JPH09329034A - 閉サイクルガスタービン - Google Patents
閉サイクルガスタービンInfo
- Publication number
- JPH09329034A JPH09329034A JP14950896A JP14950896A JPH09329034A JP H09329034 A JPH09329034 A JP H09329034A JP 14950896 A JP14950896 A JP 14950896A JP 14950896 A JP14950896 A JP 14950896A JP H09329034 A JPH09329034 A JP H09329034A
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- heat
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＮＧの冷熱を利用した熱サイクルのうち、
効率の良い閉サイクルガスタービンを提供する。 【解決手段】 圧縮機Ｃ、加熱器ＨＥＸ１、タービン
Ｔ、冷却器ＬＥＸ１を有する閉サイクルガスタービンに
おいて、加熱器ＨＥＸ１の熱源として煙突から放出され
る所定高温度の煙突排ガスを用い、冷却器ＬＥＸ１の冷
熱源としてＬＮＧを用いる。また、圧縮機Ｃに、ＬＮＧ
を冷熱源とする中間冷却器ＬＥＸ２、ＬＥＸ３を付設す
ると共に、タービンＴに、煙突排ガスを熱源とする再熱
加熱器ＨＥＸ２、ＨＥＸ３を付設し、さらに圧縮機Ｃと
加熱器ＨＥＸ１との間に、タービンＴから排出される作
動流体により圧縮機Ｃを出た作動流体を予熱する再生熱
交換器ＶＯＲＷを配設した。
効率の良い閉サイクルガスタービンを提供する。 【解決手段】 圧縮機Ｃ、加熱器ＨＥＸ１、タービン
Ｔ、冷却器ＬＥＸ１を有する閉サイクルガスタービンに
おいて、加熱器ＨＥＸ１の熱源として煙突から放出され
る所定高温度の煙突排ガスを用い、冷却器ＬＥＸ１の冷
熱源としてＬＮＧを用いる。また、圧縮機Ｃに、ＬＮＧ
を冷熱源とする中間冷却器ＬＥＸ２、ＬＥＸ３を付設す
ると共に、タービンＴに、煙突排ガスを熱源とする再熱
加熱器ＨＥＸ２、ＨＥＸ３を付設し、さらに圧縮機Ｃと
加熱器ＨＥＸ１との間に、タービンＴから排出される作
動流体により圧縮機Ｃを出た作動流体を予熱する再生熱
交換器ＶＯＲＷを配設した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液化ガス〔主にＬ
ＮＧ（液化天然ガス）〕の冷熱を利用した閉サイクルガ
スタービンに関する。
ＮＧ（液化天然ガス）〕の冷熱を利用した閉サイクルガ
スタービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＮＧは通常の外気温度に対して多大な
冷熱エネルギを保有しており、従来、その冷熱エネルギ
を用いた種々の発電システムが実用化されている。ＬＮ
Ｇの冷熱利用の発電システムは、高温源として外気温度
の海水、低温源としてＬＮＧの冷熱を用いる熱サイクル
であり、ＬＮＧ自身あるいは他の低沸点媒体を作動流体
とするランキンサイクルが主に実用に供されている。
冷熱エネルギを保有しており、従来、その冷熱エネルギ
を用いた種々の発電システムが実用化されている。ＬＮ
Ｇの冷熱利用の発電システムは、高温源として外気温度
の海水、低温源としてＬＮＧの冷熱を用いる熱サイクル
であり、ＬＮＧ自身あるいは他の低沸点媒体を作動流体
とするランキンサイクルが主に実用に供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ランキンサ
イクルは相変化の潜熱を利用するので、作動流体がすべ
てガス相で推移するガスタービンサイクル（ブレイトン
サイクルやエリクソンサイクル）よりも熱効率が劣り、
また相変化を伴うことから、機器数が増加してシステム
の信頼性が低下するという問題がある。
イクルは相変化の潜熱を利用するので、作動流体がすべ
てガス相で推移するガスタービンサイクル（ブレイトン
サイクルやエリクソンサイクル）よりも熱効率が劣り、
また相変化を伴うことから、機器数が増加してシステム
の信頼性が低下するという問題がある。
【０００４】本発明は、上記事情を考慮し、ＬＮＧの冷
熱を利用した熱サイクルのうち、効率の良い閉サイクル
ガスタービンを提供することを目的とする。
熱を利用した熱サイクルのうち、効率の良い閉サイクル
