JP2007183025A - 冷温水システム - Google Patents

Abstract

【課題】システム全体における運転コストの低減が可能な冷温水システムを提供すること。
【解決手段】冷温水システム１００は、ガスエンジン発電機１とこのガスエンジン発電機１の排熱を回収する吸収冷温水機１１とを組み合せた個別冷温水システム５０を複数台設置すると共に、前記個別冷温水システムの各々に分散して設けられた個別制御装置同士を通信配線で接続して構成した制御装置を備えている。制御装置は、ガスエンジン発電機１が複数台運転された状態で、１台のガス吸収冷温水機の運転を排熱回収で賄える負荷率までは１台のガス吸収冷温水機の運転を排熱回収により行い、１台のガス吸収冷温水機の運転を排熱回収で賄える負荷率を越えた場合に当該ガス吸収冷温水機の運転を排熱回収とガスの両方により行い、１台のガス吸収冷温水機が定格以下で、２台のガス吸収冷温水機の運転をそれぞれの排熱回収により行うように切り替えるように制御する。
【選択図】図６

Description

本発明は、冷温水システムに係り、特にガスエンジン発電機とその排熱を回収するガス吸収冷温水機とを組合せた冷温水システムに好適なものである。

従来の吸収冷温水機としては、特開平１１−３０４２７８号公報（特許文献１）に示されるように、吸収冷温水機の冷水又は温水の温度を検出することにより、運転台数制御を実施するものがある（従来技術１）。かかる吸収冷温水機において、運転台数や起動時期を決定する際は、冷水又は温水温度より負荷を検出し、吸収冷温水機の定格能力との関係から決めていた。

一方、ガスエンジン発電機とその排ガス・排熱が投入される排ガス・排熱投入型ガス吸収冷温水機とを組み合せた従来の冷温水システムでは、ガスエンジン発電機の排熱をできるだけ有効利用するために、ガス吸収冷温水機の運転台数を積極的に増加させることで、ガス吸収冷温水機のバーナによる追い焚きを減少させて燃料ガスを極力消費しないように運転台数を決定する、運転台数制御が一般的に行われていた（従来技術２）。

特開平１１−３０４２７８号公報

しかし、従来技術１の吸収冷温水機では、ガスエンジン発電機の排ガス・排熱を回収するものではないため、省エネルギー性に課題があった。

また、従来技術２の冷温水システムの運転台数制御では、比較的早期にガス吸収冷温水機の運転台数を増加させることになり、ガス吸収冷温水機の運転に必要な補機動力による電力消費量が多くなる、という課題があった。特に、近年のガス吸収冷温水機の高効率化により能力を増加させるための燃料ガスの消費率が下がったため、ガスエンジンの排熱を回収するガス吸収冷温水機の運転台数を増加させた場合には、必要となる補機動力で使用する電力消費量と、排熱回収により低減される燃料ガス消費量との運転コストでの比較が重要になっている。

すなわち、ガスエンジン発電機が運転している時（つまりガス吸収冷温水機がガスエンジン発電機の排熱を回収して運転することが可能な時）の後発機の起動時期が最適時期より遅いと、停止している後発機では排熱を捨てている一方、先発機では排熱回収分では賄いきれない負荷量をバーナによる追い焚きによって能力を増加させることとなるため、燃料ガスを余分に消費してしまうという問題があった。逆に、後発機の起動時期が最適時期より早いと、排熱回収によるメリット以上に後発機を運転するのに必要な補機動力分の消費電力が増え、非効率になるという問題があった。

