JP2003254084A - ガスハイドレートを用いる分散型コージェネレーション設備 - Google Patents

ガスハイドレートを用いる分散型コージェネレーション設備

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Hajime Kanda
神田  肇
Takeshi Suzuki
鈴木  剛
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Abstract

(57)【要約】 【課題】遠隔地へ天然ガスを安全かつ効率的に輸送し、
熱エネルギの供給量の向上を計る分散型コージェネレー
ション設備を提供する。 【解決手段】液化天然ガス受入れ基地等に設けた天然ガ
スハイドレート生成設備21で生成した天然ガスハイド
レートcを、輸送容器15で分散型コージェネレーショ
ン設備21に輸送し、該分散型コージェネレーション設
備21にて天然ガスハイドレートcを輸送容器15から
高圧容器22に間欠的に送出し、該高圧容器22内の天
然ガスハイドレートcを空調設備23の空調負荷で加温
された還水で燃料ガスa′と水bに分解し、生じた高圧
の燃料ガスa′をガスタービン等のガス消費機器25に
送出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガスハイドレ
ートを用いる分散型コージェネレーション設備に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、郊外に点在する大型のショッピ
ングセンターやスーパーマーケット、或いは、病院など
は、電力会社から電気を購入し、燃料会社から重油など
の燃料を購入して電気や熱エネルギーを賄っているが、
近年、電気と熱エネルギーの併給手段として、天然ガス
を利用したマイクロガスタービンや燃料電池などを利用
することが考えられている。
【0003】ところが、天然ガス導管の無い地域におい
ては、何らかの形で天然ガスを輸送し、又は冷熱を製造
する必要がある。そこで、LNG(液化天然ガス)やC
NG(圧縮天然ガス)の利用が考えられるが、LNGの
場合には、−162℃の状態を保つため、二重殻構造の
特殊なタンクを必要とする。また、CNG(圧縮天然ガ
ス)の場合には、25〜30MPa程度の高圧ガスの形
での輸送及び貯蔵となるため、小容量のシリンダータン
クを用いた輸送及び貯蔵となり、正味の輸送量及び貯蔵
量が少なくなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解消するために行なわれたものであり、遠隔地へ天然
ガスを安全、かつ、効率的に輸送し、熱エネルギーの供
給量の向上を計り得る天然ガスハイドレートを用いる分
散型コージェネレーション設備を提供することを主たる
目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1に記載の発明に係るガスハイドレートを用
いる分散型コージェネレーション設備は、ガスタービン
発電設備と、高圧容器と、温水ボイラ及び空調設備など
を備えた分散型コージェネレーション設備であって、液
化天然ガス受入れ基地又は天然ガス田に設けた天然ガス
ハイドレート生成設備で生成した天然ガスハイドレート
を、輸送容器を用いて分散型コージェネレーション設備
に輸送し、該分散型コージェネレーション設備にて天然
ガスハイドレートを輸送容器から高圧容器に間欠的に送
出し、該高圧容器内の天然ガスハイドレートを空調設備
の空調負荷で加温された還水によって燃料ガスと水に分
解し、分解により発生した高圧の燃料ガスをガスタービ
ンなどのガス消費機器に送出することを特徴とするガス
ハイドレートを用いる分散型コージェネレーション設備
である。
【0006】請求項2に記載の発明に係るガスハイドレ
ートを用いる分散型コージェネレーション設備は、ガス
タービン発電装置と、圧力容器と、温水ボイラ及び空調
設備で構成され、前記ガスタービン発電装置は、空気圧
縮機と、燃焼器と、ガスタービン及び発電機で構成さ
れ、前記圧力容器及び空調設備は、循環ポンプを備えた
循環パイプによって連通され、更に、前記圧力容器と燃
焼器とは、制御弁を備えた高圧パイプによって接続さ
れ、かつ、前記圧力容器は、開閉弁を備えた接続パイプ
を備えている請求項1記載のガスハイドレートを用いる
分散型コージェネレーション設備である。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
【0008】図1に示すように、液化天然ガス受入れ基
