JP2009062936A - Power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスエンジンの出力によって発電機を作動させるよう構成した発電システムに関する。 The present invention relates to a power generation system configured to operate a generator by the output of a gas engine.
都市ガス等の主燃料ガスとバイオガス等の副燃料ガスとの2種類の燃料を用いてガスエンジンを運転し、このガスエンジンの出力によって発電機を作動させるよう構成した発電システムにおいては、種々のシステム方式が採用されている。例えば、副燃料ガスの発熱量に応じて主燃料ガスと燃焼用空気との混合気の供給流量を調整し、2種類の燃料を混合して燃焼を行う方式、主燃料ガスと副燃料ガスとの混合燃料を用い、空気比を制御しながら燃焼を行う方式等がある。 In a power generation system configured to operate a gas engine using two types of fuel, a main fuel gas such as city gas and a secondary fuel gas such as biogas, and operate the generator by the output of the gas engine, The system method is adopted. For example, a method of adjusting the supply flow rate of an air-fuel mixture of main fuel gas and combustion air according to the calorific value of the auxiliary fuel gas, mixing two types of fuel, and burning, main fuel gas and auxiliary fuel gas There is a method of performing combustion while controlling the air ratio using the above mixed fuel.
例えば、特許文献1においては、バイオガス等の副燃料ガスと燃焼用空気との混合気、及び都市ガス等の主燃料ガスをガスエンジンに供給して、運転を行うよう構成したガスエンジンが開示されている。このガスエンジンにおいては、燃焼用空気がミキサーを通過する際に生じる負圧を利用し、ミキサー内へ副燃料ガスを吸引して、これらの混合気を生成しており、ガスエンジンの出力によって発電機を作動させている。 For example, Patent Document 1 discloses a gas engine configured to operate by supplying an air-fuel mixture of an auxiliary fuel gas such as biogas and combustion air and a main fuel gas such as city gas to the gas engine. Has been. In this gas engine, the negative pressure generated when combustion air passes through the mixer is used to suck the auxiliary fuel gas into the mixer to generate these air-fuel mixtures. The machine is operating.
また、例えば、特許文献2においては、廃棄物ガス等の主燃料ガスと空気との混合ガスを、給気通路を通してエンジンの主燃焼室に導入すると共に、エンジンの副室内に供給した軽油等の補助燃料によって着火火炎を形成し、この着火火炎によって上記混合ガスを着火燃焼させるガスエンジンが開示されている。このガスエンジンにおいては、主燃料ガスの発熱量が小さい又は主燃料ガスの発熱量が変動しても、これらに影響されることなく、安定的な着火燃焼を実現している。
また、例えば、特許文献3においては、複数の気筒の燃焼室内に混合気を供給する吸気管内に、燃料ガスを噴射するインジェクタを備え、各インジェクタにより噴射された燃料ガスと空気との混合気を各気筒の燃焼室に供給する方式のガスエンジンが開示されている。
Further, for example, in
Further, for example, in
しかしながら、上記従来のガスエンジンにおいては、複数の気筒の吸気管にそれぞれ都市ガス等の主燃料ガスを噴射してガスエンジンを運転する方式において、安定して副燃料ガスとの混焼運転を行うための工夫はなされていない。 However, in the conventional gas engine, in the system in which the main fuel gas such as city gas is injected into the intake pipes of a plurality of cylinders and the gas engine is operated, the co-firing operation with the auxiliary fuel gas is stably performed. Is not made.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、複数の気筒の吸気管にそれぞれ主燃料ガスを噴射してガスエンジンを運転する方式において、安定して副燃料ガスとの混焼運転を行うことができる発電システムを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a conventional problem, and in a method of operating a gas engine by injecting a main fuel gas into intake pipes of a plurality of cylinders, a mixed combustion operation with a secondary fuel gas is stably performed. It is intended to provide a power generation system that can perform the above.
本発明は、複数の気筒を備えたガスエンジンと、
該ガスエンジンの出力によって作動させる発電機と、
バイオガス等の副燃料ガスが供給される副燃料配管と、
該副燃料配管に設けた副燃料圧力レギュレータと、
燃焼用空気が供給される空気配管と、
該空気配管から流入する上記燃焼用空気がベンチュリーを通過する際に生じる吸引力に応じて、上記副燃料配管から上記副燃料圧力レギュレータによる圧力設定後の上記副燃料ガスが流入することにより、当該燃焼用空気に当該副燃料ガスを混合して、副燃料混合気を作り出す副燃料ミキサーと、
上記ガスエンジンからの排ガスを利用し、上記副燃料ミキサーから流入する上記副燃料混合気を圧縮して、圧縮副燃料混合気を作り出す過給機と、
該過給機から流入する上記圧縮副燃料混合気の流量を調整するための混合気調整弁と、
該混合気調整弁による流量調整後の上記圧縮副燃料混合気を、上記複数の気筒へ分岐させて供給する吸気マニホールドと、
主燃料ガスが供給される主燃料配管と、
該主燃料配管に設けた主燃料圧力レギュレータと、
該主燃料圧力レギュレータによる圧力調整後の上記主燃料ガスを、上記複数の気筒に分岐させて供給する主燃料マニホールドと、
該主燃料マニホールドによって分岐させた主燃料ガスを、上記複数の気筒の吸気管にそれぞれ噴射させるための複数の主燃料噴射弁と、
上記吸気マニホールドにおける圧力が上記発電出力に応じた目標圧力になるよう上記混合気調整弁の開度を調整する圧力制御コントローラと、
上記発電機の発電出力が目標出力になるよう上記複数の主燃料噴射弁の開時間を調整する出力制御コントローラとを有していることを特徴とする発電システムにある(請求項1)。
The present invention provides a gas engine having a plurality of cylinders,
A generator operated by the output of the gas engine;
An auxiliary fuel pipe to which an auxiliary fuel gas such as biogas is supplied;
A secondary fuel pressure regulator provided in the secondary fuel pipe;
An air pipe to which combustion air is supplied;
According to the suction force generated when the combustion air flowing in from the air pipe passes through the venturi, the auxiliary fuel gas after the pressure is set by the auxiliary fuel pressure regulator flows in from the auxiliary fuel pipe. A secondary fuel mixer that mixes the secondary fuel gas with combustion air to create a secondary fuel mixture; and
Using the exhaust gas from the gas engine, compressing the auxiliary fuel mixture flowing in from the auxiliary fuel mixer to produce a compressed auxiliary fuel mixture;
An air-fuel mixture adjusting valve for adjusting the flow rate of the compressed sub-fuel mixture flowing from the supercharger;
An intake manifold for supplying the compressed sub fuel mixture after the flow rate adjustment by the mixture adjustment valve to be branched to the plurality of cylinders;
A main fuel pipe to which main fuel gas is supplied;
A main fuel pressure regulator provided in the main fuel pipe;
A main fuel manifold for supplying the main fuel gas after pressure adjustment by the main fuel pressure regulator to the plurality of cylinders;
A plurality of main fuel injection valves for injecting the main fuel gas branched by the main fuel manifold into the intake pipes of the plurality of cylinders;
A pressure controller for adjusting the opening of the air-fuel mixture adjustment valve so that the pressure in the intake manifold becomes a target pressure corresponding to the power generation output;
The power generation system further includes an output control controller that adjusts the open times of the plurality of main fuel injection valves so that the power generation output of the generator becomes a target output.
本発明の発電システムは、主燃料ガスのみを用いて主燃料単独運転を行う際には、燃焼用空気が、副燃料ミキサー、過給機、混合気調整弁及び吸気マニホールドを通って、ガスエンジンにおける各気筒へ供給される。
また、主燃料ガスは、主燃料圧力レギュレータによって所定の設定出口圧力に設定された後、主燃料マニホールドを通って、各主燃料噴射弁へ供給される。そして、出力制御コントローラは、各主燃料噴射弁の開時間を調整して、ガスエンジンへの主燃料ガスの供給量を制御し、発電機の発電出力が所定の目標出力になるようにする。なお、この目標出力は、所定の出力範囲として設定することができる。
In the power generation system of the present invention, when the main fuel is operated alone using only the main fuel gas, the combustion air passes through the auxiliary fuel mixer, the supercharger, the air-fuel mixture adjusting valve, and the intake manifold, and the gas engine Is supplied to each cylinder.
The main fuel gas is set to a predetermined set outlet pressure by the main fuel pressure regulator and then supplied to each main fuel injection valve through the main fuel manifold. The output controller adjusts the opening time of each main fuel injection valve to control the supply amount of the main fuel gas to the gas engine so that the power generation output of the generator becomes a predetermined target output. The target output can be set as a predetermined output range.
また、圧力制御コントローラは、吸気マニホールドにおける圧力が発電出力に応じた目標圧力になるよう混合気調整弁の開度を調整する。これにより、吸気マニホールドにおける圧力を、発電出力の大小に見合った適切な目標圧力に維持することができる。なお、目標圧力は、所定の圧力範囲として設定することができ、発電出力が大きいほど大きな値として設定することができる。 Further, the pressure controller adjusts the opening of the air-fuel mixture adjustment valve so that the pressure in the intake manifold becomes a target pressure corresponding to the power generation output. Thereby, the pressure in the intake manifold can be maintained at an appropriate target pressure commensurate with the magnitude of the power generation output. The target pressure can be set as a predetermined pressure range, and can be set as a larger value as the power generation output is larger.
また、主燃料圧力レギュレータの設定出口圧力は、吸気マニホールドにおける圧力よりも高い圧力として設定する。そして、主燃料圧力レギュレータの設定出口圧力は、吸気マニホールドにおける圧力の大小に応じて補正することができる。具体的には、主燃料圧力レギュレータのローディング部を吸気マニホールドに接続することにより、吸気マニホールドにおける圧力が低下したときには、主燃料圧力レギュレータの設定出口圧力を低く補正する一方、吸気マニホールドにおける圧力が上昇したときには、主燃料圧力レギュレータの設定出口圧力を高く補正することができる。これにより、各主燃料噴射弁へ供給する主燃料ガスの圧力を適切に維持することができ、出力制御コントローラによる各主燃料噴射弁の開時間の制御を安定化させることができる。
なお、上記出力制御コントローラ、圧力制御コントローラ、主燃料圧力レギュレータによる各制御等は、2燃料混焼運転を行う際にも同様に行われる。
The set outlet pressure of the main fuel pressure regulator is set to be higher than the pressure in the intake manifold. The set outlet pressure of the main fuel pressure regulator can be corrected according to the pressure level in the intake manifold. Specifically, by connecting the loading part of the main fuel pressure regulator to the intake manifold, when the pressure in the intake manifold decreases, the set outlet pressure of the main fuel pressure regulator is corrected low, while the pressure in the intake manifold increases. In this case, the set outlet pressure of the main fuel pressure regulator can be corrected to be high. Thereby, the pressure of the main fuel gas supplied to each main fuel injection valve can be maintained appropriately, and the control of the open time of each main fuel injection valve by the output controller can be stabilized.
