JP2954466B2 - ガスタービン吸気冷却設備及びその運転方法 - Google Patents
ガスタービン吸気冷却設備及びその運転方法Info
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- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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- F02C3/22—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
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- F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
- F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンの吸気を
ガスタービンを駆動させる燃料、例えば液化天然ガス
（以下ＬＮＧと記す）を用いて冷却するガスタービン吸
気冷却設備及びその運転方法に関する。
ガスタービンを駆動させる燃料、例えば液化天然ガス
（以下ＬＮＧと記す）を用いて冷却するガスタービン吸
気冷却設備及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンを用いた複合発電設備は、
従来の汽力発電設備と比較して、効率が高いため近年電
力供給量に占める割合が増大している。
従来の汽力発電設備と比較して、効率が高いため近年電
力供給量に占める割合が増大している。
【０００３】ガスタービンは回転圧縮機により大量の大
気を取り入れ、熱膨張させることによって出力を発生さ
せるという構造のため、大気の比重が出力に与える影響
が大きい。大気温度が高いほど大気の比重は小さくなり
ガスタービン出力は減少するという特徴を有している。
一方、電力需要は夏場にピークを迎えるため、大気温度
の高い夏場により多くの電力量が必要となっている。こ
れは、ガスタービンの特性とは相反するものであり、大
気温度が高い時でもガスタービンの発電量を下げずに効
率良く電力を供給することが必要である。
気を取り入れ、熱膨張させることによって出力を発生さ
せるという構造のため、大気の比重が出力に与える影響
が大きい。大気温度が高いほど大気の比重は小さくなり
ガスタービン出力は減少するという特徴を有している。
一方、電力需要は夏場にピークを迎えるため、大気温度
の高い夏場により多くの電力量が必要となっている。こ
れは、ガスタービンの特性とは相反するものであり、大
気温度が高い時でもガスタービンの発電量を下げずに効
率良く電力を供給することが必要である。
【０００４】このような要請のもと、夏場にガスタービ
ンの吸気を大気温度より下げてガスタービンに供給する
ことにより、夏場のガスタービン出力減少を防ぐガスタ
ービン吸気の冷却方法が、例えば実公昭61−37794 号公
報に記載のように、ＬＮＧ冷熱で熱媒体であるブライン
を温度を下げ、そのブラインを直接ガスタービン吸気に
接触させてガスタービン吸気温度を下げる方法や、特開
平1−142219 号公報に記載のように、ＬＮＧ冷熱で熱媒
体であるブラインの温度を下げ、そのブラインを直接ガ
スタービン吸気に接触させるか、または間接的に熱交換
してガスタービン吸気温度を下げる方法が開示されてい
る。
ンの吸気を大気温度より下げてガスタービンに供給する
ことにより、夏場のガスタービン出力減少を防ぐガスタ
ービン吸気の冷却方法が、例えば実公昭61−37794 号公
報に記載のように、ＬＮＧ冷熱で熱媒体であるブライン
を温度を下げ、そのブラインを直接ガスタービン吸気に
接触させてガスタービン吸気温度を下げる方法や、特開
平1−142219 号公報に記載のように、ＬＮＧ冷熱で熱媒
体であるブラインの温度を下げ、そのブラインを直接ガ
スタービン吸気に接触させるか、または間接的に熱交換
してガスタービン吸気温度を下げる方法が開示されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ＬＮ
Ｇと熱媒体のブラインとで直接熱交換を行うため、LNG
の沸点−１６２℃とブラインの凝固点−２２℃の温度差
によりブラインが凍結しやすく、ブラインの循環に支障
を来す可能性があるという問題があった。
Ｇと熱媒体のブラインとで直接熱交換を行うため、LNG
の沸点−１６２℃とブラインの凝固点−２２℃の温度差
によりブラインが凍結しやすく、ブラインの循環に支障
を来す可能性があるという問題があった。
【０００６】また、電力需要は夏場の中でも特に昼間に
ピークを迎えるため、昼間は蓄熱器の冷熱を利用してガ
スタービン吸気を冷却し、ガスタービンの出力増加を図
