(57)【要約】      （修正有）【課題】高効率で発電できる発電システムを提供する。【解決手段】冷却水のリターン等を利用してハイドレートを分解して高圧ガスを発生させるハイドレート分解機１２と、ハイドレート分解機１２で発生した高圧ガス１４が動力源として供給される第１高圧ガスタービン１８と、その回転により発電する発電機１９と、第１高圧ガスタービン１８を回転させて温度が下がった低圧ガス１７を海水の温熱を利用して昇温させる加温機５６と、除熱源として天然ガスを利用し、ハイドレート分解機１２から高圧水タービン４２に供給され、高圧水タービン４２で動力が回収された後排出された水に、加温機５６から排出された低圧ガス５７を吹き込んでハイドレートスラリー２８Ｘを生成するハイドレート生成機２４と、を備え、ハイドレートスラリーを構成する水及び炭化水素等を循環させて第１高圧ガスタービン１８及び高圧水タービン４２を回転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給されたクラスレートスラリー中のクラスレートを分解して高圧ガスを発生させるクラスレート分解機と、
前記クラスレート分解機で発生した前記高圧ガスが動力源として供給されるガスタービンと、
前記ガスタービンの回転により発電する発電機と、
前記クラスレート分解機から排出された液状媒体に前記ガスタービンから排出された低圧ガスを吹き込んで前記クラスレートスラリーを生成するクラスレート生成機と、
を備え、前記クラスレートスラリーを構成する成分を循環させて前記ガスタービンを回転させることにより発電することを特徴とする発電システム。
【請求項２】
前記クラスレート生成機で、除熱源として天然ガスなどの冷熱を用いることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記クラスレート生成機の下流側に添加剤分離器が設けられ、
前記クラスレートの平衡圧を下げる添加剤を前記クラスレート生成機に投入し、前記添加剤分離器によって前記添加剤を回収して前記クラスレート生成機へ戻すことを特徴とする請求項１又は２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記ガスタービンから排出された前記低圧ガスをＬＮＧの冷熱等を利用して液化する液化装置と、
前記液化装置から送給された液状物質を気化させる気化装置と、
を備え、前記気化装置で発生したガスを前記クラスレート生成機へ送り、ＬＮＧの冷熱を利用することを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の発電システム。
【請求項５】
前記クラスレート分解機から排出された前記液状媒体の熱を前記クラスレートスラリーへ伝達させる熱交換器を設けたことを特徴とする請求項１〜４のうち何れか1項に記載の発電システム。
【請求項６】
前記クラスレートがハイドレートであり、前記クラスレート生成機がハイドレート生成機であり、前記クラスレート分解機がハイドレート分解機であり、前記クラスレートスラリーがハイドレートスラリーであることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか１項に記載の発電システム。
【請求項７】
前記ガスタービンから排出された低圧ガスを海水の保有熱を用いて所定温度にまで加温するガス加温部が設けられ、前記ガス加温部から排出された低圧ガスが前記クラスレート生成機に供給されることを特徴とする請求項６に記載の発電システム。
【請求項８】
前記クラスレート分解機から排出された前記液状媒体の圧力から動力回収するタービンを備え、前記タービンの回転により発電することを特徴とする請求項１〜７のうち何れか１項に記載の発電システム。
【請求項９】
前記クラスレート分解機から排出された前記液状媒体の圧力と前記クラスレートスラリーの圧力との差圧を利用することにより、前記クラスレートスラリーを加圧して前記クラスレート分解機へ供給すると共に動力を回収する駆動ユニットを設けたことを特徴とする請求項１〜７のうち何れか１項に記載の発電システム。
【請求項１０】
