JP2005274123A - Power generation system and control method thereof - Google Patents
Power generation system and control method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005274123A JP2005274123A JP2005032247A JP2005032247A JP2005274123A JP 2005274123 A JP2005274123 A JP 2005274123A JP 2005032247 A JP2005032247 A JP 2005032247A JP 2005032247 A JP2005032247 A JP 2005032247A JP 2005274123 A JP2005274123 A JP 2005274123A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- power generation
- generation system
- combustion
- heating device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Incineration Of Waste (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Description
本発明は、発電システム及びその制御方法に関するものであり、より詳細には、廃棄物、バイオマス燃料等の固形燃料又は液状燃料のガス化によって得られた熱分解ガス又はガス化ガス(以下、単に「熱分解ガス」という。)を熱源としてスターリングエンジンの作動流体を加熱し、スターリングエンジンによって発電機を駆動するように構成した発電システム及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a power generation system and a control method therefor. More specifically, the present invention relates to a pyrolysis gas or a gasification gas (hereinafter simply referred to as “gasification gas”) obtained by gasification of solid fuel or liquid fuel such as waste and biomass fuel. The present invention relates to a power generation system configured to heat a working fluid of a Stirling engine using a “thermal decomposition gas”) as a heat source, and to drive a generator by the Stirling engine, and a control method thereof.
廃棄物、バイオマス燃料等の固形燃料又は液状燃料をガス化し、ガス化によって発生した熱分解ガス中のタール分を高温の水蒸気及び空気で改質し、改質工程で得られた改質ガスをディーゼルエンジン発電機等の内燃機関に供給するように構成された発電システムが知られている(特開2002-210444号公報等)。この形式の発電システムにおいては、内燃機関に供給すべき改質ガスのタール含有量や水分量は、厳しく制限される。しかも、内燃機関に供給される改質ガスの温度が比較的低い温度に制限されることから、ガス冷却工程が必要となり、ガスの冷却過程で発生する水蒸気凝縮水を排出するための排水処理設備等の設置が必要となる。 The solid fuel or liquid fuel such as waste and biomass fuel is gasified, the tar content in the pyrolysis gas generated by gasification is reformed with high-temperature steam and air, and the reformed gas obtained in the reforming process is A power generation system configured to supply an internal combustion engine such as a diesel engine generator is known (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-210444, etc.). In this type of power generation system, the tar content and moisture content of the reformed gas to be supplied to the internal combustion engine are severely limited. Moreover, since the temperature of the reformed gas supplied to the internal combustion engine is limited to a relatively low temperature, a gas cooling process is required, and a wastewater treatment facility for discharging steam condensate generated in the gas cooling process. Etc. are required.
他方、スターリングエンジンは、等容加熱、等温膨張、等容冷却及び等温圧縮の各過程からなるスターリングサイクルを熱サイクルとして採用した再生式外燃機関として知られている。外燃機関であるスターリングエンジンは、内燃機関と同等の熱効率を発揮するばかりでなく、安全性、低振動性、低騒音性等の環境性能に優れていることから、長年に亘ってその実用化が期待されてきた。 On the other hand, the Stirling engine is known as a regenerative external combustion engine that employs a Stirling cycle, which includes a process of isovolume heating, isothermal expansion, isovolume cooling, and isothermal compression, as a heat cycle. The Stirling engine, which is an external combustion engine, not only exhibits the same thermal efficiency as an internal combustion engine, but also has been put to practical use for many years because of its excellent environmental performance such as safety, low vibration, and low noise. Has been expected.
スターリングエンジンを用いた排熱利用型の発電装置や、家庭用コージェネレーションシステム、或いは、バイオマス燃料を使用した発電装置等が研究されており、例えば、特開昭64-88021号公報、特開平8-94050号公報及び特開2003-20993号公報には、ごみ焼却炉又は乾留炉等で生成した高温燃焼ガスの排ガス流路にスターリングエンジンの加熱部を配置した発電装置が開示されている。スターリングエンジンは、焼却炉の燃焼ガスを熱源として利用し、発電機を駆動する。また、特開平11-159718号公報には、炉壁部分にスターリングエンジンの加熱部を配置し、スターリングエンジンの駆動力により発電機を作動するように構成された燃焼装置が提案されている。更に、特開平7-19008号公報には、排ガス誘引用ファンを高温の熱ガス流路に配置するとともに、燃焼ガス流路を選択的に切換え可能なダンパー装置を備えたスターリングエンジンの加熱装置が開示されている。
固形燃料又は液状燃料の熱分解ガスを燃料としてディーゼルエンジン等の内燃機関を作動させる上述の発電システムにおいては、比較的高い発熱量の改質ガスを内燃機関に安定供給する必要があり、所望の如く改質されていない比較的低発熱量の改質ガスや、発熱量が不安定な改質ガスを内燃機関に供給した場合、発電システムを効果的に運転し難い。また、不十分な改質の結果として改質ガスが比較的多量のタール分を含む場合には、ディーゼルエンジンの連続運転に支障が生じ易い。このため、改質工程に供給すべき水蒸気及び空気等の温度管理及び流量制御や、熱分解ガスの発生源である廃棄物等(固形燃料又は液状燃料)の管理などが重視されるが、これは、発電システムを維持・管理する上でかなりの負担をシステム管理者等に強いるであろう。 In the above-described power generation system that operates an internal combustion engine such as a diesel engine using a pyrolysis gas of solid fuel or liquid fuel as a fuel, it is necessary to stably supply a reformed gas having a relatively high calorific value to the internal combustion engine. When a reformed gas with a relatively low calorific value that has not been reformed or a reformed gas with an unstable calorific value is supplied to the internal combustion engine, it is difficult to operate the power generation system effectively. In addition, when the reformed gas contains a relatively large amount of tar as a result of insufficient reforming, continuous operation of the diesel engine is likely to be hindered. For this reason, it is important to control the temperature and flow rate of steam and air to be supplied to the reforming process, and to manage the waste (solid fuel or liquid fuel) that is the source of pyrolysis gas. Will put a considerable burden on system managers and others in maintaining and managing the power generation system.
また、ディーゼルエンジン等の内燃機関に導入すべき改質ガスは、40〜50℃程度の温度まで強制的に冷却する必要があることから、冷却過程で改質ガス中の水蒸気が凝縮し、これにより、比較的多量の凝縮水が系内に発生する。このため、この種の発電システムでは、このような凝縮水を系外に排出する排水流路及び排水処理設備等を設けなければならない。 In addition, since the reformed gas to be introduced into the internal combustion engine such as a diesel engine needs to be forcibly cooled to a temperature of about 40 to 50 ° C., water vapor in the reformed gas is condensed in the cooling process. As a result, a relatively large amount of condensed water is generated in the system. For this reason, in this kind of power generation system, it is necessary to provide a drainage channel and drainage treatment equipment for discharging such condensed water to the outside of the system.
他方、スターリングエンジンは、典型的には、スターリングエンジンに供給された熱ガス流の顕熱によってピストン駆動用の作動流体を加熱する加熱装置を備えており、加熱装置は、熱ガス流及び作動流体の熱交換を行う伝熱部を有する。このようなスターリングエンジンを備えた発電システムでは、発電機を駆動するスターリングエンジンの出力は、受電側の要求又は電力需要に相応して規制される。このため、熱ガス流が保有する多量の熱を非効率的に系外に排出せざるを得ず、熱ガスが保有する余剰の排熱は、発電以外の用途の熱媒体等により回収し得るにすぎない。しかしながら、熱ガス流の側から発電機の発電出力を制御することが可能となれば、発電システム全体の熱効率を改善し得るばかりでなく、固形燃料又は液状燃料の熱分解ガスを燃料として複数のスターリングエンジンを駆動する比較的大きな発電出力の発電システムを構築することが可能となると考えられる。 On the other hand, the Stirling engine typically includes a heating device that heats the working fluid for driving the piston by the sensible heat of the hot gas flow supplied to the Stirling engine, and the heating device includes the hot gas flow and the working fluid. A heat transfer section for performing heat exchange. In a power generation system equipped with such a Stirling engine, the output of the Stirling engine that drives the generator is regulated in accordance with the demand on the power receiving side or the power demand. For this reason, a large amount of heat possessed by the hot gas flow must be exhausted out of the system inefficiently, and surplus exhaust heat retained by the hot gas can be recovered by a heat medium for uses other than power generation. Only. However, if it becomes possible to control the power generation output of the generator from the hot gas flow side, not only the thermal efficiency of the entire power generation system can be improved, but also a plurality of pyrolysis gases of solid fuel or liquid fuel can be used as fuel. It is considered possible to construct a power generation system with a relatively large power generation output that drives the Stirling engine.
上述の特開平7-19008号公報に開示されたスターリングエンジンの加熱装置では、開閉型のダンパ装置が高温の熱ガス流路に配設されるとともに、スターリングエンジンの伝熱部と熱交換した熱ガスを誘引する熱ガス誘引用のファンが煙道部分に配置される。しかし、このダンパ装置は、高温ガスの流路に配置され、高い耐熱性を要求された構造のものであることから、スターリングエンジンの伝熱部に供給される熱ガスの流れを選択的に遮断する単純な開閉構造のものであるにすぎない。また、特開平7-19008号公報には、熱ガス誘引用のファンが記載されているが、高温の熱ガス流路に配置され、スターリングエンジンの伝熱部に流入する熱ガス流を間接的ないし補助的に調節し得るにすぎず、熱ガス流の制御に依存した発電出力の制御を意図したものではない。 In the Stirling engine heating device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-19008, the open / close type damper device is disposed in the high-temperature hot gas flow path and heat exchanged with the heat transfer section of the Stirling engine. A hot gas citation fan that attracts gas is placed in the flue section. However, this damper device is placed in the hot gas flow path and has a structure that requires high heat resistance, so the flow of hot gas supplied to the heat transfer section of the Stirling engine is selectively cut off. It is only a simple opening and closing structure. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-19008 discloses a fan for hot gas induction, but it is disposed in a hot gas passage at high temperature and indirectly flows the heat gas flowing into the heat transfer section of the Stirling engine. It can only be adjusted in an auxiliary manner, and is not intended to control the power output depending on the control of the hot gas flow.
また、これら従来のスターリングエンジンは、加熱装置の伝熱部と伝熱接触する熱ガス流の温度を可変制御する手段を備えておらず、このため、スターリングエンジンの運転状態に適した温度の熱ガス流をスターリングエンジンの伝熱部に供給することはできず、熱ガス流の温度制御によりスターリングエンジンの発電出力を制御することもできない。 In addition, these conventional Stirling engines do not include means for variably controlling the temperature of the hot gas flow that is in heat transfer contact with the heat transfer section of the heating device. Therefore, heat having a temperature suitable for the operating state of the Stirling engine is not provided. The gas flow cannot be supplied to the heat transfer section of the Stirling engine, and the power generation output of the Stirling engine cannot be controlled by controlling the temperature of the hot gas flow.
他の形式のスターリングエンジンとして、加熱装置を燃焼器として構成した構造のものが知られている。この形式のスターリングエンジンは、装置内に供給された可燃性ガスの燃焼熱で燃焼器内のヒータチューブを加熱するように構成される。スターリングエンジンの作動流体は、燃焼器内に生成した火炎及び燃焼ガスの輻射伝熱作用及び対流伝熱作用によって効率的に加熱されるので、比較的高い熱効率が得られる。しかしながら、この形式のスターリングエンジンは、LPG等の比較的高発熱量の燃料ガスを使用することを前提としたものであるにすぎない。これに対し、乾留炉、熱分解炉、廃棄物ガス化炉、固形燃料ガス化炉等のガス化炉又は熱分解炉で得られた固形燃料又は液状燃料の熱分解ガスは、発熱量が低く、しかも、前述の如く、タール分等を含むことから、熱分解ガスをスターリングエンジンの加熱装置に直に供給し、その燃焼熱でスターリングエンジンを運転することは、未だ試みられていない。 As another type of Stirling engine, a structure in which a heating device is configured as a combustor is known. This type of Stirling engine is configured to heat the heater tube in the combustor with the combustion heat of the combustible gas supplied into the apparatus. Since the working fluid of the Stirling engine is efficiently heated by the radiant heat transfer action and the convection heat transfer action of the flame and combustion gas generated in the combustor, relatively high thermal efficiency can be obtained. However, this type of Stirling engine is only premised on the use of a relatively high calorific fuel gas such as LPG. In contrast, pyrolysis gas of solid fuel or liquid fuel obtained in gasification furnace or pyrolysis furnace such as dry distillation furnace, pyrolysis furnace, waste gasification furnace, solid fuel gasification furnace has a low calorific value. In addition, as described above, since tar content is included, it has not been attempted to supply the pyrolysis gas directly to the heating device of the Stirling engine and operate the Stirling engine with the combustion heat.
