JP2005146940A - コジェネレーションシステムの運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発電装置の運転条件に拘らず、排ガスボイラから所定の蒸発量を得ることで、コジェネレーションシステム全体の効率を向上させ、また前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に応じて、追焚き運転時の燃料供給量を適切に制御することである。
【解決手段】 発電装置１と、発電装置１からの排ガスを用いて燃料を燃焼させる追焚きバーナ７およびこの追焚きバーナ７へ空気を供給する空気供給手段８を備えた排ガスボイラ２とで構成されたコジェネレーションシステムの運転方法であって、前記発電装置１の運転条件および前記排ガスボイラ２への要求負荷に基いて、前記追焚きバーナ７への燃料供給量および空気供給量を調整する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、コジェネレーションシステムの運転方法に関するものである。

発電装置，たとえばガスタービンを原動機として用いた発電装置は、排ガスボイラと組み合せてコジェネレーションシステムとして構成し、前記ガスタービンの排ガスから熱回収を行うことにより、総合的な熱効率の向上を図っている。とくに、出力３００kW未満の発電装置（いわゆる、マイクロガスタービン装置）は、比較的小さい規模の店舗や工場，集合住宅向けの発電装置として注目を浴びており、このマイクロガスタービン装置も、通常、コジェネレーションシステムとして構成されている。

ところで、前記コジェネレーションシステムにおいて、前記排ガスボイラの蒸発量は、前記ガスタービンからの排ガスの流量や温度によって決まるため、前記ガスタービンの運転条件，すなわち前記発電装置の運転条件によっては、必要な蒸気量を得ることができないと云う問題があった。この理由は、たとえば前記マイクロガスタービン装置においては、発電量が多いときには、前記ガスタービンの排ガスの流量が多く、逆に発電量が少ないときには、前記ガスタービンの排ガスの流量が少なくなるため、前記マイクロガスタービン装置の運転条件に応じて、前記排ガスボイラにおける蒸発量が変動するからである。

また、前記マイクロガスタービン装置からの排ガスの温度は、比較的低い（３００℃以下）ため、前記排ガスボイラでの熱回収量を増加させることが難しく、最大蒸発量を増加させることが難しいという問題もある。

そこで、前記排ガスボイラにおいては、前記ガスタービンからの排ガスを導入し、排ガス中に残存する酸素を用いて燃料を燃焼させる，所謂追焚き運転を行うことによって、蒸発量を増加させている。しかし、前記追焚き運転を行った場合でも必要な蒸気量を得ることができないことがある。この理由は、前記追焚き運転時の燃料供給量の上限は、前記ガスタービンからの排ガスの流量および酸素濃度によって決まるため、前記マイクロガスタービン装置の発電量が少ないとき，すなわち前記ガスタービンからの排ガスの流量が少ないときには、前記燃料供給量を多くして燃焼量を増加させることができないからである。また、前記ガスタービンからの排ガスの流量は、前記マイクロガスタービン装置が最大発電量で運転しているときに最大流量となるため、このときの排ガスの流量および酸素濃度によって、前記追焚き運転時の最大燃焼量が決まるからである（たとえば、特許文献１参照）。

また、前記追焚き運転時、前記ガスタービンからの排ガスに加え、空気（大気）を前記排ガスボイラへ供給することで、前記追焚き運転時の燃料供給量を多くし、前記排ガスボイラの蒸発量を増加させることが行われている。この場合には、前記ガスタービンからの排ガスの流量に拘らず、前記排ガスボイラの蒸発量を増加させることができる。しかし、前記燃料供給量をむやみに多くすることはできない。すなわち、前記排ガスボイラおける燃焼量が、前記排ガスボイラの缶体における熱負荷の上限を超えると、前記缶体が焼損するおそれがあるからである。しかも、前記燃焼量の増加に応じて増加する前記排ガスボイラの圧損が、前記ガスタービンの排ガス出口側における許容圧損を超えると、前記ガスタービンからの排ガスの排出が妨げられ、前記ガスタービンの運転に支障をきたすからである。

