移动体

文档序号:1803821 发布日期:2021-11-05 浏览:36次 >En<

阅读说明:本技术 移动体 (Moving body ) 是由 岩井聪 吉野成保 藤原由喜男 于 2019-06-10 设计创作,主要内容包括:提供一种具备能够将向燃烧机构供给的空气效率良好地冷却、能够抑制燃气涡轮单元的输出的下降的冷却装置的移动体。移动体具备冷却装置(20),所述冷却装置(20)被用于发电系统(E),所述发电系统(E)具备燃气涡轮单元(G)和第一发电机构(35),所述燃气涡轮单元(G)由燃烧机构(6)将液体燃料气化的燃料气体及空气的混合气燃烧而产生燃烧气体,借助由该燃烧机构产生的燃烧气体,燃气涡轮(7)旋转驱动,所述第一发电机构(35)利用燃气涡轮(7)的旋转力进行发电,所述冷却装置(20)供于向燃烧机构(6)供给的空气的冷却,冷却装置(20)具备利用为了将液体燃料气化而利用过的载热体作为冷能源的第一冷却部(21)、利用来自冷冻机(10)的载热体作为冷能源的第二冷却部(22)及利用作为载热体的海水作为冷能源的第三冷却部(23)中的至少某两个。(Provided is a moving body provided with a cooling device capable of efficiently cooling air supplied to a combustion mechanism and suppressing a decrease in the output of a gas turbine unit. The mobile body is provided with a cooling device (20), the cooling device (20) is used for a power generation system (E), the power generation system (E) is provided with a gas turbine unit (G) and a first power generation mechanism (35), the gas turbine unit (G) is used for generating combustion gas by combustion of a fuel gas and air mixed gas of liquid fuel gasification through a combustion mechanism (6), the gas turbine (7) is rotationally driven through the combustion gas generated by the combustion mechanism, the first power generation mechanism (35) generates power by using the rotating force of the gas turbine (7), the cooling device (20) is used for cooling the air supplied to the combustion mechanism (6), the cooling device (20) is provided with a first cooling part (21) which uses a heat carrier used for gasifying the liquid fuel as cold energy, a second cooling part (22) which uses a heat carrier from a refrigerator (10) as the cold energy, and a third cooling part which uses seawater as the heat carrier as the cold energy At least one of the sections (23).)

移动体

技术领域

本发明涉及具备供于向发电系统的燃烧机构供给的空气的冷却的冷却装置的移动体。

背景技术

联合循环发电系统,是以下的系统:将由燃烧机构产生的燃烧气体向燃气涡轮(gas turbine)供给而使该燃气涡轮旋转,发电机借助该旋转力发电,并且将在来自燃气涡轮的废气中残留的热用废热回收锅炉回收而产生蒸气,借助该产生的蒸气使蒸气涡轮旋转,发电机借助该旋转力发电。

这种联合循环发电系统不仅由陆地上的发电站使用,近年来,由于是能够发挥较高的发电效率的系统,所以也研究了陆地上以外的使用。

例如,在专利文献1中,公开了以船上的发电为目的而搭载于船舶的船用发电系统。该船用发电系统是设置于LNG船等船舶的发电系统,与上述联合循环发电系统同样,通过将燃烧气体向燃气涡轮供给而生成旋转动力,发电机借助燃气涡轮的旋转力发电,并且通过从被从燃气涡轮排出的废气回收热而生成蒸气,通过将所生成的蒸气向蒸气涡轮供给而生成旋转动力,发电机借助蒸气涡轮的旋转力进行发电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2018-141381号公报。

发明内容

发明要解决的课题

顺便说一下,燃气涡轮单元将大气吸入压缩,在燃烧机构中与燃料气体混合而燃烧,由所产生的燃烧气体使燃气涡轮旋转驱动,从而发电机借助该旋转力发电,但如果向燃烧机构供给的空气的温度上升,则空气密度变小,所以向燃烧机构送出的空气的质量下降,结果,成为输出下降的状态(换言之,发电量下降的状态)。

因此,在想要不受向燃烧机构供给的空气的温度影响而确保需要的发电量的情况下,需要进行增加燃气涡轮单元的设置数这样的对应。

但是,如果增加燃气涡轮单元的设置数,则发生成本的增加等的问题。特别是,在专利文献1记载的船用发电系统那样的被设置在船舶等移动体上的发电系统中,因为移动体上的空间的关系而被要求发电系统的节省空间化,所以不仅是成本方面,设置空间的扩大也成为较大的问题。

另一方面,作为用来改善燃气涡轮单元的输出的下降的方法,以往提出了降低向燃烧机构供给的空气的温度的方法。作为这样的方法,例如有在被吸入大气的吸气室内产生雾、通过被吸入到吸气室内的大气将雾的蒸发潜热夺走而将向燃烧机构供给的空气冷却的方法。

但是,在利用雾的方法中,由于仅能够蒸发到与大气温度对应的饱和蒸气压力为止的雾量,所以在发电系统被设置在高温多湿的热带地方的情况、或在夏季的高温湿润环境中使用发电系统的情况下,有不能将向燃烧机构供给的空气充分地冷却、难以得到输出恢复的效果这一问题。

特别是,关于专利文献1记载的船用发电系统那样的被设置在船舶等移动体上的发电系统,移动体在热带地域移动的情况也较多,不能充分得到输出恢复的效果的情况也较多。

此外,作为降低向燃烧机构供给的空气的温度的方法,也有设置利用燃料的燃烧热等制造冷水的冷冻机、并且在吸气室内设置利用由冷冻机制作的冷水(冷能源)的热交换器、由该冷水将向燃烧机构供给的空气冷却的方法。

但是,在利用来自冷冻机的冷水的方法中,在想要由冷冻机制造能够将向燃烧机构供给的空气充分地冷却的冷水的情况下,有相对于向冷冻机的投入热量、投入电力量的燃气涡轮单元的输出恢复的效果较小、发电系统整体的能量效率下降这一问题。此外,在想要使制造的冷水的量变多的情况下,也有不能避免冷冻机的大型化、成本方面的负担较大这一问题,特别是,关于被设置在移动体上的发电系统,由于如上述那样被要求节省空间,所以冷冻机的设置空间的扩大也成为较大的问题。

这样,仅通过上述那样的方法,有输出恢复的效果受发电系统被置于的环境影响这一问题,以及在抑制发电系统整体的能量效率的下降的同时实现发电系统的节省空间化的基础上难以抑制燃气涡轮单元的输出的下降这一问题。

本发明是鉴于以上的实际情况而做出的,其目的是提供一种具备能够将向燃烧机构供给的空气效率良好地冷却且能够抑制燃气涡轮单元的输出的下降的冷却装置的移动体。

用来解决课题的手段

用来达成上述目的的有关本发明的移动体的特征结构在于,具备冷却装置,所述冷却装置被用于发电系统,所述发电系统具备燃气涡轮单元和第一发电机构,所述燃气涡轮单元由燃烧机构将液体燃料气化的燃料气体及空气的混合气燃烧而产生燃烧气体,借助由该燃烧机构产生的燃烧气体,燃气涡轮旋转驱动,所述第一发电机构利用前述燃气涡轮的旋转力进行发电,所述冷却装置供于向前述燃烧机构供给的空气的冷却,前述冷却装置具备利用为了将前述液体燃料气化而利用过的载热体作为冷能源的第一冷却部、利用来自冷冻机的载热体作为冷能源的第二冷却部及利用作为载热体的海水作为冷能源的第三冷却部中的至少某两个。

根据上述特征结构,在以为了将液体燃料气化而利用过的载热体为冷能源的第一冷却部、以来自冷冻机的载热体为冷能源的第二冷却部以及以作为载热体的海水为冷能源的第三冷却部中至少两个冷却部中,将向燃烧机构供给的空气冷却。