る蓄熱器の放熱運転、一方夜間はガスタービン吸気を冷
却する冷熱が昼間より少ないもしくは不要なためＬＮＧ
冷熱を蓄熱する蓄熱運転を行うことが望ましいが、放熱
と蓄熱を同時に大量に行う運転は、従来の蓄熱器の能力
上困難であるという問題点もあった。
ピークを迎えるため、昼間は蓄熱器の冷熱を利用してガ
スタービン吸気を冷却し、ガスタービンの出力増加を図
る蓄熱器の放熱運転、一方夜間はガスタービン吸気を冷
却する冷熱が昼間より少ないもしくは不要なためＬＮＧ
冷熱を蓄熱する蓄熱運転を行うことが望ましいが、放熱
と蓄熱を同時に大量に行う運転は、従来の蓄熱器の能力
上困難であるという問題点もあった。
【０００７】本発明の第１の目的は、熱媒体の凍結を防
止してＬＮＧ冷熱を安全に利用しながら、ガスタービン
の吸気を冷却するガスタービン吸気冷却設備を提供する
ことにある。 また、本発明の第２の目的は、熱媒体の凍
結を防止してＬＮＧ冷熱を安全に利用しながら、ガスタ
ービンの吸気を冷却すると共に、蓄熱器の放熱運転と蓄
熱運転を同時に大量に行うことのできるガスタービン吸
気冷却設備及びその運転方法を提供することにある。
止してＬＮＧ冷熱を安全に利用しながら、ガスタービン
の吸気を冷却するガスタービン吸気冷却設備を提供する
ことにある。 また、本発明の第２の目的は、熱媒体の凍
結を防止してＬＮＧ冷熱を安全に利用しながら、ガスタ
ービンの吸気を冷却すると共に、蓄熱器の放熱運転と蓄
熱運転を同時に大量に行うことのできるガスタービン吸
気冷却設備及びその運転方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明のガスタービン吸気冷却設備は、ガス
タービンの吸気をガスタービンを駆動させる燃料を用い
て冷却するガスタービンの吸気冷却設備において、前記
燃料の冷熱を、前記燃料の有する凝固点よりも低い凝固
点を有する中間熱媒体を介して第１の熱媒体に伝達する
第１の熱交換器と、前記第１の熱媒体の冷熱を第２の熱
媒体に伝達する第２の熱交換器と、前記第１の熱媒体を
前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間で循環
させる第１の循環手段と、前記第２の熱媒体の冷熱を前
記ガスタービンの吸気に伝達する吸気冷却器と、前記第
２の熱媒体を前記第２の熱交換器と前記吸気冷却器との
間で循環させる第２の循環手段とを備えたことを特徴と
する。
るために、本発明のガスタービン吸気冷却設備は、ガス
タービンの吸気をガスタービンを駆動させる燃料を用い
て冷却するガスタービンの吸気冷却設備において、前記
燃料の冷熱を、前記燃料の有する凝固点よりも低い凝固
点を有する中間熱媒体を介して第１の熱媒体に伝達する
第１の熱交換器と、前記第１の熱媒体の冷熱を第２の熱
媒体に伝達する第２の熱交換器と、前記第１の熱媒体を
前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間で循環
させる第１の循環手段と、前記第２の熱媒体の冷熱を前
記ガスタービンの吸気に伝達する吸気冷却器と、前記第
２の熱媒体を前記第２の熱交換器と前記吸気冷却器との
間で循環させる第２の循環手段とを備えたことを特徴と
する。
【０００９】また、上記第１の目的を達成するために、
本発明のガスタービン吸気冷却設備は、ガスタービンの
吸気をガスタービンを駆動させる燃料を用いて冷却する
ガスタービンの吸気冷却設備において、前記燃料の冷熱
を、前記燃料の有する凝固点よりも低い凝固点を有する
中間熱媒体を介して第１の熱媒体に伝達する第１の熱交
換器と、前記第１の熱媒体の冷熱を第２の熱媒体に伝達
する第２の熱交換器と、前記第１の熱媒体を前記第１の
熱交換器と前記第２の熱交換器との間で循環させる第１
の循環手段と、前記第２の熱媒体の冷熱を前記ガスター
ビンの吸気に伝達する吸気冷却器と、前記第２の熱媒体
を前記第２の熱交換器と前記吸気冷却器との間で循環さ
せる第２の循環手段と、前記中間熱媒体が前記第１の熱
媒体の凝固点よりも高い温度を保つように前記中間熱媒
体を前記第１の熱交換器内で圧力制御する圧力制御装置
とを備えたことを特徴とする。
本発明のガスタービン吸気冷却設備は、ガスタービンの
吸気をガスタービンを駆動させる燃料を用いて冷却する
ガスタービンの吸気冷却設備において、前記燃料の冷熱
を、前記燃料の有する凝固点よりも低い凝固点を有する
中間熱媒体を介して第１の熱媒体に伝達する第１の熱交
換器と、前記第１の熱媒体の冷熱を第２の熱媒体に伝達
する第２の熱交換器と、前記第１の熱媒体を前記第１の
熱交換器と前記第２の熱交換器との間で循環させる第１
の循環手段と、前記第２の熱媒体の冷熱を前記ガスター
ビンの吸気に伝達する吸気冷却器と、前記第２の熱媒体
を前記第２の熱交換器と前記吸気冷却器との間で循環さ
せる第２の循環手段と、前記中間熱媒体が前記第１の熱