The control by the output control controller, pressure control controller, main fuel pressure regulator, and the like are performed in the same manner when the two-fuel co-firing operation is performed.
主燃料ガスと副燃料ガスとを用いて2燃料混焼運転を行う際には、過給機の回転速度に応じて、副燃料ミキサーへ燃焼用空気が吸い込まれ、これによって生じる吸引力によって、副燃料ミキサーへ副燃料圧力レギュレータによる圧力設定後の副燃料ガスが流入する。そして、副燃料ミキサーにおいて、燃焼用空気と副燃料ガスとの副燃料混合気が作り出され、副燃料混合気は、過給機、混合気調整弁及び吸気マニホールドを通って、ガスエンジンにおける各気筒へ供給される。 When performing a two-fuel co-firing operation using the main fuel gas and the sub fuel gas, combustion air is sucked into the sub fuel mixer according to the rotation speed of the supercharger, and the suction force generated thereby causes the sub fuel. The auxiliary fuel gas after the pressure is set by the auxiliary fuel pressure regulator flows into the fuel mixer. Then, in the auxiliary fuel mixer, an auxiliary fuel mixture of combustion air and auxiliary fuel gas is created, and the auxiliary fuel mixture passes through the supercharger, the air-fuel mixture adjusting valve, and the intake manifold, and each cylinder in the gas engine Supplied to.
また、ガスエンジンの出力が大きくなるほど過給機の回転速度も大きくなり、これに応じて、副燃料ミキサーへ吸い込まれる燃焼用空気の流量、及び副燃料ミキサーへ流入する副燃料ガスの流量が増加し、過給機、混合気調整弁及び吸気マニホールドを通って、ガスエンジンにおける各気筒へ供給される圧縮副燃料混合気の流量が増加する。そして、発電機の発電出力が目標出力になるよう不足する熱量を主燃料ガスで補うことにより、副燃料ガスの熱量に大きな変動がない限り、ガスエンジンへ供給される主燃料ガスの供給量と副燃料ガスの供給量との比率を、初期設定した比率にほぼ保つことができる。
また、副燃料圧力レギュレータによって副燃料ガスの圧力が設定されていることにより、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給熱量の割合を、常に安定運転ができる所定の割合以下に保つことができる。
In addition, as the output of the gas engine increases, the rotational speed of the supercharger increases, and the flow rate of combustion air sucked into the auxiliary fuel mixer and the flow rate of auxiliary fuel gas flowing into the auxiliary fuel mixer increase accordingly. Then, the flow rate of the compressed sub fuel mixture supplied to each cylinder in the gas engine increases through the supercharger, the mixture adjustment valve, and the intake manifold. And by supplementing the amount of heat that is insufficient so that the generator output becomes the target output with the main fuel gas, the amount of main fuel gas supplied to the gas engine The ratio with the supply amount of the auxiliary fuel gas can be kept substantially at the initially set ratio.
Further, since the pressure of the auxiliary fuel gas is set by the auxiliary fuel pressure regulator, the ratio of the amount of heat supplied to the gas engine to the auxiliary fuel gas can be kept below a predetermined ratio that allows stable operation at all times.
また、圧力制御コントローラによって混合気調整弁の開度が調整され、出力制御コントローラによって各主燃料噴射弁の開時間が調整されることによって、ガスエンジンにおける空気比を適切な範囲内に保つことができ、NOx等の増加を防止することができる。これにより、副燃料ガスの組成等の変動により、副燃料ガスの熱量が変動したときでも、ガスエンジンにおける空気比に変動が生じることを抑制することができる。そのため、発電機の発電出力を安定して目標出力に維持することができる。 In addition, the air ratio in the gas engine can be kept within an appropriate range by adjusting the opening of the air-fuel mixture adjustment valve by the pressure controller and adjusting the open time of each main fuel injection valve by the output controller. And increase in NOx and the like can be prevented. Thereby, even when the amount of heat of the auxiliary fuel gas changes due to the change in the composition of the auxiliary fuel gas, it is possible to prevent the air ratio in the gas engine from changing. Therefore, the power generation output of the generator can be stably maintained at the target output.
それ故、本発明の発電システムによれば、複数の気筒の吸気管にそれぞれ主燃料ガスを噴射してガスエンジンを運転する方式において、安定して副燃料ガスとの混焼運転を行うことができる。 Therefore, according to the power generation system of the present invention, in the method of operating the gas engine by injecting the main fuel gas into the intake pipes of the plurality of cylinders, the mixed combustion operation with the auxiliary fuel gas can be performed stably. .
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記主燃料ガスとしては、メタン等を含有する都市ガス(13A等)を用いることができる。また、上記副燃料ガスとしては、有機性廃棄物(家畜糞尿、生ゴミ、有機性残さ、下水汚泥等)を発酵させて生成したバイオガス、木質系廃棄物(工場端材、建築廃材等)を熱分解させて発生させたバイオガス、工場等で発生する副生ガス等の燃料ガスを用いることができる。また、これ以外にも、副燃料ガスとしては、主燃料ガスと異なる一般的なガス体燃料を用いることもできる。
A preferred embodiment of the present invention described above will be described.
In the present invention, city gas (such as 13A) containing methane or the like can be used as the main fuel gas. The secondary fuel gas includes biogas produced by fermenting organic waste (livestock manure, raw garbage, organic residue, sewage sludge, etc.), wood waste (factory scrap, building waste, etc.) A fuel gas such as a biogas generated by pyrolyzing and by-product gas generated in a factory or the like can be used. In addition, a general gas fuel different from the main fuel gas may be used as the auxiliary fuel gas.
また、上記発電システムは、上記主燃料ガスのみを用いて主燃料単独運転を行う際には、上記複数の主燃料噴射弁へ供給する上記主燃料ガスの圧力を、上記主燃料圧力レギュレータの設定出口圧力にする一方、上記主燃料ガスと上記副燃料ガスとを用いて2燃料混焼運転を行う際には、上記複数の主燃料噴射弁へ供給する上記主燃料ガスの圧力を、上記吸気マニホールドにおける圧力よりも高く、かつ上記主燃料圧力レギュレータの設定出口圧力よりも低い圧力にする主燃料絞り手段を有していることが好ましい(請求項2)。 In addition, when the power generation system performs the main fuel single operation using only the main fuel gas, the pressure of the main fuel gas supplied to the plurality of main fuel injection valves is set by the main fuel pressure regulator. On the other hand, when the two-fuel co-firing operation is performed using the main fuel gas and the auxiliary fuel gas, the pressure of the main fuel gas supplied to the plurality of main fuel injection valves is set to the intake manifold. It is preferable to have a main fuel throttle means that makes the pressure higher than the pressure in the main fuel pressure regulator and lower than the set outlet pressure of the main fuel pressure regulator.
この場合には、2燃料混焼運転を行う際に、燃料ガス全体における副燃料ガスの比率が大きくなったときでも、ガスエンジンへの主燃料ガスの供給量を安定させることができる。具体的には、2燃料混焼運転を行う際には、ガスエンジンへ供給する燃料ガス全体における副燃料ガスの比率が大きいほど、出力制御コントローラによる各主燃料噴射弁の開時間は短くなる。 In this case, when the two-fuel mixed combustion operation is performed, the supply amount of the main fuel gas to the gas engine can be stabilized even when the ratio of the auxiliary fuel gas in the entire fuel gas is increased. Specifically, when the two-fuel mixed combustion operation is performed, the opening time of each main fuel injection valve by the output control controller becomes shorter as the ratio of the auxiliary fuel gas in the entire fuel gas supplied to the gas engine is larger.
そこで、上記主燃料絞り手段によって、各主燃料噴射弁へ供給する主燃料ガスの圧力を、吸気マニホールドにおける圧力よりも高く、かつ主燃料圧力レギュレータの設定出口圧力よりも低い圧力に設定する。これにより、主燃料圧力レギュレータから主燃料マニホールドを通って各主燃料噴射弁へ供給される主燃料ガスの圧力を低くすることができる。そして、各主燃料噴射弁を開けたときに噴射される主燃料ガスの噴射量を少なくすることができる。そのため、ガスエンジンへ供給する燃料ガス全体における副燃料ガスの比率が大きい場合でも、各主燃料噴射弁の開時間が極めて短くなってしまうことを防止することができ(各主燃料噴射弁の開時間をある程度確保することができ)、発電機の発電出力を目標出力にするために必要なガスエンジンへの主燃料ガスの供給量を適切に制御することができる。 Therefore, the main fuel throttle means sets the pressure of the main fuel gas supplied to each main fuel injection valve to a pressure higher than the pressure in the intake manifold and lower than the set outlet pressure of the main fuel pressure regulator. As a result, the pressure of the main fuel gas supplied from the main fuel pressure regulator to the main fuel injection valves through the main fuel manifold can be reduced. And the injection quantity of the main fuel gas injected when each main fuel injection valve is opened can be decreased. Therefore, even when the ratio of the auxiliary fuel gas in the entire fuel gas supplied to the gas engine is large, it is possible to prevent the opening time of each main fuel injection valve from becoming extremely short (opening each main fuel injection valve). A certain amount of time can be secured), and the supply amount of the main fuel gas to the gas engine necessary for setting the power generation output of the generator to the target output can be appropriately controlled.
なお、主燃料単独運転を行う際には、主燃料絞り手段によって、主燃料圧力レギュレータの出口部における圧力を絞っておらず、各主燃料噴射弁へ供給する主燃料ガスの圧力は、主燃料圧力レギュレータの設定出口圧力にすることができる。これにより、出力制御コントローラによって各主燃料噴射弁の開時間を調整し、ガスエンジンへの主燃料ガスの供給量を適切に制御することができる。 When the main fuel single operation is performed, the pressure at the outlet of the main fuel pressure regulator is not reduced by the main fuel throttle means, and the pressure of the main fuel gas supplied to each main fuel injection valve is It can be the set outlet pressure of the pressure regulator. Thereby, the opening time of each main fuel injection valve can be adjusted by the output controller, and the supply amount of the main fuel gas to the gas engine can be controlled appropriately.