ガスタービンを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、圧縮
機により作動流体を圧縮して加熱器に送り、加熱器にて
加熱された作動流体をタービンに導入して膨脹させ、タ
ービンの回転により機械的出力を得ると共に、タービン
から排出された作動流体を冷却器で冷却して圧縮機に戻
す閉サイクルガスタービンにおいて、前記加熱器の熱源
として煙突から放出される所定高温度の煙突排ガスを用
い、前記冷却器の冷熱源として液化ガスを用いたことを
特徴とする。
機により作動流体を圧縮して加熱器に送り、加熱器にて
加熱された作動流体をタービンに導入して膨脹させ、タ
ービンの回転により機械的出力を得ると共に、タービン
から排出された作動流体を冷却器で冷却して圧縮機に戻
す閉サイクルガスタービンにおいて、前記加熱器の熱源
として煙突から放出される所定高温度の煙突排ガスを用
い、前記冷却器の冷熱源として液化ガスを用いたことを
特徴とする。
【０００６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記圧縮機に、液化ガスを冷熱源とする中間冷却器
を付設すると共に、前記タービンに、煙突排ガスを熱源
とする再熱加熱器を付設したことを特徴とする。
て、前記圧縮機に、液化ガスを冷熱源とする中間冷却器
を付設すると共に、前記タービンに、煙突排ガスを熱源
とする再熱加熱器を付設したことを特徴とする。
【０００７】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において、前記圧縮機と加熱器との間に、前記タービ
ンから排出される作動流体により圧縮機を出た作動流体
を予熱する再生熱交換器を配設したことを特徴とする。
明において、前記圧縮機と加熱器との間に、前記タービ
ンから排出される作動流体により圧縮機を出た作動流体
を予熱する再生熱交換器を配設したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態の閉サイク
ルガスタービンの系統図である。この閉サイクルガスタ
ービンは、作動流体（ここでは空気）を圧縮する圧縮機
Ｃと、圧縮した作動流体を加熱する加熱器ＨＥＸ１と、
加熱した作動流体を導入して膨脹させることで回転出力
を発生するタービンＴと、タービンＴから排出された作
動流体を冷却する冷却器ＬＥＸ１と、タービンＴの出力
で発電する発電機ＧＥＮとを備えている。
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態の閉サイク
ルガスタービンの系統図である。この閉サイクルガスタ
ービンは、作動流体（ここでは空気）を圧縮する圧縮機
Ｃと、圧縮した作動流体を加熱する加熱器ＨＥＸ１と、
加熱した作動流体を導入して膨脹させることで回転出力
を発生するタービンＴと、タービンＴから排出された作
動流体を冷却する冷却器ＬＥＸ１と、タービンＴの出力
で発電する発電機ＧＥＮとを備えている。
【０００９】圧縮機Ｃ及びタービンＴはそれぞれ多段構
成とされ、圧縮機Ｃは、低圧圧縮機ＬＰＣ、中圧圧縮機
ＭＰＣ、高圧圧縮機ＨＰＣからなり、タービンＴは、低
圧タービンＬＰＴ、中圧タービンＭＰＴ、高圧タービン
ＨＰＴからなる。各圧の圧縮機ＬＰＣ、ＭＰＣ、ＨＰＣ
は、各圧のタービンＬＰＴ、ＭＰＴ、ＨＰＴとそれぞれ
に直結されている。作動流体は、低圧圧縮機ＬＰＣ、中
圧圧縮機ＭＰＣ、高圧圧縮機ＨＰＣを順に経て、加熱器
ＨＥＸ１を通り、高圧タービンＨＰＴ、中圧タービンＭ
ＰＴ、低圧タービンＬＰＴに順次導入され、タービンＴ
を出た作動流体が冷却器ＬＥＸ１を経て圧縮機Ｃに戻さ
れるようになっている。
成とされ、圧縮機Ｃは、低圧圧縮機ＬＰＣ、中圧圧縮機
ＭＰＣ、高圧圧縮機ＨＰＣからなり、タービンＴは、低
圧タービンＬＰＴ、中圧タービンＭＰＴ、高圧タービン
ＨＰＴからなる。各圧の圧縮機ＬＰＣ、ＭＰＣ、ＨＰＣ
は、各圧のタービンＬＰＴ、ＭＰＴ、ＨＰＴとそれぞれ
に直結されている。作動流体は、低圧圧縮機ＬＰＣ、中
圧圧縮機ＭＰＣ、高圧圧縮機ＨＰＣを順に経て、加熱器
ＨＥＸ１を通り、高圧タービンＨＰＴ、中圧タービンＭ
ＰＴ、低圧タービンＬＰＴに順次導入され、タービンＴ
を出た作動流体が冷却器ＬＥＸ１を経て圧縮機Ｃに戻さ
れるようになっている。
【００１０】また、低圧圧縮機ＬＰＣと中圧圧縮機ＭＰ
Ｃの間、中圧圧縮機ＭＰＣと高圧圧縮機ＨＰＣの間に
は、圧縮された作動流体を中間冷却する中間冷却器ＬＥ
Ｘ２、ＬＥＸ３がそれぞれ設けられ、高圧タービンＨＰ