本発明の目的は、冷温水システム全体における運転コストの低減が可能な冷温水システムを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、ガスエンジン発電機とこのガスエンジン発電機の排熱を回収するガス吸収冷温水機とを組み合せた個別冷温水システムを複数台設置すると共に、前記個別冷温水システムの各々に分散して設けられた個別制御装置同士を通信配線で接続して構成した制御装置を備えた冷温水システムであって、前記制御装置は、前記ガスエンジン発電機が複数台運転された状態で、１台のガス吸収冷温水機のガスエンジン発電機の運転を排熱回収で賄える負荷率までは１台のガス吸収冷温水機の運転を排熱回収により行い、１台のガス吸収冷温水機の運転を該排熱回収で賄える負荷率を越えた場合に当該ガス吸収冷温水機の運転を排熱回収と燃料ガスの両方により行い、この燃料ガスによる運転コストが補機の運転コストを上回った場合に２台のガス吸収冷温水機の運転をそれぞれの排熱回収により行うように切り替えるように制御するものである。

係る本発明におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記制御装置は、前記ガス吸収冷温水機の後発機の起動時期を、前記ガス吸収冷温水機の冷水又は温水の温度から求めた負荷量、前記ガスエンジン発電機の排熱回収分により賄える負荷量、前記ガス吸収冷温水機の燃料ガスの消費率、前記ガス吸収冷温水機の運転に必要な補機動力による電力消費量をパラメータに使用して算出した運転コストに基づいて決定すること。
（２）前記制御装置は、予め入力された、前記ガスエンジン発電機の排熱量、前記ガス吸収冷温水機の燃料ガス消費率、前記ガス吸収冷温水機の運転に必要な補機動力による電力消費量、燃料ガス単価、及び電力料金単価に基づいて運転コストを算出すること。
（３）前記制御装置は、前記ガス吸収冷温水機の負荷率に基づいて前記ガス吸収冷温水機の後発機の起動時期および停止時期を制御すること。

本発明によれば、冷温水システム全体における運転コストの低減が可能な冷温水システムを提供することができる。

本発明の一実施形態の冷温水システムを、図１から図６を参照して説明する。

まず、図１を参照しながら、本実施形態の冷温水システム１００の全体構成に関して説明する。図１は本実施形態のガスエンジン発電機１とガス吸収冷温水機１１を主機とする個別冷温水システム５０を２台設置した場合の冷温水システム１００の全体構成を示す概略図である。図１において、個別冷温水システム５０ａを１号機、下方の個別冷温水システム５０ｂを２号機として説明し、各要素の符号には、１号機にアルファベットａを添え字として付し、２号機にアルファベットｂを添え字として付す。なお、各要素を総称してまたは各個別冷温水システム５０ａ、５０ｂの区別をしないで用いる場合には、添え字なしで用いる。

ガスエンジン発電機１は、発電機２、ガスエンジン３および制御装置６を備えて構成されている。ガスエンジン３には、インタークーラ熱交換器４およびエンジン冷却水熱交換器５が設けられている。ガスエンジン発電機１は、電力需要により運転台数が決定され、運転された発電機２より電力を発生させて供給する。換言すれば、冷水や温水負荷などに従って運転台数が決定される排ガス・排熱投入型吸収冷温水機１１の運転状況によらず、ガスエンジン発電機１の運転台数は決定される。ガスエンジン発電機１は複数台全てを常に定格運転して電力需要を賄い、電力需要の不足分について電力供給を外部から受けるようにすることが多く行われており、本実施形態では、ガスエンジン発電機１がそのように運転される場合について説明する。なお、本発明において、運転機とは複数の機器の中で運転を行う機器を表す。

ガス吸収冷温水機１１は、排ガス・排熱回収型のガス吸収冷温水機が用いられており、ガスエンジン発電機１の排ガスによる排熱および排温水による排熱を回収するように構成されている。ガス吸収冷温水機１１は、排ガス熱回収装置１２、ガス吸収冷温水装置１４、排温水熱回収装置１６、制御装置２０を備えて構成され、これらが配管、配線により接続されて一体的に構成されている。

ガスエンジン３より排出される排ガスは、排気配管７を通して排ガス熱回収装置１２に導かれ、排ガス熱回収装置１２おいて熱交換（熱回収）された後に、煙突１３から大気に排気される。

