JPWO2008136117A1 - Ｌｎｇ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント及びｌｎｇ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法。 - Google Patents

Ｌｎｇ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント及びｌｎｇ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法。 Download PDF

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Abstract

天然ガスを冷却して液化天然ガスを製造するＬＮＧ製造設備１０と、海水から水を製造する水製造設備３０と、これらの設備の稼動に必要な電力を発電する発電設備２０とを備えた複合プラント１及びその運転方法である。該プラント１は、ＬＮＧ製造設備１０を構成する機器のうち停止を避けたい機器を駆動する電動機を設置し、水製造設備３０のうち停止が可能な機器を駆動する電動機を設置し、発電設備２０は電力線２４を通じてＬＮＧ製造設備１０の電動機と水製造設備３０の電動機にそれぞれ電力を供給するように構成し、ＬＮＧ製造設備１０、水製造設備３０及び発電設備２０の運転状態を検出すると共に該運転状態に基いて運転制御指令を出力する制御装置８０を備え、該運転制御指令に基いて前記供給電力のうちＬＮＧ製造設備１０の電動機への電力供給と、水製造設備３０の電動機への電力供給とをそれぞれ制御可能に構成している。

Description

本発明は、ＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントに係わり、特にＬＮＧ製造設備の需要電力を確保し得るＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント、及びＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法に関する。
本発明に関連するＬＮＧ製造設備として、特表２００６−５０４９２８号公報にはＬＮＧ製造設備の中核を成す冷凍圧縮機を駆動する動力源に電動機を採用し、この電動機の電力をコジェネーションプラントで発生させるようにした構成の、ＬＮＧ製造設備とコジェネーションプラントとを組み合せた複合発電設備によって電力を生成する、電力発生とＬＮＧ製造とを行なうＬＮＧ製造プラントの技術が開示されている。
また、本発明に関連する水製造設備として、特開２００６−３２８９７７号公報にはガスタービンを駆動して電力を発生させると共にこのガスタービンの排熱を利用して蒸気を発生させ、この発生させた蒸気を利用して蒸気タービンを駆動して更に電力を得ると共に、前記の発生蒸気を利用して海水を蒸留し純水を生成するように構成した、電力発生と純水製造とを行なう水製造プラントの技術が開示されている。
上記した水製造設備の技術では、海水の製造にガスタービンの排熱を利用して発生させた蒸気を利用しているが、海水から純水を生成する方法として上記した海水を蒸留して純水を製造する方法に替えて、逆浸透膜法を使用しても良い。
この逆浸透膜法を水製造設備に使用する場合には、海水に高い圧力を加えてろ過フィルタを通過させることにより海水から水を分離させるが、海水を加圧するための加圧ポンプを駆動させる電力源として、上記発電設備を構成するガスタービンや蒸気タービンで発生した電力の一部を利用することが考えられる。
特表２００６−５０４９２８号公報 特開２００６−３２８９７７号公報
上記した特表２００６−５０４９２８号公報に記載された電力発生とＬＮＧ製造とを行なう従来のＬＮＧ製造設備、又は特開２００６−３２８９７７号公報に記載された電力と純水製造とを行なう従来の水製造設備では、電力を発生させる発電設備に異常が発生してＬＮＧ製造設備、又は水製造設備に供給可能な電力量が急激に減少した場合には、補助電源装置を備えていても起動までに時間を要するので短時間でＬＮＧ製造設備又は水製造設備を所定の製造能力を維持して運転を継続させる需要電力量を確保することは困難である。
ところで、電力を発生させる設備を有してその発生した電力により稼動するＬＮＧ製造プラントでは、電力を発生させる発電設備に蒸気タービン等の純度の高い水を使用する機器を備えている場合、この機器に純度の高い水を製造して供給する必要がある。
そこで、ＬＮＧ製造設備に備えられた電力を発生させる発電設備に備えられた機器で使用する水を製造する設備として、電力を発電する発電設備で発生した電力によって稼動する水製造設備をＬＮＧ製造設備と組み合せた発電設備を有する複合プラントが検討されている。
しかしながら、ＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントを考えた場合に、発電設備に何らかの異常が発生して供給可能な電力が急激に低下すると、この発電設備からＬＮＧ製造設備及び水製造設備が稼動するために必要な需用電力量が供給できなくなり、ＬＮＧ製造設備及び純水製造設備の双方の運転が困難になるという課題がある。
