JPH08246899A - Gas turbine inlet air cooling device - Google Patents

Gas turbine inlet air cooling device

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JPH08246899A
JPH08246899A JP7090295A JP7090295A JPH08246899A JP H08246899 A JPH08246899 A JP H08246899A JP 7090295 A JP7090295 A JP 7090295A JP 7090295 A JP7090295 A JP 7090295A JP H08246899 A JPH08246899 A JP H08246899A
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JP
Japan
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gas
gas turbine
boil
air
inlet air
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Application number
JP7090295A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakatsu Oya
正克 大矢
Seiji Sanada
誠司 眞田
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle

Abstract

PURPOSE: To enable energy-saving and electric power-saving by using boil-off gas of LNG to cool gas turbine inlet air. CONSTITUTION: A cooling means is provided to cool air to be supplied to an air inlet of an air compressor 8 of a gas turbine 7 having the air compressor 8, a combustor 9 and a turbine 10. Then, the cooling means is an absorption refrigerating machine 16 which has a high temperature regenerator 27, a condenser-low temperature regenerator 26 and an evaporator-absorber 28 and uses boil-off gas as a driving heat source.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はガスタービンを構成する
空気圧縮機に供給する空気を冷却するガスタービン入口
空気冷却装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine inlet air cooling device for cooling air supplied to an air compressor constituting a gas turbine.

【0002】[0002]

【従来技術】ガスタービン発電機の出力は、入口空気の
温度変化の影響を受ける。図5及び図6は入口空気温度
(℃)に対する発電端出力(MW)及び発電端効率
(%)の関係を示す図の一例である。図示するように、
入口空気温度が上昇することによって、発電端出力及び
発電端効率が低下する。これは空気の温度上昇によっ
て、ガスタービンに入ってくる空気の密度が低下し、空
気の質量流量が減ることと同時に燃焼に使われる酸素量
が減るためである。
2. Description of the Related Art The output of a gas turbine generator is affected by the temperature change of the inlet air. FIG. 5 and FIG. 6 are examples of diagrams showing the relationship between the power generation end output (MW) and the power generation end efficiency (%) with respect to the inlet air temperature (° C.). As shown
As the inlet air temperature rises, the power generation end output and the power generation end efficiency decrease. This is because the temperature of the air rises, the density of the air entering the gas turbine decreases, the mass flow rate of the air decreases, and at the same time the amount of oxygen used for combustion decreases.

【0003】しかしながら、発電機としてのガスタービ
ンのこの特性は、夏期の電力需要のピーク時に、ピーク
の電力供給が要求される特性と逆行している。そこで、
大気温度上昇にガスタービンの出力維持を図るものとし
て、入口空気温度を冷却する手法が開発されている。図
7はこの種の従来のガスタービン入口空気冷却装置の構
成例を示す図である。
However, this characteristic of the gas turbine as the generator runs counter to the characteristic that the peak power supply is required during the peak power demand in summer. Therefore,
A method of cooling the inlet air temperature has been developed to maintain the output of the gas turbine even when the atmospheric temperature rises. FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a conventional gas turbine inlet air cooling device of this type.

【0004】図7において、7はガスタービンで、該ガ
スタービン7は空気圧縮機8、燃焼器9及びタービン1
0を具備し、発電機11を駆動するようになっている。
ガスタービン7からの排気ガスは排熱回収ボイラ12を
通り、煙突14から放出される。排熱回収ボイラ12か
らの蒸気は蒸気タービン13に供給され、該蒸気タービ
ン13も発電機11を駆動するようになっている。発電
量を増加させる所謂複合発電の事例もある。
In FIG. 7, 7 is a gas turbine, which is an air compressor 8, a combustor 9 and a turbine 1.
0 is provided, and the generator 11 is driven.
Exhaust gas from the gas turbine 7 passes through the exhaust heat recovery boiler 12 and is discharged from the chimney 14. The steam from the exhaust heat recovery boiler 12 is supplied to the steam turbine 13, and the steam turbine 13 also drives the generator 11. There are also cases of so-called combined power generation that increases the amount of power generation.