更には、高分子系廃棄物(廃プチスチック、廃タイヤ)等のガス化又は熱分解により可燃性ガスを生成するガス化炉又は熱分解炉においては、熱分解ガスは、比較的多量のダスト又は未燃分を含み、しかも、塩化物、硫化物、NH3、HCN等の腐食成分を比較的多量に含有する。このため、加熱装置の伝熱部を構成するヒータチューブ等は、耐腐食性を有する比較的高価な金属で製作する必要が生じる。 Furthermore, in a gasification furnace or pyrolysis furnace that generates flammable gas by gasification or thermal decomposition of polymer waste (waste plastics, waste tires) or the like, the pyrolysis gas contains a relatively large amount of dust or Contains unburned components and contains a relatively large amount of corrosive components such as chloride, sulfide, NH 3 and HCN. For this reason, the heater tube etc. which comprise the heat-transfer part of a heating apparatus need to manufacture with the comparatively expensive metal which has corrosion resistance.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガス化炉又は熱分解炉で得られた固形燃料又は液状燃料の熱分解ガスを熱源としてスターリングエンジンを作動するとともに、スターリングエンジンを駆動源とする発電機の発電出力を熱源側から制御し、システム全体の熱効率を向上することができる発電システム及びその制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a Stirling engine using a pyrolysis gas of a solid fuel or a liquid fuel obtained in a gasification furnace or a pyrolysis furnace as a heat source. An object of the present invention is to provide a power generation system capable of operating and controlling the power generation output of a generator using a Stirling engine as a drive source from the heat source side to improve the thermal efficiency of the entire system, and a control method therefor.
本発明は、上記目的を達成すべく、作動流体を加熱する加熱装置(4)を備えたスターリングエンジン(11)と、該スターリングエンジンによって駆動される発電機(12)とを備えた発電システムにおいて、 To achieve the above object, the present invention provides a power generation system including a Stirling engine (11) including a heating device (4) for heating a working fluid, and a generator (12) driven by the Stirling engine. ,
(i) 固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P)を燃焼させ、前記加熱装置(4)に供給すべき熱ガス流(HG)を生成する燃焼装置(3)と、前記加熱装置の下流側で前記熱ガス流の排気流量を可変制御することによって、前記熱ガス流の流量を制御する流量制御手段(6)とを有し、前記加熱装置(4) の伝熱部(13)と、前記熱ガス流(HG)との熱交換によって前記作動流体を加熱するようにしたことを特徴とする発電システム: (i) Combustion device for combusting pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel and generating a hot gas flow (HG) to be supplied to the heating device (4) ( 3) and flow rate control means (6) for controlling the flow rate of the hot gas flow by variably controlling the exhaust gas flow rate on the downstream side of the heating device, and the heating device (4 The heating fluid is heated by heat exchange between the heat transfer section (13) and the hot gas flow (HG):
(ii) 固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P)を燃焼させ、前記加熱装置(4)に供給すべき熱ガス流(HG)を生成する燃焼装置(3)と、前記熱ガス流の温度を可変制御する温度制御手段(9)とを有し、前記加熱装置(4) の伝熱部(13)と、前記熱ガス流(HG)との熱交換によって前記作動流体を加熱するようにしたことを特徴とする発電システム: (ii) Combustion device for combusting pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel and generating a hot gas flow (HG) to be supplied to the heating device (4) ( 3) and temperature control means (9) for variably controlling the temperature of the hot gas flow, and the heat transfer section (13) of the heating device (4) and the heat gas flow (HG) The power generation system, wherein the working fluid is heated by replacement:
(iii) 上記流量制御手段(6)及び温度制御手段(9)の双方を備えたことを特徴とする発電システム: (iii) A power generation system comprising both the flow rate control means (6) and the temperature control means (9):
(iv)固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P)を水蒸気で改質する改質装置(50)と、該改質装置で得られた改質ガス(R)を前記加熱装置(4)の燃焼部(41)に供給する燃料ガス供給手段(6;60;L8)とを有し、前記改質ガス(R)の燃焼熱によって前記作動流体を加熱するようにしたことを特徴とする発電システム: 或いは、 (iv) a reformer (50) for reforming the pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel with steam, and a reformed gas obtained by the reformer ( Fuel gas supply means (6; 60; L8) for supplying R) to the combustion section (41) of the heating device (4), and heating the working fluid by the combustion heat of the reformed gas (R) Power generation system characterized by: or
(v) 固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P)、或いは、該熱分解ガスを水蒸気で改質した改質ガス(R)を前記加熱装置(4)の燃焼部(41)に供給する燃料ガス供給手段(6;60;L8)と、前記燃料ガス供給手段の熱分解ガス(P)又は改質ガス(R)の一部を前記加熱装置の燃焼用空気供給系(8;9;52;L61;L62) に供給して燃焼用空気と混合するガス分岐手段(80;L80)とを有し、前記燃料ガス供給手段及び前記燃焼用空気供給系の双方から前記燃焼部(4)に供給された前記熱分解ガス又は改質ガスの燃焼熱によって前記作動流体を加熱するようにしたことを特徴とする発電システム、を提供する。 (v) The pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification of a solid fuel or a liquid fuel, or a reformed gas (R) obtained by reforming the pyrolysis gas with steam is used as the heating device (4). A fuel gas supply means (6; 60; L8) for supplying to the combustion section (41) of the fuel gas, and combustion of the pyrolysis gas (P) or reformed gas (R) of the fuel gas supply means in the heating device A gas branching means (80; L80) for supplying to the combustion air supply system (8; 9; 52; L61; L62) and mixing with the combustion air, the fuel gas supply means and the combustion air supply system The power generation system is characterized in that the working fluid is heated by the combustion heat of the pyrolysis gas or reformed gas supplied from both to the combustion section (4).
上記燃焼装置(3)を備えた発電システムによれば、熱分解ガス(P)を熱ガスに転換する燃焼装置(3)が、ガス化炉又は熱分解炉(1)と、加熱装置(4)との間に介装され、熱分解ガスの燃焼によって得られた熱ガス流(HG)が、上記流量制御手段(6)及び/又は温度制御手段(9)の制御下にスターリングエンジンの加熱装置(4)に供給される。スターリングエンジンの駆動力は、流量及び温度の少なくとも一方を制御した熱ガス流によって制御される。 According to the power generation system provided with the combustion apparatus (3), the combustion apparatus (3) for converting the pyrolysis gas (P) into a hot gas includes a gasification furnace or a pyrolysis furnace (1), and a heating apparatus (4 The hot gas flow (HG) obtained by combustion of the pyrolysis gas is heated by the Stirling engine under the control of the flow rate control means (6) and / or the temperature control means (9). Supplied to the device (4). The driving force of the Stirling engine is controlled by a hot gas flow that controls at least one of flow rate and temperature.
上記改質装置(50)及び燃料ガス供給手段(6;60;L8)を備えた本発明の発電システムによれば、装置運転の阻害要因となる熱分解ガス中のタール分等は、改質過程で除去されるので、ファン又はブロワー等の加圧手段(60)、或いは、流量制御弁(6)を燃料ガス供給手段として使用できる。燃料ガス供給手段は、流量制御した燃料ガスを加熱装置(4)の燃焼部(41)に供給し、燃焼域(40)の燃焼熱を制御することができる。 According to the power generation system of the present invention provided with the reformer (50) and the fuel gas supply means (6; 60; L8), the tar content in the pyrolysis gas, which is an impediment to the operation of the apparatus, is reformed. Since it is removed in the process, the pressurizing means (60) such as a fan or a blower or the flow rate control valve (6) can be used as the fuel gas supply means. The fuel gas supply means can supply the flow-controlled fuel gas to the combustion section (41) of the heating device (4) to control the combustion heat in the combustion zone (40).
上記ガス分岐手段(80;L80)を備えた本発明の発電システムによれば、熱分解ガス(P)又は改質ガス(R)は、燃料ガス供給手段(6;60;90;L8)及び燃焼用空気供給系(8;9;52;L61;L62)の双方から加熱装置(4)の燃焼部(41)に供給される。従って、低発熱量の熱分解ガス(P)又は改質ガス(R)を多量に加熱装置(4)の燃焼部(41)に供給し、スターリングエンジンの駆動に必要な熱源を確保することができる。 According to the power generation system of the present invention including the gas branching means (80; L80), the pyrolysis gas (P) or the reformed gas (R) is supplied with the fuel gas supply means (6; 60; 90; L8) and It is supplied to the combustion part (41) of the heating device (4) from both of the combustion air supply systems (8; 9; 52; L61; L62). Therefore, it is possible to supply a large amount of pyrolysis gas (P) or reformed gas (R) with a low calorific value to the combustion section (41) of the heating device (4) to secure a heat source necessary for driving the Stirling engine. it can.
いずれの構成においても、固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P)がスターリングエンジンの熱源として使用される。伝熱部(13)を備えた形式の加熱装置(4)には、流量制御及び/又は温度制御した熱ガス流(HG)が供給され、燃焼部(41)を備えた形式の加熱装置(4)には、加圧手段(60)又は流量制御弁(6)で流量制御した改質ガス、或いは、燃料ガス供給手段(6;60;L8)及び燃焼用空気供給系(8;9;52;L61;L62)の二系統からの熱分解ガス又は改質ガスが供給される。従って、熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P)は、制御可能な熱源としてスターリングエンジンの加熱装置(4)に供給し得るので、スターリングエンジンを駆動源とする発電機の発電出力を熱源側から制御し、システム全体の熱効率を向上することができる。 In any configuration, pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel is used as a heat source of the Stirling engine. A heating device (4) of the type provided with a heat transfer section (13) is supplied with a flow gas and / or temperature-controlled hot gas flow (HG), and is of a type provided with a combustion section (41) ( 4), the reformed gas whose flow rate is controlled by the pressurizing means (60) or the flow rate control valve (6), or the fuel gas supply means (6; 60; L8) and the combustion air supply system (8; 9; 52; L61; L62) is supplied with pyrolysis gas or reformed gas. Therefore, the pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification can be supplied to the heating device (4) of the Stirling engine as a controllable heat source. Can be controlled from the heat source side to improve the thermal efficiency of the entire system.
また、本発明によれば、熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P)を制御可能な態様でスターリングエンジンの加熱装置(4)に供給することができるので、この種の熱分解ガスを熱源とした高い熱効率の発電システム、例えば、複数のスターリングエンジンを並列配置した高い熱効率の発電システムを構築することができる。 Further, according to the present invention, the pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification can be supplied to the heating device (4) of the Stirling engine in a controllable manner. A high thermal efficiency power generation system using gas as a heat source, for example, a high thermal efficiency power generation system in which a plurality of Stirling engines are arranged in parallel can be constructed.
他の観点より、本発明は、作動流体を加熱する加熱装置(4)を備えたスターリングエンジン(11)と、該スターリングエンジンによって駆動される発電機(12)とを備えた発電システムの制御方法において、
固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P)を燃焼させて生成した熱ガスの流量及び/又は温度を制御し、流量及び/又は温度を制御した熱ガスを前記加熱装置(4) の伝熱部(13)に供給することを特徴とする発電システムの制御方法を提供する。
From another aspect, the present invention provides a control method for a power generation system including a Stirling engine (11) including a heating device (4) for heating a working fluid, and a generator (12) driven by the Stirling engine. In
The flow rate and / or temperature of the hot gas generated by burning the pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel is controlled, and the flow rate and / or temperature of the hot gas is controlled. A method for controlling a power generation system is provided, characterized in that the method is supplied to a heat transfer section (13) of the heating device (4).
本発明は又、作動流体を加熱する加熱装置(4)を備えたスターリングエンジン(11)と、該スターリングエンジンによって駆動される発電機(12)とを備えた発電システムの制御方法において、
固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P)を水蒸気で改質し、改質ガス(R)を流量制御手段(6;60)の制御下に前記加熱装置(4)の燃焼部(41)に供給し、前記改質ガスの燃焼熱によって前記作動流体を加熱することを特徴とする発電システムの制御方法を提供する。
The present invention also provides a control method of a power generation system including a Stirling engine (11) including a heating device (4) for heating a working fluid, and a generator (12) driven by the Stirling engine.
The pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel is reformed with steam, and the reformed gas (R) is controlled by the flow rate control means (6; 60). A control method for a power generation system is provided, wherein the working fluid is supplied to the combustion section (41) of (4) and the working fluid is heated by the combustion heat of the reformed gas.