特開２０００−４５７１０号公報

この発明が解決しようとする課題は、発電装置の運転条件に拘らず、排ガスボイラから所定の蒸発量を得ることができ、コジェネレーションシステム全体の効率を向上させ、また前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に応じて、追焚き運転時の燃料供給量を適切に制御することである。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、発電装置と、発電装置からの排ガスを用いて燃料を燃焼させる追焚きバーナおよびこの追焚きバーナへ空気を供給する空気供給手段を備えた排ガスボイラとで構成されたコジェネレーションシステムの運転方法であって、前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に基いて、前記追焚きバーナへの燃料供給量および空気供給量を調整することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、追焚き運転時、前記発電装置からの排ガス量に拘らず、前記追焚きバーナへの燃料供給量を調整することができるので、前記発電装置の運転条件に拘らず、前記排ガスボイラから所定量の蒸気量を得ることができる。

請求項２に記載の発明は、発電装置と、発電装置からの排ガスを用いて燃料を燃焼させる追焚きバーナおよびこの追焚きバーナへ空気を供給する空気供給手段を備えた排ガスボイラとで構成されたコジェネレーションシステムの運転方法であって、前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に基いて、排ガスからの排熱回収運転と、排ガスのみを導入する第一追焚き運転と、排ガスおよび空気を導入する第二追焚き運転とを切り替えることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、前記排ガスボイラを前記排熱回収運転，前記第一追焚き運転および前記第二追焚き運転に切り替え、前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に応じた適切な運転を行うことができる。

さらに、請求項３に記載の発明は、発電装置と、発電装置からの排ガスを用いて燃料を燃焼させる追焚きバーナおよびこの追焚きバーナへ空気を供給する空気供給手段を備えた排ガスボイラとで構成されたコジェネレーションシステムの運転方法であって、前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に基いて、前記追焚きバーナへの燃料供給量および空気供給量を調整し、排ガスからの排熱回収運転と、排ガスのみを導入する第一追焚き運転と、排ガスおよび空気を導入する第二追焚き運転とを切り替えることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、前記発電装置からの排ガス量に拘らず、前記追焚きバーナへの燃料供給量を調整することができるので、前記発電装置の運転条件に拘らず、前記排ガスボイラから所定量の蒸気量を得ることができる。しかも、前記排ガスボイラを前記排熱回収運転，前記第一追焚き運転および前記第二追焚き運転に切り替え、前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に応じた適切な運転を行うことができる。

この発明によれば、発電装置の運転条件に拘らず、排ガスボイラから所定の蒸発量を得ることで、コジェネレーションシステム全体の効率を向上させ、また前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に応じて、追焚き運転時の燃料供給量を適切に
制御することができる。

つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明は、ガスタービン，ガスエンジン，ディーゼルエンジンなどを原動機として用いた発電装置と、原動機の排ガスから熱回収を行う排ガスボイラとで構成されたコジェネレーションシステムにおいて好適に実施することができる。とくに、ガスタービンを原動機として用いた発電装置としては、電気事業法施行規則に規定され、出力が３００kw未満で、タービン主任技術者の選任が不要である発電装置（いわゆる、マイクロガスタービン装置）が好適である。

前記排ガスボイラは、前記発電装置からの排ガスが保有する熱（排熱）を利用して蒸気を発生させ、その発生蒸気を蒸気使用設備へ供給する装置である。前記排ガスボイラは、缶体と、追焚きバーナと、空気供給手段とを備えている。

前記追焚きバーナは、前記発電装置からの排ガスを用いてガス燃料などの燃料を燃焼させる装置である。また、前記追焚きバーナは、前記発電装置からの排ガスを主に用いて燃料を燃焼させるが、この発明においては、前記空気供給手段からの空気も用いて燃料を燃焼させるように構成されている。ここにおいて、「排ガスを用いて燃料を燃焼させる」とは、「排ガス中に残存する酸素を用いて燃料を燃焼させる。」と云う意味である。

前記空気供給手段は、前記追焚きバーナへ空気（大気）を供給する手段である。そして、前記空気供給手段は、前記追焚きバーナの上流側に設けられる押込型送風機または前記排ガスボイラの排ガス出口側に設けられる吸引型送風機とすることができる。