本発明の目的は、ＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの発電設備で発電して前記ＬＮＧ製造設備及び水製造設備に電力を供給する供給電力量に急激な低下が生じた場合に、発電設備から供給される供給電力でＬＮＧ製造設備の運転に必要な需要電力量の確保を可能にして前記ＬＮＧ製造設備の運転を継続し得るようにしたＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント、並びにＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法を提供することにある。
本発明の天然ガスを冷却して液化天然ガスを製造するＬＮＧ製造設備と、海水から水を製造する水製造設備と、前記ＬＮＧ製造設備及び水製造設備の稼動に必要な電力を発電する発電設備とを備えた構成からなるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントは、前記ＬＮＧ製造設備を構成する機器のうち停止を避けたい機器の駆動に電力を動力源とした電動機を設置し、前記水製造設備のうち停止が可能な機器の駆動に電力を動力源とした電動機を設置し、前記発電設備はこの発電設備で発電した供給電力を電力線を通じて前記ＬＮＧ製造設備の該電動機と前記水製造設備の該電動機にそれぞれ供給するように構成し、前記ＬＮＧ製造設備、水製造設備及び発電設備の運転状態を検出すると共に検出した該設備の運転状態に基いて運転制御指令を出力する制御装置を備え、前記制御装置による運転制御指令に基いて前記発電設備で発電した供給電力のうち該発電設備から電力線を通じて前記ＬＮＧ製造設備の電動機に供給する供給電力の供給と、前記水製造設備の電動機とに供給する供給電力の供給とをそれぞれ制御可能に構成したことを特徴とする。
また、本発明の天然ガスを冷却して液化天然ガスを製造するＬＮＧ製造設備と、海水から水を製造する水製造設備と、前記ＬＮＧ製造設備及び水製造設備の稼動に必要な電力を生成する発電設備とを備えた構成からなるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法は、前記ＬＮＧ製造設備、水製造設備及び発電設備の運転状態を検出すると共に検出した該設備の運転状態に基いて運転制御指令を出力する制御装置を備えさせて、前記発電設備が通常運転時にはこの制御装置によって前記発電設備で発電した供給電力を該発電設備から電力線を通じて前記ＬＮＧ製造設備を構成する機器のうち停止を避けたい機器を駆動する電動機に供給して前記ＬＮＧ製造設備による液化天然ガスの製造を行なうと共に、前記水製造設備のうち停止が可能な機器を駆動する電動機に供給して前記水製造設備による水の製造を行なうように制御し、前記発電設備で発電した電力の供給電力が急激に低下してＬＮＧ製造設備と水製造設備の合計の需用電力よりも低くなった場合には、前記制御装置の制御によって該発電設備が発電した供給電力の低下を検出して出力される運転制御指令に基いて前記発電設備で発電した供給電力のうち該発電設備から水製造設備の停止可能な機器に供給する供給電力をこの発電設備の供給電力の低下に相当する電力量、或いは前記ＬＮＧ製造設備の停止を避けたい機器の需要電力を維持する電力量を確保するように減少させて供給して、前記ＬＮＧ製造設備による液化天然ガスの製造を継続させることを特徴とする。
本発明によれば、ＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの発電設備で発電して前記ＬＮＧ製造設備及び水製造設備に電力を供給する供給電力量に急激な低下が生じた場合に、発電設備から供給される供給電力でＬＮＧ製造設備の運転に必要な需要電力量の確保を可能にして前記ＬＮＧ製造設備の運転を継続し得るようにしたＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント、並びにＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法が実現できる。
本発明の一実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの全体構成を表す概略図。 図１に示した本発明の本発明の一実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントを構成するＬＮＧ製造設備の概略図。 図１に示した本発明の本発明の一実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントを構成する水製造設備の概略図。
符号の説明
１：複合プラント、１０：ＬＮＧ製造設備、１４Ｐ、１４Ｅ、１４Ｍ：電動機、１５Ｐ：プロパン圧縮機、１５Ｅ：エチレン圧縮機、１５Ｍ：メタン圧縮機、１８Ｐ：プロパン熱交換器、１８Ｅ：エチレン熱交換器、１８Ｍ：メタン熱交換器、２０：発電設備、２２：燃料、２４：電力線、２５、４７：信号線、３０：水製造設備、３５：加圧ポンプ、３６：、ろ過フィルタ、４０：ガスタービン、４１：圧縮機、４２：燃焼器、４３：タービン、４４：発電機、５０：排熱回収ボイラ、６１：蒸気タービン、８０、８１、８３：制御装置。
本発明の実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントについて、図面を用いて以下に説明する。
図１は本発明の一実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１の全体構成を示す概略図である。
図１に示した本発明の一実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１において、この複合プラント１は原料となる天然ガス１１を冷却して液化させた液化天然ガス（ＬＮＧ）１２を製造するＬＮＧ製造設備１０と、原料となる海水３１から純水３２を製造する水製造設備３０と、前記ＬＮＧ製造設備１０と水製造設備３０を稼動させるために必要な電力を生成する発電設備２０とを備えた構成となっている。
