JP2015017713A - Heat medium supplying method, heat medium production method, cogeneration device introduction method and cogeneration system - Google Patents

Heat medium supplying method, heat medium production method, cogeneration device introduction method and cogeneration system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem with a cogeneration device which cannot produce a sufficient introduction effect (such as a reduction in an energy cost) because absence of a mechanism to utilize recovered exhaust heat thereof in priority to heat of a boiler causes a user to introduce a small-scale cogeneration device to keep an annual exhaust heat utilization rate from declining.SOLUTION: Heat media used in a large building include cool and warm water to meet thermal demand for cooling and heating in addition to hot water and steam to meet stable thermal demand throughout a year. A heat medium production system is established to enable exhaust heat of a cogeneration device to be utilized for producing all of the heat media and to use the steam and warm water generated from the cogeneration device in priority to the steam generated by a boiler. Thus, a large-scale cogeneration device can be introduced while maintaining an annual exhaust heat utilization rate of close to 100%.

Description

本発明は、熱媒供給方法、熱媒製造システム、コジェネレーション装置の導入方法、およびコジェネレーションシステムに関する。   The present invention relates to a heating medium supply method, a heating medium manufacturing system, a method for introducing a cogeneration apparatus, and a cogeneration system.

従来、コジェネレーションシステムの技術がある。特許文献１には、コージェネレーションシステムなどから排出される余剰排熱を優先的に利用できる吸収式冷凍機システムが開示されている。   Conventionally, there is a cogeneration system technology. Patent Document 1 discloses an absorption refrigeration system that can preferentially use surplus exhaust heat discharged from a cogeneration system or the like.

特開平１１−２１１２６２号公報JP 11-2111262 A

コジェネレーション装置の排熱の利用率を向上することについて、従来十分な検討がなされていない。例えば、コジェネレーション装置と、コジェネレーション装置とは別に設けられたボイラとを有するコジェネレーションシステムにおいて、コジェネレーション装置の排熱の利用率を向上できることが好ましい。   In the past, sufficient studies have not been made to improve the utilization rate of waste heat from cogeneration equipment. For example, in a cogeneration system having a cogeneration device and a boiler provided separately from the cogeneration device, it is preferable that the utilization rate of exhaust heat of the cogeneration device can be improved.

本発明の目的は、コジェネレーション装置の排熱の利用率を向上することができる熱媒供給方法、熱媒製造システム、コジェネレーション装置の導入方法、およびコジェネレーションシステムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a heat medium supply method, a heat medium manufacturing system, a cogeneration apparatus introduction method, and a cogeneration system that can improve the exhaust heat utilization rate of the cogeneration apparatus.

本発明の熱媒供給方法は、コジェネレーション装置の回収蒸気を給湯、冷暖房および蒸気供給に利用し、かつ前記回収蒸気を前記コジェネレーション装置以外のボイラで発生する蒸気に対して優先利用することを特徴とする。   In the heat medium supply method of the present invention, the recovered steam of the cogeneration device is used for hot water supply, air conditioning and steam supply, and the recovered steam is preferentially used for steam generated in a boiler other than the cogeneration device. Features.

本発明の熱媒供給方法は、コジェネレーション装置の回収温水を給湯および暖房に利用し、かつ前記回収温水を前記コジェネレーション装置以外のボイラで発生する蒸気に対して優先利用することを特徴とする。   The heating medium supply method of the present invention is characterized in that the recovered hot water of the cogeneration device is used for hot water supply and heating, and the recovered hot water is preferentially used for steam generated in a boiler other than the cogeneration device. .

本発明の熱媒製造システムは、コジェネレーション装置の排熱の利用可能量を最大化することを特徴とする。   The heat medium manufacturing system of the present invention is characterized by maximizing the usable amount of exhaust heat of the cogeneration apparatus.

本発明のコジェネレーション装置の導入方法は、排熱利用率を低下させないで大容量コジェネレーション装置を導入することを特徴とする。   The method for introducing a cogeneration apparatus of the present invention is characterized in that a large-capacity cogeneration apparatus is introduced without reducing the exhaust heat utilization rate.

本発明のコジェネレーション装置の導入方法は、コジェネレーション装置の発電により、電力会社の長期停電時でも建物の継続使用に必要な電力を安価に確保することを特徴とする。   The method for introducing a cogeneration apparatus according to the present invention is characterized in that the power necessary for continuous use of a building is ensured at low cost by power generation by the cogeneration apparatus even during a long-term power outage of an electric power company.

本発明のコジェネレーション装置の導入方法は、大容量のコジェネレーション装置を導入して電力および熱媒の製造コストを削減することを特徴とする。   The method for introducing a cogeneration apparatus according to the present invention is characterized in that a large-capacity cogeneration apparatus is introduced to reduce the manufacturing cost of electric power and heat medium.

本発明のコジェネレーション装置の導入方法は、商用電力またはガスの供給が長時間停止しても、ピーク電力の２／３程度の電力を経済的に確保することを特徴とする。   The method for introducing a cogeneration apparatus according to the present invention is characterized by economically securing about 2/3 of the peak power even when the supply of commercial power or gas is stopped for a long time.

本発明のコジェネレーションシステムは、コジェネレーション装置と、前記コジェネレーション装置以外のボイラと、上記熱媒供給方法と、を備える。   The cogeneration system of this invention is provided with a cogeneration apparatus, boilers other than the said cogeneration apparatus, and the said heat-medium supply method.

本発明に係る熱媒供給方法は、コジェネレーション装置の回収蒸気を給湯、冷暖房および蒸気供給に利用し、かつ回収蒸気をコジェネレーション装置以外のボイラで発生する蒸気に対して優先利用する。本発明に係る熱媒供給方法によれば、コジェネレーション装置の排熱の利用率を向上することができるという効果を有する。   In the heat medium supply method according to the present invention, the recovered steam of the cogeneration apparatus is used for hot water supply, air conditioning and steam supply, and the recovered steam is preferentially used for the steam generated in a boiler other than the cogeneration apparatus. The heat medium supply method according to the present invention has an effect that the utilization rate of exhaust heat of the cogeneration apparatus can be improved.

