(57)【要約】【課題】ガスハイドレートの熱分解に伴って発生した冷水と、それ以外の冷媒、例えば、海水との２つの冷媒を利用する複合タイプの復水器を提供する。【解決手段】ガスタービン複合発電装置Ａおよびガスハイドレート加熱熱分解装置Ｂを備えたガスハイドレートｆ”を燃料とするガスタービン複合発電所である。復水器１０を具備すると共に、該復水器１０の水室３３を隔壁３４によって二分し、該隔壁３４によって二分された一方の水室をガスハイドレート分解用冷水が通過する冷水室３３ｂとし、他の一方の水室を海水が通過する海水室３３ａとする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン複合発電装置およびガスハイドレート加熱熱分解装置を備えたガスハイドレートを燃料とするガスタービン複合発電所において、復水器を具備すると共に、該復水器の水室を隔壁によって二分し、該隔壁によって二分された一方の水室をガスハイドレート分解用冷水が通過する冷水室とし、他の一方の水室を海水が通過する海水室とすることを特徴とするガスハイドレートを燃料とするガスタービン複合発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガスハイドレートを燃料とするガスタービン複合発電所に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題が重要視され、特に、二酸化炭素（ＣＯ2 ）の排出に伴う地球温暖化防止のために、クリーンな燃料である天然ガスの利用促進が推奨されている。
【０００３】
天然ガスは、通常、ＬＮＧ（液化天然ガス）として輸入されているが、天然ガスをＬＮＧに転換するには、大規模な冷凍設備および多大な電力（約３８０ｋＷｈ／ｔ）を必要とするために、埋蔵量の多い大規模なガス田および大電力を賄うことができる特化された地域からの輸入に限られている。
【０００４】
しかし、天然ガスの需要に応ずるためには、上記以外の地域、例えば、中小規模のガス田からの導入が必要である。このような中小規模のガス田で生産された天然ガスは、ガスを圧縮して高圧ガスとして輸入する可能性もあるが、天然ガスを所定の温度および圧力にて水と反応させてＮＧＨ（ガスハイドレート）を製造し、そのＮＧＨを輸入することが考えられている。その際、ＮＧＨは、荷役時の充填率をアップするために、パウダー状のＮＧＨをペレット状に成形して輸入するのが好ましい。
【０００５】
輸入したＮＧＨペレットは、天然ガス焚きガスタービン複合発電装置の燃料として使用する。例えば、図５の「メタンハイドレート冷熱利用発電システム」では、ペレット状のメタンハイドレートｆをメタンハイドレート貯槽１２に貯蔵し、このメタンハイドレート貯槽１２にてペレット状のメタンハイドレートｆを再ガス化（熱分解）してガスタービン複合発電装置１のガスタービン燃焼器７にメタンｇを燃料として供給するというものである。
【０００６】
この複合発電装置１は、空気圧縮機６で圧縮した燃焼用空気ｅをガスタービン３の燃焼器７に導入してメタンｇを燃焼させ、その燃焼ガスをガスタービン８に導入して膨張させる一方、ガスタービン８から排出した排ガスａを排熱回収ボイラ９に導入して蒸気ｄを発生させ、その蒸気ｄを蒸気タービン２に導入して膨張させ、これらの膨張エネルギーによって発電機４を駆動するようにしている。蒸気タービン２から排出された蒸気タービン排気ｂは、復水器１０に導入して復水化し、その復水ｃを、再び、排熱回収ボイラ９に戻すようにしている。
【０００７】
他方、復水器１０と、吸気冷却器５と、メタンハイドレート貯槽１２およびポンプ１３は、連通管１４によって連通され、閉ループ１５を構成している。このメタンハイドレート貯槽１２には、既に説明したように、ペレット状のメタンハイドレートｆが貯蔵されている。このペレット状のメタンハイドレートｆの熱分解によって得られたメタンｇは、配管２０を経てガスタービン燃焼器７に導入され、残りのメタンｇは、分岐管２１を通って図示しない消費地に供給される。
【０００８】
メタンハイドレート貯槽１２の内部は、多孔板２３によって上下に２分されており、メタンハイドレート貯槽１２の底部にペレット状のメタンハイドレートｆの熱分解に伴って生じた冷水ｈが貯蔵されている。
【０００９】
この冷水ｈは、ポンプ１３によって送出され、先ず、復水器１０にて蒸気タービン２から排出された蒸気タービン排気ｂを凝縮する。次に、吸気冷却器５において空気圧縮機６に導入される燃焼用空気ｅを設定温度（例えば、２０℃程度）に冷却する。復水器１０および吸気冷却器５にて昇温した冷水ｈは、メタンハイドレート貯槽１２に戻って図示しないノズルからメタンハイドレート貯槽１２内に散布され、ペレット状のメタンハイドレートｆをメタンｇと水ｈとに熱分解（再ガス化）するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】再公表特許ＷＯ２００２／０７７５１５明細書（第４〜５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、ガスタービン複合発電所のガスタービン燃焼器７へ供給する供給ガス量（燃料ガス量）に見合うメタンハイドレートｆの分解熱量は、通常、蒸気タービン排気ｂを凝縮する復水器１０の熱負荷の２０％程度である。