前記クラスレート分解機で、加熱源として、排水、排ガス、冷却塔リターン水、又は、蒸気タービンの排気等を用いることを特徴とする請求項１〜９のうち何れか1項に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンで発電する発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧのガス化のための温熱源としては、一般に海水が用いられており、ＬＮＧの冷熱は莫大なものであるにもかかわらず、この冷熱が海へ廃棄されている。なお、ＬＮＧとは液化天然ガスのことである。
【０００３】
ＬＮＧの冷熱を利用する形態としては、空気の深冷分離、冷熱発電、低温破砕などがあるが、この中でも冷熱発電については、プロパンやフロンを媒体として用いて燃焼させない形態が知られている。
【０００４】
なお、クラスレートとは、２つの異種分子の一方が格子構造であり、この分子（ホスト）の中に他の分子（ゲスト）が入り込んだ形をなす一種の付加化合物であって、格子構造が籠状のものをいう。ハイドレートとは、クラスレートの一種であって、上記の籠状の格子構造を水分子が形成し、この中に、メタン、エタン、プロパン、ブタン、二酸化炭素等の分子（ゲスト）が閉じ込められた個体化合物質で、籠の中に閉じ込められた分子がメタンであるものがメタンハイドレートである。ハイドレートを製造する際には、一般的に、加圧下において０〜５℃の水にメタン等のガスを吹き込み、ハイドレート生成熱を除去するように冷却してハイドレートを生成している。
【０００５】
ところで、ハイドレートは水を含んでいるため、そのままで燃料とするのではなく、ハイドレート分解装置でガス化して、そのガスを燃焼させて発電させるものが一般的である（例えば特許文献１〜３参照）。この一般的な考えでは、ハイドレートの持つ潜熱が高く、高圧水が有効に利用できる特性が生かされていない。
【０００６】
しかし、更に高い効率で利用できる発電システムが求められていた。
【特許文献１】特開平１１−２００８８４号公報
【特許文献２】特開２００１−２０７８６１号公報
【特許文献３】特開２００２−３７１８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮して、高効率で発電できる発電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、クラスレートやハイドレートを分解させて生じたガスを燃焼させないことに着目した。そして、このクラスレートやハイドレートの分解工程をガスタービン、高圧水タービン、クラスレートやハイドレートの生成工程と結びつけ、大気や海に捨てている低レベルの潜熱やＬＮＧの冷熱を利用することにより、発電を高効率で行うことができることに気が付いた。そして、クラスレートやハイドレートを燃焼させずに循環させる新しい発電システムを鋭意検討し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、供給されたクラスレートスラリー中のクラスレートを分解して高圧ガスを発生させるクラスレート分解機と、前記クラスレート分解機で発生した前記高圧ガスが動力源として供給されるガスタービンと、前記ガスタービンの回転により発電する発電機と、前記クラスレート分解機から排出された液状媒体に前記ガスタービンから排出された低圧ガスを吹き込んで前記クラスレートスラリーを生成するクラスレート生成機と、を備え、前記クラスレートスラリーを構成する成分を循環させて前記ガスタービンを回転させることにより発電することを特徴とする。
【００１０】
高圧ガスは、ガスタービンを回転させることにより低圧ガスとなり、この低圧ガスはクラスレート生成機へ供給される。また、クラスレートスラリーを構成していてクラスレート分解機から排出された液状媒体もクラスレート生成機へ供給される。
【００１１】
クラスレート生成機では、この低圧ガスを上記の液状媒体へ吹き込んでクラスレートスラリーを生成する。クラスレートスラリーを生成する際には熱が発生するので除熱を行いながら生成する。
【００１２】
クラスレート生成機で生成されたクラスレートスラリーは、クラスレート分解機へ再び供給される。
【００１３】
これにより、クラスレートを構成する成分が循環しながらガスタービンを回転させて発電させることができるので、クラスレートを燃焼させずに循環させてガスタービンを回転させる高効率の発電システムが実現される。
【００１４】
