JPH0286926A - Effective processing method for boil-off gas generating out of liquefied natural gas and compound power plant using lng for fuel - Google Patents
Effective processing method for boil-off gas generating out of liquefied natural gas and compound power plant using lng for fuelInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、発電プラントの燃料として用いられる液化天
然ガス(以下、LNGという)から蒸発するボイルオフ
ガス(以下、BOGという)を有効に利用して処理する
方法、及び、上記の有効処理方法を実施するに好適なよ
うに創作した複合発電プラントに関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention effectively utilizes boil-off gas (hereinafter referred to as BOG) that evaporates from liquefied natural gas (hereinafter referred to as LNG) used as fuel for power generation plants. The present invention relates to a combined power generation plant created to be suitable for carrying out the above-mentioned effective treatment method.
LNGを燃料とし、ガスタービンによって発電機を駆動
する技術に関しては、文献(東京電力高津火力建設所パ
ンフレッ1〜)「液化天然ガス(LNG)について」が
公知である。Regarding the technology of using LNG as fuel and driving a generator with a gas turbine, the document "About liquefied natural gas (LNG)" (Tokyo Electric Power Company Takatsu Thermal Power Plant Pamphlet 1~) is publicly known.
第3図は公知例のLNGガスタービン発電所の構成を描
いた概要的な系統図である。FIG. 3 is a schematic system diagram depicting the configuration of a known LNG gas turbine power plant.
LNGの貯槽1は、半球状の天蓋4で覆われた円筒形タ
ンクであり、LNG2を貯蔵する内槽と断熱材、及びこ
れらを保持する外槽(いずれも図示せず)によって構成
されている。The LNG storage tank 1 is a cylindrical tank covered with a hemispherical canopy 4, and is composed of an inner tank for storing LNG 2, a heat insulating material, and an outer tank for holding these (none of which are shown). .
貯槽1内のLNG2は、外部からの入熱により僅かずつ
気化しており、この発生ガスはBOG3と呼ばれる。LNG2 in the storage tank 1 is vaporized little by little due to heat input from the outside, and this generated gas is called BOG3.
上記のBOG3は、LNG2の液面と天蓋4との間の空
間に留まる。The BOG 3 described above remains in the space between the liquid level of the LNG 2 and the canopy 4.
貯槽1内の圧力がBOG3によって異常に上昇しないよ
う、常にBOG3を消費する必要が有る。It is necessary to constantly consume BOG3 so that the pressure inside the storage tank 1 does not rise abnormally due to BOG3.
一方、LNG2昇圧ポンプ6によって気化器7に送られ
、海水100を使ってガス化され、ガスタービン発電所
10に供給される。On the other hand, the LNG2 is sent to the vaporizer 7 by the boost pump 6, gasified using seawater 100, and supplied to the gas turbine power plant 10.
供給されたLNGは燃焼器50で燃焼せしめられ、ター
ビン54を駆動し、発電機56を回転させる。52は燃
焼用空気を供給する圧縮機であり、通常、上記燃焼器5
0.圧縮機52とタービン54を含めてガスタービンと
言う。The supplied LNG is combusted in a combustor 50 to drive a turbine 54 and rotate a generator 56. 52 is a compressor that supplies combustion air, and usually the combustor 5
0. The compressor 52 and the turbine 54 are collectively referred to as a gas turbine.
図示の150はLNGガス流量を制御する流量制御弁、
120は逆止弁、140は元弁である。150 in the figure is a flow control valve that controls the LNG gas flow rate;
120 is a check valve, and 140 is a main valve.
前記のBOG3はブースト圧縮機8で昇圧され逆止弁1
10.元弁130を介して燃焼器50に供給されて燃焼
せしめられる。The pressure of the BOG 3 is increased by the boost compressor 8 and the check valve 1
10. It is supplied to the combustor 50 via the main valve 130 and burned.
前記のBOG中には窒素が多く含まれる傾向が有る。そ
の理由は次の如くである。The BOG mentioned above tends to contain a large amount of nitrogen. The reason is as follows.
例えばLNG中に窒素が0.5%含まれていたとする。For example, assume that LNG contains 0.5% nitrogen.