上記主燃料絞り手段は、以下の種々の構成によって実現することができる。
例えば、上記主燃料絞り手段は、上記主燃料配管における上記主燃料圧力レギュレータの下流側に設けた絞り圧力レギュレータと、該絞り圧力レギュレータの設定出口圧力を調整するローディング部を上記吸気マニホールドに接続する第1主燃料ローディング配管と、該第1主燃料ローディング配管に設けた第1主燃料電磁弁と、上記絞り圧力レギュレータのローディング部と該絞り圧力レギュレータの入口部とを接続する第2主燃料ローディング配管と、該第2主燃料ローディング配管に設けた第2主燃料電磁弁とによって構成し、上記第1主燃料電磁弁及び上記第2主燃料電磁弁は、主燃料管理コントローラによって開閉制御を可能にし、上記絞り圧力レギュレータにおける設定出口圧力は、上記吸気マニホールドにおける圧力よりも高く、かつ上記主燃料圧力レギュレータにおける設定出口圧力よりも低い圧力に設定し、上記主燃料単独運転を行う際には、上記主燃料管理コントローラによって上記第1主燃料電磁弁を閉じておくと共に上記第2主燃料電磁弁を開けておくことにより、上記複数の主燃料噴射弁へ供給する上記主燃料ガスの圧力は、上記主燃料圧力レギュレータの設定出口圧力にする一方、上記2燃料混焼運転を行う際には、上記主燃料管理コントローラによって上記第1主燃料電磁弁を開けておくと共に上記第2主燃料電磁弁を閉じておくことにより、上記複数の主燃料噴射弁へ供給する上記主燃料ガスの圧力は、上記絞り圧力レギュレータの設定出口圧力にするよう構成することができる。
The main fuel throttle means can be realized by the following various configurations.
For example, the main fuel throttle means connects a throttle pressure regulator provided on the downstream side of the main fuel pressure regulator in the main fuel pipe and a loading portion for adjusting a set outlet pressure of the throttle pressure regulator to the intake manifold. A second main fuel loading pipe connecting a first main fuel loading pipe, a first main fuel solenoid valve provided in the first main fuel loading pipe, a loading section of the throttle pressure regulator, and an inlet section of the throttle pressure regulator. It comprises a pipe and a second main fuel solenoid valve provided in the second main fuel loading pipe, and the first main fuel solenoid valve and the second main fuel solenoid valve can be controlled to be opened and closed by a main fuel management controller. The set outlet pressure in the throttle pressure regulator is higher than the pressure in the intake manifold. And when the main fuel pressure regulator is set to a pressure lower than the set outlet pressure in the main fuel pressure regulator and the main fuel single operation is performed, the main fuel management controller closes the first main fuel solenoid valve and By opening the two main fuel solenoid valves, the pressure of the main fuel gas supplied to the plurality of main fuel injection valves is set to the set outlet pressure of the main fuel pressure regulator, while the two fuel mixed combustion operation is performed. In this case, the main fuel gas supplied to the plurality of main fuel injection valves by opening the first main fuel solenoid valve and closing the second main fuel solenoid valve by the main fuel management controller. The pressure can be set to the set outlet pressure of the throttle pressure regulator.
この場合には、主燃料管理コントローラによる第1主燃料電磁弁及び第2主燃料電磁弁の開閉制御によって、主燃料単独運転を行う際には、主燃料圧力レギュレータによる設定出口圧力に設定した主燃料ガスを各主燃料噴射弁へ供給し、2燃料混焼運転を行う際には、主燃料圧力レギュレータによる設定出口圧力よりも低い、絞り圧力レギュレータによる設定出口圧力に設定した主燃料ガスを各主燃料噴射弁へ供給する。これにより、2燃料混焼運転を行う際に、ガスエンジンへ供給する燃料ガス全体における副燃料ガスの比率が大きい場合でも、各主燃料噴射弁の開時間が極めて短くなってしまうことを効果的に防止することができる。 In this case, when the main fuel single operation is performed by the opening / closing control of the first main fuel solenoid valve and the second main fuel solenoid valve by the main fuel management controller, the main outlet pressure set by the main fuel pressure regulator is set. When supplying fuel gas to each main fuel injection valve and performing a two-fuel co-firing operation, the main fuel gas set at the set outlet pressure by the throttle pressure regulator is lower than the set outlet pressure by the main fuel pressure regulator. Supply to the fuel injection valve. As a result, when the two-fuel mixed combustion operation is performed, even when the ratio of the auxiliary fuel gas in the entire fuel gas supplied to the gas engine is large, the opening time of each main fuel injection valve is effectively shortened. Can be prevented.
また、上記主燃料絞り手段は、上記主燃料配管における上記主燃料圧力レギュレータの下流側に設けた主燃料電磁弁と、上記主燃料圧力レギュレータの入口部と上記主燃料電磁弁の出口部とを接続するバイパス配管と、該バイパス配管に設けた絞り圧力レギュレータと、該絞り圧力レギュレータの設定出口圧力を調整するローディング部を上記吸気マニホールドに接続する補助主燃料ローディング配管とによって構成し、上記主燃料電磁弁は、主燃料管理コントローラによって開閉制御を可能にし、上記絞り圧力レギュレータにおける設定出口圧力は、上記吸気マニホールドにおける圧力よりも高く、かつ上記主燃料圧力レギュレータにおける設定出口圧力よりも低い圧力に設定し、上記主燃料単独運転を行う際には、上記主燃料管理コントローラによって上記主燃料電磁弁を開けておくことにより、上記複数の主燃料噴射弁へ供給する上記主燃料ガスの圧力は、上記主燃料圧力レギュレータの設定出口圧力にする一方、上記2燃料混焼運転を行う際には、上記主燃料管理コントローラによって上記主燃料電磁弁を閉じておくことにより、上記複数の主燃料噴射弁へ供給する上記主燃料ガスの圧力は、上記絞り圧力レギュレータの設定出口圧力にするよう構成することもできる。 The main fuel throttle means includes a main fuel solenoid valve provided on the downstream side of the main fuel pressure regulator in the main fuel pipe, an inlet portion of the main fuel pressure regulator, and an outlet portion of the main fuel solenoid valve. A bypass pipe to be connected; a throttle pressure regulator provided in the bypass pipe; and a loading section for adjusting a set outlet pressure of the throttle pressure regulator, and an auxiliary main fuel loading pipe connected to the intake manifold, The solenoid valve can be opened and closed by the main fuel management controller, and the set outlet pressure in the throttle pressure regulator is set higher than the pressure in the intake manifold and lower than the set outlet pressure in the main fuel pressure regulator. However, when performing the main fuel single operation, the main fuel management controller is used. By opening the main fuel solenoid valve with a regulator, the pressure of the main fuel gas supplied to the plurality of main fuel injection valves is set to the set outlet pressure of the main fuel pressure regulator, while the two-fuel mixed combustion is performed. When the operation is performed, the main fuel solenoid valve is closed by the main fuel management controller, so that the pressure of the main fuel gas supplied to the plurality of main fuel injection valves is set to the setting outlet of the throttle pressure regulator. It can also be configured to be a pressure.
この場合には、主燃料管理コントローラによる主燃料電磁弁の開閉制御によって、主燃料単独運転を行う際には、主燃料圧力レギュレータによる設定出口圧力に設定した主燃料ガスを各主燃料噴射弁へ供給し、2燃料混焼運転を行う際には、主燃料圧力レギュレータによる設定出口圧力よりも低い、絞り圧力レギュレータによる設定出口圧力に設定した主燃料ガスを各主燃料噴射弁へ供給する。これにより、2燃料混焼運転を行う際に、ガスエンジンへ供給する燃料ガス全体における副燃料ガスの比率が大きい場合でも、各主燃料噴射弁の開時間が極めて短くなってしまうことを効果的に防止することができる。 In this case, the main fuel gas set to the set outlet pressure by the main fuel pressure regulator is sent to each main fuel injection valve when the main fuel is operated independently by the main fuel solenoid valve opening / closing control by the main fuel management controller. When the two-fuel mixed combustion operation is performed, the main fuel gas set at the set outlet pressure by the throttle pressure regulator, which is lower than the set outlet pressure by the main fuel pressure regulator, is supplied to each main fuel injection valve. As a result, when the two-fuel mixed combustion operation is performed, even when the ratio of the auxiliary fuel gas in the entire fuel gas supplied to the gas engine is large, the opening time of each main fuel injection valve is effectively shortened. Can be prevented.
また、上記副燃料圧力レギュレータの出口圧力を調整するローディング部は、第1副燃料ローディング配管を介して上記副燃料ミキサーの入口部に接続すると共に、第2副燃料ローディング配管を介して上記副燃料ミキサーの出口部に接続し、上記第1副燃料ローディング配管には、第1副燃料電磁弁を設け、上記第2副燃料ローディング配管には、第2副燃料電磁弁を設け、当該第1副燃料電磁弁及び当該第2副燃料電磁弁は、副燃料管理コントローラによって開閉制御を可能にし、上記ガスエンジンの運転を開始する際には、上記副燃料管理コントローラによって上記第1副燃料電磁弁を閉じると共に上記第2副燃料電磁弁を開けた状態で、上記主燃料単独運転を行うよう構成し、上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を開始する際には、上記副燃料管理コントローラによって上記第2副燃料電磁弁を閉じて上記第1副燃料電磁弁を開けることにより、上記副燃料ミキサーの入口部から上記第1副燃料ローディング配管へ上記燃焼用空気を流入させて上記副燃料圧力レギュレータのローディング部における圧力を徐々に増加させ、当該副燃料圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記副燃料ミキサーの入口部における燃焼用空気の圧力に近づけるよう構成し、上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を停止する際には、上記副燃料管理コントローラによって上記第1副燃料電磁弁を閉じて上記第2副燃料電磁弁を開けることにより、上記第2副燃料ローディング配管から上記副燃料ミキサーの出口部へ上記燃焼用空気を流出させて上記副燃料圧力レギュレータのローディング部における圧力を徐々に減少させ、当該副燃料圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記副燃料ミキサーの出口部における副燃料混合気の圧力に近づけるよう構成することが好ましい(請求項3)。 The loading unit for adjusting the outlet pressure of the auxiliary fuel pressure regulator is connected to the inlet of the auxiliary fuel mixer via a first auxiliary fuel loading pipe, and the auxiliary fuel is connected via a second auxiliary fuel loading pipe. Connected to the outlet of the mixer, the first sub fuel loading pipe is provided with a first sub fuel solenoid valve, the second sub fuel loading pipe is provided with a second sub fuel solenoid valve, and the first sub fuel solenoid valve is provided. The fuel solenoid valve and the second sub fuel solenoid valve can be controlled to be opened and closed by the sub fuel management controller. When starting the operation of the gas engine, the sub fuel management controller controls the first sub fuel solenoid valve. The main fuel single operation is performed with the second secondary fuel solenoid valve closed and the supply of the secondary fuel gas to the gas engine is started. The auxiliary fuel management controller closes the second auxiliary fuel solenoid valve and opens the first auxiliary fuel solenoid valve, thereby opening the first auxiliary fuel electromagnetic valve from the inlet portion of the auxiliary fuel mixer to the first auxiliary fuel loading pipe. Air is introduced to gradually increase the pressure at the loading portion of the auxiliary fuel pressure regulator so that the outlet pressure of the auxiliary fuel gas by the auxiliary fuel pressure regulator approaches the pressure of the combustion air at the inlet portion of the auxiliary fuel mixer. And when the supply of the sub fuel gas to the gas engine is stopped, the sub fuel management controller closes the first sub fuel solenoid valve and opens the second sub fuel solenoid valve. The combustion air is caused to flow out from the second auxiliary fuel loading pipe to the outlet of the auxiliary fuel mixer to regulate the auxiliary fuel pressure. It is preferable that the pressure at the loading portion of the gas generator is gradually reduced so that the outlet pressure of the auxiliary fuel gas by the auxiliary fuel pressure regulator approaches the pressure of the auxiliary fuel mixture at the outlet portion of the auxiliary fuel mixer. 3).
