JPH09209718A - ガスタービン用空気冷却システムおよび冷却方法 - Google Patents
ガスタービン用空気冷却システムおよび冷却方法Info
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- JPH09209718A JPH09209718A JP3717496A JP3717496A JPH09209718A JP H09209718 A JPH09209718 A JP H09209718A JP 3717496 A JP3717496 A JP 3717496A JP 3717496 A JP3717496 A JP 3717496A JP H09209718 A JPH09209718 A JP H09209718A
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- 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】 簡易な設備で、気温の高い電力需要のピーク
時にガスタービンの軸出力を増加させることができて経
済的なガスタービンの燃焼用空気の冷却システムおよび
当該冷却システムを用いた冷却方法を得る。 【解決手段】 不凍液を貯留する高温側蓄冷部１と、こ
の高温側蓄冷部１から高温側供給管３を介して送られる
不凍液を低温液化ガスを冷却媒体として冷却する熱交換
部４と、この熱交換部４から低温側戻り管５を介して送
られる低温の不凍液を貯留する低温側蓄冷部６と、この
低温側蓄冷部６から低温側供給管８を介して送られる不
凍液によってガスタービンの燃焼空気を冷却する空気冷
却器９と、この空気冷却器９によって昇温された不凍液
を高温側蓄冷部１に導く高温側戻り管１０とを備えてな
る。
時にガスタービンの軸出力を増加させることができて経
済的なガスタービンの燃焼用空気の冷却システムおよび
当該冷却システムを用いた冷却方法を得る。 【解決手段】 不凍液を貯留する高温側蓄冷部１と、こ
の高温側蓄冷部１から高温側供給管３を介して送られる
不凍液を低温液化ガスを冷却媒体として冷却する熱交換
部４と、この熱交換部４から低温側戻り管５を介して送
られる低温の不凍液を貯留する低温側蓄冷部６と、この
低温側蓄冷部６から低温側供給管８を介して送られる不
凍液によってガスタービンの燃焼空気を冷却する空気冷
却器９と、この空気冷却器９によって昇温された不凍液
を高温側蓄冷部１に導く高温側戻り管１０とを備えてな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの燃
料用低温液化ガスの冷熱を利用して、当該ガスタービン
の燃焼用空気を冷却するためのガスタービン用空気冷却
システムおよび冷却方法に関するものである。
料用低温液化ガスの冷熱を利用して、当該ガスタービン
の燃焼用空気を冷却するためのガスタービン用空気冷却
システムおよび冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、特に高効率と低公害性に優れるこ
とから、低温液化ガスの一種である液化天然ガス（以
下、ＬＮＧと略称する。）を燃料として使用するガスタ
ービンと、蒸気タービンとを組合わせたコンバインドサ
イクルを設置した発電所が数多く建設されている。この
ような発電用ガスタービンにおいて燃料として用いられ
るＬＮＧは、メタンを主成分とする天然ガス（以下、Ｎ
Ｇと略称する。）を、搬送および貯蔵の便宜上、常圧下
で−１６２℃以下に冷却することにより液化したもので
あり、上記発電所において、海水を熱源とするオープン
ラック式気化器や、あるいは当該ＬＮＧを熱源とするサ
ブマージド式気化器等によって再びガス化したうえで上
記ガスタービンの燃料として使用している。
とから、低温液化ガスの一種である液化天然ガス（以
下、ＬＮＧと略称する。）を燃料として使用するガスタ
ービンと、蒸気タービンとを組合わせたコンバインドサ
イクルを設置した発電所が数多く建設されている。この
ような発電用ガスタービンにおいて燃料として用いられ
るＬＮＧは、メタンを主成分とする天然ガス（以下、Ｎ
Ｇと略称する。）を、搬送および貯蔵の便宜上、常圧下
で−１６２℃以下に冷却することにより液化したもので
あり、上記発電所において、海水を熱源とするオープン
ラック式気化器や、あるいは当該ＬＮＧを熱源とするサ
ブマージド式気化器等によって再びガス化したうえで上
記ガスタービンの燃料として使用している。
【０００３】ところで、上記ガスタービンにあっては、
出力は主として燃料流量と燃焼圧力とによって決定され
る。一方、燃焼用の空気は、ガスタービンおよび発電機
と同軸の空気圧縮機で燃焼圧力以上まで昇圧される。こ
の空気圧縮機は、空気の慣性力を利用したものであり、
上記発電機と同じ回転数、すなわち一定回転で運転され
るので、気温が低く空気の密度が大きい時には、図３に
示すように、多量の圧縮空気を送り出せるのに対し、気
温が高くなると送出空気量が減少する。この結果、気温
が高い場合には、ガスタービンは燃料流量を抑制せねば
ならず、よって軸出力も抑制されることになる。
出力は主として燃料流量と燃焼圧力とによって決定され
る。一方、燃焼用の空気は、ガスタービンおよび発電機
と同軸の空気圧縮機で燃焼圧力以上まで昇圧される。こ
の空気圧縮機は、空気の慣性力を利用したものであり、
上記発電機と同じ回転数、すなわち一定回転で運転され
るので、気温が低く空気の密度が大きい時には、図３に
示すように、多量の圧縮空気を送り出せるのに対し、気
温が高くなると送出空気量が減少する。この結果、気温
が高い場合には、ガスタービンは燃料流量を抑制せねば
ならず、よって軸出力も抑制されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このため、従来の上記