例如,如以往那样有在仅利用来自冷冻机的冷水(冷能源)拥有的冷能的情况下仅通过来自冷冻机的冷水拥有的冷能不能充分地将空气冷却的情况也较多这一问题,此外,如果要制造能够将空气充分冷却的冷水,则发电系统整体的能量效率下降,如果要增多冷水的制造量,则不能避免发生不能避免冷冻机的大型化这一其他问题。但是,在上述特征结构中,通过至少在两个冷却部中将向燃烧机构供给的空气冷却,与仅利用来自冷冻机的冷能源拥有的冷能那样的情况相比,能够在抑制上述那样的问题的发生的同时,将向燃烧机构供给的空气充分地冷却,容易得到发电系统的输出恢复的效果。

此外,本发明由于是具备上述那样的冷却装置的移动体,所以通过使该移动体移动到例如设置有不具备冷却装置的联合循环发电系统的场所,能够将冷却装置安装到该联合循环发电系统,由此,能抑制燃气涡轮单元的输出下降。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,前述冷却装置具备前述第一冷却部和前述第二冷却部。

根据上述特征结构,在第一冷却部中,以为了将液体燃料气化而利用过的载热体为冷能源,将向燃烧机构供给的空气冷却,并且将该空气在第二冷却部中以来自冷冻机的载热体为冷能源而冷却。

在利用液体燃料进行发电的发电系统中,由于在将液体燃料气化时必然产生从该液体燃料夺走了冷能的载热体,所以通过将从该液体燃料夺走了冷能的载热体作为用来将向燃烧机构供给的空气冷却的冷能源使用,能够有效地利用液体燃料拥有的冷能。

此外,如上述那样,与仅利用来自冷冻机的冷能源拥有的冷能那样的情况不同,在上述特征结构中,不是仅借助来自冷冻机的冷能源的冷却,还并用利用液体燃料拥有的冷能的冷却,从而不再需要仅通过借助来自冷冻机的冷水拥有的冷能的冷却将空气冷却。因而,即使将向燃烧机构供给的空气充分地冷却,得到发电系统的输出恢复的效果,也能够抑制发电系统整体的能量效率的下降,还能够避免冷冻机的大型化,所以能够实现成本方面的负担的减轻、发电系统的节省空间化。

这样,根据具备上述特征结构的移动体,能够有效地利用液体燃料拥有的冷能而将向燃烧机构供给的空气冷却,此外,能够在抑制发电系统整体的能量效率的下降并且实现成本方面的负担的减轻、发电系统的节省空间化的基础上,将向燃烧机构供给的空气冷却,由此,能够抑制燃气涡轮单元的输出下降。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,前述冷却装置其前述第一及第二冷却部被配置为,使向前述燃烧机构供给的空气以前述第二冷却部、前述第一冷却部的顺序流通。

在第一冷却部中作为冷能源利用的载热体是为了将液体燃料气化而利用过的,得到相当的冷能而其温度成为很低温。

相对于此,在第二冷却部中作为冷能源利用的载热体是由冷冻机制造的冷水等,与在第一冷却部中利用的载热体相比,处于温度相对较高的趋向。

因而,根据上述特征结构,由于将向燃烧机构供给的空气在利用的载热体的温度相对较高的第二冷却部中冷却后,在利用的载热体的温度相对较低的第一冷却部中冷却,所以能够尽量不浪费在两个冷却部利用的各载热体拥有的冷能而将空气冷却。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,前述冷却装置具备前述第一冷却部和前述第三冷却部。

根据上述特征结构,在第一冷却部中,以为了将液体燃料气化而利用过的载热体为冷能源,将向燃烧机构供给的空气冷却,并且将该空气在第三冷却部中以作为载热体的海水为冷能源冷却。

与上述同样,在第一冷却部中,使用将在利用液体燃料进行发电的系统中必然产生的夺走了冷能的载热体作为冷能源,从而能够有效地利用液体燃料拥有的冷能。

此外,即使在仅通过将发电系统在发电时消耗的液体燃料气化而得到的冷能不能将空气的温度降低到能抑制发电系统的输出下降那样的温度的情况下,也能够在第三冷却部中将向燃烧机构供给的空气也用海水拥有的冷能冷却而降低温度。由此,容易抑制发电系统的输出下降。

进而,在该特征结构中,由于不需要冷冻机,所以也不发生冷冻机的大型化这一问题,也能够实现成本方面的负担的减轻、发电系统的节省空间化。

这样,即使是具备上述特征结构的移动体,也能够有效地利用液体燃料拥有的冷能将向燃烧机构供给的空气冷却,此外,能够在抑制发电系统整体的能量效率的下降并且实现成本方面的负担的减轻、发电系统的节省空间化的基础上,将向燃烧机构供给的空气冷却,由此,能抑制燃气涡轮单元的输出下降。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,前述冷却装置其前述第一及第三冷却部被配置为,使向前述燃烧机构供给的空气以前述第三冷却部、前述第一冷却部的顺序流通。

如上述那样,在第一冷却部中作为冷能源利用的载热体从液体燃料得到了相当的冷能,其温度成为很低温。

相对于此,在第三冷却部中作为冷能源利用的海水也取决于采取的深度,但其温度与在第一冷却部中作为冷能源利用的载热体相比处于相对较高的趋向。

因而,根据上述特征结构,由于将向燃料机构供给的空气在利用的载热体的温度相对较高的第三冷却部中冷却之后,在利用的载热体的温度相对较低的第一冷却部中冷却,所以能够尽量不浪费在两个冷却部利用的各载热体拥有的冷能而将空气冷却。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,前述冷却装置具备前述第二冷却部和前述第三冷却部。

根据上述特征结构,在第二冷却部中,以来自冷冻机的载热体为冷能源,将向燃烧机构供给的空气冷却,并且将该空气在第三冷却部中以作为载热体的海水为冷能源而冷却。

如上述那样,与仅利用来自冷冻机的冷能源拥有的冷能那样的情况不同,在上述特征结构中,不仅是借助来自冷冻机的冷能源的冷却,还并用利用海水拥有的冷能的冷却,从而不再需要仅通过借助来自冷冻机的冷水拥有的冷能的冷却将空气冷却。因而,即使将向燃烧机构供给的空气充分地冷却,得到发电系统的输出恢复的效果,也能够抑制发电系统整体的能量效率的下降,还能够避免冷冻机的大型化,所以能够实现成本方面的负担的减轻、发电系统的节省空间化。

这样,根据具备上述特征结构的移动体,能够在抑制发电系统整体的能量效率的下降并且实现成本方面的负担的减轻、发电系统的节省空间化的基础上,将向燃烧机构供给的空气冷却,由此,能够抑制燃气涡轮单元的输出下降。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,前述冷却装置其前述第二及第三冷却部被配置为,使向前述燃烧机构供给的空气以前述第三冷却部、前述第二冷却部的顺序流通。

在第三冷却部中作为冷能源利用的海水的温度也取决于采取的深度,但该温度与在第二冷却部中作为冷能源利用的来自冷冻机的冷水相比处于相对较高的趋向。

因而,根据上述特征结构,由于将向燃料机构供给的空气在利用的载热体的温度相对较高的第三冷却部中冷却之后,在利用的载热体的温度相对较低的第二冷却部中冷却,所以能够尽量不浪费在两个冷却部利用的各载热体拥有的冷能而将空气冷却。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,前述冷却装置具备前述第一冷却部、前述第二冷却部和前述第三冷却部。

根据上述特征结构,在利用为了将液体燃料气化而利用过的载热体作为冷能源的第一冷却部、利用来自冷冻机的载热体作为冷能源的第二冷却部以及利用海水为冷能源的第三冷却部中,将向燃烧机构供给的空气冷却。

通过这样在第一、第二及第三冷却部中将向燃烧机构供给的空气冷却,即使是例如因为将发电系统在发电时消耗的液体燃料气化而得到的冷能不足等的理由,仅通过在3个冷却中的某两个冷却部中利用的各载热体拥有的冷能不能将向燃烧机构供给的空气的温度降低到能抑制发电系统的输出下降那样的温度那样的情况下,通过设置3个冷却部,也能够借助在这些3个冷却部中利用的各载热体拥有的冷能将向燃烧机构供给的空气冷却而降低温度。由此,能够更加抑制发电系统的输出下降。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,前述冷却装置其前述第一、第二及第三冷却部被配置为,使向前述燃烧机构供给的空气以前述第三冷却部、前述第二冷却部、前述第一冷却部的顺序流通。