この場合には、2燃料混焼運転を行うガスエンジンへの副燃料ガスの供給開始時及び供給停止時において、以下のようにして、発電機の発電出力が一時的に激しく低下又は上昇してしまうことを防止することができる。
具体的には、上記発電システムの運転を行う際には、副燃料管理コントローラによって第1副燃料電磁弁を閉じると共に第2副燃料電磁弁を開けた状態で、主燃料ガスを用いて主燃料単独運転を開始する。そして、出力制御コントローラによる各主燃料噴射弁の開時間の調整によって、ガスエンジンの出力が安定するまで、主燃料ガスのみを用いてガスエンジンを運転することができる。
In this case, at the start and stop of the supply of the auxiliary fuel gas to the gas engine performing the two-fuel mixed combustion operation, the power generation output of the generator temporarily temporarily decreases or increases as follows. This can be prevented.
Specifically, when the power generation system is operated, the main fuel gas is used to close the main fuel with the first sub-fuel solenoid valve closed and the second sub-fuel solenoid valve opened by the sub-fuel management controller. Independent operation starts. The gas engine can be operated using only the main fuel gas until the output of the gas engine is stabilized by adjusting the opening time of each main fuel injection valve by the output controller.
次いで、副燃料ガスの供給開始時(2燃料混焼運転の開始時)には、副燃料管理コントローラによって第2副燃料電磁弁を閉じて第1副燃料電磁弁を開け、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給を開始する。第2副燃料電磁弁を閉じるときには、副燃料圧力レギュレータのローディング部における圧力は、副燃料ミキサーの出口部における圧力とほぼ同じになっている。そして、第1副燃料電磁弁を開けたときには、空気配管を通過する燃焼用空気の一部が、第1副燃料ローディング配管を経由して副燃料圧力レギュレータのローディング部へ徐々に流入する。 Next, when the supply of the auxiliary fuel gas is started (when the two-fuel co-firing operation is started), the auxiliary fuel management controller closes the second auxiliary fuel electromagnetic valve and opens the first auxiliary fuel electromagnetic valve to supply the auxiliary fuel to the gas engine. Start supplying gas. When the second auxiliary fuel solenoid valve is closed, the pressure at the loading portion of the auxiliary fuel pressure regulator is substantially the same as the pressure at the outlet portion of the auxiliary fuel mixer. When the first auxiliary fuel solenoid valve is opened, part of the combustion air passing through the air pipe gradually flows into the loading portion of the auxiliary fuel pressure regulator via the first auxiliary fuel loading pipe.
これにより、副燃料圧力レギュレータのローディング部における圧力(ローディング圧力)が徐々に増加し、副燃料圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力(副燃料圧力レギュレータの出口部における副燃料ガスの圧力)は、副燃料ミキサーの入口部における圧力になるよう徐々に増加する。そのため、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給量を徐々に増加させることができ、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給を開始する際に、ガスエンジンにおける供給熱量が急激に増加することを防止することができる。また、ガスエンジンにおいて、空気比が一時的に小さくなる(ガスリッチになる)ことを防止することができる。したがって、発電機の発電出力が一時的に激しく上昇してしまうことを防止することができ、しいてはNOx濃度の急激な増加を防止することもできる。 As a result, the pressure (loading pressure) at the loading portion of the auxiliary fuel pressure regulator gradually increases, and the outlet pressure of the auxiliary fuel gas by the auxiliary fuel pressure regulator (the pressure of the auxiliary fuel gas at the outlet portion of the auxiliary fuel pressure regulator) is: Gradually increase to pressure at the inlet of the secondary fuel mixer. Therefore, the supply amount of the auxiliary fuel gas to the gas engine can be gradually increased, and when the supply of the auxiliary fuel gas to the gas engine is started, the supply heat amount in the gas engine is prevented from rapidly increasing. be able to. Further, in the gas engine, it is possible to prevent the air ratio from becoming temporarily small (gas rich). Therefore, it is possible to prevent the power generation output of the generator from temporarily rising sharply and to prevent a rapid increase in the NOx concentration.
一方、副燃料ガスの供給停止時(2燃料混焼運転の停止時)には、副燃料管理コントローラによって第1副燃料電磁弁を閉じて第2副燃料電磁弁を開けることにより、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給の停止を開始する。第1副燃料電磁弁を閉じるときには、副燃料圧力レギュレータのローディング部における圧力(ローディング圧力)は、副燃料ミキサーの入口部における圧力とほぼ同じになっている。そして、第2副燃料電磁弁を開けたときには、副燃料圧力レギュレータのローディング部に存在する燃焼用空気の一部が、第2副燃料ローディング配管を経由して副燃料ミキサーの出口部へ徐々に流出する。 On the other hand, when the supply of the auxiliary fuel gas is stopped (when the two-fuel co-firing operation is stopped), the auxiliary fuel management controller closes the first auxiliary fuel electromagnetic valve and opens the second auxiliary fuel electromagnetic valve, thereby supplying the gas engine. The supply of auxiliary fuel gas is stopped. When the first auxiliary fuel solenoid valve is closed, the pressure at the loading portion of the auxiliary fuel pressure regulator (loading pressure) is substantially the same as the pressure at the inlet portion of the auxiliary fuel mixer. When the second auxiliary fuel solenoid valve is opened, a part of the combustion air existing in the loading portion of the auxiliary fuel pressure regulator gradually passes to the outlet portion of the auxiliary fuel mixer via the second auxiliary fuel loading pipe. leak.
これにより、副燃料圧力レギュレータのローディング部における圧力が徐々に減少し、副燃料圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力は、副燃料ミキサーの出口部における圧力になるよう徐々に減少する。そのため、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給量を徐々に減少させることができ、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給を停止する際に、ガスエンジンにおける供給熱量が急激に減少することを防止することができる。また、ガスエンジンにおいて、空気比が一時的に大きくなる(ガスリーンになる)ことを防止することができる。したがって、発電機の発電出力が一時的に激しく低下してしまうことを防止することができる。 Thereby, the pressure at the loading portion of the auxiliary fuel pressure regulator is gradually reduced, and the outlet pressure of the auxiliary fuel gas by the auxiliary fuel pressure regulator is gradually reduced to become the pressure at the outlet portion of the auxiliary fuel mixer. Therefore, the supply amount of the auxiliary fuel gas to the gas engine can be gradually decreased, and when the supply of the auxiliary fuel gas to the gas engine is stopped, the supply heat amount in the gas engine is prevented from rapidly decreasing. be able to. Further, in the gas engine, it is possible to prevent the air ratio from temporarily increasing (becoming gas lean). Therefore, it is possible to prevent the power generation output of the generator from being temporarily reduced sharply.
また、上記副燃料管理コントローラは、第1副燃料電磁弁及び第2副燃料電磁弁の開閉制御を行っており、開度の制御は行っていない。そのため、制御に要するコストを低く抑えることができ、発電システムの制御構造が複雑化することを抑制することができる。 The auxiliary fuel management controller performs opening / closing control of the first auxiliary fuel electromagnetic valve and the second auxiliary fuel electromagnetic valve, and does not control the opening degree. Therefore, the cost required for control can be kept low, and the control structure of the power generation system can be prevented from becoming complicated.
以下に、本発明の発電システムにかかる実施例1〜3につき、図面と共に説明する。
(実施例1)
本例の発電システム1は、図1に示すごとく、複数の気筒21を備えたガスエンジン2の出力によって発電機11を作動させるよう構成してある。この発電システム1は、都市ガス等の主燃料ガスF1をガスエンジン2へ供給する主燃料供給系と、バイオガス等の副燃料ガスF2をガスエンジン2へ供給する副燃料供給系とを有しており、主燃料ガスF1と副燃料ガスF2とを混焼させてガスエンジン2を運転するよう構成してある。
Below, it demonstrates with drawing about Examples 1-3 concerning the electric power generation system of this invention.
