JP2005320938A - Exhaust heat recovery device and exhaust heat recovery method - Google Patents
Exhaust heat recovery device and exhaust heat recovery method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005320938A JP2005320938A JP2004141264A JP2004141264A JP2005320938A JP 2005320938 A JP2005320938 A JP 2005320938A JP 2004141264 A JP2004141264 A JP 2004141264A JP 2004141264 A JP2004141264 A JP 2004141264A JP 2005320938 A JP2005320938 A JP 2005320938A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- steam
- turbine
- internal combustion
- combustion engine
- 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.)
- Granted
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
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
本発明は、エンジン等の内燃機関の排熱を回収し、発電等に利用する排熱回収装置及び排熱回収方法に関する。 The present invention relates to an exhaust heat recovery device and an exhaust heat recovery method for recovering exhaust heat of an internal combustion engine such as an engine and using it for power generation or the like.
近年、ディーゼルエンジンやガスエンジン等の内燃機関が排出する排気の熱を利用して温水もしくは蒸気を生成し、熱エネルギーとして利用することでエネルギー効率や経済性、環境保全性等を向上させるコージェネレーションシステムが普及している。 In recent years, cogeneration that improves energy efficiency, economic efficiency, environmental conservation, etc. by generating hot water or steam using the heat of exhaust gas discharged from internal combustion engines such as diesel engines and gas engines and using it as thermal energy The system is widespread.
このようなコージェネレーションシステムの一つとして、例えば、特許文献1には、エンジンと、エンジンの出力で駆動される主発電機と、エンジンの排気が供給されるタービンを有した過給機と、タービンを経た排気が供給され且つこの排気との熱交換により蒸気を生成するボイラと、を備えた発電設備が開示されている。
As one of such cogeneration systems, for example,
この技術では、ボイラにより生成した蒸気を利用して蒸気タービンを駆動し、この蒸気タービンの出力によって副発電機を駆動したり、蒸気を給湯器等の熱媒利用機器に供給することによって、エンジンの排熱を有効に利用している。 In this technology, a steam turbine is driven using steam generated by a boiler, and an auxiliary generator is driven by the output of the steam turbine, or steam is supplied to a heat medium using device such as a water heater, thereby generating an engine. The exhaust heat is effectively used.
上記特許文献1の技術では、エンジンの排熱により生成した蒸気を副発電機の発電に利用することによって、主発電機の発電量を補うことが可能であり、それなりに有用であるが、蒸気タービンや副発電機を備えることによって、装置全体の大型化、複雑化を避けることができず、設備導入時の初期コストも非常に大きくなるという問題があった。また、ボイラによる蒸気の生成は、過給機を経た後の比較的温度の低い排気で行うため、高温の蒸気を生成することができず、蒸気タービンの回収効率もさほど良くなかった。
In the technique of the above-mentioned
一方、システムの熱効率を考慮した場合、ボイラで生成した蒸気は、蒸気タービンの駆動に利用するよりも、給湯や冷暖房等のための熱エネルギーとして利用する方が好ましい。 On the other hand, when the thermal efficiency of the system is taken into consideration, it is preferable to use the steam generated in the boiler as thermal energy for hot water supply, air conditioning, etc., rather than using it for driving a steam turbine.
しかし、この場合、熱エネルギーの需要が少ないときに、余剰の蒸気を生じてしまうという問題がある。これは、ボイラにより生成される蒸気は、実際の熱エネルギーの需要と関係なく、主発電機の発電負荷に応じて発生するためである。このような余剰蒸気は、廃棄せざるを得ないため、エネルギーの回収効率を悪化させる原因となっていた。 However, in this case, when there is little demand for heat energy, there is a problem that excess steam is generated. This is because the steam generated by the boiler is generated according to the power generation load of the main generator regardless of the actual demand for thermal energy. Such surplus steam has to be discarded, which has caused the energy recovery efficiency to deteriorate.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排熱を利用して生成した蒸気を無駄にすることなく利用して、内燃機関の出力を高め、主発電機による発電量を増大したり、内燃機関の給排気効率を高めたりすることができる、排熱回収装置及び排熱回収方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and uses steam generated by utilizing exhaust heat of the internal combustion engine without wasting it, thereby increasing the output of the internal combustion engine and using the main generator. An object of the present invention is to provide an exhaust heat recovery device and an exhaust heat recovery method capable of increasing the amount of power generation and increasing the supply / exhaust efficiency of an internal combustion engine.