本発明は更に、作動流体を加熱する加熱装置(4)を備えたスターリングエンジン(11)と、該スターリングエンジンによって駆動される発電機(12)とを備えた発電システムの制御方法において、
固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P) の一部、或いは、該熱分解ガスを水蒸気で改質した改質ガス(R)の一部を前記加熱装置の燃焼用空気供給系(8;9;52;L61;L62) に供給して燃焼用空気と混合し、前記燃料ガス供給手段及び前記燃焼用空気供給系の双方から供給された前記熱分解ガス又は改質ガスの燃焼熱によって前記作動流体を加熱することを特徴とする発電システムの制御方法を提供する。
The present invention further includes a Stirling engine (11) provided with a heating device (4) for heating a working fluid, and a power generation system control method comprising a generator (12) driven by the Stirling engine.
Part of the pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel, or part of the reformed gas (R) obtained by reforming the pyrolysis gas with steam The pyrolysis gas supplied to both the fuel gas supply means and the combustion air supply system is supplied to the combustion air supply system (8; 9; 52; L61; L62) and mixed with the combustion air. Alternatively, the present invention provides a method for controlling a power generation system, wherein the working fluid is heated by combustion heat of reformed gas.
本発明の上記構成によれば、(i)伝熱部(13)を備えた形式の加熱装置(4)に対して、流量制御及び/又は温度制御した熱ガス流(HG)が供給され、(ii)燃焼部(41)を備えた形式の加熱装置(4)に対して、流量制御手段(6;60)で流量制御した改質ガスが供給され、或いは、(iii) 燃焼部(41)を備えた形式の加熱装置(4)に対して、燃料ガス供給手段(6;60;90;L8)及び燃焼用空気供給系(8;9;52;L61;L62)の二系統から熱分解ガス又は改質ガスが供給される。熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P)は、このような構成により、制御可能な熱源としてスターリングエンジンの加熱装置に供給される。また、本発明によれば、熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス(P)を制御可能な態様でスターリングエンジンの加熱装置(4)に供給し得るので、この種の熱分解ガスを熱源とした高い熱効率且つ高い発電出力の発電システムを複数のスターリングエンジン発電機で構築することができる。 According to the above-described configuration of the present invention, (i) the flow gas and / or temperature-controlled hot gas flow (HG) is supplied to the heating device (4) of the type including the heat transfer section (13), (ii) The heating device (4) of the type provided with the combustion section (41) is supplied with the reformed gas whose flow rate is controlled by the flow rate control means (6; 60), or (iii) the combustion section (41 ) With a heating device (4) of the type provided with a fuel gas supply means (6; 60; 90; L8) and a combustion air supply system (8; 9; 52; L61; L62). A cracked gas or a reformed gas is supplied. With such a configuration, the pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification is supplied to the heating device of the Stirling engine as a controllable heat source. Further, according to the present invention, the pyrolysis gas (P) obtained by pyrolysis or gasification can be supplied to the heating device (4) of the Stirling engine in a controllable manner. A power generation system having high thermal efficiency and high power generation output as a heat source can be constructed with a plurality of Stirling engine generators.
なお、本発明において、固形燃料又は液状燃料は、固体燃料又は液体燃料のみならず、ガス化可能な半固体燃料、スラリー状燃料等を包含する概念である。 In the present invention, solid fuel or liquid fuel is a concept including not only solid fuel or liquid fuel but also semi-solid fuel, slurry fuel, etc. that can be gasified.
本発明の発電システム及び発電システム制御方法によれば、ガス化炉又は熱分解炉で得られた固形燃料又は液状燃料の熱分解ガスを熱源としてスターリングエンジンを作動するとともに、スターリングエンジンを駆動源とする発電機の発電出力を熱源側から制御し、システム全体の熱効率を向上することができる。 According to the power generation system and the power generation system control method of the present invention, the Stirling engine is operated using the pyrolysis gas of solid fuel or liquid fuel obtained in the gasification furnace or pyrolysis furnace as a heat source, and the Stirling engine is used as a drive source. The power generation output of the generator to be controlled can be controlled from the heat source side to improve the thermal efficiency of the entire system.
好ましくは、加熱装置(4)を通過した熱ガス(HG)を冷却する熱交換器(5)が加熱装置の下流側に配置され、熱交換器を通過した熱ガス流の排気流量制御により、加熱装置に供給すべき熱ガス流が流量制御される。熱交換器で冷却した熱ガスは、開度制御可能な流量制御弁(6)等によって直接的に流量制御することができ、従って、このような排気流量制御によって加熱装置の熱ガス流量を正確に制御することができる。 Preferably, a heat exchanger (5) that cools the hot gas (HG) that has passed through the heating device (4) is disposed downstream of the heating device, and by exhaust gas flow rate control of the hot gas flow that has passed through the heat exchanger, The flow rate of the hot gas flow to be supplied to the heating device is controlled. The flow rate of the hot gas cooled by the heat exchanger can be directly controlled by the flow rate control valve (6) that can control the opening, and therefore the exhaust gas flow rate control can accurately control the hot gas flow rate of the heating device. Can be controlled.
好適には、上記温度制御手段(9)は、上記燃焼装置(3)に供給すべき燃焼用空気(CA;HA)の流量を可変制御する。これにより、燃焼装置(3)の空燃比が制御され、熱ガス流の温度が、空燃比に相応して変化する。即ち、加熱装置に供給される熱ガスの温度は、燃焼装置(3)に供給すべき燃焼用空気の流量制御により、制御される。 Preferably, the temperature control means (9) variably controls the flow rate of combustion air (CA; HA) to be supplied to the combustion device (3). As a result, the air-fuel ratio of the combustion device (3) is controlled, and the temperature of the hot gas flow changes according to the air-fuel ratio. That is, the temperature of the hot gas supplied to the heating device is controlled by controlling the flow rate of combustion air to be supplied to the combustion device (3).
更に好適には、燃焼用空気(CA;HA)は、加熱装置(4)を通過した熱ガス流と熱交換し、熱ガスが保有する顕熱によって予熱される。大気温の燃焼用空気を500℃以上の高温に加熱するとともに、600℃以上の熱ガス流を300℃以下の温度に冷却することができる高い温度効率の熱交換器(5)を加熱装置の下流側に配置することが望ましい。このような熱交換器による燃焼用空気(CA;HA)の予熱は、燃焼装置(3)の燃焼反応を維持し且つ促進する上で有効であるばかりでなく、熱ガス排気温度を低下させるので、上述の流量制御弁(6)の構造を簡素化する上で有利である。 More preferably, the combustion air (CA; HA) exchanges heat with the hot gas stream that has passed through the heating device (4) and is preheated by the sensible heat that the hot gas has. A high temperature-efficiency heat exchanger (5) capable of heating the combustion air at a high temperature to a high temperature of 500 ° C. or higher and cooling a hot gas flow of 600 ° C. or higher to a temperature of 300 ° C. or lower It is desirable to arrange on the downstream side. Such preheating of the combustion air (CA; HA) by the heat exchanger is not only effective in maintaining and promoting the combustion reaction of the combustion device (3), but also reduces the hot gas exhaust temperature. This is advantageous in simplifying the structure of the flow rate control valve (6) described above.
本発明に従って、複数のスターリングエンジンを並列配置した高効率の発電システムを構築することができる。このような発電システムは、複数のスターリングエンジン(11)と、熱ガス流(HG)を各スターリングエンジンの加熱装置(4)に夫々供給する複数の熱ガス流路(L3)と、熱ガス流路の上流端を接続した熱ガス主流路(L30)とを有する。上述の流量制御弁(6A;6B;6C;6D)は、各々の熱ガス流路における熱ガス流(HG)の排気流量を可変制御し、これにより、各々の加熱装置に供給すべき熱ガス流の流量を夫々制御する。前述の燃焼装置(3)は、熱ガス主流路の上流側に配置され、前述の温度制御手段 (9A;9B;9C;9D)は、燃焼装置(3)に供給すべき燃焼用空気(CA;HA)の流量を可変制御する。熱ガス流(HG)は、燃焼用空気(CA;HA)の流量制御によって温度制御されるとともに、流量制御弁(6A;6B;6C;6D)の制御下に熱ガス主流路から各々の熱ガス流路(L3)に分配される。 According to the present invention, a highly efficient power generation system in which a plurality of Stirling engines are arranged in parallel can be constructed. Such a power generation system includes a plurality of Stirling engines (11), a plurality of hot gas flow paths (L3) for supplying a hot gas flow (HG) to a heating device (4) of each Stirling engine, and a hot gas flow. And a hot gas main channel (L30) connected to the upstream end of the channel. The flow control valves (6A; 6B; 6C; 6D) described above variably control the exhaust gas flow rate (HG) in each hot gas flow path, and thereby, the hot gas to be supplied to each heating device. Each flow rate is controlled. The combustion device (3) is arranged upstream of the hot gas main flow path, and the temperature control means (9A; 9B; 9C; 9D) is a combustion air (CA) to be supplied to the combustion device (3). ; Control the flow rate of HA) variably. The temperature of the hot gas flow (HG) is controlled by controlling the flow rate of combustion air (CA; HA), and the heat gas flow (HG) is controlled by the flow control valve (6A; 6B; 6C; 6D). It is distributed to the gas flow path (L3).
熱ガスが多量のダスト等を含む場合、好ましくは、熱ガスを除塵する除塵手段(2;54) が、加熱装置(4)と熱分解ガス発生源(1;3)との間の経路に配置される。例えば、固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガスを除塵する除塵手段(2)が、熱分解炉又はガス化炉の下流側に設けられる。熱分解ガスが多量の腐食成分を含む場合、熱分解ガスを水蒸気と空気、或いは、水蒸気と酸素によって改質する改質装置(50)と、ガス中の腐食成分を浄化・冷却する冷却・精製装置(54;55)とを設け、熱分解ガスを燃焼域に供給する前に改質・冷却・精製することが望ましい。なお、改質装置に供給される熱分解ガスが比較的多量の水蒸気を既に含む場合には、空気又は酸素を改質装置に供給することによって熱分解ガスを改質することができる。 When the hot gas contains a large amount of dust or the like, it is preferable that a dust removing means (2; 54) for removing the hot gas is disposed in the path between the heating device (4) and the pyrolysis gas generation source (1; 3). Be placed. For example, dust removing means (2) for removing dust from pyrolysis gas obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel is provided on the downstream side of the pyrolysis furnace or gasification furnace. When pyrolysis gas contains a large amount of corrosive components, a reformer (50) that reforms the pyrolysis gas with water vapor and air or with water vapor and oxygen, and cooling and refining to purify and cool the corrosive components in the gas It is desirable to provide a device (54; 55) and to reform, cool and purify the pyrolysis gas before supplying it to the combustion zone. Note that when the pyrolysis gas supplied to the reformer already contains a relatively large amount of water vapor, the pyrolysis gas can be reformed by supplying air or oxygen to the reformer.
本発明は、前述の如く、熱分解ガス(P)又は改質ガス(R)を加熱装置(4)の燃焼域(40)で燃焼させる形式のスターリングエンジンを備えた発電システムに適用することができる。本発明によれば、加圧ファン(60)及び流量制御弁(6)によって加圧し且つ流量制御し得る温度域であって、しかも、水蒸気が凝縮しない程度の温度を有する熱分解ガス(P)又は改質ガス(R)を燃焼域(40)に供給することができる。例えば、加熱装置(4)に供給する熱分解ガス(P)又は改質ガス(R) の温度を100〜300℃の範囲、例えば、約200℃に設定することができる。この形式の加熱装置を備えたスターリングエンジン発電機は、その熱効率又は発電機効率が高いことから、比較的低発熱量の熱分解ガス(P)又は改質ガス(R)を加熱装置(4)の燃焼域(40)に供給した場合であっても、有効に稼働する。 As described above, the present invention can be applied to a power generation system including a Stirling engine of a type in which pyrolysis gas (P) or reformed gas (R) is combusted in a combustion zone (40) of a heating device (4). it can. According to the present invention, the pyrolysis gas (P) has a temperature range in which the pressure can be pressurized by the pressure fan (60) and the flow rate control valve (6) and the flow rate can be controlled, and the water vapor does not condense. Alternatively, the reformed gas (R) can be supplied to the combustion zone (40). For example, the temperature of the pyrolysis gas (P) or the reformed gas (R) supplied to the heating device (4) can be set in the range of 100 to 300 ° C., for example, about 200 ° C. A Stirling engine generator equipped with this type of heating device has a high thermal efficiency or generator efficiency, so that a relatively low calorific value of pyrolysis gas (P) or reformed gas (R) is used as a heating device (4). Even when it is supplied to the combustion zone (40), it operates effectively.
この形式のスターリングエンジンの使用は、熱分解ガス(P)の改質工程に要する熱を削減する上でも有利である。例えば、比較的低温の空気及び水蒸気(例えば、大気温度の空気と、100℃程度の水蒸気)を用いた簡易な改質工程によって改質ガスを得た場合であっても、このような改質ガスを加熱装置(4)の燃焼部(41)に供給することができる。 The use of this type of Stirling engine is also advantageous in reducing the heat required for the reforming process of the pyrolysis gas (P). For example, even when a reformed gas is obtained by a simple reforming process using relatively low temperature air and water vapor (for example, air at atmospheric temperature and water vapor of about 100 ° C.), such reforming is performed. Gas can be supplied to the combustion section (41) of the heating device (4).