媒体の凝固点よりも高い温度を保つように前記中間熱媒
体を前記第１の熱交換器内で圧力制御する圧力制御装置
とを備えたことを特徴とする。
【００１０】また、前記圧力制御装置は、前記中間熱媒
体が第１の熱交換器内で液体部と気体部に分離されて共
存するように、前記中間熱媒体の液体部が前記第１の熱
媒体によって気化され、前記中間熱媒体の気化部が前記
燃料によって凝縮されるように前記中間熱媒体を前記第
１の熱交換器内で圧力制御するように構成されたもので
ある。
体が第１の熱交換器内で液体部と気体部に分離されて共
存するように、前記中間熱媒体の液体部が前記第１の熱
媒体によって気化され、前記中間熱媒体の気化部が前記
燃料によって凝縮されるように前記中間熱媒体を前記第
１の熱交換器内で圧力制御するように構成されたもので
ある。
【００１１】また、前記ガスタービンの吸気冷却設備
は、前記中間熱媒体としてプロパン、第１の熱媒体とし
てブライン、第２の熱媒体として水を使用するものであ
る。
は、前記中間熱媒体としてプロパン、第１の熱媒体とし
てブライン、第２の熱媒体として水を使用するものであ
る。
【００１２】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明のガスタービン吸気の冷却運転方法は、ガスター
ビンの吸気をガスタービンを駆動させる燃料を用いて冷
却するガスタービン吸気の冷却運転方法において、前記
燃料の冷熱を中間熱媒体を介して第１の熱媒体に伝達す
る第１の熱交換器と、前記第１の熱媒体の冷熱を第２の
熱媒体に伝達する第２の熱交換器と、前記第２の熱媒体
の冷熱を前記ガスタービンの吸気に伝達する吸気冷却器
とを有し、更に前記第２の熱交換器を複数のモジュール
に分割して複数の蓄熱器とし、前記吸気冷却器の必要冷
却量に応じて各蓄熱器の冷熱の蓄熱運転と放熱運転を切
替えることを特徴とする。
本発明のガスタービン吸気の冷却運転方法は、ガスター
ビンの吸気をガスタービンを駆動させる燃料を用いて冷
却するガスタービン吸気の冷却運転方法において、前記
燃料の冷熱を中間熱媒体を介して第１の熱媒体に伝達す
る第１の熱交換器と、前記第１の熱媒体の冷熱を第２の
熱媒体に伝達する第２の熱交換器と、前記第２の熱媒体
の冷熱を前記ガスタービンの吸気に伝達する吸気冷却器
とを有し、更に前記第２の熱交換器を複数のモジュール
に分割して複数の蓄熱器とし、前記吸気冷却器の必要冷
却量に応じて各蓄熱器の冷熱の蓄熱運転と放熱運転を切
替えることを特徴とする。
【００１３】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明のガスタービンの吸気冷却設備は、ガスタービン
の吸気をガスタービンを駆動させる燃料を用いて冷却す
るガスタービンの吸気冷却設備において、前記燃料の冷
熱を中間熱媒体を介して第１の熱媒体に伝達する第１の
熱交換器と、前記第１の熱媒体の冷熱を第２の熱媒体に
伝達する第２の熱交換器と、前記第２の熱媒体の冷熱を
前記ガスタービンの吸気に伝達する吸気冷却器とを有
し、前記第２の熱交換器は複数のモジュールに分割され
た複数の蓄熱器で構成され、該複数の蓄熱器各々に前記
第１の熱媒体の流量を調節する第１の調節弁と、前記第
２の熱媒体の流量を調節する第２の調節弁とを備えたこ
とを特徴とする。
本発明のガスタービンの吸気冷却設備は、ガスタービン
の吸気をガスタービンを駆動させる燃料を用いて冷却す
るガスタービンの吸気冷却設備において、前記燃料の冷
熱を中間熱媒体を介して第１の熱媒体に伝達する第１の
熱交換器と、前記第１の熱媒体の冷熱を第２の熱媒体に
伝達する第２の熱交換器と、前記第２の熱媒体の冷熱を
前記ガスタービンの吸気に伝達する吸気冷却器とを有
し、前記第２の熱交換器は複数のモジュールに分割され
た複数の蓄熱器で構成され、該複数の蓄熱器各々に前記
第１の熱媒体の流量を調節する第１の調節弁と、前記第
２の熱媒体の流量を調節する第２の調節弁とを備えたこ
とを特徴とする。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【作用】本発明によれば、以上のように構成することに
より、ＬＮＧによって、中間熱媒体、第１の熱媒体のい
ずれもが凍結せずに段階的に熱交換をすることが可能に
なる。また、このように段階的に熱交換することによ
り、熱交換機器の受ける熱衝撃が緩和され、円滑に熱交
換を行うことが可能になる。
より、ＬＮＧによって、中間熱媒体、第１の熱媒体のい
ずれもが凍結せずに段階的に熱交換をすることが可能に
なる。また、このように段階的に熱交換することによ
り、熱交換機器の受ける熱衝撃が緩和され、円滑に熱交
換を行うことが可能になる。
【００１９】また、前記第２の熱交換器を複数のモジュ
ールに分割して複数の蓄熱器とし、前記吸気冷却器の必
要冷却量に応じて前記各蓄熱器の冷熱の蓄熱運転と冷熱
