JPH0913918A - 液体空気利用発電設備 - Google Patents
液体空気利用発電設備Info
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- JPH0913918A JPH0913918A JP7167398A JP16739895A JPH0913918A JP H0913918 A JPH0913918 A JP H0913918A JP 7167398 A JP7167398 A JP 7167398A JP 16739895 A JP16739895 A JP 16739895A JP H0913918 A JPH0913918 A JP H0913918A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 液体空気製造プラントと圧縮空気貯蔵発電
（ＣＡＥＳ）プラントとガスタービン・蒸気タービン複
合サイクル（Ｃ／Ｃ）プラントとを組合わせ、エネルギ
ー損失を極少にし、プラントの出力、効率を向上させる
こと。 【解決手段】 液体空気製造プラントの空気圧縮機の温
熱とＣ／Ｃ系の排熱回収ボイラとの複合プラントを最小
単位システムとして構成し、それに基づき液体空気プラ
ント、常温超電導システム、冷凍・冷熱システムプラン
ト、Ｃ／ＣプラントおよびＣＡＥＳプラントでトータル
システムプラントを構成する。
（ＣＡＥＳ）プラントとガスタービン・蒸気タービン複
合サイクル（Ｃ／Ｃ）プラントとを組合わせ、エネルギ
ー損失を極少にし、プラントの出力、効率を向上させる
こと。 【解決手段】 液体空気製造プラントの空気圧縮機の温
熱とＣ／Ｃ系の排熱回収ボイラとの複合プラントを最小
単位システムとして構成し、それに基づき液体空気プラ
ント、常温超電導システム、冷凍・冷熱システムプラン
ト、Ｃ／ＣプラントおよびＣＡＥＳプラントでトータル
システムプラントを構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体空気の冷熱を
扱う液体空気利用プラントの圧縮機温熱とコンバインド
サイクル（以下Ｃ／Ｃと記す）系排熱回収ボイラ（以下
ＨＲＳＧと記す）の複合を図ったシステム構成に関す
る。
扱う液体空気利用プラントの圧縮機温熱とコンバインド
サイクル（以下Ｃ／Ｃと記す）系排熱回収ボイラ（以下
ＨＲＳＧと記す）の複合を図ったシステム構成に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来の圧縮空気貯蔵発電システム
（以下ＣＡＥＳと記す）プラントの一例を示すシステム
構成図、図８は従来の液体空気プラントとＣＡＥＳプラ
ントの組合わせの一例を示すシステム構成図である。
（以下ＣＡＥＳと記す）プラントの一例を示すシステム
構成図、図８は従来の液体空気プラントとＣＡＥＳプラ
ントの組合わせの一例を示すシステム構成図である。
【０００３】図７のシステムにおいては、電力需要の少
ない夜間に圧縮機（Ｃ１）、（Ｃ２）、（Ｃ３）を駆動
して高圧空気を空洞（ＣＡＶ）を貯え、昼間にこの圧縮
空気を取り出して燃料（ｆ）を燃焼させ、その燃焼ガス
でガスタービン（Ｔ１）、（Ｔ２）を駆動して発電機
（ＧＥＮ３）によって電力を得る。図示例ではタービン
と圧縮機を別軸としているが、（Ｃ３）−（Ｃ２）−
（Ｃ１）−（ＳＳ１）−（Ｍ／Ｇ）−（ＳＳ２）−（Ｔ
1 ）−（Ｔ2 ）の同軸配列も使用される。（（ＳＳ
１）、（ＳＳ２）は自動嵌脱装置、（Ｍ／Ｇ）は発電電
動機） 図８の例は圧縮機（Ｃ１）、（Ｃ２）、（Ｃ３）を駆動
して液体空気となし、一旦これを液体空気貯蔵タンク
（ＴＫ）に貯え、発電時にこの液体空気を再生器（Ｒ
Ｅ）で高圧空気となし、燃料（ｆ）の燃焼に供して、そ
の燃焼ガスでタービン（Ｔ1 ）、（Ｔ2 ）、更に発電機
（ＧＥＮ３）を駆動して電力を得るシステムである。
ない夜間に圧縮機（Ｃ１）、（Ｃ２）、（Ｃ３）を駆動
して高圧空気を空洞（ＣＡＶ）を貯え、昼間にこの圧縮
空気を取り出して燃料（ｆ）を燃焼させ、その燃焼ガス
でガスタービン（Ｔ１）、（Ｔ２）を駆動して発電機
（ＧＥＮ３）によって電力を得る。図示例ではタービン
と圧縮機を別軸としているが、（Ｃ３）−（Ｃ２）−
（Ｃ１）−（ＳＳ１）−（Ｍ／Ｇ）−（ＳＳ２）−（Ｔ
1 ）−（Ｔ2 ）の同軸配列も使用される。（（ＳＳ
１）、（ＳＳ２）は自動嵌脱装置、（Ｍ／Ｇ）は発電電