また、加熱装置(4)に供給する改質ガス(R)の温度を上記温度範囲(100〜300℃)に設定することにより、改質工程後のガスに含まれる水蒸気が系内で凝縮するのを防止し、凝縮水の排水処理を省略することができる。改質ガス(R)に含まれた水蒸気は、燃焼排ガスとともに系外に排気されるにすぎない。 Further, by setting the temperature of the reformed gas (R) supplied to the heating device (4) within the above temperature range (100 to 300 ° C.), water vapor contained in the gas after the reforming process is condensed in the system. This can prevent the condensate drainage treatment. The water vapor contained in the reformed gas (R) is only exhausted out of the system together with the combustion exhaust gas.
好ましくは、発電システムは、余剰の熱分解ガス(P)又は改質ガス(R)を排気筒等の排気装置(71)において燃焼させる燃焼手段を備える。この燃焼手段は、熱分解ガス(P)又は改質ガス(R)の燃焼熱を改質用空気に伝熱する熱交換器(83)を備える。昇温後の改質用空気(WA)は、改質炉(50)に供給される。 Preferably, the power generation system includes combustion means for burning excess pyrolysis gas (P) or reformed gas (R) in an exhaust device (71) such as an exhaust pipe. This combustion means includes a heat exchanger (83) for transferring the combustion heat of the pyrolysis gas (P) or the reformed gas (R) to the reforming air. The reforming air (WA) after the temperature rise is supplied to the reforming furnace (50).
図1及び図2は、本発明の第1実施形態に係る発電システムの全体構成を示すシステムフロー図及び概略断面図である。 1 and 2 are a system flow diagram and a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of the power generation system according to the first embodiment of the present invention.
発電システムは、熱分解ガスを発生させるガス化炉1と、系外の受電設備に電力を供給する発電装置10とを備える。発電装置10は、スターリングエンジン11と発電機12とから構成される。ガス化炉1には、固形燃料W、例えば、都市ゴミ、廃プラスチックス等の可燃性廃棄物が供給されるとともに、ガス化用空気LAがガス化空気ブロワ15によって供給される。ガス化炉1は、固形燃料Wの熱分解により、比較的多量の可燃分を含む熱分解ガスPを生成する。ガス化炉1は、熱分解ガス給送管L1を介して集塵装置2に接続され、集塵装置2は、浄化ガス給送管L2を介して燃焼装置3に接続される。ガス化炉1として、例えば、本発明者等の発明に係る特願2001−10831号記載のガス化炉を例示し得る。
The power generation system includes a
集塵装置2は、耐熱性金属フィルター、サイクロン式集塵機、或いは、セラミックフィルターを備える。集塵装置2によってダスト、塵埃等を除去したガス化炉1の熱分解ガスPは、浄化ガス給送管L2を介して燃焼装置3に供給される。なお、集塵及び燃焼の両機能を備えたサイクロン式燃焼器を集塵装置2及び燃焼装置3として使用することも可能である。
The
高温空気供給管L7が燃焼装置3の高温空気導入口31に接続され、熱交換器5で予熱した高温の燃焼用空気HAが燃焼装置3に供給される。熱分解ガスPは、燃焼装置3の燃焼室30内で高温の燃焼用空気HAと混合し、熱分解ガスPの可燃成分は燃焼し、この結果、高温の熱ガスが燃焼室30に生成する。
The high-temperature air supply pipe L7 is connected to the high-temperature
燃焼装置3の出口側には、熱ガス給送管L3の上流端が接続される。熱ガス給送管L3の下流端は、スターリングエンジン11の加熱装置4に接続される。燃焼室30に生成した高温の熱ガスは、熱ガス流HGとして加熱装置4に供給される。加熱装置4には、スターリングエンジン11の伝熱部を構成するヒータチューブ13が配置される。ヒータチューブ13内に封入したヘリウム、水素等の作動流体は、ヒータチューブ13の管壁を介して熱ガスと熱交換し、熱ガスの顕熱を受熱する。作動流体は、等容加熱、等温膨張、等容冷却及び等温圧縮の各過程よりなるスターリングサイクルに従って状態変化し、熱ガスから受熱した熱を動力に変換してスターリングエンジン11内のピストン(図示せず)を作動する。ピストンの駆動力は、発電機12に出力され、発電機12を作動し、発電機12は、系外の受電設備に給電する。所望により、スターリングエンジン11は、エンジン自体の冷却部における排熱回収により加熱した熱媒体流体(温水等)を系外の任意の設備に供給する排熱回収手段(図示せず)を備える。
The upstream end of the hot gas supply pipe L3 is connected to the outlet side of the combustion device 3. The downstream end of the hot gas supply pipe L <b> 3 is connected to the
加熱装置4において作動流体と熱交換した熱ガス流HGは、熱ガス給送管L4を介して熱交換器5に供給される。熱交換器5の受熱管51には、燃焼用空気供給管L6が接続される。燃焼用空気CAが、給気ファン8の給気押込み圧力下に熱交換器5の受熱管51に供給され、熱ガス流HGと熱交換し、加熱される。加熱後の燃焼用空気HAは、高温空気供給管L7を介して燃焼室30に供給され、前述の如く、熱分解ガスPの燃焼反応を燃焼室30に生じさせる。流量制御弁9が燃焼空気供給管L6に介装される。流量制御弁9は、制御信号線(図1に破線で示す)を介して制御装置20に接続される。燃焼室30に供給される燃焼用空気HAの流量は、制御装置20の制御下に流量制御弁9によって可変制御される。
The hot gas flow HG exchanged with the working fluid in the
熱交換器5の出口側には、排気管L5が接続され、降温後の熱ガス流HGが、排ガスEGとして熱交換器5から排気管L5に送出される。排気管L5の下流端には、排気ファン7の吸引口が接続される。所望により、排熱回収用の熱交換器25(仮想線で示す)が排気管L5に介装され、熱交換器25は、排ガスEGの排熱を回収し、温水又は水蒸気を系外の任意の設備に供給する。排気ファン7は、排気管L5の排ガスEGを吸引し、スタック等(図示せず)を介して系外に排気する。排ガスEGは、燃焼用空気(及び給水)との熱交換により既に冷却しているので、排気ファン7は、排ガスEGを直に吸引することができる。かくして、熱ガス給送管L3の熱ガスは、排気ファン7の吸引作用により、熱ガス流HGとして加熱装置4に供給され、加熱装置4及び熱交換器5(及び熱交換器25)を介して系外に排気される。
An exhaust pipe L5 is connected to the outlet side of the
排気管L5には、排ガスEGの流量を制御する流量制御弁6が介装される。流量制御弁6は、制御信号線(点線で示す)を介して制御装置20に接続される。流量制御弁6は、排ガスEGを流量制御することにより、燃焼装置3から加熱装置4に供給される熱ガス流HGの流量を可変制御する。比較的低温の排ガスEGに接する流量制御弁6は、流量を円滑且つ精密に制御可能な制御弁構造を備えるので、排ガスEGの流量を正確に制御することができる。
A flow
熱分解ガス給送管L1、浄化ガス給送管L2、熱ガス給送管L3、L4及び排気管L5の各ガス温度T1、T2、T3、T4、T5は、例えば、以下のとおり設定される。
T1:200〜800℃
T2:200〜800℃
T3:800〜1200℃
T4:600〜900℃
T5:100〜300℃
The gas temperatures T1, T2, T3, T4, and T5 of the pyrolysis gas supply pipe L1, the purified gas supply pipe L2, the hot gas supply pipes L3 and L4, and the exhaust pipe L5 are set as follows, for example. .
T1: 200-800 ° C
T2: 200-800 ° C
T3: 800-1200 ° C
T4: 600-900 ° C
T5: 100-300 ° C
燃焼用空気供給管L6及び高温空気供給管L7の各空気温度T6、T7は、例えば、以下のとおり設定される。
T6:大気温度(例えば、20℃)
T7:500〜800℃
The air temperatures T6 and T7 of the combustion air supply pipe L6 and the high temperature air supply pipe L7 are set as follows, for example.
T6: Atmospheric temperature (for example, 20 ° C.)
T7: 500-800 ° C
各管路L1〜L7には、流量検出器及び温度検出器(図示せず)が適所に配置され、管路L1〜L7の流量及び温度は、各検出器から制御装置20に入力される。スターリングエンジン11及び発電機12の運転状態を示す因子又は数値、例えば、エンジン回転数及び発電出力等の情報も又、制御装置20に入力される。制御装置20は、ファン7、8の起動・停止を制御するとともに、流量制御弁6、9の開度を制御する。
A flow rate detector and a temperature detector (not shown) are arranged at appropriate positions in each of the pipelines L1 to L7, and the flow rate and temperature of the pipelines L1 to L7 are input to the
例えば、制御装置20は、理論空燃比に近い空気量の空気が燃焼装置3に供給されている状態でスターリングエンジン11の出力を低下する必要が生じた場合、流量制御弁9の開度を増大し、燃焼装置3に供給される空気量を増量する。これにより、燃焼用空気HA及び熱分解ガスPの混合比、即ち、燃焼室(燃焼域)30の空燃比は増大し、理論空燃比を超える多量の空気が燃焼装置3に供給される。熱ガス温度T3は、空気量の増加に伴って降下し、この結果、スターリングエンジン11の出力は、低下する。逆に、制御装置20は、スターリングエンジン11の出力を増大する必要が生じた場合、流量制御弁9の開度を低下して燃焼装室30の空燃比を低減する。この結果、理論空燃比に近い空気量の空気が燃焼装置3に供給され、熱ガス温度T3は上昇し、スターリングエンジン11の出力は増大する。
For example, the
同様に、制御装置20は、スターリングエンジン11の出力を低下する必要が生じた場合、流量制御弁6の開度を低下させ、加熱装置4に供給される熱ガス流HGの流量を低減する。熱ガス流量の低下により、熱ガス流HGからヒータチューブ13の作動流体に伝熱する熱量が低下し、スターリングエンジン11の出力は、低下する。流量制御弁6の開度低下は、熱交換器5を流通する熱ガス流量をも同時に低下させるので、熱ガス流HGから燃焼用空気CAに伝熱する熱量も又、低下する。この結果、燃焼室30に供給される燃焼用空気HAの空気温度T7は低下する。これは、熱ガス温度T3の降下を生じさせるので、これにより、更なるスターリングエンジン11の出力低下が生じる。
Similarly, when the output of the
逆に、制御装置20は、スターリングエンジン11の出力を増大する必要が生じた場合、流量制御弁6の開度を増大し、加熱装置4に供給される熱ガス流HGの流量を増大させる。熱ガス流HGからヒータチューブ13の作動流体に伝熱する熱量は、熱ガス流量の増大に伴って増加し、スターリングエンジン11の出力は、増大する。流量制御弁6の開度増大は、熱交換器5に供給される熱ガス流HGの流量を同時に増大させるので、熱ガス流HGから燃焼用空気CAに伝熱する熱量は、増加する。この結果、燃焼室30に供給される燃焼用空気HAの空気温度T7は上昇し、これに伴って、熱ガス流HGの温度T3も又、上昇するので、このような作用に伴い、スターリングエンジン11の出力は、更に増大する。
Conversely, when the output of the
かくして、流量制御弁6、9の開度制御により燃焼排ガスHGの温度及び流量が制御され、これにより、スターリングエンジン11の出力が制御される。制御装置20は、受電側の電力需要又は電力負荷が変動したとき、流量制御弁6、9の開度を制御し、電力需要又は電力負荷に適した目標値に発電機12の発電出力を制御することができる。なお、熱ガス給送管L3には、流量制御弁6の開度制御時に生じ得る余剰の熱ガスを過渡的に系外に排出するための排気管L25(仮想線で示す)が接続される。
Thus, the temperature and flow rate of the combustion exhaust gas HG are controlled by the opening degree control of the flow
図1及び図2に示す発電システムは、ガス化炉1に対して単一の加熱装置4及び発電装置10(スターリングエンジン11及び発電機12)を備えた構成のものであるが、本発明は、複数の発電装置10を燃焼装置3に並列接続した構成を有する発電システムに適応する。図1及び図2には、他の系統の発電装置10に対して熱ガス流HGを供給可能な管路L21が仮想線で示されている。管路L21は、熱ガス給送管L3から分岐し、熱ガス流HGを他系統の発電装置10の加熱装置4及び熱交換器5に供給する。他系統の加熱装置4及び熱交換器5を流通した熱ガス流HGを排ガスEGとして排気する管路L22(仮想線で示す)が、排気管L5に接続される。
The power generation system shown in FIGS. 1 and 2 has a configuration in which a
図3は、複数の発電装置10及び熱交換器5を燃焼装置3に並列に接続した構成を有する発電システムを全体的に示す概略断面図である。図3において、図1及び図2に示す構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の参照符号が付されている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view generally showing a power generation system having a configuration in which a plurality of power generation devices 10 and a