Ｔと中圧タービンＭＰＴの間、中圧タービンＭＰＴと低
圧タービンＬＰＴの間には、膨脹した作動流体を再熱す
る再熱加熱器ＨＥＸ２、ＨＥＸ３がそれぞれ設けられて
いる。また、圧縮機Ｃと加熱器ＨＥＸ１との間には、圧
縮機Ｃで圧縮された作動流体を、タービンＴから排出さ
れた作動流体の回収熱で予熱するための再生熱交換器Ｖ
ＯＲＷが設けられている。
Ｃの間、中圧圧縮機ＭＰＣと高圧圧縮機ＨＰＣの間に
は、圧縮された作動流体を中間冷却する中間冷却器ＬＥ
Ｘ２、ＬＥＸ３がそれぞれ設けられ、高圧タービンＨＰ
Ｔと中圧タービンＭＰＴの間、中圧タービンＭＰＴと低
圧タービンＬＰＴの間には、膨脹した作動流体を再熱す
る再熱加熱器ＨＥＸ２、ＨＥＸ３がそれぞれ設けられて
いる。また、圧縮機Ｃと加熱器ＨＥＸ１との間には、圧
縮機Ｃで圧縮された作動流体を、タービンＴから排出さ
れた作動流体の回収熱で予熱するための再生熱交換器Ｖ
ＯＲＷが設けられている。
【００１１】そして、このサイクルにおける特徴点は、
前記加熱器ＨＥＸ１及び２つの再熱加熱器ＨＥＸ２、Ｈ
ＥＸ３の熱源として、煙突から放出される所定高温度
（１８０〜２００℃程度）の煙突排ガスを用い、前記冷
却器ＬＥＸ１及び２つの中間冷却器ＬＥＸ２、ＬＥＸ３
の冷熱源として、ＬＮＧ（液化ガス）を用いていること
である。
前記加熱器ＨＥＸ１及び２つの再熱加熱器ＨＥＸ２、Ｈ
ＥＸ３の熱源として、煙突から放出される所定高温度
（１８０〜２００℃程度）の煙突排ガスを用い、前記冷
却器ＬＥＸ１及び２つの中間冷却器ＬＥＸ２、ＬＥＸ３
の冷熱源として、ＬＮＧ（液化ガス）を用いていること
である。
【００１２】この構成によれば、ＬＮＧの冷熱を利用し
て発電を行うに当たり、高温源として海水を用いるので
はなく、煙突から空中に放出される所定高温度の排ガス
を用いることにより、高低温源の温度差を利用したガス
タービンサイクルを実現するので、煙突排ガスの有効利
用を図ることができると共に、潜熱利用のランキンサイ
クルよりも熱効率の向上が図れる。特に、中間冷却器Ｌ
ＥＸ２、ＬＥＸ３にてＬＮＧの冷熱により作動流体を中
間冷却し、再熱加熱器ＨＥＸ２、ＨＥＸ３にて煙突排ガ
スの熱によりタービンＴの作動流体を再熱するので、エ
リクソンサイクルを実現することができる。従って、圧
縮機Ｃの所要動力の低減とタービンＴの発生動力の増大
を共に達成することができ、その結果、さらに熱効率の
向上が図れる。また、タービンＴの排熱を回収する再生
熱交換器ＶＯＲＷにて圧縮機Ｃから出た作動流体を予熱
するので、加熱器ＨＥＸ１での排ガスの熱の入力を極力
少なく抑えることができ、その分の熱量を他へ回すこと
ができる。
て発電を行うに当たり、高温源として海水を用いるので
はなく、煙突から空中に放出される所定高温度の排ガス
を用いることにより、高低温源の温度差を利用したガス
タービンサイクルを実現するので、煙突排ガスの有効利
用を図ることができると共に、潜熱利用のランキンサイ
クルよりも熱効率の向上が図れる。特に、中間冷却器Ｌ
ＥＸ２、ＬＥＸ３にてＬＮＧの冷熱により作動流体を中
間冷却し、再熱加熱器ＨＥＸ２、ＨＥＸ３にて煙突排ガ
スの熱によりタービンＴの作動流体を再熱するので、エ
リクソンサイクルを実現することができる。従って、圧
縮機Ｃの所要動力の低減とタービンＴの発生動力の増大
を共に達成することができ、その結果、さらに熱効率の
向上が図れる。また、タービンＴの排熱を回収する再生
熱交換器ＶＯＲＷにて圧縮機Ｃから出た作動流体を予熱
するので、加熱器ＨＥＸ１での排ガスの熱の入力を極力
少なく抑えることができ、その分の熱量を他へ回すこと
ができる。
【００１３】また、閉サイクルガスタービンであるか
ら、機器数が少なくてすみ、システムの信頼性が向上す
る。また、海水を高温源とするわけでないから、冷海水
の排出による悪影響の心配も解消できる。
ら、機器数が少なくてすみ、システムの信頼性が向上す
る。また、海水を高温源とするわけでないから、冷海水
の排出による悪影響の心配も解消できる。
【００１４】次表は作動流体を空気とした場合のマテリ
アルバランスを示す。
アルバランスを示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表を用いて流れを簡単に説明する。入口温
度−９０℃（１８３．２Ｋ）のガス（空気）を圧縮機Ｃ
にて中間冷却しながら３段圧縮する。圧縮機Ｃの出口温
度は２３４．７Ｋであり、このガスを再生熱交換器ＶＯ
ＲＷにてタービンＴの排ガスの熱で予熱する。次に、予