発電用のガスタービンにあっては、発電所として最も需
要の大きい真夏の日中に、気温の上昇によって当該ガス
タービンの空気流量が小さくなり、この結果ガスタービ
ンの軸出力が低下してしまうという問題点があった。そ
こで、電力需要のオフピーク時に冷凍機を使って冷熱を
氷蓄熱槽に蓄熱し、電力需要のピーク時に上記氷蓄熱槽
からの冷熱によってガスタービンの取入れ空気を冷却す
る方法も提案されているが、当該方法にあっては、冷凍
機等の付帯装置が必要となって設備費の高騰化を招来す
るという問題点がある。
発電用のガスタービンにあっては、発電所として最も需
要の大きい真夏の日中に、気温の上昇によって当該ガス
タービンの空気流量が小さくなり、この結果ガスタービ
ンの軸出力が低下してしまうという問題点があった。そ
こで、電力需要のオフピーク時に冷凍機を使って冷熱を
氷蓄熱槽に蓄熱し、電力需要のピーク時に上記氷蓄熱槽
からの冷熱によってガスタービンの取入れ空気を冷却す
る方法も提案されているが、当該方法にあっては、冷凍
機等の付帯装置が必要となって設備費の高騰化を招来す
るという問題点がある。
【０００５】また、ＬＮＧ貯蔵設備のＬＮＧの冷熱を直
接利用してガスタービンに取入れられる燃焼用空気を冷
却することにより、上記ガスタービンの出力を増大させ
る試みもあるが、ＬＮＧの冷熱だけでは出力増加量が小
さく、しかもＬＮＧの気化温度が−１６２℃と極めて低
温であるために、直接冷熱源として用いると、温度が低
過ぎて空気中の水分が熱交換器の伝熱面で凍結する等の
問題が生じて取り扱いが難しいうえに、さらに通常ＬＮ
Ｇ貯蔵設備と発電設備とが遠く離れているために、ガス
タービン冷却用のＬＮＧ冷熱を送気するための配管設備
に多大の費用を要するといった問題点があり、未だ実用
化には至っていない。
接利用してガスタービンに取入れられる燃焼用空気を冷
却することにより、上記ガスタービンの出力を増大させ
る試みもあるが、ＬＮＧの冷熱だけでは出力増加量が小
さく、しかもＬＮＧの気化温度が−１６２℃と極めて低
温であるために、直接冷熱源として用いると、温度が低
過ぎて空気中の水分が熱交換器の伝熱面で凍結する等の
問題が生じて取り扱いが難しいうえに、さらに通常ＬＮ
Ｇ貯蔵設備と発電設備とが遠く離れているために、ガス
タービン冷却用のＬＮＧ冷熱を送気するための配管設備
に多大の費用を要するといった問題点があり、未だ実用
化には至っていない。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、簡易な設備で、気温の高い電力需要のピーク
時にガスタービンの軸出力を増加させることができて経
済的なガスタービンの燃焼用空気の冷却システムおよび
当該冷却システムを用いた冷却方法を提供することを目
的とするものである。
たもので、簡易な設備で、気温の高い電力需要のピーク
時にガスタービンの軸出力を増加させることができて経
済的なガスタービンの燃焼用空気の冷却システムおよび
当該冷却システムを用いた冷却方法を提供することを目
的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係るガスタービン用空気冷却システムは、ガスタービ
ンの燃料用低温液化ガスの冷熱を利用して、上記ガスタ
ービンの燃焼用空気を冷却するためのガスタービン用空
気冷却システムであって、不凍液を貯留する高温側蓄冷
部と、この高温側蓄冷部から高温側供給管を介して送ら
れる不凍液を上記低温液化ガスを冷却媒体として冷却す
る熱交換部と、この熱交換部から低温側戻り管を介して
送られる低温の不凍液を貯留する低温側蓄冷部と、この
低温側蓄冷部から低温側供給管を介して送られる不凍液
によって上記燃焼用空気を冷却する空気冷却器と、この
空気冷却器によって昇温された不凍液を上記高温側蓄冷
部に導く高温側戻り管とを備えてなることを特徴とする
ものである。
に係るガスタービン用空気冷却システムは、ガスタービ
ンの燃料用低温液化ガスの冷熱を利用して、上記ガスタ
ービンの燃焼用空気を冷却するためのガスタービン用空
気冷却システムであって、不凍液を貯留する高温側蓄冷
部と、この高温側蓄冷部から高温側供給管を介して送ら
れる不凍液を上記低温液化ガスを冷却媒体として冷却す
る熱交換部と、この熱交換部から低温側戻り管を介して
送られる低温の不凍液を貯留する低温側蓄冷部と、この
低温側蓄冷部から低温側供給管を介して送られる不凍液
によって上記燃焼用空気を冷却する空気冷却器と、この
空気冷却器によって昇温された不凍液を上記高温側蓄冷
部に導く高温側戻り管とを備えてなることを特徴とする
ものである。
【０００８】ここで、請求項２に記載の発明は、上記熱
交換部が、冷却媒体である低温液化ガスの流路に沿って
直列に配設された複数の熱交換器を備えてなり、後段側
の熱交換器における低温液化ガスの出口側配管を、少な
くとも最前段の熱交換器における被加熱側の入口側配管
に接続することにより、後段側の熱交換器で昇温された
低温液化ガスを、少なくとも最前段の熱交換器の加熱媒
体として用いるようにしたことを特徴とするものであ
る。
交換部が、冷却媒体である低温液化ガスの流路に沿って
直列に配設された複数の熱交換器を備えてなり、後段側
の熱交換器における低温液化ガスの出口側配管を、少な
くとも最前段の熱交換器における被加熱側の入口側配管
に接続することにより、後段側の熱交換器で昇温された
低温液化ガスを、少なくとも最前段の熱交換器の加熱媒
体として用いるようにしたことを特徴とするものであ
る。
【０００９】また、請求項３に記載の発明は、上記請求
項２に記載の熱交換器が、シェル・アンド・チューブ形
熱交換器および／またはプレート式熱交換器であること
