（都市ガス）圧縮装置の開発

三國重工業株式会社
はじめに（開発の背景）
欧州におけるコージェネレーションの普及率
は、日本に比べてはるかに進んでおり、オラン
ダにおいては国内発電量のおよそ３０％をコー
ジェネでまかなっている。
（1998 年調査）
このように欧州でコージェネレーションが普及
している理由としては以下のことがあげられる。
① 政府の普及政策
② 電力事業体制のあり方
③ 地域冷暖房の普及
写真 １ AR-166
④ 地球環境問題に対する高い意識
近年、日本においてもエネルギーの大量消費
に伴う CO2 や NOX、SOX 等の排出がオゾン層
燃料ガス圧縮機装置概要
の破壊、地球温暖化、酸性雨等の環境破壊の要
図１、２に示す通り圧縮装置は、吸込フィ
因と言われ、早期対応の必要性が叫ばれるよう
ルタ、圧縮機、オイルタンク、デミスタ、ガス
になった。
クーラ、吐出しフィルタ（油分離用）
、オイルフ
こうしたなかで、天然ガスを燃料とするコー
ィルタ、オイルクーラ、オイルポンプ、オイル
ジェネレーションシステムは、電気と熱の２つ
補給用リザーブタンクから構成され、機器概要
のエネルギーを有効利用し、環境保全に大きく
は次の通りである。
貢献するものとして、その普及が期待されるよ
・ 吸込フィルタ
うになった。
弊社では、天然ガス市場に早くから着目して
200 メッシュ、50 メッシュの多重構造
・ 圧縮機
おり、無給油式 CNG コンプレッサーを自社開
油潤滑式スクリュー（無段階容量制御用
発し、商品化した。
スライド弁・インジケータ、カムスイッ
今回、ガスタービン・コージェネレーション
用燃料ガス圧縮機の開発にも着手することにな
チ、及びポテンシャルメータ付属）
・ オイルタンク
った。開発にあたり、コージェネの先進国であ
潤滑兼冷却用オイル溜り。オイルタンク
るオランダ・ドイツの企業の技術協力を得て、
内でガスと油を分離。
（100ppm 以下）
圧縮機装置として商品化した。
・ オイルクーラ
・ デミスタ
ミスト化したオイル捕集。
油出口温度約 50℃
・ オイル補給用リザーブタンク
・ ガスクーラ
80℃近く上昇したガスを約 50℃に冷却。
装置稼動中でも油補給が可能
・ 制御盤
・ 吐出しフィルタ
油分離効率 0.5ppm 以下
液晶タッチパネル、シーケンサの採用
視認性、操作性良好
・ ２槽式オイルフィルタ
捕集効率 99.9％（25μm）装置稼動中で
も切替可能
写真２ 制御盤・液晶パネル
図１ 機器構成・配置
容量、圧力制御
燃料ガス圧縮装置の特長
ガスタービンの特長として、短時間で始動、
① 高い信頼性
構成装置は、世界中に納入実績がある製
停止が可能である。特に航空機転用型は、通常
品を採用。高い信頼性を誇る。
２∼３分で始動から全出力まで到達できる能力
② 無段階容量制御・省エネルギー形
を持つ。
スライド弁採用により、ガス消費量に対
実際の発電になると、電力の需要に応じて発電
し、無段階の容量制御を実現。消費電力
量も変動する。これをガス消費量で考えると、
を節約。
ガス消費量が発電量に応じて変動する事になる。
この時、ガスタービンに供給されるガス圧力は
③ 安定した運転制御
DSS/WSS 運転及び連続運転において、安
消費量に関係なく一定でなければならない。
定制御を実現。
例えば、年間を通して一定の電力を消費する場
合、一定の電気を発電する事になる。この場合
④ ダウンサイジング
設置スペースに制約を受けない、コンパ
のガス消費量は同じように一定となり、ガス容
クト化を実現。
量及び圧力制御は、比較的簡単な制御になる。
上記の様なケースは、容量制御弁〔スライド弁〕
⑤ 保守メンテナンスが容易
圧縮機ユニットの主要部品が容易に交換
を固定し、バイパス弁（PCV）で余分なガス量
できる設備（メンテナンスビーム）を標
を吸込側へ戻す事により、ガスタービンに供給
準装備。
する圧力を調圧すればよい。
しかし、電力消費が一定でない場合（例えば、
⑥ 視認性、操作性に優れた制御盤
液晶タッチパネル及びシーケンサの採用。
昼間の電力消費量と夜の電力消費量に差がある
場合）発電量が変動する事になる。発電量が変
型
番
CR 90
AR 166
AR 208
動するという事は、燃料として消費されるガス
量が変動する事になる。
取扱ガス
都市ガス（炭化水素系ガス）
吸込圧力
0.1∼0.7MPaG
消費量に合った状態で運転しなければ変動に追
吐出圧力
1.66∼2.06MPaG
従できないばかりでなく、非常に不経済な運転
動
力
75∼300kW
容
量
750∼2500Nm3 / h
状態となる。
このケースにおいては、消費量に合った制御位
置に容量制御弁（スライド弁）を動作させ、バ
イパス弁(PCV)で余分なガス量を吸込側へ戻す
事によりガスタービンに供給する圧力を調圧す
る。ガスタービンの運転状態は大きく分けて３
つある。
〔一例〕
① 起動時・・・・・ガス流量 約 0∼450Nm3/h
② 負荷変動時・・・ガス流量 約 450∼1690
Nm3/h の間で消費量変化する。
③ 負荷遮断・・・ガス流量 約1690∼450 Nm3/h
写真 ３
まで瞬時に変化する。
圧縮装置にとってこの要求はかなり過酷な要求
となる。
むすび
エネルギー自由化競争時代に入った今、エ
ネルギーコストと環境負荷の低減を両立させ、
今回、当社で採用した制御は、瞬時の消費量
電気と熱エネルギーを無駄なく利用できるガ
変化に対応する容量制御及び圧力制御の確立を
スコージェネレーションシステムが注目され
目標とし、圧力変動幅を約 1.5％以内を実現し
ている。
た。
適用分野
ガスタービン・コージェネレーション用は無
当社では、今後更なるコストパフォーマン
スを実現し、ガスコージェネレーションが普
及することを期待する。
論のこと、炭化水素系ガスのプロセスガス圧送
用として用途はひろい。
図 ２ P＆I