如上述那样,在第三冷却部中作为冷能源利用的海水的温度也取决于采取的深度,但其温度与在第一冷却部及第二冷却部中作为冷能源利用的载热体相比处于温度相对较高的趋向;此外,在第二冷却部中作为冷能源利用的载热体与在第一冷却部中利用的载热体相比处于温度相对较高的趋向。

因而,根据上述特征结构,将向燃烧机构供给的空气以利用的载热体的相对的温度高至低的冷却部的顺序冷却,即,在第三冷却部中冷却后,在第二冷却部中冷却,然后在第一冷却部中冷却,所以能够尽量不浪费由3个冷却部利用的各载热体拥有的冷能而将空气冷却。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,具备:燃料罐,贮藏有前述液体燃料;气化部,利用在前述第一冷却部利用的前述载热体作为温热源,将前述液体燃料气化;前述燃气涡轮单元;以及前述第一发电机构。

根据上述特征结构,移动体成为具备冷却装置、燃料罐、气化部、燃气涡轮单元和第一发电机构的移动体,在该移动体中,借助燃气涡轮单元中的燃气涡轮的旋转力,第一发电机构发电。具备这样的结构的移动体通过具备上述冷却装置,能够在抑制发电系统整体的能量效率的下降并且实现成本方面的负担的减轻、发电系统的节省空间化的基础上,将向燃烧机构供给的空气冷却,由此,能够抑制燃气涡轮单元的输出下降,能够效率良好地进行发电。

此外,在有关本发明的移动体中,即使移动体移动或停止的地域是热带地方,由于由上述冷却装置进行向燃烧机构供给的空气的冷却,不像以往那样利用雾利用,所以能够得到发电系统的输出恢复的效果。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,具备:废热回收锅炉单元,借助来自前述燃气涡轮单元的废气将水气化;蒸气涡轮单元,借助由前述废热回收锅炉单元气化的蒸气,蒸气涡轮旋转驱动;以及第二发电机构,利用前述蒸气涡轮的旋转力进行发电;前述移动体是船舶。

根据上述特征结构,移动体成为还具备废热回收锅炉单元、上述涡轮单元和第二发电机构的船舶(换言之,搭载有联合循环发电系统的船舶),在作为该移动体的船舶中,利用来自燃气涡轮单元的废气拥有的温热,使蒸气涡轮旋转驱动,借助该蒸气涡轮的旋转力,也通过第二发电机构进行发电。因而,能够有效利用来自燃气涡轮单元的废气拥有的温热而效率良好地进行发电。

此外,在有关本发明的移动体中,即使作为移动体的船舶航行或停泊的地域为热带地方的情况较多,由于由上述冷却装置进行向燃烧机构供给的空气的冷却,不像以往那样利用雾利用,所以能够得到发电系统的输出恢复的效果。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,前述冷却装置具备利用作为载热体的海水作为冷能源的第三冷却部;前述蒸气涡轮单元具备:凝汽器,将在前述蒸气涡轮的旋转驱动中利用过的蒸气作为凝汽回收;以及凝汽冷却部,利用在前述第三冷却部中利用的前述海水作为冷能源,将前述凝汽器的内部冷却。

根据上述特征结构,能够利用在第三冷却部中利用的海水作为冷能源,在凝汽冷却部中将凝汽器的内部冷却,将被从蒸气涡轮排出的蒸气在凝汽器的内部冷却而作为凝汽回收。

因而,能够使用来将海水向第三冷却部及凝汽冷却部供给或从这些冷却部将海水回收的海水用配管的一部分共用化,所以能够使配管的配置简单化,或削减为了使海水在配管内流通所需要的泵的台数。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,具备:第一海水流路,被向前述第三冷却部供给的前述海水在所述第一海水流路流通;第二海水流路,被从前述第三冷却部向前述凝汽冷却部供给的前述海水在所述第二海水流路流通;旁通流路,将前述第一海水流路与前述第二海水流路相连;以及调节机构,调节在前述旁通流路流通的前述海水的量。

在向第三冷却部供给的海水与为了向燃烧机构供给而被吸入的外部气体之间的温度差较小的情况下,即使向第三冷却部供给的海水的量较少,在将空气冷却的效果上也难以显现差别,但连这样的情况都总是使由泵汲起的海水的全量经由第三冷却部向凝汽冷却部流通,会带来泵输出的不必要的增加。此外,在海水的温度比外部气体的温度高那样的情况下,可能通过向第三冷却部供给海水而将空气加热。

根据上述特征结构,通过设置将第一海水流路与第二海水流路相连的旁通流路,由调节机构调节在该旁通流路流通的海水的量,能够调节经由第三冷却部向凝汽冷却部流动的海水的量、以及不经由第三冷却部而经过旁通流路向凝汽冷却部流动的海水的量。

因而,通过根据第三冷却部需要的海水的量,调节在旁通流路流通的海水的量,能够抑制泵输出的不必要的增加。此外,在海水的温度比外部气体的温度高那样的情况下,通过进行调节以使由泵汲起的海水的全量在旁通流路流通,使得不向第三冷却部供给海水,也能够防止将空气加热那样的状况。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,基于电力需求和前述冷却装置的运转状态,决定前述燃气涡轮单元的运转台数。

根据上述特征结构,能够不将燃气涡轮单元的运转台数不必要地增加而使与电力需求相称的台数的燃气涡轮单元工作。

另外,冷却装置的运转状态,是根据第一冷却部、第二冷却部、第三冷却部各自的向燃烧机构供给的空气的冷却程度而变化的,通过改变由各冷却部带来的空气的冷却程度,能够适当变更冷却装置的运转状态。此外,由各冷却部带来的空气的冷却程度可以通过改变向冷却部供给的载热体的温度,或开始、停止载热体向冷却部的供给来变更。

此外,本申请中的电力需求,是除了移动体需要的电力、被从移动体供给电力的一或多个设备需要的电力以外,还包括以蓄电等为目的要由发电系统发电的电力等的概念。

进而,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,基于电力需求和前述燃气涡轮单元的输出特性,决定前述冷却装置的运转状态。

根据上述特征结构,能够以与电力需求相称的适当的运转状态使冷却装置工作,能够防止成为在冷却装置以所需以上作用负荷那样的状态。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,前述冷却装置具备前述第一冷却部、和前述第二冷却部及前述第三冷却部中的至少某一方;在将向前述燃烧机构供给的空气用前述第一冷却部冷却的状态下,基于前述电力需求和前述燃气涡轮单元的输出特性,决定由前述第二冷却部及前述第三冷却部的至少一方带来的向前述燃烧机构供给的空气的冷却程度,从而决定前述冷却装置的运转状态。

根据上述特征结构,能够在用第一冷却部将空气冷却的状态下,基于电力需求和燃气涡轮单元的输出特性,决定由第二冷却部及第三冷却部中的至少一方带来的空气的冷却程度,决定冷却装置的运转状态。因而,这样决定的冷却装置的运转状态成为有效地利用了液体燃料拥有的冷能的运转状态。

另外,在上述特征结构中,包括:在将向燃烧机构供给的空气用第一冷却部冷却的状态下,基于电力需求和燃气涡轮单元的输出特性决定由第二冷却部及第三冷却部带来的向燃烧机构供给的空气的冷却程度,从而决定冷却装置的运转状态;在将向燃烧机构供给的空气用第一冷却部冷却的状态下,基于电力需求和燃气涡轮单元的输出特性决定由第二冷却部带来的向燃烧机构供给的空气的冷却程度,从而决定冷却装置的运转状态;以及将向燃烧机构供给的空气用第一冷却部冷却的状态下,基于电力需求和燃气涡轮单元的输出特性决定由第三冷却部带来的向燃烧机构供给的空气的冷却程度,从而决定冷却装置的运转状态。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,前述冷却装置具备前述第一冷却部、前述第二冷却部及前述第三冷却部;在将向前述燃烧机构供给的空气用前述第一冷却部及前述第三冷却部冷却的状态下,基于前述电力需求和前述燃气涡轮单元的输出特性,决定由前述第二冷却部带来的向前述燃烧机构供给的空气的冷却程度,从而决定前述冷却装置的运转状态。