を特徴とするものであり、さらに請求項４に記載の発明
は、上記請求項１〜３のいずれかに記載の不凍液が、少
なくとも−４０℃で凍結しないものであることを特徴と
するものである。
項２に記載の熱交換器が、シェル・アンド・チューブ形
熱交換器および／またはプレート式熱交換器であること
を特徴とするものであり、さらに請求項４に記載の発明
は、上記請求項１〜３のいずれかに記載の不凍液が、少
なくとも−４０℃で凍結しないものであることを特徴と
するものである。
【００１０】次いで、請求項５に記載の本発明に係るガ
スタービン用空気の冷却方法は、上記請求項１ないし４
のいずれかに記載のガスタービン用空気冷却システムを
用い、上記低温液化ガスによって熱交換部で冷却した不
凍液を上記低温側蓄冷部に蓄えておき、大気温度が高い
時間帯に、上記低温側蓄冷部内の不凍液を上記空気冷却
器に送ってガスタービンの燃焼用空気を冷却することを
特徴とするものであり、さらに請求項６に記載の発明
は、上記熱交換部における不凍液の冷却を連続して行な
うことを特徴とするものである。
スタービン用空気の冷却方法は、上記請求項１ないし４
のいずれかに記載のガスタービン用空気冷却システムを
用い、上記低温液化ガスによって熱交換部で冷却した不
凍液を上記低温側蓄冷部に蓄えておき、大気温度が高い
時間帯に、上記低温側蓄冷部内の不凍液を上記空気冷却
器に送ってガスタービンの燃焼用空気を冷却することを
特徴とするものであり、さらに請求項６に記載の発明
は、上記熱交換部における不凍液の冷却を連続して行な
うことを特徴とするものである。
【００１１】請求項１〜４のいずれかに記載の冷却シス
テムおよびこれを用いた請求項５または６に記載の冷却
方法によれば、予めガスタービンの燃料用低温液化ガス
によって熱交換部で冷却され、上記低温側蓄冷部に蓄え
られた不凍液を、大気温度が高い時間帯に空気冷却器に
送ってガスタービンの取入れ空気を冷却しているので、
ガスタービンの出力を増大させるために充分な冷熱を確
保することができ、よって気温の高い電力需要のピーク
時にガスタービンの軸出力を増加させることができる。
しかも、上記ガスタービンの取入れ空気の冷却を、蓄冷
槽や熱交換器といった簡易な設備のみで行なうことがで
きるとともに、さらに不凍液との熱交換によって気化し
たガスをそのままガスタービンの燃料として使用できる
ため、気化器の稼働費用を削減することができて経済的
である。
テムおよびこれを用いた請求項５または６に記載の冷却
方法によれば、予めガスタービンの燃料用低温液化ガス
によって熱交換部で冷却され、上記低温側蓄冷部に蓄え
られた不凍液を、大気温度が高い時間帯に空気冷却器に
送ってガスタービンの取入れ空気を冷却しているので、
ガスタービンの出力を増大させるために充分な冷熱を確
保することができ、よって気温の高い電力需要のピーク
時にガスタービンの軸出力を増加させることができる。
しかも、上記ガスタービンの取入れ空気の冷却を、蓄冷
槽や熱交換器といった簡易な設備のみで行なうことがで
きるとともに、さらに不凍液との熱交換によって気化し
たガスをそのままガスタービンの燃料として使用できる
ため、気化器の稼働費用を削減することができて経済的
である。
【００１２】特に、請求項６に記載の発明のように、上
記不凍液の冷却を２４時間連続して行なうようにすれ
ば、少なくとも夏期においては、低温液化ガスの気化器
を運転する必要が全く無く、よって従来と比較して当該
気化器の稼働費用を大幅に削減することができるために
極めて経済的である。
記不凍液の冷却を２４時間連続して行なうようにすれ
ば、少なくとも夏期においては、低温液化ガスの気化器
を運転する必要が全く無く、よって従来と比較して当該
気化器の稼働費用を大幅に削減することができるために
極めて経済的である。
【００１３】また、請求項２に記載の発明にあっては、
後段側の熱交換器で不凍液との熱交換によって昇温され
た低温液化ガスを、少なくとも、最も温度が低い最前段
の熱交換器の加熱媒体として用いているので、低温液化
ガスの気化温度が例えばＬＮＧのように−１６２℃と低
い温度であっても、不凍液の凝結を防止することができ
るとともに、これらの熱交換によって効率的に上記低温
液化ガスを気化させることが可能となる。さらに、不凍
液が凍結しないため、上記不凍液を大気に解放しない閉
タイプの熱交換器の使用が可能である。このため、請求
項３に記載の発明のように、上記熱交換器として、汎用
のシェル・アンド・チューブ形熱交換器および／または
プレート式熱交換器を用いれば、構造が簡便で安価であ
るとともに、運転や保守がより一層容易になる。
後段側の熱交換器で不凍液との熱交換によって昇温され
た低温液化ガスを、少なくとも、最も温度が低い最前段
の熱交換器の加熱媒体として用いているので、低温液化
ガスの気化温度が例えばＬＮＧのように−１６２℃と低
い温度であっても、不凍液の凝結を防止することができ
るとともに、これらの熱交換によって効率的に上記低温
液化ガスを気化させることが可能となる。さらに、不凍
液が凍結しないため、上記不凍液を大気に解放しない閉
タイプの熱交換器の使用が可能である。このため、請求
項３に記載の発明のように、上記熱交換器として、汎用
のシェル・アンド・チューブ形熱交換器および／または
プレート式熱交換器を用いれば、構造が簡便で安価であ
るとともに、運転や保守がより一層容易になる。
【００１４】なお、本発明において不凍液とは、使用温
度で凍結しない液体をいい、請求項４に記載の発明のよ
うに、少なくとも−４０℃の温度で凍結しないものを使
用することが好ましい。このような不凍液としては、例
えばエチレングリコールの含有率が５０〜８５wt％のエ
チレングリコール水溶液、プロピレングリコールの含有
率が約５６wt％以上のプロピレングリコール水溶液、ト