窒素の沸点は一196℃で、LNGの主成分であるメタ
ンの沸点−163℃に比して33℃低い。The boiling point of nitrogen is -196°C, which is 33°C lower than the boiling point of -163°C of methane, the main component of LNG.
窒素が初めに気化し、メタンが遅れて気化する。Nitrogen evaporates first, methane evaporates later.
その結果、BOG中に、窒素はメタンよりも多く含まれ
、12.5%(体積率)を越えることになる。As a result, BOG contains more nitrogen than methane, exceeding 12.5% (volume percentage).
現在、我国においては、N Ox発生率を低減させるた
め乾式低N Ox燃焼器による希薄予混合燃焼方式が多
く用いられているが、前記のように窒素含有率の多い燃
料を乾式低NOx燃焼器で燃焼させる場合、不安定燃焼
の問題がある。Currently, in Japan, a lean premix combustion method using a dry low NOx combustor is often used to reduce the NOx generation rate. There is a problem of unstable combustion when combustion is performed.
第2図は、窒素含有率(体積)と発生熱量との関係を示
す図表である。FIG. 2 is a chart showing the relationship between nitrogen content (volume) and amount of heat generated.
窒素含有率の増加に伴って発生熱量は当然に低下するが
、その他に、窒素含有率12.5%を越えると燃焼状態
が不安定になるという問題が有る。Naturally, the amount of heat generated decreases as the nitrogen content increases, but there is also the problem that if the nitrogen content exceeds 12.5%, the combustion state becomes unstable.
不安定燃焼においては一酸化炭素の発生や、火炎振動の
発生といった不具合があり、甚だしいときは失火を招く
。Unstable combustion causes problems such as the generation of carbon monoxide and flame vibration, which in severe cases can lead to misfires.
一方、電力需要の週間変化に応じてガスタービン発電プ
ラントの週末停止が行われる。この場合、数台のガスタ
ービン中の1台又は2台は、常時発生するBOGを消費
するために運転する必要が有る。このようなとき、希薄
予混合燃焼方式の乾式低N Ox燃焼器の使用が困難で
ある。Meanwhile, gas turbine power plants are shut down on weekends in response to weekly changes in electricity demand. In this case, one or two of the several gas turbines must be operated to consume the BOG that is constantly generated. In such cases, it is difficult to use a lean premix combustion type dry low NOx combustor.
また、従来の型式の燃焼器を使用すると排ガス中のNO
x濃度が高くなり環境規制を満足させることが出来ない
。In addition, when using a conventional type of combustor, NO in the exhaust gas
x concentration becomes high, making it impossible to satisfy environmental regulations.
本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、環境を汚
染することなくBOGを有効に利用して電気エネルギを
得る方法、及び、上記の方法を実施するに好適な複合発
電プラントを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for obtaining electrical energy by effectively utilizing BOG without polluting the environment, and a combined power generation plant suitable for implementing the above method. The purpose is to
上記の目的を達成するために創作した本発明の方法は、
LNGから発生するBOGを燃料電池に送給し、この燃
料電池によりBOGを燃料とじて発電を行なう。The method of the present invention created to achieve the above object is as follows:
BOG generated from LNG is fed to a fuel cell, which uses the BOG as fuel to generate electricity.
本方法を実施する場合、第2図について説明したように
不安定燃焼域となる窒素含有率12.5%を越えるとき
にのみ燃料電池による発電を行うこともできる。安定燃
焼域である12.5%以下のときはBOGをガスタービ
ンに供給することが出来るからである。When carrying out this method, it is also possible to perform power generation by the fuel cell only when the nitrogen content exceeds 12.5%, which is the unstable combustion region, as explained with reference to FIG. This is because BOG can be supplied to the gas turbine when it is below 12.5%, which is the stable combustion range.
また、前記の目的を達成するために創作した本発明の複
合発電プラントは、LNGを強制的に気化させ、これを
燃焼させて発電するガスタービン装置と、BOGを燃料
として発電する燃料電池とを併設する。Furthermore, the combined power generation plant of the present invention created to achieve the above object includes a gas turbine device that forcibly vaporizes LNG and generates power by burning it, and a fuel cell that generates power using BOG as fuel. It will be attached.