根据上述特征结构,能够在用第一冷却部及第三冷却部将空气冷却的状态下,基于电力需求和燃气涡轮的输出特性决定由第二冷却部带来的空气的冷却程度,决定冷却装置的运转状态。因而,这样决定的冷却装置的运转状态成为有效地利用了液体燃料拥有的冷能的运转状态。

此外,有关本发明的移动体的进一步的特征结构在于,根据大气的状态及前述冷却装置的状况中的至少某一方,决定前述冷却装置的运转状态,决定由前述第一冷却部、前述第二冷却部及前述第三冷却部中的至少某个带来的向前述燃烧机构供给的空气的冷却程度。

根据上述特征结构,能够在根据大气的状态决定冷却装置的运转状态的基础上,决定由各冷却部带来的空气的冷却程度。因而,例如能够在将不进行由第1~第3冷却部中的某1个冷却部进行的空气的冷却的状态决定为冷却装置的运转状态的基础上,决定由其他冷却部进行的空气的冷却程度,将冷却装置运转。另外,大气的状态是指大气温度、气压、湿度等,冷却装置的状况是指故障的有无、使用的海水的温度、LNG的使用量等。

附图说明

图1是表示有关第1实施方式的搭载于船舶的发电系统的概略结构的图。

图2是表示冷冻机的概略结构的图。

图3是表示有关第2实施方式的搭载于船舶的发电系统的概略结构的图。

图4是表示燃气涡轮单元的输出特性的图表。

图5是表示燃气涡轮单元的效率特性的图表。

具体实施方式

〔第1实施方式〕

以下,参照附图对有关本发明的第1实施方式的移动体进行说明。另外,在本实施方式中,例示移动体是船舶的情况进行说明。

图1是表示搭载于船舶(LNG船)的发电系统E的概略结构的图。如该图所示,发电系统E具备:燃料罐1,贮藏有作为液体燃料的液化天然气体(LNG);气化器2(气化部),利用作为载热体的水将LNG气化,作为燃料气体;燃气涡轮单元G,由燃烧器6(燃烧机构)将燃料气体及空气的混合气燃烧,产生燃烧气体,借助由该燃烧器6产生的燃烧气体,燃气涡轮7旋转驱动;冷冻机10,制造作为冷能源(cold heat source)的水;冷却装置20,将向燃烧器6供给的空气冷却;废热回收锅炉单元25,利用被从燃气涡轮单元G排出的废气的温热(warmheat)将水气化,制作出蒸气;蒸气涡轮单元S,借助被来自燃气涡轮单元G的废气气化的蒸气,蒸气涡轮30旋转驱动;第一发电机35(第一发电机构),利用燃气涡轮7的旋转力发电;以及第二发电机36(第二发电机构),利用蒸气涡轮30的旋转力发电。

在燃料罐1,连接着一端与燃气涡轮单元G的燃烧器6连接的燃料供给路L1的另一端,在该燃料供给路L1配设有气化器2。此外,气化器2是与作为温热源(warm heat source)的水流通的气化用介质供给路L2及从LNG得到了冷能(cold heat)的水流通的第一冷却用介质供给路L3连接的热交换器,从燃料罐1内供给的LNG在气化器2中被经由气化用介质供给路L2供给的水拥有的温热加温而气化,成为燃料气体被向燃烧器6供给。

燃气涡轮单元G具有压缩机5、燃烧器6和燃气涡轮7。压缩机5被燃气涡轮7旋转驱动,构成为经由第一空气供给路L10被供给由后述的冷却装置20冷却后的空气,将该被供给的空气压缩而向燃烧器6送出。此外,燃烧器6使混合了经由燃料供给路L1被供给的燃料气体和经由第二空气供给路L11被从压缩机5供给的压缩的空气的混合气燃烧,将所产生的燃烧气体经由燃烧气体供给路L12向燃气涡轮7送出。燃气涡轮7被从燃烧器6送出的燃烧气体旋转驱动,旋转力被传递给压缩机5及第一发电机35。此外,被供于燃气涡轮7的旋转驱动的燃烧气体作为废气经由废气供给路L13被向后述的废热回收锅炉单元25送出。

本实施方式的冷冻机10是所谓吸收式冷冻机,如图2所示,具备蒸发器11、吸收器13、再生器15及冷凝器17。

蒸发器11在其内部配置有作为冷能源向后述的冷却装置20的第二冷却部22供给的水流通的第二冷却用介质供给路L4、以及与该第二冷却用介质供给路L4连结并在第二冷却部22中冷能被夺走后的水流通的冷却用介质回收路L5,并且配设有将贮存在该蒸发器11内的水用泵(未图示)汲起并向蒸发器11内喷雾的第一喷雾机构12。此外,蒸发器11为经由通路而与吸收器13连通的状态,这些蒸发器11及吸收器13内被真空泵(未图示)减压。在该蒸发器11中,通过将由第一喷雾机构12喷雾的水在减压下以约5℃左右低温蒸发,将在冷却用介质回收路L5中流通的水冷却,由此,制造出拥有在第二冷却部22中被作为冷能源利用的冷能的水。另外,低温蒸发后的水(即水蒸气)经过通路向吸收器13移动。

吸收器13在其内部贮存有吸收液(例如溴化锂水溶液等),并且配设有将在后述的再生器15内被加热的高浓度的吸收液向该吸收器13内喷雾的第二喷雾机构14。在该吸收器13中,将由第二喷雾机构14喷雾的高浓度的吸收液用制冷剂冷却,并且由被冷却后的吸收液将在蒸发器11产生的水蒸气吸收。

由泵(未图示)将贮存在吸收器13内的吸收液汲起并向再生器15供给,由加热机构16将被供给的吸收液加热。另外,加热机构16只要能够将吸收液加热,没有被特别限定,例如可以例示利用燃料气体的燃烧热、电加热器的热等的结构。在该再生器15中,通过将被从吸收器13供给的吸收液加热,将在吸收器13中由吸收液吸收的水蒸气分离。另外,被分离后的水蒸气移动到成为经由通路而与再生器15连通的状态的冷凝器17。

在冷凝器17中,将由再生器15分离出的水蒸气用制冷剂冷却,将冷凝后的水向蒸发器11供给。另外,在吸收器13中的高浓度的吸收液的冷却及冷凝器17中的水蒸气的冷却中,适当利用被从外部供给的制冷剂(例如水)拥有的冷能,该制冷剂流通的制冷剂流路La穿过吸收器13及冷凝器17的内部。

另外,在冷冻机10的蒸发器11中制造的作为冷能源的水也可以仅由第二冷却部22利用,但也可以为了设于船舶的空调装置而利用。即,也可以从与蒸发器11连接的第二冷却用介质供给路L4及冷却用介质回收路L5分别分支的流路适当与空调装置连接,经由第二冷却用介质供给路L4将作为冷能源的水向空调装置供给,并且将在空调装置中冷能被夺走后的水经由冷却用介质回收路L5回收。

冷却装置20构成为,将在第一空气供给路L10中流通的空气(向燃烧器6供给的空气)冷却。具体而言,在本实施方式中,该冷却装置20具备:第一冷却部21,利用为了将LNG气化而利用过的作为载热体的水作为冷能源;第二冷却部22,利用由冷冻机10制造出的水作为冷能源;以及第三冷却部23,利用作为载热体的海水作为冷能源。

第一冷却部21是与气化用介质供给路L2及第一冷却用介质供给路L3连接的热交换器,作为载热体的水在气化器2与第一冷却部21之间经由气化用介质供给路L2及第一冷却用介质供给路L3循环。该第一冷却部21借助经由第一冷却用介质供给路L3被供给的水(即,从LNG得到了冷能的水)拥有的冷能将向燃烧器6供给的空气冷却。