請求項1記載の発明は、内燃機関と、内燃機関の出力で駆動される主発電機と、内燃機関の排気が排気通路を介して供給されるタービンを有した過給機と、タービンを経た排気が供給され且つこの排気により蒸気を生成する熱交換器と、を備えている排熱回収装置において、熱交換器で生成した蒸気を流通させる蒸気通路を備え、この蒸気通路を、過給機よりも上流側で内燃機関の排気通路に接続していることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, an internal combustion engine, a main generator driven by the output of the internal combustion engine, a supercharger having a turbine to which exhaust gas of the internal combustion engine is supplied via an exhaust passage, and a turbine are passed. An exhaust heat recovery apparatus comprising a heat exchanger that is supplied with exhaust gas and generates steam by the exhaust gas, and includes a steam passage for circulating the steam generated by the heat exchanger. It is connected to the exhaust passage of the internal combustion engine on the upstream side.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、蒸気を熱エネルギーとして利用する熱媒利用機器へ熱交換器で生成した蒸気を供給するための第2蒸気通路を備え、前記蒸気通路と第2蒸気通路とに、それぞれ蒸気の流量を調整する調量弁を設けていることを特徴とする。
The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、過給機を、可変容量型過給機により構成していることを特徴とする。
The invention described in
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、第2タービンと、第2タービンの出力で駆動される第2発電機とを備え、過給機よりも上流側且つ蒸気通路の接続位置よりも下流側で内燃機関の排気通路を分岐するとともに、分岐した排気通路の一方から過給機のタービンに混合気を供給し、他方から第2タービンに混合気を供給し、他方の排気通路に、第2タービンへの混合気の供給量を調整する調量弁を設けていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of
請求項5記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、過給機のタービンの出力により駆動される第3発電機を備えていることを特徴とする。
The invention according to
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、熱交換器への給水を、内燃機関冷却後の冷却水と熱交換することで加熱することを特徴とする。
The invention according to
請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の発明において、内燃機関の排気を燃焼する燃焼装置を、過給機よりも上流側で内燃機関の排気通路に備えていることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
請求項8記載の発明は、主発電機を駆動する内燃機関の排気を、過給機のタービンに供給するとともに、タービンを経た排気を熱交換器に供給し、熱交換器において排気により蒸気を生成するようにした排熱回収方法において、熱交換器で生成した蒸気を、過給機よりも上流側で内燃機関の排気と混合し、蒸気と排気の混合気を過給機のタービンに供給するようにしたことを特徴とする。 The invention according to claim 8 supplies the exhaust gas of the internal combustion engine that drives the main generator to the turbine of the supercharger, supplies the exhaust gas that has passed through the turbine to the heat exchanger, and generates steam by the exhaust gas in the heat exchanger. In the exhaust heat recovery method, the steam generated by the heat exchanger is mixed with the exhaust of the internal combustion engine upstream of the supercharger, and the mixture of steam and exhaust is supplied to the turbocharger turbine. It was made to do.
請求項1記載の発明によれば、熱交換器で生成した蒸気を内燃機関の排気と混合し、この混合気を過給機のタービンに供給することができる。このため、排気だけを供給する場合に比べてタービンへのガス流量を増加し、内燃機関に対する過給圧を高め、内燃機関の出力を増大することができる。したがって、蒸気タービンや該タービンで駆動される他の発電機を備えなくとも、簡単且つ安価に、蒸気を無駄にすることなく主発電機により発電量を増大することができる。また、過給機のタービンに供給されるガスの流量を増大することで、給排気仕事を増大させることができ、内燃機関の燃料消費率を改善することも可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the steam generated by the heat exchanger can be mixed with the exhaust gas of the internal combustion engine, and this air-fuel mixture can be supplied to the turbocharger turbine. For this reason, compared with the case where only exhaust gas is supplied, the gas flow rate to the turbine can be increased, the boost pressure for the internal combustion engine can be increased, and the output of the internal combustion engine can be increased. Therefore, even if a steam turbine or other generator driven by the turbine is not provided, the power generation amount can be increased easily and inexpensively by the main generator without wasting steam. Further, by increasing the flow rate of the gas supplied to the turbine of the supercharger, the work of supplying and exhausting can be increased, and the fuel consumption rate of the internal combustion engine can be improved.