ガスエンジン３に設けられたエンジン冷却水熱交換器５で昇温された比較的温度が高く排熱利用可能な排温水は、循環系の配管である排温水配管９を通して、排温水熱回収装置１６に導かれ、排温水熱回収装置１６において熱交換（熱回収）されて冷却された後に、排温水配管９を通してエンジン冷却水熱交換器５に戻るように循環される。

ガスエンジン３に設けられたインタークーラ熱交換器４で加熱された比較的温度が低く排熱利用が難しい放熱冷却水は、放熱冷却水配管１０を通して排温水熱回収装置１６からの放熱冷却水と合流した後に、放熱冷却水配管１９を通して冷却塔３５（図２参照）へ導かれ、冷却塔３５にて放熱される。冷却塔３５から放熱冷却水配管１９を通して供給された冷却水は、排温水熱回収装置１６およびインタークーラ熱交換器４に導かれ、排温水熱回収装置１６およびインタークーラ熱交換器４で加熱されて放熱冷却水となり、冷却塔３５に戻る。

燃料ガス配管８はガスエンジン３及びガス吸収冷温水装置１４に接続されている。燃料ガスはガスエンジン３及びガス吸収冷温水装置１４へそれぞれ導かれ、燃焼されることにより消費される。ガス吸収冷温水装置１４で燃焼された燃料ガスは煙突１５から大気に排気される。

ガスエンジン発電機１ａ、１ｂに設けられた制御装置６ａ、６ｂとガス吸収冷温水機１１ａ、１１ｂに設けられた制御装置２０ａ、２０ｂとは、通信配線２１ａ、２１ｂによって接続されている。冷温水システム１００の運転に必要な信号やガス吸収冷温水機１１の台数制御に必要な信号は、通信配線２１ａ、２１ｂを通して、制御装置６ａ、６ｂと制御装置２０ａ、２０ｂとの間で通信される。このように、本実施形態の制御装置は、ガスエンジン発電機１ａ、１ｂおよびガス吸収冷温水機１１ａ、１１ｂにそれぞれ設けられた個別の制御装置６ａ、６ｂおよび２０ａ、２０ｂにより構成されている。なお、制御装置６ａ、６ｂと制御装置２０ａ、２０ｂとを１つの個別制御装置で構成しても良い。

複数台のガス吸収冷温水機１１ａ、１１ｂに設けられた制御装置２０ａと２０ｂとは、通信配線２１ｃによって接続されている。台数制御に必要な信号は、通信配線２１ｃを通して、制御装置２０ａと２０ｂとの間で通信される。図１では個別冷温水システム５０ａ、５０ｂが２台設置された場合を示しているが、本発明はその台数に制限されるものではない。

次に、図２を参照しながら、本実施形態のガス吸収冷温水機１１の各部分の具体的な内容に関して説明する。図２は本実施形態のガス吸収冷温水機１１の構成概略図である。

排ガス熱回収装置１２は、排ガス熱回収器２２と排ガスバイパス配管２３とを並列に接続して構成されている。排気配管７により導かれた排ガスは、ガス吸収冷温水装置１４が運転され且つ負荷が有る場合には、排ガス熱回収器２２に導かれ、熱回収が行われた後に煙突１３より大気に排気され、一方、ガス吸収冷温水装置１４が停止している場合や負荷が無い場合には、排ガス熱回収器２２に導かれることなく、排ガスバイパス配管２３を通過し、熱回収が行われずに煙突１３より大気に排気される。これらの動作は、制御装置２０ａにより、排ガス熱回収器２２に設けられた弁２２ａおよび排ガスバイパス配管２３に設けられた弁２３ａを開閉制御することにより行われる。

排温水熱回収装置１６は、排温水熱交換器３６、暖房用熱交換器３７、放熱用熱交換器３８、排温水バイパス配管３９、排熱回収ポンプ４０、放熱冷却水ポンプ４１などにより構成されている。