Example 1
As shown in FIG. 1, the power generation system 1 of this example is configured to operate the
同図に示すごとく、本例の副燃料供給系は、燃焼用空気Aが供給される空気配管4と、バイオガス等の副燃料ガスF2が供給される副燃料配管6と、副燃料配管6に設けた副燃料圧力レギュレータ(差圧ガバナ)61と、空気配管4から流入する燃焼用空気Aに、副燃料配管6から流入する副燃料ガスF2を混合して副燃料混合気M1を作り出すことができる副燃料ミキサー7とを有している。また、副燃料ミキサー7は、空気配管4から流入する燃焼用空気Aがベンチュリー71を通過する際に生じる吸引力に応じて、副燃料配管6から副燃料圧力レギュレータ61による圧力設定後の副燃料ガスF2が吸引されるよう構成されている。
As shown in the figure, the auxiliary fuel supply system of this example includes an
図1に示すごとく、本例の主燃料供給系は、主燃料ガスF1が供給される主燃料配管5と、主燃料配管5に設けた主燃料圧力レギュレータ52と、主燃料圧力レギュレータ52による圧力調整後の主燃料ガスF1を、複数の気筒21に分岐させて供給する主燃料マニホールド50とを有している。また、複数の気筒21に対応して、主燃料マニホールド50によって複数の分岐した先端部には、各気筒21における吸気弁が開いているときに、主燃料ガスF1を各気筒21の吸気管にそれぞれ噴射させるための複数の主燃料噴射弁51が設けてある。
As shown in FIG. 1, the main fuel supply system of this example includes a
また、同図に示すごとく、副燃料ミキサー7の下流側において、副燃料混合気M1が通過する吸気配管12には、ガスエンジン2からの排ガスGを利用し、副燃料ミキサー7から流入する副燃料混合気M1を圧縮して、圧縮副燃料混合気M2を作り出す過給機3が設けてある。吸気配管12における過給機3の下流側には、過給機3から流入する圧縮副燃料混合気M2の流量を調整するための混合気調整弁36が設けてある。吸気配管12における混合気調整弁36の下流側には、混合気調整弁36から流入する流量調整後の副燃料混合気M1を、複数の気筒21へ分岐させて供給する吸気マニホールド22が設けてある。
Further, as shown in the figure, on the downstream side of the
図1に示すごとく、主燃料圧力レギュレータ52は、その設定出口圧力を調整するローディング部521が主燃料ローディング配管55によって吸気マニホールド22に接続してある。そして、主燃料圧力レギュレータ52は、吸気マニホールド22における圧力が低下したときには、その設定出口圧力を低く補正する一方、吸気マニホールド22における圧力が上昇したときには、その設定出口圧力を高く補正するよう構成してある。
As shown in FIG. 1, in the main
また、同図に示すごとく、発電機11には、その発電出力を測定するための電力計811が設けてあり、吸気マニホールド22には、この吸気マニホールド22内の圧力を測定する圧力センサー821が設けてある。
発電システム1は、圧力センサー821によって測定した吸気マニホールド22における圧力が発電出力に応じた目標圧力になるよう、混合気調整弁36の開度を調整してフィードバック制御を行う圧力制御コントローラ(コンピュータ)82と、電力計811によって測定した発電機11の発電出力が目標出力になるよう、複数の主燃料噴射弁51の開時間を調整してフィードバック制御を行う出力制御コントローラ(コンピュータ)81とを有している。
なお、出力制御コントローラ81は、ガスエンジン2の回転速度が目標回転速度になるよう複数の主燃料噴射弁51の開時間を調整することもできる。
As shown in the figure, the
The power generation system 1 is a pressure control controller (computer) that performs feedback control by adjusting the opening of the air-fuel
The
図1に示すごとく、発電システム1は、主燃料ガスF1のみを用いて主燃料単独運転を行う際には、複数の主燃料噴射弁51へ供給する主燃料ガスF1の圧力を、主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力にする一方、主燃料ガスF1と副燃料ガスF2とを用いて2燃料混焼運転を行う際には、複数の主燃料噴射弁51へ供給する主燃料ガスF1の圧力を、吸気マニホールド22における圧力よりも高く、かつ主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力よりも低い圧力にする主燃料絞り手段500を有している。
As shown in FIG. 1, when the power generation system 1 performs the main fuel single operation using only the main fuel gas F1, the pressure of the main fuel gas F1 supplied to the plurality of main
以下に、本例の発電システム1につき、図1、図2と共に詳説する。
図1に示すごとく、本例の主燃料噴射弁51は、出力制御コントローラ81によって開閉制御が可能であり、各気筒21における吸気弁が開いている間に(各気筒21の吸気工程の際に)、電磁石等のアクチュエータを作動させて、目標出力に応じて設定される所定時間の間、主燃料ガスF1を噴射させるよう構成してある。
本例の混合気調整弁36は、圧力制御コントローラ82からの指令を受け、圧縮副燃料混合気M2を通過させる通過口に配設したバルブ本体を、アクチュエータによって動作させて、上記通過口の開度を調整するよう構成されている。
また、副燃料ミキサー7、過給機3、混合気調整弁36及び吸気マニホールド22の入口部は、吸気配管12によって接続してある。
Hereinafter, the power generation system 1 of this example will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the main
The air-fuel
In addition, the
図2に示すごとく、本例の副燃料ミキサー7は、メイン通路70内にベンチュリー71を設け、このベンチュリー71におけるスロート部(絞り部)711の外周に、サブ通路72における複数の先端開口穴721を開口させて構成したものである。そして、メイン通路70内におけるベンチュリー71を燃焼用空気Aが通過すると、ベンチュリー71におけるスロート部711が負圧になり、この負圧による吸引力によってサブ通路72からメイン通路70内へ副燃料ガスF2を吸引することができる。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すごとく、本例においては、空気配管4は大気に開放されており、副燃料配管6は、バイオガス等の副燃料ガスF2が生成又は貯蔵されたタンク(図示略)に接続されている。
空気配管4の入口部には、ガスエンジン2への異物混入を防止するためのエアフィルター41が設けてある。そして、発電システム1を長期間稼働させる際には、空気配管4におけるエアフィルター41の下流側においては、エアフィルター41に生じた詰まりによって大気圧よりも若干負圧になっている。
As shown in FIG. 1, in this example, the
An
本例の副燃料圧力レギュレータ61は、その設定圧力を調整するローディング部611が、ローディング配管612によって空気配管4におけるエアフィルター41の配設位置よりも下流側であって、副燃料ミキサー7よりも上流側に接続してある。そして、副燃料圧力レギュレータ61は、空気配管4におけるエアフィルター41の下流側の燃焼用空気Aの圧力が低下したときには、この圧力の低下に応じて設定圧力を低く補正するよう構成してある。
In the auxiliary
また、副燃料圧力レギュレータ61は、その設定出口圧力を、ローディング部611における圧力(ローディング圧力)と差圧調整用バネによる加圧力との合計圧力によって設定するよう構成されている。そして、ローディング部611に加わる圧力が高くなったときには、設定出口圧力も高くなり、ローディング部611に加わる圧力が低くなったときには、設定出口圧力も低くなって、ローディング部611における圧力(ローディング圧力)及び差圧調整用バネによる加圧力との合計圧力と、副燃料圧力レギュレータ61の設定出口圧力とが平衡するように構成されている。
The auxiliary
副燃料圧力レギュレータ61を用いることにより、2燃料混焼運転を行う際には、副燃料ミキサー7において混合する燃焼用空気Aの圧力と、副燃料ガスF2の圧力とをほぼ同じに保つことができ、これらの混合比の変化を小さくすることができる。
なお、後述する主燃料圧力レギュレータ52及び絞り圧力レギュレータ53も、副燃料圧力レギュレータ61と同様の構造(ローディング部521及び差圧調整用バネを有する構造)を有している。
By using the auxiliary
A main
図1に示すごとく、本例の過給機3は、ガスエンジン2から排気される排ガスGのエネルギーを利用して作動する排ガス過給機3である。この排ガス過給機3は、ガスエンジン2の複数の気筒21における排気口を集結した排気マニホールド23内を通過する排ガスGによって回転するタービンホイール31と、このタービンホイール31の同軸上に連結し、タービンホイール31の回転を受けて回転するコンプレッサホイール32とを有して構成されている。そして、副燃料ミキサー7から過給機3へ送られた副燃料混合気M1は、コンプレッサホイール32によって圧縮副燃料混合気M2とされて、ガスエンジン2へ供給される。
また、過給機3のコンプレッサホイール32と、混合気調整弁36との間には、混合気冷却器35が設けてあり、混合気調整弁36から吸気マニホールド22へは、冷却後の圧縮副燃料混合気M2が供給されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
An air-fuel mixture cooler 35 is provided between the
図1に示すごとく、本例の主燃料絞り手段500は、主燃料配管5における主燃料圧力レギュレータ52の下流側に設けた絞り圧力レギュレータ53と、絞り圧力レギュレータ53の設定出口圧力を調整するローディング部531を吸気マニホールド22に接続する第1主燃料ローディング配管56Aと、第1主燃料ローディング配管56Aに設けた第1主燃料電磁弁54Aと、絞り圧力レギュレータ53のローディング部531と絞り圧力レギュレータ53の入口部とを接続する第2主燃料ローディング配管56Bと、第2主燃料ローディング配管56Bに設けた第2主燃料電磁弁54Bとによって構成してある。
なお、本例においては、主燃料ローディング配管55に、第1主燃料ローディング配管56Aを合流させている。
As shown in FIG. 1, the main fuel throttle means 500 of this example includes a
In this example, the first main
第1主燃料電磁弁54A及び第2主燃料電磁弁54Bは、主燃料管理コントローラ(コンピュータ)83によって開閉制御が可能である。絞り圧力レギュレータ53における設定出口圧力は、吸気マニホールド22における圧力よりも高く、かつ主燃料圧力レギュレータ52における設定出口圧力よりも低い圧力に設定してある。
そして、発電システム1は、主燃料単独運転を行う際には、主燃料管理コントローラ83によって第1主燃料電磁弁54Aを閉じておくと共に第2主燃料電磁弁54Bを開けておくことにより、複数の主燃料噴射弁51へ供給する主燃料ガスF1の圧力を、主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力にするよう構成してある。また、発電システム1は、2燃料混焼運転を行う際には、主燃料管理コントローラ83によって第1主燃料電磁弁54Aを開けておくと共に第2主燃料電磁弁54Bを閉じておくことにより、複数の主燃料噴射弁51へ供給する主燃料ガスF1の圧力を、絞り圧力レギュレータ53の設定出口圧力にするよう構成してある。
The first main
When the main fuel single operation is performed, the power generation system 1 keeps the first main
また、発電システム1においては、ガスエンジン2への主燃料ガスF1と副燃料ガスF2との合計供給流量に対する副燃料ガスF2の供給流量の割合を、副燃料圧力レギュレータ61によって初期設定した割合以下に保つことができる。
また、図1に示すごとく、副燃料配管6において、副燃料圧力レギュレータ61の下流側には、手動バルブ68を配設することができる。そして、発電システム1の初期設定時等には、上記手動バルブ68を操作して、副燃料ガスF2の流量の調整をしておくことができる。また、副燃料圧力レギュレータ61の差圧調整用バネによる加圧力を調整して、副燃料ガスF2の流量の調整することもできる。
