(57)【要約】【課題】高圧の都市ガスを所定の圧力に減圧してマイクロガスタービンに供給するためのマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備であって、減圧前の都市ガスを安定して加熱することが可能で、かつコンパクトな都市ガス整圧設備を提供する。【解決手段】都市ガス供給ラインから供給された高圧の都市ガスは、熱交換器５でマイクロガスタービン３から供給された温水と熱交換して所定の温度に加熱され、第１ガバナ６及び第２ガバナ７によって所定の圧力に減圧された後、マイクロガスタービン３に供給される。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の都市ガスを減圧してマイクロガスタービンに供給するマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備であって、減圧前の都市ガスを、減圧された都市ガスが供給されたマイクロガスタービンから取り出された温水と熱交換させて加熱するための熱交換器と、加熱された都市ガスを所定の圧力に減圧するためのガバナとを有していることを特徴とするマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備。
【請求項２】
減圧前の都市ガスを、減圧された都市ガスが供給されたマイクロガスタービンから取り出された電力に基づいて加熱する加熱手段を有していることを特徴とする請求項１記載のマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備。
【請求項３】
高圧の都市ガスを減圧してマイクロガスタービンに供給するマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備であって、減圧前の都市ガスを、減圧された都市ガスが供給されたマイクロガスタービンから取り出された電力に基づいて加熱するための加熱手段と、加熱された都市ガスを所定の圧力に減圧するためのガバナとを有していることを特徴とするマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧の都市ガスを所定の圧力に減圧してマイクロガスタービンに供給するためのマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大型発電所の立地が極めて困難な状況等から、分散型電源のニーズが高まっており、出力が３００ｋＷ以下のマイクロガスタービンを用いたオンサイトでの発電が注目を集めている。
【０００３】
そのようなマイクロガスタービンを用いた発電において、燃料として都市ガスを使用する方法があるが、その場合には、都市ガス供給ラインから供給される高圧の都市ガスを整圧設備によって所定の圧力に減圧してマイクロガスタービンに供給する必要がある。
【０００４】
その際、高圧の都市ガスを用いる場合にあっては、１ｋｇ／ｃｍ2減圧ごとに約０．６℃温度が低下することから、減圧後の都市ガス温度が氷点下以下になることがあり、減圧後の制御機器および配管路に悪影響を及ぼす恐れがある。
【０００５】
そこで、このような減圧による温度低下の悪影響を防止するために、減圧前の都市ガスを予め加熱してから減圧することが行われており、そのような機能を有した都市ガス整圧設備が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
前記特許文献１に記載の都市ガス整圧設備は、図４に示すように、上流側７１から下流側７２に向かって、熱交換器７５、減圧タービン７４、ガバナ７３が順次配置され、減圧タービン７４の出力によって発電機７７を駆動し、この電力によってヒートポンプ７６を作動させ、周囲の環境中から熱を吸収して熱交換器７５で都市ガスを加熱するというものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１２１６９９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載の都市ガス整圧設備は、都市ガスを加熱するために、都市ガスの減圧の過程で発生するエネルギーを減圧タービンにより回転力として機械的なエネルギーに変換して取り出し、ヒートボンプを駆動させる形式であることから、減圧前の都市ガスの圧力の時間変化、日変化により減圧タービンから取り出すエネルギーが常に変化し、安定した都市ガスの加熱が行われず、ガバナ下流の配管路に悪影響を与える。また、設備を構成する減圧タービン及びヒートポンプにより都市ガス整圧設備の規模が大きくなる。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、高圧の都市ガスを所定の圧力に減圧してマイクロガスタービンに供給するためのマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備であって、減圧前の都市ガスを安定して加熱することが可能で、かつコンパクトな都市ガス整圧設備を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１１】
［１］高圧の都市ガスを減圧してマイクロガスタービンに供給するマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備であって、減圧前の都市ガスを、減圧された都市ガスが供給されたマイクロガスタービンから取り出された温水と熱交換させて加熱するための熱交換器と、加熱された都市ガスを所定の圧力に減圧するためのガバナとを有していることを特徴とするマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備。