なお、クラスレートを構成するガスや液状媒体の組成、成分等は特に限定しない。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記クラスレート生成機で、除熱源として天然ガスなどの冷熱を用いることを特徴とする。
【００１６】
これにより、天然ガスなどの冷熱を効率良く利用することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記クラスレート生成機の下流側に添加剤分離器が設けられ、前記クラスレートの平衡圧を下げる添加剤を前記クラスレート生成機に投入し、前記添加剤分離器によって前記添加剤を回収して前記クラスレート生成機へ戻すことを特徴とする。
【００１８】
これにより、クラスレート生成機へ供給する低圧ガスのガス圧を低下させることができる。従って、ガスタービンから排気される排気圧を低下させることができるので、発電効率を著しく上げることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記ガスタービンから排出された前記低圧ガスをＬＮＧの冷熱等を利用して液化する液化装置と、前記液化装置から送給された液状物質を気化させる気化装置と、を備え、前記気化装置で発生したガスを前記クラスレート生成機へ送り、ＬＮＧの冷熱を利用することを特徴とする。
【００２０】
これにより、発電効率を上げ、発電システムの大幅なコンパクト化を図ることができる。また、液化装置による液化では、気化させる際に従来では主として海水に捨てられていたＬＮＧの冷熱を用いることができるので、大幅な省エネ化を達成できる。
【００２１】
なお、気化装置による気化では熱源として海水を用いてもよい。これにより、更なる省エネ化を行うことができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、前記クラスレート分解機から排出された前記液状媒体の熱を前記クラスレートスラリーへ伝達させる熱交換器を設けたことを特徴とする。
【００２３】
これにより、クラスレート分解機から排出された上記液状媒体の低レベルの熱を有効に利用することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、前記クラスレートがハイドレートであり、前記クラスレート生成機がハイドレート生成機であり、前記クラスレート分解機がハイドレート分解機であり、前記クラスレートスラリーがハイドレートスラリーであることを特徴とする。
【００２５】
これにより、上記液状媒体は水であるので、媒体自身の取扱いは、凍結問題を除けば容易となる。なお、この水が凍らないようにするために、スラリー温度が０℃以下とならないように留意する必要がある。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、前記ガスタービンから排出された低圧ガスを海水の保有熱を用いて所定温度にまで加温するガス加温部が設けられ、前記ガス加温部から排出された低圧ガスが前記クラスレート生成機に供給されることを特徴とする。
【００２７】
これにより、ガスタービンから排出された低圧ガスを、有用な熱源を使用することなく加温することができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、前記クラスレート分解機から排出された前記液状媒体の圧力を利用して回転させるタービンを備え、前記タービンの回転により発電することを特徴とする。
【００２９】
クラスレート分解機内では高圧ガスを発生させているので、クラスレート分解機から排出される液状媒体は高圧である。請求項８に記載の発明では、この液状媒体の高圧を利用してタービンを回転させて発電しており、これにより、発電効率を更に向上させることができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、前記クラスレート分解機から排出された前記液状媒体の圧力と前記クラスレートスラリーの圧力との差圧を利用することにより、前記クラスレートスラリーを加圧して前記クラスレート分解機へ供給すると共に動力を回収する駆動ユニットを設けたことを特徴とする。
【００３１】