熱したガスを加熱器ＨＥＸ１にて煙突排ガスの熱で１６
０℃（４３３．２Ｋ）に加熱し、タービンＴで再熱しな
がら３段膨脹させて入口圧に戻す。そして、冷却器ＬＥ
Ｘ１にて−９０度に冷却し圧縮機Ｃに戻す。このサイク
ルにより、煙突排ガスの熱とＬＮＧの冷熱を利用しなが
ら効率良く発電を行うことができる。。
度−９０℃（１８３．２Ｋ）のガス（空気）を圧縮機Ｃ
にて中間冷却しながら３段圧縮する。圧縮機Ｃの出口温
度は２３４．７Ｋであり、このガスを再生熱交換器ＶＯ
ＲＷにてタービンＴの排ガスの熱で予熱する。次に、予
熱したガスを加熱器ＨＥＸ１にて煙突排ガスの熱で１６
０℃（４３３．２Ｋ）に加熱し、タービンＴで再熱しな
がら３段膨脹させて入口圧に戻す。そして、冷却器ＬＥ
Ｘ１にて−９０度に冷却し圧縮機Ｃに戻す。このサイク
ルにより、煙突排ガスの熱とＬＮＧの冷熱を利用しなが
ら効率良く発電を行うことができる。。
【００１７】なお、作動流体としては、空気以外に、窒
素、ヘリウム、水素等のガスを用いることができる。ま
た、現実的には液化ガスとしてＬＮＧを用いるが、技術
的には液化ガスとしてＬＮＧ以外の低温液化ガスを用い
ることも可能である。
素、ヘリウム、水素等のガスを用いることができる。ま
た、現実的には液化ガスとしてＬＮＧを用いるが、技術
的には液化ガスとしてＬＮＧ以外の低温液化ガスを用い
ることも可能である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、液化ガスの冷熱を利用して発電を行うに当た
り、高温源として海水を用いるのではなく、煙突から空
中に放出される所定高温度の排ガスを用いることにより
ガスタービンサイクルを実現したので、潜熱利用のラン
キンサイクルよりも熱効率の向上が図れると共に、機器
数が少なくてすみ、システムの信頼性の向上が図れる。
特に、煙突排ガスの温度が２００℃以上になればなるほ
ど熱効率の向上が期待できるので、将来への発展性があ
る。また、煙突より空中に捨てていた熱の一部を回収す
るのみで、海水と熱交換するわけではないから、冷海水
の排出による悪影響の心配がなくなる。
よれば、液化ガスの冷熱を利用して発電を行うに当た
り、高温源として海水を用いるのではなく、煙突から空
中に放出される所定高温度の排ガスを用いることにより
ガスタービンサイクルを実現したので、潜熱利用のラン
キンサイクルよりも熱効率の向上が図れると共に、機器
数が少なくてすみ、システムの信頼性の向上が図れる。
特に、煙突排ガスの温度が２００℃以上になればなるほ
ど熱効率の向上が期待できるので、将来への発展性があ
る。また、煙突より空中に捨てていた熱の一部を回収す
るのみで、海水と熱交換するわけではないから、冷海水
の排出による悪影響の心配がなくなる。
【００１９】請求項２の発明によれば、中間冷却器にて
液化ガスの冷熱により作動流体を中間冷却し、再熱加熱
器にて煙突排ガスの熱によりタービンの作動流体を再熱
するようにしたので、エリクソンサイクルを実現するこ
とができ、圧縮機の所要動力の低減とタービンの発生動
力の増大を共に達成することができて、熱効率の向上が
図れる。
液化ガスの冷熱により作動流体を中間冷却し、再熱加熱
器にて煙突排ガスの熱によりタービンの作動流体を再熱
するようにしたので、エリクソンサイクルを実現するこ
とができ、圧縮機の所要動力の低減とタービンの発生動
力の増大を共に達成することができて、熱効率の向上が
図れる。
【００２０】請求項３の発明によれば、タービンの排熱
を回収する再生熱交換器にて圧縮機から出た作動流体を
予熱するので、加熱器での排ガスの熱の入力を少なくす
ることができる。
を回収する再生熱交換器にて圧縮機から出た作動流体を
予熱するので、加熱器での排ガスの熱の入力を少なくす
ることができる。
【図１】本発明の実施形態の系統図である。
Ｃ 圧縮機 Ｔ タービン ＨＥＸ１ 加熱器 ＬＥＸ１ 冷却器 ＨＥＸ２，ＨＥＸ３ 再熱加熱器 ＬＥＸ２，ＬＥＸ３ 中間冷却器 ＶＯＲＷ 再生熱交換器
Claims (3)
- 【請求項１】 圧縮機により作動流体を圧縮して加熱器
に送り、加熱器にて加熱された作動流体をタービンに導
入して膨脹させ、タービンの回転により機械的出力を得
ると共に、タービンから排出された作動流体を冷却器で
冷却して圧縮機に戻す閉サイクルガスタービンにおい
て、 前記加熱器の熱源として煙突から放出される所定高温度
の煙突排ガスを用い、前記冷却器の冷熱源として液化ガ
スを用いたことを特徴とする閉サイクルガスタービン。 - 【請求項２】 前記圧縮機に、液化ガスを冷熱源とする