リエチレングリコールの含有率が約６２〜７７wt％のト
リエチレングリコール水溶液等の不凍液や、さらにはエ
タノールやメタノール等の液体も使用可能である。
度で凍結しない液体をいい、請求項４に記載の発明のよ
うに、少なくとも−４０℃の温度で凍結しないものを使
用することが好ましい。このような不凍液としては、例
えばエチレングリコールの含有率が５０〜８５wt％のエ
チレングリコール水溶液、プロピレングリコールの含有
率が約５６wt％以上のプロピレングリコール水溶液、ト
リエチレングリコールの含有率が約６２〜７７wt％のト
リエチレングリコール水溶液等の不凍液や、さらにはエ
タノールやメタノール等の液体も使用可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明に係る
ガスタービン用空気冷却システムを、発電用ガスタービ
ンの燃料用ＬＮＧの冷熱を利用して、上記ガスタービン
の燃焼用空気を冷却するためのシステムに適用した一実
施形態を示すものである。図１において、この空気冷却
システムは、不凍液を貯留する高温側蓄冷槽（蓄冷部）
１と、この高温側蓄冷槽１から蓄冷用ポンプ２によって
高温側供給管３を介して送られる上記不凍液を、ＬＮＧ
（低温液化ガス）を冷却媒体として冷却する熱交換部４
と、この熱交換部４から低温側戻り管５を介して送られ
る低温の不凍液を一時貯留する低温側蓄冷槽（蓄冷部）
６と、この低温側蓄冷槽６から空気冷却用ポンプ７によ
って低温側供給管８を介して送られる上記不凍液によっ
て燃焼用空気を冷却するフィンチューブ式の空気冷却器
９と、この空気冷却器９によって昇温された上記不凍液
を上記高温側蓄冷槽１に導く高温側戻り管１０とから概
略構成されたものである。
ガスタービン用空気冷却システムを、発電用ガスタービ
ンの燃料用ＬＮＧの冷熱を利用して、上記ガスタービン
の燃焼用空気を冷却するためのシステムに適用した一実
施形態を示すものである。図１において、この空気冷却
システムは、不凍液を貯留する高温側蓄冷槽（蓄冷部）
１と、この高温側蓄冷槽１から蓄冷用ポンプ２によって
高温側供給管３を介して送られる上記不凍液を、ＬＮＧ
（低温液化ガス）を冷却媒体として冷却する熱交換部４
と、この熱交換部４から低温側戻り管５を介して送られ
る低温の不凍液を一時貯留する低温側蓄冷槽（蓄冷部）
６と、この低温側蓄冷槽６から空気冷却用ポンプ７によ
って低温側供給管８を介して送られる上記不凍液によっ
て燃焼用空気を冷却するフィンチューブ式の空気冷却器
９と、この空気冷却器９によって昇温された上記不凍液
を上記高温側蓄冷槽１に導く高温側戻り管１０とから概
略構成されたものである。
【００１６】ここで、上記不凍液としては、例えばエチ
レングリコールを主成分とし、これに防錆剤、防かび剤
を添加した低腐食性の８５％水溶液（平均比熱０．６８
kcal/kg.K、凝結温度−６０℃）が使用されている。ま
た、図中実線で示した、高温側蓄冷槽１から高温側供給
管３、熱交換部４および低温側戻り管５を介して低温側
蓄冷槽６に至る不凍液の冷却ラインは、２４時間連続し
て運転するようになっており、他方図中点線で示した、
上記低温蓄冷槽６から低温側供給管８、空気冷却器９お
よび高温側戻り管１０を介して高温側蓄冷槽１に至る燃
料空気の冷却ラインは、夏期の日中のような空気温度が
高い電力需要のピーク時に運転するようになっている。
したがって、上記両蓄冷槽１、６は、不凍液の冷却ライ
ンを２４時間連続運転した際に、当該不凍液の全量を蓄
えておくことが可能な容量に設定されている。
レングリコールを主成分とし、これに防錆剤、防かび剤
を添加した低腐食性の８５％水溶液（平均比熱０．６８
kcal/kg.K、凝結温度−６０℃）が使用されている。ま
た、図中実線で示した、高温側蓄冷槽１から高温側供給
管３、熱交換部４および低温側戻り管５を介して低温側
蓄冷槽６に至る不凍液の冷却ラインは、２４時間連続し
て運転するようになっており、他方図中点線で示した、
上記低温蓄冷槽６から低温側供給管８、空気冷却器９お
よび高温側戻り管１０を介して高温側蓄冷槽１に至る燃
料空気の冷却ラインは、夏期の日中のような空気温度が
高い電力需要のピーク時に運転するようになっている。
したがって、上記両蓄冷槽１、６は、不凍液の冷却ライ
ンを２４時間連続運転した際に、当該不凍液の全量を蓄
えておくことが可能な容量に設定されている。
【００１７】また、上記熱交換部４は、図２に示すよう
に、冷却媒体となるＬＮＧの流路に沿って配設された３
連のシェル・アンド・チューブ形の熱交換器１１、１
２、１３を有するもので、初段の熱交換器１１は１基で
あり、第２段および最終段の熱交換器１２、１３は、同
形のものがそれぞれ３基づつ並列に配設されているが、
図では便宜上、第２段および最終段の熱交換器１２、１
３についてもその内の各１基を図示する。そして、初段
の熱交換器１１の冷却側入口１１ａには、上記ＬＮＧの
導入管１４が接続され、その冷却出口側１１ｂの配管１
５が２段目の熱交換器１２の冷却側入口１２ａに接続さ
れている。そして、この熱交換器１２の冷却側出口１２
ｂのＬＮＧ配管１６が、初段の熱交換器１１の被冷却側
入口１１ｃに接続され、その被冷却側出口１１ｄの配管
１７が最終段の熱交換器１３の冷却側入口１３ａに接続
されている。他方、冷却すべき不凍液が送られてくる高
温側供給管３の先端は枝配管３ａ、３ｂとされ、それぞ
れ第２段および最終段の熱交換器１２、１３の被冷却側
入口１２ｃ、１３ｃに接続されており、各熱交換器１
２、１３の被冷却側出口１２ｃ、１３ｄの出口配管５
ａ、５ｂが集合管となって低温側戻り管５に接続されて
いる。そして、上記熱交換部４によって不凍液との熱交
換により気化したＮＧは、配管１８からガスタービンの