【0005】大気温度上昇時のガスタービン7の出力維
持対策として、ガスタービン7の空気圧縮機8に供給す
る空気(ガスタービン入口空気)を冷却する空気冷却器
15が設けられている。該空気冷却器15は冷凍機16
にて冷却された冷水又はブラインを冷水ポンプ21によ
り空気冷却器15に通水して、ガスタービン7の入口空
気を冷却するようになっている。冷凍機16は凝縮器1
8、圧縮機19、電動機(圧縮機用駆動機)20及び蒸
発器17から構成される。なお、図中、22は冷却水ポ
ンプ、23は冷却装置(冷却塔)である。
As a measure for maintaining the output of the gas turbine 7 when the atmospheric temperature rises, an air cooler 15 for cooling the air (gas turbine inlet air) supplied to the air compressor 8 of the gas turbine 7 is provided. The air cooler 15 is a refrigerator 16
The cold water or brine cooled in step 2 is passed through the air cooler 15 by the cold water pump 21 to cool the inlet air of the gas turbine 7. The refrigerator 16 is the condenser 1
8, a compressor 19, an electric motor (compressor driving device) 20, and an evaporator 17. In the figure, 22 is a cooling water pump, and 23 is a cooling device (cooling tower).

【0006】ガスタービン7の燃料は発電所では一般的
にLNG(液化天然ガス)を用いる。LNGはLNGタ
ンカーからローディングアームにより受入れられ、一旦
LNGタンク1に貯蔵される。LNGは、LNGタンク
1内に設置されたLNGポンプ4により送り出され、更
にLNG高圧ポンプ5にて気化器6に送られ、該気化器
6で気化され、燃料配管を通してガスタービン7の燃焼
器9へ供給される。
LNG (liquefied natural gas) is generally used as the fuel for the gas turbine 7 in power plants. LNG is received from the LNG tanker by the loading arm and is temporarily stored in the LNG tank 1. LNG is sent out by the LNG pump 4 installed in the LNG tank 1, further sent to the vaporizer 6 by the LNG high-pressure pump 5, vaporized by the vaporizer 6, and passed through the fuel pipe to the combustor 9 of the gas turbine 7. Is supplied to.

【0007】LNGタンク1ではそれに接する地盤及び
大気熱により、ボイルオフガスが発生するが、それをガ
スタービンの燃料として用いる為にはボイルオフガスサ
ンクションドラム2を経て、圧縮機3により20kg/
cm2G程度までガスの圧力を高める必要がある。
[0007] In the LNG tank 1, boil-off gas is generated due to the ground and atmospheric heat in contact with the LNG tank 1. In order to use it as a fuel for a gas turbine, the boil-off gas is passed through the boil-off gas suction drum 2 and then compressed by the compressor 3 to 20 kg /
It is necessary to increase the gas pressure up to about cm 2 G.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のガ
スタービン入口空気冷却装置は、LNGのボイルオフガ
スを燃料として利用しているが、燃料として利用する場
合、上記のようにボイルオフガスサンクションドラム2
を経て、圧縮機3により20kg/cm2G程度までガ
スの圧力を高める必要があり、電力消費量が大きく、特
に夏期はボイルオフガスの発生量が多く、無駄な電力消
費となるという問題があった。
As described above, the conventional gas turbine inlet air cooling system uses the boil-off gas of LNG as a fuel. When it is used as a fuel, the boil-off gas suction drum is used as described above. Two
After that, it is necessary to increase the pressure of the gas to about 20 kg / cm 2 G by the compressor 3, and the power consumption is large. Especially in the summer, there is a large amount of boil-off gas, resulting in wasted power consumption. It was

【0009】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、LNGのボイルオフガスをガスタービン入口空気冷
却用に利用することにより、省エネルギー及び省電力を
可能とするガスタービン入口空気冷却装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and provides a gas turbine inlet air cooling device that enables energy saving and power saving by utilizing boil-off gas of LNG for cooling the gas turbine inlet air. The purpose is to do.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、空気圧縮機、燃焼器及びタービンを具備する
ガスタービンの該空気圧縮機の空気入口に供給する空気
を冷却する冷却手段を有するガスタービン入口空気冷却
装置であって、冷却手段はボイルオフガスを駆動熱源と
する吸収冷凍機であることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a cooling means for cooling air supplied to an air inlet of an air compressor of a gas turbine including an air compressor, a combustor and a turbine. A gas turbine inlet air cooling device having the above, wherein the cooling means is an absorption refrigerating machine using a boil-off gas as a driving heat source.

【0011】また、冷却手段はボイルオフガスを駆動熱
源とするガスエンジン駆動冷凍機であることを特徴とす
る。
Further, the cooling means is a gas engine driven refrigerator using a boil-off gas as a driving heat source.