請求項2記載の発明によれば、蒸気通路の調量弁を調整することによって、電力需要相当の内燃機関の負荷に応じて、蒸気の排気通路への流入量を調整することができ、第2蒸気通路の調量弁を調整することによって、熱媒利用機器の熱需要に応じて蒸気の供給量を調整することができる。したがって、排気通路側、熱媒利用機器側のそれぞれに、蒸気を無駄にすることなく適正な量を供給することができる。 According to the second aspect of the invention, by adjusting the steam passage metering valve, the amount of steam flowing into the exhaust passage can be adjusted according to the load of the internal combustion engine corresponding to the power demand. By adjusting the metering valve of the two steam passages, the supply amount of steam can be adjusted according to the heat demand of the heat medium utilizing device. Therefore, it is possible to supply an appropriate amount to each of the exhaust passage side and the heat medium utilization device side without wasting steam.
請求項3記載の発明によれば、過給機を可変容量型とすることで、タービンへ供給される混合気の多少に関わらず、最適な過給機の性能を得ることができ、エンジン性能を維持することができる。
According to the invention described in
請求項4記載の発明によれば、蒸気と排気との混合によりガスの流量を増大することで、過給機のタービンと、第2発電機用の第2タービンとの双方に混合気を供給することができ、第2タービンの出力で第2発電機を駆動することで、発電量を増大させることができる。また、調量弁を調整することで、混合気の量に応じて、過給機の性能を落とすことなく余剰の混合気だけを第2タービンに供給することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the air-fuel mixture is supplied to both the turbine of the supercharger and the second turbine for the second generator by increasing the gas flow rate by mixing the steam and the exhaust gas. The amount of power generation can be increased by driving the second generator with the output of the second turbine. Further, by adjusting the metering valve, it is possible to supply only the surplus air-fuel mixture to the second turbine according to the amount of air-fuel mixture without degrading the performance of the supercharger.
請求項5記載の発明によれば、過給機のタービンに流入するガスの流量を増大することで、タービン仕事が増大するため、その余剰動力で第3発電機を駆動して発電量を増大することができる。 According to the fifth aspect of the invention, since the turbine work increases by increasing the flow rate of the gas flowing into the turbocharger turbine, the third generator is driven by the surplus power to increase the power generation amount. can do.
請求項6記載の発明によれば、熱交換器への給水を、内燃機関冷却後の冷却水と熱交換することで加熱することにより、好適にエンジン冷却水の排熱を回収でき、エネルギー効率を向上することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the heat supplied to the heat exchanger is heated by exchanging heat with the cooling water after cooling the internal combustion engine, so that the exhaust heat of the engine cooling water can be suitably recovered and energy efficiency is improved. Can be improved.
請求項7記載の発明によれば、燃焼装置により排気を高温化することで、過給機を効率よく運転でき、排気を再燃焼させることで、排気に含まれる有害成分等を燃焼除去することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the supercharger can be operated efficiently by raising the temperature of the exhaust gas by the combustion device, and harmful components contained in the exhaust gas are combusted and removed by reburning the exhaust gas. Can do.
請求項8記載の発明によれば、熱交換器で生成した蒸気を内燃機関の排気と混合し、この混合気を過給機のタービンに供給するため、排気だけを供給する場合に比べてタービンへのガス流量を増加し、内燃機関に対する過給圧を高め、内燃機関の出力を増大することができる。したがって、蒸気タービンや該タービンで駆動される他の発電機を備えなくとも、簡単且つ安価に、蒸気を無駄にすることなく主発電機により発電量を増大することができる。また、過給機のタービンに供給されるガスの流量を増大することで、内燃機関の燃料消費率を改善することも可能となる。 According to the eighth aspect of the present invention, the steam generated by the heat exchanger is mixed with the exhaust gas of the internal combustion engine, and this mixture is supplied to the turbine of the supercharger. The gas flow rate to the internal combustion engine can be increased, the boost pressure for the internal combustion engine can be increased, and the output of the internal combustion engine can be increased. Therefore, even if a steam turbine or other generator driven by the turbine is not provided, the power generation amount can be increased easily and inexpensively by the main generator without wasting steam. It is also possible to improve the fuel consumption rate of the internal combustion engine by increasing the flow rate of the gas supplied to the turbocharger turbine.