Further, in the power generation system 1, the ratio of the supply flow rate of the auxiliary fuel gas F2 to the total supply flow rate of the main fuel gas F1 and the auxiliary fuel gas F2 to the
Further, as shown in FIG. 1, a
また、ガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給熱量は、ガスエンジン2への主燃料ガスF1の供給熱量と副燃料ガスF2の供給熱量との合計供給熱量に対して、ノッキングを防止できる範囲で決定することができる。また、主燃料ガスF1の供給熱量は、上記合計供給熱量に対して、発電機11における急激な負荷変動に追従できる範囲で決定することができる。また、燃料ガス全体の供給熱量に対する副燃料ガスF2の供給熱量の比率は、例えば、90%ぐらいまで大きくすることができる。
Further, the amount of heat supplied to the
本例の発電システム1においては、複数の気筒21の吸気管にそれぞれ都市ガス等の主燃料ガスF1を噴射してガスエンジン2を運転する方式において、バイオガス等の副燃料ガスF2との混焼運転を安定させるための工夫を行っている。また、本例の発電システム1においては、燃料ガス全体(主燃料ガスF1及び副燃料ガスF2の全体)における副燃料ガスF2の比率が大きくなったときでも、ガスエンジン2への主燃料ガスF1の供給量を安定させるための工夫を行っている。
本例においては、主燃料ガスF1のみを用いて主燃料単独運転を行う際には、燃焼用空気Aが、副燃料ミキサー7、過給機3、混合気冷却器35、混合気調整弁36及び吸気マニホールド22を通って、ガスエンジン2における各気筒21へ供給される。
In the power generation system 1 of the present example, in a method of operating the
In this example, when the main fuel single operation is performed using only the main fuel gas F1, the combustion air A is supplied from the
また、主燃料ガスF1は、主燃料圧力レギュレータ52によって所定の設定出口圧力に設定された後、主燃料マニホールド50を通って、各主燃料噴射弁51へ供給される。そして、出力制御コントローラ81は、各気筒21の吸気弁が開いたときにおける各主燃料噴射弁51の開時間(開いている時間)を調整して、ガスエンジン2への主燃料ガスF1の供給量を調整し、発電機11の発電出力が所定の目標出力になるようフィードバック制御する。なお、この目標出力は、所定の出力範囲として設定することができる。
The main fuel gas F <b> 1 is set to a predetermined set outlet pressure by the main
また、圧力制御コントローラ82は、混合気調整弁36の開度を調整して、吸気マニホールド22における圧力が発電出力に応じた目標圧力になるようフィードバック制御する。これにより、吸気マニホールド22における圧力を、発電出力の大小に見合った適切な目標圧力に維持することができる。なお、目標圧力は、所定の圧力範囲として設定することができ、発電出力が大きいほど大きな値として設定することができる。
Further, the
また、主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力は、吸気マニホールド22における圧力よりも高い圧力として設定する。そして、主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力は、吸気マニホールド22における圧力の大小に応じて補正することができる。具体的には、主燃料圧力レギュレータ52のローディング部521が吸気マニホールド22に接続してあることにより、吸気マニホールド22における圧力が低下したときには、主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力を低く補正する一方、吸気マニホールド22における圧力が上昇したときには、主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力を高く補正することができる。これにより、各主燃料噴射弁51へ供給する主燃料ガスF1の圧力を適切に維持することができ、出力制御コントローラ81による各主燃料噴射弁51の開時間の制御を安定化させることができる。
なお、上記出力制御コントローラ81、圧力制御コントローラ82、主燃料圧力レギュレータ52による各制御等は、2燃料混焼運転を行う際にも同様に行われる。
The set outlet pressure of the main
Note that the control by the
また、主燃料単独運転を行う際には、主燃料管理コントローラ83は、第1主燃料電磁弁54Aを閉じると共に第2主燃料電磁弁54Bを開ける。そして、主燃料圧力レギュレータ52のローディング部521には、吸気マニホールド22における圧力が加わり、絞り圧力レギュレータ53のローディング部531には、主燃料圧力レギュレータ52の出口部の圧力が加わる。これにより、絞り圧力レギュレータ53から各主燃料噴射弁51へ供給される主燃料ガスF1の圧力は、主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力にすることができる(主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力と略同じにすることができる)。そのため、出力制御コントローラ81によって、各気筒21における吸気弁が開いているときに各主燃料噴射弁51を開ける時間を調整し、ガスエンジン2への主燃料ガスF1の供給量を適切に制御することができる。
Further, when performing the main fuel single operation, the main
次いで、主燃料ガスF1と副燃料ガスF2とを用いて2燃料混焼運転を行う際には、過給機3の回転速度に応じて、副燃料ミキサー7へ燃焼用空気Aが吸い込まれ、これによって生じる吸引力によって、副燃料ミキサー7へ副燃料圧力レギュレータ61による圧力設定後の副燃料ガスF2が流入する。そして、副燃料ミキサー7において、燃焼用空気Aと副燃料ガスF2との副燃料混合気M1が作り出され、副燃料混合気M1は、過給機3、混合気冷却器35、混合気調整弁36及び吸気マニホールド22を通って、ガスエンジン2における各気筒21へ供給される。
Next, when the two-fuel mixed combustion operation is performed using the main fuel gas F1 and the auxiliary fuel gas F2, the combustion air A is sucked into the
また、ガスエンジン2の出力が大きくなるほど過給機3の回転速度も大きくなり、これに応じて、副燃料ミキサー7へ吸い込まれる燃焼用空気Aの流量、及び副燃料ミキサー7へ流入する副燃料ガスF2の流量が増加し、過給機3、混合気冷却器35、混合気調整弁36及び吸気マニホールド22を通って、ガスエンジン2における各気筒21へ供給される圧縮副燃料混合気M2の流量が増加する。そして、発電機11の発電出力が目標出力になるよう不足する熱量を主燃料ガスF1で補うことにより、副燃料ガスF2の熱量に大きな変動がない限り、ガスエンジン2へ供給される主燃料ガスF1の供給量と副燃料ガスF2の供給量との比率を、初期設定した比率にほぼ保つことができる。
また、副燃料圧力レギュレータ61によって副燃料ガスF2の圧力が設定されていることにより、ガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給熱量の割合を、常に安定運転ができる所定の割合以下に保つことができる。
Further, as the output of the
Further, by setting the pressure of the auxiliary fuel gas F2 by the auxiliary
また、圧力制御コントローラ82によって混合気調整弁36の開度が調整され、出力制御コントローラ81によって各主燃料噴射弁51の開時間が調整されることによって、ガスエンジン2における空気比を適切な範囲内に保つことができ、NOx等の増加を防止することができる。これにより、副燃料ガスF2の組成等の変動により、副燃料ガスF2の熱量が変動したときでも、ガスエンジン2への供給熱量の総和に変動が生じることを抑制することができる。そのため、発電機11の発電出力を安定して目標出力に維持することができる。
ところで、2燃料混焼運転を行う際には、ガスエンジン2へ供給する燃料ガス全体における副燃料ガスF2の比率が大きいほど、出力制御コントローラ81によって各気筒21における吸気弁が開いているときに各主燃料噴射弁51を開ける時間(各主燃料噴射弁51の開時間)は短くなる。
Further, the opening degree of the air-fuel
By the way, when the two-fuel mixed combustion operation is performed, each time the intake valve in each
そこで、2燃料混焼運転を行う際には、主燃料管理コントローラ83は、第1主燃料電磁弁54Aを開けると共に第2主燃料電磁弁54Bを閉じる。そして、絞り圧力レギュレータ53のローディング部531には、吸気マニホールド22における圧力が加わる。これにより、絞り圧力レギュレータ53から各主燃料噴射弁51へ供給される主燃料ガスF1の圧力は、主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力よりも低い、絞り圧力レギュレータ53の設定出口圧力にすることができる。
Therefore, when performing the two-fuel mixed combustion operation, the main
こうして、2燃料混焼運転を行う際には、各主燃料噴射弁51へ供給される主燃料ガスF1の圧力を低くすることができる。そして、各主燃料噴射弁51を開けたときに噴射される主燃料ガスF1の噴射量を少なくすることができる。そのため、ガスエンジン2へ供給する燃料ガス全体における副燃料ガスF2の比率が大きい場合でも、出力制御コントローラ81によって、各気筒21における吸気弁が開いているときに各主燃料噴射弁51を開ける時間(各主燃料噴射弁51の開時間)が極めて短くなってしまうことを防止することができる(各主燃料噴射弁51の開時間をある程度確保することができる)。また、発電機11の発電出力を目標出力にするために必要なガスエンジン2への主燃料ガスF1の供給量を適切に制御することができる。
Thus, when performing the two-fuel mixed combustion operation, the pressure of the main fuel gas F1 supplied to each main
それ故、本例の発電システム1によれば、複数の気筒21の吸気管にそれぞれ主燃料ガスF1を噴射してガスエンジン2を運転する方式において、安定して副燃料ガスF2との混焼運転を行うことができる。また、本例の発電システム1によれば、燃料ガス全体における副燃料ガスF2の比率が大きくなったときでも、ガスエンジン2への主燃料ガスF1の供給量を安定させることができる。
Therefore, according to the power generation system 1 of this example, in the method of operating the
(実施例2)
本例は、実施例1に示した2燃料混焼運転を行うガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給開始時及び供給停止時において、発電機11の発電出力が一時的に激しく低下又は上昇してしまうことを防止する工夫を行った例である。
図3に示すごとく、本例の副燃料配管6には、副燃料圧力レギュレータ61の下流側に、副燃料配管6を開閉することができる副燃料遮断電磁弁62が設けてある。この副燃料遮断電磁弁62は、ガスエンジン2において、2燃料混焼運転を行う際には、副燃料管理コントローラ84によって常時副燃料配管6を開けた状態にあり、ガスエンジン2において、主燃料単独運転を行う際には、副燃料管理コントローラ84によって副燃料配管6を閉じるよう構成してある。
(Example 2)
In this example, when the supply of the auxiliary fuel gas F2 to the
As shown in FIG. 3, the
