JP2021076073A - Gas engine system - Google Patents

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正明 佐香
孝徳 芝原
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孝徳 芝原
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尚 堀江
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Abstract

To provide a gas engine system that can control a supply air temperature to make it suitable for an operation request for various types of gas engines regardless of an atmospheric condition.SOLUTION: A gas engine system includes: a gas engine 2; a power generator 3 generating electric power by using rotating power of the gas engine 2; a supercharger 4 including a compressor 10 and a turbine 11; a supply air cooling device 5 cooling supply air compressed by the compressor 10 by using cooling water cooled by the atmosphere; and an intake air temperature adjustment device 6 adjusting a temperature of intake air to be supplied from an intake air introduction part 8 introducing the atmosphere to the compressor. The intake air temperature adjustment device 6 includes: an exhaust heat recovery part 44 recovering exhaust heat generated in the gas engine 2; a temperature adjustment device 25 adjusting a temperature of intake air by using the recovered exhaust heat; and a controller 26 controlling the temperature adjustment device 25. The controller 26 acquires a temperature of supply air to be supplied to the gas engine 2 or a temperature of burned gas discharged from the gas engine 2, and controls the temperature of intake air so that the acquired temperature becomes a predetermined target temperature.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガスエンジンを用いて発電を行うガスエンジンシステムに関する。 The present invention relates to a gas engine system that generates electricity using a gas engine.

ガスエンジンを用いて発電を行うガスエンジンシステムにおいて、ガスエンジンの効率を向上させ、ガスエンジンシステムとしての発電効率を高めるために、大気(吸気)を圧縮する過給機が設けられる。過給機の圧縮機で圧縮された空気(給気)は、圧縮により高温状態となるため、ガスエンジンシステムは、高温給気をガスエンジンに供給する前に冷却するための給気冷却装置を備えている。 In a gas engine system that generates electricity using a gas engine, a supercharger that compresses the atmosphere (intake) is provided in order to improve the efficiency of the gas engine and increase the power generation efficiency of the gas engine system. Since the air (supply air) compressed by the compressor of the supercharger becomes hot due to compression, the gas engine system provides an air supply cooling device for cooling the high temperature supply air before supplying it to the gas engine. I have.

給気冷却装置は、例えば、多くの場合、2つの冷却器から構成される。過給機から出た高温給気はまず、第1冷却器を通過し、一次冷却される。この時に用いられる冷却水はガスエンジンを冷却した後の比較的高温の冷却水が用いられる。第1冷却器にて一次冷却された給気は第2冷却器を通過し、ガスエンジンに供給される。第2冷却器の冷却水は、大気温度や湿度等に影響される冷却源またはラジエータ等の、屋外に設置される冷却水供給設備から供給される冷却水を用いて冷却するように構成される。給気冷却装置は、ガスエンジンに供給される給気空気の温度を適切な温度に制御することにより、給気空気と燃料を最適に近い空燃比となるように予混合できる。その空燃比の混合気体が、ガスエンジンにて燃焼し、その結果、ガスエンジンが最高効率点近傍で運転できる。第2冷却器出口の給気温度tは予め定められた目標温度ts2になるように、冷却水の温度および流量を調整するように構成されている。 The air supply cooling device is often composed of, for example, two coolers. The high-temperature air supply from the supercharger first passes through the first cooler and is first cooled. As the cooling water used at this time, relatively high temperature cooling water after cooling the gas engine is used. The air supply that has been primarily cooled by the first cooler passes through the second cooler and is supplied to the gas engine. The cooling water of the second cooler is configured to be cooled by using cooling water supplied from a cooling water supply facility installed outdoors, such as a cooling source or a radiator that is affected by atmospheric temperature, humidity, or the like. .. The supply air cooling device can premix the supply air and the fuel so as to have an air-fuel ratio close to the optimum by controlling the temperature of the supply air supplied to the gas engine to an appropriate temperature. The mixture of air-fuel ratios burns in the gas engine, and as a result, the gas engine can be operated near the maximum efficiency point. As the supply air temperature t 2 of the second cooler outlet becomes a target temperature t s2 predetermined, and is configured to adjust the temperature and flow rate of the cooling water.