【0012】[0012]

【作用】本発明は上記のように、冷却手段はボイルオフ
ガスを駆動熱源とする吸収冷凍機又はガスエンジン駆動
冷凍機を用いることにより、ボイルオフガスをガスター
ビンの入口空気温度冷却用に用いることにより、発電端
出力及び発電端効率を維持できると共に、該ボイルオフ
ガスを再利用する場合の電力消費量が大幅に削減でき
る。特に夏期で大気温が高く、ボイルオフガスの発生量
が多い場合に、上記作用を発揮する。
According to the present invention, as described above, the cooling means uses the absorption refrigerating machine or the gas engine driving refrigerating machine using the boil-off gas as a driving heat source, and the boil-off gas is used for cooling the inlet air temperature of the gas turbine. In addition, the power generation end output and the power generation end efficiency can be maintained, and the power consumption when reusing the boil-off gas can be significantly reduced. In particular, when the atmospheric temperature is high and the amount of boil-off gas generated is large in the summer, the above effect is exhibited.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明のガスタービン入口空気冷却装置の
構成例を示す図である。図1において図7と同一符号を
付した部分は同一又は相当部分を示す。以下他の図面に
おいても同様とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a gas turbine inlet air cooling device of the present invention. In FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 7 indicate the same or corresponding portions. The same applies to other drawings below.

【0014】ガスタービン7は空気圧縮機8、燃焼器9
及びタービン10を具備し、発電機11を駆動し、ガス
タービン7からの排気ガスは排熱回収ボイラ12を通
り、煙突14から放出され、排熱回収ボイラ12からの
蒸気は蒸気タービン13に供給され、該蒸気タービン1
3も発電機11を駆動するようになっている点、及び空
気冷却器15は冷凍機16にて冷却された冷水又はブラ
インを冷水ポンプ21により空気冷却器15に通水し
て、ガスタービン7の入口空気を冷却するようになって
いる点は、図7の場合と同一である。
The gas turbine 7 includes an air compressor 8 and a combustor 9
And a turbine 10, drive a generator 11, exhaust gas from the gas turbine 7 passes through the exhaust heat recovery boiler 12, is discharged from the chimney 14, and steam from the exhaust heat recovery boiler 12 is supplied to the steam turbine 13. And the steam turbine 1
3 also drives the generator 11, and the air cooler 15 allows the cold water or brine cooled by the refrigerator 16 to pass through the air cooler 15 by the cold water pump 21 and the gas turbine 7 The inlet air is cooled in the same manner as in FIG.

【0015】冷凍機16はLNGのボイルオフガスを駆
動燃料とするガス直焚吸収冷凍機で、凝縮器・低温再生
器26、高温再生器27及び蒸発器・吸収器28から構
成される。ボイルオフガスサンクションドラム2からの
ボイルオフガスはボイルオフガスブースタ圧縮機24で
圧縮され、昇温設備30、調圧器(ガバナ)25を通し
て高温再生器27のバーナ29に供給される。
The refrigerator 16 is a gas direct-fired absorption refrigerator that uses LNG boil-off gas as a driving fuel, and comprises a condenser / low temperature regenerator 26, a high temperature regenerator 27, and an evaporator / absorber 28. The boil-off gas from the boil-off gas suction drum 2 is compressed by the boil-off gas booster compressor 24, and is supplied to the burner 29 of the high temperature regenerator 27 through the temperature raising facility 30 and the pressure regulator (governor) 25.

【0016】ガス直焚吸収冷凍機である冷凍機16の燃
料として供給するLNGのボイルオフガスは、ボイルオ
フガスブースタ圧縮機24にて、1kg/cm2G程度
まで昇圧すれば良く、上記のように調圧器25を通して
バーナ29に供給される。これはボイルオフガスをガス
タービン7の燃料として用いる為には上記のように圧縮
機3により20kg/cm2G程度までガスの圧力を高
める必要があるのに比較し、消費電力を大幅に削減でき
る。
The boil-off gas of LNG supplied as fuel for the refrigerator 16 which is a gas direct-fired absorption refrigerator may be pressurized to about 1 kg / cm 2 G by the boil-off gas booster compressor 24, as described above. It is supplied to the burner 29 through the pressure regulator 25. This is because in order to use the boil-off gas as a fuel for the gas turbine 7, it is necessary to increase the gas pressure to about 20 kg / cm 2 G by the compressor 3 as described above, and the power consumption can be greatly reduced. .