第二冷却部22是与第二冷却用介质供给路L4及冷却用介质回收路L5连接的热交换器,作为载热体的水在冷冻机10的蒸发器11与第二冷却部22之间经由第二冷却用介质供给路L4及冷却用介质回收路L5循环。该第二冷却部22借助经由第二冷却用介质供给路L4被供给的水(即,由冷冻机10制造而得到了冷能的水)拥有的冷能将向燃烧器6供给的空气冷却。

第三冷却部23是与由泵P1从海汲起的海水流通的第一海水供给路L6(第一海水流路)及向后述的凝汽冷却部(condensate cooling unit)32供给的海水流通的第二海水供给路L7(第二海水流路)连接的热交换器。该第三冷却部23借助经由第一海水供给路L6被供给的作为冷能源的海水拥有的冷能将向燃烧器6供给的空气冷却。另外,在第一海水供给路L6中的泵P1与第三冷却部23之间,连接着将第一海水供给路L6与第二海水供给路L7相连的旁通流路L8。

此外,在第一海水供给路L6中的旁通流路L8的连接部位设有调节装置24(调节机构),能够由该调节装置24调节在旁通流路L8中流通的海水的量。

进而,在本实施方式中,各冷却部21、22、23从向燃烧器6流通的空气的流通方向上游侧起,以第三冷却部23、第二冷却部22、第一冷却部21的顺序配置,被吸入到第一空气供给路L10中的空气以第三冷却部23、第二冷却部22、第一冷却部21的顺序被冷却。

废热回收锅炉单元25构成为,将被供于燃气涡轮7的旋转驱动且从该燃气涡轮7排出的废气拥有的温热回收。具体而言,在本实施方式中,该废热回收锅炉单元25借助来自燃气涡轮7的废气拥有的温热将多个鼓筒(drum)26内的水加温气化,制作出蒸气。而且,该蒸气经由蒸气供给路L14被向蒸气涡轮单元S的蒸气涡轮30送出。另外,温热被回收后的废气被适当向外部排出。

蒸气涡轮单元S具有蒸气涡轮30、凝汽器(steam condenser)31和凝汽冷却部32。蒸气涡轮30被从废热回收锅炉单元25送出的蒸气旋转驱动,旋转力被传递给第二发电机36。此外,凝汽器31在其内部配设有凝汽冷却部32,被供于蒸气涡轮30的旋转驱动的蒸气在该凝汽器31内被恢复为水,经由水供给路L15被向鼓筒26供给。凝汽冷却部32是与第二海水供给路L7及将海水向海排出的海水排出路L9连接的热交换器,借助经由第二海水供给路L7被供给的海水拥有的冷能将凝汽器31内冷却,被供于凝汽器31内的冷却的海水经由海水排出路L9被向海排出。另外,在本实施方式中,在凝汽冷却部32中,在经由第二海水供给路L7被供给的海水的温度为32℃左右的情况下,被供于凝汽器31内的冷却的海水的温度成为42℃左右。

第一发电机35被燃气涡轮7驱动而发电,第二发电机36被蒸气涡轮30驱动而发电。

在具备以上的结构的移动体中,在气化器2中被气化的燃料气体被向燃烧器6供给,并且在冷却装置20中被冷却后的空气被向燃烧器6供给,在燃烧器6中,将燃料气体与空气混合的混合气被燃烧,产生的燃烧气体被向燃气涡轮7送出,由此,该燃气涡轮7旋转驱动,借助其旋转力将第一发电机35驱动而进行发电。

此外,在该移动体中,被供于燃气涡轮7的旋转驱动的燃烧气体作为废气被向废热回收锅炉单元25送出,在废热回收锅炉单元25中利用废气拥有的温热制作出蒸气,该蒸气被向蒸气涡轮30送出,由此,该蒸气涡轮30旋转驱动,借助该旋转力,将第二发电机36驱动而进行发电。

根据具备有关本实施方式的发电系统E的船舶,由于向燃烧器6供给的空气被冷却装置20冷却,所以能够抑制发电系统E的输出的下降(换言之,发电量的下降)。此外,在对船舶设置多台燃气涡轮单元G那样的情况下,通过具备冷却装置20,能够抑制发电系统E的输出的下降,所以能够减少为了得到相同的电力所需要的燃气涡轮单元G的设置台数,能够实现设备费、维护费、设置空间的削减。

此外,本实施方式的冷却装置20由于将在将LNG气化时必然产生的从LNG夺走冷能后的载热体作为用来将向燃烧器6供给的空气冷却的冷能源使用,所以能够有效地利用LNG拥有的冷能。

进而,通过在3个冷却部21、22、23中将向燃烧器6供给的空气冷却,能够在消除发电系统E整体的能量效率下降这一问题、不能避免冷冻机10的大型化这一问题、因为将发电系统E在发电时消耗的LNG气化而得到的冷能不足等的理由而发电系统E的输出下降这一问题等的同时,将向燃烧器6供给的空气充分地冷却,抑制发电系统E的输出的下降。

这里,在第一冷却部21中作为冷能源利用的水是为了将LNG气化而使用的。在本实施方式中,如图1所示,在LNG的温度为-160℃左右的情况下,如果借助在第一冷却部21中使用的水将LNG气化而成为10℃左右的燃料气体,则作为载热体的水得到相当的冷能,在得到冷能前的温度为13℃左右的情况下,得到冷能后的温度成为5℃左右。

相对于此,在第二冷却部22中作为冷能源利用的水是由冷冻机10制造的,与在第一冷却部21中利用的水相比,处于温度相对较高的趋向,在本实施方式中,如图1所示,向第二冷却部22供给的时点的温度为7℃左右,在第二冷却部22中被空气夺走冷能后的温度为15℃左右。

此外,在第三冷却部23中作为冷能源利用的海水也取决于采取的深度,如果是从深度30m~70m汲起的,则大约为20~30℃左右,如图1所示,在本实施方式中为25℃左右,在第三冷却部23中被空气夺走冷能后的温度为32℃左右。

在本实施方式中,由于从向燃烧器6流通的空气的流通方向上游侧起,以第三冷却部23、第二冷却部22、第一冷却部21的顺序配置,所以将被吸入到第一空气供给路L10的空气(在本实施方式中为35℃)以利用的载热体的温度相对高至低的冷却部21、22、23的顺序冷却,即,首先在第三冷却部23中冷却从而成为30℃左右,接着,在第二冷却部22中冷却从而成为20℃左右,然后,在第一冷却部21中冷却,从而能够将向燃烧器6供给的空气最终冷却到15℃左右,能够尽可能不浪费在3个冷却部21、22、23利用的各载热体拥有的冷能而将空气效率良好地冷却。

此外,在本实施方式中,通过将用来向第三冷却部23及凝汽冷却部32供给海水或从这些冷却部23、32回收海水的海水用配管的一部分(即,第一海水供给路L6、第二海水供给路L7及海水排出路L9)共用化,配管的配置变得简单,此外,用来使海水流通的泵P1的台数为1台就足够。

进而,在本实施方式中,设置将第一海水供给路L6与第二海水供给路L7相连的旁通流路L8,使得能够由调节装置24调节流通于该旁通流路L8的海水的量,从而有以下这样的优点。

例如,在被吸入到第一空气供给路L10的空气与在第三冷却部23利用的海水的温度差较小的情况下,即使向第三冷却部23供给的海水的量较少,在将空气冷却的效果上也不易显现差异,但是连这样的情况都使海水经由第三冷却部23流通到凝汽冷却部32,带来泵输出的不必要的增加。此外,在被吸入的空气的温度比海水的温度高那样的情况下,通过向第三冷却部23供给海水,反而可能成为将空气加热。

但是,在有关本实施方式的移动体中,通过根据需要而由调节装置24调节流通于旁通流路L8的海水的量,能够抑制泵P1的输出的不必要的增加。此外,在有关本实施方式的移动体中,通过由调节装置24进行调节以使由泵P1汲起的海水的全部量流通于旁通流路L8,即使在海水的温度比空气的温度高那样的情况下,也能够防止由海水将空气加热那样的状况。