【００１１】
従って、メタンハイドレートｆの熱分解に蒸気タービン排気ｂを利用したとしても、復水器１０は、熱負荷の８０％程度をメタンハイドレートｆの熱分解に伴って発生した冷水ｈ以外の冷媒、例えば、海水によって冷却する必要がある。
【００１２】
このため、復水器としては、２つの冷媒、すなわち、メタンハイドレートｆの熱分解に伴って発生した冷水ｈと、それ以外の冷媒、例えば、海水との２つの冷媒を利用できる複合タイプの復水器が必要である。
【００１３】
他方、メタンハイドレート貯槽１２からの冷水ｈの供給が何らかの原因でストップした場合、排熱回収ボイラ９の余熱によって発生した蒸気ｄが蒸気タービン２を経て復水器１０内に流入するため、復水器１０の圧力が上昇し、復水器１０が破損する恐れがある。
【００１４】
しかしながら、既述のように、ガス化に必要な熱量は、復水器の熱負荷の２０％程度であり、ガス化槽を循環する循環水が停止しても一定量の海水が供給される限り、通常の具備設備で問題がない。
【００１５】
すなわち、ガス化槽側のトラブルによる循環水の供給停止は、基本的にはガスタービン複合発電も危急停止となる。しかし、極めて短時間ではあるが、排熱回収ボイラの余熱による生蒸気は、タービンをバイパスする必要がある。このバイパスに伴って復水器圧力上昇が、瞬時、認められるが、この上昇割合に応じて蒸気タービン排気圧力許容値（例えば、０．０５ａｔａ（０．０４９Ｐａ）から０．１ａｔａ（０．０９８Ｐａ）程度まで）内に収まるように、発生蒸気が大気中に放出されたり、復水器出口の海水温度が、若干、上昇する程度で収まる。
【００１６】
問題は、ガスハイドレートをガス化する際、海水を熱源とする場合は、ガス化槽の操作温度と海水温度との温度差が僅少なため、膨大な海水量と共に、非常に大きな伝熱面積を有する熱交換器を必要とするところにある。
【００１７】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、ガスハイドレートの熱分解に伴って発生した冷水と、それ以外の冷媒、例えば、海水との２つの冷媒を利用することができる複合タイプの復水器を有するガスタービン複合発電所を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明は、次のように構成されている。
【００１９】
請求項１に記載の発明に係るガスタービン複合発電所は、ガスタービン複合発電装置およびガスハイドレート加熱熱分解装置を備えたガスハイドレートを燃料とするガスタービン複合発電所において、復水器を具備すると共に、該復水器の水室を隔壁によって二分し、該隔壁によって二分された一方の水室をガスハイドレート分解用冷水が通過する冷水室とし、他の一方の水室を海水が通過する海水室とすることを特徴とするガスハイドレートを燃料とするガスタービン複合発電所である。
【発明の効果】
【００２０】
上記のように、請求項１に記載の発明に係るガスタービン複合発電所は、ガスタービン複合発電装置およびガスハイドレート加熱熱分解装置を備えたガスハイドレートを燃料とするガスタービン複合発電所において、復水器を具備すると共に、該復水器の水室を隔壁によって二分し、該隔壁によって二分された一方の水室をガスハイドレート分解用冷水が通過する冷水室とし、他の一方の水室を海水が通過する海水室とするので、単一の復水器でありながら、ガスハイドレートが熱分解した時の冷水と海水との２系統の冷媒を用いて蒸気タービン排気を凝縮することができる。
【００２１】
その結果、再ガス化のための熱源としての海水を用いた熱交換器を新たに設ける必要がないため、部品点数が増加しないばかりでなく、メンテナンスなども従来とほとんど変わらないという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２３】
図１において、Ａは、ガスタービン複合発電装置、Ｂは、ガスハイドレート加熱熱分解装置である。
【００２４】
ガスタービン発電設備Ａは、空気圧縮機６とガスタービン８とをタービン軸２８にて同軸に連結し、空気圧縮機６で圧縮した燃焼用空気ｅを用いて燃焼器７で燃料である天然ガスｆ’を燃焼させ、その時に発生した高温・高圧の燃焼ガスをガスタービン８で膨張させてタービン軸２８に連結した発電機４を駆動するようになっている。
【００２５】
更に、このガスタービン発電設備Ａは、ガスタービン８から排出した高温の排ガスａを排熱回収ボイラ９に導入し、熱回収によって生じた高温・高圧の蒸気ｄをタービン軸２８に連結した高圧、中圧、低圧の複数の蒸気タービン２ａ，２ｂ，２ｃで、それぞれ、膨張させて発電機４を駆動し、複数の蒸気タービン２ａ，２ｂ，２ｃから排出した蒸気タービン排気ｂを復水器１０で凝縮して、再度、排熱回収ボイラ９に戻すようになっている。
【００２６】