燃料供給管へと導かれるようになっている。
に、冷却媒体となるＬＮＧの流路に沿って配設された３
連のシェル・アンド・チューブ形の熱交換器１１、１
２、１３を有するもので、初段の熱交換器１１は１基で
あり、第２段および最終段の熱交換器１２、１３は、同
形のものがそれぞれ３基づつ並列に配設されているが、
図では便宜上、第２段および最終段の熱交換器１２、１
３についてもその内の各１基を図示する。そして、初段
の熱交換器１１の冷却側入口１１ａには、上記ＬＮＧの
導入管１４が接続され、その冷却出口側１１ｂの配管１
５が２段目の熱交換器１２の冷却側入口１２ａに接続さ
れている。そして、この熱交換器１２の冷却側出口１２
ｂのＬＮＧ配管１６が、初段の熱交換器１１の被冷却側
入口１１ｃに接続され、その被冷却側出口１１ｄの配管
１７が最終段の熱交換器１３の冷却側入口１３ａに接続
されている。他方、冷却すべき不凍液が送られてくる高
温側供給管３の先端は枝配管３ａ、３ｂとされ、それぞ
れ第２段および最終段の熱交換器１２、１３の被冷却側
入口１２ｃ、１３ｃに接続されており、各熱交換器１
２、１３の被冷却側出口１２ｃ、１３ｄの出口配管５
ａ、５ｂが集合管となって低温側戻り管５に接続されて
いる。そして、上記熱交換部４によって不凍液との熱交
換により気化したＮＧは、配管１８からガスタービンの
燃料供給管へと導かれるようになっている。
【００１８】次に、以上の構成からなるガスタービン用
空気冷却システムを用いた本発明に係る冷却方法の一実
施形態について説明する。先ず、高温側蓄冷槽１に常温
（約２５℃）の不凍液を満たした状態から、蓄冷用ポン
プ２を連続運転して、上記不凍液を高温側供給管３から
熱交換部４に送る。すると、上記不凍液は、配管３ａ、
３ｂからそれぞれ熱交換器１２、１３内に送られて、Ｌ
ＮＧによって約−４０℃にまで冷却され、低温側戻り管
５から低温側蓄冷槽６に蓄えられて行く。他方、２段目
の熱交換器１２によって不凍液との熱交換により昇温さ
れたＬＮＧ（またはＮＧ）は、初段の熱交換器１１に送
られ、ここで導入されてくる約−１６０℃のＬＮＧと熱
交換してこれを昇温する。これにより再び冷却されたＬ
ＮＧは、配管１７から最終段の熱交換器１３に送られ、
不凍液と熱交換して再び昇温されて気化することにより
ＮＧとなって、配管１８からガスタービンの燃料として
送られて行く。
空気冷却システムを用いた本発明に係る冷却方法の一実
施形態について説明する。先ず、高温側蓄冷槽１に常温
（約２５℃）の不凍液を満たした状態から、蓄冷用ポン
プ２を連続運転して、上記不凍液を高温側供給管３から
熱交換部４に送る。すると、上記不凍液は、配管３ａ、
３ｂからそれぞれ熱交換器１２、１３内に送られて、Ｌ
ＮＧによって約−４０℃にまで冷却され、低温側戻り管
５から低温側蓄冷槽６に蓄えられて行く。他方、２段目
の熱交換器１２によって不凍液との熱交換により昇温さ
れたＬＮＧ（またはＮＧ）は、初段の熱交換器１１に送
られ、ここで導入されてくる約−１６０℃のＬＮＧと熱
交換してこれを昇温する。これにより再び冷却されたＬ
ＮＧは、配管１７から最終段の熱交換器１３に送られ、
不凍液と熱交換して再び昇温されて気化することにより
ＮＧとなって、配管１８からガスタービンの燃料として
送られて行く。
【００１９】このようにして、ＬＮＧによって冷却した
不凍液を低温側蓄冷槽６に蓄えておき、大気温度が高く
需要が増大した時間帯に、上記空気冷却用ポンプ７を運
転して低温側蓄冷槽６内の不凍液を低温側供給管８から
上記空気冷却器９に送る。これにより、上記ガスタービ
ンの燃焼用空気は、上記空気冷却器９において不凍液に
よって常温から１０℃以下まで冷却される。
不凍液を低温側蓄冷槽６に蓄えておき、大気温度が高く
需要が増大した時間帯に、上記空気冷却用ポンプ７を運
転して低温側蓄冷槽６内の不凍液を低温側供給管８から
上記空気冷却器９に送る。これにより、上記ガスタービ
ンの燃焼用空気は、上記空気冷却器９において不凍液に
よって常温から１０℃以下まで冷却される。
【００２０】以上のように、上記空気冷却システムおよ
びこれを用いた冷却方法にあっては、予めガスタービン
の燃料用ＬＮＧによって熱交換部４で冷却され、低温側
蓄冷槽６に蓄えられた不凍液を、大気温度が高く、かつ
電力需要がピークとなる時間帯に空気冷却器９に送って
ガスタービンの取入れ空気を冷却しているので、ガスタ
ービンの出力を増大させるために充分な冷熱を確保する
ことができ、よって電力需要のピーク時にガスタービン
の軸出力を増加させることができる。この際に、上記ガ
スタービンの取入れ空気の冷却を、蓄冷槽１、６や熱交
換器１１〜１３といった簡易な設備のみで行なうことが
できるため、設備費の高騰化を招くことがない。
びこれを用いた冷却方法にあっては、予めガスタービン
の燃料用ＬＮＧによって熱交換部４で冷却され、低温側
蓄冷槽６に蓄えられた不凍液を、大気温度が高く、かつ
電力需要がピークとなる時間帯に空気冷却器９に送って
ガスタービンの取入れ空気を冷却しているので、ガスタ
ービンの出力を増大させるために充分な冷熱を確保する
ことができ、よって電力需要のピーク時にガスタービン
の軸出力を増加させることができる。この際に、上記ガ
スタービンの取入れ空気の冷却を、蓄冷槽１、６や熱交
換器１１〜１３といった簡易な設備のみで行なうことが
できるため、設備費の高騰化を招くことがない。
【００２１】さらに、上記不凍液の冷却ラインを２４時
間連続して行なっているので、不凍液との熱交換によっ
て気化したＮＧを常時そのままガスタービンの燃料とし
て使用できるため、少なくとも夏期においては、従来Ｌ
ＮＧの気化に使用していた気化器を運転する必要が全く
無く、よって従来と比較して当該気化器の稼働費用を大
幅に削減することができるために極めて経済的である。