また、同図に示すごとく、副燃料圧力レギュレータ61の出口圧力を調整するローディング部611は、第1副燃料ローディング配管64Aを介して副燃料ミキサー7の入口部aに接続してあると共に、第2副燃料ローディング配管64Bを介して副燃料ミキサー7の出口部bに接続してある。
第1副燃料ローディング配管64Aには、第1副燃料電磁弁63Aが設けてあり、第2副燃料ローディング配管64Bには、第2副燃料電磁弁63Bが設けてある。そして、副燃料遮断電磁弁62、第1副燃料電磁弁63A及び第2副燃料電磁弁63Bは、副燃料管理コントローラ84によって開閉制御が可能である。
Further, as shown in the figure, the
The first sub
図3に示すごとく、発電システム1は、ガスエンジン2の運転を開始する際には、副燃料管理コントローラ84によって副燃料遮断電磁弁62及び第1副燃料電磁弁63Aを閉じると共に第2副燃料電磁弁63Bを開けた状態で、主燃料ガスF1のみを用いてガスエンジン2の運転を行うよう構成してある。
また、発電システム1は、ガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給を開始する際には、副燃料管理コントローラ84によって副燃料遮断電磁弁62を開けると共に第2副燃料電磁弁63Bを閉じ、かつ第1副燃料電磁弁63Aを開けることにより、副燃料ミキサー7の入口部aから第1副燃料ローディング配管64Aへ燃焼用空気Aを流入させて副燃料圧力レギュレータ61のローディング部611における圧力を徐々に増加させ、副燃料圧力レギュレータ61の出口圧力(副燃料ガスF2の供給圧力)を副燃料ミキサー7の入口部aにおける燃焼用空気Aの圧力に近づけるよう構成してある。
As shown in FIG. 3, in the power generation system 1, when starting the operation of the
Further, when the power generation system 1 starts to supply the auxiliary fuel gas F2 to the
さらに、発電システム1は、ガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給を停止する際には、副燃料管理コントローラ84によって第1副燃料電磁弁63Aを閉じて第2副燃料電磁弁63Bを開けることにより、第2副燃料ローディング配管64Bから副燃料ミキサー7の出口部bへ燃焼用空気Aを流出させて副燃料圧力レギュレータ61のローディング部611における圧力を徐々に減少させ、副燃料圧力レギュレータ61の出口圧力(副燃料ガスF2の供給圧力)を副燃料ミキサー7の出口部bにおける副燃料混合気M1の圧力に近づけるよう構成してある。
Further, when the power generation system 1 stops the supply of the auxiliary fuel gas F2 to the
図3に示すごとく、本例の副燃料圧力レギュレータ61のローディング部611には、第1副燃料ローディング配管64Aと第2副燃料ローディング配管64Bとが合流した合流配管65が接続してある。この合流配管65には、第1副燃料ローディング配管64A及び第2副燃料ローディング配管64Bよりも流路断面積を小さくした絞り流路部66が設けてある。この絞り流路部66は、ニードル弁等の流路の開度を手動で調整することができるものを用いることができる。
そして、絞り流路部66によって副燃料圧力レギュレータ61のローディング部611における圧力を徐々に増加又は減少させることができる。また、絞り流路部66の流路断面積を適宜設定変更することにより、ローディング部611へ流入する燃焼用空気Aの流入速度又はローディング部611から流出する燃焼用空気Aの流出速度を適切に設定することができる。
As shown in FIG. 3, a merging
The
なお、絞り流路部66を設けると共に、又は絞り流路部66を設ける代わりに、副燃料管理コントローラ84が第1副燃料電磁弁63A(副燃料ガスF2の供給開始時)又は第2副燃料電磁弁63B(副燃料ガスF2の供給停止時)の開閉を繰り返す構成にすることによっても、副燃料圧力レギュレータ61のローディング部611における圧力を徐々に増加(副燃料ガスF2の供給開始時)又は減少(副燃料ガスF2の供給停止時)させることができる。そして、時間の経過と共に第1副燃料電磁弁63A又は第2副燃料電磁弁63Bが開いている時間を長くしていくことにより、ローディング部611へ流入する燃焼用空気Aの流入速度又はローディング部611から流出する燃焼用空気Aの流出速度を適切に設定することができる。
It should be noted that the sub
また、図3に示すごとく、合流配管65から分岐する第1副燃料ローディング配管64Aは、空気配管4におけるエアフィルター41の配設位置よりも下流側であって、副燃料ミキサー7よりも上流側に接続してある。
また、合流配管65から分岐する第2副燃料ローディング配管64Bは、副燃料ミキサー7と過給機3との間の吸気配管12に接続してある。
As shown in FIG. 3, the first auxiliary fuel loading pipe 64 </ b> A branching from the merging
The second auxiliary
本例の発電システム1の運転を行う際には、副燃料管理コントローラ84によって副燃料遮断電磁弁62及び第1副燃料電磁弁63Aを閉じると共に第2副燃料電磁弁63Bを開けた状態で、主燃料ガスF1のみを用いてガスエンジン2の運転を開始する(図4のステップS101)。そして、発電機11の周波数及び電圧を定格値まで立ち上げる(図4のS102)。
When the power generation system 1 of this example is operated, the sub
次いで、副燃料管理コントローラ84によって副燃料遮断電磁弁62を開けると共に第2副燃料電磁弁63Bを閉じ、その後第1副燃料電磁弁63Aを開けて、ガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給を開始する(図4のS103)。第2副燃料電磁弁63Bを閉じるときには、副燃料圧力レギュレータ61のローディング部611における圧力は、副燃料ミキサー7の出口部bにおける圧力とほぼ同じになっている。そして、第1副燃料ローディング配管64Aが合流する合流配管65には、絞り流路部66が設けてあることにより、第1副燃料電磁弁63Aを開けたときには、空気配管4を通過する燃焼用空気Aの一部が、第1副燃料ローディング配管64Aを経由して副燃料圧力レギュレータ61のローディング部611へ徐々に流入する。
Next, the auxiliary
これにより、副燃料圧力レギュレータ61のローディング部611における圧力が徐々に増加し、副燃料圧力レギュレータ61による副燃料ガスF2の出口圧力は、副燃料ミキサー7の入口部aにおける圧力になるよう徐々に増加する。そのため、ガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給量を徐々に増加させることができ、ガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給を開始する際に、ガスエンジン2における供給熱量が急激に増加することを防止することができる。また、ガスエンジン2において、空気比が一時的に小さくなる(ガスリッチになる)ことを防止することができる。したがって、発電機11の発電出力が一時的に激しく上昇してしまうことを防止することができ、しいてはNOx濃度の急激な増加を防止することもできる。
As a result, the pressure in the
そして、ガスエンジン2において2燃料混焼運転を行い、発電システム1においては、発電機11の発電出力が、この発電機11に対する負荷を駆動するための目標出力になるよう負荷追従運転を行うことができる(図4のS104)。次いで、発電システム1のメイン管理コントローラ等から出力制御コントローラ81及び圧力制御コントローラ82に停止信号が送られたときには(図4のS105)、出力制御コントローラ81は、各主燃料噴射弁51の開時間を短くし、圧力制御コントローラ82は、吸気マニホールド22における目標圧力を減少させて、発電機11の発電出力を低下させる(図4のS106)。
The
次いで、副燃料管理コントローラ84によって第1副燃料電磁弁63Aを閉じて第2副燃料電磁弁63Bを開けることにより、ガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給の停止を開始することができる(図4のS107)。第1副燃料電磁弁63Aを閉じるときには、副燃料圧力レギュレータ61のローディング部611における圧力は、副燃料ミキサー7の入口部aにおける圧力とほぼ同じになっている。そして、第2副燃料ローディング配管64Bが合流する合流配管65には、絞り流路部66が設けてあることにより、第2副燃料電磁弁63Bを開けたときには、副燃料圧力レギュレータ61のローディング部611に存在する燃焼用空気Aの一部が、第2副燃料ローディング配管64Bを経由して副燃料ミキサー7の出口部bへ徐々に流出する。
Next, the sub
これにより、副燃料圧力レギュレータ61のローディング部611における圧力が徐々に減少し、副燃料圧力レギュレータ61による副燃料ガスF2の出口圧力は、副燃料ミキサー7の出口部bにおける圧力になるよう徐々に減少する。そのため、ガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給量を徐々に減少させることができ、ガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給を停止する際に、ガスエンジン2における供給熱量が急激に減少することを防止することができる。また、ガスエンジン2において、空気比が一時的に大きくなる(ガスリーンになる)ことを防止することができる。したがって、発電機11の発電出力が一時的に激しく低下してしまうことを防止することができる。
As a result, the pressure in the
次いで、副燃料圧力レギュレータ61の出口圧力が副燃料ミキサー7の出口部bにおける圧力とほぼ同じになった後(副燃料管理コントローラ84によって第1副燃料電磁弁63Aを閉じて第2副燃料電磁弁63Bを開け、タイマー設定時間を経過した後)には、副燃料管理コントローラ84によって副燃料遮断電磁弁62を閉じて、ガスエンジン2への副燃料ガスF2の供給を遮断することができる(図4のS108)。
Next, after the outlet pressure of the auxiliary
また、副燃料管理コントローラ84は、副燃料遮断電磁弁62、第1副燃料電磁弁63A及び第2副燃料電磁弁63Bの開閉制御(単純なON/OFF制御)を行っており、開度の制御は行っていない。そして、運転管理コントローラ82には、安価なシーケンサ等を用いることができる。また、第1副燃料ローディング配管64A及び第2副燃料ローディング配管64Bの配管径(内径)は細く、第1副燃料電磁弁63A及び第2副燃料電磁弁63Bには、小型の電磁弁を用いることができる。そのため、発電システム1の制御に要するコストを低く抑えることができ、発電システム1の制御構造が複雑化することを抑制することができる。
その他、本例の発電システム1の構成は、上記実施例1と同様であり、本例の発電システム1によっても、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
Further, the auxiliary
In addition, the configuration of the power generation system 1 of this example is the same as that of the first embodiment, and the same effects as those of the first embodiment can be obtained by the power generation system 1 of this example.
(実施例3)
本例は、上記実施例1に示した発電システム1における上記主燃料絞り手段500の他の構成を示す例である。
図5に示すごとく、本例の主燃料絞り手段500は、主燃料配管5における主燃料圧力レギュレータ52の下流側に設けた主燃料電磁弁54と、主燃料圧力レギュレータ52の入口部と主燃料電磁弁54の出口部とを接続するバイパス配管57と、バイパス配管57に設けた絞り圧力レギュレータ53と、絞り圧力レギュレータ53の設定出口圧力を調整するローディング部531を吸気マニホールド22に接続する補助主燃料ローディング配管56とによって構成してある。主燃料電磁弁54は、主燃料管理コントローラ83によって開閉制御が可能である。
なお、本例においては、主燃料ローディング配管55に、補助主燃料ローディング配管56を合流させている。
(Example 3)
This example is an example showing another configuration of the main fuel throttle means 500 in the power generation system 1 shown in the first embodiment.