他方、ガスハイドレート加熱熱分解装置Ｂは、輸送船３１から貯槽３２に天然ガスハイドレートペレット（以下、ＮＧＨペレットという。）ｆ”を、一旦、荷揚げし、しかる後に、貯槽３２内のＮＧＨペレットｆ”を再ガス化槽１２ａに導入して熱分解するようになっている。
【００２７】
この再ガス化槽１２ａは、従来のメタンハイドレート貯槽１２と同様に、多孔板２３によって上下に２分されており、再ガス化槽１２ａの底部にＮＧＨペレットｆ”の熱分解に伴って生じた冷水ｈは、上記復水器１０に供給される。この冷水ｈは、蒸気タービン排気ｂの凝縮に寄与した後、散水ノズル２９から再ガス化槽１２ａ内のＮＧＨペレットｆ”に向けて散布するようになっている。
【００２８】
この熱分解によって再ガス化した天然ガスｆ’は、燃料としてガスタービン燃焼器７に供給され、ＮＧＨペレットｆ”の熱分解に伴って生じた余剰冷水ｈ’は、排熱回収ボイラ９のボイラ補給水、および輸送船３１のバラスト水として使用される。
【００２９】
上記の復水器１０は、蒸気タービン排気ｂを凝縮する冷媒として、上記冷水ｈと海水ｋとを併用する複合タイプの復水器となっている。
【００３０】
このため、この横型固定管板式の復水器１０は、図２に示すように、左右の水室３３を隔壁３４によって上下に二分し、上段の水室３３ａを海水使いの水室とし、下段の水室３３ｂを冷水使いの水室にしている。これらの水室３３ａ，３３ｂは、上下が逆でも良いが、好ましくは、上段は海水、下段は冷水とするのがよい。各水室３３ａおよび３３ｂは、それぞれ、水管３５によって連通している。その上、この復水器１０は、胴部３６の上部に円錐台型の蒸気タービン排気導入部３７を備え、胴部３６の下部に有底型の復水ホットウエル３８を設けている。
【００３１】
再度、図１に戻って説明すると、この発明は、再ガス化槽１２ａのトラブル発生、すなわち、トリップ発生に対処するために、高圧蒸気タービン２ａの入り口４２と低圧蒸気タービン２ｃの出口４３とをバイパスするバイパス管４４および緊急開閉弁４５を設けている。低圧蒸気タービン２ｃの出口４３と復水器１０の蒸気タービン排気導入部３７は、蒸気タービン排気管４６によって連通し、蒸気タービン排気ｂが復水器１０に導入されるようになっている。
【００３２】
復水器１０で凝縮した復水ｃは、ポンプ４７，４８によって排熱回収ボイラ９に戻される。このポンプ４７の上流には、復水器１０が設けられている。
【００３３】
海水ｋは、冷却水ポンプ５０によって復水器１０に給水され、再ガス化槽１２ａの冷水ｈは、循環水ポンプ５１によって再ガス化槽１２ａと復水器１０との間を循環する。また、再ガス化槽１２ａで生成した余剰冷水ｈ’は、回収ポンプ５２によって貯水槽５３に蓄えられ、その後、回収水移送ポンプ５４によってバラスト水として輸送船３１に積み込まれる。上記冷水ｈは、再ガス化槽１２ａと復水器１０との間に設けた循環パイプ５５内を循環する。
【実施例】
【００３４】
（実施例）
専ら海水冷却の場合の復水器（図３参照）と、海水及びガス化槽循環水併用の複合復水器（図４参照）の場合について検討した。
【００３５】
前者は、通常のガスタービン複合発電所における緊急時の場合である。ガスタービンのトリップに伴ってボイラ生蒸気全量の８０％をタービンバイパスしたケースであり、冷却水ポンプを継続して運転させておけば、復水器内の圧力は通常運転時の倍の圧力上昇（０．０５ａｔａ→０．１ａｔａ）である（蒸気タービンへの影響は無い。）。
【００３６】
後者の場合、循環水側の停止により海水のみの運転で、ボイラ生蒸気全量の８０％をタービンバイバスさせた時の復水器内の圧力上昇は、前者と同様である。また、海水温度上昇（２１℃→３０．３℃）は、許容値であり、問題は無いと思われる。更に、ガスタービンのトリップにより発生する蒸気量は、短時間のうちに低下するため、ブロー量（ボイラ生蒸気全量×２０％）も低下する。
【００３７】
なお、ガス化槽循環水の非常に稀なケースで、皆無と考えても良いが、ガス化槽停止時中に滞留するペレットを即時分解し、ガスの消費が無くなるために（ガスの大気への放出は好ましくない。）、循環水ポンプの停止となるのである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るガスハイドレートを燃料とするガスタービン複合発電所の概略構成図である。
【図２】復水器の断面図である。
【図３】通常の海水冷却用復水器の緊急時の状態説明図である。
【図４】海水及びガス化槽循環水併用複合復水器の緊急時の状態説明図である。
【図５】従来のメタンハイドレート冷熱利用発電システムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ  ガスタービン複合発電設備
Ｂ  ガスハイドレート加熱熱分解装置
ｆ”  ガスハイドレート
ｋ  海水
８  ガスタービン
１０  復水器
３３  水室
３３ａ  海水室
３３ｂ  冷水室
３４  隔壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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