図１は、実施形態に係るコジェネレーションシステムの熱供給系統を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a heat supply system of the cogeneration system according to the embodiment. 図２は、実施形態に係るコジェネレーションシステムの電力供給系統を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a power supply system of the cogeneration system according to the embodiment.

以下に、本発明の実施形態に係る熱媒供給方法、熱媒製造システム、コジェネレーション装置の導入方法、およびコジェネレーションシステムにつき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。   Hereinafter, a heating medium supply method, a heating medium manufacturing system, a cogeneration apparatus introduction method, and a cogeneration system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.

［実施形態］
図１および図２を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、熱媒供給方法、熱媒製造システム、コジェネレーション装置の導入方法、およびコジェネレーションシステムに関する。図１は、本発明の実施形態に係るコジェネレーションシステムの熱供給系統を示す図、図２は、実施形態に係るコジェネレーションシステムの電力供給系統を示す図である。 [Embodiment]
The embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The present embodiment relates to a heat medium supply method, a heat medium manufacturing system, a cogeneration apparatus introduction method, and a cogeneration system. FIG. 1 is a diagram illustrating a heat supply system of a cogeneration system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating a power supply system of the cogeneration system according to the embodiment.

図１に示すように、実施形態に係るコジェネレーションシステム１−１は、コジェネレーション装置１０と、第二ボイラ２０と、蒸気ヘッダー２２と、制御装置１とを含んで構成されている。コジェネレーションシステムは、更に、蒸気利用設備３０や温水ヘッダー４５、熱交換器４６を含んで構成されてもよい。本実施形態では、コジェネレーションシステム１−１が病院に設置される場合を例に説明する。   As shown in FIG. 1, the cogeneration system 1-1 according to the embodiment includes a cogeneration device 10, a second boiler 20, a steam header 22, and a control device 1. The cogeneration system may further include a steam utilization facility 30, a hot water header 45, and a heat exchanger 46. In this embodiment, a case where the cogeneration system 1-1 is installed in a hospital will be described as an example.

コジェネレーション装置１０は、エンジン１１と、発電機１２と、第一ボイラ１３とを含んで構成されている。エンジン１１は、ガスを燃料とするガスエンジンである。本実施形態のエンジン１１は、都市ガスを燃料とし、都市ガスの燃焼エネルギーを回転運動に変換して動力として出力する。発電機１２は、エンジン１１の動力により回転駆動されて発電する。第一ボイラ１３は、蒸気および温水ボイラであり、エンジン１１の排熱により蒸気および温水を発生させる。本実施形態の第一ボイラ１３は、エンジン１１の排気ガスおよび冷却水の熱により蒸気および温水を発生させる。   The cogeneration apparatus 10 includes an engine 11, a generator 12, and a first boiler 13. The engine 11 is a gas engine using gas as fuel. The engine 11 of this embodiment uses city gas as fuel, converts the combustion energy of the city gas into rotational motion, and outputs it as power. The generator 12 is rotationally driven by the power of the engine 11 to generate power. The first boiler 13 is a steam and hot water boiler, and generates steam and hot water by exhaust heat of the engine 11. The first boiler 13 of the present embodiment generates steam and hot water by the heat of the exhaust gas and cooling water of the engine 11.

コジェネレーションシステム１−１は、複数台のコジェネレーション装置１０を有する。燃料の都市ガスは、それぞれのコジェネレーション装置１０に対して独立して供給される。それぞれのコジェネレーション装置１０は、独立して運転可能である。各コジェネレーション装置１０は、制御部を有している。各コジェネレーション装置１０の制御部は、受け取った指令に応じてエンジン１１や発電機１２を制御し、運転・停止や、発電量、蒸気発生量等を制御する。   The cogeneration system 1-1 includes a plurality of cogeneration apparatuses 10. The fuel city gas is supplied to each cogeneration apparatus 10 independently. Each cogeneration apparatus 10 can be operated independently. Each cogeneration apparatus 10 has a control unit. The control unit of each cogeneration apparatus 10 controls the engine 11 and the generator 12 according to the received command, and controls operation / stop, power generation amount, steam generation amount, and the like.

第二ボイラ２０は、コジェネレーション装置１０とは別に設けられたボイラである。第二ボイラ２０は、燃料ガスの燃焼熱により蒸気を発生させる。本実施形態の第二ボイラ２０は、都市ガスを燃料とし、都市ガスの燃焼による熱により蒸気を発生させる。第二ボイラ２０としては、例えば、貫流ボイラを用いることができる。貫流ボイラは、比較的安価でありながら、高効率（例えば、ボイラ効率９８％）であり、かつ部分負荷運転（例えば、１０％まで）が可能である。また、貫流ボイラは、起動指令後１０分程度で実際蒸発量の蒸気量を供給できるなど優れた性能を有している。   The second boiler 20 is a boiler provided separately from the cogeneration apparatus 10. The second boiler 20 generates steam by the combustion heat of the fuel gas. The second boiler 20 of the present embodiment uses city gas as fuel, and generates steam by heat from combustion of the city gas. As the second boiler 20, for example, a once-through boiler can be used. Although the once-through boiler is relatively inexpensive, it has high efficiency (for example, boiler efficiency of 98%) and can be partially loaded (for example, up to 10%). Further, the once-through boiler has excellent performance such as being able to supply the actual amount of vapor in about 10 minutes after the start command.

コジェネレーションシステム１−１は、複数台の第二ボイラ２０を有する。それぞれの第二ボイラ２０は、独立して運転可能である。各第二ボイラ２０は、制御部を有している。各第二ボイラ２０の制御部は、受け取った指令に応じて発生蒸気量を制御する。本実施形態の第二ボイラ２０は、要求蒸気量の低下に対して、１台の１０％負荷まで追従運転可能である。   The cogeneration system 1-1 has a plurality of second boilers 20. Each second boiler 20 can be operated independently. Each second boiler 20 has a control unit. The control unit of each second boiler 20 controls the amount of generated steam according to the received command. The second boiler 20 of the present embodiment can follow up to a 10% load with respect to a decrease in the required steam amount.

それぞれのコジェネレーション装置１０の第一ボイラ１３は、蒸気管１４を介して蒸気ヘッダー２２に接続されている。コジェネレーション装置１０の第一ボイラ１３で発生する蒸気は、蒸気管１４を介して蒸気ヘッダー２２に供給される。   The first boiler 13 of each cogeneration apparatus 10 is connected to the steam header 22 via the steam pipe 14. Steam generated in the first boiler 13 of the cogeneration apparatus 10 is supplied to the steam header 22 via the steam pipe 14.