〔第2实施方式〕

接着,对有关本发明的第2实施方式的移动体进行说明。另外,在本实施方式中,也例示移动体为船舶的情况而进行说明。此外,对于与第1实施方式同样的结构赋予相同的附图标记,省略详细的说明。

图3是表示搭载于船舶(LNG船)的发电系统E1的概略结构的图。如该图所示,发电系统E1具备气化器2、多个燃气涡轮单元Ga、Gb、冷冻机10、多个冷却装置20a、20b、多个废热回收锅炉单元25a、25b、以及蒸气涡轮单元S。此外,该发电系统E1具备控制装置40、检测大气温度的温度传感器Tb。另外,虽然图示省略,但在有关第2实施方式的移动体的发电系统E1中,也设有贮藏有液化天然气体的燃料罐、利用各燃气涡轮单元Ga、Gb的燃气涡轮7a、7b的旋转力进行发电的第一发电机构、利用蒸气涡轮30的旋转力进行发电的第二发电机构。另外,在图3中,关于多个燃气涡轮单元、多个冷却装置及多个废热回收锅炉单元,图示了将它们都各具备两个的结构。

在第2实施方式中,在燃料供给路L1中的燃料罐与气化器2之间设有燃料调整阀V1,该燃料调整阀V1的开闭动作基于电力需求、燃气涡轮单元的运转状态等而由控制装置40控制。

在第2实施方式中,与气化器2连接的气化用介质供给路L2在其上游侧分支为气化用介质供给路L2a、L2b,同样与气化器2连接的第一冷却用介质供给路L3在其下游侧分支为第一冷却用介质供给路L3a、L3b。此外,在冷却用介质供给路L3,从上游侧起依次设有热交换器37和缓冲罐38。热交换器37是用来在在气化器2中从LNG得到了冷能的水与从海适当汲起的海水之间进行热交换的装置,缓冲罐38是用来暂时贮存在发电系统E1的起动时向第一冷却部21a、21b供给的水的装置。

两个燃气涡轮单元Ga、Gb具备与第1实施方式的燃气涡轮单元G相同的结构,具有压缩机5a、5b及燃气涡轮7a、7b。即,在本实施方式中,对于压缩机5a、5b,分别将由冷却装置20a、20b冷却后的空气经由第一空气供给路L10a、L10b供给。此外,被供给到压缩机5a、5b的空气在未图示的燃烧器中与燃料气体混合而被燃烧。然后,在燃烧器产生的燃烧气体在被向燃气涡轮7a、7b送出而供于燃气涡轮7a、7b的旋转驱动后,作为废气经由废气供给路L13a、L13b被向废热回收锅炉单元25a、25b送出。

此外,在第二实施方式中,与冷冻机10连接的第二冷却用介质供给路L4在冷冻机10的下游侧分支为第二冷却用介质供给路L4a、L4b,同样与冷冻机10连接的冷却用介质回收路L5在冷冻机10的上游侧分支为冷却用介质回收路L5a、L5b。进而,在第2实施方式中,在穿过冷冻机10的吸收器13及冷凝器17的内部的制冷剂流路La,设有计测海水的温度的海水温度传感器Ta。

在第二实施方式的冷却装置20a、20b的第一冷却部21a、21b,分别连接着气化用介质供给路L2a、L2b及第一冷却用介质供给路L3a、L3b。此外,在第二冷却部22a、22b,分别连接着第二冷却用介质供给路L4a、L4b及冷却用介质回收路L5a、L5b。

此外,在第二实施方式中,第一海水供给路L6在泵P1的下游侧分支为第一海水供给路L6a、L6b,在冷却装置20a、20b的第三冷却部23a、23b,分别连接着这些第一海水供给路L6a、L6b,并且连接着海水排水路L9a、L9b,经由第一海水供给路L6a、L6b被供给到各第三冷却部23a、23b的海水经由海水排水路L9a、L9b被向海废弃。另外,在该冷却装置20a、20b中,各冷却部21a、21b、22a、22b、23a、23b也从第一空气供给路L10a、L10b的上游侧起以第三冷却部23a、23b、第二冷却部22a、22b、第一冷却部21a、21b的顺序配置。

第二实施方式的废热回收锅炉单元25a、25b分别借助从燃气涡轮7a、7b经由废气供给路L13a、L13b被送出的废气将鼓筒26a、26b内的水气化而制作出蒸气。而且,该蒸气经由上述供给路L14a、L14b被向蒸气涡轮30送出。

在第二实施方式中,蒸气涡轮单元S的凝汽冷却部32连接着从第一海水供给路L6b分支的第二海水供给路L7,并且连接着海水排出路L9c,经由第二海水供给路L7被供给的海水经由海水排出路L9c被向海废弃。此外,由各废热回收锅炉单元25a、25b制作出的蒸气在凝汽器31内被恢复为水,经由水供给路L15a、L15b被向鼓筒26a、26b供给。

控制装置40是承担关于发电系统E1的运转的各种控制的装置。该控制装置40能够基于电力需求和冷却装置20a、20b的运转状态来决定燃气涡轮单元Ga、Gb的运转台数。另外,冷却装置20a、20b的运转状态既可以预先决定,也可以基于电力需求和燃气涡轮单元Ga、Gb的输出特性适当决定。此外,燃气涡轮单元Ga、Gb的输出特性是依据大气温度、气压、湿度、海水温度等预先决定的。

以下,参照图4,说明由控制装置40进行的发电系统的运转控制的一例。另外,在以下的说明中,冷却装置20a、20b的运转状态通过在使由第一冷却部21a、21b及第三冷却部23a、23b带来的空气的冷却程度成为一定的基础上改变由第二冷却部22a、22b带来的空气的冷却程度来变更。此外,图4是表示依据大气温度预先决定的燃气涡轮单元的输出特性的图表。该图中的单点划线X1表示在将冷却装置运转以使向燃烧器供给的空气成为15℃的状态下使1台燃气涡轮单元工作的情况下的第一输出特性,单点划线X2表示在将冷却装置运转以使向燃烧器供给的空气成为15℃的状态下使2台燃气涡轮单元工作的情况下的第二输出特性。此外,该图中的双点划线Y1表示在将冷却装置运转以使向燃烧器供给的空气成为10℃的状态下使1台燃气涡轮单元工作的情况下的第三输出特性,双点划线Y2表示在将冷却装置运转以使向燃烧器供给的空气成为10℃的状态下使2台燃气涡轮单元工作的情况下的第四输出特性。

首先,控制装置40将能够在预先决定的冷却装置20a、20b的运转状态(向燃烧器供给的空气成为15℃的运转状态)下在大气温度20℃下供应49.2MW的电力需求的燃气涡轮单元Ga、Gb的运转台数决定为2台,使2台燃气涡轮单元Ga、Gb工作(图4中的黑圆(1)的状态)。

如果即使大气温度从该状态上升到35℃,电力需求依然为49.2MW的状态(图4中的黑圆(2)的状态),则该状态位于表示第一输出特性的单点划线X1与表示第二输出特性的单点划线X2之间,所以也能够不改变冷却装置20a、20b的运转状态而供应电力需求,维持使2台燃气涡轮单元Ga、Gb工作的状态。

而且,在电力需求从该状态增加、电力需求成为82MW以下的状态(图4中的黑圆(3)的状态)的情况下,该状态处于不超过表示第二输出特性的单点划线X2的位置。因而,能够不改变冷却装置20a、20b的运转状态而供应电力需求,所以维持使2台燃气涡轮单元Ga、Gb工作的状态。

另一方面,假如在成为电力需求较大地超过82MW的状态(图4中的空b白的圆(3)’的状态)的情况下,该状态处于较大地超过表示第二输出特性的单点划线X2及表示第四输出特性的双点划线Y2的位置。因而,即使将冷却装置20a、20b的运转状态变更为向燃烧器供给的空气成为10℃的运转状态,也不能供应电力需求,所以使未图示的第3台燃气涡轮单元工作来对应。