そしてこれらの各設備の間には、発電設備２０で発生させた電力を該発電設備２０から前記ＬＮＧ製造設備１０と水製造設備３０とに供給する電力線２４と、これらの各設備の運転状態及び各設備に指令される運転指令を通信する信号線２５とが配設されている。
本実施例のＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１に備えられた発電設備２０は、天然ガスや石油等の化石燃料２２を燃料とする複数台のコンバインドプラントの発電装置から構成されており、それぞれの発電設備２０であるコンバインドプラントの発電装置は、化石燃料２２を燃料するガスタービン４０と、このガスタービン４０から排出される排ガスを熱源として蒸気を発生させる排熱回収ボイラ５０と、この排熱回収ボイラ５０で発生した蒸気によって駆動される蒸気タービン６１と、前記ガスタービン４０及び蒸気タービン６１のロータに連結されて電力を発生させる発電機４４を備えている。
これらの発電設備２０であるコンバインドプラントの発電装置を構成する前記ガスタービン４０は、空気を圧縮する圧縮機４１と、この圧縮機４１で圧縮された加圧空気と化石燃料２２とを燃焼して高温の燃焼ガスを発生させる燃焼器４２と、この燃焼器４２で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービン４３とを備えるように構成されている。
前記排熱回収ボイラ５０は、ガスタービン４０のタービン４３を駆動して該タービン４３から排出された排ガスを熱源として熱交換して高温の蒸気を発生するように構成されている。
前記蒸気タービン６１は、排熱回収ボイラ５０で発生した高温の蒸気によって駆動されるが、この蒸気タービン６１を駆動して排出された低温の蒸気は復水器６２によって冷却されて復水となる。
そしてこの復水はポンプ６３で加圧されて前記排熱回収ボイラ５０に給水として供給され、排ガスとの熱交換で発生した高温の蒸気になって該蒸気タービン６１を駆動するように構成されている。
また、前記ガスタービン４０の圧縮機４１及びタービン４３と、蒸気タービン６１と、発電機４４とは、共通のロータ６５によって相互に連結された１軸コンバインドプラントの発電装置を構成している。
前記発電設備２０は、ガスタービン４０と排熱回収ボイラ５０と蒸気タービン６１と発電機４４から構成されるコンバインドプラントの発電装置を６台備えた設備であるが、コンバインドプラントの発電装置に替えてガスタービン４０と発電機４４から構成される発電装置を６台備えた設備を用いても良い。
本実施例のＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１では、発電設備２０として例えば６台のコンバインドプラントの発電装置から構成されているが、紙面の都合上、６台のうちの２台のコンバインドプラントの発電装置を表示している。
これらの６台のコンバインドプラントの発電装置は、１台のコンバインドプラントの発電装置当り４０ＭＷの電力を発生するので、合計２４０ＭＷの電力を生成する。
また、この発電設備２０には各コンバインド発電装置の運転状態を把握してこれらの各コンバインド発電装置の運転を制御する制御装置８０を備えている。
この制御装置８０は、発電機４４の供給電力量を検出する機能及び燃料流量調整弁４５を制御する機能を有している。
また、この制御装置８０は、後述するＬＮＧ製造設備１０が備える制御装置８１及び水製造設備３０が備える制御装置８３と信号線２５を通じて接続されている。
図２はＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１に備えられたＬＮＧ製造設備１０の詳細構成を示す概略図である。
図２おいて、ＬＮＧ製造設備１０は、原料となる天然ガス１１を精製し冷却して液化天然ガス１２を製造する。
本実施例のＬＮＧ製造設備１０では、天然ガス１１の液化方法としてカスケード方を採用しており、原料の天然ガス１１は、まずＬＮＧ製造設備１０を構成するプロパン熱交換器１８Ｐに導かれて冷却され、このプロパン熱交換器１８Ｐにおいて−３５℃程度まで冷却される。
プロパン熱交換器１８Ｐを経た天然ガス１１は次にＬＮＧ製造設備１０を構成するエチレン熱交換器１８Ｅに導かれて冷却され、このエチレン熱交換器１８Ｅおいて−１００℃程度まで冷却される。
エチレン熱交換器１８Ｅを経た天然ガス１１は次にメタン熱交換器１８Ｍに導かれて冷却され、このメタン熱交換器１８Ｍにて−１６２℃まで冷却されて液化され、ＬＮＧ１２となる。
ＬＮＧ製造設備１０に備えられたプロパン熱交換器１８Ｐでは、天然ガス１１を冷却する冷却媒体としてプロパンを使用するが、この冷却媒体のプロパンはプロパン圧縮機１５Ｐによって圧縮され、次に熱交換器１６Ｐで冷却されて気液混合体とされた後に、弁１７Ｐを経て前記プロパン熱交換器１８Ｐに供給されてそこで断熱膨張し、天然ガス１１及び冷却媒体であるエチレン及びメタンをこの冷却媒体のプロパンによって−３５℃程度まで冷却する。
そして前記プロパン熱交換器１８Ｐで断熱膨張した後は再度、プロパン圧縮機１５Ｐに戻されて圧縮される。
ＬＮＧ製造設備１０に備えられたエチレン熱交換器１８Ｅでは、プロパン熱交換器１８Ｐで冷却された天然ガス１１を冷却する冷却媒体としてエチレンを使用するが、この冷却媒体のエチレンは、エチレン圧縮機１５Ｅによって圧縮され、次に熱交換器１６Ｅで冷却されて気液混合体とされた後に、弁１７Ｅを経て前記エチレン熱交換器１８Ｅに供給されてそこで断熱膨張し、天然ガス１１及び冷却媒体であるメタンをこの冷却媒体のエチレンによって−１００℃程度まで冷却する。