【0017】図2は本発明のガスタービン入口空気冷却
装置の他の構成例を示す図である。冷凍機16はLNG
のボイルオフガスを燃料とするガスエンジン30、凝縮
器18、圧縮機19及び蒸発器17から構成される。ボ
イルオフガスサンクションドラム2からのボイルオフガ
スはボイルオフガスブースタ圧縮機24で圧縮され、調
圧器(ガバナ)25を通して、ガスエンジン30に供給
される。該ガスエンジン30からの排気ガスは煙突14
から放出される。
FIG. 2 is a diagram showing another configuration example of the gas turbine inlet air cooling apparatus of the present invention. Refrigerator 16 is LNG
The gas engine 30 uses boil-off gas as a fuel, a condenser 18, a compressor 19, and an evaporator 17. The boil-off gas from the boil-off gas suction drum 2 is compressed by the boil-off gas booster compressor 24 and supplied to the gas engine 30 through the pressure regulator (governor) 25. The exhaust gas from the gas engine 30 is the chimney 14
Emitted from.

【0018】上記構成のガスタービン入口空気冷却装置
においても、ガスエンジン30に供給するLNGのボイ
ルオフガスは、ボイルオフガスブースタ圧縮機24に
て、1kg/cm2G程度まで昇圧すれば良く、上記の
ように調圧器25を通してバーナ29に供給される。こ
れはボイルオフガスをガスタービン7の燃料として用い
る為には上記のように圧縮機3により20kg/cm2
G程度までガスの圧力を高める必要があるのに比較し、
消費電力を大幅に削減できる。
Also in the gas turbine inlet air cooling device having the above structure, the boil-off gas of LNG supplied to the gas engine 30 may be boosted to about 1 kg / cm 2 G by the boil-off gas booster compressor 24. Is supplied to the burner 29 through the pressure regulator 25. In order to use the boil-off gas as the fuel for the gas turbine 7, the compressor 3 uses 20 kg / cm 2 as described above.
Compared with the need to increase the gas pressure to about G,
Power consumption can be significantly reduced.

【0019】図3は本発明のガスタービン入口空気冷却
装置の他の構成例を示す図である。図3のガスタービン
入口空気冷却装置は図1に示す構成のガスタービン入口
空気冷却装置に水又は氷の形で蓄熱する蓄熱槽31を設
け、放熱ポンプ32で蓄熱槽31に蓄えられた水又は氷
を空気冷却器15に送るように構成している。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the gas turbine inlet air cooling apparatus of the present invention. The gas turbine inlet air cooling device of FIG. 3 is provided with a heat storage tank 31 for storing heat in the form of water or ice in the gas turbine inlet air cooling device of the configuration shown in FIG. 1, and the water stored in the heat storage tank 31 by the heat radiation pump 32 or It is configured to send ice to the air cooler 15.

【0020】図4は本発明のガスタービン入口空気冷却
装置の他の構成例を示す図である。図4のガスタービン
入口空気冷却装置は図2に示す構成のガスタービン入口
空気冷却装置に水又は氷の形で蓄熱する蓄熱槽31を設
け、放熱ポンプ32で蓄熱槽31に蓄えられた水又は氷
を空気冷却器15に送るように構成している。
FIG. 4 is a diagram showing another structural example of the gas turbine inlet air cooling apparatus of the present invention. The gas turbine inlet air cooling device of FIG. 4 is provided with a heat storage tank 31 for storing heat in the form of water or ice in the gas turbine inlet air cooling device of the configuration shown in FIG. It is configured to send ice to the air cooler 15.

【0021】図1及び図2に示す構成のガスタービン入
口空気冷却装置において、冷凍機16は空気冷却負荷に
応じて運転することになるが、図3及び図4に示す構成
のガスタービン入口空気冷却装置のようにオフピーク時
間帯である夜間等に冷凍機16を運転し、水又は氷の形
で蓄熱槽31に蓄熱し、ピーク時間帯である昼間にそれ
を放熱しても良い。
In the gas turbine inlet air cooling apparatus having the structure shown in FIGS. 1 and 2, the refrigerator 16 is operated according to the air cooling load. However, the gas turbine inlet air structure shown in FIGS. 3 and 4 is used. Like the cooling device, the refrigerator 16 may be operated at night, which is an off-peak time, and the heat may be stored in the heat storage tank 31 in the form of water or ice to radiate the heat during the daytime, which is the peak time.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ガ
スタービンの空気圧縮機の空気入口に供給する空気をボ
イルオフガスを駆動熱源とする吸収冷凍機又はガスエン
ジン駆動冷凍機で冷却するので、下記のような優れた効
果が得られる。 (1)LNGのボイルオフガスを再利用する場合の電力
を大幅に削減する。 (2)上記ガスタービンを用いて発電機を駆動する場
合、発電出力を維持することができる。 (3)上記(1)と(2)の相乗効果により、LNGガ
スタービン発電の場合の電気出力が特に夏期温度が高く
電力需要が多い場合効果が多大である。
As described above, according to the present invention, the air supplied to the air inlet of the air compressor of the gas turbine is cooled by the absorption refrigerating machine or the gas engine driving refrigerating machine using the boil-off gas as the driving heat source. The following excellent effects can be obtained. (1) Significantly reduce power consumption when reusing LNG boil-off gas. (2) When the generator is driven by using the gas turbine, the power generation output can be maintained. (3) Due to the synergistic effect of the above (1) and (2), the effect is great when the electric output in the case of LNG gas turbine power generation has a particularly high summer temperature and a large amount of power demand.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のガスタービン入口空気冷却装置の構成
例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a gas turbine inlet air cooling device of the present invention.