それぞれの第二ボイラ２０は、蒸気管２１を介して蒸気ヘッダー２２に接続されている。第二ボイラ２０で発生する蒸気は、蒸気管２１を介して蒸気ヘッダー２２に供給される。   Each second boiler 20 is connected to a steam header 22 via a steam pipe 21. The steam generated in the second boiler 20 is supplied to the steam header 22 via the steam pipe 21.

蒸気ヘッダー２２は、第一ボイラ１３および第二ボイラ２０と接続され、蒸気利用設備３０に対して蒸気を供給する。本実施形態の蒸気利用設備３０は、吸収冷凍機３１と、蒸気変換器３２と、熱交換器３３，３４とを含んで構成されている。吸収冷凍機３１、蒸気変換器３２および熱交換器３３，３４は、それぞれ蒸気ヘッダー２２と接続されており、蒸気ヘッダー２２から蒸気を供給される。即ち、コジェネレーション装置１０の回収蒸気は、給湯、冷暖房および蒸気供給に利用されることとなる。   The steam header 22 is connected to the first boiler 13 and the second boiler 20 and supplies steam to the steam utilization facility 30. The steam utilization facility 30 according to the present embodiment includes an absorption refrigerator 31, a steam converter 32, and heat exchangers 33 and 34. The absorption refrigerator 31, the steam converter 32, and the heat exchangers 33 and 34 are each connected to the steam header 22 and supplied with steam from the steam header 22. That is, the recovered steam of the cogeneration apparatus 10 is used for hot water supply, air conditioning and steam supply.

吸収冷凍機３１は、蒸気吸収冷凍機であり、供給される蒸気によって駆動されて水を冷却する。吸収冷凍機３１によって冷却された水は、冷水ヘッダー４１を介して冷房用の冷水として病院設備５０の各空調機に供給される。本実施形態では、吸収冷凍機３１は複数台構成であり、台数制御がなされる。吸収冷凍機３１としては、例えば、高効率型吸収冷凍機（例えば、COP1.45）を用いることができる。吸収冷凍機３１の部分負荷追従運転は、定格負荷の１０〜１５％まで対応可能である。従って、中間期などの低負荷運転時にも問題なく対応可能である。   The absorption refrigerator 31 is a vapor absorption refrigerator and is driven by supplied steam to cool water. The water cooled by the absorption refrigerator 31 is supplied to each air conditioner of the hospital facility 50 through the cold water header 41 as cooling water for cooling. In the present embodiment, the absorption refrigerator 31 has a plurality of units, and the number of units is controlled. As the absorption refrigerator 31, for example, a high-efficiency absorption refrigerator (for example, COP1.45) can be used. The partial load following operation of the absorption refrigerator 31 can handle up to 10 to 15% of the rated load. Therefore, it is possible to cope with a low load operation such as an intermediate period without any problem.

蒸気変換器３２は、蒸気ヘッダー２２から供給される高圧の蒸気を低圧の蒸気に変換して低圧蒸気ヘッダー４２に供給する。低圧の蒸気は、低圧蒸気ヘッダー４２を介して病院設備５０の蒸気使用箇所に供給される。低圧の蒸気は、例えば、消毒・殺菌、ランドリー、オートクレーブ用に利用される。   The steam converter 32 converts the high-pressure steam supplied from the steam header 22 into low-pressure steam and supplies it to the low-pressure steam header 42. The low-pressure steam is supplied to the steam use point of the hospital facility 50 through the low-pressure steam header 42. Low-pressure steam is used, for example, for disinfection / sterilization, laundry, and autoclave.

熱交換器３３，３４は、蒸気ヘッダー２２から供給される蒸気の熱を利用して熱交換により温水を生成する蒸気／温水熱交換器である。熱交換器３３，３４の熱交換効率は１００％と高効率である。熱交換器３３が生成する温水は、暖房用温水ヘッダー４３を介して暖房用の温水として病院設備５０の各所に供給される。熱交換器３４が生成する温水は、貯湯槽４４に供給される。   The heat exchangers 33 and 34 are steam / hot water heat exchangers that generate hot water by heat exchange using the heat of the steam supplied from the steam header 22. The heat exchange efficiency of the heat exchangers 33 and 34 is as high as 100%. The hot water generated by the heat exchanger 33 is supplied to various portions of the hospital facility 50 as hot water for heating via the hot water header 43 for heating. Hot water generated by the heat exchanger 34 is supplied to the hot water tank 44.

エンジン１１の冷却水および第一ボイラ１３で発生した温水は、温水ヘッダー４５を介して熱交換器４６に導かれる。熱交換器４６は、エンジン１１の冷却水（例えば、８８℃）の熱を利用して熱交換により温水を生成する温水／温水熱交換器である。熱交換器４６が生成する温水は、貯湯槽４４に供給される。貯湯槽４４は、温水を貯留するものであり、給湯負荷の変動を抑制する。貯湯槽４４の温水は、給湯用温水ヘッダー４７および給湯管を介して病院設備５０の各給湯箇所に供給される。暖房用温水を生成する温水／温水熱交換器を設けて、エンジン１１の冷却水から生成した温水を温水ヘッダー４３に供給することで、エンジン１１の冷却水の利用先を拡大することもできる。つまり、コジェネレーション装置１０の回収温水は、給湯および暖房に利用される。給湯用温水ヘッダー４７から供給される湯温は、例えば６０℃である。暖房用温水の温度は、例えば、４５℃である。   The cooling water of the engine 11 and the warm water generated in the first boiler 13 are guided to the heat exchanger 46 via the warm water header 45. The heat exchanger 46 is a hot water / hot water heat exchanger that generates hot water by heat exchange using heat of cooling water (for example, 88 ° C.) of the engine 11. The hot water generated by the heat exchanger 46 is supplied to the hot water tank 44. The hot water storage tank 44 stores hot water and suppresses fluctuations in the hot water supply load. Hot water in the hot water storage tank 44 is supplied to each hot water supply location of the hospital facility 50 via a hot water supply hot water header 47 and a hot water supply pipe. By providing a warm water / warm water heat exchanger that generates warm water for heating and supplying warm water generated from the coolant of the engine 11 to the warm water header 43, the use destination of the coolant of the engine 11 can be expanded. That is, the recovered hot water of the cogeneration apparatus 10 is used for hot water supply and heating. The hot water temperature supplied from the hot water supply hot water header 47 is 60 ° C., for example. The temperature of the warm water for heating is 45 ° C., for example.