さて、この発明のコジェネレーションシステムの運転方法は、前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に基いて、前記追焚きバーナへの燃料供給量および空気供給量を調整することを特徴としている。

そのため、この発明の運転方法を実施するコジェネレーションシステムは、前記発電装置の運転条件の検出手段と、前記排ガスボイラへの要求負荷の検出手段と、前記運転条件の検出結果および前記要求負荷の検出結果に基いて、前記追焚きバーナへの燃料供給量および空気供給量を調整する制御装置とを備えている。

前記要求負荷の検出手段としては、前記排ガスボイラ内の蒸気圧を検出する圧力検出器を用いることができる。また、前記追焚きバーナへの燃料供給量の調整手段としては、流量制御弁を用いることができる。前記空気供給量の調整手段としては、前記空気供給手段と前記追焚きバーナとの間にダンパ，流量調整弁などの流量調整手段を設けるほか、前記空気供給手段としての送風機の回転数を調整する構成とすることができる。

つぎに、この発明の運転方法について説明する。まず、前記発電装置の運転条件は、前記発電装置における発電量として検出する。この発電量の検出信号により、前記原動機の運転条件を検出することができ、前記原動機の運転条件から前記原動機からの排ガスの条件（流量，温度，酸素濃度）を検出することができる。前記排ガスボイラへの要求負荷は、蒸気使用機器が要求する蒸発量であり、この要求蒸発量は、前記排ガスボイラにおける蒸気圧によって検出する。

この発明の運転方法においては、前記要求蒸発量から、前記追焚きバーナへ供給すべき要求燃料供給量を求める。そして、この要求燃料供給量と、前記原動機からの排ガスの条件に基いて、燃料を燃焼させるのに必要な要求空気供給量を求める。また、前記要求燃料供給量の上限，すなわち前記追焚きバーナの追焚き量の上限（最大追焚き量）は、前記排
ガスボイラの熱負荷の上限によって決まる燃焼量以下であり、かつ総圧損が前記原動機の許容圧損以下となる燃焼量に設定する。したがって、前記要求燃料供給量は、前記追焚き量の上限によって規制されることにより、実際に前記追焚きバーナへ供給される燃料供給量が決定され、この燃料供給量に応じて、排ガスのみでは不足する場合には、前記空気供給手段から所定量の空気が供給される。

以上のように、前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に基いて、前記追焚きバーナへの燃料供給量および空気供給量を調整することにより、前記発電装置からの排ガス量に拘らず、前記排ガスボイラへの要求負荷に応じて、前記追焚きバーナへの燃料供給量および前記空気供給手段からの空気供給量を適切に調整し、前記排ガスボイラから所定量の蒸発量を得ることができる。

また、この発明の運転方法は、前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に基いて、排ガスからの排熱回収運転と、排ガスのみを導入する第一追焚き運転と、排ガスと空気とを導入する第二追焚き運転とを切り替える運転方法とすることができる。すなわち、前記排ガスボイラへの要求負荷および前記発電装置の運転条件から、前記発電装置からの排ガスの流量で、前記排ガスボイラへの要求負荷に対応可能な場合には、前記排ガスボイラは、前記各追焚き運転を行うことなく、前記排熱回収運転を行う。そして、前記排ガスボイラへの要求負荷がさらに増加して、蒸発量が不足する場合には、前記追焚きバーナへ燃料を供給し、前記第一追焚き運転を行う。前記排ガスボイラへの要求負荷がさらに増加すると、燃料供給量を増加させるとともに、前記追焚きバーナへ空気も供給し、前記第二追焚き運転を行う。

ここにおいて、前記排熱回収運転と前記第一追焚き運転との切替えは、前記排ガスボイラへの要求負荷が、排ガスからの熱回収のみによる蒸発量を上回ったときに行う。また、前記第一追焚き運転と前記第二追焚き運転との切替えは、前記排ガスボイラへの要求負荷が、排ガスのみによる追焚きによる蒸発量を上回ったときに行う。また、前記第二追焚き運転は、このときの燃料供給量による発熱量と排ガスの熱とを合計した熱量が、前記排ガスボイラの缶体の熱負荷を超えない範囲であり，かつ追焚き運転時に、前記排ガスボイラの圧損が前記発電装置の排ガス出口側での許容圧損に以下に維持することができる燃焼量で行う。