クラスレート分解機内では高圧ガスを発生させているので、クラスレート分解機から排出される液状媒体は高圧である。請求項９に記載の発明では、この液状媒体の高圧を利用してクラスレートスラリーを加圧してクラスレート分解機へ送給すると共に駆動ユニットで動力を回収しており、これにより、更なる省エネ化を達成できる。
【００３２】
請求項１０に記載の発明は、前記クラスレート分解機で、加熱源として、排水、排ガス、冷却塔リターン水、又は、蒸気タービンの排気（排出蒸気）等を用いることを特徴とする。
【００３３】
これにより、低レベルの排熱を利用して、クラスレート分解機に要求される加熱エネルギーの省エネ化を達成できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は上記構成としたので、高効率で発電できる発電システムを実現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、クラスレートがハイドレートである例を実施形態として挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１に示すように、第１実施形態に係る発電システム１０には、供給されたハイドレートスラリー中のハイドレートを分解して高圧ガスを発生させるハイドレート分解機１２と、ハイドレート分解機１２で発生した高圧ガス１４が動力源として供給される第１高圧ガスタービン１８と、第１高圧ガスタービン１８の回転により発電する発電機１９と、ハイドレート分解機１２から排出された高圧水１５に、第１高圧ガスタービン１８から排出された低圧ガス１７を吹き込んで上記ハイドレートスラリーを生成するハイドレート生成機２４と、が設けられており、ハイドレートスラリーを構成する炭化水素成分及び水を循環させて第１高圧ガスタービン１８を回転させることにより発電するシステムにされている。この発電システム１０は、海岸沿いに設置されており、熱源（温熱源）として海水を用いることができ、しかも、ＬＮＧを気化させるプラントに隣接して設けられていて、冷熱源として、ＬＮＧ及び天然ガスなどの冷熱を利用できるようになっている。
【００３７】
ハイドレート生成機２４の排出側には添加剤分離器２６が設けられており、ハイドレート平衡圧を低下させる添加剤をハイドレート生成機２４に投入し、添加剤分離器２６によって添加剤を回収してハイドレート生成機２４へ戻すようになっている。この結果、ハイドレート生成機２４へ供給するハイドレートガス圧が下げられており、第１高圧ガスタービン１８から排気される排気圧を低下させることができ、発電出力を大幅に上げている。
【００３８】
添加剤分離器２６の下流側には、低圧のハイドレートスラリー２８Ｘを加圧して高圧のハイドレートスラリー２８Ｙとして送り出すスラリー搬送ポンプ３０が設けられている。
【００３９】
更に、スラリー搬送ポンプ３０の下流側には、ハイドレートスラリー２８Ｙを貯留しておくスラリーホルダー３２Ａ、３２Ｂが、交互に切り替えて使用できるように並列に接続されている。スラリーホルダー３２Ａ、３２Ｂの容量、個数は、循環させるハイドレートスラリーの量に応じて増やすことが可能になっている。
【００４０】
スラリーホルダー３２Ａ、３２Ｂの下端にはハイドレートスラリー２８Ｚを送給するためのスラリー用配管３４Ａ、３４Ｂがそれぞれ接続されており、ハイドレートスラリー２８Ｚがハイドレート分解機１２へ送給されるようになっている。
【００４１】
ハイドレート分解機１２には、熱を供給するための熱源３６が接続されており、ハイドレート分解機１２は、供給された熱によって、ハイドレートスラリー２８Ｚに含まれるハイドレートを高圧ガス１４と高圧水１５とに分解するようになっている。熱源３６としては、例えば、発電システム１０に隣接するプラントで使用される冷却水のリターンを用いる。なお、発電システム１０に隣接するプラントで排気ガスを排出している場合、この排気ガスを用いても良い。
【００４２】
ハイドレート分解機１２の下端には、高圧水を取り出す高圧水用配管３８と、高圧水用配管３８から供給された高圧水１５を貯留しておく高圧水ホルダー４０とが設けられている。
【００４３】
高圧水ホルダー４０の下流側には、高圧水ホルダー４０から供給された高圧水１５によって回転する高圧水タービン４２と、高圧水タービン４２の回転力により発電する発電機４３と、が設けられている。
【００４４】