次に、図２を参照して、コジェネレーションシステム１−１の電力供給系統について説明する。商用電源からの受電は、本線６１および予備線６２の２回線受電である。本線６１および予備線６２には、遮断器６５および断路器６４が設けられている。また、コジェネレーション装置１０の発電電力と系統電力（商用電源）とを交流的（電圧、周波数、位相など）に連係するため、系統連係保護継電器６３を設置する。受電遮断器６５は、２ＣＢ方式を採用し、供給信頼度を向上させている。本線６１および予備線６２は、取引用計器６８を介して高圧母線６７と接続されている。   Next, the power supply system of the cogeneration system 1-1 will be described with reference to FIG. Power reception from the commercial power source is two-line power reception of the main line 61 and the backup line 62. The main line 61 and the spare line 62 are provided with a breaker 65 and a disconnector 64. Further, in order to link the generated power of the cogeneration apparatus 10 and the system power (commercial power source) in an alternating manner (voltage, frequency, phase, etc.), a system linkage protection relay 63 is installed. The power receiving circuit breaker 65 adopts a 2CB system and improves the supply reliability. The main line 61 and the spare line 62 are connected to a high-voltage bus 67 via a transaction instrument 68.

複数台のコジェネレーション装置１０は、遮断器６５および断路器６４を介して高圧母線６７と接続されている。高圧母線６７は、コジェネレーション装置１０の系統と商用電力の系統の間に母線連絡遮断器を設置して、必要時に両系統の高圧母線６７を切り離すことができるようにすることもできる。また、高圧母線６７は、断路器６４、遮断器６５および積算電力計６６を介して病院内サブ変電所に接続されている。   The plurality of cogeneration apparatuses 10 are connected to the high-voltage bus 67 through the circuit breaker 65 and the disconnector 64. The high-voltage bus 67 can be configured so that a bus-bar breaker is installed between the system of the cogeneration apparatus 10 and the commercial power system so that the high-voltage bus 67 of both systems can be disconnected when necessary. The high-voltage bus 67 is connected to a sub-substation in the hospital via a disconnector 64, a circuit breaker 65, and an integrating wattmeter 66.

病院などの建物で必要な熱媒の製造において、コジェネレーション装置の排熱の使用割合の拡大やコジェネレーション装置の排熱の利用率を向上することについて、従来十分な検討がなされていない。例えば、コジェネレーション装置と、コジェネレーション装置とは別に設けられたボイラとを有するコジェネレーションシステムにおいて、従来より大容量のコジェネレーション装置を導入しても、排熱の利用率を維持または向上できることが好ましい。   In the production of a heat medium required in a building such as a hospital, sufficient studies have not been made in the past to increase the use ratio of exhaust heat from a cogeneration device or improve the utilization rate of exhaust heat from a cogeneration device. For example, in a cogeneration system having a cogeneration device and a boiler provided separately from the cogeneration device, the utilization rate of exhaust heat can be maintained or improved even if a larger capacity cogeneration device is introduced. preferable.

図１に戻り、本実施形態に係るコジェネレーションシステム１−１は、第一ボイラ１３の蒸気を第二ボイラ２０の蒸気よりも優先して蒸気ヘッダー２２に供給する。つまり、コジェネレーションシステム１−１は、コジェネレーション装置１０の回収蒸気をコジェネレーション装置１０以外のボイラである第二ボイラ２０で発生する蒸気に対して優先利用する熱媒供給方法を備えている。これにより、コジェネレーション装置１０の排熱の利用率を向上し、コジェネレーション装置１０の稼働率を向上させることができる。コジェネレーションシステム１−１は、第一ボイラ１３の蒸気を第二ボイラ２０の蒸気よりも優先して蒸気ヘッダー２２に供給することにより、例えば、コジェネレーション装置１０をベース負荷に合わせた台数だけ運転することにより、定格出力で常時運転させることが可能である。なお、第一ボイラ１３の蒸気を第二ボイラ２０の蒸気よりも優先して蒸気ヘッダー２２に供給することには、大容量コジェネレーション装置１０の導入を可能とし、その結果、系統電力が停止したときの発電能力が強化され、停電時でも病院機能を維持できること、コジェネレーション装置１０の運転により第二ボイラ２０の運転台数あるいは都市ガス消費量を削減することも含まれる。   Returning to FIG. 1, the cogeneration system 1-1 according to the present embodiment supplies the steam of the first boiler 13 to the steam header 22 with priority over the steam of the second boiler 20. That is, the cogeneration system 1-1 includes a heating medium supply method that preferentially uses the recovered steam of the cogeneration apparatus 10 with respect to the steam generated in the second boiler 20 that is a boiler other than the cogeneration apparatus 10. Thereby, the utilization factor of the exhaust heat of the cogeneration apparatus 10 can be improved, and the operation rate of the cogeneration apparatus 10 can be improved. The cogeneration system 1-1 operates, for example, only the number of the cogeneration devices 10 according to the base load by supplying the steam of the first boiler 13 to the steam header 22 in preference to the steam of the second boiler 20. By doing so, it is possible to always operate at the rated output. In order to supply the steam of the first boiler 13 to the steam header 22 in preference to the steam of the second boiler 20, the large-capacity cogeneration device 10 can be introduced, and as a result, the system power is stopped. The power generation capacity at the time is strengthened, the hospital function can be maintained even in the event of a power failure, and the operation number of the second boiler 20 or the reduction of city gas consumption by the operation of the cogeneration device 10 is also included.