したがって、この実施の形態によれば、前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に応じて、前記排ガスボイラを適切な運転，すなわち前記排熱回収運転，前記第一追焚き運転および前記第二追焚き運転に切り替えることができる。

また、この発明の運転方法は、前記発電装置の運転条件および前記排ガスボイラへの要求負荷に基いて、前記追焚きバーナへの燃料供給量および空気供給量を調整することにより、排ガスからの排熱回収運転，排ガスのみを導入する第一追焚き運転および排ガスと空気とを導入する第二追焚き運転を切り替えるコジェネレーションシステムの運転方法とすることができる。

また、この発明の運転方法においては、追焚き量の上限を前記排ガスボイラの熱負荷や前記排ガスボイラにおける圧損に基いて制限することができる。これにより、前記排ガスボイラの性能を目一杯引き出すことができる。したがって、この発明は、以下の実施の形態を含んでいる。

すなわち、この発明の運転方法は、前記発電装置の運転条件，前記排ガスボイラへの要求負荷および前記運転条件に応じた前記排ガスボイラの最大追焚き量に基いて、前記追焚きバーナへの燃料供給量および空気供給量を調整するコジェネレーションシステムの運転
方法である。

また、この発明の運転方法は、前記発電装置の運転条件，前記排ガスボイラへの要求負荷および前記運転条件に応じた前記排ガスボイラの最大追焚き量に基いて、排ガスからの排熱回収運転と、排ガスのみを導入する第一追焚き運転と、排ガスおよび空気を導入する第二追焚き運転とを切り替えるコジェネレーションシステムの運転方法である。

さらに、この発明の運転方法は、前記発電装置の運転条件，前記排ガスボイラへの要求負荷および前記運転条件に応じた前記排ガスボイラの最大追焚き量に基いて、前記追焚きバーナへの燃料供給量および空気供給量を調整し、排ガスからの排熱回収運転と、排ガスのみを導入する第一追焚き運転と、排ガスおよび空気を導入する第二追焚き運転を切り替えるコジェネレーションシステムの運転方法である。

さらに、前記の実施の形態においては、排ガスボイラを蒸気ボイラとしているが、温水ボイラとすることができる。

したがって、この発明によれば、前記排ガスボイラの性能を最大限に引き出すことにより、蒸発量を増大させることができ、かつ前記コジェネレーションシステムの総合効率を向上させることができる。たとえば、前記マイクロガスタービン装置と組み合せた場合のコジェネレーションシステムの総合効率を８０％以上とすることができる。その結果、コジェネレーションシステムの普及を促進し、もって地球環境の保全に貢献することができるなど、産業的価値は多大である。

以上の説明では、前記発電装置に１台の排ガスボイラを接続したコジェネレーションシステムについて説明したが、この発明においては、前記発電装置に複数台の前記排ガスボイラを互いに並列に接続し、前記発電装置からの排ガスを前記各排ガスボイラヘ並列に流通させるように構成することもできる。この場合は、前記各排ガスボイラによる圧損を前記排ガスボイラを１台接続した場合と比較して（１／接続台数）²に低減することができる。しかも、複数台の前記排ガスボイラにより伝熱面積が増加するので、前記各排ガスボイラによる総蒸発量（並列接続された前記排ガスボイラの蒸発量の合計）を増大させることができる。

この場合、前記各排ガスボイラのうち、前記追焚きバーナは、すべての排ガスボイラに設けることもできるし、また一部の排ガスボイラにのみ設けることもできる。また、前記空気供給手段は、前記追焚きバーナを設けた各排ガスボイラのうち、すべての排ガスボイラに設けることもできるし、また一部の排ガスボイラにのみ設けることもできる。

また、この発明においては、実施に応じて、複数台の発電装置に１台の排ガスボイラを直列に接続することができるし、また複数台の発電装置に１台の排ガスボイラを接続することもできる。