そして前記エチレン熱交換器１８Ｅで断熱膨張した後は再度、エチレン圧縮機１５Ｅに戻されて圧縮される。
ＬＮＧ製造設備１０に備えられたメタン熱交換器１８Ｍでは、エチレン熱交換器１８Ｅで冷却された天然ガス１１を冷却する冷却媒体としてメタンを使用するが、この冷却媒体のメタンは、メタン圧縮機１５Ｍによって圧縮され、次に熱交換器１６Ｍで冷却されて気液混合体とされた後に、弁１７Ｍを経て前記メタン熱交換器１８Ｍに供給されてそこで断熱膨張し、天然ガス１１をこの冷却媒体のメタンによって−１６２℃まで冷却する。
そして前記メタン熱交換器１８Ｍで断熱膨張した後は再度、メタン圧縮機１５Ｍに戻されて圧縮される。
本実施例のＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１のＬＮＧ製造設備１０では、発電設備２０に何らかの要因が発生してＬＮＧ製造設備１０がＬＮＧ１２を製造するのに必要な需用電力を発電設備２０から供給できなくなった場合、ＬＮＧ製造設備１０の停止を避けたい機器の少なくともひとつが天然ガス１１を冷却する冷媒を圧縮するプロパン圧縮機１５Ｐ、エチレン圧縮機１５Ｅ及びメタン圧縮機１５Ｍであるので、これらの圧縮機は常に稼動させてＬＮＧ製造設備１０でのＬＮＧの製造を継続する必要がある。
このＬＮＧ製造設備１０では、前記プロパン圧縮機１５Ｐ、エチレン圧縮機１５Ｅ及びメタン圧縮機１５Ｍの駆動源として電力で駆動する電動機１４Ｐ、電動機１４Ｅ及び電動機１４Ｍをそれぞれ備えている。
本実施例のＬＮＧ製造設備１０の場合では、前記プロパン圧縮機１５Ｐ、エチレン圧縮機１５Ｅ及びメタン圧縮機１５Ｍを駆動させるこれらの電動機１４Ｐ、電動機１４Ｅ及び電動機１４Ｍの稼動に必要な需用電力は合計で約１６０ＭＷ程度である。
本実施例のＬＮＧ製造と水製造との複合プラント１のＬＮＧ製造設備１０では、このＬＮＧ製造設備１０の運転状態を検出すると共に、この運転状態の検出値に基づいて該ＬＮＧ製造設備１０の運転を制御する制御装置８１を備えている。
ＬＮＧ製造設備１０の制御装置８１は、前記した発電設備２０の制御装置８０と前記した水製造装置３０の制御装置８３とに信号線２５を通じてそれぞれ接続している。
前記制御装置８１は、ＬＮＧ製造設備１０に備えたプロパン熱交換器１８Ｐと、エチレン熱交換器１８Ｅと、メタン熱交換器１８Ｍの運転状態をそれぞれ検出し、これらの検出値に基づいて前記プロパン熱交換器１８Ｐに供給する冷却媒体を圧縮するプロパン圧縮機１５Ｐを駆動する電動機１４Ｐと、前記エチレン熱交換器１８Ｅに供給する冷却媒体を圧縮するエチレン圧縮機１５Ｅを駆動する電動機１４Ｅと、前記メタン熱交換器１８Ｍに供給する冷却媒体を圧縮するメタン圧縮機１５Ｍを駆動する電動機１４Ｍをそれぞれ制御する制御指令信号を信号線１９を通じて出力して、これらの電動機１４Ｐ、電動機１４Ｅ、電動機１４Ｍを運転する制御機能を有すると共に、これらの電動機を駆動するために必要な需用電力量を発電機設備２０の制御装置８０に要求して発電機設備２０から電力線２４を通じて必要な供給電力量を供給させる機能を有する。
図３はＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１に備えられた水製造設備３０の詳細構成を示す概略図である。
図３において、水製造設備３０は、原料となる海水３１を精製し純水３２を製造する。
本実施例の水製造設備３０では、水の製造方法として逆浸透膜法を採用しており、原料の海水３１は、まず水製造設備３０を構成する電動機で駆動される複数個の加圧ポンプ３５の運転によって加圧される。
この水製造設備３０において、瞬時停止可能な機器は前記逆浸透膜法による水製造装置の海水３１を加圧する電動機により駆動される加圧ポンプ３５である。
そしてこの加圧ポンプ３５によって加圧された海水３１は水製造設備３０に多数配設された逆浸透膜を有するろ過フィルタ３６に供給され、高い圧力をかけてろ過フィルタ３６の逆浸透膜に接触させることによって、海水３１中の水成分のみがろ過フィルタ３６を通過して海水３１から純水３２を分離することができる。
本実施例のＬＮＧ製造と水製造との複合プラント１の水製造設備３０では、ろ過フィルタ３６に加圧ポンプ３５を用いて海水３１を加圧して供給し、ろ過フィルタ３６が有する逆浸透膜によって水成分のみを分離した純水３２が製品としてろ過フィルタ３６から取り出され、塩分が濃縮された濃縮海水３３は、ろ過フィルタ３６から外部に排出されるように構成している。
本実施例の水製造設備３０の場合では、複数の加圧ポンプ３５を稼動させる電動機の駆動に必要な需用電力は合計で約８０ＭＷ程度である。
本実施例のＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１の水製造設備３０では、この水製造設備３０の運転状態を検出すると共に、この運転状態の検出値に基づいて該水製造設備３０の運転を制御する制御装置８３を備えている。
この水製造設備３０の制御装置８３は、前記した発電設備２０の制御装置８０と前記したＬＮＧ製造装置１０の制御装置８１とに信号線２５を通じてそれぞれ接続している。