本発明の複合発電プラン1〜を実施する際、上記ガスタ
ービンの排熱を回収して蒸気を発生させるボイラと、該
ボイラの発生蒸気で駆動される蒸気タービンとを併設す
ると、発電プラントとしての総合効率が向上する。When implementing the combined power generation plan 1 of the present invention, if a boiler that recovers the exhaust heat of the gas turbine to generate steam and a steam turbine that is driven by the steam generated by the boiler are installed together, the power generation plant can be used as a power generation plant. Overall efficiency is improved.
前記の発明方法のごとく、LNGから発生するBOGを
燃料電池に供給し、該燃料電池によって発電を行わせる
と、BOGの窒素含有率の如何に拘らず環境を汚染せず
にBOGを有効に利用できる。BOGを蒸発させた後の
貯槽内桟量の大部分を占めるLNGは、希薄予混合燃焼
式低N Ox燃焼器により低公害燃焼を行わせてガスタ
ービンを駆動させることができる。If BOG generated from LNG is supplied to a fuel cell and the fuel cell generates electricity as in the method of the invention described above, BOG can be used effectively without polluting the environment, regardless of the nitrogen content of BOG. can. LNG, which occupies most of the amount in the storage tank after evaporating BOG, can be burned with low pollution in a lean premix combustion type low NOx combustor to drive a gas turbine.
また、前記の発電プラントの如く、BOGを燃料電池に
送給して発電させる燃料電池と、LNGを強制気化させ
燃焼させて発電するガスタービン装置とを併設すると、
前記の発明方法を容易に実施することが出来る。In addition, like the power generation plant described above, if a fuel cell that feeds BOG to a fuel cell to generate electricity and a gas turbine device that generates electricity by forcedly vaporizing and combusting LNG are installed together,
The method of the invention described above can be easily implemented.
次に、本発明に係る複合発電プラントの一実施例を第1
図について説明する。Next, a first embodiment of the combined power generation plant according to the present invention will be described.
The diagram will be explained.
この実施例は、第3図に示した従来例の発電プラントに
本発明を適用して改良したものである。This embodiment is an improvement of the conventional power plant shown in FIG. 3 by applying the present invention.
貯槽1内のLNGを、昇温ポンプ6で圧送する高圧燃料
系20 (圧力約20kg/cdg)を、海水100を
使った気化器(オープンラックベーパライザ)7によっ
てガス化し、ガスタービン発電所10に供給する発電系
統については、第3図に示した従来例と類似の構成であ
る。A high-pressure fuel system 20 (pressure approximately 20 kg/cdg) that pumps LNG in a storage tank 1 with a temperature rising pump 6 is gasified by a vaporizer (open rack vaporizer) 7 using seawater 100, and is then transferred to a gas turbine power plant 10. The power generation system that supplies the power generation system has a configuration similar to that of the conventional example shown in FIG.
一方、BOG3を抽出する低圧燃料系22は、ブースト
圧縮機8によって約7kg/cdgまで昇圧し、燃料電
池9に供給される。On the other hand, the low pressure fuel system 22 that extracts the BOG 3 is boosted to approximately 7 kg/cdg by the boost compressor 8 and is supplied to the fuel cell 9.
燃料電池9は、供給されたBOGを燃料として公害物質
をほとんど排出することなく電力を発生(発電)する。The fuel cell 9 uses the supplied BOG as fuel to generate electricity (power generation) without emitting almost any pollutants.
上記のBOGの発生量は外気温によって若干変化するが
、連続的に発生している。そして燃料電池は、機器信頼
性の点から負荷変化の激しくない運用が要求される。The amount of BOG generated above varies slightly depending on the outside temperature, but it is generated continuously. From the viewpoint of equipment reliability, fuel cells are required to operate without drastic load changes.
こうした関係からもBOGを燃料として燃料電池が発電
することは好都合である。From this relationship, it is convenient for the fuel cell to generate electricity using BOG as fuel.