排熱回収ポンプ４０にて昇圧されエンジン冷却水熱交換器５へ供給されてエンジン冷却水熱交換器５で加熱された排温水は、ガス吸収冷温水装置１４が冷房運転され且つ負荷が有る場合は、排温水熱交換器３６において熱回収される。このとき排温水の一部がガス吸収冷温水装置１４にて熱回収される場合もある。ガス吸収冷温水装置１４が暖房運転され且つ負荷が有る場合には、排温水は暖房用熱交換器３７において熱回収される。熱回収がされない場合や所定の熱量を回収しない場合には、排温水を一定温度以下でガスエンジン３に戻す必要があるため、排温水は放熱用熱交換器３８により一定温度まで放熱される。

この放熱用熱交換器３８の低温側（被放熱側）は、放熱冷却水を昇圧する放熱冷却水ポンプ４１を備えた放熱冷却水配管１９に接続され、放熱冷却水の一部が供給される。放熱冷却水ポンプ４１により放熱冷却水配管１９を通して供給された放熱冷却水は、一部が放熱用熱交換器３８の低温側に供給され、残りの大部分が排温水熱回収装置１６を通過し、放熱冷却水配管１０を通してインタークーラ熱交換器４へと導かれる。インタークーラ熱交換器４で加熱された放熱冷却水は、再び排温水熱回収装置１６に戻り、放熱用熱交換器３８で加熱された放熱冷却水と合流し、冷却塔３５で放熱される。

上述した排熱回収ポンプ４０及び放熱冷却水ポンプ４１は、ガス吸収冷温水装置１４の運転や熱回収によらず運転することが必要な補機である。

ガス吸収冷温水装置１４は、バーナ２４、高温再生器２５、蒸発器２６、吸収器２７、凝縮器２８、低温再生器２９、溶液ポンプ３０、３１及び冷媒ポンプ３２などを、吸収溶液配管や水冷媒配管や蒸気配管により接続して、冷房及び暖房のサイクルを構成している。冷房及び暖房のサイクルは、吸収溶液や水冷媒や蒸気を溶液ポンプ３０、３１及び冷媒ポンプ３２により圧送することにより所定の動作が行われる。

ガス吸収冷温水装置１４は、バーナ２４における燃焼量により能力を調節し、所定の冷水及び温水を生成する。そのため、溶液ポンプ３０、３１及び冷媒ポンプ３２は、ガス吸収冷温水装置１４が運転中のみ運転が必要であり、ガス吸収冷温水装置１４が停止中では運転不要な補機である。ガス吸収冷温水機１１は、ガス吸収冷温水装置１４と、排ガス熱交換器２２、排温水熱交換器３６、暖房用熱交換器３７とが配管により接続されており、排ガス熱交換器２２、排温水熱交換器３６、暖房用熱交換器３７からガス吸収冷温水装置１４に熱回収することで、バーナ２４における燃焼量を削減することができる。従って、排ガス熱交換器２２、排温水熱交換器３６、暖房用熱交換器３７により熱回収し、バーナ２４における使用燃料を削減するため、負荷が下がり熱回収分により負荷を賄える状態では、溶液ポンプ３０、３１及び冷媒ポンプ３２は、ガス吸収冷温水装置１４が運転中でも、運転不要になることがある補機である。

負荷より冷温水配管１７を通して供給され且つ冷温水ポンプ３３により昇圧された冷温水は、ガス吸収冷温水装置１４で加熱又は冷却され、再び冷温水配管１７を通過して負荷に供給される。冷却塔３５より冷却水配管１８を通して供給され且つ冷却水ポンプ３４により昇圧された冷却水は、ガス吸収冷温水装置１４で加熱され、再び冷却水配管１８を通過して冷却塔３５に戻り放熱される。これらにより、冷温水ポンプ３３はガス吸収冷温水装置１４が運転中は、常に運転が必要であるが、一方、冷却水ポンプ３４はガス吸収冷温水装置１４の冷房時にのみ運転が必要な補機である。

ガスエンジン発電機１が運転中は放熱冷却水の放熱が必要であるため、冷却塔３５はガス吸収冷温水装置１４の運転や冷房運転や暖房運転の状態によらず運転が必要な補機である。なお、冷却塔３５をガス吸収冷温水装置１４の冷却水系と放熱冷却水系とで別に設けた場合には、ガス吸収冷温水装置１４の冷却水系の冷却塔３５は、冷却水ポンプ３４と同じ運転状態となり、冷房時にのみ運転が必要な補機となる。

また、設置場所によっては給排気ファンなどを設置することがあり、その場合には、給排気ファンなどがガス吸収冷温水装置１４の補機となる。

次に、図３を参照しながら、ガスエンジン発電機１の運転時におけるガス吸収冷温水機１１の負荷率と入熱量の関係に関して説明する。図３は図２の個別冷温水システム５０のガスエンジン発電機運転時における負荷率と入熱量の関係を示す図である。この図３における負荷率と入熱量の関係は、制御装置の制御に基づくものである。

負荷率１００％においては、図３に示すように、排ガスおよび排温水より熱回収する入熱とバーナ２４の燃焼による入熱とにより負荷を賄っている。この負荷率１００％から負荷が下がるにつれて、まずはバーナ２４による燃焼量を絞ることで、入熱を減らす。バーナ２４による入熱が無くなると、次に排温水の熱回収量を減らすことで、排温水による入熱を絞る。更に負荷が下がり排温水の入熱が無くなると、排ガスの熱回収をしないことで、負荷に対して入熱量を制御している。

図３において、バーナ及び排ガスの部分に棒状の部分があるが、これはバーナ２４の最低燃焼量やガス吸収冷温水機の最低運転負荷によるもので、ＯＮ−ＯＦＦにより制御していることを意味しているが、このＯＮ−ＯＦＦ制御の状態も一定期間の平均値でみれば比例制御をしているのと同義のため、負荷率と入熱量とは比例関係が成立しているとして説明する。また、部分負荷時では、ガス吸収冷温水装置１４の燃料消費率が定格時に比較して低下することがあるが、簡易のため一定であるとして説明する。

次に、図４から図６を参照しながら、ガス吸収冷温水機負荷率と運転コストの関係に関して説明する。図４はガス吸収冷温水機の後発機を最適時期より遅くに起動した比較例１の負荷率と運転コストの関係を示す図、図５はガス吸収冷温水機の後発機を逆に最適時期より早く起動した比較例２の負荷率と運転コストの関係を示す図、図６はガス吸収冷温水機の後発機を最適起動時期に後発機を起動した本実施形態の負荷率と運転コストの関係を示す図である。なお、比較例１は先発機が定格負荷率１００％になった段階で後発機を起動した例であり、比較例２は排熱回収分により賄える負荷率６０％の時点で後発機を起動した例であり、最適起動時期の計算例は後述する。また、図４から図６の関係は、制御装置の制御に基づくものであり、当該制御動作の対象となる構成要素が設けられた個別冷温水システム５０ａまたは５０ｂにおける個別制御装置２０ａ、６ａまたは２０ｂ、６ｂによって制御されるようになっている。本発明において、先発機とは先に運転される運転機を表し、後発機とは先発機が運転された後に運転される運転機を表す。

図４から図６において、横軸にガス吸収冷温水機１台当りの定格負荷率を１００％としたときの負荷率を示し、縦軸にガス吸収冷温水機１台当りの定格運転時を１００％とした時の運転コストを示している。また、個別冷温水システムを２台設置した場合であって、ガスエンジン発電機は２台共定格で運転しているとした。ガスエンジン発電機が運転時において、ガス吸収冷温水機の排熱回収で賄える負荷率は６０％と仮定した。また、ガス吸収冷温水機を運転中に常に必要となる補機動力による消費電力の運転コストは３５％とした。この補機動力には、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷温水ポンプが含まれ、ガス吸収冷温水機が冷房運転中には冷却水ポンプが更に含まれている。一方、ガス吸収冷温水機の運転中に負荷により運転、停止の状態があるバーナの補機動力分の運転コストは５％と仮定した。最近は、ガス吸収冷温水機の負荷率によって冷温水ポンプや、冷却水ポンプをインバータにより制御し、消費電力を節約することが多いが、簡易のため、負荷によらず一定とした図である。以上の排熱回収で賄える負荷率や、補機動力の比率などは、冷温水システムで組み合わされるガスエンジン発電機やガス吸収冷温水機の容量や型式によって変わるパラメータである。また、図４から図６では、２台設置場合を示しているが、さらに多い台数でも同じ要領で適用可能である。

図４に示す比較例１の詳細を、図中のアルファベット位置に合せて説明する。Ａ点は、負荷率が６０％に達し、排熱回収分で賄える限界負荷率を意味しており、負荷率０％から負荷率６０％までの運転コストは、前述した、補機動力分の消費電力による３５％一定である。負荷率が６０％を超えて上昇すると、負荷に追従するためにバーナ２４を運転し、燃焼を開始する。Ｂ点は、バーナ２４が運転を開始した状態を示しているため、Ａ点よりバーナ２４の消費電力分である５％の運転コストが上昇した運転コスト４０％の点である。この後、負荷率が１００％に達するまでは、負荷率の上昇に合せて、バーナ２４による燃焼量を調整するため、負荷率と比例して燃料ガスを消費し、負荷率１００％で運転コスト１００％となり、Ｃ点になる。

そして、負荷率が１００％を超えた段階で後発機を起動すると、１台当りの負荷率は５０％となるため、２台共排熱回収分で負荷を賄うことが可能となり、先発機のバーナ２４が停止した点がＤ点となる。このＤ点では、２台の個別冷温水システムにおける補機動力が必要となるため、運転コストは３５％×２台である７０％となる。Ｄ点より負荷が上昇しても、排熱回収分により、６０％×２台の負荷率１２０％までは排熱回収分により負荷を賄えるため、運転コストは一定のままＥ点に至る。

そして、Ｅ点を超えて負荷率が上昇すると、排熱回収分だけでは負荷を賄えなくなるため、バーナ２４の運転開始し、その点がＦとなる。このときは、バーナ２４を２台運転するため、運転コストは５％×２台である１０％上昇し、合計８０％となる。以後の負荷率の上昇は、負荷率に比例して燃料ガスを消費し、負荷率２００％で運転コスト２００％となった点がＧ点となる。

図５に示す比較例２の詳細を、図４との相違点を中心に説明する。Ａ点において先発機の排熱回収分により負荷が賄えなくなった時点で、後発機を起動する。後発機が起動すると、後発機の補機動力分の運転コスト３５％が加わるため、負荷率６０％で運転コスト７０％となった点がＨ点である。Ｈ点より負荷が上昇した場合には、２台の排熱回収分で賄える負荷率、つまり６０％×２台の１２０％までは運転コスト一定で負荷を賄える。Ｅ点以降は、図４と同一のため、説明を省略する。

図６に示す本実施形態の台数制御を実施した場合の詳細を説明する。図４と図５とを重ね合わせ、運転コストに相違が生じた部分が図６で塗りつぶした三角形ＢＨＩおよび三角形ＩＤＣである。この三角形部分ＢＨＩ、ＩＤＣが、図４および図５のパターンで台数制御した場合の同じ負荷率に対して、運転コストとの差なるため、この三角形部分ＢＨＩ、ＩＤＣの余分な運転コストを削減した台数制御を実施することが、効率が良く、運転コストを低減することになる。つまり、点Ｂから点Ｉまでは先発機のバーナ２４を運転することで負荷を賄い、点Ｉに達した時点で後発機を起動し、先発機のバーナ２４を停止し、２台の排熱回収分により点Ｄまで負荷を賄う運転が運転コストを低減した台数制御となる。

後発機の最適な起動時期は、上述したようにＩ点となるが、Ｉ点の負荷率の計算例及び計算式（１）に示す。
Ix=Bx+(100-Bx)*(Hy-By)/(Cy-By)=60+(100-60)*(70-40)/(100-40)=80 … （１）
この式（１）から、後発機最適起動負荷率は８０％であることが算出された。ここで、Ixは後発機最適起動負荷率（％）、Bxは排熱回収分により賄われる負荷率（％）、Hyはガス吸収冷温水機２台分の補機動力の運転コスト（％）、Cyはガス吸収冷温水機１台の定格運転時に必要になる運転コスト（％）である。

後発機の最適起動負荷率を決定するには、ガス吸収冷温水機の制御装置に、ガスエンジンの排熱量、ガス吸収冷温水装置の運転に必要な補機動力による電力消費量、ガス吸収冷温水装置のバーナによる燃料消費率、及び電力、燃料ガスの単価を、予め入力しておくことが必要である。その際、ガス吸収冷温水機が冷房と暖房運転では異なる条件は個別に入力しておく必要がある。異なる条件とは、前述した冷却水ポンプの補機動力や、ガス吸収冷温水機のサイクル上異なる燃料消費率などである。なお、電力や燃料ガス単価を使用することで運転コストという単位で説明したが、電力や燃料ガスを１次エネルギー換算で入力し、１次エネルギー消費量という単位で台数制御も可能である。

本実施形態では、排熱回収により賄われる負荷率を６０％と仮定したが、排熱回収量はガスエンジン発電機の運転負荷率によって変わる数値であり、実施に際しては、ガスエンジン発電機の平均負荷率を代理使用する、又はガスエンジン発電機の制御装置よりガスエンジン発電機の負荷率をアナログ通信する、バーナ２４による追い焚き量から排熱回収分で賄われる負荷率を計算する、などにより変更になる数値である。

これまでの説明は起動に絞って説明したが、停止に関しても同じ負荷率で停止するのが、運転コストを低減できる運用になる。しかし、実際に運用する際に、起動と停止を同じ負荷率で運用すると、起動、停止のハンチングを招く恐れがあるため、起動と停止でディファレンシャルを入れる、又は負荷率の上昇率、減少率などを考慮し、起動、停止のハンチングを防止する運用が必要となる。

本実施形態によれば、ガスエンジン発電機１とこのガスエンジン発電機１の排熱を回収する吸収冷温水機１１とを組み合せた個別冷温水システム５０を複数台設置すると共に、前記個別冷温水システムの各々に分散して設けられた個別制御装置同士を通信配線で接続して構成した制御装置６、２０を備え、制御装置６、２０が、ガスエンジン発電機１が複数台運転された状態で、１台のガス吸収冷温水機の運転を排熱回収で賄える負荷率までは１台のガス吸収冷温水機の運転を排熱回収により行い、１台のガス吸収冷温水機の運転を排熱回収で賄える負荷率を越えた場合に当該ガス吸収冷温水機の運転を排熱回収とガスの両方により行い、１台のガス吸収冷温水機が定格以下で、２台のガス吸収冷温水機の運転をそれぞれの排熱回収により行うように切り替えるように制御する構成としたので、冷温水システム全体で、無駄な電力や燃料ガスを消費せず、運転コストを低減することが可能になる。

なお、吸収冷温水機の台数制御による消費ガスと消費電力の合計での運転コスト低減という点では、ガス吸収冷温水機に限らず、排ガス投入型吸収冷温水機や排温水投入型吸収冷温水機においても適用可能な制御方法である。

本発明の一実施形態の冷温水システムの全体構成図である。 本実施形態の個別冷温水システムの構成概略図である。 本実施形態の個別冷温水システムのガスエンジン発電機運転時における負荷率と入熱量の関係を示す図である。 吸収冷温水機の後発機を最適時期より遅くに起動した比較例１の負荷率と運転コストの関係を示す図である。 吸収冷温水機の後発機を逆に最適時期より早く起動した比較例２の負荷率と運転コストの関係を示す図である。 吸収冷温水機の後発機を最適起動時期に後発機を起動した本実施形態の負荷率と運転コストの関係を示す図である。

符号の説明

１…ガスエンジン発電機、２…発電機、３…ガスエンジン、４…インタークーラ熱交換器、５…エンジン冷却水熱交換器、６…制御装置、７…排気配管、８…燃料ガス配管、９…排温水配管、１０…放熱冷却水配管、１１…ガス吸収冷温水機、１２…排ガス熱回収装置、１３…煙突、１４…ガス吸収冷温水装置、１５…煙突、１６…排温水熱回収装置、１７…冷温水配管、１８…冷却水配管、１９…放熱冷却水配管、２０…制御装置、２１…通信配線、２２…排ガス熱回収装置、２３…排ガスバイパス配管、２４…バーナ、２５…高温再生器、２６…蒸発器、２７…吸収器、２８…凝縮器、２９…低温再生器、３０…溶液ポンプ、３１…溶液ポンプ、３２…冷媒ポンプ、３３…冷温水ポンプ、３４…冷却水ポンプ、３５…冷却塔、３６…排温水熱交換器、３７…暖房用熱交換器、３８…放熱用熱交換器、３９…排温水バイパス配管、４０…排熱回収ポンプ、４１…放熱冷却水ポンプ、５０、５０ａ、５０ｂ…個別冷温水システム、１００…冷温水システム。

Claims (4)

1. ガスエンジン発電機とこのガスエンジン発電機の排熱を回収するガス吸収冷温水機とを組み合せた個別冷温水システムを複数台設置すると共に、前記個別冷温水システムの各々に分散して設けられた個別制御装置同士を通信配線で接続して構成した制御装置を備えた冷温水システムであって、
   前記制御装置は、
   前記ガスエンジン発電機が複数台運転された状態で、
   １台のガス吸収冷温水機の運転をガスエンジン発電機の排熱回収で賄える負荷率までは１台のガス吸収冷温水機の運転を排熱回収により行い、
   １台のガス吸収冷温水機の運転を該排熱回収で賄える負荷率を越えた場合に当該ガス吸収冷温水機の運転を排熱回収と燃料ガスの両方により行い、
   この燃料ガスによる運転コストが補機の運転コストを上回った場合に２台のガス吸収冷温水機の運転をそれぞれの排熱回収により行うように切り替えるように制御する
   ことを特徴とする冷温水システム。
2. 請求項１に記載の冷温水システムにおいて、前記制御装置は、前記ガス吸収冷温水機の後発機の起動時期を、前記ガス吸収冷温水機の冷水又は温水の温度から求めた負荷量、前記ガスエンジン発電機の排熱回収分により賄える負荷量、前記ガス吸収冷温水機の燃料ガスの消費率、前記ガス吸収冷温水機の運転に必要な補機動力による電力消費量をパラメータに使用して算出した運転コストに基づいて決定することを特徴とする冷温水システム。
3. 請求項１に記載の冷温水システムにおいて、前記制御装置は、予め入力された、前記ガスエンジン発電機の排熱量、前記ガス吸収冷温水機の燃料ガスの消費率、前記ガス吸収冷温水機の運転に必要な補機動力による電力消費量、燃料ガス単価、及び電力料金単価に基づいて運転コストを算出することを特徴とする冷温水システム。
4. 請求項１に記載の冷温水システムにおいて、前記制御装置は、前記ガス吸収冷温水機の負荷率に基づいて前記ガス吸収冷温水機の後発機の起動時期および停止時期を制御することを特徴とする冷温水システム。

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