地又は天然ガス田などの基地10に設置した天然ガスハ
イドレート生成設備11では、図示しないLNGタンク
で気化したボイルオフガスや天然ガス田で採れた天然ガ
スaと水bを天然ガスハイドレート生成槽12に導入し
て天然ガスハイドレートcを生成するようになっている
(図3の符号A参照)。この天然ガスハイドレート生成
槽12は、公知の攪拌手段13を備え、槽内を攪拌する
ようになっている。
【0009】この天然ガスハイドレート生成槽12で生
成された天然ガスハイドレートcは、脱水機及び過冷却
器17によって脱水及び過冷却され(図3の符号B参
照)、ドライパウダー又はペレット状に処理された後、
大気圧になるまで脱圧され、可搬スキッド14上に搭載
した輸送容器15に積み込まれる(図3の符号C参
照)。天然ガスハイドレートcの過冷却には、例えば、
LNG(液化天然ガス)などが好ましく使用される。
【0010】しかる後に、天然ガスハイドレートを積み
込んだ輸送容器15は、トレラー16によって分散型コ
ージェネレーション設備20に輸送される。この分散型
コージェネレーション設備20は、図2に示すように、
中小規模のガスタービン発電装置21と、圧力容器22
と、空調設備23および温水ボイラ28で構成されてい
る。
【0011】上記ガスタービン発電装置21は、空気圧
縮機24と、燃焼器25と、ガスタービン26及び発電
機27で構成され、空気圧縮機24及び発電機27は、
ガスタービン26によって運転されるようになってい
る。
【0012】一方、圧力容器22及び空調設備23は、
熱交換器35を共有し、熱交換器35で加温された水b
を噴射ノズル36から圧力容器22内に噴射する一方、
熱交換器35で冷却された冷水b″を空調設備23に還
元するようになっている。符号29及び37は、循環ポ
ンプを示している。更に、圧力容器22及び燃焼器25
は、制御弁31を備えた高圧パイプ32によって接続さ
れている。また、圧力容器22は、開閉弁33を備えた
接続パイプ34を備えており、この接続パイプ34に輸
送容器15を接続するようになっている。
【0013】分散型コージェネレーション設備20の設
置場所に到着した輸送容器15は、トレラー16から切
り離され、可搬スキッド14と共に所定の場所に載置さ
れた後、圧力容器22の接続パイプ34に接続される
(図1参照)。この輸送容器15の内部は、例えば、大
気圧に保持されるとともに、−15℃程度に保持されて
いる。
【0014】しかして、開閉弁33を操作して輸送容器
15内の天然ガスハイドレートcを圧力容器22内に所
定量だけ取り込んだ後、循環ポンプ29及び37を運転
して圧力容器22内の水b及び空調設備23の水b′を
それぞれ循環させると、圧力容器22内の天然ガスハイ
ドレートcが高圧の燃料ガスa′と水bに分解される
(図3の符号C→D参照)。
【0015】分解により得られた高圧の燃料ガスa′
は、制御弁31によって所定の圧力、例えば、1〜2M
Paに圧力調整され、燃焼器25に供される(図3の符
号D→E参照)。そして、圧縮機24から供給される燃
焼用空気dと混合して燃焼し、燃焼ガスとなってガスタ
ービン26に供給され、発電機27を回転駆動する原動
力となる。
【0016】天然ガスハイドレートcの分解によって生
じた生成水bで冷却(例えば、7℃程度)された冷水
b″は、空調設備23に供される。この空調設備23を
通過する間に昇温(例えば、12℃程度)した還水b′
は、再度、熱交換器35に戻される。なお、余分な生成
水bは、図示しない貯水槽に移送される。
【0017】一方、ガスタービン26から排出された排
ガスeは、温水ボイラ28に導入され、温水の生成に供
される。そして、圧力容器22内の天然ガスハイドレー
トcが消費されると、輸送容器15から圧力容器22
に、再度、天然ガスハイドレートcが供給され、上記と
同様の作業が行なわれる。
【0018】図3は、天然ガスの解離曲線を示す線図で
あり、LNG受入れ基地のLNGタンクで気化したボイ
ルオフガスや天然ガス田で採れた天然ガスを天然ガスハ
イドレート生成槽で天然ガスハイドレートを生成し
(A)、これを脱水及び過冷却(B)してトレーラーに
積み込む(C)。この時、天然ガスハイドレートは、自
己保存状態にある。
【0019】分散コージェネレーションサイドで、空調
器などの負荷によって天然ガスハイドレートを分解して
燃料ガス及び水を分離する(C→D→E)。発生した燃
料ガスは、ガスホルダー又はガスタービンなどのガス消
費機器に供給し、生成水は、貯水槽に移送する。
【0020】以上の説明では、天然ガスハイドレートが
分解してできた燃料ガスをガスタービンに供給する場合