〔第1の実施形態〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係る排熱回収装置1の概略を示す全体構成図である。排熱回収装置1は、内燃機関2と、内燃機関2の出力により駆動される主発電機3と、内燃機関2に圧縮空気を供給する過給機4と、内燃機関2の排気を利用して蒸気を発生させる熱交換器5等を有している。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of an exhaust
内燃機関2として、本実施形態では、ディーゼルエンジンやガスエンジン等のレシプロエンジンが用いられている。主発電機3は、エンジン2の出力軸6に接続されている。
In this embodiment, a reciprocating engine such as a diesel engine or a gas engine is used as the
過給機4は、タービン7と圧縮機8とを有し、両者7,8は軸9を介して連動連結されている。タービン7は、エンジン2の排気通路10に配置され、エンジン2の排気により回転し、圧縮機8を駆動する。圧縮機8は、吸気通路11から空気を吸引して圧縮空気を生成する。生成された圧縮空気は、冷却機12にて冷却され、エンジン2の燃焼室に供給される。
The supercharger 4 has a turbine 7 and a
本実施形態の過給機4は、タービン7に供給される排気の流量に応じて、排気の入り口通路面積を変化させることができる、可変容量型のものが用いられている。 As the supercharger 4 of the present embodiment, a variable capacity type that can change the area of the inlet passage of the exhaust gas according to the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine 7 is used.
熱交換器5は、排熱回収ボイラにより構成されており、過給機4よりも下流側で、エンジン2の排気通路10に配置されている。したがって、この熱交換器5には、タービン7を経た排気が供給される。熱交換器5を経た排気は、排気通路10を介して外部(大気)に放出されるようにしてもよいし、他の排気タービン等の装置に供給されるようにしてもよい。
The
熱交換器5は、給水通路14を介して供給された水とエンジン2の排気との熱交換によって蒸気を生成する。熱交換器5には第1蒸気通路16と第2蒸気通路15とが接続され、第2蒸気通路15を流れる蒸気は、給湯装置、冷暖房装置等の熱媒利用機器17に送られ、熱エネルギーとして利用されるようになっている。
The
なお、熱媒利用機器17に代えて、又は加えて、蒸気によって駆動される蒸気タービンを設け、この蒸気タービンにより他の発電機や機械等を駆動することも可能である。しかし、熱媒利用機器17によって蒸気を熱エネルギーとしてそのまま利用するほうが、熱効率の観点から好適である。
It is also possible to provide a steam turbine driven by steam instead of or in addition to the heat
第1蒸気通路16の下流側端部は、過給機4より上流側で、エンジン2の排気通路10に接続されている。したがって、熱交換器5で生成された蒸気は、第1蒸気通路16を介して排気通路10に流入され、エンジン2の排気と混合される。
The downstream end of the
第1蒸気通路16、第2蒸気通路15には、それぞれ蒸気の流量を調整する第1調量弁19、第2調量弁18が設けられている。
The
エンジン2の清水クーラー22には、第2給水通路20から冷却機12を経た冷却水が供給され、該冷却水は、清水クーラー22を通過することにより熱交換がされて温水となった後に、排水通路23を介して排出される。排出された温水は、給湯装置34等に供給され、熱エネルギーとして利用されるようになっている。
Cooling water that has passed through the cooler 12 is supplied from the second
また、排水通路23は、熱交換器5への給水通路14として途中で分岐され、熱交換器5には温水が供給されるようになっている。
Further, the
給水通路14には、第3の調量弁25が設けられ、排水通路23の分岐部分よりも下流側には第4の調量弁24が設けられており、この第3、第4調量弁25,24によって熱交換器5や給湯装置34等に供給される温水の量が調整されるようになっている。
A
以上の構成を具備した本実施形態の排熱回収装置の動作の流れを説明すると、以下のようになる。まず、エンジン2を運転すると、出力軸6を介して主発電機3が駆動され、発電が行われる。エンジン2の排気は、排気通路10を流れて過給機4のタービン7を経た後に熱交換器5に供給される。
The flow of operation of the exhaust heat recovery apparatus of the present embodiment having the above configuration will be described as follows. First, when the
一方、第2給水通路20から冷却機12、清水クーラー22を経た温水は、排水通路23から給湯装置34に供給されるとともに、排水通路23から分岐した給水通路14を通って熱交換器5に供給され、熱交換器5において排気と温水との熱交換により蒸気が生成される。