【００１２】
［２］減圧前の都市ガスを、減圧された都市ガスが供給されたマイクロガスタービンから取り出された電力に基づいて加熱する加熱手段を有していることを特徴とする前記［１］記載のマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備。
【００１３】
［３］高圧の都市ガスを減圧してマイクロガスタービンに供給するマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備であって、減圧前の都市ガスを、減圧された都市ガスが供給されたマイクロガスタービンから取り出された電力に基づいて加熱するための加熱手段と、加熱された都市ガスを所定の圧力に減圧するためのガバナとを有していることを特徴とするマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１に示すフロー図を用いて説明する。
【００１５】
図１において、１が高圧の都市ガス供給ライン、２が供給された高圧の都市ガスを所定の一定圧力に減圧してマイクロガスタービンに供給するためのマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備、３が減圧された都市ガスを燃料として発電と給湯を行うマイクロガスタービンである。
【００１６】
そして、都市ガス整圧設備２は、上流側の都市ガス供給ライン１から供給される都市ガスを下流側のマイクロガスタービン３に供給する経路１１を有しており、その経路１１上に、上流側から下流側に向かって、電熱ヒータ４、熱交換器５、第１ガバナ６、第２ガバナ７を備えている。
【００１７】
また、都市ガス整圧設備２は、マイクロガスタービン３が取り出した温水を熱交換器５に導く経路１２と、熱交換器５で熱交換した低温水をマイクロガスタービン３に戻す経路１３を有している。
【００１８】
さらに、都市ガス整圧設備２は、マイクロガスタービン３が発電した電力の一部を取り込むための経路１４を有しており、取り込まれた電力を蓄えるバッテリ８を備えている。なお、前記電熱ヒータ４には、このバッテリ８から電力が供給されるようになっている。
【００１９】
上記の装置に加えて、経路１１上には、都市ガス供給ライン１側に電動の緊急遮断弁２１ａと炭酸ガス駆動の高速緊急遮断弁２２、電熱ヒータ４と熱交換器５の間に仕切弁２３ａ、第２ガバナ７の下流側にリリーフ弁２４と仕切弁２３ｂといった弁類が設けられている。また、経路１２上には電動の緊急遮断弁２１ｂ、経路１３上には逆止弁２５、仕切弁２３ｃといった弁類が設けられている。なお、緊急遮断弁２１ａ、２１ｂと高速緊急遮断弁２２は、バッテリ８から供給される電力によって作動するようになっている。
【００２０】
さらに、経路１１上には、電熱ヒータ４の上流側に圧力計３１ａと温度計３２ａ、電熱ヒータ４と熱交換器５の間に温度計３２ｂ、熱交換器５と第１ガバナ６の間に温度計３２ｃ、第２ガバナ７の下流側に圧力計３１ｂと温度計３２ｄといった計測器が取り付けられている。
【００２１】
なお、図１中の２８はフィルタ、２９はバッファ用タンクである。
【００２２】
そして、上記のような構成のマイクロガスタービン用都市ガス整圧設備２を用いて、都市ガス供給ライン１から供給された高圧の都市ガスが所定圧力に減圧されてマイクロガスタービン３に供給される状況を、以下に述べる。
【００２３】
まず、都市ガス供給ライン１から供給された高圧の都市ガスは、緊急遮断弁２１ａやフィルタ２８等を通過し、電熱ヒータ４を経由して、熱交換器５に導かれる。
【００２４】
その際、マイクロガスタービン３から熱交換器５に充分な運転温度の温水を供給できない運転開始直後の短期間は、供給された都市ガスは電熱ヒータ４によって所定の温度に加熱される。
【００２５】
マイクロガスタービン３から熱交換器５に充分な運転温度の温水を供給できるようになれば、熱交換器５に導かれた都市ガスは、マイクロガスタービン３から供給された温水との熱交換によって所定の温度に加熱される。
【００２６】
その場合、供給された都市ガスを電熱ヒータ４によって予備加熱してから熱交換器５で所定の温度に加熱するようにしてもよいし、電熱ヒータ４による予備加熱を行わずに熱交換器５のみで所定の温度に加熱するようにしてもよい。
【００２７】
電熱ヒータ４あるいは熱交換器５によって、その後の減圧による温度低下での悪影響を防止できる温度に加熱された高圧の都市ガスは、第１ガバナ６及び第２ガバナ７に導かれ、所定の一定圧力に減圧された後、マイクロガスタービン３に供給される。
【００２８】
なお、減圧幅が比較的小さい場合には、第１ガバナ６のみで減圧することでもよい。
【００２９】
そして、マイクロガスタービン３は、一定圧力に減圧して供給された都市ガスを燃料にして発電と給湯を行う。得られた電力と温水は需要家に供給される。
【００３０】
その際、得られた温水の一部は、経路１２を経由して熱交換器５に供給され、熱交換器５で都市ガスと熱交換後、経路１３を経由してマイクロガスタービン３に戻される。
【００３１】
また、得られた電力の一部は、経路１４を経由してバッテリ８に蓄えられ、電熱ヒータ４、緊急遮断弁２１ａ、２１ｂ、高速緊急遮断弁２２の電源として使用される。
【００３２】