動機） 図８の例は圧縮機（Ｃ１）、（Ｃ２）、（Ｃ３）を駆動
して液体空気となし、一旦これを液体空気貯蔵タンク
（ＴＫ）に貯え、発電時にこの液体空気を再生器（Ｒ
Ｅ）で高圧空気となし、燃料（ｆ）の燃焼に供して、そ
の燃焼ガスでタービン（Ｔ1 ）、（Ｔ2 ）、更に発電機
（ＧＥＮ３）を駆動して電力を得るシステムである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来のＣＡＥ
Ｓ或いは従来の液体空気・ＣＡＥＳにおいては、圧縮機
を駆動した発生熱は冷却塔で大気放出するか、またはク
ーラーで海水放出するかしていた。これ等はいずれも熱
損失であり、圧縮機動力が大きいだけに熱損失も相応に
大きい。
Ｓ或いは従来の液体空気・ＣＡＥＳにおいては、圧縮機
を駆動した発生熱は冷却塔で大気放出するか、またはク
ーラーで海水放出するかしていた。これ等はいずれも熱
損失であり、圧縮機動力が大きいだけに熱損失も相応に
大きい。
【０００５】また液体空気（−１７０℃前後）の深冷冷
熱をＣＡＥＳ空気用として単に気化・加熱させるだけで
は、多量の加熱量が必要となり、エクセルギー的には無
駄が多い。もし冷熱が必要な機器・システムをＣＡＥＳ
までの間の経路に配列して、順次温度の低いものからカ
スケード利用すれば、機器・システム側の冷熱源が一部
節約され、本システム側では加熱熱量が低減できる。
熱をＣＡＥＳ空気用として単に気化・加熱させるだけで
は、多量の加熱量が必要となり、エクセルギー的には無
駄が多い。もし冷熱が必要な機器・システムをＣＡＥＳ
までの間の経路に配列して、順次温度の低いものからカ
スケード利用すれば、機器・システム側の冷熱源が一部
節約され、本システム側では加熱熱量が低減できる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、次の１）〜８）に示す液体空気
利用発電設備を提案するものである。
課題を解決するために、次の１）〜８）に示す液体空気
利用発電設備を提案するものである。
【０００７】１）液体空気製造プラントと、同液体空気
製造プラントからの液体空気を気化させて得られた圧縮
空気で燃料を燃焼させ、その燃焼ガスでタービンを駆動
する圧縮空気貯蔵利用プラントと、ガスタービンと蒸気
タービンを組み合わせた複合発電プラントとを備え、前
記液体空気製造プラントの空気圧縮機のクーラを出た冷
却水を前記複合発電プラントの排熱回収ボイラに供給す
る流路を設けたことを特徴とする液体空気利用発電設
備。
製造プラントからの液体空気を気化させて得られた圧縮
空気で燃料を燃焼させ、その燃焼ガスでタービンを駆動
する圧縮空気貯蔵利用プラントと、ガスタービンと蒸気
タービンを組み合わせた複合発電プラントとを備え、前
記液体空気製造プラントの空気圧縮機のクーラを出た冷
却水を前記複合発電プラントの排熱回収ボイラに供給す
る流路を設けたことを特徴とする液体空気利用発電設
備。
【０００８】２）前記液体空気で前記複合発電プラント
の吸い込み空気を冷却することを特徴とする前記１）に
記載の液体空気利用発電設備。
の吸い込み空気を冷却することを特徴とする前記１）に
記載の液体空気利用発電設備。
【０００９】３）前記圧縮空気貯蔵利用プラントへ供給
する液体空気を前記複合発電プラントの排熱回収ボイラ
からの蒸気で加熱することを特徴とする前記１）に記載
の液体空気利用発電設備。
する液体空気を前記複合発電プラントの排熱回収ボイラ
からの蒸気で加熱することを特徴とする前記１）に記載
の液体空気利用発電設備。
【００１０】４）前記圧縮空気貯蔵利用プラントへ供給
する液体空気を前記圧縮空気貯蔵利用プラントの排熱を
利用して加熱することを特徴とする前記１）に記載の液
体空気利用発電設備。
する液体空気を前記圧縮空気貯蔵利用プラントの排熱を
利用して加熱することを特徴とする前記１）に記載の液
体空気利用発電設備。
【００１１】５）前記液体空気の冷熱を超電導システム
に利用することを特徴とする前記１）に記載の液体空気
利用発電設備。
に利用することを特徴とする前記１）に記載の液体空気
利用発電設備。
【００１２】６）前記液体空気の冷熱を冷凍・冷熱シス
テムに利用することを特徴とする前記１）に記載の液体
空気利用発電設備。
テムに利用することを特徴とする前記１）に記載の液体
空気利用発電設備。
【００１３】７）前記液体空気の冷熱を氷蓄熱装置に利
用するとともに同氷蓄熱装置の冷水で前記複合発電プラ