On the other hand, the hot water that has passed through the cooler 12 and the
このように、エンジン2の冷却した後の温水を利用することで、蒸気を生成するための熱エネルギーが少なく済み、より多くの蒸気をすぐに生成することができるようになっている。
Thus, by using the hot water after the
熱交換器5にて生成された蒸気は、第2蒸気通路15から熱媒利用機器17に供給され、また、第1蒸気通路16から排気通路10に流入される。
The steam generated in the
したがって、排気通路10に流入された蒸気は排気と混合され、この混合気がタービン7に供給されることによって、タービン7が回転し、圧縮機4が駆動される。圧縮機4の駆動により生成された圧縮空気が冷却機12を経た後にエンジン2の燃焼室に供給される。
Therefore, the steam that has flowed into the
このように、過給機4のタービン7に対して排気と蒸気との混合気を供給することにより、排気だけを供給する場合に比べてタービン7へのガス流量が増加し、タービン仕事が増大する。これにより、エンジン2に対する過給圧も増大し、エンジン2の出力が高められ、主発電機3の発電量が増大するようになっている。
Thus, by supplying the mixture of exhaust gas and steam to the turbine 7 of the supercharger 4, the gas flow rate to the turbine 7 is increased as compared with the case of supplying only the exhaust gas, and the turbine work is increased. To do. Thereby, the supercharging pressure with respect to the
第1蒸気通路16、第2蒸気通路15には、それぞれ第1調量弁19、第2調量弁18が設けられているため、第2調量弁18により熱媒利用機器17の熱需要に応じて蒸気の供給量を調整することができ、第1調量弁19により、電力需要相当のエンジン負荷に応じて排気通路10への流入量を調整することができるようになっている。
Since the
したがって、熱媒利用機器17での熱需要が少ない場合は、生成した蒸気のほとんどを第1蒸気通路16を介して排気に混合することで、エンジン2の出力向上や燃料消費率の改善を図ることができ、逆に、熱需要が多い場合は、生成した蒸気のほとんどを第2蒸気通路15を介して熱媒利用機器17に供給することができる。これにより、蒸気を無駄にすることなく利用でき、エネルギー効率を向上することができる。
Therefore, when the heat demand in the heat
なお、第1調量弁19と第2調量弁18とは、一方の流量を多くしたときに他方の流量を少なくするように連動させてもよい。
The
また、過給機4として、可変容量型過給機を用いているため、混合気の流量に応じてタービン7への入り口通路面積を変化させて、適切な過給機4の性能を得ることができ、エンジン2の性能を維持することが可能となっている。
Further, since a variable capacity supercharger is used as the supercharger 4, an appropriate supercharger 4 performance can be obtained by changing the inlet passage area to the turbine 7 in accordance with the flow rate of the air-fuel mixture. Thus, the performance of the
つまり、熱需要が多く、生成した蒸気のほとんどを熱媒利用機器17に使用する場合は、過給機4のタービン7に流入する混合気の流量が少なくなるので、タービン7に流入する通路面積を小さくすることで、少ない流量でも過給圧、過給空気流量とも適切な性能を得ることができ、逆に、熱需要が少ない場合には、タービン7に流入する混合気の流量が多くなるので、タービン7の通路面積を大きくすることで適切な過給機4の性能を得ることができるのである。
In other words, when the heat demand is high and most of the generated steam is used for the heat
ところで、以上の説明では、過給機4のタービン7に排気と蒸気の混合気を供給することによってエンジン2の出力を高めた場合を説明したが、エンジン2の出力を高めずに従来(タービン7に排気のみ供給する場合)と同様に設定することもできる。
In the above description, the case where the output of the
この場合、タービン7へのガス流量が増える分だけ、所定の圧力比を維持しつつタービン7の膨張比を従来よりも小さく設計できるようになり、エンジン2の給排気仕事を増大させて燃料消費率を改善させることができるようになる。 In this case, as the gas flow rate to the turbine 7 increases, the expansion ratio of the turbine 7 can be designed to be smaller than the conventional one while maintaining a predetermined pressure ratio. The rate can be improved.