また、熱交換部４において、２段目の熱交換器１２で不
凍液との熱交換によって昇温されたＬＮＧ（またはＮ
Ｇ）を、最も温度が低い初段の熱交換器１１の加熱媒体
として用いているので、ＬＮＧの気化温度が−１６２℃
と低い温度であっても、不凍液の凝結を防止することが
できるとともに、これらの熱交換によって効率的に上記
ＬＮＧを気化させることができる。
間連続して行なっているので、不凍液との熱交換によっ
て気化したＮＧを常時そのままガスタービンの燃料とし
て使用できるため、少なくとも夏期においては、従来Ｌ
ＮＧの気化に使用していた気化器を運転する必要が全く
無く、よって従来と比較して当該気化器の稼働費用を大
幅に削減することができるために極めて経済的である。
また、熱交換部４において、２段目の熱交換器１２で不
凍液との熱交換によって昇温されたＬＮＧ（またはＮ
Ｇ）を、最も温度が低い初段の熱交換器１１の加熱媒体
として用いているので、ＬＮＧの気化温度が−１６２℃
と低い温度であっても、不凍液の凝結を防止することが
できるとともに、これらの熱交換によって効率的に上記
ＬＮＧを気化させることができる。
【００２２】加えて、上記熱交換部４において不凍液が
凍結しないため、上記不凍液を大気に解放しない閉タイ
プのシェル・アンド・チューブ形の熱交換器１１〜１３
を使用することができ、よって構造が簡便で安価である
とともに、運転や保守がより一層容易になる。
凍結しないため、上記不凍液を大気に解放しない閉タイ
プのシェル・アンド・チューブ形の熱交換器１１〜１３
を使用することができ、よって構造が簡便で安価である
とともに、運転や保守がより一層容易になる。
【００２３】なお、上記実施形態の説明においては、低
温液化ガスが、一般的にこの種の発電用ガスタービンの
燃料として用いられているＬＮＧである場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、他の低温液
化ガスについても同様に適用することが可能である。ま
た、上記高温側蓄冷槽１および低温側蓄冷槽６について
も、独立式の蓄冷槽を設けることに限るものではなく、
一の蓄冷槽内を分割して高温側蓄冷部および低温側蓄冷
部とする等、各種の形態が適用可能である。
温液化ガスが、一般的にこの種の発電用ガスタービンの
燃料として用いられているＬＮＧである場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、他の低温液
化ガスについても同様に適用することが可能である。ま
た、上記高温側蓄冷槽１および低温側蓄冷槽６について
も、独立式の蓄冷槽を設けることに限るものではなく、
一の蓄冷槽内を分割して高温側蓄冷部および低温側蓄冷
部とする等、各種の形態が適用可能である。
【００２４】さらにまた、熱交換部４についても、３連
の熱交換器１１〜１３群によって構成することに限るも
のではなく、各熱交換器における伝熱面積状の制約や、
不凍液の凝結温度等の条件によっては、３連未満あるい
は４連以上の熱交換器群によって構成してもよく、その
場合においても、上述したように、後段側の熱交換器に
おけるＬＮＧ（低温液化ガス）の出口側配管を、少なく
とも最前段の熱交換器における被加熱側の入口側配管に
接続することにより、後段側の熱交換器で昇温された低
温液化ガスを、少なくとも最前段の熱交換器の加熱媒体
として用いるようにすれば好適である。
の熱交換器１１〜１３群によって構成することに限るも
のではなく、各熱交換器における伝熱面積状の制約や、
不凍液の凝結温度等の条件によっては、３連未満あるい
は４連以上の熱交換器群によって構成してもよく、その
場合においても、上述したように、後段側の熱交換器に
おけるＬＮＧ（低温液化ガス）の出口側配管を、少なく
とも最前段の熱交換器における被加熱側の入口側配管に
接続することにより、後段側の熱交換器で昇温された低
温液化ガスを、少なくとも最前段の熱交換器の加熱媒体
として用いるようにすれば好適である。
【００２５】
【実施例】一般的な１０００ＭＷ（設計温度；１５℃）
のコンバインドサイクル発電ユニットに、図１および図
２に示した空気冷却サイクルを用いた場合について説明
する。真夏の日中においてガスタービンの吸気温度が３
５℃に上昇すると、空気密度の低下により、上記ガスタ
ービンの軸出力は８６４ＭＷに低下する。そこで、高温
側蓄冷槽１に満たした温度２５℃の不凍液を熱交換部４
に６００m3／ｈで送り、ＬＮＧによって−４０℃に冷却
し、低温側蓄冷槽６に蓄えておく。これを具体的に説明
すると、図２において、熱交換部４としては、それぞれ
伝熱面積が約５００m2の熱交換器１１、１２、１３を用
いる。ちなみに、熱交換器１２および１３については、
各３基を並列に配設する。そして、導入管１４からＬＮ
Ｇを流量３００m3／ｈで上記熱交換器１１、１２、１３
に送ると、初段の熱交換器１１で昇温されて約−７８℃
となり、さらに第２段の熱交換器１２で不凍液を冷却し
た後の出口温度が約０℃となる。次いで、これが初段の
熱交換器１１に送られて、約−１６０℃のＬＮＧと熱交
換することにより、再び約−７８℃まで冷却されて最終
段の熱交換器１３に送られる。そして、上記熱交換器１
３において不凍液と熱交換して出口温度が約０℃のＮＧ
となり、配管１８からガスタービンの燃料として送られ
て行く。
のコンバインドサイクル発電ユニットに、図１および図
２に示した空気冷却サイクルを用いた場合について説明
する。真夏の日中においてガスタービンの吸気温度が３
５℃に上昇すると、空気密度の低下により、上記ガスタ
ービンの軸出力は８６４ＭＷに低下する。そこで、高温
側蓄冷槽１に満たした温度２５℃の不凍液を熱交換部４
に６００m3／ｈで送り、ＬＮＧによって−４０℃に冷却
し、低温側蓄冷槽６に蓄えておく。これを具体的に説明