【図2】本発明のガスタービン入口空気冷却装置の他の
構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing another configuration example of the gas turbine inlet air cooling device of the present invention.

【図3】本発明のガスタービン入口空気冷却装置の他の
構成例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the gas turbine inlet air cooling device of the present invention.

【図4】本発明のガスタービン入口空気冷却装置の他の
構成例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the gas turbine inlet air cooling device of the present invention.

【図5】ガスタービン発電機の入口空気温度(℃)に対
する発電端出力(MW)の関係の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a relationship between a power generation end output (MW) and an inlet air temperature (° C.) of a gas turbine generator.

【図6】ガスタービン発電機の入口空気温度(℃)に対
する発電端効率(%)の関係の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a relationship between power generation end efficiency (%) with respect to an inlet air temperature (° C.) of a gas turbine generator.

【図7】従来のガスタービン入口空気冷却装置の構成例
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a conventional gas turbine inlet air cooling device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 LNGタンク 2 ボイルオフガスサンクションドラム 3 圧縮機 4 LNGポンプ 5 LNG高圧ポンプ 6 気化器 7 ガスタービン 8 空気圧縮機 9 燃焼器 10 タービン 11 発電機 12 排熱回収ボイラ 13 蒸気タービン 14 煙突 15 空気冷却器 16 冷凍機 17 蒸発器 18 凝縮器 19 圧縮機 21 冷水ポンプ 22 冷却水ポンプ 23 冷却装置(冷却塔) 24 ボイルオフガスブースタ圧縮機 25 調圧器(ガバナ) 26 凝縮器・低温再生器 28 蒸発器・吸収器 29 バーナ 30 ガスエンジン 31 蓄熱槽 32 放熱ポンプ 1 LNG tank 2 Boil-off gas suction drum 3 Compressor 4 LNG pump 5 LNG high-pressure pump 6 Vaporizer 7 Gas turbine 8 Air compressor 9 Combustor 10 Turbine 11 Generator 12 Exhaust heat recovery boiler 13 Steam turbine 14 Chimney 15 Air cooler 16 Refrigerator 17 Evaporator 18 Condenser 19 Compressor 21 Chilled water pump 22 Cooling water pump 23 Cooling device (cooling tower) 24 Boil-off gas booster compressor 25 Pressure regulator (governor) 26 Condenser / low temperature regenerator 28 Evaporator / absorption Vessel 29 burner 30 gas engine 31 heat storage tank 32 radiant pump

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空気圧縮機、燃焼器及びタービンを具備
するガスタービンの該空気圧縮機の空気入口に供給する
空気を冷却する冷却手段を有するガスタービン入口空気
冷却装置であって、 前記冷却手段はボイルオフガスを駆動熱源とする吸収冷
凍機であることを特徴とするガスタービン入口空気冷却
装置。
1. A gas turbine inlet air cooling device having cooling means for cooling air supplied to an air inlet of an air compressor of a gas turbine including an air compressor, a combustor and a turbine, the cooling means. Is an absorption refrigeration machine using boil-off gas as a driving heat source.
【請求項2】 前記冷却手段はボイルオフガスを駆動熱
源とするガスエンジン駆動冷凍機であることを特徴とす
るガスタービン入口空気冷却装置。
2. A gas turbine inlet air cooling device, wherein the cooling means is a gas engine driven refrigerator that uses boil-off gas as a driving heat source.
JP7090295A 1995-03-03 1995-03-03 Gas turbine inlet air cooling device Pending JPH08246899A (en)

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