高圧水タービン４２の下流側には、高圧水タービン４２から排出された低圧水４５を取り出す低圧水用配管４４が接続されており、低圧水用配管４４の下流端はハイドレート生成機２４に接続されている。
【００４５】
一方、ハイドレート分解機１２の上端には、高圧ガスを取り出す高圧ガス用配管４８と、高圧ガス用配管４８から供給された高圧ガス１４を貯蔵しておく高圧ガスホルダー５０とが設けられている。また、スラリーホルダー３２Ａ、３２Ｂの上端には、高圧ガスホルダー５０に接続する均圧ライン５２Ａ、５２Ｂがそれぞれ接続されている。
【００４６】
高圧ガスホルダー５０の下流側には、高圧ガスホルダー５０から供給された高圧ガス１４によって回転する上述の第１高圧ガスタービン１８が設けられている。
【００４７】
第１高圧ガスタービン１８の下流側には、第１高圧ガスタービン１８から排出された低圧ガス１７を貯蔵しておく低圧ガスホルダー５４と、低圧ガスホルダー５４から供給された低圧ガス２３を加温する加温機５６と、が設けられている。加温機５６とハイドレート生成機２４とは低圧ガス用配管で接続されており、加温された低圧ガス５７がハイドレート生成機２４へ供給されるようになっている。
【００４８】
加温機５６には、熱を供給するための熱源５８が接続されており、供給された低圧ガス５７を０℃以上にまで加温するようになっている。これにより、ハイドレート生成機２４でハイドレートを生成する際、媒体である水が凍ることを防止できる。本実施形態では、熱源５８として海水を用いる。
【００４９】
また、スラリーホルダー３２Ａ、３２Ｂの上端には、ベントガスを流出させるベントガスライン６０Ａ、６０Ｂがそれぞれ接続されている。更に、ベントガスライン６０Ａ、６０Ｂは合流しており、その下流側には、ベントガスライン６０Ａ、６０Ｂから供給されたベントガスによって回転する第２高圧ガスタービン６４と、第２高圧ガスタービン６４によって回転する発電機６５と、が設けられている。第２高圧ガスタービン６４から排出された低圧ガス２１（温度は例えば−５０℃）は、第１高圧ガスタービン１８から排出された低圧ガス１７（温度は例えば−５０℃）と合流して低圧ガスホルダー５４へ貯蔵されるようになっている。
【００５０】
スラリー搬送ポンプ３０の下流側には、ハイドレートスラリー２８Ｙを貯留しておく上述のスラリーホルダー３２Ａ、３２Ｂが設けられている。スラリーホルダー３２Ａに貯留する場合は、関連バルブの開閉により、スラリーホルダー３２Ａの圧力を、第２高圧ガスタービン６４のサクション圧力まで脱圧してから、スラリー搬送ポンプ３０で移送する。スラリーホルダー３２Ａに規定量のスラリーが貯留されたら、関連バルブの開閉により高圧ガスホルダー５０と均圧にする。続いて、ハイドレートスラリー２８Ｙをスラリーホルダー３２Ｂに同じ操作で貯留する。
【００５１】
ハイドレート生成機２４では、供給された低圧水４５へ低圧ガス５７を吹き込むことにより、ハイドレートスラリー２８Ｘを再び生成するようになっている。また、ハイドレート生成機２４は、ＬＮＧを気化してなる天然ガス６８の冷熱を利用できるようになっており、ハイドレート生成時に生じる熱をこの冷熱で除去できるようになっている。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態では、ハイドレートを燃焼させずに分解、生成させるこにより水及びメタン、エタン、プロパン、ブタン、二酸化炭素等の分解ガス成分を循環させ、大気や海に捨てている低レベルの温熱や天然ガスなどの冷熱及び海水の温熱を利用して、ガスタービン、高圧水タービン等を使用することにより、高効率で発電できる発電システム１０を実現させている。
【００５３】
また、ベントガスライン６０Ａ、６０Ｂからのベントガスは第２高圧ガスタービン６４を回転させて発電させている。従って、発電効率が更に向上している。更に、添加剤分離器２６が設けられて添加剤がハイドレート生成機２４へ戻されており、ハイドレート生成機２４へ供給するガス圧を低下させることができるので、第１高圧ガスタービン１８及び第２高圧ガスタービン６４から排気される排気圧を低下させることができている。従って、発電効率が更に一層向上している。
【００５４】