図3に示す発電システムは、4台の発電装置10A:10B:10C:10Dを燃焼装置3に並列に接続した構成を有する。熱ガス主管L30が、燃焼装置3の出口に接続され、4本の熱ガス給送管L3の上流端が主管L30に接続される。各給送管L3の下流端には、各スターリングエンジン11A:11B:11C:11Dの加熱装置4A:4B:4C:4Dが夫々接続され、熱交換器5A:5B:5C:5Dが、熱ガス給送管L4を介して各加熱装置4A:4B:4C:4Dに接続される。各熱交換器5A:5B:5C:5Dは、排気管L5を介して排気主管L50に接続され、排気主管L50の下流端は、排気ファン7に接続される。各排気管L5には、流量制御弁6A:6B:6C:6Dが介装される。流量制御弁6A:6B:6C:6Dは、排ガス流量を制御し、これにより、各加熱装置4A:4B:4C:4Dに供給される熱ガス流HGの流量を可変制御する。
The power generation system shown in FIG. 3 has a configuration in which four
各熱交換器5A:5B:5C:5Dの受熱管51に接続された燃焼用空気供給管L6は、低温空気主管L60に接続され、低温空気主管L60の上流端は、給気ファン8の吐出口に接続される。各受熱管51には、高温空気供給管L7が夫々接続される。高温空気供給管L7は、高温空気主管L70に接続される。高温空気主管L70の下流端は、燃焼装置3の高温空気導入口31に接続される。各々の高温空気供給管L6には、各受熱管51に供給すべき空気量を制御する流量制御弁9A:9B:9C:9Dが夫々介装される。
The combustion air supply pipe L6 connected to the
主管L30は、4系統の高温ガス給送管L3の集合管(マニホールド)として機能し、主管L50は、4系統の排気管L5の集合管(マニホールド)として機能する。各系統の発電装置10A:10B:10C:10Dの発電出力は、流量制御弁6A〜6D、9A〜9Dの開度制御に従って制御される。
The main pipe L30 functions as a collecting pipe (manifold) for the four high-temperature gas supply pipes L3, and the main pipe L50 functions as a collecting pipe (manifold) for the four exhaust pipes L5. The power generation outputs of the
流量制御弁6A〜6D、9A〜9Dは、制御信号線(点線で示す)を介して制御装置20に接続され、制御装置20の制御下に熱ガス流HG及び燃焼用空気CAを流量制御する。各管路L1〜L7の流量検出器及び温度検出器(図示せず)の検出値、スターリングエンジン11A〜11D及び発電機12A〜12Dの運転状態を示す因子又は数値(エンジン回転数及び発電出力等)が、制御装置20に入力される。制御装置20は、ファン7、8の起動・停止を制御するとともに、流量制御弁6A〜6D、9A〜9Dの開度を制御し、これにより、熱ガス流HG及び燃焼用空気CAの流量を制御する。
The
所望により、図1に示す実施形態と同様、排熱回収用の熱交換器25(仮想線で示す)が排気主管L50に介装される。熱交換器25は、燃焼排ガスの余剰の排熱を回収し、温水又は水蒸気等を系外の任意の設備に供給する。
If desired, as in the embodiment shown in FIG. 1, a heat exchanger 25 (shown by phantom lines) for exhaust heat recovery is interposed in the exhaust main pipe L50. The
また、流量制御弁6の開度制御時に生じ得る余剰の熱ガス又はその熱を系外に排出する排気管L25(仮想線で示す)が、必要に応じて、熱ガス主管L30に接続される。
Further, an exhaust pipe L25 (shown by phantom lines) that discharges excess hot gas that may be generated during the opening degree control of the
以下、図3に示す発電システムの作動について説明する。 Hereinafter, the operation of the power generation system shown in FIG. 3 will be described.
ガス化炉1に供給された固形燃料Wは、ガス化炉1内で熱分解し、熱分解ガスPを生成する。熱分解ガスPは、熱分解ガス給送管L1を介して集塵装置2に供給され、集塵装置2は、熱分解ガス中のダスト、塵埃等を除去する。浄化後の熱分解ガスは、高温空気導入口31から噴射する高温空気と燃焼室30内で混合接触し、燃焼する。燃焼装置3に生成した高温の熱ガスは、主管L30に流出する。各々の熱ガス給送管L3の熱ガス流量は、流量制御弁6A〜6Dの開度制御により制御されるので、主管L30の熱ガス流HGは、流量制御弁6A〜6Dの開度制御に従って各々の給送管L3に流入する。従って、流量制御弁6A〜6Dの開度制御により、各給送管L3の熱ガス流量又は熱ガス分配比を制御し、各発電装置10A:10B:10C:10Dの出力を個別制御することができる。
The solid fuel W supplied to the
図4〜図6には、発電システムの運転形態が例示されている。 4 to 6 exemplify operation modes of the power generation system.
例えば、図4に示す如く、制御装置20は、流量制御弁6A〜6D、9A〜9Dを所定開度に設定し、発電システムは、所定の発電出力で定常運転する。この状態では、流量制御弁6A〜6Dの開度に応じた適量の熱ガス流HGが、主管L30から各スターリングエンジン11A〜11Dの加熱装置4A〜4D及び熱交換器5A〜5Dに供給される。このような運転状態では、制御装置20は、例えば、燃焼装置3の理論燃焼空燃比に相当する燃焼空気を燃焼装置3に供給するように流量制御弁9A〜9Dの開度を設定する。
For example, as shown in FIG. 4, the
発電システムの発電出力を低下させる場合、制御装置20は、流量制御弁6A〜6Dの開度を低下させ、加熱装置4A〜4Dに供給される熱ガス流HGの流量を低下させる。同時に、制御装置20は、流量制御弁9A〜9Dの開度を増大し、燃焼装置3に供給される燃焼空気の空気量を増加させる。このような状態が図5に示されている。各加熱装置4A〜4Dに供給される熱ガス流HGの流量低下及び温度降下が生じ、この結果、各スターリングエンジン11A〜11Dの出力は低下し、発電システムの発電出力は低下する。
When lowering the power generation output of the power generation system, the
図6には、流量制御弁6A:6B、9A:9Bを全閉位置に切り換えた運転形態が示されている。この運転形態では、発電装置10A:10Bの系統は、完全に運転を停止し、発電システムは、2系統の発電装置10C:10Dを並列配置した発電システムとして稼動する。
FIG. 6 shows an operation mode in which the flow
流量制御弁6A〜6D、9A〜9Dの開度制御又は切換制御により実行可能な制御は、図4〜図6に示す制御形態に限られるものではなく、スターリングエンジン群の出力制御、従って、発電システムの発電出力の制御は、多様な制御態様で実行することができる。
Controls that can be executed by opening control or switching control of the
例えば、制御装置20は、予め設定された制御マップ及び制御プログラム等を記憶した制御部を有し、制御部は、流量制御弁6A〜6D、9A〜9Dを開度制御し、発電システムの発電出力を可変制御する。流量制御弁6A〜6D、9A〜9Dの開度設定として、多種多様なパターンを採用することができ、制御部は、電力需要又は電力負荷等の変動に応じて発電システムが高効率の運転形態を維持するように、流量制御弁6A〜6D、9A〜9Dの開度を制御し、最適化する。
For example, the
このような発電装置10A〜10D及び流量制御弁6A〜6D、9A〜9Dの発停制御及び開度制御は、発電システムの定常運転時に発電出力を制御する発電出力制御手段として使用し得るだけではなく、発電システムのウォームアップ運転時、メンテナンス運転時、或いは、緊急運転時等の運転制御手段として応用することができる。制御装置20の制御部は、このような過渡期の運転を制御する制御マップ及び制御プログラム等を記憶し、発電システムの円滑なウォームアップ運転や、メンテナンス運転時、或いは、迅速な緊急運転等を可能にする。
Such start / stop control and opening degree control of the
図7は、本発明の第2実施形態に係る発電システムの全体構成を示すシステムフロー図である。図7において、図1〜図6に示す構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の参照符号が付されている。 FIG. 7 is a system flow diagram showing the overall configuration of the power generation system according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, constituent elements that are substantially the same as those shown in FIGS. 1 to 6 are given the same reference numerals.
図7に示す発電システムは、改質炉50、空気予熱器52、排熱ボイラ53、冷却・精製装置55及び高温空気/高温水蒸気発生装置56を更に備えた点において、前述の第1実施形態と相違する。この構成は、熱分解ガスPが比較的多量の腐食性ガス(H2S;HCl;NH3;HCN等)を含有する場合に好適に採用し得る。このような発電システムによれば、例えば、一般廃棄物、廃プラスチックス、ゴム等の任意の燃料をガス化炉1でガス化し、発電装置10に供給することができる。即ち、改質工程及び冷却・精製工程を備えた本実施形態の発電システムは、発電システムに供給可能な燃料(原料)の多様化を可能にする。
The power generation system shown in FIG. 7 is further provided with a reforming
ガス化炉1には、可燃性廃棄物が固形燃料Wとして供給され、固形燃料Wの熱分解により発生した熱分解ガスPは、改質炉50に供給される。熱分解ガスPは、改質炉50に供給される高温の水蒸気及び空気により改質され、熱分解ガスPが含有するタール分は分解される。改質ガスRは、流路L11:L12:L13:L14、空気予熱器52、排熱ボイラ53、集塵装置54及び冷却・精製装置55を流通し、改質ガス給送管L2から燃焼装置3に供給される。熱分解ガスPに含まれるダスト及び塵埃等は、集塵装置54において除去される。熱分解ガスPに含まれる腐食性ガスは、冷却・精製装置55において除去される。なお、空気予熱器52は、改質ガスRが保有する顕熱によって大気温度の空気を加熱し、予熱空気を流路L15からガス化炉1に供給する。また、排熱ボイラ53は、改質ガスRの顕熱により水蒸気を生成し、水蒸気Sは、流路L16に送出され、流路L16に供給された空気と一緒に高温空気/高温水蒸気発生装置56に供給される。改質ガスRの一部が、水蒸気及び空気を加熱するための燃料として流路L18から高温空気/高温水蒸気発生装置56に供給され、高温空気/高温水蒸気発生装置56は、改質ガスRの燃焼熱により水蒸気及び空気を加熱する。加熱後の水蒸気及び空気は、流路L17から改質炉50に供給され、熱分解ガスPと混合・接触し、前述の如く、熱分解ガスPを改質する。
The
熱分解ガス給送管L1、浄化ガス給送管L2及び流路L11:L12:L13:L14:L16:L17における各ガス温度T1、T2、T11、T12、T13、T14、T16、T17は、例えば、以下のとおり設定される。
T1:200〜300℃
T2:30〜150℃
T11:600〜1000℃
T12、T13、T14:200〜500℃
T16:約100〜200℃
T17:500〜1000℃
The gas temperatures T1, T2, T11, T12, T13, T14, T16, and T17 in the pyrolysis gas supply pipe L1, the purified gas supply pipe L2, and the flow paths L11: L12: L13: L14: L16: L17 are, for example, Are set as follows.
T1: 200-300 ° C
T2: 30 to 150 ° C
T11: 600-1000 ° C
T12, T13, T14: 200-500 ° C
T16: about 100 to 200 ° C.
T17: 500-1000 ° C
なお、熱ガス給送管L3、L4及び排気管L5の各ガス温度T3、T4、T5は、前述のとおりである。また、改質炉50として、本発明者等の発明に係る特願2001−10831号記載の改質炉を好適に使用し得る。
The gas temperatures T3, T4, T5 of the hot gas supply pipes L3, L4 and the exhaust pipe L5 are as described above. As the reforming
燃焼装置3の下流側における発電システムの構成は、図1及び図2に示す構成と実質的に同一であるので、図1及び図2の構成に関する説明を引用することにより、重複した説明を省略する。 Since the configuration of the power generation system on the downstream side of the combustion device 3 is substantially the same as the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the description relating to the configuration in FIGS. To do.
図8及び図9は、本発明の第3実施形態に係る発電システムの全体構成を示すシステムフロー図及び概略断面図である。図8及び図9において、図1〜図7に示す構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の参照符号が付されている。 8 and 9 are a system flow diagram and a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of the power generation system according to the third embodiment of the present invention. 8 and 9, the same reference numerals are assigned to substantially the same components as those shown in FIGS. 1 to 7.