一方、ガスタービン発電所10は高圧系燃料20を燃料
として運転され、BOGを処理する必要が無いので、例
えば週末停止を要求される中間負荷運用に応じて起動、
停止操作を行い得る。その上、窒素含有率の高いBOG
を供給されないので、希薄予混合低NOx燃焼器を用い
て、規定の環境基準に適合する低NOx操業を容易に行
い得る。On the other hand, the gas turbine power plant 10 is operated using the high-pressure fuel 20 as fuel and does not need to process BOG, so it can be started up in response to intermediate load operation that requires shutdown on weekends, for example.
A stop operation can be performed. Moreover, BOG with high nitrogen content
Since the premixed low NOx combustor is not supplied with low NOx, lean premixed low NOx combustors can easily be used to provide low NOx operations that meet prescribed environmental standards.
図示を省略するが、BOGの窒素含有率が12.5%以
下の場合は、該BOGを燃焼器50に送給して燃焼させ
ることも可能である。窒素含有率が12.5%以下であ
れば、第2図について説明したようにBOGを安定燃焼
せしめることが出来るからである。Although not shown, if the nitrogen content of BOG is 12.5% or less, it is also possible to feed the BOG to the combustor 50 and combust it. This is because if the nitrogen content is 12.5% or less, stable combustion of BOG can be achieved as explained with reference to FIG.
更に、図示を省略するが前記のガスタービン54の排ガ
スを回収して蒸気を発生させるボイラと、上記ボイラで
発生した蒸気で駆動される蒸気タービンとを設けると、
このガスタービン発電所10と燃料電池9とよりなる複
合発電プラントの総合熱効率をいっそう向上させること
が出来る。Furthermore, although not shown, a boiler that collects exhaust gas from the gas turbine 54 to generate steam, and a steam turbine driven by the steam generated by the boiler are provided.
The overall thermal efficiency of the combined power plant consisting of the gas turbine power plant 10 and the fuel cell 9 can be further improved.
以上説明したように、本発明の方法によれば、LNGを
燃料とするガスタービン発電プラントのLNG貯槽から
発生するBOXを燃料として燃料電池によって電気出力
を得ることにより、環境を汚染する虞れなくBOGを有
効に利用することが出来る。As explained above, according to the method of the present invention, electric output is obtained by a fuel cell using the BOX generated from the LNG storage tank of a gas turbine power generation plant that uses LNG as fuel, thereby eliminating the risk of polluting the environment. BOG can be used effectively.
また、本発明の複合発電プラントによれば、LNGを強
制的に気化させ、燃焼させてガスタービンを駆動して発
電機を回転させる発電系統と、上記LNGから発生した
BOGを燃料として電気的出力を発生させる燃料電池に
よる発電系統とを併設することにより、環境を汚染する
ことなく、BOGを有効に利用して電気エネルギを得る
ことが出来る。Further, according to the combined power generation plant of the present invention, there is provided a power generation system that forcibly vaporizes and burns LNG to drive a gas turbine and rotate a generator, and an electrical output system that uses BOG generated from the LNG as fuel. By installing a power generation system using a fuel cell that generates BOG, it is possible to effectively utilize BOG to obtain electrical energy without polluting the environment.
上記の発電プラントを用いて上記のBOG処理方法を実
施すれは、ガスタービン発電所を週末停止させて該発電
所の所内負荷を燃料電池で購うことができる。また、ガ
スタービンの燃焼器として希薄予混合燃焼式低NOx燃
焼器を採用することが出来るので低NOxガスタービン
発電を行い得る。一方、燃料電池は連続的にBOGの供
給を受けて、常にほぼ一定負荷で運転し得るので、電池
内部の温度、圧力が一定に保たれ信頼性が高く耐久性に
優れた運用が可能である。When the above BOG treatment method is implemented using the above power plant, the gas turbine power plant can be shut down on weekends and the internal load of the power plant can be purchased by the fuel cell. Furthermore, since a lean premix combustion type low NOx combustor can be employed as the combustor of the gas turbine, low NOx gas turbine power generation can be performed. On the other hand, fuel cells are continuously supplied with BOG and can be operated at a nearly constant load at all times, so the temperature and pressure inside the cell are kept constant, allowing for highly reliable and durable operation. .