ントの吸い込み空気を冷却することを特徴とする前記
２）に記載の液体空気利用発電設備。
用するとともに同氷蓄熱装置の冷水で前記複合発電プラ
ントの吸い込み空気を冷却することを特徴とする前記
２）に記載の液体空気利用発電設備。
【００１４】８）液体空気製造プラントと、同液体空気
製造プラントからの液体空気を気化させて得られた圧縮
空気で燃料を燃焼させ、その燃焼ガスでタービンを駆動
する圧縮空気貯蔵利用プラントと、ガスタービンと蒸気
タービンを組み合わせた複合発電プラントとを備え、前
記液体空気を前記圧縮空気貯蔵利用プラントへ供給する
前に超電導システムおよび冷凍・冷熱システムへ供給す
る流路を設けたことを特徴とする液体空気利用発電設
備。
製造プラントからの液体空気を気化させて得られた圧縮
空気で燃料を燃焼させ、その燃焼ガスでタービンを駆動
する圧縮空気貯蔵利用プラントと、ガスタービンと蒸気
タービンを組み合わせた複合発電プラントとを備え、前
記液体空気を前記圧縮空気貯蔵利用プラントへ供給する
前に超電導システムおよび冷凍・冷熱システムへ供給す
る流路を設けたことを特徴とする液体空気利用発電設
備。
【００１５】本発明は前記の手段を講じるので、ガスタ
ービンの吸気冷却と氷蓄熱および液体貯蔵による時間差
運用とにより、液体空気と発電プラントのエネルギー損
失が著しく減少し、プラントの出力・効率が向上すると
ともに、経済的にも有利となる。
ービンの吸気冷却と氷蓄熱および液体貯蔵による時間差
運用とにより、液体空気と発電プラントのエネルギー損
失が著しく減少し、プラントの出力・効率が向上すると
ともに、経済的にも有利となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の第１の形態
の構成を示す系統図である。この実施形態は、液体空気
プラント（−１７０℃前後）と、常温超電導システム
（−１００℃〜１７０℃前後）と、冷凍冷熱システムプ
ラント（−１００℃〜−１０℃）と、Ｃ／Ｃプラント
（−１０℃〜０℃）と、ＣＡＥＳプラント（０℃以上）
とから構成されたトータルシステムプラントの基本であ
る。
の構成を示す系統図である。この実施形態は、液体空気
プラント（−１７０℃前後）と、常温超電導システム
（−１００℃〜１７０℃前後）と、冷凍冷熱システムプ
ラント（−１００℃〜−１０℃）と、Ｃ／Ｃプラント
（−１０℃〜０℃）と、ＣＡＥＳプラント（０℃以上）
とから構成されたトータルシステムプラントの基本であ
る。
【００１７】液体空気プラントから供給する液体空気
は、最下流のＣＡＥＳで必要とする空気圧力が得られる
ようポンプで昇圧して送り出す。また（ＧＥＮ）、（Ｇ
Ｔ）、（ＳＴ）他の超電導磁気軸受回転体（ＳＵＧ）、
高温超電導磁気軸受電力貯蔵用フライホイルシステム
（ＦＷ）、冷凍庫（ＣＳ）、冷凍機冷媒冷却器（ＲＣ）
で適宜使用した液体空気（ｃａ１）を吸気冷却器（Ｈ
Ｘ）に通してガスタービンの吸気冷却を行なうが、符号
（ｃａ２）で示されるように、直接噴射して冷却するこ
ともできる。
は、最下流のＣＡＥＳで必要とする空気圧力が得られる
ようポンプで昇圧して送り出す。また（ＧＥＮ）、（Ｇ
Ｔ）、（ＳＴ）他の超電導磁気軸受回転体（ＳＵＧ）、
高温超電導磁気軸受電力貯蔵用フライホイルシステム
（ＦＷ）、冷凍庫（ＣＳ）、冷凍機冷媒冷却器（ＲＣ）
で適宜使用した液体空気（ｃａ１）を吸気冷却器（Ｈ
Ｘ）に通してガスタービンの吸気冷却を行なうが、符号
（ｃａ２）で示されるように、直接噴射して冷却するこ
ともできる。
【００１８】本実施形態は、液体空気プラントからＣ／
Ｃプラントまでの区域で液体空気の顕熱・潜熱を利用す
ることを基本とするが、ＣＡＥＳプラントの空気昇温器
（ＨＸ３）では燃焼器（ＣＣ２）へ送気する温度まで加
熱する。その熱源に蒸気を使うときは、ＣＡＥＳプラン
トあるいはＣ／Ｃプラントの排熱回収ボイラ（ＨＲＳ
Ｇ）から一部の蒸気を取出して用いることとする。
Ｃプラントまでの区域で液体空気の顕熱・潜熱を利用す
ることを基本とするが、ＣＡＥＳプラントの空気昇温器
（ＨＸ３）では燃焼器（ＣＣ２）へ送気する温度まで加
熱する。その熱源に蒸気を使うときは、ＣＡＥＳプラン
トあるいはＣ／Ｃプラントの排熱回収ボイラ（ＨＲＳ
Ｇ）から一部の蒸気を取出して用いることとする。
【００１９】なお本実施形態において、ＣＡＥＳプラン
トの燃焼器（ＣＣ２）は有っても無くてもよい。また液