本実施形態では、第一ボイラ１３が蒸気ヘッダー２２に供給する蒸気の圧力が、第二ボイラ２０が蒸気ヘッダー２２に供給する蒸気の圧力よりも高い。本実施形態では、第一ボイラ１３の発生蒸気圧は、第二ボイラ２０の発生蒸気圧よりも０．３〜０．５［ｋｇ／ｃｍ２］高い。このように、第一ボイラ１３の発生蒸気圧を第二ボイラ２０の発生蒸気圧よりも高圧とすることで、第一ボイラ１３の蒸気が第二ボイラ２０の蒸気よりも優先して蒸気ヘッダー２２に供給される。本実施形態では、コジェネレーション装置１０の発生蒸気圧は８．２［ｋｇ／ｃｍ２］、第二ボイラ２０の発生蒸気圧は７．８［ｋｇ／ｃｍ２］に設定されている。 In the present embodiment, the pressure of the steam supplied from the first boiler 13 to the steam header 22 is higher than the pressure of the steam supplied from the second boiler 20 to the steam header 22. In the present embodiment, the generated steam pressure of the first boiler 13 is 0.3 to 0.5 [kg / cm 2 ] higher than the generated steam pressure of the second boiler 20. In this way, by setting the generated steam pressure of the first boiler 13 to be higher than the generated steam pressure of the second boiler 20, the steam of the first boiler 13 is given priority over the steam of the second boiler 20. To be supplied. In the present embodiment, the generated steam pressure of the cogeneration apparatus 10 is set to 8.2 [kg / cm 2 ], and the generated steam pressure of the second boiler 20 is set to 7.8 [kg / cm 2 ].

また、本実施形態では、以下に説明するように、蒸気ヘッダー２２に対して蒸気を供給する場合、コジェネレーション装置１０の運転を第二ボイラ２０の運転よりも優先する。制御装置１は、コジェネレーション装置１０および第二ボイラ２０を制御する機能を有している。蒸気ヘッダー２２には、蒸気ヘッダー２２の圧力を検出する圧力検出装置２が設けられている。圧力検出装置２の検出結果を示す信号は、制御装置１に送られる。制御装置１は、圧力検出装置２の検出結果に基づいて、コジェネレーション装置１０の運転および第二ボイラ２０の運転を制御する。   In the present embodiment, as described below, when steam is supplied to the steam header 22, the operation of the cogeneration apparatus 10 is given priority over the operation of the second boiler 20. The control device 1 has a function of controlling the cogeneration device 10 and the second boiler 20. The steam header 22 is provided with a pressure detection device 2 that detects the pressure of the steam header 22. A signal indicating the detection result of the pressure detection device 2 is sent to the control device 1. The control device 1 controls the operation of the cogeneration device 10 and the operation of the second boiler 20 based on the detection result of the pressure detection device 2.

制御装置１は、コジェネレーション装置１０の発電量が病院設備５０の電力負荷のベース負荷を担うようにコジェネレーション装置１０を運転させる。コジェネレーション装置１０の運転は、全負荷運転を原則とする。コジェネレーション装置１０の運転台数は、例えば、曜日や時間帯ごとに定められており、パターン化されている。本実施形態の制御装置１は、運転スケジュールに基づいて、予め定められた台数のコジェネレーション装置１０を運転させる。   The control device 1 operates the cogeneration device 10 so that the power generation amount of the cogeneration device 10 bears the base load of the power load of the hospital facility 50. The operation of the cogeneration apparatus 10 is based on full load operation in principle. The number of operating cogeneration apparatuses 10 is determined, for example, for each day of the week or time zone, and is patterned. The control device 1 of the present embodiment operates a predetermined number of cogeneration devices 10 based on the operation schedule.

病院設備５０では、全エネルギー消費量に占める給湯負荷の割合は４２％程度であり、冷暖房合わせた負荷は２５％程度である。冷暖房負荷は夏期、冬期だけであるが、給湯負荷、蒸気負荷は年間安定的に発生するため、コジェネレーション装置１０の排熱利用先として最適である。   In the hospital facility 50, the ratio of the hot water supply load to the total energy consumption is about 42%, and the combined load of cooling and heating is about 25%. The heating and cooling loads are only in the summer and winter, but the hot water supply load and steam load are stably generated every year, and are optimal as waste heat utilization destinations of the cogeneration apparatus 10.

本実施形態のコジェネレーションシステム１−１では、排熱を給湯、蒸気を中心に、冷房および暖房など全ての熱需要に利用できるように構築した熱源システムとして、大規模コジェネレーション装置１０の導入を可能とし、コジェネレーション装置１０の有する優れた能力を最大化することを狙いとしている。病院設備５０の場合、ピーク電力の２／３程度のコジェネレーション装置１０を導入しても、排熱供給量は需要に対して不足気味であり、第二ボイラ２０による補充が不可欠となる。   In the cogeneration system 1-1 of this embodiment, introduction of the large-scale cogeneration apparatus 10 is introduced as a heat source system constructed so that exhaust heat can be used for all heat demands such as cooling and heating mainly for hot water and steam. The aim is to maximize the superior capabilities of the cogeneration apparatus 10. In the case of the hospital facility 50, even if the cogeneration apparatus 10 having about 2/3 of the peak power is introduced, the exhaust heat supply amount is insufficient with respect to the demand, and replenishment by the second boiler 20 is indispensable.

従って、コジェネレーションシステム１−１を病院に導入した場合、ピーク電力の２／３程度の大規模コジェネレーション装置１０を導入しても年間排熱利用率は１００％近くになる。コジェネレーション装置１０の平均運転時間も、運転パターンの検討で年間３，０００時間程度以上を確保できるため、電力および熱媒（給湯用温水、冷房用冷水、暖房用温水、蒸気）の製造コストを従来より大幅に削減し、停電時でもピーク電力の２／３程度を供給できるという効果が得られる。   Therefore, when the cogeneration system 1-1 is introduced into a hospital, the annual exhaust heat utilization rate is close to 100% even if the large-scale cogeneration apparatus 10 having about 2/3 of the peak power is introduced. The average operating time of the cogeneration system 10 can be secured about 3,000 hours or more per year by examining the operation pattern, so the production cost of electric power and heat medium (hot water for hot water supply, cold water for cooling, hot water for heating, steam) can be reduced. The effect is that it is possible to supply about 2/3 of the peak power even during a power failure.