As shown in FIG. 5, the main fuel throttle means 500 of this example includes a main
In this example, the auxiliary main
絞り圧力レギュレータ53における設定出口圧力は、吸気マニホールド22における圧力よりも高く、かつ主燃料圧力レギュレータ52における設定出口圧力よりも低い圧力に設定してある。
そして、本例の発電システム1は、主燃料単独運転を行う際には、主燃料管理コントローラ83によって主燃料電磁弁54を開けておくことにより、複数の主燃料噴射弁51へ供給する主燃料ガスF1の圧力を、主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力にするよう構成してある。また、本例の発電システム1は、2燃料混焼運転を行う際には、主燃料管理コントローラ83によって主燃料電磁弁54を閉じておくことにより、複数の主燃料噴射弁51へ供給する主燃料ガスF1の圧力を、絞り圧力レギュレータ53の設定出口圧力にするよう構成してある。
The set outlet pressure in the
In the power generation system 1 of this example, when the main fuel single operation is performed, the main
本例においては、主燃料単独運転を行う際には、主燃料配管5を流れる主燃料ガスF1は、設定出口圧力が高い方の主燃料圧力レギュレータ52を通過し、これよりも設定出口圧力が低い絞り圧力レギュレータ53を設けたバイパス配管57を通過することができない。これにより、複数の主燃料噴射弁51へ供給する主燃料ガスF1の圧力を、主燃料圧力レギュレータ52の設定出口圧力にすることができる。
これに対し、2燃料混焼運転を行う際には、主燃料配管5から流入する主燃料ガスF1は、主燃料圧力レギュレータ52を通って主燃料配管5を通過することができず、絞り圧力レギュレータ53を通ってバイパス配管57を通過する。これにより、複数の主燃料噴射弁51へ供給する主燃料ガスF1の圧力を、絞り圧力レギュレータ53の設定出口圧力にすることができる。
In this example, when the main fuel single operation is performed, the main fuel gas F1 flowing through the
On the other hand, when the two-fuel mixed combustion operation is performed, the main fuel gas F1 flowing from the
そのため、ガスエンジン2へ供給する燃料ガス全体における副燃料ガスF2の比率が大きい場合でも、出力制御コントローラ81によって、各気筒21における吸気弁が開いているときに各主燃料噴射弁51を開ける時間(各主燃料噴射弁51の開時間)が極めて短くなってしまうことを防止することができる。
その他、本例の発電システム1の構成は、上記実施例1と同様であり、本例の発電システム1によっても、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
Therefore, even when the ratio of the auxiliary fuel gas F2 in the entire fuel gas supplied to the
In addition, the configuration of the power generation system 1 of this example is the same as that of the first embodiment, and the same effects as those of the first embodiment can be obtained by the power generation system 1 of this example.
1 発電システム
11 発電機
12 吸気配管
2 ガスエンジン
21 気筒
22 吸気マニホールド
3 過給機
36 混合気調整弁
4 空気配管
5 主燃料配管
50 主燃料マニホールド
500 主燃料絞り手段
51 主燃料噴射弁
52 主燃料圧力レギュレータ
53 絞り圧力レギュレータ
54A 第1主燃料電磁弁
54B 第2主燃料電磁弁
54 主燃料電磁弁
6 副燃料配管
61 副燃料圧力レギュレータ
62 副燃料遮断電磁弁
63A 第1副燃料電磁弁
63B 第2副燃料電磁弁
7 副燃料ミキサー
81 出力制御コントローラ
82 圧力制御コントローラ
83 主燃料管理コントローラ
84 副燃料管理コントローラ
A 燃焼用空気
F1 主燃料ガス
F2 副燃料ガス
M1 副燃料混合気
M2 圧縮副燃料混合気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
該ガスエンジンの出力によって作動させる発電機と、
バイオガス等の副燃料ガスが供給される副燃料配管と、
該副燃料配管に設けた副燃料圧力レギュレータと、
燃焼用空気が供給される空気配管と、
該空気配管から流入する上記燃焼用空気がベンチュリーを通過する際に生じる吸引力に応じて、上記副燃料配管から上記副燃料圧力レギュレータによる圧力設定後の上記副燃料ガスが流入することにより、当該燃焼用空気に当該副燃料ガスを混合して、副燃料混合気を作り出す副燃料ミキサーと、
上記ガスエンジンからの排ガスを利用し、上記副燃料ミキサーから流入する上記副燃料混合気を圧縮して、圧縮副燃料混合気を作り出す過給機と、
該過給機から流入する上記圧縮副燃料混合気の流量を調整するための混合気調整弁と、
該混合気調整弁による流量調整後の上記圧縮副燃料混合気を、上記複数の気筒へ分岐させて供給する吸気マニホールドと、
主燃料ガスが供給される主燃料配管と、
該主燃料配管に設けた主燃料圧力レギュレータと、
該主燃料圧力レギュレータによる圧力調整後の上記主燃料ガスを、上記複数の気筒に分岐させて供給する主燃料マニホールドと、
該主燃料マニホールドによって分岐させた主燃料ガスを、上記複数の気筒の吸気管にそれぞれ噴射させるための複数の主燃料噴射弁と、
上記吸気マニホールドにおける圧力が上記発電出力に応じた目標圧力になるよう上記混合気調整弁の開度を調整する圧力制御コントローラと、
上記発電機の発電出力が目標出力になるよう上記複数の主燃料噴射弁の開時間を調整する出力制御コントローラとを有していることを特徴とする発電システム。 A gas engine with multiple cylinders;
A generator operated by the output of the gas engine;
An auxiliary fuel pipe to which an auxiliary fuel gas such as biogas is supplied;
A secondary fuel pressure regulator provided in the secondary fuel pipe;
An air pipe to which combustion air is supplied;
According to the suction force generated when the combustion air flowing in from the air pipe passes through the venturi, the auxiliary fuel gas after the pressure is set by the auxiliary fuel pressure regulator flows in from the auxiliary fuel pipe. A secondary fuel mixer that mixes the secondary fuel gas with combustion air to create a secondary fuel mixture; and
Using the exhaust gas from the gas engine, compressing the auxiliary fuel mixture flowing in from the auxiliary fuel mixer to produce a compressed auxiliary fuel mixture;
An air-fuel mixture adjusting valve for adjusting the flow rate of the compressed sub-fuel mixture flowing from the supercharger;
An intake manifold for supplying the compressed sub fuel mixture after the flow rate adjustment by the mixture adjustment valve to be branched to the plurality of cylinders;
A main fuel pipe to which main fuel gas is supplied;
A main fuel pressure regulator provided in the main fuel pipe;
A main fuel manifold for supplying the main fuel gas after pressure adjustment by the main fuel pressure regulator to the plurality of cylinders;
A plurality of main fuel injection valves for injecting the main fuel gas branched by the main fuel manifold into the intake pipes of the plurality of cylinders;
A pressure controller for adjusting the opening of the air-fuel mixture adjustment valve so that the pressure in the intake manifold becomes a target pressure corresponding to the power generation output;
A power generation system comprising: an output controller that adjusts open times of the plurality of main fuel injection valves so that the power generation output of the generator becomes a target output.
上記第1副燃料ローディング配管には、第1副燃料電磁弁が設けてあり、上記第2副燃料ローディング配管には、第2副燃料電磁弁が設けてあり、当該第1副燃料電磁弁及び当該第2副燃料電磁弁は、副燃料管理コントローラによって開閉制御が可能であり、
上記ガスエンジンの運転を開始する際には、上記副燃料管理コントローラによって上記第1副燃料電磁弁を閉じると共に上記第2副燃料電磁弁を開けた状態で、上記主燃料単独運転を行うよう構成してあり、
上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を開始する際には、上記副燃料管理コントローラによって上記第2副燃料電磁弁を閉じて上記第1副燃料電磁弁を開けることにより、上記副燃料ミキサーの入口部から上記第1副燃料ローディング配管へ上記燃焼用空気を流入させて上記副燃料圧力レギュレータのローディング部における圧力を徐々に増加させ、当該副燃料圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記副燃料ミキサーの入口部における燃焼用空気の圧力に近づけるよう構成してあり、
上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を停止する際には、上記副燃料管理コントローラによって上記第1副燃料電磁弁を閉じて上記第2副燃料電磁弁を開けることにより、上記第2副燃料ローディング配管から上記副燃料ミキサーの出口部へ上記燃焼用空気を流出させて上記副燃料圧力レギュレータのローディング部における圧力を徐々に減少させ、当該副燃料圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記副燃料ミキサーの出口部における副燃料混合気の圧力に近づけるよう構成してあることを特徴とする発電システム。 3. The loading part for adjusting the outlet pressure of the auxiliary fuel pressure regulator according to claim 1, wherein the loading part is connected to the inlet part of the auxiliary fuel mixer via a first auxiliary fuel loading pipe. Connected to the outlet of the auxiliary fuel mixer via piping,
The first sub fuel loading pipe is provided with a first sub fuel solenoid valve, and the second sub fuel loading pipe is provided with a second sub fuel solenoid valve, and the first sub fuel solenoid valve and The second sub fuel solenoid valve can be opened and closed by a sub fuel management controller.
When starting the operation of the gas engine, the main fuel single operation is performed with the sub fuel management controller closing the first sub fuel solenoid valve and opening the second sub fuel solenoid valve. And
When the supply of the auxiliary fuel gas to the gas engine is started, the auxiliary fuel management controller closes the second auxiliary fuel electromagnetic valve and opens the first auxiliary fuel electromagnetic valve by the auxiliary fuel management controller. The combustion air is caused to flow into the first auxiliary fuel loading pipe from the inlet of the auxiliary fuel pressure regulator to gradually increase the pressure in the loading portion of the auxiliary fuel pressure regulator, and the outlet pressure of the auxiliary fuel gas by the auxiliary fuel pressure regulator is increased. It is configured to approach the pressure of combustion air at the inlet of the auxiliary fuel mixer,
When stopping the supply of the sub fuel gas to the gas engine, the sub fuel management controller closes the first sub fuel solenoid valve and opens the second sub fuel solenoid valve, thereby causing the second sub fuel solenoid valve to open. The combustion air is caused to flow out from the fuel loading pipe to the outlet portion of the auxiliary fuel mixer to gradually reduce the pressure in the loading portion of the auxiliary fuel pressure regulator, and the outlet pressure of the auxiliary fuel gas by the auxiliary fuel pressure regulator is set to the above. A power generation system configured to be close to the pressure of the auxiliary fuel mixture at the outlet of the auxiliary fuel mixer.
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