体空気プラントの圧縮機（Ｃ１）、（Ｃ２）、（Ｃ３）
とＣＡＥＳプラントのタービン（Ｔ1 ）、（Ｔ2 ）は、
前記図７の説明中で述べたと同様に、一軸構成としても
よい。
トの燃焼器（ＣＣ２）は有っても無くてもよい。また液
体空気プラントの圧縮機（Ｃ１）、（Ｃ２）、（Ｃ３）
とＣＡＥＳプラントのタービン（Ｔ1 ）、（Ｔ2 ）は、
前記図７の説明中で述べたと同様に、一軸構成としても
よい。
【００２０】次に図２は本発明の実施の第２の形態の構
成を示す系統図である。この実施形態は前記第１の実施
形態の改善バリエーションである。
成を示す系統図である。この実施形態は前記第１の実施
形態の改善バリエーションである。
【００２１】本実施形態においても前記第１の実施形態
と同様、液体空気プラントから供給する液体空気は、最
下流のＣＡＥＳで必要とする空気圧力が得られるようポ
ンプで昇圧して送り出す。また超電導磁気軸受回転体
（ＳＵＧ）、高温超電導磁気軸受電力貯蔵用フライホイ
ルシステム（ＦＷ）、冷凍庫（ＣＳ）、冷凍機冷媒冷却
器（ＲＣ）で適宜使用した液体空気（ｃａ１）を吸気冷
却器（ＨＸ）に通してガスタービンの吸気冷却を行なう
が、符号（ｃａ２）で示されるように、直接噴射して冷
却することもできる。但し本実施形態では、液体空気の
冷熱の利用方法として、氷蓄熱装置（ＰＩＣ）による氷
蓄熱も可能である。
と同様、液体空気プラントから供給する液体空気は、最
下流のＣＡＥＳで必要とする空気圧力が得られるようポ
ンプで昇圧して送り出す。また超電導磁気軸受回転体
（ＳＵＧ）、高温超電導磁気軸受電力貯蔵用フライホイ
ルシステム（ＦＷ）、冷凍庫（ＣＳ）、冷凍機冷媒冷却
器（ＲＣ）で適宜使用した液体空気（ｃａ１）を吸気冷
却器（ＨＸ）に通してガスタービンの吸気冷却を行なう
が、符号（ｃａ２）で示されるように、直接噴射して冷
却することもできる。但し本実施形態では、液体空気の
冷熱の利用方法として、氷蓄熱装置（ＰＩＣ）による氷
蓄熱も可能である。
【００２２】本実施形態では、液体空気プラント内の圧
縮機（Ｃ１）〜（Ｃ３）の空気冷却器（ＩＣ１）、（Ｉ
Ｃ２）、（ＡＦ）で回収する熱量をＣ／Ｃプラントの蒸
気発生増加に活用する。
縮機（Ｃ１）〜（Ｃ３）の空気冷却器（ＩＣ１）、（Ｉ
Ｃ２）、（ＡＦ）で回収する熱量をＣ／Ｃプラントの蒸
気発生増加に活用する。
【００２３】本実施形態ではまた、ＬＮＧ熱交換器（Ｌ
ＮＸ）でＬＮＧ気化冷熱を回収した冷水（ＣＷ１）およ
び冷凍機（ＲＥＦ）からの冷水（ＣＷ２）を吸気予冷器
（ＰＣ）に使用して、吸気冷却器（ＨＸ）の負荷計画に
自由度をもたせる。更に氷蓄熱装置（ＰＩＣ）からの冷
水（ＣＷ３）も活用する。
ＮＸ）でＬＮＧ気化冷熱を回収した冷水（ＣＷ１）およ
び冷凍機（ＲＥＦ）からの冷水（ＣＷ２）を吸気予冷器
（ＰＣ）に使用して、吸気冷却器（ＨＸ）の負荷計画に
自由度をもたせる。更に氷蓄熱装置（ＰＩＣ）からの冷
水（ＣＷ３）も活用する。
【００２４】本実施形態のＣＡＥＳプラント内で液体空
気の昇温を行なうには、Ｃ／ＣプラントのＨＲＳＧから
の蒸気を用いる空気昇温熱交換器（ＨＸ１）、ガスター
ビンＴ2 の排気（ｇ）で加熱する再生器（ＲＥ）、更に
昇温する空気予熱器（ＨＸ２）を利用する。
気の昇温を行なうには、Ｃ／ＣプラントのＨＲＳＧから
の蒸気を用いる空気昇温熱交換器（ＨＸ１）、ガスター
ビンＴ2 の排気（ｇ）で加熱する再生器（ＲＥ）、更に
昇温する空気予熱器（ＨＸ２）を利用する。
【００２５】次に本実施形態のシステム構成のバリエー
ションについて述べると、燃焼器（ＣＣ２）は、有って
も無くてもいずれでもよい。
ションについて述べると、燃焼器（ＣＣ２）は、有って
も無くてもいずれでもよい。
【００２６】また吸気予熱器（ＰＣ）は有っても無くて
もいずれでもよい。吸気予熱器（ＰＣ）が有るときは、
冷水（ＣＷ１）、（ＣＷ２）、（ＣＷ３）は任意に組合
わせる。また燃料（ｆ1 ）、（ｆ2 ）、（ｆ3 ）はＬＮ
Ｇ気化ガス以外の燃料でもよい。この場合、ＬＮＧ熱交
換器（ＬＮＸ）、吸気予熱器（ＰＣ）は不要となる。
もいずれでもよい。吸気予熱器（ＰＣ）が有るときは、
冷水（ＣＷ１）、（ＣＷ２）、（ＣＷ３）は任意に組合
わせる。また燃料（ｆ1 ）、（ｆ2 ）、（ｆ3 ）はＬＮ
Ｇ気化ガス以外の燃料でもよい。この場合、ＬＮＧ熱交
換器（ＬＮＸ）、吸気予熱器（ＰＣ）は不要となる。
【００２７】液体空気（ｃａ２）は低温空気を圧縮機
（Ｃ）の入口で直接噴射して冷却を行なってもよく、ま