以下、この発明の具体的実施例を図面に基いて詳細に説明する。図１は、この発明を実施するコジェネレーションシステムの一構成例の説明図であり、図２は、図１に示す排ガスボイラにおける追焚きバーナ部分の縦断側面の説明図であり、また図３は、図１に示す発電装置の発電量と排ガスボイラの蒸発量との関係を示す説明図である。

図１において、コジェネレーションシステムは、発電装置１と、排ガスボイラ２と、給水予熱器３とから構成されている。前記発電装置１は、出力３００kW未満の発電装置（いわゆる、マイクロガスタービン装置）であって、原動機としてのガスタービン４と、この
ガスタービン４によって駆動される発電機５とを備えている。

前記排ガスボイラ２は、缶体６と、追焚きバーナ７と、送風機８とを備えている。前記缶体６は、多数の垂直の水管９，９，…を内外二重の環状水管列（符号省略）として配置し、内側の環状水管列で囲まれる空間を燃焼室１０としている。

前記追焚きバーナ７は、前記ガスタービン４からの排ガスを導入し、排ガス中に残存する酸素を用いてガス燃料を燃焼させるバーナである。したがって、前記追焚きバーナ７には、前記ガスタービン４からの排ガスを前記追焚きバーナ７へ導く第一排ガス通路１１が接続されている。また、前記追焚きバーナ７には、燃料供給ライン１２が接続されている。前記送風機８は、前記追焚きバーナ７へ空気（大気）を供給するための空気供給手段であって、前記追焚きバーナ７とは、送風通路１３を介して接続されている。前記送風機８は、空気供給量を調整するため、インバータ装置（図示省略）により、回転数を調整することができるようになっている。また、前記排ガスボイラ２には、生成された蒸気を蒸気使用設備（図示省略）へ供給する蒸気供給路１４が接続されている。

前記給水予熱器３には、前記排ガスボイラ２からの排ガスを前記給水予熱器３へ導く第二排ガス通路１５と、前記給水予熱器３からの排ガスを煙突（図示省略）へ導く第三排ガス通路１６が接続されている。

この構成例において、前記第一排ガス通路１１と前記第三排ガス通路１６との間には、バイパス通路１７が接続されている。前記第一排ガス通路１１における前記バイパス通路１７の接続部と前記排ガスボイラ２との間には、第一排ガスダンパ１８が設けられており、前記バイパス通路１７には、第二排ガスダンパ１９が設けられている。前記バイパス通路１７および前記各排ガスダンパ１８，１９は、前記排ガスボイラ２へ流入する排ガス量を調整する機能を備えている。

つぎに、前記追焚きバーナ７について、図２を参照しながら説明する。前記追焚きバーナ７は、前記ガスタービン４からの排ガスを導くウインドボックス２０と、ガス燃料が流通するガス管２１と、前記送風機８からの空気を通過させる空気管２２と、排ガスを通過させる多数の第一空気孔２３，２３，…を設けたラッパ状のノズル２４とから構成されている。

前記ガス管２１は、前記空気管２２の内側にほぼ同軸状に配置されており、前記空気管２２と前記ガス管２１との間の環状空間（符号省略）を空気が通過するようになっている。前記ガス管２１は、その先端部分（図４の下方部分）からガス燃料を主に噴出するように構成されているが、前記ガス管２１の途中にも、ガス燃料の噴出孔２５，２５，…が複数設けられている。前記ノズル２４は、前記空気管２２の先端に設けられている。

前記ウインドボックス２０は、図２に実線矢印で示すように、排ガスの流路を形成する三重の第一筒２６，第二筒２７および第三筒２８から構成されている。外側の第一筒２６には、前記第一排ガス通路１１を連結するための接続ダクト２９が接続されている。前記ウインドボックス２０の底面には、複数の第二空気孔３０，３０，…が形成されている。これらの第二空気孔３０は、前記接続ダクト２９からの排ガスを一番内側の第三筒２８を経由することなく、前記排ガスボイラ２の燃焼室１０内へ流通させる機能を有している。こうした構成の前記ウインドボックス２０の構成部品は、全てが円筒形状をなしているので、排ガス温度が約３００℃と高温であるにも拘わらず、熱的な変形に強い構造となっている。そして、前記ウインドボックス２０に対して、前記追焚きバーナ７は、前記ノズル２４が前記第三筒２８の途中に位置するように、取り付けられている。