〔第2の実施形態〕
図2は、第2の実施の形態に係る排熱回収装置1の概略を示す全体構成図である。本実施形態では、エンジン2の出力にて駆動される主発電機3に加えて補助発電機(第2発電機)26を備えている。この第2発電機26はターボ発電機であり、第2タービン27に駆動軸28を介して連動連結されている。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is an overall configuration diagram showing an outline of the exhaust
エンジン2の排気通路10は、過給機4の上流側で2つに分岐されており、分岐した排気通路(第2排気通路)29に第2タービン27が配置されている。したがって、エンジン2の排気と蒸気との混合気は、過給機4のタービン7と第2タービン27との双方に供給され、各タービン7、27が同時に駆動される。第2発電機26は、第2タービン27の出力によって駆動される。第2排気通路29は、第2タービン27を経たあと、過給機4側の排気通路10に合流されている。
The
第2排気通路29には、第5調量弁33が設けられており、この第5調量弁33により第2タービン27への混合気の供給量を調整することができる。したがって、熱交換器5により生成される蒸気が多く、蒸気と排気との混合気の量が過給機4で必要とする量を超えた場合には、その超えた分だけを第5調量弁33を介して第2タービン27に供給することができる。これにより、エンジン2の性能を維持したまま、第2発電機26により発電量を増大することが可能となっている。
The
また、本実施形態では、第1実施形態の排熱回収装置1(図1)に対して、第2タービン27及び第2発電機26を付加的に設け、排気通路10に対して第2排気通路29を接続するだけで構成することが可能となっている。
Further, in the present embodiment, a
〔第3の実施形態〕
図3は、第3の実施の形態に係る排熱回収装置1の概略を示す全体構成図である。本実施形態は、エンジン2の排気を燃焼する燃焼装置30を、過給機4の上流側で、エンジン2の排気通路10に設けたものであり、その他の構成は、第2の実施形態と同様である。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is an overall configuration diagram showing an outline of the exhaust
本実施形態の場合、燃焼装置30に燃料を投入し、排気通路10を流れる排気を燃焼装置30によって燃焼させることで、排気の熱エネルギーを増大することができる。また、主発電機3における電力需要相当のエンジン負荷に応じたエンジン2の排気の熱エネルギー以上に、熱媒利用機器17における熱需要が必要な場合等には、燃焼装置30に対する燃料を調整することによって、電力需要と熱需要との要求バランスに柔軟に対応することができる。また、燃焼装置30により排気を高温化することで、過給機4を効率よく運転できる。
In the case of the present embodiment, the thermal energy of the exhaust can be increased by putting fuel into the
燃焼装置30によってエンジン2の排気を再燃焼させることで、排気中に含まれる粒子状物質やCO、HCなどの未燃成分も燃焼除去でき、さらに、燃料過剰な燃焼を行わせることで、その還元雰囲気場においてNOxの還元除去が可能となる。燃料過剰燃焼と空気過剰燃焼で構成される2段燃焼を採用した場合には、より効果的にNOx、粒子状物質、CO、HCを除去できるようになる。
By recombusting the exhaust of the
〔第4の実施形態〕
図4は、第4の実施の形態に係る排熱回収装置1の概略を示す全体構成図である。本実施形態は、過給機4のタービン7に駆動軸31を介して補助発電機(第3発電機)32を連動連結し、過給機4のタービン7の出力で第3発電機32を駆動するようになっている。その他の構成は、第1の実施形態で示した排熱回収装置1と同様である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing an outline of the exhaust
過給機4のタービン7には、排気と蒸気との混合気が供給されるため、排気のみが供給される場合に比べて、タービン仕事が増大する。したがって、このタービン7の余剰動力を用いて第3発電機32を駆動し、発電量を増加させることができるようになっている。
Since the mixture of exhaust gas and steam is supplied to the turbine 7 of the supercharger 4, the turbine work is increased as compared with the case where only the exhaust gas is supplied. Therefore, the
本発明は、上記各実施形態に限ることなく適宜設計変更可能である。例えば、上記各実施形態では、熱交換器5によって生成した蒸気が、過給機4と熱媒利用機器17とに供給されるようになっているが、熱媒利用機器17を省略して、過給機4のみに蒸気が供給されるようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed in design. For example, in each of the above embodiments, the steam generated by the
本発明は、工場、ビル、家屋等において、エンジンの排熱エネルギーを回収しつつ効率よく発電等を行う排熱回収装置として、有効に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be effectively used as an exhaust heat recovery apparatus that efficiently generates power while recovering engine exhaust heat energy in factories, buildings, houses, and the like.