本実施形態の発電システムは、改質ガスRをスターリングエンジン11の加熱装置4に直に導入し、加熱装置4内で燃焼させる構成を備えており、加熱装置4は、燃焼器を構成する。
The power generation system of the present embodiment has a configuration in which the reformed gas R is directly introduced into the
ガス化炉1には、可燃性廃棄物が固形燃料Wとして供給され、固形燃料Wの熱分解により発生した熱分解ガスPは、改質炉50に供給される。改質炉50には、水蒸気及び空気が供給され、水蒸気及び空気は、熱分解ガス中のタール分を分解し、熱分解ガスPを改質する。改質ガスRは、流路L11、排熱ボイラ53、流路L13、集塵装置54及び流路L14を流通し、加圧ファン60に吸引される。排熱ボイラ53は、改質ガスRの顕熱によって給水を加熱して水蒸気Sを生成し、水蒸気Sは、流路L16を介して改質炉50に供給される。なお、流路L16には、流量制御弁91が介装される。また、余剰の水蒸気は、圧力制御弁92を介して系内又は系外の任意の設備に供給され、或いは、大気に放出される。
The
加圧ファン60の吐出口には、改質ガス給送管L8の上流端が接続される。改質ガス給送管L8の下流端は、加熱装置4の燃焼部41に接続される。改質ガスRは、加圧ファン50の圧力下に比較的低温の燃料ガスとして燃焼部41に供給される。加熱装置4の空気予熱部51によって高温に予熱された燃焼用空気HAが、燃焼部41に供給される。改質ガスRは、燃焼用空気と混合して燃焼反応し、加熱装置4内の燃焼域40に火炎を生成する。
The upstream end of the reformed gas supply pipe L8 is connected to the discharge port of the pressurizing
流量制御弁6が、改質ガス給送管L8に介装される。流量制御弁6は、燃焼部41に供給される改質ガスRの流量を制御する。改質ガスRが比較的低温であることから、加圧ファン50は、改質ガスRを吸引し且つ加圧することができ、また、流量制御弁6は、改質ガスRの流量を正確に制御可能な構造を備えることができる。
A
空気予熱部51は、加熱装置4内に配置され、熱交換器51の下流端(流出端)は、予熱後の燃焼用空気を燃焼部41に差し向ける。熱交換器51の上流端(流入端)は、燃焼空気供給管L6に接続される。給気ファン8が燃焼空気供給管L6の上流端に接続される。燃焼用空気CAが、給気ファン8の給気押込み圧力下に燃焼空気供給管L6に圧送され、空気予熱部51に供給される。空気予熱部51を流通する燃焼用空気CAは、燃焼域40に生成する燃焼排ガスと熱交換し、高温に加熱され、しかる後、高温の燃焼用空気HAとして燃焼部41に供給され、上述の如く、改質ガスRと混合し、燃焼反応する。
The
加熱装置4の燃焼域40には、加熱装置4の受熱部を構成するヒータチューブ13が配置されており、ヒータチューブ13内に封入したヘリウム、水素等の作動流体は、燃焼域40に生成した火炎及び燃焼ガスの輻射伝熱作用及び対流伝熱作用により、高温に加熱される。作動流体は、等容加熱、等温膨張、等容冷却及び等温圧縮の各過程よりなるスターリングサイクルに従って状態変化し、熱ガスから受熱した熱を動力に変換してスターリングエンジン11内のピストン(図示せず)を作動する。ピストンの駆動力は、発電機12に出力され、発電機12を作動し、発電機12は、系外の受電設備に給電する。所望により、スターリングエンジン11は、冷却部の排熱回収により加熱した熱媒体流体(温水等)を系外の任意の設備に供給する排熱回収手段(図示せず)を備える。
A
排気管L5が加熱装置4に接続される。燃焼域40の排ガスEGは、排気管L5を介してスタック71に送出され、スタック71から大気に放出される。所望により、排気ファン(図示せず)が排気管L5に介装される。スタック71には、余剰の改質ガスを改質ガス給送管L8から過渡的に系外に排出するための排気管L25(点線で示す)が接続される。排気管L5には、流量制御弁93が介装される。スタック71は、このような改質ガスを排気筒内で燃焼させる燃焼手段(図示せず)を備える。スタック71内には、熱交換器83が配置されており、熱交換器83の上流端(流入端)は、改質用空気供給管L18に接続され、熱交換器83の下流端(流出端)は、改質用空気給送管L19に接続される。給送管L19は、改質炉50に接続される。改質用空気供給ファン81が、供給管L18に接続され、改質用空気OAが、ファン81の給気押込み圧力下に熱交換器83に供給される。改質用空気OAは、スタック71内の排熱を受熱した後、昇温後の改質用空気WAとして給送管L19から改質炉50に供給される。なお、供給管L18には、流量制御弁82が介装される。
The exhaust pipe L5 is connected to the
発電システムを構成する各管路又は流路には、流量検出器及び温度検出器(図示せず)が適所に配置され、各管路又は流路の流量及び温度は、各検出器から制御装置20に入力される。スターリングエンジン11及び発電機12の運転状態を示す因子又は数値、例えば、エンジン回転数及び発電出力等の情報も又、制御装置20に入力される。前述の各制御弁6、9、82、91、92、93は、図8に破線で示す制御信号線等を介して制御装置20に接続され、制御装置20によって制御される。
A flow rate detector and a temperature detector (not shown) are arranged at appropriate positions in each pipeline or flow path constituting the power generation system, and the flow rate and temperature of each pipeline or flow path are controlled from each detector. 20 is input. Factors or numerical values indicating the operating states of the
各々の管路又は流路L1:L5:L6:L8:L11:L13:L14:L16:L18:L19におけるガス温度T1、T5、T6、T8、T11、T13、T14、T16、T18、T19は、例えば、以下のとおり設定される。
T1:200〜300℃
T8、T13、T14:約200℃
T5:200〜400℃
T6、T18:大気温度(例えば、20℃)
T11:800〜1000℃
T16、T19:約100〜200℃
The gas temperatures T1, T5, T6, T8, T11, T13, T14, T16, T18, and T19 at each pipe line or flow path L1: L5: L6: L8: L11: L13: L14: L16: L18: L19 are: For example, it is set as follows.
T1: 200-300 ° C
T8, T13, T14: about 200 ° C
T5: 200-400 ° C
T6, T18: Atmospheric temperature (for example, 20 ° C.)
T11: 800-1000 ° C
T16, T19: about 100 to 200 ° C.
本実施形態の発電システムは、加熱装置4内の燃焼域40に比較的低温(約200℃)の改質ガスRを可燃性ガスとして供給し、改質ガスRの燃焼反応によって発生した燃焼熱でヒータチューブ13を加熱する点において、前述の第1及び第2実施形態(図1〜図7)と相違し、また、改質炉50に供給される水蒸気及び空気の温度T16、T19を比較的低い温度(約100〜200℃)に設定する点において、図7に示す第2実施形態(比較的高温の水蒸気及び空気(500〜1000℃)を改質炉50に供給する)と相違する。
The power generation system of this embodiment supplies a relatively low temperature (about 200 ° C.) reformed gas R as a combustible gas to the
前述の第1及び第2実施形態(図1〜図7)の構成と対比すると、本実施形態においては、改質ガスRを加熱装置4に供給し、改質ガスRの燃焼反応を加熱装置4の燃焼域40に直に生じさせており、このような構成によれば、改質ガスRの燃焼熱を用いた輻射伝熱効果及び対流伝熱効果によってヒータチューブ13を効率的に加熱し、発電装置10の発電機効率を大きく向上することができる。
In contrast to the configurations of the first and second embodiments (FIGS. 1 to 7) described above, in the present embodiment, the reformed gas R is supplied to the
また、このような改質ガスを内燃式混燃型ディーゼルエンジンに供給する形式の発電システムと対比すると、本実施形態の発電システムでは、改質炉50に供給すべき水蒸気及び空気の温度T16、T19は、かなり低い温度(約100〜200℃)に設定されており、従って、本実施形態の発電システムによれば、発電システム全体の熱効率を向上することができる。
Further, when compared with a power generation system of a type that supplies such reformed gas to an internal combustion type mixed fuel diesel engine, in the power generation system of the present embodiment, steam and air temperatures T16 to be supplied to the reforming
後者の特徴事項に関し、改質ガスを内燃式混燃型ディーゼルエンジンに供給する形式の発電システムと、本実施形態の発電システムとを対比して、以下に説明する。 The latter characteristic will be described below by comparing the power generation system that supplies the reformed gas to the internal combustion type mixed fuel diesel engine and the power generation system of the present embodiment.
内燃式混燃型ディーゼルエンジンを用いた発電システムにおいては、ディーゼルエンジンに供給すべき燃料ガスは、比較的高い発熱量を有する良質の燃料ガスに改質する必要があり、改質工程に供給すべき空気及び水蒸気を予め高温に加熱する必要が生じる。このため、空気及び水蒸気の温度管理や流量制御などに困難が生じ得るばかりでなく、仮に不十分な改質の結果として未分解のタール分を含む改質ガスがディーゼルエンジンに供給され続けた場合、ディーゼルエンジンの維持管理が困難になることも懸念される。しかも、ディーゼルエンジンの内燃機関に導入すべき燃料ガス(改質ガス)は、常温(約40℃)程度まで冷却する必要があることから、水蒸気の凝縮によって比較的多量の凝縮水が系内に生成し、これを系外に排出するための排水経路や、排水処理設備等を設ける必要が生じる。 In a power generation system using an internal combustion type mixed fuel diesel engine, the fuel gas to be supplied to the diesel engine needs to be reformed into a high-quality fuel gas having a relatively high calorific value, and is supplied to the reforming process. It is necessary to preheat the air and water vapor to a high temperature. For this reason, not only can the temperature management and flow rate control of air and steam be difficult, but if reformed gas containing undecomposed tar content continues to be supplied to the diesel engine as a result of insufficient reforming There is also concern that the maintenance of diesel engines will be difficult. Moreover, since the fuel gas (reformed gas) to be introduced into the internal combustion engine of the diesel engine needs to be cooled to about room temperature (about 40 ° C.), a relatively large amount of condensed water is brought into the system by condensation of water vapor. It is necessary to provide a drainage route for generating and discharging this to the outside, a wastewater treatment facility, and the like.
他方、本実施形態(図8及び図9)においては、燃料ガス(改質ガスR)が比較的低い発熱量であったとしても、これをスターリングエンジン11の燃料として有効に利用できる。このため、100℃の水蒸気と常温(大気温度)の空気であっても、これを改質助剤として使用することができ、従って、改質工程に供給すべき水蒸気及び空気等の加熱負荷が軽減する。これにより、システム全体の熱効率が向上するとともに、改質工程に要する水蒸気及び空気の温度管理及び流量制御が簡素化する。例えば、本実施形態では、図7に示す高温空気/高温水蒸気発生装置は、省略される。しかも、本実施形態の発電システムによれば、比較的低い発熱量の熱分解ガスを発生させるにすぎないようなガス発生源(廃棄物等)を使用し得るので、固形燃料又は液状燃料の管理を簡素化することが可能となる。また、スターリングエンジン11の加熱装置4に供給すべき改質ガスRは、ディーゼルエンジンの内燃機関に供給する場合のように40〜50℃程度に冷却する必要がなく、比較的高い温度(100〜200℃)を維持した状態で加熱装置4に導入される。このため、改質ガスR中の水蒸気は系内で凝縮せず、燃焼排ガスとともに排ガスEGとして大気に放出されるにすぎない。従って、水蒸気の凝縮水を系外に排出するための排水設備又は排水経路や、排水処理設備等を省略することができる。
On the other hand, in the present embodiment (FIGS. 8 and 9), even if the fuel gas (reformed gas R) has a relatively low calorific value, it can be effectively used as the fuel for the
かくして、本実施形態の発電システムによれば、システム構成を全体的に簡素化することができ、しかも、熱分解ガスが保有する熱量を効率的に利用し、発電システム全体の熱効率を向上することができる。 Thus, according to the power generation system of this embodiment, the system configuration can be simplified as a whole, and the amount of heat held by the pyrolysis gas can be efficiently used to improve the thermal efficiency of the entire power generation system. Can do.
図8及び図9には、他の系統の発電装置10に対して改質ガスRを供給可能な管路L21(仮想線で示す)が示されている。管路L21は、熱ガス給送管L8から分岐し、熱ガス流HGを他系統の発電装置10の加熱装置4に供給する。他系統の加熱装置4の燃焼排ガスを排ガスEGとして排気する管路L22(仮想線で示す)が、図8及び図9に示されており、管路L22は、排気管L5に接続される。
8 and 9 show a pipe L21 (indicated by a virtual line) that can supply the reformed gas R to the power generation apparatus 10 of another system. The pipe L21 branches from the hot gas feed pipe L8 and supplies the hot gas flow HG to the
図10は、複数の発電装置10を並列に接続した構成を有する発電システムを概略的に示すシステムフロー図である。なお、図10において、発電装置10の図示は、省略されている。 FIG. 10 is a system flow diagram schematically showing a power generation system having a configuration in which a plurality of power generation devices 10 are connected in parallel. In addition, in FIG. 10, illustration of the electric power generating apparatus 10 is abbreviate | omitted.