た無くてもよい。熱交換器（ＨＸ１）、（ＨＸ２）は、
いずれか一方あるいは両方を使用してもよいし、無くて
もよい。
（Ｃ）の入口で直接噴射して冷却を行なってもよく、ま
た無くてもよい。熱交換器（ＨＸ１）、（ＨＸ２）は、
いずれか一方あるいは両方を使用してもよいし、無くて
もよい。
【００２８】噴射用蒸気（Ｓ3 ）は、供給空気の昇温を
更に行なう場合に使用するが、無くてもよい。
更に行なう場合に使用するが、無くてもよい。
【００２９】復水（Ｗ１）および加熱水または蒸気（Ｗ
２）は、液化プラント稼動時の圧縮機吐出空気の冷却熱
を回収し、ＨＲＳＧの蒸気、温水増量に活用する。
２）は、液化プラント稼動時の圧縮機吐出空気の冷却熱
を回収し、ＨＲＳＧの蒸気、温水増量に活用する。
【００３０】また氷蓄熱装置（ＰＩＣ）と空気予冷器
（ＰＣ）とを合体することもできる。すなわち空気予冷
器（ＰＣ）に液体空気（ｃａ）を投入して氷を蓄熱させ
るので、冷水（ＣＷ３）の循環が不要となる。
（ＰＣ）とを合体することもできる。すなわち空気予冷
器（ＰＣ）に液体空気（ｃａ）を投入して氷を蓄熱させ
るので、冷水（ＣＷ３）の循環が不要となる。
【００３１】空気予冷器（ＰＣ）〜空気予熱器（ＨＸ）
の上流・下流の関係は任意に設定できるので図示例と逆
の配置でもよい。
の上流・下流の関係は任意に設定できるので図示例と逆
の配置でもよい。
【００３２】図３は本発明の実施の第３の形態の構成を
示す系統図である。本実施形態も前記第１の実施形態の
改善バリエーションである。
示す系統図である。本実施形態も前記第１の実施形態の
改善バリエーションである。
【００３３】なおシステム構成のバリエーションは、Ｃ
ＡＥＳプラントのガスタービン排熱を蒸気に回収しＣ／
Ｃ系蒸気と調整して必要量を空気昇温器（ＨＸ３）へ投
入する。これにより、加熱源の統一で温度制御、操作性
を向上するとともに熱交換器の数を低減することができ
る。
ＡＥＳプラントのガスタービン排熱を蒸気に回収しＣ／
Ｃ系蒸気と調整して必要量を空気昇温器（ＨＸ３）へ投
入する。これにより、加熱源の統一で温度制御、操作性
を向上するとともに熱交換器の数を低減することができ
る。
【００３４】図４は本発明の実施の第４の形態の構成を
示す系統図である。本実施形態も前記第１の実施形態の
改善バリエーションである。
示す系統図である。本実施形態も前記第１の実施形態の
改善バリエーションである。
【００３５】本実施形態においては、液体空気（ｃａ）
を冷水熱交換器（ＨＸ４）で冷水とし、プラント系内冷
却、プロセス冷却（隣接工場）、地冷エネルギーセンタ
ー（または個別ビル他）に利用する。この場合、液体空
気（ｃａ）そのものを地冷エネルギーセンターに送り、
冷水・冷空気を利用することもできる。また液体空気
（ｃａ）を直接工場で各種冷熱源として使うこともでき
る。
を冷水熱交換器（ＨＸ４）で冷水とし、プラント系内冷
却、プロセス冷却（隣接工場）、地冷エネルギーセンタ
ー（または個別ビル他）に利用する。この場合、液体空
気（ｃａ）そのものを地冷エネルギーセンターに送り、
冷水・冷空気を利用することもできる。また液体空気
（ｃａ）を直接工場で各種冷熱源として使うこともでき
る。
【００３６】液体空気プラントからＣ／Ｃへ送られる符
号（Ｗ２）は蒸気でも熱水でも良く、トータルシステム
のバランスで自由に条件を決める。
号（Ｗ２）は蒸気でも熱水でも良く、トータルシステム
のバランスで自由に条件を決める。
【００３７】また、熱交換器（ＨＸ５）、（ＨＸ６）で
循環水の冷却および温排水の解消を行なう。そのように
循環水を冷却することにより、復水器真空を増加して蒸
気タービン（ＳＴ）の出力を増加させるとともに、海生
生物の活動を抑制して生物付着を低減させることができ
る。また熱交換器（ＨＸ６）における温排水冷却は環境
対策としても好ましく、エネルギー的には復水の凝縮潜
熱を液体空気の顕熱あるいは潜熱に回収利用して、シス
テムロスを低減することができる。
循環水の冷却および温排水の解消を行なう。そのように
循環水を冷却することにより、復水器真空を増加して蒸
気タービン（ＳＴ）の出力を増加させるとともに、海生
生物の活動を抑制して生物付着を低減させることができ
る。また熱交換器（ＨＸ６）における温排水冷却は環境
対策としても好ましく、エネルギー的には復水の凝縮潜
熱を液体空気の顕熱あるいは潜熱に回収利用して、シス
テムロスを低減することができる。