の放熱運転を切替えることにより、蓄熱器の放熱運転と
蓄熱運転を同時に大量に行うことが可能となる。
ールに分割して複数の蓄熱器とし、前記吸気冷却器の必
要冷却量に応じて前記各蓄熱器の冷熱の蓄熱運転と冷熱
の放熱運転を切替えることにより、蓄熱器の放熱運転と
蓄熱運転を同時に大量に行うことが可能となる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１，図２，
図３，図４、及び図５を用いて説明する。本実施例で
は、例えば第１の熱媒体にブライン、中間熱媒体にプロ
パン、第２の熱媒体に水を選んであるが、実際に使用す
る場合はこれに拘束されるものではない。ちなみにプロ
パンの凝固点は−１９０℃であり、ＬＮＧの凝固点−１
６２℃よりも低く、本発明の中間熱媒体に充分適用でき
るものである。
図３，図４、及び図５を用いて説明する。本実施例で
は、例えば第１の熱媒体にブライン、中間熱媒体にプロ
パン、第２の熱媒体に水を選んであるが、実際に使用す
る場合はこれに拘束されるものではない。ちなみにプロ
パンの凝固点は−１９０℃であり、ＬＮＧの凝固点−１
６２℃よりも低く、本発明の中間熱媒体に充分適用でき
るものである。
【００２１】図１は本実施例のシステム構成図である。
ＬＮＧ１は管路２により第１の熱交換器４に導かれる。
第１の熱交換器４内は中間熱媒体であるプロパンが充填
してあり、圧力制御装置３０によって常に一定圧力に制
御されているのでその圧力に見合った飽和温度で気相の
プロパン５と液相のプロパン６に分かれている。第１の
熱交換器４内でＬＮＧ１はプロパンから気化熱を奪って
天然ガスとなり、管路３を通ってガスタービン１５の燃
料となる。ガスタービン１５にはガスタービン負荷１６
が連結されている。一方、潜熱を奪われた気相のプロパ
ン５は液相のプロパン６となる。液相のプロパン６と第
２の熱交換器８の間を、第１の熱媒体１７であるブライ
ンが第１の循環手段である管路７とポンプ１１によって
循環している。第２の熱交換器８より送られてきたブラ
インは液相プロパン６によって温度降下し、液相プロパ
ン６はブラインが温度降下した熱量を気化熱として気化
する。これら熱の関係を図２に示す。Ｔ1，Ｔ2はＬＮＧ
１の第１の熱交換器４での入口温度及び出口温度であ
る。Ｔ3 は中間熱媒体であるプロパンの作動温度である
飽和温度を示す。Ｔ4，Ｔ5は第１の熱媒体１７であるブ
ラインの第１の熱交換器４での入口温度及び出口温度で
ある。また、圧力制御装置３０を設け、プロパンの圧力
を適度に調整することにより、プロパンの沸点をブライ
ンの凝固温度−２２℃より高くできるので、ブラインの
凍結を防止することができる。前記圧力制御手段３０
は、例えば、図示しない圧力検出器によって前記第１の
熱交換器内の圧力を検出し、フィードバック制御によっ
てプロパンの気相、若しくは液相を注入、及び抽出する
ように構成してもよい。また、プロパンの潜熱はＬＮＧ
やブラインの潜熱の２〜３倍あるので、第１の熱交換器
４を小型化することができる。
ＬＮＧ１は管路２により第１の熱交換器４に導かれる。
第１の熱交換器４内は中間熱媒体であるプロパンが充填
してあり、圧力制御装置３０によって常に一定圧力に制
御されているのでその圧力に見合った飽和温度で気相の
プロパン５と液相のプロパン６に分かれている。第１の
熱交換器４内でＬＮＧ１はプロパンから気化熱を奪って
天然ガスとなり、管路３を通ってガスタービン１５の燃
料となる。ガスタービン１５にはガスタービン負荷１６
が連結されている。一方、潜熱を奪われた気相のプロパ
ン５は液相のプロパン６となる。液相のプロパン６と第
２の熱交換器８の間を、第１の熱媒体１７であるブライ
ンが第１の循環手段である管路７とポンプ１１によって
循環している。第２の熱交換器８より送られてきたブラ
インは液相プロパン６によって温度降下し、液相プロパ
ン６はブラインが温度降下した熱量を気化熱として気化
する。これら熱の関係を図２に示す。Ｔ1，Ｔ2はＬＮＧ
１の第１の熱交換器４での入口温度及び出口温度であ
る。Ｔ3 は中間熱媒体であるプロパンの作動温度である
飽和温度を示す。Ｔ4，Ｔ5は第１の熱媒体１７であるブ
ラインの第１の熱交換器４での入口温度及び出口温度で
ある。また、圧力制御装置３０を設け、プロパンの圧力
を適度に調整することにより、プロパンの沸点をブライ
ンの凝固温度−２２℃より高くできるので、ブラインの
凍結を防止することができる。前記圧力制御手段３０
は、例えば、図示しない圧力検出器によって前記第１の
熱交換器内の圧力を検出し、フィードバック制御によっ
てプロパンの気相、若しくは液相を注入、及び抽出する
ように構成してもよい。また、プロパンの潜熱はＬＮＧ
やブラインの潜熱の２〜３倍あるので、第１の熱交換器
４を小型化することができる。
【００２２】また、ブラインは第２の熱交換器８で製氷