また、ハイドレート生成機２４で、ＬＮＧを気化させた際の天然ガス６８の冷熱を利用してハイドレートを生成しており、その上、低圧ガスホルダー５４からの低圧ガス２３を０℃にまで加温する際、海水の熱を利用している。更に、ハイドレート分解機１２では、低レベルの温熱ゆえ従来では利用されていなかった冷却水のリターン等を熱源として利用している。従って、エネルギーの回収効率が著しく優れた発電システム１０を実現できる。また、熱源として利用された冷却水のリターンを冷却水として再度利用することができる。
【００５５】
＜実施例１（第１実施形態の実施例）＞
本実施例では、ハイドレートとしてメタンハイドレートを用い添加剤を利用しない例を挙げる。図２に示すように、本実施例では、ハイドレート生成機２４から送り出されるハイドレートスラリー２８Ｘでは、圧力が８ＭＰａ、温度が１０℃である。そして、スラリー搬送ポンプ３０から送り出されるハイドレートスラリー２８Ｙでは、２４ＭＰａ、１０℃である。この結果、スラリーホルダー３２Ａ、３２Ｂからハイドレート分解機１２へ送給されるハイドレートスラリー２８Ｚでは、２４ＭＰａ、１０℃である。
【００５６】
一方、ハイドレート分解機１２では、熱源３６として４０℃の冷却水リターンを用いる。この結果、ハイドレート分解機１２では２４ＭＰａ、２０℃となり、ハイドレートスラリー中のハイドレートが分解して高圧水１５と高圧ガス１４とが発生する。高圧水１５及び高圧ガス１４の圧力、温度は、何れも２４ＭＰａ、２０℃であり、この圧力、温度で高圧水タービン４２及び第１高圧ガスタービン１８に入る。なお、本実施例では、メタンハイドレートを用い高圧ガス１４としてメタンガスを発生させているので、この高圧ガス１４は超臨界状態となっている。従って、この高圧ガス１４をスーパーヒートにする必要はない。
【００５７】
高圧水１５は高圧水タービン４２を回転させることにより低圧水４５として排出される。この低圧水４５では８ＭＰａ、２０℃である。
【００５８】
高圧ガス１４は第１高圧ガスタービン１８を回転させることにより低圧ガス１７として排出される。この低圧ガス１７では８ＭＰａ、−５０℃である。
【００５９】
また、ベントガスライン６０Ａ、６０Ｂからのベントガスは第２高圧ガスタービン６４へ送られ、第２高圧ガスタービン６４を回転させることにより低圧ガス２１として排出される。この低圧ガス２１では、第１高圧ガスタービン１８からの低圧ガス１７と同じく８ＭＰａ、−５０℃である。
【００６０】
これらの低圧ガス１７、２１は低圧ガスホルダー５４へ入った後、加温機５６へ入る。加温機５６では、熱源５８として２０℃の海水を用いている。この結果、加温機５６から排出される低圧ガス５７では、８ＭＰａ、０℃となる。
【００６１】
ハイドレート生成機２４では、この低圧ガス５７を上記の低圧水４５の中へ吹き込むことによりハイドレートを生成している。その際、ＬＮＧを気化してなる１℃の天然ガス６８を用いている。この結果、ハイドレート生成機２４では、８ＭＰａ、１０℃のハイドレートスラリー２８Ｘが生成されている。
【００６２】
以上説明したように、本実施例では、安価なガスと水とから構成されるメタンハイドレートを燃焼させずにその成分を循環させており、大気や海に捨てている低レベルの温熱や天然ガスの冷熱、海水の温熱を利用して効率良く発電することが可能になる。
【００６３】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図３に示すように、本実施形態に係る発電システム７０では、第１実施形態に比べ、低圧ガスホルダー５４（図１参照）に代えて、第１高圧ガスタービン１８及び第２高圧ガスタービン６４の下流側に接続されたコンデンサー７２と、コンデンサー７２の下流側に接続されたＬＮＧ送給ポンプ７４と、ＬＮＧ送給ポンプ７４の下流側に接続された蒸発機７６と、が設けられている。
【００６４】
第１高圧ガスタービン１８及び第２高圧ガスタービン６４は互いに近い位置に設置されており、コンデンサー７２は第１高圧ガスタービン１８及び第２高圧ガスタービン６４の近くに配置されている。また、蒸発機７６はハイドレート生成機２４の近くに配置されており、蒸発機７６で発生した炭化水素ガス等はハイドレート生成機２４へ送給される。
【００６５】
コンデンサー７２は、低圧ガス１７、２１を液化する装置であり、液化する際、ＬＮＧ７３の冷熱を利用している。なお、低圧ガス１７、２１の圧力は実施例で示すようにかなり高いので、低圧ガス１７、２１としてメタンガスを使用していてもＬＮＧ７３の冷熱（最低温度は−１６２℃）で液化することが可能である。