つぎに、この構成例の制御構成について説明する。前記排ガスボイラ２には、前記排ガスボイラ２への要求負荷の検出手段として、圧力検出器３１が設けられている。また、前記燃料供給ライン１２には、前記追焚きバーナ７への燃料供給量を調整するための手段として、燃料調整弁３２が設けられている。そして、前記圧力検出器３１と前記燃料調整弁３２は、回線３３を介して制御装置３４にそれぞれ接続されている。また、前記制御装置３４には、前記発電装置１の運転条件の検出信号を得るため、前記発電装置１も前記回線３３を介して接続されている。また、前記制御装置３４には、前記送風機８も前記回線３３を介して接続されている。さらに、前記制御装置３４には、前記各排ガスダンパ１８，１９も前記回線３３を介して接続されている。

つぎに、この構成例における動作について、図１〜図３を参照しながら前記制御装置３４の制御内容とともに説明する。まず、この構成例における基本動作について説明する。この基本動作は、追焚きを行うことなく、前記ガスタービン４からの排ガスのみから熱を回収する運転（以下、「排熱回収運転」）と云う）である。この排熱回収運転においては、前記ガスタービン４からの排ガスが、前記第一排ガス通路１１を経て前記ウインドボックス２０へ供給される。そして、前記ウインドボックス２０内を通過した排ガスは、前記排ガスボイラ２内で熱回収が行われた後、前記第二排ガス通路１５から排出され、さらに前記給水予熱器３において熱回収がなされる。そして、前記排ガスボイラ２で発生した蒸気は前記蒸気供給路１４から前記蒸気使用設備へ供給される。また、前記缶体６の前記排ガス出口（図示省略）から流出する排ガスは、前記給水予熱器３において、前記排ガスボイラ２へ供給される水（給水）を予熱することにより、熱効率を高めている。

ここにおいて、前記排ガスボイラ２への排ガスの導入量は、前記圧力検出器３１により、前記缶体６内の蒸気圧を所定値に保持し、かつ水位制御手段（図示省略）により、前記缶体６内の水位を所定範囲に保持するように制御される。すなわち、前記圧力検出器３１からの検出値に応じて、前記各排ガスダンパ１８，１９を開閉制御することにより、前記第一排ガス通路１１から前記バイパス通路１７への排ガスの流量を増減させることで、前記排ガスボイラ２へ流入する排ガス量を調整することによって行われる。前記排熱回収運転は、図３の線Ａより下の領域での運転である。

つぎに、前記排ガスボイラ２において、前記追焚きバーナ７へ排ガスのみを導入して追焚きを行う第一追焚き運転と、前記追焚きバーナ７へ排ガスと空気とを導入して追焚きを行う第二追焚き運転とについて説明する。これらの各追焚き運転は、前記排熱回収運転とともに、前記圧力検出器３１による前記排ガスボイラ２への要求負荷および前記発電装置１の運転条件に基いて、前記追焚きバーナ７への燃料供給量および空気供給量を制御することにより、切り替え制御されるようになっている。ここにおいて、前記各追焚き運転時においては、前記第一排ガスダンパ１８が全開とされ，かつ前記第二排ガスダンパ１９が全閉とされるので、前記ガスタービン４からの排ガスの全量が前記排ガスボイラ２へ供給される。

前記制御装置３４には、前記発電装置１の運転条件（この実施例では、発電量）に応じた排ガスの流量，温度，酸素濃度に基いて、予め算出した以下の値を記憶させてある。まず前記各発電量における前記排熱回収運転時の蒸発量の最大値である。つぎに、前記各発電量における前記第一追焚き運転時の蒸発量の最大値およびこのときの燃料供給量（以下、「第一設定量」と云う）である。つぎに、前記各発電量における前記第二追焚き運転時の蒸発量の最大値およびこのときの燃料供給量の最大値（以下、「第二設定量」と云う）である。つぎに、前記缶体６における熱負荷および前記発電装置１の排ガス出口側における許容圧損によって制限される蒸発量およびこのとき（前記各追焚き運転時）の燃料供給量の最大値（以下、「第三設定量」と云う）である。