を行うが、図２及び図３によって示される様に中間熱媒
体のプロパンが存在することによってブライン動作温度
範囲を氷の温度に近付けることが可能で、ブライン動作
温度範囲を氷の温度に近付けることにより、製氷機器や
配管の熱衝撃の緩和を図ることができる。図３でＴ6,Ｔ
7 は第１熱媒体１７であるブラインの第２の熱交換器８
での入口温度及び出口温度である。Ｔ8 は第２の熱交換
器８内にある第２の熱媒体１８である水の凝固点温度を
示す。
を行うが、図２及び図３によって示される様に中間熱媒
体のプロパンが存在することによってブライン動作温度
範囲を氷の温度に近付けることが可能で、ブライン動作
温度範囲を氷の温度に近付けることにより、製氷機器や
配管の熱衝撃の緩和を図ることができる。図３でＴ6,Ｔ
7 は第１熱媒体１７であるブラインの第２の熱交換器８
での入口温度及び出口温度である。Ｔ8 は第２の熱交換
器８内にある第２の熱媒体１８である水の凝固点温度を
示す。
【００２３】液相プロパン６により温度降下したブライ
ンは第２の熱交換器８へ送られる。第２の熱交換器８に
は第２の熱媒体１８である水があり、ブラインによって
水の温度降下並びに製氷が行われる。第２の熱交換器８
の水は第２の循環手段である管路９とポンプ１２によっ
て吸気冷却器１０との間を循環する。吸気冷却器１０で
は大気１３と第２の熱交換器８から送られた水が熱交換
を行い、大気１３は温度降下し、ガスタービン吸気１４
となってガスタービン１５へ導かれる。
ンは第２の熱交換器８へ送られる。第２の熱交換器８に
は第２の熱媒体１８である水があり、ブラインによって
水の温度降下並びに製氷が行われる。第２の熱交換器８
の水は第２の循環手段である管路９とポンプ１２によっ
て吸気冷却器１０との間を循環する。吸気冷却器１０で
は大気１３と第２の熱交換器８から送られた水が熱交換
を行い、大気１３は温度降下し、ガスタービン吸気１４
となってガスタービン１５へ導かれる。
【００２４】大気１３とガスタービン吸気１４及び第２
の熱交換器８からの水による吸気冷却器１０内での熱交
換の温度関係を図４に示す。Ｔ9 ，Ｔ10は第２の熱媒体
１８である水の吸気冷却器１０での入口温度及び出口温
度であり、Ｔ11，Ｔ12は吸気冷却器１０での大気１３の
入口温度及びガスタービン吸気１４となる出口温度を示
す。
の熱交換器８からの水による吸気冷却器１０内での熱交
換の温度関係を図４に示す。Ｔ9 ，Ｔ10は第２の熱媒体
１８である水の吸気冷却器１０での入口温度及び出口温
度であり、Ｔ11，Ｔ12は吸気冷却器１０での大気１３の
入口温度及びガスタービン吸気１４となる出口温度を示
す。
【００２５】図５はガスタービンの大気温度と出力の関
係を示した線図である。ここで、Ｔ11＝３３℃，Ｔ12＝
１５℃の場合を考えると、図５に示されるように、ガス
タービン出力は約１０％増加させることができる。
係を示した線図である。ここで、Ｔ11＝３３℃，Ｔ12＝
１５℃の場合を考えると、図５に示されるように、ガス
タービン出力は約１０％増加させることができる。
【００２６】本実施例によれば、熱媒体の凍結を防止し
てＬＮＧ冷熱を安全に利用しながらガスタービン吸気を
冷却することができる。
てＬＮＧ冷熱を安全に利用しながらガスタービン吸気を
冷却することができる。
【００２７】また、本発明の第２の実施例を図６及び図
７により説明する。
７により説明する。
【００２８】ガスタービン吸気をＬＮＧの気化熱を冷熱
源として冷却するガスタービン吸気冷却設備の基本シス
テム構成は第１の実施例と同じであるが、第１の実施例
に対し、第２の熱交換器８を前記第１の熱媒体の冷熱を
蓄熱及び放熱する複数の蓄熱器に分割して構成するのが
本実施例の特徴である。第２の熱交換器８の構成要素で
ある複数の蓄熱器を蓄熱器モジュールと呼ぶ。本実施例
では第１の蓄熱器モジュール１９から第４の蓄熱器モジ
ュール２０までの４個のモジュールに分割したものを示
す。
源として冷却するガスタービン吸気冷却設備の基本シス
テム構成は第１の実施例と同じであるが、第１の実施例
に対し、第２の熱交換器８を前記第１の熱媒体の冷熱を
蓄熱及び放熱する複数の蓄熱器に分割して構成するのが
本実施例の特徴である。第２の熱交換器８の構成要素で
ある複数の蓄熱器を蓄熱器モジュールと呼ぶ。本実施例
では第１の蓄熱器モジュール１９から第４の蓄熱器モジ
ュール２０までの４個のモジュールに分割したものを示
す。
【００２９】各蓄熱器モジュールは第１熱媒体流量調節
弁２３を介して第１の熱媒体１７が循環し、その循環量
はポンプ１１の流量と第１の熱媒体流量調節弁２３の開
度によって任意に決めることができる。また、各蓄熱器
モジュールは第２の熱媒体流量調節弁２４を介して第２
の熱媒体１８が循環し、その循環量はポンプ１２の流量
と第２の熱媒体流量調節弁２４の開度によって任意に決
めることができる。