然后,在成为大气温度降低到27℃、并且电力需求下降到42.6MW的状态(图4中的黑圆(4)的状态)的情况下,该状态虽然超过了表示第一输出特性的单点划线X1,但位于表示第三输出特性的双点划线Y1上。因而,通过将冷却装置20a、20b的运转状态向对燃烧器供给的空气成为10℃的运转状态变更,能够将燃气涡轮单元的运转台数减少到1台而供应电力需求。所以,在第二实施方式中,降低从冷冻机10向第二冷却部供给的冷水的温度(即,提高由第二冷却部带来的空气的冷却程度),将冷却装置20a、20b的运转状态向对燃烧器供给的空气成为10℃的运转状态变更,并且使工作中的2台燃气涡轮单元Ga、Gb中的某一方停止。

这样,在有关第二实施方式的移动体中,能够根据电力需求决定冷却装置20a、20b的运转状态、燃气涡轮单元Ga、Gb的运转台数,能够在与电力需求相称的适当的运转状态下使冷却装置工作,此外,能够不用不必要地增加燃气涡轮单元的运转台数而使与电力需求相称的台数的燃气涡轮单元工作。

此外,控制装置40即使在燃气涡轮单元Ga、Gb的急速起动时、燃气涡轮7a、7b的跳闸(trip)停止时、进行LNG的流量急增、或向气化器2供给的水的保有热急减那样的运转的情况下,也进行能够充分地确保设在冷却用介质供给路L3的缓冲罐38的保有水量、并且能够迅速地供给水那样的控制。由此,能够防止因温热量的不足造成的冻结而气化器2损伤这一情况。

〔其他实施方式〕

〔1〕在上述各实施方式中,做成了冷却装置20、20a、20b具备第一冷却部21、21a、21b、第二冷却部22、22a、22b及第三冷却部23、23a、23b的结构,但也可以采用冷却装置具备上述3个冷却部中的至少某两个的结构。

在采用具备第一冷却部21、21a、21b和第二冷却部22、22a、22b的结构的情况下,能够有效地利用LNG拥有的冷能,在消除了发电系统整体的能量效率下降这一问题、不能避免冷冻机的大型化这一问题的基础上,能够将向燃烧器6供给的空气用第一冷却部21、21a、21b及第二冷却部22、22a、22b冷却,所以与上述同样,能够抑制发电系统E、E1的输出的下降。

另外,在此情况下,从尽量不浪费载热体拥有的冷能而将空气冷却这一观点,优选的是将这些两个冷却部21、21a、21b、22、22a、22b配置为,使向燃烧器6供给的空气以第二冷却部22、22a、22b、第一冷却部21、21a、21b的顺序流通。

此外,即使在采用具备第一冷却部21、21a、21b和第三冷却部23、23a、23b的结构的情况下,能够有效地利用LNG拥有的冷能,在抑制了发电系统整体的能量效率下降这一问题、不能避免冷冻机的大型化这一问题的发生的基础上,能够将向燃烧器6供给的空气用第一冷却部21、21a、21b及第三冷却部23、23a、23b冷却,所以与上述同样,能够抑制发电系统E、E1的输出的下降。

另外,在此情况下,优选的是将这些两个冷却部21、21a、21b、23、23a、23b配置为,使向燃烧器6供给的空气以第三冷却部23、23a、23b、第一冷却部21、21a、21b的顺序流通,如果这样,则能够尽量不浪费载热体拥有的冷能而将空气冷却。

此外,在采用具备第二冷却部22、22a、22b和第三冷却部23、23a、23b的结构的情况下,在抑制了发电系统整体的能量效率下降这一问题、不能避免冷冻机的大型化这一问题的发生的基础上,能够将向燃烧器6供给的空气用第二冷却部22、22a、22b及第三冷却部23、23a、23b冷却,所以与上述同样,能够抑制发电系统E的输出的下降。

另外,在此情况下,优选的是将这些两个冷却部22、22a、22b、23、23a、23b配置为,使向燃烧器6供给的空气以第三冷却部23、23a、23b,第二冷却部22、22a、22b的顺序流通,如果这样,则能够尽量不浪费载热体拥有的冷能而将空气冷却。

〔2〕在上述实施方式中,做成了构成冷却装置20、20a、20b的第一冷却部21、21a、21b、第二冷却部22、22a、22b及第三冷却部23、23a、23b从向燃烧器6流通的空气的流通方向上游侧起以第三冷却部23、23a、23b、第二冷却部22、22a、22b、第一冷却部21、21a、21b的顺序配置的结构,但并不限于此,这些冷却部的配置可以适当设定。

〔3〕在上述实施方式中,例示了移动体是具备燃料罐1、气化器2、燃气涡轮单元G、废热回收锅炉单元25、蒸气涡轮单元S、各发电机35、36的船舶的情况,但并不限于此,只要是至少具备冷却装置的移动体即可,也可以是除了冷却装置以外还具备燃气涡轮发电所需要的结构(燃料罐、气化器、燃气涡轮单元及第一发电机)的移动体。

如果是具备冷却装置的移动体,则例如通过使移动体移动到具有不具备冷却装置的联合循环发电系统的施设等,能够由移动体具备的冷却装置将向该发电系统的燃烧器供给的空气冷却,能够抑制燃气涡轮单元的输出下降。

此外,只要是搭载冷却装置和燃气涡轮发电所需要的结构者,则对于比较小型的移动体也能够应用而实用化。

另外,作为移动体,除了LNG船以外,可以举出LPG船、乙烯船、氨船、液化氢运输船、大型金枪鱼船、冷冻集装箱船、浮船等,但并不限于这些,也包括在造船厂建造或改造并被拖航到使用地、在试用期间中或大致恒久地被系住的浮体构造物、其他的陆地上各种输送机(卡车、台车)等。

〔4〕在上述第1实施方式中,做成了将用来向第三冷却部23及凝汽冷却部32供给海水或从这些冷却部23、32将海水回收的海水用配管的一部分(即,第一海水供给路L6、第二海水供给路L7及海水排出路L9)共用化,在凝汽冷却部32中利用在第三冷却部23利用的海水作为冷能源的结构,但并不限于此。例如,也可以分别设置向第三冷却部23供给海水或将海水回收的配管、和向凝汽冷却部32供给海水或将海水回收的配管,在凝汽冷却部32利用从与在第三冷却部23利用的海水另外的配管供给的海水。

〔5〕在上述第1实施方式中,做成了设置将第一海水供给路L6与第二海水供给路L7相连的旁通流路L8、并且设置调节在旁通流路L8流通的海水的量的调节装置24的结构,但并不限于此,根据需要,也可以做成不设置旁通流路及调节装置的结构。

此外,在上述第2实施方式中,没有采用调节在第二海水供给路L7流通的海水的量的方式,但也可以与上述第1实施方式同样,适当设置调节装置,调节在第二海水供给路L7流通的海水的量。

〔6〕在上述各实施方式中,在气化器2及第一冷却部21、21a、21b中利用的载热体中使用水,但也可以代替水而使用乙二醇等防冻液。如果使用防冻液,则在气化器2中,借助与防冻液的热交换将LNG气化而成为燃料气体,该防冻液的温度相比水的情况下降(例如下降到0℃),所以通过在第一冷却部21中利用从该LNG得到了冷能的防冻液,将向燃烧器6供给的空气冷却,例如能够将该空气冷却到10℃左右。

〔7〕在上述各实施方式中,作为冷冻机10而采用所谓吸收式冷冻机,但并不限于此,也可以采用电动涡轮式冷冻机。

〔8〕在上述各实施方式中,设为在冷冻机10的吸收器13中的高浓度的吸收液的冷却及冷凝器17中的水蒸气的冷却中利用适当地被从外部供给的制冷剂拥有的冷能的方式,但并不限于此。例如,如果将制冷剂流路La设置为,从第一海水供给路L6、L6a分支,在吸收器13内、冷凝器17内流通,并与第二海水供给路L7连接,则能够将海水用配管的一部分作为不仅向第三冷却部23、23a、23b及凝汽冷却部32、还向冷冻机的吸收器13及冷凝器17供给的海水的流路共有化,所以能够使配管的配置更简略化。此外,在作为冷冻机10而采用电动涡轮式冷冻机的情况下,如果将在该电动涡轮式冷冻机的冷凝器中使用的冷却水的流路设置为,从第一海水供给路L6、L6a分支,在冷凝器内流通,并与第二海水供给路L7连接,则与上述同样,能够将海水用配管的一部分共有化,能够使配管的配置更简略化。另外,海水流通的配管考虑锈的发生等,优选的是不锈钢制或钛制。