について説明したが、例えば、ガスエンジンや、燃料電
池などのガス消費機器に供給することも考えられる。
【0021】
【発明の効果】上記のように、本発明は、ガスタービン
発電設備と、高圧容器と、温水ボイラ及び空調設備など
を備えた分散型コージェネレーション設備であって、液
化天然ガス受入れ基地又は天然ガス田に設けた天然ガス
ハイドレート生成設備で生成した天然ガスハイドレート
を、輸送容器を用いて分散型コージェネレーション設備
に輸送し、該分散型コージェネレーション設備にて天然
ガスハイドレートを輸送容器から高圧容器に間欠的に送
出し、該高圧容器内の天然ガスハイドレートを空調設備
の空調負荷で加温された還水によって燃料ガスと水に分
解し、分解により発生した高圧の燃料ガスをガスタービ
ンなどのガス消費機器に送出することに特徴がある。
【0022】従って、本発明によれば、ガスタービンに
よる発電によって電気が賄える一方、ガスタービン排ガ
スを利用して温熱が賄えるとともに、空調設備による冷
熱が賄える。
【0023】その上、本発明は、上記のように、高圧容
器に冷凍負荷還水(12℃程度)を注入することで容易
に所定圧力(1〜2MPa)の燃料ガスが得られる。従
って、ガスタービンの場合には、燃料用ガス圧縮機が不
要となるため、設置コスト及び電気エネルギーを低減す
ることができる。
【0024】また、天然ガスハイドレート分解水は、7
℃程度の空調用冷水となり、そのまま空調負荷に利用さ
れ、12℃程度の還水となって、再度、天然ガスハイド
レートを分解する。すなわち、高圧容器が冷凍機と同様
の機能を有することとなることから、本方式を採ること
で通常必要とされる温水吸収式冷凍機が不要となり、設
置コスト及び電気エネルギーを低減することができる。
【0025】また、天然ガスハイドレートは、自己保存
性があるために、大気圧及び−15℃程度の環境下で安
定することから、保冷タンク内にて安全に保管又は輸送
できるメリットがあるが、LNGの場合には、−162
℃の状態を保つため、二重殻構造の特殊なタンクを必要
とする。また、CNG(圧縮天然ガス)の場合には、2
5〜30MPa程度の高圧ガスの形での輸送及び貯蔵と
なるため、小容量のシリンダータンクを用いた輸送及び
貯蔵となり、正味の輸送量及び貯蔵量が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る分散型コージェネレーション設備
の模式図である。
【図2】本発明に係る分散型コージェネレーション設備
の概略図である。
【図3】天然ガスの解離曲線を示す線図である。
【符号の説明】
11 天然ガスハイドレート生成設備 15 輸送容器 21 ガスタービン発電設備 22 高圧容器 23 空調設備 25 ガスタービンなどのガス消費機器 28 温水ボイラ a′ 燃料ガス b′ 還水 b 水 c 天然ガスハイドレート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービン発電設備と、高圧容器と、
    温水ボイラ及び空調設備などを備えた分散型コージェネ
    レーション設備であって、液化天然ガス受入れ基地又は
    天然ガス田に設けた天然ガスハイドレート生成設備で生
    成した天然ガスハイドレートを、輸送容器を用いて分散
    型コージェネレーション設備に輸送し、該分散型コージ
    ェネレーション設備にて天然ガスハイドレートを輸送容
    器から高圧容器に間欠的に送出し、該高圧容器内の天然
    ガスハイドレートを空調設備の空調負荷で加温された還
    水によって燃料ガスと水に分解し、分解により発生した
    高圧の燃料ガスをガスタービンなどのガス消費機器に送
    出することを特徴とするガスハイドレートを用いる分散
    型コージェネレーション設備。
  2. 【請求項2】 分散型コージェネレーション設備は、ガ
    スタービン発電装置と、圧力容器と、温水ボイラ及び空
    調設備で構成され、前記ガスタービン発電装置は、空気
    圧縮機と、燃焼器と、ガスタービン及び発電機で構成さ
    れ、前記圧力容器及び空調設備は、循環ポンプを備えた
    循環パイプによって連通され、更に、前記圧力容器と燃
    焼器とは、制御弁を備えた高圧パイプによって接続さ
    れ、かつ、前記圧力容器は、開閉弁を備えた接続パイプ
    を備えている請求項1記載のガスハイドレートを用いる
    分散型コージェネレーション設備。
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