弁２３を介して第１の熱媒体１７が循環し、その循環量
はポンプ１１の流量と第１の熱媒体流量調節弁２３の開
度によって任意に決めることができる。また、各蓄熱器
モジュールは第２の熱媒体流量調節弁２４を介して第２
の熱媒体１８が循環し、その循環量はポンプ１２の流量
と第２の熱媒体流量調節弁２４の開度によって任意に決
めることができる。
【００３０】図７に上記各蓄熱器モジュールの運用計画
例を示す。本実施例は昼間の３時間は第２の熱交換器８
の解氷によるガスタービン吸気冷却運転を行い、残り２
１時間は第２の熱交換器８の製氷運転を行う運用計画例
である。
例を示す。本実施例は昼間の３時間は第２の熱交換器８
の解氷によるガスタービン吸気冷却運転を行い、残り２
１時間は第２の熱交換器８の製氷運転を行う運用計画例
である。
【００３１】第２の熱交換器８は４個の蓄熱器モジュー
ルに分割されているので３時間の解氷運転を行うため
に、各蓄熱器モジュールは図７に示されるように４５分
間の解氷運転を順次行っていけばよい。
ルに分割されているので３時間の解氷運転を行うため
に、各蓄熱器モジュールは図７に示されるように４５分
間の解氷運転を順次行っていけばよい。
【００３２】たとえば、第１の蓄熱器モジュール１９が
解氷運転を行う場合を考えると、図６における第１の蓄
熱器モジュール１９の第１の熱媒体流量調節弁２３は閉
し、残りの蓄熱器モジュールの第１の熱媒体流量調節弁
２３は開する。かつ、第１の蓄熱器モジュール１９の第
２の熱媒体流量調節弁２４は開し、残りの第２の熱媒体
流量調節弁２４は閉する。この運転を４５分間続けた
後、第２の蓄熱器モジュール２０の第１の熱媒体流量調
節弁２３は閉し、残りの蓄熱器モジュールの第１の熱媒
体流量調節弁２３は開し、かつ、第２の蓄熱器モジュー
ル２０の第２の熱媒体流量調節弁２４は開し、残りの第
２の熱媒体流量調節弁２４は閉する。この一連の切替運
転を第４の蓄熱器モジュール２２まで順次行えば、３時
間のガスタービン吸気冷却運転が可能になる。ここで
は、第１から第４まで順次切替を行ったが、切替順序は
任意である。
解氷運転を行う場合を考えると、図６における第１の蓄
熱器モジュール１９の第１の熱媒体流量調節弁２３は閉
し、残りの蓄熱器モジュールの第１の熱媒体流量調節弁
２３は開する。かつ、第１の蓄熱器モジュール１９の第
２の熱媒体流量調節弁２４は開し、残りの第２の熱媒体
流量調節弁２４は閉する。この運転を４５分間続けた
後、第２の蓄熱器モジュール２０の第１の熱媒体流量調
節弁２３は閉し、残りの蓄熱器モジュールの第１の熱媒
体流量調節弁２３は開し、かつ、第２の蓄熱器モジュー
ル２０の第２の熱媒体流量調節弁２４は開し、残りの第
２の熱媒体流量調節弁２４は閉する。この一連の切替運
転を第４の蓄熱器モジュール２２まで順次行えば、３時
間のガスタービン吸気冷却運転が可能になる。ここで
は、第１から第４まで順次切替を行ったが、切替順序は
任意である。
【００３３】本実施例によれば、以上のような構成によ
る蓄熱器の運用を行うので、蓄熱器モジュール自体は製
氷運転もしくは解氷運転のいずれか一方の運転であるに
もかかわらず、第２の熱交換器８全体の機能としては製
氷運転と解氷運転が同時に大量に行うことができる。ま
た、各蓄熱器モジュールの製氷運転と解氷運転を任意に
切替えることにより、吸気冷却器１０の必要冷熱量に応
じた冷熱の蓄熱と冷熱の放熱を行うことができる。
る蓄熱器の運用を行うので、蓄熱器モジュール自体は製
氷運転もしくは解氷運転のいずれか一方の運転であるに
もかかわらず、第２の熱交換器８全体の機能としては製
氷運転と解氷運転が同時に大量に行うことができる。ま
た、各蓄熱器モジュールの製氷運転と解氷運転を任意に
切替えることにより、吸気冷却器１０の必要冷熱量に応
じた冷熱の蓄熱と冷熱の放熱を行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述したように、本願の第１の発明
によれば、ガスタービンの吸気を直接、若しくは間接的
に冷却する熱媒体の凍結を防止するため、ＬＮＧの冷熱
を安全に、かつ効率的に利用してガスタービンの吸気を
冷却することができ、大気温度の高い夏場においても、
発電効率を下げずに安定して電力を供給することができ
る。
によれば、ガスタービンの吸気を直接、若しくは間接的
に冷却する熱媒体の凍結を防止するため、ＬＮＧの冷熱
を安全に、かつ効率的に利用してガスタービンの吸気を
冷却することができ、大気温度の高い夏場においても、
発電効率を下げずに安定して電力を供給することができ
る。
【００３５】また、第２の発明によれば、ガスタービン
の吸気を直接、若しくは間接的に冷却する熱媒体の凍結
を防止するため、ＬＮＧの冷熱を安全に、かつ効率的に
利用してガスタービンの吸気を冷却することができ、大
気温度の高い夏場においても、発電効率を下げずに安定