〔9〕在上述各实施方式中,作为一例而表示了将作为冷能源利用的海水从深度30m~70m汲起,但并不限于此。例如,可以使用深层海水作为冷能源。

〔10〕在图1中,没有图示相当于第2实施方式的热交换器37及缓冲罐38的结构,但在有关第1实施方式的搭载于船舶的发电系统E中,也优选的是在第一冷却用介质供给路L3设置热交换器及缓冲罐。

〔11〕在上述第2实施方式中,采用将由多个废热回收锅炉单元25a、25b制作出的蒸气向共同的蒸气涡轮30送出的结构,但并不限于此,也可以设置多个蒸气涡轮单元S。

〔12〕在上述第2实施方式中,作为用来决定冷却装置20a、20b的运转状态的燃气涡轮单元Ga、Gb的输出特性而使用依据大气温度预先决定的输出特性,但也可以使用依据气压、湿度、海水温度预先决定的输出特性。

〔13〕在上述第2实施方式中,设为在决定燃气涡轮单元Ga、Gb的运转台数的基础上使燃气涡轮单元Ga、Gb工作、以使得能够在预先决定的冷却装置20a、20b的运转状态下在规定的大气温度下供应规定的电力需求、然后根据电力需求、大气温度的变化而适当变更冷却装置20a、20b的运转状态、燃气涡轮单元Ga、Gb的运转台数的方式,但并不限于此。

也可以是,首先基于电力需求和燃气涡轮单元Ga、Gb的输出特性决定冷却装置20a、20b的运转状态,再基于该决定的运转状态和电力需求决定燃气涡轮单元Ga、Gb的运转台数,在此基础上使燃气涡轮单元Ga、Gb工作。

此外,在预先知道了一天中的大气温度的变化、电力需求的变化那样的情况下,也可以匹配于大气温度最高的状态、电力需求最多的状态,来预先决定冷却装置20a、20b的运转状态、燃气涡轮单元Ga、Gb的运转台数。

〔14〕在上述第2实施方式中,作为改变冷却装置20a、20b的运转状态的情况,表示了将从冷冻机10向第二冷却部供给的冷水的温度降低的情况(即,将由第二冷却部22a、22b带来的空气的冷却程度提高的情况),但并不限于此。

冷却装置20a、20b的运转状态可以通过改变由第一冷却部21a、21b、第二冷却部22a、22b及第三冷却部23a、23b中的至少某个冷却部带来的空气的冷却程度来变更。

例如,有由海水温度传感器Ta计测的海水的温度较高、认为由第三冷却部23a、23b带来的空气的冷却不为有效的情况。在此情况下,也可以将适当设在第一海水供给路L6a、L6b的调整阀闭阀,将冷却装置20a、20b的运转状态从由3个冷却部21a、21b、22a、22b、23a、23b将空气冷却的运转状态改变为由第一冷却部21a、21b及第二冷却部22a、22b将空气冷却、不由第三冷却部23a、23b将空气冷却的运转状态(换言之,不改变由第一冷却部21a、21b及第二冷却部22a、22b带来的空气的冷却程度而降低由第三冷却部23a、23b带来的空气的冷却程度的运转状态)。

〔15〕在上述第2实施方式中,通过基于电力需求和燃气涡轮单元的输出特性决定由第一冷却部21a、21b、第二冷却部22a、22b及第三冷却部23a、23b带来的空气的冷却程度,决定冷却装置20a、20b的运转状态,但并不限于此。

也可以根据大气的状态(大气温度、气压、湿度等)决定冷却装置20a、20b的运转状态,决定由第一冷却部21a、21b、第二冷却部22a、22b及第三冷却部23a、23b带来的空气的冷却程度。

例如,在大气温度较低的情况下(20~30℃左右),也可以将冷却装置20a、20b的运转状态决定为以能够将该温度较低的空气冷却到规定的温度那样的冷却能力运转的状态,决定由各冷却部21a、21b、22a、22b、23a、23b带来的空气的冷却程度,以成为这样的运转状态。

〔16〕在第2实施方式中,在冷却装置20a、20b的运转状态、燃气涡轮单元Ga、Gb的运转台数的决定时,考虑燃气涡轮单元Ga、Gb的输出特性,但并不限于此,也可以考虑燃气涡轮单元Ga、Gb的效率特性来进行发电系统的运转控制。参照图5对考虑了燃气涡轮单元Ga、Gb的效率特性的发电系统的运转控制的一例进行说明。

另外,图5是表示燃气涡轮单元的效率特性的图表,该图中的单点划线Z1表示在将冷却装置运转以使向燃烧器供给的空气成为15℃的状态下负荷率为60%的情况下的每1台燃气涡轮单元的效率特性(第一效率特性),单点划线Z2表示在将冷却装置运转以使向燃烧器供给的空气成为15℃的状态下负荷率为100%的情况下的每1台燃气涡轮单元的效率特性(第二效率特性),双点划线Z3表示在将冷却装置运转以使向燃烧器供给的空气成为10℃的状态下负荷率为100%的情况下的每1台燃气涡轮单元的效率特性(第三效率特性)。

如果从在大气温度20℃下将冷却装置以负荷率60%运转以使向燃烧器供给的空气成为15℃并使2台燃气涡轮单元工作的状态(图5中的黑圆(1)的状态)变为不改变燃气涡轮单元的运转台数及空气的冷却程度而大气温度上升到35℃的状态(图5中的黑圆(2)的状态),则每1台燃气涡轮单元的效率下降。通过从该状态(图5中的黑圆(2)的状态)设为燃气涡轮输出和冷却装置以负荷率100%运转以使向燃烧器供给的空气成为15℃的状态(图5中的黑圆(3)的状态),能够使每1台燃气涡轮单元的效率提高。然后,当成为大气温度下降到27℃、同时电力需求也下降、每1台燃气涡轮单元的效率下降那样的状态(图5中的黑圆(4)的状态)时,借助以能够供应电力需求为条件、降低从冷冻机供给的冷水的温度等的方法,设为将冷却装置运转以使向燃烧器供给的空气成为10℃并将燃气涡轮单元的运转台数减少为1台的状态(图5中的黑圆(5)的状态)。通过这样,从提高由冷却装置带来的冷却能力这一点看,每1台燃气涡轮单元的效率稍稍下降,但通过将燃气涡轮单元的运转台数减少为1台,每1台燃气涡轮单元的效率最终提高。

这样,通过考虑燃气涡轮单元的效率特性而进行发电系统的运转控制,能够使燃气涡轮单元效率良好地工作。

〔17〕在上述实施方式(包括其他实施方式)中公开的结构只要不发生矛盾,可以与在别的实施方式中公开的结构组合而应用,此外,在本说明书中公开的实施方式是例示,本发明的实施方式并不限于此,能够在不脱离本发明的目的的范围内适当改变。

产业上的可利用性

本发明能够利用于具备能够将向燃烧机构供给的空气效率良好地冷却且能够抑制燃气涡轮单元的输出的下降的冷却装置的移动体。

附图标记说明

1 燃料罐

2 气化器(气化部)

6 燃烧器(燃烧机构)

7、7a、7b 燃气涡轮

10 冷冻机

20、20a、20b 冷却装置

21、21a、21b 第一冷却部

22、22a、22b 第二冷却部

23、23a、23b 第三冷却部

24 调节装置(调节机构)

25、25a、25b 废热回收锅炉单元

30 蒸气涡轮

31 凝汽器

32 凝汽冷却部

35 第一发电机(第一发电机构)

36 第二发电机(第二发电机构)

L6、L6a、L6b 第一海水供给路(第一海水流路)

L7 第二海水供给路(第二海水流路)

L8 旁通流路

G、Ga、Gb 燃气涡轮单元

S 蒸气涡轮单元

E、E1 发电系统。

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