中間冷却器を付設すると共に、前記タービンに、煙突排
ガスを熱源とする再熱加熱器を付設したことを特徴とす
る請求項１記載の閉サイクルガスタービン。 - 【請求項３】 前記圧縮機と加熱器との間に、前記ター
ビンから排出される作動流体により圧縮機を出た作動流
体を予熱する再生熱交換器を配設したことを特徴とする
請求項１または２記載の閉サイクルガスタービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14950896A JPH09329034A (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 閉サイクルガスタービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14950896A JPH09329034A (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 閉サイクルガスタービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09329034A true JPH09329034A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=15476683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14950896A Withdrawn JPH09329034A (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 閉サイクルガスタービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09329034A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011504574A (ja) * | 2007-11-23 | 2011-02-10 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 極低温冷凍方法及びデバイス |
| WO2014178240A1 (ja) | 2013-05-02 | 2014-11-06 | 株式会社前川製作所 | 冷凍システム |
| WO2014192382A1 (ja) | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 株式会社前川製作所 | ブレイトンサイクル冷凍機 |
-
1996
- 1996-06-11 JP JP14950896A patent/JPH09329034A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011504574A (ja) * | 2007-11-23 | 2011-02-10 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 極低温冷凍方法及びデバイス |
| WO2014178240A1 (ja) | 2013-05-02 | 2014-11-06 | 株式会社前川製作所 | 冷凍システム |
| KR20160002990A (ko) | 2013-05-02 | 2016-01-08 | 가부시끼가이샤 마에가와 세이사꾸쇼 | 냉동 시스템 |
| US10168078B2 (en) | 2013-05-02 | 2019-01-01 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Refrigeration system |
| WO2014192382A1 (ja) | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 株式会社前川製作所 | ブレイトンサイクル冷凍機 |
| US9863669B2 (en) | 2013-05-31 | 2018-01-09 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Brayton cycle type refrigerating apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030902 |