前記制御装置８３は、水製造設備３０の運転状態である加圧ポンプ３５の電動機の状態を信号線３８を通じて検出して、海水３１を加圧する加圧ポンプ３５の電動機を操作する制御信号を信号線３８を通じて電動機に指令すると共に、該加圧ポンプ３５で加圧された海水３１をろ過フィルタ３６に供給する流量調整弁３７を操作する制御信号を信号線３９を通じて流量調整弁３７指令して操作する制御機能を備えており、更に、これらの加圧ポンプ３５を運転する電動機を駆動するために必要な電力量を信号線２５を通じて発電機設備２０の制御装置８０に要求する機能を有する。
次に本発明の一実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１の動作について、図１乃至図３を用いて説明する。
まず、本実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１における設計定格点における動作について説明すると、ＬＮＧ製造設備１０では原料となる天然ガス１１を精製・液化してＬＮＧ１２を製造し、製造されたＬＮＧ１２はＬＮＧ貯蔵タンク（図示せず）に貯蔵される。
このＬＮＧ製造設備１０の制御装置８１では、天然ガス１１を冷却して液化するプロパン熱交換器１８Ｐの冷却媒体を圧縮するプロパン圧縮機１５Ｐを駆動する電動機１４Ｐと、該天然ガス１１を冷却して液化するエチレン熱交換器１８Ｅの冷却媒体を圧縮するエチレン圧縮機１５Ｅを駆動する電動機１４Ｅと、該天然ガス１１を冷却して液化するメタン熱交換器１８Ｍの冷却媒体を圧縮するメタン圧縮機１５Ｍを駆動する電動機１４Ｍとを、このＬＮＧ製造設備１０の運転状況の検出値に基づいて決定した運転条件の運転指令信号によって、それぞれ運転する。
また、この制御装置８１では、ＬＮＧ製造設備１０の稼動に必要な電動機の合計の需用電力を計算し（設計定格点では１６０ＭＷ必要）、この需要電力量を通信線２４を経由して発電設備２０の制御装置８０に要求し、この制御装置８０による発電設備２０の運転制御によって、該発電設備２０から必要な供給電力量を電力線２４を介してＬＮＧ製造設備１０に供給する。
そして、ＬＮＧ製造設備１０の制御装置８１から該ＬＮＧ製造設備１０の需要電力量の情報を受け取った発電設備２０の制御装置８０では、ガスタービン４０の燃焼器４２に供給する燃料２２の燃料流量弁４５を制御することによって、発電機４４で発電して発電設備２０から供給する供給電力量がＬＮＧ製造設備１０の需要電力をまかなえる供給電力量となるように発電する電力量を調節する。
また、水製造設備３０では原料となる海水３１を精製して純水３２を製造し、製造された純水３２は純水貯蔵タンク（図示せず）に貯蔵され、濃縮海水３３は外部に放出される。
この水製造設備３０の制御装置８３では、海水３１を加圧する各加圧ポンプ３５を駆動する電動機を、この水製造設備３０の運転状況の検出値に基づいて決定した運転条件の運転指令信号によってそれぞれ運転する。
また、この制御装置８３では、水製造設備３０の稼動に必要な加圧ポンプ３５を駆動する電動機の合計の需用電力を計算し（設計定格点では８０ＭＷ必要）、この需要電力量を通信線２４を経由して、発電設備２０の制御装置８０に要求し、この制御装置８０による発電設備２０の運転制御によって、該発電設備２０から水製造設備３０に必要な需用電力量をまかなえる供給電力量を電力線２４を介して水製造設備３０に供給する。
そして、水製造設備３０の制御装置８３から需要電力量の情報を受け取った発電設備２０の制御装置８０では、ガスタービン４０の燃焼器４２に供給する燃料２２の燃料流量弁４５を制御することによって、発電機４４から発生させる電力量が水製造設備３０の需要電力をまかなえる供給電力量となるように発電する電力量を調節する。
即ち、発電設備２０の制御装置８０で制御する発電機４４から発生させる電力の供給電力量は、ＬＮＧ製造設備１０の需要電力量が１６０ＭＷ、水製造設備３０の需要電力量が８０ＭＷであるので、合計して２４０ＭＷの需要電力相当量となるように電力する供給電力量が調節されることになる。
次に本実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１において、ＬＮＧ製造設備１０の需要電力が変化した場合の制御動作について図１乃至図３を用いて説明する。
一般にＬＮＧ製造設備１０においては、製造するＬＮＧ１２の製造量や、大気温度や湿度などの設備環境に影響されてＬＮＧの製造に必要な需用電力量が刻々と変化する。
電力は貯蓄することができないので、ＬＮＧ製造設備１０の需要電力量に変動があった場合には発電設備２０から供給するＬＮＧ製造設備１０への供給電力量をＬＮＧ製造設備１０の需要電力量と同じになるように、瞬時に調整しなければならない。
ＬＮＧ製造設備１０の需用電力量は制御装置８０から信号線２５を経由して常時、発電設備２０の制御装置８０に伝達されている。
発電設備２０の制御装置８０では、ＬＮＧ製造設備１０の制御装置８０から送られてくるＬＮＧ製造設備１０の需用電力量に基づいて、発電設備２０の発電機４４から発生させる電力の供給電力量が少なくとも需用電力量と同じ電力量になるように、発電設備２０を構成するガスタービン４０の燃料流量弁４５を調整して燃焼器４２で燃焼させる燃料２２の流量を増加或いは減少するように調整し、発電機４４から発生させる電力の供給電力量がＬＮＧ製造設備１０の需要電力量が同じ電力量になるように制御する。
本実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１では、発電設備２０の設計定格点の供給電力量である２４０ＫＷの３％以内の変動が生じた場合には、発電設備２０のガスタービン４０に供給される燃料２２の燃料流量を調整する方法によって発電設備２０の発電機４４から発生させる供給電力量とＬＮＧ製造設備１０及び水製造設備３０の需要電力量とのバランスをとる。