すると、図２において、熱交換部４としては、それぞれ
伝熱面積が約５００m2の熱交換器１１、１２、１３を用
いる。ちなみに、熱交換器１２および１３については、
各３基を並列に配設する。そして、導入管１４からＬＮ
Ｇを流量３００m3／ｈで上記熱交換器１１、１２、１３
に送ると、初段の熱交換器１１で昇温されて約−７８℃
となり、さらに第２段の熱交換器１２で不凍液を冷却し
た後の出口温度が約０℃となる。次いで、これが初段の
熱交換器１１に送られて、約−１６０℃のＬＮＧと熱交
換することにより、再び約−７８℃まで冷却されて最終
段の熱交換器１３に送られる。そして、上記熱交換器１
３において不凍液と熱交換して出口温度が約０℃のＮＧ
となり、配管１８からガスタービンの燃料として送られ
て行く。
【００２６】他方、高温側供給管３からそれぞれ第２段
および最終段の熱交換器１２、１３に送られた温度２５
℃の不凍液は、上記ＬＮＧによって約−４０℃まで冷却
されて、低温側蓄冷槽６に蓄えられる。そして、真夏の
日中の電力需要がピークとなる時間帯に、上記低温側蓄
冷槽６内の不凍液を、空気冷却用ポンプ８によって約２
８００m3／ｈの流量で空気冷却器９へ送り、ここで空気
温度を１０℃以下まで冷却する。この結果、ガスタービ
ンの吸気温度が１０℃であるとすると、その軸出力は１
０３３ＭＷになり、上記空気冷却システムを使用しなか
った場合の軸出力８６４ＭＷと比較して、１６．９％軸
出力が増加する。これにより、気温上昇に基づくガスタ
ービンの軸出力の低下が防止され、電力需要の上昇に対
応することが可能となる。
および最終段の熱交換器１２、１３に送られた温度２５
℃の不凍液は、上記ＬＮＧによって約−４０℃まで冷却
されて、低温側蓄冷槽６に蓄えられる。そして、真夏の
日中の電力需要がピークとなる時間帯に、上記低温側蓄
冷槽６内の不凍液を、空気冷却用ポンプ８によって約２
８００m3／ｈの流量で空気冷却器９へ送り、ここで空気
温度を１０℃以下まで冷却する。この結果、ガスタービ
ンの吸気温度が１０℃であるとすると、その軸出力は１
０３３ＭＷになり、上記空気冷却システムを使用しなか
った場合の軸出力８６４ＭＷと比較して、１６．９％軸
出力が増加する。これにより、気温上昇に基づくガスタ
ービンの軸出力の低下が防止され、電力需要の上昇に対
応することが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４のい
ずれかに記載の冷却システムおよびこれを用いた請求項
５または６に記載の冷却方法によれば、ガスタービンの
出力を増大させるために充分な冷熱を確保することがで
き、よって気温の高い電力需要のピーク時にガスタービ
ンの軸出力を増加させることができるとともに、上記ガ
スタービンの取入れ空気の冷却を、蓄冷槽や熱交換器と
いった簡易な設備のみで行なうことができるうえに、不
凍液との熱交換によって気化したガスをそのままガスタ
ービンの燃料として使用できるため、気化器の稼働費用
を削減することができて経済的である。
ずれかに記載の冷却システムおよびこれを用いた請求項
５または６に記載の冷却方法によれば、ガスタービンの
出力を増大させるために充分な冷熱を確保することがで
き、よって気温の高い電力需要のピーク時にガスタービ
ンの軸出力を増加させることができるとともに、上記ガ
スタービンの取入れ空気の冷却を、蓄冷槽や熱交換器と
いった簡易な設備のみで行なうことができるうえに、不
凍液との熱交換によって気化したガスをそのままガスタ
ービンの燃料として使用できるため、気化器の稼働費用
を削減することができて経済的である。
【００２８】この際に、請求項６に記載の発明のよう
に、上記不凍液の冷却を２４時間連続して行なうように
すれば、少なくとも夏期においては、低温液化ガスの気
化器を運転する必要が全く無く、よって従来と比較して
当該気化器の稼働費用を大幅に削減することができるた
めに極めて経済的であり、また請求項２に記載の発明に
よれば、低温液化ガスの気化温度が例えばＬＮＧのよう
に−１６２℃と低い温度であっても、不凍液の凝結を防
止することができるとともに、これらの熱交換によって
効率的に上記低温液化ガスを気化させることが可能とな
る。よって、請求項３に記載の発明のように、上記熱交
換器として汎用のシェル・アンド・チューブ形熱交換器
および／またはプレート式熱交換器を用いれば、構造が
簡便で安価であるとともに、運転や保守がより一層容易
になるといった効果を奏する。
に、上記不凍液の冷却を２４時間連続して行なうように
すれば、少なくとも夏期においては、低温液化ガスの気
化器を運転する必要が全く無く、よって従来と比較して
当該気化器の稼働費用を大幅に削減することができるた
めに極めて経済的であり、また請求項２に記載の発明に
よれば、低温液化ガスの気化温度が例えばＬＮＧのよう
に−１６２℃と低い温度であっても、不凍液の凝結を防
止することができるとともに、これらの熱交換によって
効率的に上記低温液化ガスを気化させることが可能とな
る。よって、請求項３に記載の発明のように、上記熱交
換器として汎用のシェル・アンド・チューブ形熱交換器
および／またはプレート式熱交換器を用いれば、構造が
簡便で安価であるとともに、運転や保守がより一層容易
になるといった効果を奏する。
【図１】本発明に係るガスタービン用空気冷却システム
の一実施形態を示す全体構成図である。
の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図１の熱交換部の構成図である。
【図３】ガスタービンにおける外気温度と送出空気量と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