【００３８】図示例では吸気冷却器（ＨＸ）と熱交換器
（ＨＸ４）、（ＨＸ５）、（ＨＸ６）の組とが直列に配
置されているが、これら熱交換器類（ＨＸ）、（ＨＸ
４）、（ＨＸ５）、（ＨＸ６）を全て並列にして統合し
た気化空気を再生器（ＲＥ）に投入することもできる。
（ＨＸ４）、（ＨＸ５）、（ＨＸ６）の組とが直列に配
置されているが、これら熱交換器類（ＨＸ）、（ＨＸ
４）、（ＨＸ５）、（ＨＸ６）を全て並列にして統合し
た気化空気を再生器（ＲＥ）に投入することもできる。
【００３９】図５は本発明の実施の第５の形態の構成を
示す系統図である。
示す系統図である。
【００４０】本実施形態では、蒸気ヘダ（ＨＳ）と給水
ヘダ（ＨＷ）が、それぞれ容器・配管他貯留部を含め、
各システムの連係の中央に設けられて、流体の出／入を
統合している。またＣＡＥＳプラントとしては、再生器
（ＲＥ）を使用する場合と排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
を使用する場合の２通りを例示した。タービン部は（燃
焼器−タービン）の構成を例示しているが、型式は自由
に構成できる。
ヘダ（ＨＷ）が、それぞれ容器・配管他貯留部を含め、
各システムの連係の中央に設けられて、流体の出／入を
統合している。またＣＡＥＳプラントとしては、再生器
（ＲＥ）を使用する場合と排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
を使用する場合の２通りを例示した。タービン部は（燃
焼器−タービン）の構成を例示しているが、型式は自由
に構成できる。
【００４１】図６は本発明の実施の第６の形態の構成を
示す系統図である。この実施形態では、液体空気プラン
トでエアクーラ冷却熱を熱水（Ｗ２）に回収するとき、
その熱水は（Ｗ１″）を経由して排熱回収ボイラ（ＨＲ
ＳＧ）の給水加熱に寄与するようになっている。
示す系統図である。この実施形態では、液体空気プラン
トでエアクーラ冷却熱を熱水（Ｗ２）に回収するとき、
その熱水は（Ｗ１″）を経由して排熱回収ボイラ（ＨＲ
ＳＧ）の給水加熱に寄与するようになっている。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。
【００４３】（１） 省エネルギー (1-1) 夜間の圧縮機冷却熱（２００〜３００℃）を発
電プラントの蒸気発生増加に活用すれば、Ｃ／Ｃプラン
トの蒸気タービン出力を増加されることができる。 (1-2) 液体空気蒸発・加熱のための交換熱でガスター
ビンの吸気を冷却することができる。 (1-3) 冷熱のカスケード利用を図ることができる。す
なわち低温の順に常温超電導、冷媒冷却、ガスタービン
吸気、ＣＡＥＳで液体空気の温度を利用できる。
電プラントの蒸気発生増加に活用すれば、Ｃ／Ｃプラン
トの蒸気タービン出力を増加されることができる。 (1-2) 液体空気蒸発・加熱のための交換熱でガスター
ビンの吸気を冷却することができる。 (1-3) 冷熱のカスケード利用を図ることができる。す
なわち低温の順に常温超電導、冷媒冷却、ガスタービン
吸気、ＣＡＥＳで液体空気の温度を利用できる。
【００４４】（２） 経済性 (2-1) ＣＡＥＳの夜間圧縮動力に見合った動力で空気
の液化ができる上、ＣＡＥＳとしては新たな動力の消費
はない。 (2-2) Ｃ／Ｃ構成においては、発電電力が増加する。
すなわち、夜間は蒸気増加により蒸気タービンの出力が
増加する。また昼間は、吸気冷却により吸込空気が増加
し、ガスタービンと蒸気タービンの両方の出力が増加す
る。
の液化ができる上、ＣＡＥＳとしては新たな動力の消費
はない。 (2-2) Ｃ／Ｃ構成においては、発電電力が増加する。
すなわち、夜間は蒸気増加により蒸気タービンの出力が
増加する。また昼間は、吸気冷却により吸込空気が増加
し、ガスタービンと蒸気タービンの両方の出力が増加す
る。
【００４５】（３） 各プラントの性能向上 (3-1) 液体空気を所望の圧力に昇圧するポンプ（Crio
Pump)は、常用ＣＡＥＳ４０〜８１ata の変圧に対し
て、８１ata 超える定圧を得ることができ、ＣＡＥＳの
高圧タービンの膨張比を高くとることができる。 (3-2) 液体空気の冷熱（−１７０℃程度）を深冷利用
するために常温超電導機器を作動させることができる。 (3-3) Ｃ／Ｃプラントとの熱の複合利用ができる。す