1 排熱回収装置
2 内燃機関
3 主発電機
4 過給機
5 熱交換器
7 タービン
10 排気通路
16 第2蒸気通路
26 第2発電機
27 第2タービン
29 第2排気通路
30 燃焼装置
32 第3発電機
DESCRIPTION OF
Claims (8)
熱交換器で生成した蒸気を流通させる蒸気通路を備え、この蒸気通路を、過給機よりも上流側で内燃機関の排気通路に接続していることを特徴とする排熱回収装置。 An internal combustion engine, a main generator driven by the output of the internal combustion engine, a turbocharger having a turbine to which exhaust gas of the internal combustion engine is supplied via an exhaust passage, and exhaust gas supplied through the turbine and supplied by the exhaust gas In an exhaust heat recovery apparatus comprising a heat exchanger that generates steam,
An exhaust heat recovery apparatus comprising a steam passage for circulating steam generated by a heat exchanger, and connecting the steam passage to an exhaust passage of an internal combustion engine upstream of a supercharger.
熱交換器で生成した蒸気を、過給機よりも上流側で内燃機関の排気と混合し、蒸気と排気の混合気を過給機のタービンに供給するようにしたことを特徴とする排熱回収方法。
Exhaust heat recovery in which exhaust gas from the internal combustion engine that drives the main generator is supplied to the turbine of the turbocharger, and exhaust gas that has passed through the turbine is supplied to the heat exchanger, and steam is generated by the exhaust gas in the heat exchanger. In the method
Waste heat characterized by mixing the steam generated by the heat exchanger with the exhaust of the internal combustion engine upstream of the supercharger and supplying the steam / exhaust gas mixture to the turbine of the supercharger Collection method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004141264A JP4335068B2 (en) | 2004-05-11 | 2004-05-11 | Waste heat recovery device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004141264A JP4335068B2 (en) | 2004-05-11 | 2004-05-11 | Waste heat recovery device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005320938A true JP2005320938A (en) | 2005-11-17 |
JP4335068B2 JP4335068B2 (en) | 2009-09-30 |
Family
ID=35468386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004141264A Expired - Fee Related JP4335068B2 (en) | 2004-05-11 | 2004-05-11 | Waste heat recovery device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4335068B2 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010073951A1 (en) * | 2008-12-25 | 2010-07-01 | 三菱重工業株式会社 | Control method and control device for exhaust heat recovery system for marine vessel |
WO2010092945A1 (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-19 | 川崎重工業株式会社 | Gas engine system and method for controlling same |
WO2011040456A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 三菱重工業株式会社 | Control device for power generation system, power generation system, and control method for power generation system |
JP2011106302A (en) * | 2009-11-13 | 2011-06-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Engine waste heat recovery power-generating turbo system and reciprocating engine system including the same |
WO2011089997A1 (en) * | 2010-01-21 | 2011-07-28 | 三菱重工業株式会社 | Waste heat recovery power generation device and ship with same |
JP2011202543A (en) * | 2010-03-24 | 2011-10-13 | Osaka Gas Co Ltd | Engine system |
CN102959185A (en) * | 2010-09-24 | 2013-03-06 | 三菱重工业株式会社 | Control method and device for turbine generator |
KR101300714B1 (en) * | 2012-03-07 | 2013-08-26 | 대우조선해양 주식회사 | Energy saving system of ship by using waste heat and recirculating exhaust gas |
KR20140020842A (en) * | 2010-11-25 | 2014-02-19 | 게인 에너지 앤드 리소시즈 피티와이 엘티디 | Process for powering a compression ignition engine and fuel therefor |
CN103726949A (en) * | 2013-12-27 | 2014-04-16 | 天津大学 | Double-pressure double-loop multistage-expansion internal combustion engine waste heat recovery system |
-
2004
- 2004-05-11 JP JP2004141264A patent/JP4335068B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2010073951A1 (en) * | 2008-12-25 | 2012-06-14 | 三菱重工業株式会社 | Control method and control device for marine exhaust heat recovery system |
WO2010073951A1 (en) * | 2008-12-25 | 2010-07-01 | 三菱重工業株式会社 | Control method and control device for exhaust heat recovery system for marine vessel |
JP5047367B2 (en) * | 2008-12-25 | 2012-10-10 | 三菱重工業株式会社 | Control method and control device for marine exhaust heat recovery system |
WO2010092945A1 (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-19 | 川崎重工業株式会社 | Gas engine system and method for controlling same |
WO2011040456A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 三菱重工業株式会社 | Control device for power generation system, power generation system, and control method for power generation system |
JP2011074866A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Control device for power generation system, power generation system, and method for controlling power generation system |