病院設備５０のような熱負荷の大きな設備にコジェネレーション装置１０を導入する導入方法により、コジェネレーション装置１０の排熱利用率を低下させないで大容量コジェネレーション装置１０を導入することができる。また、大容量のコジェネレーション装置１０を導入して電力および熱媒の製造コストを削減することが可能である。   With the introduction method of introducing the cogeneration apparatus 10 into a facility having a large heat load such as the hospital facility 50, the large-capacity cogeneration apparatus 10 can be introduced without reducing the exhaust heat utilization rate of the cogeneration apparatus 10. Moreover, it is possible to reduce the manufacturing cost of electric power and a heat medium by introducing the large-capacity cogeneration apparatus 10.

上記のように、本実施形態のコジェネレーションシステム１−１は、電力負荷のベース負荷に基づいて必要な台数のコジェネレーション装置１０を全負荷運転させる。運転させるコジェネレーション装置１０の台数は、例えば、コジェネレーション装置１０の全発電量がベース負荷の電力以下となる台数である。制御装置１は、コジェネレーション装置１０の排熱供給量が病院設備５０の需要に対して不足する場合に第二ボイラ２０を運転する。つまり、制御装置１は、コジェネレーション装置１０の運転を第二ボイラ２０の運転よりも優先するのである。   As described above, the cogeneration system 1-1 according to the present embodiment causes the necessary number of cogeneration apparatuses 10 to operate at full load based on the base load of the power load. The number of cogeneration devices 10 to be operated is, for example, the number of total power generation of the cogeneration device 10 that is equal to or less than the base load power. The control device 1 operates the second boiler 20 when the exhaust heat supply amount of the cogeneration device 10 is insufficient with respect to the demand of the hospital facility 50. That is, the control device 1 gives priority to the operation of the cogeneration device 10 over the operation of the second boiler 20.

制御装置１は、蒸気ヘッダー２２の圧力を定期的にモニタしている。制御装置１は、コジェネレーション装置１０および第二ボイラ２０が停止しているときに蒸気ヘッダー２２の圧力が所定圧以下となると、蒸気ヘッダー２２に対する蒸気の供給開始を決定する。制御装置１は、蒸気ヘッダー２２に対して蒸気を供給する場合、第二ボイラ２０に対して運転開始を指令する。   The control device 1 periodically monitors the pressure of the steam header 22. When the pressure of the steam header 22 is equal to or lower than a predetermined pressure when the cogeneration device 10 and the second boiler 20 are stopped, the control device 1 determines the supply of steam to the steam header 22. When supplying steam to the steam header 22, the control device 1 instructs the second boiler 20 to start operation.

第二ボイラ２０による蒸気の供給がなされて、蒸気ヘッダー２２の圧力が上昇すると、第二ボイラ２０が停止される。第二ボイラ２０が停止されるときの蒸気ヘッダー２２の圧力は、例えば、所定圧よりも高い圧力とされてもよい。   When the supply of steam by the second boiler 20 is performed and the pressure of the steam header 22 increases, the second boiler 20 is stopped. The pressure of the steam header 22 when the second boiler 20 is stopped may be a pressure higher than a predetermined pressure, for example.

また、本実施形態に係るコジェネレーションシステム１−１は、コジェネレーション装置１０の回収排熱利用率を最大化できるように構成されている。コジェネレーションシステム１−１は、コジェネレーション装置１０の排熱の利用可能量を最大化する熱媒製造システムとして機能する。病院設備５０では、給湯負荷は、年間を通してほぼ安定している。この給湯負荷に対してコジェネレーション装置１０の発生温水を優先して利用するために、貯湯槽４４内の湯温を一定に維持する熱量供給において、熱交換器４６からの温水供給が、熱交換器３４からの温水供給よりも優先される。本実施形態では、熱交換器３４，４６には、それぞれ２次側に温水循環ポンプ４８，４９が設けられている。温水循環ポンプ４８，４９は、貯湯槽４４の温水の温度に基づいて制御される。温水循環ポンプ４９が起動される温水の温度は、温水循環ポンプ４８が起動される温水の温度よりも高温である。これにより、コジェネレーション装置１０において発生する温水が、蒸気との熱交換によって生成される温水よりも優先して給湯用に利用される。   Further, the cogeneration system 1-1 according to the present embodiment is configured to maximize the recovered exhaust heat utilization rate of the cogeneration apparatus 10. The cogeneration system 1-1 functions as a heat medium manufacturing system that maximizes the usable amount of exhaust heat of the cogeneration apparatus 10. In the hospital facility 50, the hot water supply load is almost stable throughout the year. In order to preferentially use the hot water generated by the cogeneration apparatus 10 for this hot water supply load, in the heat supply that maintains the hot water temperature in the hot water storage tank 44 constant, the hot water supply from the heat exchanger 46 is heat exchange. Priority is given to hot water supply from the vessel 34. In the present embodiment, the heat exchangers 34 and 46 are respectively provided with hot water circulation pumps 48 and 49 on the secondary side. The hot water circulation pumps 48 and 49 are controlled based on the temperature of the hot water in the hot water storage tank 44. The temperature of the hot water at which the hot water circulation pump 49 is activated is higher than the temperature of the hot water at which the hot water circulation pump 48 is activated. Thereby, the warm water generated in the cogeneration apparatus 10 is used for hot water supply with priority over the warm water generated by heat exchange with the steam.

つまり、本実施形態のコジェネレーションシステム１−１は、コジェネレーション装置１０の回収温水をコジェネレーション装置１０以外のボイラである第二ボイラ２０で発生する蒸気に対して優先利用する熱媒供給方法を備えている。また、コジェネレーションシステム１−１は、コジェネレーション装置１０の回収温水を熱交換器３４で生成する温水に対して優先利用する熱媒供給方法も備えている。温水循環ポンプ４８，４９の起動温度の温度差は、例えば、２℃程度とされてもよい。   That is, the cogeneration system 1-1 of the present embodiment uses a heating medium supply method that preferentially uses the recovered hot water of the cogeneration device 10 with respect to the steam generated in the second boiler 20 that is a boiler other than the cogeneration device 10. I have. The cogeneration system 1-1 also includes a heating medium supply method that preferentially uses the recovered hot water of the cogeneration apparatus 10 with respect to the hot water generated by the heat exchanger 34. The temperature difference between the starting temperatures of the hot water circulation pumps 48 and 49 may be about 2 ° C., for example.