このときの前記各運転での発電量と蒸発量との関係は、図３に示すようになる。図３において、線Ａ〜Ｄは、それぞれ前記各発電量における前記排熱回収運転時の最大蒸発量，前記第一追焚き運転時の最大蒸発量，前記第二追焚き運転時の最大蒸発量，前記缶体６の熱負荷および前記ガスタービン１の許容圧損によって制限される蒸発量を示している。

まず、前記第一追焚き運転について説明する。前記制御装置３４は、前記発電装置１からの運転条件の検出信号と、前記圧力検出器３１からの蒸気圧の検出信号とに基いて、前記送風機８，前記燃料調整弁３２を制御する。すなわち、前記発電装置１の作動中、前記排ガスボイラ２への要求負荷（要求蒸発量）が増加したとき、前記制御装置３４は、まず前記圧力検出器３１からの検出信号と、前記発電装置１からの運転条件の検出信号とに基いて、前記発電装置１からの排ガスのみによって前記要求負荷に対応する蒸発量を達成できるかどうかを判断する。そして、前記排熱回収運転によって、前記要求負荷を満たすことができないときは、前記要求負荷に基いて、前記追焚きバーナ７へ供給すべき燃料供給量（以下、「要求燃料供給量」と云う）を求める。

つぎに、前記制御装置３４は、前記発電装置１の運転条件を参照しながら、前記要求燃料供給量と前記各設定量とを比較する。このとき、前記要求燃料供給量が前記第一設定量以下であれば、前記制御装置３４は、前記燃料調整弁３２を作動させ、前記追焚きバーナ７へ前記要求燃料供給量のガス燃料を供給し、点火装置（図示省略）によって点火し、前記第一追焚き運転を開始する。そして、前記第一追焚き運転中、前記制御装置３４は、前記発電装置１の運転条件と、前記排ガスボイラ２への要求負荷を監視し、前記追焚きバーナ７への燃料供給量を前記第一設定量以下の値に制御する。すなわち、前記第一追焚き運転は、図３に示すように、線Ａ，Ｂ間の領域での運転である。

また、前記要求燃料供給量が前記第一設定量以上の場合、前記制御装置３４は、前記発電装置１の運転条件を参照しながら、前記要求燃料供給量と前記第二最大燃料供給量とを比較する。このとき、前記要求燃料供給量が前記第二設定量以下であれば、前記制御装置３４は、前記送風機８を作動させて前記追焚きバーナ７へ空気を供給するとともに、前記燃料調整弁３２を作動させて、さらに燃料供給量を増加させ、前記第二追焚き運転を開始する。

このとき、前記送風機８による空気供給量は、前記要求負荷に基いて増加させたガス燃料を燃焼させ得る量に調整される。ここで、前記送風機８をオンオフ制御とし、前記第二追焚き運転時には、連続運転させることにより、空気供給量を一定とすることができ、この場合には、制御内容を簡略化することができる。

そして、前記第二追焚き運転中、前記制御装置３４は、前記発電装置１の運転条件と、前記排ガスボイラ２への要求負荷を監視し、前記追焚きバーナ７への実際の燃料供給量を前記第一設定量以上，前記第二設定量以下の値に制御する。ここにおいて、さらに前記排ガスボイラ２への要求負荷が増加した場合には、前記要求燃料供給量に応じて実際の燃料供給量を増加させるが、前記第三設定量を超える場合は、前記第三設定量までに制限し、前記排ガスボイラ２の焼損や、前記発電装置１の下流側の圧損増加による前記発電装置１の運転不良を防止する。すなわち、前記第二追焚き運転は、図３に示すように、線Ｂより上で、線Ｃかつ線Ｄよりも下の領域での運転である。

前記第二追焚き運転では、排ガスおよび空気を前記追焚きバーナ７へ供給して追焚きを行うため、前記第一追焚き運転のように排ガスのみを供給して追焚きを行う場合に比べて、多くのガス燃料を燃焼させることができる。そのため、前記排ガスボイラ２の蒸発量を増加させ、所定の蒸発量とすることができる。