第1図は本発明に係るLNGを燃料とする複合発電プラ
ントの一実施例を示す系統図である。
第2図はBOG中の窒素含有率と発生熱量との関係を示
ず図表である。
第3図は従来例のLNG発電プラントを示す系統図であ
る。
1・・・LNGの貯槽、2・・・LNG、3・・・BO
G、4・・・天蓋、6・・・昇圧ポンプ、7・・・気化
器、8・・ブースト圧縮機、9・・・燃料電池、10・
・・ガスタービン発電所、50・・・燃焼器、52・・
・圧縮機、54・・・タービン、56・・・発電機、1
00・・・海水、110.120・・・逆止弁、130
゜140・・・元弁、150・・・蒸気流量制御弁。FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of a combined power generation plant using LNG as fuel according to the present invention. FIG. 2 is a chart showing the relationship between the nitrogen content in BOG and the amount of heat generated. FIG. 3 is a system diagram showing a conventional LNG power generation plant. 1...LNG storage tank, 2...LNG, 3...BO
G, 4... Canopy, 6... Boost pump, 7... Carburizer, 8... Boost compressor, 9... Fuel cell, 10...
...Gas turbine power plant, 50...Combustor, 52...
・Compressor, 54... Turbine, 56... Generator, 1
00... Seawater, 110.120... Check valve, 130
゜140... Main valve, 150... Steam flow control valve.
Claims (1)
NG貯槽から発生するBOGを処理する方法において、
上記のBOGをブースト圧縮機によって燃料電池に送給
し、該燃料電池によりBOGを燃料として発電すること
を特徴とする、LNGから発生するBOGの有効な処理
方法。 2、前記LNG貯槽から発生したBOG中の窒素ガスの
体積含有率が12.5%を越える場合に、該BOGをブ
ースト圧縮機により燃料電池に給送して発電を行わせる
ことを特徴とする、請求項1に記載したLNGから発生
するBOGの有効な処理方法。 3、LNGを燃料とする発電プラントにおいて、LNG
を貯蔵するLNG貯槽と、 上記LNG貯槽内のLNGを送給される気化器と、 上記気化器で発生したガスを燃焼させる燃焼器と、 上記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるター
ビンと、 上記タービンによって駆動される圧縮機及び発電機と、
を有する発電プラントにおいて、前記のLNG貯槽内で
発生したBOGを燃料電池に送給するブースト圧縮機と
、 上記のBOGを燃料として発電する燃料電池と、を設け
たことを特徴とする、LNGを燃料とする複合発電プラ
ント。 4、前記のガスタービンは蒸気タービンを併設したもの
であり、かつ、 上記ガスタービンの排ガスの熱量を回収して蒸気を発生
させるボイラと、 上記のボイラで発生した蒸気を前記蒸気タービンに供給
する管路とを有することを特徴とする、請求項3に記載
したLNGを燃料とする複合発電プラント。[Claims] 1. L of a gas turbine power plant using LNG as fuel
In a method for treating BOG generated from an NG storage tank,
An effective method for processing BOG generated from LNG, characterized in that the BOG described above is fed to a fuel cell by a boost compressor, and the fuel cell generates electricity using the BOG as fuel. 2. If the volume content of nitrogen gas in the BOG generated from the LNG storage tank exceeds 12.5%, the BOG is fed to a fuel cell by a boost compressor to generate electricity. , An effective method for treating BOG generated from LNG as claimed in claim 1. 3. In power plants that use LNG as fuel, LNG
a vaporizer to which the LNG in the LNG storage tank is fed; a combustor that burns the gas generated in the vaporizer; and a turbine driven by the combustion gas generated in the combustor. , a compressor and a generator driven by the turbine;
A power generation plant that uses LNG, characterized in that it is equipped with a boost compressor that feeds BOG generated in the LNG storage tank to a fuel cell, and a fuel cell that generates electricity using the BOG as fuel. A combined power generation plant that uses fuel. 4. The gas turbine is equipped with a steam turbine, and a boiler that recovers the heat of the exhaust gas of the gas turbine to generate steam, and supplies the steam generated by the boiler to the steam turbine. The combined power generation plant using LNG as fuel according to claim 3, further comprising a pipe line.
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