例えば、制御装置20は、図10に示す如く、流量制御弁6A〜6D、9A〜9Dを所定開度に設定し、発電システムは、所定の発電出力で定常運転する。この状態では、流量制御弁6A〜6Dの開度に応じた適量の改質ガスRが、主管L30から各スターリングエンジンの加熱装置4A〜4Dに供給される。
For example, as shown in FIG. 10, the
図11には、流量制御弁6C:6D、9C:9Dを全閉位置に切り換えた運転形態が示されている。この運転形態では、発電装置10C:10Dの系統は、完全に運転を停止し、発電システムは、2系統の発電装置10A:10Bを並列配置した発電システムとして稼動する。
FIG. 11 shows an operation mode in which the
流量制御弁6A〜6D、9A〜9Dの開度制御又は切換制御により実行可能な制御は、図10及び図11に示す制御形態に限られるものではなく、スターリングエンジン群の出力制御、従って、発電システムの発電出力の制御は、多様な制御態様で実行することができる。
Controls that can be executed by opening control or switching control of the
図12及び図13は、本発明の第4実施形態に係る発電システムの全体構成を示すシステムフロー図及び概略断面図である。図12及び図13において、図1〜図11に示す構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の参照符号が付されている。 12 and 13 are a system flow diagram and a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of the power generation system according to the fourth embodiment of the present invention. 12 and 13, components that are substantially the same as those shown in FIGS. 1 to 11 are given the same reference numerals.
前述の第3実施形態(図8〜図11)においては、改質ガスRをスターリングエンジン11の加熱装置4に供給し、これを燃焼部41において予熱後の燃焼用空気と混合し、燃焼反応させる。他方、低発熱量の改質ガスRによってスターリングエンジン11の作動熱源を十分に確保するには、多量の改質ガスRを燃焼部41に供給する必要が生じ得る。例えば、発熱量1000kcal/Nm3程度の改質ガスRを燃焼部41に供給する場合と、発熱量20000kcal/Nm3のLPGのような高カロリーガスを燃焼部41に供給する場合とを対比すれば明らかなとおり、改質ガスRを用いて高カロリーガスと同等の熱量を確保するには、改質ガスRの供給量を約20〜30倍に設定する必要が生じる。しかしながら、燃焼部41の構造的上の制約や、燃焼部41廻りの燃料供給系の構造的制約を考慮すると、燃料ガス供給流量には自ずと限界が生じるので、このような多量の改質ガスRを燃焼部41に供給し難い事情がある。
In the above-described third embodiment (FIGS. 8 to 11), the reformed gas R is supplied to the
他方、燃焼反応に要する改質ガスRの理論空気量と、高発熱量の燃料ガス(LPG等)の理論空気量とを対比すると、高発熱量の燃料ガスの理論空量は、概ね改質ガスRの20〜30倍に達する。従って、改質ガスRを燃料ガスとして用いた場合、高カロリーガスを燃料ガスとして使用した場合と比べて遥かに少量の燃焼用空気を燃焼部41に供給すれば良く、従って、燃焼用空気供給系は、余剰の給気能力を保有する。
On the other hand, when the theoretical air amount of the reformed gas R required for the combustion reaction is compared with the theoretical air amount of the fuel gas (LPG etc.) having a high calorific value, the theoretical air amount of the fuel gas having a high calorific value is almost reformed. It reaches 20-30 times the gas R. Therefore, when the reformed gas R is used as the fuel gas, a much smaller amount of combustion air may be supplied to the
本実施形態の発電システムは、このような事情を考慮し、改質ガスRの一部を燃焼用空気供給系から燃焼部41に供給する構成を備える。以下、この点について、詳細に説明する。
In consideration of such circumstances, the power generation system of the present embodiment includes a configuration in which a part of the reformed gas R is supplied from the combustion air supply system to the
図12及び図13に示す如く、バイパス流路L80が、改質ガス給送管L8から分岐し、給気ファン8のサクション管L61に接続される。バイパス流路L80には、流量制御弁80が介装される。流量制御弁80は、制御信号線(点線で示す)を介して制御装置20に接続される。制御装置20は、流量制御弁80の開度を制御し、バイパス流路80の改質ガス流量を調節する。
As shown in FIGS. 12 and 13, the bypass flow path L80 branches from the reformed gas supply pipe L8 and is connected to the suction pipe L61 of the
図14は、加熱装置4の構成を概略的に示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram schematically showing the configuration of the
加熱装置4内には、燃焼部41を構成する燃料噴射装置45及び混合気供給装置46が配置される。加圧ファン60により加圧された改質ガスRは、ブースターファン(又はブロワ)90によって更に加圧され、流量制御弁6の制御下に燃料噴射装置45に供給される。燃料噴射装置45は、改質ガスRを燃焼域40に噴射する。
In the
混合気供給装置46は、混合気加熱部52を介して混合気供給路L62と連通し、混合気供給路L62の上流端は、給気ファン8の吐出口に接続される。給気ファン8の吸引口は、サクション管L61に接続される。サクション管L61には、前述の如く、バイパス流路L80の一端が接続される。バイパス流路L80の他端は、改質ガス給送管L8に接続される。
The
改質ガス給送管L8から燃料噴射装置45に供給される改質ガスRの一部は、バイパス流路L80を介してサクション管L61に供給され、燃焼用空気CAと混合する。本実施形態では、流量制御弁80の開度は、バイパス流路L80の改質ガス流量(バイパス流量)を最適化するように初期設定され、定常運転時には、所定開度(初期設定開度)に固定される。バイパス流路L80の流量と、燃料噴射装置45に供給される改質ガスRの流量との比(容積比)は、例えば、2:1(バイパス流量:噴射ガス流量)に設定される。なお、この流量比は、改質ガスRの発熱量に基づいて適宜設定変更される。
A part of the reformed gas R supplied from the reformed gas supply pipe L8 to the
改質ガスR及び燃焼用空気CAの混合気MGは、給気ファン8の給気押込み圧力下に混合気加熱部52に供給され、燃焼域41の燃焼排ガスと熱交換して予熱される。予熱後の混合気MGは、混合気供給装置46の供給口46aから燃焼域41に流出し、燃料噴射装置45の改質ガス噴流と混合して燃焼反応する。
The air-fuel mixture MG of the reformed gas R and the combustion air CA is supplied to the air-fuel
かくして、混合気供給装置46は、改質ガスR及び燃焼用空気CAの混合気MGを燃焼域40に供給する手段(燃焼用空気CAのみならず、改質ガスRをも燃焼域40に供給する手段)として機能する。なお、本実施形態では、混合気供給装置46の構造は、LPG等の高カロリーガスを燃料噴射装置45から供給する場合に燃焼用空気供給手段として使用し得る構造のものである。
Thus, the air-fuel
前述の各実施形態と同様、ヒータチューブ13内の作動流体は、燃焼域40に生成した火炎及び燃焼ガスの輻射伝熱作用及び対流伝熱作用により、高温に加熱され、熱ガスから受熱した熱を動力に変換してスターリングエンジン11内のピストン(図示せず)を作動し、ピストンの駆動力は、発電機12に出力される。発電システムの全体的な構成及び作動については、前述の各実施形態と同様のものであるので、前述の各実施形態の説明を引用することにより、重複した説明を省略する。なお、他の系統の発電装置の系統に改質ガス給送管L8を接続する管路L21(図12及び図13に仮想線で示す)は、ブースターファン90と流量制御弁6との間において改質ガス給送管L8に接続しても良い。
As in the previous embodiments, the working fluid in the
以上説明した如く、本実施形態の発電システムによれば、改質ガスRを部分的に燃焼用空気供給系から燃焼部41に供給する構成を備えるので、燃焼部41の構造的上の制約や、燃焼部廻りの燃料供給系の構造的制約を受けずに、多量の低カロリー改質ガスRをスターリングエンジン11の加熱装置11に供給することができる。また、燃料供給系から燃焼部41に供給される改質ガスRの流量が低減することから、ブースターファン90の負荷が軽減する。これは、燃料噴射用圧力を確保するために過大なブースターファン90を燃料供給系に設ける必要をなくすので、この意味においても、上記構成の発電システムは、スターリングエンジン11の燃料供給系の構造に適合する。
As described above, according to the power generation system of the present embodiment, since the reformed gas R is partially supplied from the combustion air supply system to the
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能であり、そのような変形例又は変更例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications or changes can be made within the scope of the invention described in the claims. Needless to say, such modifications and changes are also included in the scope of the present invention.
例えば、冷却後の熱ガス流(排気管L5の排ガス)に対する耐熱性を有する任意の種類及び構造の各種制御弁及び排気ファン(又は排気ブロワー)を流量制御弁6及び排気ファン7として採用することができる。
For example, various control valves and exhaust fans (or exhaust blowers) of any kind and structure having heat resistance against the hot gas flow after cooling (exhaust gas of the exhaust pipe L5) are adopted as the
また、上記実施形態では、流量制御弁6、9の開度制御により、熱ガス流HG及び燃焼用空気HAの流量を可変制御しているが、流量制御手段として、ファンの回転数制御等を採用しても良い。
Further, in the above embodiment, the flow rate of the hot gas flow HG and the combustion air HA is variably controlled by the opening degree control of the flow
本発明は、固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガスを用いてスターリングエンジンの作動流体を加熱し、スターリングエンジンによって発電機を駆動するように構成された発電システムに好ましく適用される。殊に、固形燃料又は液状燃料の熱分解炉又はガス化炉、例えば、廃棄物ガス化炉、廃油ガス化炉等で発生した熱分解ガス等の如く、一般に制御が困難であると考えられてきた可燃性ガスを利用してスターリングエンジンを作動する発電システムに本発明を適用した場合、その有益性は、殊に顕著である。 The present invention relates to a power generation system configured to heat a working fluid of a Stirling engine using a pyrolysis gas obtained by pyrolysis or gasification of a solid fuel or a liquid fuel, and to drive a generator by the Stirling engine. Preferably applied. In particular, it has been generally considered difficult to control, such as pyrolysis gas generated in a pyrolysis furnace or gasification furnace of solid fuel or liquid fuel, for example, waste gasification furnace, waste oil gasification furnace, etc. When the present invention is applied to a power generation system that operates a Stirling engine using a flammable gas, the benefits are particularly significant.
1 ガス化炉
2、54 集塵装置
3 燃焼装置
4 加熱装置
5 熱交換器
6 流量制御弁(流量制御手段、燃料ガス供給手段)
7 排気ファン
8 給気ファン(燃焼用空気供給系)
9 流量制御弁(温度制御手段)
10 発電装置
11 スターリングエンジン
12 発電機
13 ヒータチューブ(伝熱部、受熱部)
20 制御装置
30 燃焼室
40 燃焼域
41 燃焼部
50 改質炉(改質装置)
60 加圧ファン(燃料ガス供給手段、流量制御手段)
80 流量制御弁(ガス分岐手段)
P 熱分解ガス
HG 熱ガス流
R 改質ガス
1
4
7
9 Flow control valve (temperature control means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
20
60 Pressurizing fan (fuel gas supply means, flow rate control means)
80 Flow control valve (gas branching means)
P pyrolysis gas HG hot gas flow R reformed gas
Claims (21)
固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガスを燃焼させ、前記加熱装置に供給すべき熱ガス流を生成する燃焼装置と、
前記加熱装置の下流側で前記熱ガス流の排気流量を可変制御することによって、前記熱ガス流の流量を制御する流量制御手段とを有し、
前記加熱装置の伝熱部と、前記熱ガス流との熱交換によって前記作動流体を加熱するようにしたことを特徴とする発電システム。 In a power generation system including a Stirling engine provided with a heating device for heating a working fluid, and a generator driven by the Stirling engine,
A combustion apparatus for combusting a pyrolysis gas obtained by pyrolysis or gasification of a solid fuel or a liquid fuel, and generating a hot gas flow to be supplied to the heating apparatus;
Flow rate control means for controlling the flow rate of the hot gas flow by variably controlling the exhaust gas flow rate of the hot gas flow on the downstream side of the heating device;
The power generation system, wherein the working fluid is heated by heat exchange between the heat transfer section of the heating device and the hot gas flow.