【００６６】
蒸発機７６は、コンデンサー７２から供給された液化炭化水素７５を蒸発させる装置であり、蒸発させる際、熱源として海水７７を利用している。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態では、第１高圧ガスタービン１８及び第２高圧ガスタービン６４からそれぞれ排出された低圧ガス１７、２１をコンデンサー７２で液化し、蒸発機７６にまで搬送している。従って、第１実施形態に比べ、第１高圧ガスタービン１８及び第２高圧ガスタービン６４の排出口からハイドレート生成機２４までの大部分の距離で、循環させている炭化水素成分を気体（ガス体）ではなく液体で搬送することができる。これにより、発電システム７０の大幅なコンパクト化を図ることができる。しかも、コンデンサー７２による液化では、気化させる際に従来では主として海水に捨てられていたＬＮＧ７３の冷熱を用いることができると共に、蒸発機７６による気化では熱源として海水７７を用いることができるので、この液化、気化に必要なエネルギーを新たに必要とすることがなく、大幅な省エネ化を達成できる。また、第１高圧ガスタービン１８及び第２高圧ガスタービン６４から排気される炭化水素等のガスの圧力を第１実施形態よりも低くできるので、発電出力を増加させ、発電効率を向上させることができる。
【００６８】
＜実施例２（第２実施形態の実施例）＞
本実施例では、ハイドレートとしてメタンハイドレートを用い添加剤を利用しない例を挙げる。図４に示すように、本実施例では、第１高圧ガスタービン１８及び第２高圧ガスタービン６４から排気されるメタン成分の温度、圧力が実施例１に比べて異なる。それ以外の基本的な条件は実施例１と同じである。
【００６９】
第１高圧ガスタービン１８、及び、第２高圧ガスタービン６４からそれぞれ排気される低圧ガス１７、２１の温度、圧力は、何れも３ＭＰａ，−９５℃である。
【００７０】
この温度、圧力で低圧ガス１７、２１がコンデンサー７２へ入る。
【００７１】
コンデンサー７２では、約−１６２℃のＬＮＧ７３によって低圧ガス１７、２１が冷却され、液化メタン７５ＸとなってＬＮＧ送給ポンプ７４へ送給される。この液化メタン７５Ｘでは、３ＭＰａ、−９５℃である。冷却に用いたＬＮＧ７３は気化し、天然ガスとして利用される。
【００７２】
ＬＮＧ送給ポンプ７４からは液化メタン７５Ｙが蒸発機７６へ送給される。液化メタン７５Ｙでは、８ＭＰａ、−９５℃である。蒸発機７６は、２０℃の海水を用いて液化メタン７５Ｙを加温することにより蒸発させている。蒸発機７６から排出された低圧ガス７８では、実施例１と同じで８ＭＰａ、０℃である。
【００７３】
以上説明したように、本実施例では、安価なガスと水とから構成されるメタンハイドレートを燃焼させずにその成分を循環させており、大気や海に捨てている低レベルの温熱や天然ガス、ＬＮＧの冷熱及び海水の温熱の利用により装置のコンパクト化と高効率発電とが可能になる。なお、本実施例の発電システムは、ＬＮＧ発電設備に付帯した発電システムとして最適である。
【００７４】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図５に示すように、本実施形態に係る発電システム８０では、第１実施形態に比べ、高圧水タービン４２及びスラリー搬送ポンプ３０（何れも図１参照）に代えて、往復動ポンプ８２と、往復動ポンプ８２から動力を回収する動力回収機９０と、が設けられている。また、第２高圧ガスタービン６４（図１参照）を設けていない。更に、ハイドレート分解機１２の下流側には高圧ガスホルダー９２が設けられ、高圧ガスホルダー９２から高圧ガス１４が直接に第１高圧ガスタービン１８へ送られるようになっている。
【００７５】
図６に示すように、往復動ポンプ８２は、シリンダライナー８４と、シリンダライナー８４内を往復動するピストン８６と、ピストン８６に取付けられ、動力回収機９０へ動力を伝達するシャフト８８と、を備えている。シリンダライナー８４には、ハイドレート分解機１２からの高圧水１５が流入し、低圧水８３として流出する高圧水流入管９４Ａ及び低圧水流出管９４Ｂと、ハイドレート生成機２４から送給された低圧のハイドレートスラリー２８Ｘが流入するスラリー流入管９４Ｃと、加圧されて高圧になったハイドレートスラリー２８Ｙが流出するスラリー流出管９４Ｄと、が接続されている。高圧水流入管９４Ａ、低圧水流出管９４Ｂ、スラリー流入管９４Ｃ、及び、スラリー流出管９４Ｄには、それぞれ、開閉バルブ９６Ａ〜Ｄが設けられており、ピストン８６の往復動に応じて適宜開閉されるようになっている。