ここにおいて、前記排熱回収運転，前記第一追焚き運転によって、前記排ガスボイラ２への要求負荷を満たすことができるときは、前記各運転を維持する。また、前記排ガスボイラ２は、前記各追焚き運転時も前記水位制御手段により、前記排ガスボイラ２内の水位を所定範囲に保持するように制御される。

また、前記発電装置１が停止しているとき，すなわち前記排ガスボイラ２へ排ガスが供給されていないときに蒸気が必要な場合には、前記送風機８を作動させて、前記追焚きバーナ７へ空気を供給するとともに、この空気供給量に対応する量のガス燃料を前記追焚きバーナ７へ供給することができる。この場合には、前記追焚きバーナ７を通常のバーナとして機能させることができ、前記排ガスボイラ２を通常のボイラとして機能させることができる。したがって、前記発電装置１が停止していても、前記排ガスボイラ２を単独で運転して、蒸気を供給することができる。

以上のように、この実施例によれば、前記各追焚き運転時の追焚き量の上限を前記排ガスボイラ２の熱負荷や前記排ガスボイラ２における圧損に基いて制限することにより、前記排ガスボイラ２の性能を目一杯引き出して蒸発量を増大させることができる。そのため、前記コジェネレーションシステムの総合効率を８０％以上とすることができる。その結果、コジェネレーションシステムの普及を促進し、もって地球環境の保全に貢献することができるなど、産業的価値は多大である。

また、この実施例によれば、前記追焚きバーナ７へ空気を供給するように構成しているので、前記発電装置１からの排ガスの流量に拘わらず、所定の蒸発量を得ることができる。しかも、前記発電装置１の停止時においても、前記排ガスボイラ２を通常のボイラと同様の単独運転を行うことができる。さらに、前記燃焼室１０における燃焼は、前記発電装置１からの排ガスを導入しているので、所謂排ガス再循環と同様の低ＮＯｘ効果が得られ、この構成例での実験によれば、排出ＮＯx値を４０ppm以下とすることができ、低ＮＯxのコジェネレーションシステムを提供することができる。

この発明を実施するコジェネレーションシステムの一構成例の説明図である。 図１に示す排ガスボイラにおける追焚きバーナ部分の縦断側面の説明図である。 図１に示す発電装置の発電量と排ガスボイラの蒸発量との関係を示す説明図である。

符号の説明

１ 発電装置
２ 排ガスボイラ
７ 追焚きバーナ
８ 送風機（空気供給手段）

Claims (3)

1. 発電装置１と、発電装置１からの排ガスを用いて燃料を燃焼させる追焚きバーナ７およびこの追焚きバーナ７へ空気を供給する空気供給手段８を備えた排ガスボイラ２とで構成されたコジェネレーションシステムの運転方法であって、前記発電装置１の運転条件および前記排ガスボイラ２への要求負荷に基いて、前記追焚きバーナ７への燃料供給量および空気供給量を調整することを特徴とするコジェネレーションシステムの運転方法。
2. 発電装置１と、発電装置１からの排ガスを用いて燃料を燃焼させる追焚きバーナ７およびこの追焚きバーナ７へ空気を供給する空気供給手段８を備えた排ガスボイラ２とで構成されたコジェネレーションシステムの運転方法であって、前記発電装置１の運転条件および前記排ガスボイラ２への要求負荷に基いて、排ガスからの排熱回収運転と、排ガスのみを導入する第一追焚き運転と、排ガスおよび空気を導入する第二追焚き運転とを切り替えることを特徴とするコジェネレーションシステムの運転方法。
3. 発電装置１と、発電装置１からの排ガスを用いて燃料を燃焼させる追焚きバーナ７およびこの追焚きバーナ７へ空気を供給する空気供給手段８を備えた排ガスボイラ２とで構成されたコジェネレーションシステムの運転方法であって、前記発電装置１の運転条件および前記排ガスボイラ２への要求負荷に基いて、前記追焚きバーナ７への燃料供給量および空気供給量を調整し、排ガスからの排熱回収運転と、排ガスのみを導入する第一追焚き運転と、排ガスおよび空気を導入する第二追焚き運転とを切り替えることを特徴とするコジェネレーションシステムの運転方法。
   
   

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