このように、コジェネレーション装置１０で発生する蒸気および温水が、優先的に利用されることにより、コジェネレーション装置１０の回収排熱利用率を向上させることができる。よって、コジェネレーション装置１０の容量を可能な限り大きくすることが可能であり、経済性、電力供給の安定性を向上させることができる。   As described above, the steam and hot water generated in the cogeneration apparatus 10 are preferentially used, whereby the recovered exhaust heat utilization rate of the cogeneration apparatus 10 can be improved. Therefore, it is possible to increase the capacity of the cogeneration apparatus 10 as much as possible, and it is possible to improve economy and stability of power supply.

本実施形態では、コジェネレーション装置１０において発生する蒸気量が、低圧蒸気として利用される蒸気量を上回る場合には、余剰分の蒸気が冷房用や暖房用に利用される。従って、コジェネレーション装置１０で発生する蒸気を全量有効利用することができる。本実施形態のコジェネレーションシステム１−１によれば、コジェネレーション装置１０の回収排熱利用率を１００％近くまで高めることが可能である。   In this embodiment, when the amount of steam generated in the cogeneration apparatus 10 exceeds the amount of steam used as low-pressure steam, the surplus steam is used for cooling or heating. Therefore, all the steam generated in the cogeneration apparatus 10 can be effectively used. According to the cogeneration system 1-1 of the present embodiment, the recovered exhaust heat utilization rate of the cogeneration apparatus 10 can be increased to nearly 100%.

また、病院設備５０の負荷が大きく、コジェネレーション装置１０で発生する蒸気では蒸気量が不足する場合、不足分の蒸気は第二ボイラ２０の蒸気で補うことができる。よって、本実施形態に係るコジェネレーションシステム１−１は、病院設備５０に対して安定的に蒸気、温水および冷水を供給することができる。   Moreover, when the load of the hospital facility 50 is large and the amount of steam generated by the steam generated by the cogeneration apparatus 10 is insufficient, the insufficient steam can be supplemented by the steam of the second boiler 20. Therefore, the cogeneration system 1-1 according to the present embodiment can stably supply steam, hot water, and cold water to the hospital facility 50.

また、本実施形態に係るコジェネレーションシステム１−１は、熱源機器としての第二ボイラ２０が複数台設置されている。最大容量の熱源機器が故障してもピーク負荷に対応でき、低負荷時に効率的に運用できるように、同容量機を４台以上の構成とすることが好ましい。また、機器のメーカが有する群管理システムを採用することが好ましい。   In the cogeneration system 1-1 according to the present embodiment, a plurality of second boilers 20 as heat source devices are installed. It is preferable to have four or more units of the same capacity so that a peak load can be dealt with even if the heat source device with the maximum capacity fails, and it can be operated efficiently at low loads. It is also preferable to employ a group management system owned by the manufacturer of the device.

また、本実施形態に係るコジェネレーションシステム１−１は、停電時あるいはガスの供給が停止した場合にも病院機能を維持することができる。コジェネレーション装置１０の定格出力の合計は、病院機能を維持するために必要な電力以上である。従って、停電時にもコジェネレーション装置１０から供給する電力により病院機能を維持することができる。燃料のガスが供給されていれば、長期停電時であっても病院機能を維持することができる。病院設備５０等の熱負荷の大きな（例えば、消費電力に対する熱負荷の割合が大きな）設備にコジェネレーション装置１０を導入する導入方法によれば、コジェネレーション装置１０の発電により、電力会社の長期停電時でも建物や設備の継続使用に最低限必要な電力を安価に確保することができる。また、長期停電時にもコジェネレーション装置１０によって相当量の熱媒を供給することができると共に、コジェネレーション装置１０の排熱を最大限利用することができるという利点がある。   In addition, the cogeneration system 1-1 according to the present embodiment can maintain the hospital function even when a power failure occurs or when the gas supply is stopped. The sum of the rated outputs of the cogeneration apparatus 10 is equal to or greater than the power required to maintain the hospital function. Therefore, the hospital function can be maintained by the power supplied from the cogeneration apparatus 10 even during a power failure. If fuel gas is supplied, the hospital function can be maintained even during long-term power outages. According to the introduction method of introducing the cogeneration device 10 into a facility having a large heat load (for example, the ratio of the heat load to the power consumption is large) such as the hospital facility 50, a long-term power outage of the power company is caused by the power generation of the cogeneration device Even at times, the minimum power required for continued use of buildings and equipment can be secured at low cost. In addition, there is an advantage that a considerable amount of heat medium can be supplied by the cogeneration apparatus 10 even during a long-term power outage and the exhaust heat of the cogeneration apparatus 10 can be utilized to the maximum extent.

また、電力会社の供給能力が不足した場合や、計画停電がなされたときにもその影響を大幅に軽減することができる。また、コジェネレーション装置１０が日常的に運転されるシステムであるため、非常用電源としてのコジェネレーション装置１０の信頼性が格段に向上する。また、コジェネレーションシステム１−１の導入により、受電電圧を特別高圧から高圧に下げることができれば、特高受変電設備および非常用発電機が不要となるので建設費を圧縮できる。   Moreover, when the power supply capacity of the electric power company is insufficient or when a planned power failure occurs, the influence can be significantly reduced. In addition, since the cogeneration apparatus 10 is a system that is operated on a daily basis, the reliability of the cogeneration apparatus 10 as an emergency power supply is significantly improved. In addition, if the receiving voltage can be lowered from the extra high voltage to the high voltage by introducing the cogeneration system 1-1, the extra high power receiving / transforming equipment and the emergency generator are not required, and the construction cost can be reduced.

ガスの供給が停止した場合、コジェネレーション装置１０の運転が停止する。これに対しては、コジェネレーション装置１０の停止時にも、自家発補給電力の契約をしておくことで、電力会社から通常の契約電力に加えて自家発補給電力の供給が受けられるので、ガスの供給が停止した場合にも病院機能を維持することが可能である。   When the gas supply is stopped, the operation of the cogeneration apparatus 10 is stopped. In response to this, even when the cogeneration device 10 is stopped, it is possible to receive a supply of self-supplied replenishment power in addition to normal contract power by making a contract for self-supplied replenishment power. It is possible to maintain the hospital function even if the supply is stopped.