して電力を供給することができる。さらに、第２の発明
によれば、熱交換器、若しくは蓄熱器の製氷運転と解氷
運転を同時に大量に行うことが可能となり、かつ吸気冷
却器の必要冷熱量に応じて冷熱の蓄熱と放熱を行いなが
ら、ガスタービン吸気を冷却することができる。
の吸気を直接、若しくは間接的に冷却する熱媒体の凍結
を防止するため、ＬＮＧの冷熱を安全に、かつ効率的に
利用してガスタービンの吸気を冷却することができ、大
気温度の高い夏場においても、発電効率を下げずに安定
して電力を供給することができる。さらに、第２の発明
によれば、熱交換器、若しくは蓄熱器の製氷運転と解氷
運転を同時に大量に行うことが可能となり、かつ吸気冷
却器の必要冷熱量に応じて冷熱の蓄熱と放熱を行いなが
ら、ガスタービン吸気を冷却することができる。
【図１】本発明の第１の実施例のシステム構成図。
【図２】本発明の第１の実施例の第１の熱交換器の温度
線図。
線図。
【図３】本発明の第１の実施例の蓄熱器の温度線図。
【図４】本発明の第１の実施例の吸気冷却器の温度線
図。
図。
【図５】本発明の第１の実施例のガスタービンの大気温
度ＶＳ出力線図。
度ＶＳ出力線図。
【図６】本発明の第２の実施例の蓄熱器のシステム構成
図。
図。
【図７】本発明の第２の実施例の蓄熱器モジュール運用
計画図。
計画図。
１…ＬＮＧ、２，３，７，９…管路、４…第１の熱交換
器、５…中間熱媒体である気相プロパン、６…中間熱媒
体である液相プロパン、８…第２の熱交換器、１０…吸
気冷却器、１１，１２…ポンプ、１３…大気、１４…ガ
スタービン吸気、１５…ガスタービン、１６…ガスター
ビン負荷、１７…第１熱媒体、１８…第２熱媒体、１９
…第１の蓄熱器モジュール、２０…第２の蓄熱器モジュ
ール、２１…第３の蓄熱器モジュール、２２…第４の蓄
熱器モジュール、２３…第１の熱媒体流量調節弁、２４
…第２の熱媒体流量調節弁、３０…圧力制御装置。
器、５…中間熱媒体である気相プロパン、６…中間熱媒
体である液相プロパン、８…第２の熱交換器、１０…吸
気冷却器、１１，１２…ポンプ、１３…大気、１４…ガ
スタービン吸気、１５…ガスタービン、１６…ガスター
ビン負荷、１７…第１熱媒体、１８…第２熱媒体、１９
…第１の蓄熱器モジュール、２０…第２の蓄熱器モジュ
ール、２１…第３の蓄熱器モジュール、２２…第４の蓄
熱器モジュール、２３…第１の熱媒体流量調節弁、２４
…第２の熱媒体流量調節弁、３０…圧力制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 秀明 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭58−32927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−47625（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−142219（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02C 7/143 F02C 7/16
Claims (6)
- 【請求項１】 ガスタービンの吸気をガスタービンを駆動
させる燃料を用いて冷却するガスタービンの吸気冷却設
備において、前記燃料の冷熱を、前記燃料の有する凝固
点よりも低い凝固点を有する中間熱媒体を介して第１の
熱媒体に伝達する第１の熱交換器と、前記第１の熱媒体
の冷熱を第２の熱媒体に伝達する第２の熱交換器と、前
記第１の熱媒体を前記第１の熱交換器と前記第２の熱交
換器との間で循環させる第１の循環手段と、前記第２の
熱媒体の冷熱を前記ガスタービンの吸気に伝達する吸気
冷却器と、前記第２の熱媒体を前記第２の熱交換器と前
記吸気冷却器との間で循環させる第２の循環手段とを備
えたことを特徴とするガスタービンの吸気冷却設備。 - 【請求項２】 ガスタービンの吸気をガスタービンを駆動
させる燃料を用いて冷却するガスタービンの吸気冷却設
備において、前記燃料の冷熱を、前記燃料の有する凝固
点よりも低い凝固点を有する中間熱媒体を介して第１の
熱媒体に伝達する第１の熱交換器と、前記第１の熱媒体
の冷熱を第２の熱媒体に伝達する第２の熱交換器と、前
記第１の熱媒体を前記第１の熱交換器と前記第２の熱交
換器との間で循環させる第１の循環手段と、前記第２の
熱媒体の冷熱を前記ガスタービンの吸気に伝達する吸気
冷却器と、前記第２の熱媒体を前記第２の熱交換器と前
記吸気冷却器との間で循環させる第２の循環手段と、前
記中間熱媒体が前記第１の熱媒体の凝固点よりも高い温
度を保つように前記中間熱媒体を前記第１の熱交換器内
で圧力制御する圧力制御装置とを備えたことを特徴とす
るガスタービンの吸気冷却設備。 - 【請求項３】 前記圧力制御装置は、前記中間熱媒体が第
１の熱交換器内で液体部と気体部に分離されて共存する
