２熱媒
体にこの氷の溶解水を直接使用してもよい。

本発明においてＬＮＧ気化装置から排出されるＬＮＧが
直接対応するガスタービンの燃焼用として用いられても
よく、あるいは他のボイラーやガスタービン等のＬＮＧ
を用いる装置に用いられてもよい。又対応するガスター
ビンが他のＬＮＧ供給源から供給されるＬＮＧによって
作動されてもよい。

〔実施例〕

以下本発明の冷却装置の一例を示す添付図面を参照して
本発明を以下に詳述する。

第１図に本発明の冷却装置の一例を示す。ＬＮＧタンク
１に貯蔵されたＬＮＧはパイプ２を経てＬＮＧ気化装置
３に供給される。ＬＮＧ気化装置３には蓄熱器４中の蓄
熱剤４ａと熱交換する第１熱媒体がパイプ５とバイブロ
を経て循環されて供給される。蓄熱剤４ａとしては水又
は氷を用いるとよい。特に氷を用いることにより蓄熱器
の容量を小さくすることができる。ＬＮＧ気化装置３の
中でＬＮＧは供給される第１熱媒体と熱交換し、ＬＮＧ
は天然ガスとなってパイプ１３を経てガスタービン１１
に供給され、ガスタービン１１を回転させて発電機１２
を作動する。一方第１熱媒体は逆に冷却されて蓄熱器４
に戻り蓄熱剤を冷却しその温度を降下させる、又は潜熱
を奪って氷結させる。

一方ガスタービン１１にパイプ１２復を経て連結された
空気取入ロアには空気冷却装置８が設けられ、この空気
冷却装置８にはパイプ９．１０を介して蓄熱器４の蓄熱
剤４ａによって冷却された第２熱媒体が循環して供給さ
れ、それによって空気取入ロアからガスタービン１１に
供給される空気が冷却されることになる。この場合空気
温度を検知する温度センサ（図示せず）を設け、一方パ
イブ９．１０の何れか一方に開閉弁（図示せず）を設け
て外部空気の温度が所定温度以上になった場合に第２熱
媒体が流れて外部空気が冷却するようにすると好ましい
。これはガスタービンにおいて供給される外部空気を冷
却するに必要とする単位時間当りの熱容量が、外部空気
の温度によっては、ＬＮＧ気化装置によって冷却される
単位時間当りの熱容量の２〜３倍に達することがあるの
で、前述のように間欠的な作動を行えば夕方から朝にか
けての取入れ空気は冷却せずに用い、その間に蓄熱剤を
充分に冷却した上でガスタービンの出力のピーク時にの
み取入れ空気を冷却する方法を行うことができる。

前記第１熱媒体および第２熱媒体としては例えば水又は
各種の不凍液（例えばエチレングリコールと水の混合液
等）を用いることができる。

本発明による冷却装置を用いることにより、外部温度３
０’で９８，３００に−の出力のあるガスタービン使い
の発電機を１１７．０００ＫＷの出力にすることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明は前述のように構成されているので、簡単な装置
によってガスタービンの取入れ空気を冷却することがで
きる。又冷却に用いられる源泉としての媒体がＬＮＧ自
体であるので本発明による方法を実施するに際して熱媒
体の流動のための動力以外に特別のエネルギー源を必要
とせず、その結果極めて低いランニングコストでガスタ
ービンの取入れ空気を冷却することができる。さらに又
本発明によりガスタービンにおける燃料消費を節減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガスタービン取入空気の冷却装置
の一例を示す線図であり、第２図は夏季１日における電
力需要の変化を示すグラフであり、第３図はガスタービ
ンにおける外気温度と性能との関係を示すグラフである
。 ■・・・ＬＮＧタンク、　　　　３・・・ＬＮＧ気化装
置、４・・・蓄熱器、　　　　　　　７・・・空気取入
口、８・・・空気冷却装置、　　　９．　ｔｏ・・・パ
イプ、１１・・・ガスタービン、　　　１２・・・発電
機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガスタービンを作動するに際して、該ガスタービン
   への取入空気を、液化天然ガスを気化するために用いら
   れる熱媒体を介して、冷却しながらガスタービンに供給
   するガスタービン取入空気の冷却方法。 ２、液化天然ガスの貯蔵タンクの下流に設けられて、液
   化天然ガスを気化するために液化天然ガスと熱交換する
   熱媒体が循環して供給され、一方気化された天然ガスが
   排出される液化天然ガス気化装置と、ガスタービンの空
   気取入口に設けられた空気冷却装置と、前記液化天然ガ
   ス気化装置によって冷却された低温の前記熱媒体を循環
   して前記空気冷却装置に供給する導管から成るガスター
   ビン取入空気の冷却装置。 ３、液化天然ガスの貯蔵タンクの下流に設けられて、液
   化天然ガスを気化するために液化天然ガスと熱交換する
   第１熱媒体が循環して供給され、一方気化された天然ガ
   スが排出される液化天然ガス気化装置と、前記循環する
   第１熱媒体の熱を蓄熱する蓄熱剤を有し該蓄熱剤と熱交
   換する第２熱媒体が循環して供給される蓄熱器と、ガス
   タービンの空気取入口に設けられた空気冷却装置と、前
   記蓄熱器によって冷却された低温の前記第２熱媒体を循
   環して前記空気冷却装置に供給する導管から成るガスタ
   ービン取入空気の冷却装置。 ４、前記空気取入口に、通過する空気温度を検知する温
   度センサーを設けると共に、前記蓄熱器と前記空気供給
   装置間の導管中に開閉弁を設け、外部空気の温度に対応
   した所定の計画に基づいて前記開閉弁を作動して第２熱
   媒体を間欠的に前記空気供給装置に供給する特許請求の
   範囲第３項記載の冷却装置。 ５、前記蓄熱器と前記空気供給装置間の導管中に開閉弁
   を設け、電力需要の変化を検知するセンサーからの情報
   に基づいて前記開閉弁を作動して第２熱媒体を間欠的に
   前記空気供給装置に供給する特許請求の範囲第３項記載
   の冷却装置。