発電設備２０の設計定格点の供給電力量である２４０ＫＷの３％を超える変動が生じた場合には、水製造設備３０の需要電力量を制御する。
すなわち、ＬＮＧ製造設備１０と水製造設備３０の需要電力量の合計の需要電力量が発電設備２０で発電する供給電力量と同じ電力量となるように、ＬＮＧ製造設備１０の需要電力量はＬＮＧ製造設備１０の運転を継続させるために一定に維持しつつ水製造設備３０の需要電力量のみを増加、或いは減少するように制御することにより、発電設備２０の発電機４４から発生させる供給電力量とＬＮＧ製造設備１０及び水製造設備３０の需要電力量とのバランスをとるようにしている。
例えば、ＬＮＧ製造設備１０でＬＮＧの製造量の増加や大気温度、湿度の変化によって該ＬＮＧ製造設備１０の需要電力量が発電設備２０の設計定格点の発生電力量である２４０ＭＷの５％相当の１２ＭＷ増加した場合に、水製造設備３０の需要電力を１２ＭＷ減少するように制御装置８０からの運転制御指令に基いて水製造設備３０の制御装置８３を操作して該水製造設備３０の純水３２の製造量を制御し、該該水製造設備３０の運転条件を調整して需要電力を１２ＭＷ減少させる。
すなわち、発電設備２０の制御装置８０は、水製造装置３０の制御装置８３に対して需要電力を１２ＭＷ低下させる運転制御指令を伝達し、この運転制御指令を受信した水製造設備３０の制御装置８３は、原料の海水３１を加圧する加圧ポンプ３５を駆動する電動機の運転、及び原料の海水３１を逆浸透膜を有するろ過フィルタ３６に供給する供給量を調節する流量弁３７をそれぞれ調整し、純水３２の製造量を減少させて水製造装置３０の需要電力を１２ＭＷ低減させる。
このように水製造装置３０の需要電力のみを調節させることで発電設備２０で発電される電力量である供給電力はＬＮＧ製造設備１０の需用電力に影響を与えることなく２４０ＭＷの一定量のまま維持される。
すなわち、ＬＮＧ製造設備１０でＬＮＧの製造量の増加や大気温度、湿度の変化によって該ＬＮＧ製造設備１０の需要電力量が増加した場合でも、水製造装置３０の需要電力を調節することによって発電設備２０は常に最高効率点である設計定格点近傍の２４０ＭＷの供給電力量を発電するように運転することが可能であり、この結果、ＬＮＧ製造と水製造との複合プラント１のプラント効率は高い状態で維持することが可能となる。
次に本実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１において、発電設備２０の発電可能な供給電力量が、発電設備を構成するガスタービン等に何らかの要因が生じて所定の供給電力から低下した場合の制御動作について図１乃至図３を用いて説明する。
一般にＬＮＧ製造設備１０は、天然ガス１１の液化という機能を有する冷凍機を中心とする設備であり、非常停止は避けたい設備である。
例えば、天然ガス１１の液化途中において、ＬＮＧ製造設備１０が必要とする電力が発電設備２０から十分に供給されなくなりＬＮＧ製造設備１０の冷凍機が停止する可能性を検討した場合、液化途中の天然ガス１１は温度の上昇によりすぐに気化することになる。
液体から気体へ相変化すると一般に天然ガス１１を容れていた圧力容器の内圧が上昇してしまうことになるので、内部の天然ガス１１を処理する対策をとる必要が生じる。
また、ＬＮＧ製造設備１０が天然ガス田付近に建設されており、直接原料となる天然ガス１１がＬＮＧ製造設備１０に供給されている場合には、ＬＮＧ製造設備１０を停止しなければならなど、その影響が広範囲に及ぶことになる。
特に大型のＬＮＧ製造設備１０では、ＬＮＧ製造設備１０を停止する場合には設備停止に伴う安全対策処置、経済的損失が大きくなる。
そこで、本実施例であるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１においては、発電設備２０に故障等の事態や通常運用の変動幅の３％を超えて電力の低下が生じたことにより発電設備２０の生成電力量が設計定格点の供給電力量より低下した場合には、発電設備２０で発電する供給電力量の低下に相当する電力量だけ水製造設備３０の需要電力量を制御して減少させ、ＬＮＧ製造設備１０の需要電力量をＬＮＧ１２の製造に影響を与えずにその需要電力量を確保するように制御するものである。
そこで、発電設備２０の制御装置８０には、発電する供給電力量が設計定格点の電力量から例えば３％を超えて低下した場合に制御装置８０に供給電力の低下が生じたことを出力するように予め設定しておく。
そうすると、例えば、発電設備２０に故障や何らかの事情が生じたことによって発電設備２０から供給可能な供給電力が発電設備２０の設計定格点の発生電力量である２４０ＭＷの例えば２０％相当の４８ＭＷ低下した場合には、まず、発電設備２０の制御装置８０が発電設備２０で発電する電力量の低下を検出する。
次に制御装置８０では、この供給電力の低下の検出に基づいて水製造設備３０の制御装置８３に対して信号線２５を経て水製造設備３０の需要電力が、発電設備２０の発生電力の低下分４８ＭＷに相当する４８ＭＷ減少するように運転制御指令を伝達する。
この制御装置８０からの運転制御指令を受信した水製造設備３０の制御装置８３では、原料の海水３１を加圧する加圧ポンプ３５を駆動する電動機の運転の動力を減少させると共に、原料の海水３１を逆浸透膜を有するろ過フィルタ３６に供給する供給量を調節する流量弁３７の開度をそれぞれ調整し、純水３２の製造量を減少させて水製造装置３０の需要電力を発電設備２０で発電する供給電力の低下分に相当する４８ＭＷ低減させる。