固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガスを燃焼させ、前記加熱装置に供給すべき熱ガス流を生成する燃焼装置と、
前記熱ガス流の温度を可変制御する温度制御手段とを有し、
前記加熱装置の伝熱部と、前記熱ガス流との熱交換によって前記作動流体を加熱するようにしたことを特徴とする発電システム。 In a power generation system including a Stirling engine provided with a heating device for heating a working fluid, and a generator driven by the Stirling engine,
A combustion apparatus for combusting a pyrolysis gas obtained by pyrolysis or gasification of a solid fuel or a liquid fuel, and generating a hot gas flow to be supplied to the heating apparatus;
Temperature control means for variably controlling the temperature of the hot gas flow,
The power generation system, wherein the working fluid is heated by heat exchange between the heat transfer section of the heating device and the hot gas flow.
固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガスを燃焼させ、前記加熱装置に供給すべき熱ガス流を生成する燃焼装置と、
前記加熱装置の下流側で前記熱ガス流の排気流量を可変制御することによって、前記熱ガス流の流量を制御する流量制御手段と、
前記熱ガス流の温度を可変制御する温度制御手段とを有し、
前記加熱装置の伝熱部と、前記熱ガス流との熱交換によって前記作動流体を加熱するようにしたことを特徴とする発電システム。 In a power generation system including a Stirling engine provided with a heating device for heating a working fluid, and a generator driven by the Stirling engine,
A combustion apparatus for combusting a pyrolysis gas obtained by pyrolysis or gasification of a solid fuel or a liquid fuel, and generating a hot gas flow to be supplied to the heating apparatus;
Flow rate control means for controlling the flow rate of the hot gas flow by variably controlling the exhaust gas flow rate of the hot gas flow on the downstream side of the heating device;
Temperature control means for variably controlling the temperature of the hot gas flow,
The power generation system, wherein the working fluid is heated by heat exchange between the heat transfer section of the heating device and the hot gas flow.
固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガスを水蒸気で改質する改質装置と、
該改質装置で得られた改質ガスを前記加熱装置の燃焼部に供給する燃料ガス供給手段とを有し、
前記改質ガスの燃焼熱によって前記作動流体を加熱するようにしたことを特徴とする発電システム。 In a power generation system including a Stirling engine provided with a heating device for heating a working fluid, and a generator driven by the Stirling engine,
A reformer for reforming pyrolysis gas obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel with steam;
Fuel gas supply means for supplying the reformed gas obtained by the reformer to the combustion section of the heating device;
The power generation system, wherein the working fluid is heated by combustion heat of the reformed gas.
固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガス、或いは、該熱分解ガスを水蒸気で改質した改質ガスを前記加熱装置の燃焼部に供給する燃料ガス供給手段と、
前記燃料ガス供給手段の熱分解ガス又は改質ガスの一部を前記加熱装置の燃焼用空気供給系に供給して燃焼用空気と混合するガス分岐手段とを有し、
前記燃料ガス供給手段及び前記燃焼用空気供給系の双方から前記燃焼部に供給された前記熱分解ガス又は改質ガスの燃焼熱によって前記作動流体を加熱するようにしたことを特徴とする発電システム。 In a power generation system including a Stirling engine provided with a heating device for heating a working fluid, and a generator driven by the Stirling engine,
A fuel gas supply means for supplying a pyrolysis gas obtained by pyrolysis or gasification of a solid fuel or a liquid fuel, or a reformed gas obtained by reforming the pyrolysis gas with water vapor to a combustion section of the heating device;
Gas branching means for supplying a part of the pyrolysis gas or reformed gas of the fuel gas supply means to the combustion air supply system of the heating device and mixing with the combustion air;
The power generation system is characterized in that the working fluid is heated by combustion heat of the pyrolysis gas or reformed gas supplied to the combustion section from both the fuel gas supply means and the combustion air supply system. .
固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガスを燃焼させて生成した熱ガスの流量及び/又は温度を制御し、流量及び/又は温度を制御した熱ガスを前記加熱装置の伝熱部に供給することを特徴とする発電システムの制御方法。 In a control method of a power generation system including a Stirling engine provided with a heating device for heating a working fluid and a generator driven by the Stirling engine,
The heating device controls the flow rate and / or temperature of the hot gas produced by burning the pyrolysis gas obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel, and controls the flow rate and / or temperature. A control method for a power generation system, characterized in that the method is supplied to a heat transfer section.
固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガスを水蒸気で改質し、改質ガスを流量制御手段の制御下に前記加熱装置の燃焼部に供給し、前記改質ガスの燃焼熱によって前記作動流体を加熱することを特徴とする発電システムの制御方法。 In a control method of a power generation system including a Stirling engine provided with a heating device for heating a working fluid and a generator driven by the Stirling engine,
The pyrolysis gas obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel is reformed with steam, and the reformed gas is supplied to the combustion section of the heating device under the control of the flow rate control means, and the reformed gas A control method for a power generation system, wherein the working fluid is heated by combustion heat of
固形燃料又は液状燃料の熱分解又はガス化によって得られた熱分解ガスの一部、或いは、該熱分解ガスを水蒸気で改質した改質ガスの一部を前記加熱装置の燃焼用空気供給系に供給して燃焼用空気と混合し、前記燃料ガス供給手段及び前記燃焼用空気供給系の双方から供給された前記熱分解ガス又は改質ガスの燃焼熱によって前記作動流体を加熱することを特徴とする発電システムの制御方法。 In a control method of a power generation system including a Stirling engine provided with a heating device for heating a working fluid and a generator driven by the Stirling engine,
A part of the pyrolysis gas obtained by pyrolysis or gasification of solid fuel or liquid fuel, or a part of the reformed gas obtained by reforming the pyrolysis gas with steam, is a combustion air supply system for the heating device. And is mixed with combustion air, and the working fluid is heated by combustion heat of the pyrolysis gas or reformed gas supplied from both the fuel gas supply means and the combustion air supply system. A method for controlling the power generation system.
各々の前記加熱装置を通過した熱ガス流の排気流量制御を行うことにより、各々の加熱装置に供給すべき前記熱ガス流の流量を夫々制御することを特徴とする請求項12又は15に記載の発電システムの制御方法。 The power generation system has a configuration in which a plurality of heating devices are connected in parallel to a hot gas main flow path by a plurality of hot gas flow paths,
16. The flow rate of the hot gas flow to be supplied to each heating device is controlled by controlling the exhaust gas flow rate of the hot gas flow that has passed through each heating device, respectively. Control method for power generation system.
Before supplying the pyrolysis gas to the combustion zone, the pyrolysis gas is reformed with water vapor and air, water vapor and oxygen, air, or oxygen to remove a corrosive component in the pyrolysis gas. The method for controlling the power generation system according to any one of claims 12 to 20.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005032247A JP2005274123A (en) | 2004-02-27 | 2005-02-08 | Power generation system and control method thereof |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004052740 | 2004-02-27 | ||
JP2005032247A JP2005274123A (en) | 2004-02-27 | 2005-02-08 | Power generation system and control method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005274123A true JP2005274123A (en) | 2005-10-06 |
Family
ID=35173982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005032247A Pending JP2005274123A (en) | 2004-02-27 | 2005-02-08 | Power generation system and control method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005274123A (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007132254A (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Mitsubishi Materials Techno Corp | Waste gasification power generation system |
JP2008215765A (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | C Tekku:Kk | Combustion method for external combustion engine |
JP2009523223A (en) * | 2006-01-11 | 2009-06-18 | サンマシーン ゲーエムベーハー | Wooden pellet cogeneration system with Stirling engine in condensate technology |
JP2009156233A (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Chubu Electric Power Co Inc | Stirling engine generator |
JP2009174392A (en) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Takuma Co Ltd | Biomass gasified gas power generation system |
KR100934356B1 (en) | 2009-04-03 | 2009-12-30 | 디에스케이엔지니어링(주) | Closed pot-in-pot structure type combustion apparatus |
CN101624944A (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-13 | 何松滨 | Medium-sized solar engine and method for allowing theoretical efficiency to reach 60 percent through reheating isothermal expansion |
EP2410036A1 (en) * | 2010-07-21 | 2012-01-25 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and device for the further use of waste containing artificial resin and carbon fibres |
EP2524957A1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-21 | Stirling.DK ApS | Biomass gasification system with an updraft gasifier |
CN109538322A (en) * | 2018-11-28 | 2019-03-29 | 华电电力科学研究院有限公司 | A kind of LNG gasification system and working method based on stirling generator group |
KR102188155B1 (en) * | 2019-09-18 | 2020-12-07 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | Hybrid heat supply apparatus using solid fuel direct combustion method and gasification combustion method, and cogeneration system using the same |
IT202100016703A1 (en) * | 2021-06-25 | 2022-12-25 | Kira Tech S R L | COGENERATION PROCESS AND RELATED EQUIPMENT |
-
2005
- 2005-02-08 JP JP2005032247A patent/JP2005274123A/en active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007132254A (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Mitsubishi Materials Techno Corp | Waste gasification power generation system |
KR101333191B1 (en) * | 2006-01-11 | 2013-11-27 | 썬머신 게엠베하 | Wood-pellet cogeneration unit with stirling engine in condensing technology |
JP2009523223A (en) * | 2006-01-11 | 2009-06-18 | サンマシーン ゲーエムベーハー | Wooden pellet cogeneration system with Stirling engine in condensate technology |
JP2008215765A (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | C Tekku:Kk | Combustion method for external combustion engine |
JP2009156233A (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Chubu Electric Power Co Inc | Stirling engine generator |
JP2009174392A (en) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Takuma Co Ltd | Biomass gasified gas power generation system |
CN101624944A (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-13 | 何松滨 | Medium-sized solar engine and method for allowing theoretical efficiency to reach 60 percent through reheating isothermal expansion |
KR100934356B1 (en) | 2009-04-03 | 2009-12-30 | 디에스케이엔지니어링(주) | Closed pot-in-pot structure type combustion apparatus |
EP2410036A1 (en) * | 2010-07-21 | 2012-01-25 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and device for the further use of waste containing artificial resin and carbon fibres |
EP2524957A1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-21 | Stirling.DK ApS | Biomass gasification system with an updraft gasifier |
CN109538322A (en) * | 2018-11-28 | 2019-03-29 | 华电电力科学研究院有限公司 | A kind of LNG gasification system and working method based on stirling generator group |
KR102188155B1 (en) * | 2019-09-18 | 2020-12-07 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | Hybrid heat supply apparatus using solid fuel direct combustion method and gasification combustion method, and cogeneration system using the same |
IT202100016703A1 (en) * | 2021-06-25 | 2022-12-25 | Kira Tech S R L | COGENERATION PROCESS AND RELATED EQUIPMENT |
WO2022269554A1 (en) * | 2021-06-25 | 2022-12-29 | Kira Technology S.R.L. | Cogeneration process and related apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2005274123A (en) | Power generation system and control method thereof | |
AU2015371529B2 (en) | Device and method for thermal exhaust gas cleaning | |
CN104533621A (en) | Dual-fuel steam injection direct-inverse gas turbine combined cycle | |
CN106224099B (en) | A kind of double fuel cogeneration water filling forward and reverse Gas Turbine Combined-cycle system | |
SK287637B6 (en) | Method for converting thermal energy into mechanical work | |
CN101622425A (en) | The system and method for oxygen separation in integrated gasification combined cycle system | |
US20100199631A1 (en) | Power production process with gas turbine from solid fuel and waste heat and the equipment for the performing of this process | |
JPH05506290A (en) | Method and device for creating mechanical energy | |
CN104533623A (en) | Positive and negative partial oxidation and steam injection combined circulation of gas turbine | |
JP2008101474A (en) | Woody biomass-fired micro-gas turbine generating device and method of controlling its operation | |
CN100467946C (en) | Combustion system for changing methanol into hydrogen fuel used in industrial furnace and thermal power plant. | |
JP2004035837A (en) | Thermal cracking gasification apparatus and the system | |
JP6839282B2 (en) | How to improve the combustion process in cogeneration plants and cogeneration plants | |
CZ2007340A3 (en) | Method of producing electricity by solid fuel-burning gas turbine as well as from exhaust heat and apparatus for making the same | |
JP4033610B2 (en) | Wet fuel gasification system and gasification method | |
JPS595761B2 (en) | A device that converts heat into work | |
JP2009174392A (en) | Biomass gasified gas power generation system | |
EP2392795A1 (en) | Water Gas Shift Reactor System for Integrated Gasification Combined Cycle Power Generation Systems | |
JP3913008B2 (en) | Solid oxide fuel cell system | |
US4387561A (en) | Utilization of coal powering a gas turbine engine | |
JP7497666B2 (en) | Gas Turbine Systems | |
JP3924220B2 (en) | Waste gasification system | |
RU2387847C1 (en) | Steam gas plant with coal pyrolysis | |
JP3924172B2 (en) | Waste pyrolysis gasification system | |
JP2006266085A (en) | Regenerative cycle type gas turbine power generation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060127 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20080411 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080411 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080728 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081209 |