【００７６】
このような構成により、往復動ポンプ８２は、ハイドレート分解機１２から排出された高圧水によって動力を得ている。
【００７７】
すなわち、ピストン８６が押し上げられた状態で、開閉バルブ９６Ｂ、９６Ｃを閉にすると共に開閉バルブ９６Ａ、９６Ｄを開にすることにより、高圧水１５が往復動ポンプ８２へ入ることによってピストン８６が押し下げられ（図６の実線参照）、この結果、高圧のハイドレートスラリー２８Ｙが送り出される。
【００７８】
そして、ピストン８６が最奥にまで押し下げられた後、開閉バルブ９６Ａ、９６Ｄを閉にすると共に開閉バルブ９６Ｂ、９６Ｃを開にすることにより、高圧水流入管９４Ａからの高圧水１５の供給を停止する。この結果、スラリー流入管９４Ｃからハイドレートスラリー２８Ｘがシリンダライナー８４へ流入すると共に低圧水８３が流出し、ピストン８６が押し上げられる（図６の２点鎖線参照）。
【００７９】
この動作が繰り返されることにより、ハイドレートスラリー２８Ｘ、Ｙが搬送されると共に、シャフト８８が往復動して動力回収機９０で動力が回収される。
【００８０】
なお、図７に示すように、ハイドレート分解機１２と往復動ポンプ８２との間に熱交換器９８を設け、高圧水１５に残っている低レベルの熱量を、ハイドレートスラリーへ伝達させてもよい。この熱交換器９８を設けることは、高圧水１５とハイドレートスラリー２８（更にはクラスレートスラリー）との温度差が大きい場合、低レベルである高圧水１５の熱量を有効に回収する上で著しく有効である。
【００８１】
＜実施例３（第３実施形態の実施例）＞
本実施例では、ハイドレートとしてメタンハイドレートを用い添加剤を使用しない例を挙げる。図８に示すように、本実施例では、往復動ポンプ８２へ流入、流出する水及びハイドレートスラリーについての条件以外の基本的条件は実施例１と同様である。
【００８２】
高圧水流入管９４Ａを流れる高圧水１５では圧力が２４ＭＰａ、温度が１０〜２０℃であり、低圧水流出管９４Ｂから流出する低圧水８３では８ＭＰａ、１０〜２０℃である。また、スラリー流入管９４Ｃを流れるハイドレートスラリー２８Ｘでは８ＭＰａ、１０℃、スラリー流出管９４Ｄから流出するハイドレートスラリー２８Ｙでは２４ＭＰａ、１０℃である。
【００８３】
このように、本実施例では、高圧水１５の高圧を利用して、低圧のハイドレートスラリー２８Ｘを高圧にして搬送することができる。
【００８４】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１実施形態の発電システムの構成を示す模式図である。
【図２】実施例１の発電システムで、各ラインにおける圧力、温度を示す模式図である。
【図３】第２実施形態に係る発電システムの構成を示す模式図である。
【図４】実施例２の発電システムで、各ラインにおける圧力、温度を示す模式図である。
【図５】第３実施形態の発電システムの構成を示す模式図である。
【図６】第３実施形態の発電システムの往復動ポンプの構成を示す模式的な側面断面図である。
【図７】第３実施形態の発電システムで熱交換器を設けた例を示す模式図である。
【図８】実施例３の発電システムで、往復動ポンプに入出力する水及びハイドレートスラリーの圧力、温度を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０  発電システム
１２  ハイドレート分解機
１８  第１高圧ガスタービン（ガスタービン）
１９  発電機
２４  ハイドレート生成機（クラスレート生成機、ハイドレート生成機）
２６  添加剤分離器
４２  高圧水タービン（タービン）
５６  加温機（ガス加温部）
７０  発電システム
７２  コンデンサー（液化装置）
７６  蒸発機（気化装置）
８０  発電システム
８２  往復動ポンプ（駆動ユニット）
９０  動力回収機（駆動ユニット）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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