１ 高温側蓄冷槽（蓄冷部） ３ 高温側供給管３ ４ 熱交換部 ５ 低温側戻り管 ６ 低温側蓄冷槽（蓄冷部） ８ 低温側供給管 ９ 空気冷却器 １０ 高温側戻り管 １１、１２、１３ 熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 染谷 真之 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 神田 哲郎 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 ガスタービンの燃料用低温液化ガスの冷
熱を利用して、上記ガスタービンの燃焼用空気を冷却す
るための空気冷却システムであって、不凍液を貯留する
高温側蓄冷部と、この高温側蓄冷部から高温側供給管を
介して送られる上記不凍液を上記低温液化ガスを冷却媒
体として冷却する熱交換部と、この熱交換部から低温側
戻り管を介して送られる低温の上記不凍液を貯留する低
温側蓄冷部と、この低温側蓄冷部から低温側供給管を介
して送られる上記不凍液によって上記燃焼用空気を冷却
する空気冷却器と、この空気冷却器によって昇温された
上記不凍液を上記高温側蓄冷部に導く高温側戻り管とを
備えてなることを特徴とするガスタービン用空気冷却シ
ステム。 - 【請求項２】 上記熱交換部は、冷却媒体である低温液
化ガスの流路に沿って直列に配設された複数の熱交換器
を備えてなり、後段側の上記熱交換器における上記低温
液化ガスの出口側配管を、少なくとも最前段の上記熱交
換器における被加熱側の入口側配管に接続することによ
り、後段側の上記熱交換器で昇温された上記低温液化ガ
スを、少なくとも上記最前段の上記熱交換器の加熱媒体
として用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記
載のガスタービン用空気冷却システム。 - 【請求項３】 上記熱交換器は、シェル・アンド・チュ
ーブ形熱交換器および／またはプレート式熱交換器であ
ることを特徴とする請求項２に記載のガスタービン用空
気冷却システム。 - 【請求項４】 上記不凍液は、少なくとも−４０℃で凍
結しないものであることを特徴とする請求項１ないし３
のいずれかに記載のガスタービン用空気冷却システム。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載のガ
スタービン用空気冷却システムを用い、上記低温液化ガ
スによって熱交換部で冷却した上記不凍液を上記低温側
蓄冷部に蓄えておき、大気温度が高い時間帯に、上記低
温側蓄冷部内の上記不凍液を上記空気冷却器に送って上
記ガスタービンの燃焼用空気を冷却することを特徴とす
るガスタービン用空気の冷却方法。 - 【請求項６】 上記熱交換部における上記不凍液の冷却
を連続して行なうことを特徴とする請求項５に記載のガ
スタービン用空気の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3717496A JPH09209718A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | ガスタービン用空気冷却システムおよび冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3717496A JPH09209718A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | ガスタービン用空気冷却システムおよび冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09209718A true JPH09209718A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=12490239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3717496A Pending JPH09209718A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | ガスタービン用空気冷却システムおよび冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09209718A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009542950A (ja) * | 2006-07-06 | 2009-12-03 | アルストム テクノロジー リミテッド | ガスタービン作動方法ならびに当該方法を実施するためのガスタービン |
| JP2012229860A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Tokyo Gas Chemicals Co Ltd | 結合型液化天然ガス気化器 |
-
1996
- 1996-01-31 JP JP3717496A patent/JPH09209718A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009542950A (ja) * | 2006-07-06 | 2009-12-03 | アルストム テクノロジー リミテッド | ガスタービン作動方法ならびに当該方法を実施するためのガスタービン |
| JP2012229860A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Tokyo Gas Chemicals Co Ltd | 結合型液化天然ガス気化器 |
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