このように水製造装置３０の需要電力のみを調節させることでＬＮＧ製造設備１０の需要電力は確保したまま、発電設備２０の供給電力の低下に対応することが可能である。
また、本実施例であるＬＮＧ製造と水製造との複合プラント１においては、発電設備２０に故障や何らかの要因等が生じたことにより発電設備２０ので発電する供給電力量が設計定格点の供給電力量より低下した場合に、ＬＮＧ製造設備１０の需要電力量をＬＮＧ１２の製造に最低限必要な機器である冷却媒体を圧縮するプロパン圧縮機１５Ｐを駆動する電動機１４Ｐ、エチレン圧縮機１５Ｅを駆動する電動機１４Ｅ、及びメタン圧縮機１５Ｍを駆動する電動機１４Ｍの各圧縮機の稼動に影響を与えないようにこれらの各圧縮機を駆動する電動機の需要電力量の１６０ＭＷを確保するように制御することも考えられる。
この場合、発電設備２０の制御装置８０に前記したＬＮＧ製造設備１０の前記各圧縮機を駆動する電動機の需用電力量を予め設定しておけば、発電設備２０で発電する供給電力量が設計定格点の供給電力量より大幅に低下した場合であっても、前記ＬＮＧ製造設備１０によるＬＮＧ１２の製造に最低限必要な前記各圧縮機の稼動に必要な需用電力量を確保するように、発電設備２０の制御装置８０及びＬＮＧ製造設備１０の制御装置８１を制御すれば、ＬＮＧ製造設備１０の稼動に悪影響を与えずに運転を継続させることが可能となる。
尚、本実施例のＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント１では水製造設備３０の稼動を停止させることまで想定すると、最大限で水製造設備３０の設計定格点における需要電力量８０ＭＷに相当する発電設備２０の電力低下量に対応することが可能である。
本実施例のＬＮＧ製造と水製造との複合プラント１では、発電設備２０の予備電力として２台のガスタービンを新たに設置することなく、６台設置したコンバインド発電装置のうちの２台のコンバインド発電装置で発生させている通常は予備電源に相当する電力を水製造設備３０の需要電力として使用している。
従って前述したように、本実施例のＬＮＧ製造と水製造との複合プラント１では、発電設備２０に故障等の異常事態が発生して発電設備２０から供給可能な供給電力量が低下した場合には、短時間で水製造設備３０の需要電力量を低下させ、ＬＮＧ製造設備１０の需用電力量を確保することが可能となる。
本実施例では、予備電源として待機させておく電源設備は必要がなくなるので、ＬＮＧ製造と水製造との複合プラントとしてコンパクトなプラント構成が可能となる。
上記したように本実施例のＬＮＧ製造と水製造との複合プラント１では水製造設備３０の需要電力量を広範囲に変更することが可能なので、発電設備２０の供給電力が一定に保たれるように水製造設備３０の需要電力量を調整することができるだけでなく、発電設備２０に異常等が発生して供給電力が低下した場合には、瞬時に水製造設備３０の需要電力を低下させることによりＬＮＧ製造設備１０の需要電力を確保することができる。
また、本実施例のＬＮＧ製造と水製造との複合プラント１における通常の運用時には、発電設備２０は常に最高効率点で運転することが可能であるため、この複合プラント全体の運用効率を高く維持することが可能となる。
また、本実施例のＬＮＧ製造と水製造との複合プラント１では、発電設備２０の異常時に備えて待機させておく予備電源のガスタービン等を別途設置することも必要なくなるため、この複合プラントの建設に要する初期投資を抑えることが可能であるばかりでなく、通常運転時に待機、すなわち休止させておく発電装置がないので、複合プラント全体の運用効率を高く維持できる。
本発明の実施例によれば、ＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの発電設備で発電して前記ＬＮＧ製造設備及び水製造設備に電力を供給する供給電力量に急激な低下が生じた場合に、発電設備から供給される供給電力でＬＮＧ製造設備の運転に必要な需要電力量の確保を可能にして前記ＬＮＧ製造設備の運転を継続し得るようにしたＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント、並びにＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法が実現できる。
本発明は、ＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント、及びＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法に適用可能である。

Claims (8)

  1. 天然ガスを冷却して液化天然ガスを製造するＬＮＧ製造設備と、海水から水を製造する水製造設備と、前記ＬＮＧ製造設備及び水製造設備の稼動に必要な電力を発電する発電設備とを備えた構成からなるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントにおいて、前記ＬＮＧ製造設備を構成する機器のうち停止を避けたい機器の駆動に電力を動力源とした電動機を設置し、前記水製造設備のうち停止が可能な機器の駆動に電力を動力源とした電動機を設置し、前記発電設備はこの発電設備で発電した供給電力を電力線を通じて前記ＬＮＧ製造設備の該電動機と前記水製造設備の該電動機にそれぞれ供給するように構成し、前記ＬＮＧ製造設備、水製造設備及び発電設備の運転状態を検出すると共に検出した該設備の運転状態に基いて運転制御指令を出力する制御装置を備え、前記制御装置による運転制御指令に基いて前記発電設備で発電した供給電力のうち該発電設備から電力線を通じて前記ＬＮＧ製造設備の電動機に供給する供給電力の供給と、前記水製造設備の電動機とに供給する供給電力の供給とをそれぞれ制御可能に構成したことを特徴とするＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント。