このように、この実施形態においては、一定圧力に整圧された都市ガスが供給されたマイクロガスタービンから取り出された温水を用いて都市ガスを加熱しているので、減圧前の都市ガスの圧力の時間変化や日変化にとらわれずに、減圧前の都市ガスの安定した加熱を行うことができ、都市ガスの整圧を適切に実施することができる。
【００３３】
また、マイクロガスタービンの運転開始時には、マイクロガスタービンから取り出されて蓄えられた電力を用いて都市ガスを加熱するようにしているので、マイクロガスタービンの運転開始時から都市ガスの安定した加熱を行うことができる。
【００３４】
さらに、減圧タービンやヒートポンプ等の規模の大きい機器を用いていないので、整圧設備の小型化を図ることができる。
【００３５】
なお、この実施形態では、熱交換器の上流側に電熱ヒータを設けているが、熱交換器の下流側に電熱ヒータを設けて、マイクロガスタービンの運転開始直後は電熱ヒータを用いて減圧前の都市ガスを加熱し、一定時間が経過したら熱交換器を用いて減圧前の都市ガスを加熱するようにしてもよい。
【００３６】
また、電熱ヒータと熱交換器を並列に設けて、マイクロガスタービンの運転開始直後は電熱ヒータを設けた経路で減圧前の都市ガスを加熱してからガバナに供給し、一定時間が経過したら熱交換器を設けた経路に切り替えて減圧前の都市ガスを加熱してからガバナに供給するようにしてもよい。
【００３７】
次に、図２に、本発明の他の実施形態を示す。
【００３８】
この実施形態においては、図２に示すフロー図にあるように、図１に示した都市ガス整圧設備２と同一の構造の都市ガス整圧設備２ａを、都市ガス整圧設備２と並列にして設けている。
【００３９】
これによって、都市ガス整圧設備２と都市ガス整圧設備２ａを適宜切り替えて運転することで、定期点検や定期補修あるいは突発故障に対応することができる。
【００４０】
さらに、図３に、本発明の他の実施形態を示す。
【００４１】
この実施形態における都市ガス整圧装置９は、図１に示した都市ガス整圧設備２に比べて熱交換器を有していない点で異なっており、マイクロガスタービン３から供給される電力に基づく電熱ヒータ４のみで、減圧前の都市ガスを所定の温度に加熱するようにしたものである。
【００４２】
この実施形態においても、一定圧力に整圧された都市ガスを燃料とするマイクロガスタービンから取り出された電力を用いて都市ガスを加熱しているので、減圧前の都市ガスの圧力の時間変化や日変化にとらわれずに、減圧前の都市ガスの安定した加熱を行うことができ、都市ガスの整圧を適切に実施することができる。
【００４３】
また、マイクロガスタービンから取り出されて蓄えられた電力を用いて都市ガスを加熱するようにしているので、マイクロガスタービンの運転開始時から都市ガスの安定した加熱を行うことができる。
【００４４】
さらに、減圧タービンやヒートポンプ等の規模の大きい機器を用いていないので、整圧設備の小型化を図ることができる。
【００４５】
なお、図１に示したような都市ガス整圧設備２とマイクロガスタービン３の組合わせを１セットにして、それを複数セット併設することにより、１個のマイクロガスタービン３の出力では不足する場合にも対応することができる。
【００４６】
もちろん、図２に示したような都市ガス整圧設備２、２ａとマイクロガスタービン３の組合わせを１セットにして、それを複数セット併設することでもよいし、図３に示したような都市ガス整圧設備９とマイクロガスタービン３の組合わせを１セットにして、それを複数セット併設することでもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明においては、一定圧力に整圧された都市ガスを燃料とするマイクロガスタービンから取り出された温水あるいは電力を用いて都市ガスを加熱しているので、減圧前の都市ガスの圧力の時間変化や日変化にとらわれずに、減圧前の都市ガスの安定した加熱を行うことができ、都市ガスの整圧を適切に実施することができる。また、規模の大きい機器を用いていないので、設備の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すフロー図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示すフロー図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示すフロー図である。
【図４】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１  都市ガス供給ライン
２、２ａ  都市ガス整圧設備
３  マイクロガスタービン
４  電熱ヒータ
５  熱交換器
６  第１ガバナ
７  第２ガバナ
８  バッテリ
９  都市ガス整圧設備
１１、１２、１３、１４  経路
２１ａ、２１ｂ  緊急遮断弁
２２  高速緊急遮断弁
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ  仕切弁
２４  リリーフ弁
２５  逆止弁
２８  フィルタ
２９  バッファ用タンク
３１ａ、３１ｂ  圧力計
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ  温度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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