なわち、 液体空気のプラントの圧縮熱 … 入熱（蒸気発生増加） ＣＡＥＳ送気の蒸気加熱・蒸気投入… 出熱（ＣＡＥＳ燃料節約） ＬＮＧの気化熱・顕熱 … 出熱（吸気冷却） (3-4) 冷熱の貯蔵による時間差冷却・任意冷却ができ
る。具体的には液体空気のタンク貯蔵、氷蓄熱で対応す
る。
Pump)は、常用ＣＡＥＳ４０〜８１ata の変圧に対し
て、８１ata 超える定圧を得ることができ、ＣＡＥＳの
高圧タービンの膨張比を高くとることができる。 (3-2) 液体空気の冷熱（−１７０℃程度）を深冷利用
するために常温超電導機器を作動させることができる。 (3-3) Ｃ／Ｃプラントとの熱の複合利用ができる。す
なわち、 液体空気のプラントの圧縮熱 … 入熱（蒸気発生増加） ＣＡＥＳ送気の蒸気加熱・蒸気投入… 出熱（ＣＡＥＳ燃料節約） ＬＮＧの気化熱・顕熱 … 出熱（吸気冷却） (3-4) 冷熱の貯蔵による時間差冷却・任意冷却ができ
る。具体的には液体空気のタンク貯蔵、氷蓄熱で対応す
る。
【図１】図１は本発明の第１の実施形態の構成を示す系
統図である。
統図である。
【図２】図２は本発明の第２の実施形態の構成を示す系
統図である。
統図である。
【図３】図３は本発明の第３の実施形態の構成を示す系
統図である。
統図である。
【図４】図４は本発明の第４の実施形態の構成を示す系
統図である。
統図である。
【図５】図５は本発明の第５の実施形態の構成を示す系
統図である。
統図である。
【図６】図６は本発明の第６の実施形態の構成を示す系
統図である。
統図である。
【図７】図７は従来の圧縮空気貯蔵発電システム（ＣＡ
ＥＳ）の一例を示す系統図である。
ＥＳ）の一例を示す系統図である。
【図８】図８は従来の液体空気プラントとＣＡＥＳプラ
ントの組合わせの一例を示す系統図である。
ントの組合わせの一例を示す系統図である。
ＣＡＶ 空洞（あるいは空気貯蔵タンク） ＷＡＣ 冷却器または冷却塔 ｐａ 貯蔵用圧縮空気（夜間） ｇａ 発電用送気空気（昼間） GEN1,2,3 発電機 Ｔ1,Ｔ2,Ｔ タービン ＲＥ 再生器 STICK1,2 煙突 ＧＴ ガスタービン ＳＴ 蒸気タービン ＦＲ 吸気室 ＨＸ 吸気冷却器 ＣＯＮＤ 復水器 ＨＲＳＧ 排熱回収ボイラ C,C1, C2, C3 圧縮機 Ｍ 電動機 IC1,IC2,AF 空気冷却器 CC1,CC2,CC3 燃焼器 ＴＫ 液体空気タンク ＳＵＧ 超電導磁気軸受回転体(GEN、GT、ST
他) ＦＷ 高温超電導磁気軸受電力貯蔵用フラ
イホイルシステム ＣＳ 冷凍庫 ＲＳ 冷凍機冷媒冷却器 Ｐ 昇圧ポンプ ａ 吸気 ｆ 燃料 ｇ ガスタービン ca,ca1,ca2 液体空気 Ｗ１，Ｗ２ 冷却水 Ｓ 蒸気 ＨＸ１ 空気昇温熱交換器 ＨＸ２ 空気予熱器 ＰＣ 吸気予冷器 ＬＮＸ ＬＮＧ熱交換器 ＲＥＦ 冷凍機 ＰＩＣ 氷蓄熱装置 Ｓ2 加熱用蒸気 Ｓ3 噴射用蒸気 Ｗ３ Ｓ2 ，Ｓ3 の凝縮水 ｆ0 ＬＮＧ気化ガス ｆ1 ＧＴ用燃料 ｆ2 高圧燃焼器用燃料 ｆ3 低圧燃焼器用燃料 CW,CW1, CW2 CW3 冷水 Ｗ1 復水 Ｗ2 加熱水または蒸気 Ｗ3 凝縮水 ＨＸ３ 空気昇温器（全加熱を蒸気で） Ｓ4 加熱用蒸気 Ｗ4 凝縮水 ＨＸ４ 冷水熱交換器 HX5,HX6 熱交換器 ＨＳ 蒸気ヘダ ＨＷ 給水ヘダ ＳＬ 低圧蒸気 ＳＬＬ 低圧タービン蒸気 ＳＰ プロセス・エネルギセンタ等払出蒸
気 ＳＷ プロセスもどり復水
他) ＦＷ 高温超電導磁気軸受電力貯蔵用フラ
イホイルシステム ＣＳ 冷凍庫 ＲＳ 冷凍機冷媒冷却器 Ｐ 昇圧ポンプ ａ 吸気 ｆ 燃料 ｇ ガスタービン ca,ca1,ca2 液体空気 Ｗ１，Ｗ２ 冷却水 Ｓ 蒸気 ＨＸ１ 空気昇温熱交換器 ＨＸ２ 空気予熱器 ＰＣ 吸気予冷器 ＬＮＸ ＬＮＧ熱交換器 ＲＥＦ 冷凍機 ＰＩＣ 氷蓄熱装置 Ｓ2 加熱用蒸気 Ｓ3 噴射用蒸気 Ｗ３ Ｓ2 ，Ｓ3 の凝縮水 ｆ0 ＬＮＧ気化ガス ｆ1 ＧＴ用燃料 ｆ2 高圧燃焼器用燃料 ｆ3 低圧燃焼器用燃料 CW,CW1, CW2 CW3 冷水 Ｗ1 復水 Ｗ2 加熱水または蒸気 Ｗ3 凝縮水 ＨＸ３ 空気昇温器（全加熱を蒸気で） Ｓ4 加熱用蒸気 Ｗ4 凝縮水 ＨＸ４ 冷水熱交換器 HX5,HX6 熱交換器 ＨＳ 蒸気ヘダ ＨＷ 給水ヘダ ＳＬ 低圧蒸気 ＳＬＬ 低圧タービン蒸気 ＳＰ プロセス・エネルギセンタ等払出蒸
気 ＳＷ プロセスもどり復水
Claims (8)
- 【請求項１】 液体空気製造プラントと、同液体空気製