ように、前記中間熱媒体の液体部が前記第１の熱媒体に
よって気化され、前記中間熱媒体の気化部が前記燃料に
よって凝縮されるように前記中間熱媒体を前記第１の熱
交換器内で圧力制御するように構成されたことを特徴と
する請求項２に記載のガスタービンの吸気冷却設備。 - 【請求項４】 前記ガスタービンの吸気冷却設備は、前記
中間熱媒体としてプロパン、第１の熱媒体としてブライ
ン、第２の熱媒体として水を使用することを特徴とする
請求項１または２に記載のガスタービンの吸気冷却設
備。 - 【請求項５】 ガスタービンの吸気をガスタービンを駆動
させる燃料を用いて冷却するガスタービン吸気の冷却運
転方法において、前記燃料の冷熱を中間熱媒体を介して
第１の熱媒体に伝達する第１の熱交換器と、前記第１の
熱媒体の冷熱を第２の熱媒体に伝達する第２の熱交換器
と、前記第２の熱媒体の冷熱を前記ガスタービンの吸気
に伝達する吸気冷却器とを有し、更に前記第２の熱交換
器を複数のモジュールに分割して複数の蓄熱器とし、前
記吸気冷却器の必要冷却量に応じて各蓄熱器の冷熱の蓄
熱運転と放熱運転を切替えることを特徴とするガスター
ビン吸気の冷却運転方法。 - 【請求項６】 ガスタービンの吸気をガスタービンを駆動
させる燃料を用いて冷却するガスタービンの吸気冷却設
備において、前記燃料の冷熱を中間熱媒体を介して第１
の熱媒体に伝達する第１の熱交換器と、前記第１の熱媒
体の冷熱を第２の熱媒体に伝達する第２の熱交換器と、
前記第２の熱媒体の冷熱を前記ガスタービンの吸気に伝
達する吸気冷却器とを有し、前記第２の熱交換器は複数
のモジュールに分割された複数の蓄熱器で構成され、該
複数の蓄熱器各々に前記第１の熱媒体の流量を調節する
第１の調節弁と、前記第２の熱媒体の流量を調節する第
２の調節弁とを備えたことを特徴とするガスタービンの
吸気冷却設備。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5271552A JP2954466B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | ガスタービン吸気冷却設備及びその運転方法 |
| US08/329,082 US5626019A (en) | 1993-10-29 | 1994-10-25 | Gas turbine intake air cooling apparatus |
| DE69413493T DE69413493T2 (de) | 1993-10-29 | 1994-10-27 | Kühlsystem für die Eintrittsluft in eine Gasturbine |
| EP94307898A EP0651145B1 (en) | 1993-10-29 | 1994-10-27 | Gas turbine inlet air cooling system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5271552A JP2954466B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | ガスタービン吸気冷却設備及びその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07119487A JPH07119487A (ja) | 1995-05-09 |
| JP2954466B2 true JP2954466B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=17501664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5271552A Expired - Lifetime JP2954466B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | ガスタービン吸気冷却設備及びその運転方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5626019A (ja) |
| EP (1) | EP0651145B1 (ja) |
| JP (1) | JP2954466B2 (ja) |
| DE (1) | DE69413493T2 (ja) |
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| JP2018080674A (ja) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | 川崎重工業株式会社 | 水素エンジンシステム |
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