  2. 請求項１に記載されたＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントにおいて、前記ＬＮＧ製造設備の停止を避けたい機器が天然ガスを冷却する冷媒を圧縮する圧縮機であり、前記水製造設備が逆浸透膜法による水製造装置から構成され、停止可能な機器が前記逆浸透膜法による水製造装置の加圧ポンプであることを特徴とするＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント。
  3. 請求項１又は請求項２に記載されたＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントにおいて、前記発電設備はガスタービンと、このガスタービンによって駆動されて発電する発電機とを備えて構成したことを特徴とするＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント。
  4. 請求項１又は請求項２に記載されたＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントにおいて、前記発電設備はガスタービンと、このガスタービンから排出される排ガスを熱源として蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラで発生した蒸気で駆動される蒸気タービンと、このガスタービン及び或いは蒸気タービンによって駆動されて発電する発電機とを有するコンバインドプラントによって構成したことを特徴とするＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラント。
  5. 天然ガスを冷却して液化天然ガスを製造するＬＮＧ製造設備と、海水から水を製造する水製造設備と、前記ＬＮＧ製造設備及び水製造設備の稼動に必要な電力を生成する発電設備とを備えた構成からなるＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法は、前記ＬＮＧ製造設備、水製造設備及び発電設備の運転状態を検出すると共に検出した該設備の運転状態に基いて運転制御指令を出力する制御装置を備えさせて、前記発電設備が通常運転時にはこの制御装置によって前記発電設備で発電した供給電力を該発電設備から電力線を通じて前記ＬＮＧ製造設備を構成する機器のうち停止を避けたい機器を駆動する電動機に供給して前記ＬＮＧ製造設備による液化天然ガスの製造を行なうと共に、前記水製造設備のうち停止が可能な機器を駆動する電動機に供給して前記水製造設備による水の製造を行なうように制御し、前記発電設備で発電した電力の供給電力が急激に低下してＬＮＧ製造設備と水製造設備の合計の需用電力よりも低くなった場合には、前記制御装置の制御によって該発電設備が発電した供給電力の低下を検出して出力される運転制御指令に基いて前記発電設備で発電した供給電力のうち該発電設備から水製造設備の停止可能な機器に供給する供給電力をこの発電設備の供給電力の低下に相当する電力量、或いは前記ＬＮＧ製造設備の停止を避けたい機器の需要電力を維持する電力量を確保するように減少させて供給して、前記ＬＮＧ製造設備による液化天然ガスの製造を継続させることを特徴とするＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法。
  6. 請求項５に記載されたＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法において、前記ＬＮＧ製造設備の停止を避けたい機器が天然ガスを冷却する冷媒を圧縮する圧縮機であり、前記水製造設備が逆浸透膜法による水製造装置から構成され、停止可能な機器が前記逆浸透膜法による水製造装置の加圧ポンプであることを特徴とするＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法。
  7. 請求項５又は請求項６に記載されたＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法において、前記発電設備はガスタービンと、このガスタービンによって駆動されて発電する発電機とを備えて構成したことを特徴とするＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法。
  8. 請求項５又は請求項６に記載されたＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法において、前記発電設備はガスタービンと、このガスタービンから排出される排ガスを熱源として蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラで発生した蒸気で駆動される蒸気タービンと、このガスタービン及び或いは蒸気タービンによって駆動されて発電する発電機とを有するコンバインドプラントによって構成したことを特徴とするＬＮＧ製造設備と水製造設備とを組み合せた発電設備を有する複合プラントの運転方法。
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