以上のように、本実施形態に係るコジェネレーション装置１０の導入方法は、ガスを燃料とする大容量のコジェネレーション装置１０と買電の適切な組合せによる電力供給システムを病院等の熱負荷の大きな設備に導入することにより、商用電力またはガスの供給が長時間停止しても、ピーク電力の２／３程度の電力を経済的に確保することを可能とする。   As described above, the method for introducing the cogeneration apparatus 10 according to the present embodiment has a large heat load in a hospital or the like in an electric power supply system using an appropriate combination of a large-capacity cogeneration apparatus 10 that uses gas as fuel and power purchase. By introducing it into the facility, it is possible to economically secure about 2/3 of the peak power even if the supply of commercial power or gas is stopped for a long time.

［実施形態の変形例］
実施形態の変形例について説明する。上記実施形態では、蒸気ヘッダー２２の圧力が所定圧以下となると、第二ボイラ２０の運転が開始された。これに代えて、コジェネレーション装置１０による蒸気の供給が開始されても蒸気ヘッダー２２の圧力が上昇しない場合に第二ボイラ２０の運転が開始されるようにしてもよい。 [Modification of Embodiment]
A modification of the embodiment will be described. In the said embodiment, when the pressure of the steam header 22 became below predetermined pressure, the driving | operation of the 2nd boiler 20 was started. Alternatively, the operation of the second boiler 20 may be started when the pressure of the steam header 22 does not increase even when the supply of steam by the cogeneration apparatus 10 is started.

上記の実施形態および実施形態の変形例によれば、コジェネレーション装置の排熱の利用量の増大と利用率を向上することができるという効果を有する。その結果、コジェネレーション装置の大容量化と稼働率の向上が可能となる。上記の実施形態および実施形態の変形例は、年間の排熱利用可能量が多い大規模な病院、ホテル、データセンター、商業施設等に有効である。上記の実施形態および実施形態の変形例によれば、例えば、病院の場合、排熱利用率≒１００％でピーク電力の２／３程度の大規模コジェネレーション装置の導入を可能とし、その結果、（１）停電時でも病院の機能を維持できる、（２）電力および熱媒の製造コストを大幅に削減できる、（３）建設費も削減できる、という効果が得られる。これらの効果は、ホテルなどでも同様である。   According to said embodiment and the modification of embodiment, it has the effect that increase of the utilization amount of exhaust heat of a cogeneration apparatus and a utilization factor can be improved. As a result, the capacity of the cogeneration apparatus can be increased and the operation rate can be improved. The above-described embodiments and modifications of the embodiments are effective for large-scale hospitals, hotels, data centers, commercial facilities, and the like that have a large amount of available exhaust heat annually. According to the above embodiment and the modification of the embodiment, for example, in the case of a hospital, it is possible to introduce a large-scale cogeneration apparatus with about 2/3 of the peak power at an exhaust heat utilization rate of approximately 100%, and as a result, (1) The function of the hospital can be maintained even in the event of a power failure, (2) the manufacturing cost of electric power and heat medium can be greatly reduced, and (3) the construction cost can be reduced. These effects are the same in hotels and the like.

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。   The contents disclosed in the above embodiments and modifications can be executed in appropriate combination.

１−１ コジェネレーションシステム
１ 制御装置
１０ コジェネレーション装置
１１ エンジン
１２ 発電機
１３ 第一ボイラ
２０ 第二ボイラ
２２ 蒸気ヘッダー
３０ 蒸気利用設備
５０ 病院設備
６１ 本線
６２ 予備線
６３ 系統連係保護継電器
６７ 高圧母線 1-1 Cogeneration System 1 Control Device 10 Cogeneration Device 11 Engine 12 Generator 13 First Boiler 20 Second Boiler 22 Steam Header 30 Steam Utilization Equipment 50 Hospital Equipment 61 Main Line 62 Spare Line 63 Grid Linkage Protection Relay 67 High Voltage Bus

Claims (8)

コジェネレーション装置の回収蒸気を給湯、冷暖房および蒸気供給に利用し、かつ前記回収蒸気を前記コジェネレーション装置以外のボイラで発生する蒸気に対して優先利用する熱媒供給方法。   A heating medium supply method in which recovered steam of a cogeneration apparatus is used for hot water supply, cooling and heating, and steam supply, and the recovered steam is preferentially used for steam generated in a boiler other than the cogeneration apparatus. コジェネレーション装置の回収温水を給湯および暖房に利用し、かつ前記回収温水を前記コジェネレーション装置以外のボイラで発生する蒸気に対して優先利用する熱媒供給方法。   A heating medium supply method in which recovered hot water of a cogeneration device is used for hot water supply and heating, and the recovered hot water is preferentially used for steam generated in a boiler other than the cogeneration device. コジェネレーション装置の排熱の利用可能量を最大化する熱媒製造システム。   A heating medium manufacturing system that maximizes the amount of waste heat available for cogeneration equipment. 排熱利用率を低下させないで大容量コジェネレーション装置を導入するコジェネレーション装置の導入方法。   A method of introducing a cogeneration device that introduces a large-capacity cogeneration device without reducing the exhaust heat utilization rate. コジェネレーション装置の発電により、電力会社の長期停電時でも建物の継続使用に必要な電力を安価に確保するコジェネレーション装置の導入方法。   A method of introducing a cogeneration device that secures the power required for continued use of the building at low cost even during a long-term power outage by a power company through the power generation of the cogeneration device. 大容量のコジェネレーション装置を導入して電力および熱媒の製造コストを削減するコジェネレーション装置の導入方法。   A method of introducing a cogeneration device that introduces a large-capacity cogeneration device to reduce the production cost of electric power and heat medium. 商用電力またはガスの供給が長時間停止しても、ピーク電力の２／３程度の電力を経済的に確保するコジェネレーション装置の導入方法。   A method of introducing a cogeneration apparatus that economically secures about 2/3 of the peak power even when the supply of commercial power or gas is stopped for a long time. コジェネレーション装置と、
前記コジェネレーション装置以外のボイラと、
請求項１または２に記載の熱媒供給方法と、を備えるコジェネレーションシステム。 Cogeneration equipment,
Boilers other than the cogeneration device,
A cogeneration system comprising the heating medium supply method according to claim 1.
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