造プラントからの液体空気を気化させて得られた圧縮空
気で燃料を燃焼させ、その燃焼ガスでタービンを駆動す
る圧縮空気貯蔵利用プラントと、ガスタービンと蒸気タ
ービンを組み合わせた複合発電プラントとを備え、前記
液体空気製造プラントの空気圧縮機のクーラを出た冷却
水を前記複合発電プラントの排熱回収ボイラに供給する
流路を設けたことを特徴とする液体空気利用発電設備。 - 【請求項２】 前記液体空気で前記複合発電プラントの
吸い込み空気を冷却することを特徴とする請求項１記載
の液体空気利用発電設備。 - 【請求項３】 前記圧縮空気貯蔵利用プラントへ供給す
る液体空気を前記複合発電プラントの排熱回収ボイラか
らの蒸気で加熱することを特徴とする請求項１記載の液
体空気利用発電設備。 - 【請求項４】 前記圧縮空気貯蔵利用プラントへ供給す
る液体空気を前記圧縮空気貯蔵利用プラントの排熱を利
用して加熱することを特徴とする請求項１記載の液体空
気利用発電設備。 - 【請求項５】 前記液体空気の冷熱を超電導システムに
利用することを特徴とする請求項１記載の液体空気利用
発電設備。 - 【請求項６】 前記液体空気の冷熱を冷凍・冷熱システ
ムに利用することを特徴とする請求項１記載の液体空気
利用発電設備。 - 【請求項７】 前記液体空気の冷熱を氷蓄熱装置に利用
するとともに同氷蓄熱装置の冷水で前記複合発電プラン
トの吸い込み空気を冷却することを特徴とする請求項２
記載の液体空気利用発電設備。 - 【請求項８】 液体空気製造プラントと、同液体空気製
造プラントからの液体空気を気化させて得られた圧縮空
気で燃料を燃焼させ、その燃焼ガスでタービンを駆動す
る圧縮空気貯蔵利用プラントと、ガスタービンと蒸気タ
ービンを組み合わせた複合発電プラントとを備え、前記
液体空気を前記圧縮空気貯蔵利用プラントへ供給する前
に超電導システムおよび冷凍・冷熱システムへ供給する
流路を設けたことを特徴とする液体空気利用発電設備。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP16739895A JP3696931B2 (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 液体空気利用発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16739895A JP3696931B2 (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 液体空気利用発電設備 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0913918A true JPH0913918A (ja) | 1997-01-14 |
| JP3696931B2 JP3696931B2 (ja) | 2005-09-21 |
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ID=15848970
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16739895A Expired - Fee Related JP3696931B2 (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 液体空気利用発電設備 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3696931B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2012095636A3 (en) * | 2011-01-13 | 2012-11-29 | Highview Enterprises Limited | Electricity generation device and method |
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-
1995
- 1995-07-03 JP JP16739895A patent/JP3696931B2/ja not_active Expired - Fee Related
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