CN104005799B (en) * | 2009-09-30 | 2016-06-08 | 三菱重工业株式会社 | The control method controlling device and electricity generation system and electricity generation system of electricity generation system |
CN104005799A (en) * | 2009-09-30 | 2014-08-27 | 三菱重工业株式会社 | Control device for power generation system, power generation system, and control method for power generation system |
CN102482950A (en) * | 2009-09-30 | 2012-05-30 | 三菱重工业株式会社 | Control device for power generation system, power generation system, and control method for power generation system |
JP2011106302A (en) * | 2009-11-13 | 2011-06-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Engine waste heat recovery power-generating turbo system and reciprocating engine system including the same |
JP2011149332A (en) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Exhaust heat recovery power generating device and ship with the same |
WO2011089997A1 (en) * | 2010-01-21 | 2011-07-28 | 三菱重工業株式会社 | Waste heat recovery power generation device and ship with same |
JP2011202543A (en) * | 2010-03-24 | 2011-10-13 | Osaka Gas Co Ltd | Engine system |
CN102959185A (en) * | 2010-09-24 | 2013-03-06 | 三菱重工业株式会社 | Control method and device for turbine generator |
KR20140020842A (en) * | 2010-11-25 | 2014-02-19 | 게인 에너지 앤드 리소시즈 피티와이 엘티디 | Process for powering a compression ignition engine and fuel therefor |
KR102006030B1 (en) * | 2010-11-25 | 2019-10-01 | 게인 에너지 앤드 리소시즈 피티와이 엘티디 | Process for powering a compression ignition engine and fuel therefor |
US10815441B2 (en) | 2010-11-25 | 2020-10-27 | Gane Energy & Resources Pty Ltd. | Fuel and process for powering a compression ignition engine |
KR101300714B1 (en) * | 2012-03-07 | 2013-08-26 | 대우조선해양 주식회사 | Energy saving system of ship by using waste heat and recirculating exhaust gas |
CN103726949A (en) * | 2013-12-27 | 2014-04-16 | 天津大学 | Double-pressure double-loop multistage-expansion internal combustion engine waste heat recovery system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4335068B2 (en) | 2009-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8627662B2 (en) | Exhaust gas recirculation heat recovery system and method | |
Nelson | Exhaust energy recovery | |
JP2012007500A (en) | Exhaust heat recovery device of internal combustion engine | |
US20070256424A1 (en) | Heat recovery gas turbine in combined brayton cycle power generation | |
WO2013151909A1 (en) | Compressed air injection system method and apparatus for gas turbine engines | |
US20040163391A1 (en) | Method for operating a partially closed, turbocharged gas turbine cycle, and gas turbine system for carrying out the method | |
JP2005337261A (en) | Method and apparatus for operating gas turbine engine | |
EP1154136A3 (en) | Method and apparatus to cool the cooling air for turbine engines | |
EP2351915A1 (en) | Combined cycle power plant and method of operating such power plant | |
JP2007239566A (en) | Auxiliary device of supercharger using waste heat energy of egr gas | |
CN104675521A (en) | Novel gas-steam combined cycle cooling, heating and power generation system | |
JP4335068B2 (en) | Waste heat recovery device | |
JP2001132442A (en) | Engine provided with energy recovering device | |
RU2487305C1 (en) | Trigeneration plant based on microturbine motor | |
WO2009050534A1 (en) | An engine unit with dedicated compressor, heating device and turbine on the intake air circuit and automotive vehicle incorporating such engine unit | |
JP2013199882A (en) | Internal combustion engine | |
CN107605618B (en) | Cogeneration unit with heat energy recovery system | |
US8347634B1 (en) | Combined cycle power plant | |
JP2003193910A (en) | Cogeneration system and its operation control method | |
JPH1089017A (en) | Power generation facilities and power facilities | |
JPH0571425A (en) | Exhaust gas recirculaiton device for diesel engine | |
RU58613U1 (en) | COMBINED STEAM-GAS UNIT WITH PARALLEL OPERATION DIAGRAM | |
RU2785183C1 (en) | Solar hybrid gas-turbine power plant | |
US11746689B2 (en) | Power plant and method for operating a power plant | |
JPH01193033A (en) | Diesel/gas turbine combined system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090227 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090331 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090421 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20090527 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090616 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090624 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130703 Year of fee payment: 4 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130703 Year of fee payment: 4 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140703 Year of fee payment: 5 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |