JP2007285196A

JP2007285196A - ガス燃料機関装置

Info

Publication number: JP2007285196A
Application number: JP2006113207A
Authority: JP
Inventors: Yutaro Kawasaki; 裕太郎川▲崎▼; Kazumi Iwai; 一躬岩井; Kousei Yumita; 孔生弓田; Osamu Fukunaga; 修福永
Original assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Priority date: 2006-04-17
Filing date: 2006-04-17
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】本発明の目的は、ガス燃料機関をガス再加熱の熱源として使用しても凝縮水の発生を確実に防止できるガス燃料機関装置を提供することにある。
【解決手段】ガス製造装置１は水分の多いガスを生成する。ガス製造装置１の生成ガスはガス冷却器４で冷却され、ガス冷却器で冷却されたガスの凝縮水を水分分離器５で分離する。ガス加熱器６は凝縮水を分離されたガスを再加熱する。ガスエンジン１０はフィルタ８で濾過されたガスを燃料として供給される。熱源供給手段はガスエンジン１０で加熱された温水をガス加熱熱源としてガス加熱器６に供給する。配管予熱手段はガスエンジン１０の始動前にガス製造装置１の生成ガスで加熱された温水によってガス配管９を予熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水汚泥、食物性廃棄物の発酵あるいは木材、廃棄物の熱分解などにより生成される水分を多量に含むガスを燃料とするガス燃料機関装置に関する。

一般に、ガスエンジン、ガスタービンなどのガス燃料機関におけるガス燃料としては性状の管理された天然ガスあるいはＬＰＧを使用している。しかし、近年は省エネルギーやＣＯ２ガス排出削減に着目して、下水汚泥、食物性廃棄物の発酵あるいは木材、廃棄物の熱分解などの方法で製造されるガスの利用が増加している。

このようにして生成されるガスには製造過程で多量の水分が含まれている。水分を含むガスをガス燃料機関に供給するとガス配管やガス燃料機関に水分が凝縮し悪影響を及ぼすことになる。水分の凝縮を防ぐためには生成ガスの相対湿度を下げる必要がある。そのために、ガスを冷却し再加熱して除湿している。ガスを冷却して水分を凝縮水として除去することは、例えば、下記の特許文献１に記載されている。

除湿はガス冷却器においてガスを冷却水で冷却して水分を飽和、凝縮させてドレン水として取り除き、ガス加熱器で再加熱してガス温度を元に戻して相対湿度を下げている。ガスを再加熱するには蒸気または温水などの加熱流体熱源装置を設けている。このため、熱源装置を設置しなければならず設備コストが上昇し、かつ運転コストも高くなる。

このことを解決するために、ガスエンジン、ガスタービンなどのガス燃料機関を熱源として利用することが考えられている。

特開２０００−５４８５４号公報

ガスエンジン、ガスタービンなどのガス燃料機関をガス再加熱の熱源として設備コストと運転コストを低減できる。しかしながら、ガス燃料機関の始動時には冷却状態であるため定常運転状態となるまでは十分な熱量を確保できずガスを再加熱することができないという問題点を有する。ガスを再加熱できないと、特に、外気温がガス冷却器の出口温度より低い場合にガスがさらに冷却されて凝縮水を発生することになる。

本発明の目的は、ガス燃料機関をガス再加熱の熱源として使用しても凝縮水の発生を確実に防止できるガス燃料機関装置を提供することにある。

本発明の特徴とするところは、ガス燃料機関で加熱された加熱流体をガス再加熱の熱源として使用し、ガス製造装置の生成ガスを燃料として加熱流体を生成しガス燃料機関の始動前にガス加熱器からガス燃料機関にガスを導くガス配管を予熱するようにしたことにある。

換言すると、本発明はガス製造装置の生成ガスを燃料とする加熱流体によって配管を予熱しておき凝縮水の発生を防止し、ガス燃料機関に所定相対湿度以下、所定温度の生成ガスを供給するようにしたものである。

本発明はガス製造装置の生成ガスを燃料として加熱流体を生成しガス燃料機関の始動前にガス加熱器からガス燃料機関にガスを導く配管を予熱するようにしているので、ガス燃料機関をガス再加熱の熱源として使用しても凝縮水の発生を確実に防止してガス燃料機関に適切な生成ガスを供給することができる。

ガス製造装置は下水汚泥、食物性廃棄物の発酵あるいは木材、廃棄物の熱分解などの方法でガスを生成する。ガス製造装置の生成ガスはガス冷却器で冷却される。水分分離器はガス冷却器で冷却されたガスの凝縮水を分離する。ガス加熱器は水分分離器で凝縮水を分離されたガスを再加熱する。ガス加熱器で加熱されたガスは活性炭フィルタでシリカ成分を含むシロキサン成分を除去される。ガス燃料機関はフィルタで濾過されたガスを燃料として供給される。熱源供給手段はガス燃料機関で加熱された温水をガス加熱熱源としてガス加熱器に供給する。配管予熱手段はガス燃料機関の始動前にガス製造装置の生成ガスで加熱された温水によってガス加熱器からガス燃料機関にガスを導くガス配管を予熱する。配管予熱手段は前記温水が前記ガス配管の外周面を通流するように二重管構造に形成されている。

図１に本発明の一実施例を示す。図１はガスエンジンがガス燃料機関の例を示している。

図１において、ガス製造設備１は、下水汚泥、食物性廃棄物の発酵あるいは木材、廃棄物の熱分解などによりガスを生成する。ガス製造設備１で生成されるガスは多量の水分を含んでいる。ガス製造設備１の生成ガスはブロア３によりバルブ２を介してガス冷却器４に導入される。ガス冷却器４は冷却水によりガスの水分を凝縮する。水分分離器５はガス冷却器４で冷却されたガスの凝縮水を分離排出し、凝縮水を分離したガスをガス加熱器６に供給する。

ガス加熱器６は水分分離器５で凝縮水を分離されたガスを再加熱する。ガス加熱器６で加熱されたガスはガス配管９を介して活性炭フィルタ８に導かれ気体状シロキサン成分を除去される。ガス燃料機関としてのガスエンジン１０はフィルタ８で濾過されたガスを燃料として供給される。ガスエンジン１０は発電機１１を駆動する。

ガスエンジン１０で加熱された温水は温水ポンプ７によってガス加熱器６にガス加熱熱源として供給される。ガスエンジン１０、温水ポンプ７、温水配管などはガス加熱器６への熱源供給手段を構成する。

ガス製造設備１の生成ガスはバルブ１２を介して燃焼処理装置１３に供給される。燃焼処理装置１３は例えば、温水ボイラで構成され温水を供給する。燃焼処理装置１３で発生した温水は予熱ポンプ１４により予熱配管１５に供給される。予熱配管１５は図２に示すようにガス配管９に巻回配置され、温水を循環して供給される。燃焼処理装置１３、予熱ポンプ１４、予熱配管１５などは配管予熱手段を構成する。

配管予熱手段はガスエンジン１０の始動前にガス製造装置１の生成ガスで加熱された温水によりガス加熱器６からガスエンジン１０にガスを導くガス配管９を予熱する。

この構成においてガスエンジン１０を始動する前にガス製造装置１を稼動させる。ガスエンジン１０の始動前はバルブ２を閉じ、バルブ１２を開する。ガス製造装置１で生成したガスはバルブ１２を介して燃焼処理装置１３に供給される。燃焼処理装置１３は温水を発生し、予熱ポンプ１４により予熱配管１５に供給される。予熱配管１５は温水を循環して供給されガス配管９を予熱する。

このようにガス配管９を予熱している状態でガスエンジン１０を始動させる。ガスエンジン１０の始動時には図示していないが天然ガスをガスエンジン１０に供給する。ガスエンジン１０を始動するとバルブ２を開し、バルブ１２を閉する。ガス製造設備１の生成ガスはガスブロア３によりガスエンジン８への供給が開始される。バルブ１２を閉すると、燃焼処理装置１３は温水発生を停止するが、ガス配管９は予熱を維持される。

ガス製造設備１の生成ガスはバルブ２を介してガス冷却器４に導入される。ガス冷却器４は冷却水により２０℃程度に冷却されガスの水分を凝縮させる。水分分離器５はガス冷却器４で凝縮水を分離して排出し、凝縮水を分離したガスをガス加熱器６に供給する。ガスエンジン１０により加熱された温水が温水ポンプ７によってガス加熱器６にガス加熱熱源として供給される。

ガスエンジン１０は始動直後であり、ガス加熱器６に再加熱に充分な温度の温水を供給できない状態にある。ガス加熱器６を通過したガスはガス配管９の予熱によって、例えば、相対湿度が８０％以下、４０℃という所定相対湿度、所定温度のガスになりガスエンジン１０に供給される。

その後、ガスエンジン１０の運転によって温水温度が暫時上昇してガス加熱器１３によるガスの再加熱が可能となる。ガスエンジン１０を始動し温水温度が再加熱できる温度になるのは１０分程度であり、この間だけガス配管９の予熱効果を維持するようにする。

このようにしてガスを再加熱するのであるが、ガス製造装置の生成ガスを燃料として加熱流体を生成しガス燃料機関の始動前にガス加熱器からガス燃料機関にガスを導く配管を予熱するようにしているので、ガス燃料機関をガス再加熱の熱源として使用しても凝縮水の発生を確実に防止してガス燃料機関に適切な生成ガスを供給することができる。

図３に本発明の第２の実施例を示す。図３の実施例は配管予熱手段を構成する燃焼処理装置１７が燃焼ガスを生成しガス配管９を予熱するようにしたものである。

実施例２においてもガス製造装置の生成ガスを燃料として加熱ガスを生成しガス配管を予熱しているので、実施例１と同様な効果を奏することができる。

図４に本発明における第３の実施例の要部を示す。図３の実施例は予熱配管１６をガス配管９と二重管構造にし予熱するようにしたものである。

実施例３においてはガス配管９の予熱を効率的に行えるという効果を奏することができる。

なお、上述の実施例はガス燃料機関としてガスエンジンの例を挙げて説明したが、ガスタービンなどであっても良いことは勿論のことである。

本発明の一実施例を示す構成図である。配管予熱手段の一例構成図である。本発明の第２の実施例を示す構成図である。本発明の第３の実施例を示す要部構成図である。

符号の説明

１…ガス製造設備、２、１２…バルブ、３…ブロア、４…ガス冷却器、５…水分分離器、６…ガス加熱器、７…温水ポンプ、８…活性炭フィルタ、９…ガス配管、１０…ガスエンジン、１１…発電機、１３、１７…燃焼処理装置、１４…予熱ポンプ、１５、１６…予熱配管。

Claims

ガスを生成するガス製造装置と、前記ガス製造装置の生成ガスを冷却するガス冷却器と、前記ガス冷却器で冷却されたガスの凝縮水を分離する水分分離器と、前記凝縮水を分離されたガスを加熱するガス加熱器と、前記ガス加熱器で加熱されたガスを燃料として供給されるガス燃料機関と、前記ガス燃料機関で加熱された加熱流体をガス加熱熱源として前記ガス加熱器に供給する熱源供給手段と、前記ガス燃料機関の始動前に前記ガス製造装置の生成ガスを燃料として前記ガス加熱器から前記ガス燃料機関にガスを導く配管を予熱する配管予熱手段とを具備することを特徴とするガス燃料機関装置。
ガスを生成するガス製造装置と、前記ガス製造装置の生成ガスを冷却するガス冷却器と、前記ガス冷却器で冷却されたガスの凝縮水を分離する水分分離器と、前記凝縮水を分離されたガスを加熱するガス加熱器と、前記ガス加熱器で加熱されたガスの気体状シロキサン成分を除去するフィルタと、前記フィルタで濾過されたガスを燃料として供給されるガス燃料機関と、前記ガス燃料機関で加熱された温水をガス加熱熱源として前記ガス加熱器に供給する熱源供給手段と、前記ガス燃料機関の始動前に前記ガス製造装置の生成ガスによって加熱された温水によって前記ガス加熱器から前記ガス燃料機関にガスを導くガス配管を予熱する配管予熱手段とを具備することを特徴とするガス燃料機関装置。
請求項２において、前記配管予熱手段は前記温水が前記ガス配管の外周面を通流するように二重管構造に形成されていることを特徴とするガス燃料機関装置。