給気冷却装置の第2冷却器は、屋外に設置される冷却水供給装置から供給される冷却水を用いて第1冷却器の出口給気を冷却する。屋外に設置される冷却水供給装置から給気冷却装置に供給される冷却水は、大気条件(大気温度、相対温度、大気圧力、太陽熱、風速等)の影響を強く受けるため、冷却水温度は大気条件によって変化する。このため、年間を通じて高温多湿な地域や、夏季と冬季の大気条件が著しく異なる地域、または昼夜の大気条件が著しく変化する地域では、上記のようなガスエンジンシステムをそのまま導入、使用すると、第二冷却器の冷却水温度の変化により、予め定められた給気空気の目標温度ts2に制御することができない。そのため、給気が目標温度ts2より高いまま燃料と予混合され、ガスエンジンにて燃焼される。その場合、最高効率点で運転できる空燃比を達成できず、発電効率は低下する。 The second cooler of the supply air cooling device cools the outlet air supply of the first cooler by using the cooling water supplied from the cooling water supply device installed outdoors. The cooling water supplied from the cooling water supply device installed outdoors to the air supply cooling device is strongly affected by atmospheric conditions (atmospheric temperature, relative temperature, atmospheric pressure, solar heat, wind speed, etc.), so the cooling water temperature is It changes depending on the atmospheric conditions. Therefore, in areas with high temperature and humidity throughout the year, areas where the air conditions in summer and winter are significantly different, or areas where air conditions change significantly during the day and night, if the above gas engine system is introduced and used as it is, it will be second. Due to the change in the cooling water temperature of the cooler, it is not possible to control the predetermined target temperature t s2 of the supply air. Therefore, the supply air is premixed with the fuel while being higher than the target temperature t s2, and is burned in the gas engine. In that case, the air-fuel ratio that can be operated at the highest efficiency point cannot be achieved, and the power generation efficiency is lowered.

上記のようなガスエンジンシステムにおいて吸気温度(過給機の入口温度)または過給機出口の高温給気を冷却することに関して、下記特許文献1から3が提案されている。特許文献1には、上記のような大気により冷却水を冷却する給気冷却装置の代わりに、ガスエンジンの排熱を利用した吸収冷凍機を用いることが示されている。また、特許文献2には、過給機に供給される吸気を用いてガスエンジンの液化燃料を気化させることにより、液化燃料との熱交換で吸気を冷却することが示されている。また、特許文献3には、液化燃料を気化させることにより吸気を冷却する冷却水を冷却することが示されている。 Patent Documents 1 to 3 below have been proposed with respect to cooling the intake air temperature (inlet temperature of the supercharger) or the high-temperature air supply at the outlet of the supercharger in the gas engine system as described above. Patent Document 1 discloses that an absorption chiller utilizing the exhaust heat of a gas engine is used instead of the air supply cooling device that cools the cooling water by the atmosphere as described above. Further, Patent Document 2 discloses that the intake air supplied to the turbocharger is used to vaporize the liquefied fuel of the gas engine to cool the intake air by heat exchange with the liquefied fuel. Further, Patent Document 3 discloses that the cooling water for cooling the intake air is cooled by vaporizing the liquefied fuel.

特開2001−193563号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-193563 特開2014−80892号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-80892 特開2006−177213号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-177213

特許文献1では、大気により冷却水を冷却する給気冷却装置をそのまま使用することができないため、導入する地域の気候条件に応じて大きな設計変更または仕様変更が必要となる。また、特許文献2は、液化燃料の導入経路と、空気の導入経路とを交差させる必要があるため、配管等の構造が複雑となる。同様に、特許文献3は、液化燃料の導入経路と、空気の導入経路との間に冷却水の配管を敷設する必要があるため、配管等の構造が複雑となる。さらに、特許文献2では、吸気を直接液化燃料の気化熱で冷却するため、大気の温度によって導入される吸気の温度が変化する。また、特許文献3では、冷却水の温度を一定に制御しているため、大気の温度によって導入される吸気の温度が変化する。 In Patent Document 1, since the air supply cooling device that cools the cooling water by the atmosphere cannot be used as it is, a major design change or specification change is required according to the climatic conditions of the area where the cooling water is introduced. Further, in Patent Document 2, since it is necessary to intersect the introduction path of the liquefied fuel and the introduction path of the air, the structure of the piping or the like becomes complicated. Similarly, in Patent Document 3, since it is necessary to lay a pipe for cooling water between the introduction path for liquefied fuel and the introduction path for air, the structure of the pipe or the like becomes complicated. Further, in Patent Document 2, since the intake air is directly cooled by the heat of vaporization of the liquefied fuel, the temperature of the intake air introduced changes depending on the temperature of the atmosphere. Further, in Patent Document 3, since the temperature of the cooling water is controlled to be constant, the temperature of the intake air introduced changes depending on the temperature of the atmosphere.

また、大気の温度によってガスエンジンに供給される給気の温度が変化する問題は、大気の温度が高い場合だけでなく、このようなガスエンジンシステムを厳冬期がある地域に導入する場合等、大気の温度が低い場合にも生じ得る。すなわち、大気の温度が低い場合には、外気より吸気する吸気温度が低くなり、過給機の圧縮機の特性および機械的な制限、例えば、低温強度や固定羽根角度による吸気流量限度等(例えばサージング)、により圧縮機が使用できなくなる。そのため、吸気源を外気から室内空気に切り替える機械的設備を設置するか、または、年間を通じて常にガスエンジンに室内空気を供給する室内吸気設備を設置しなければならない。このような大気の温度が低い場合においては、特許文献1から3には何らの示唆もない。したがって、上記のようなガスエンジンシステムにおいては、吸気条件が大気の低温空気から室内の比較的高温の空気に変わることはあっても、室内空気温度を何らかの方法で制御しない限り、空気の温度差はあっても、室内空気は夏期は高温であり、冬期は低温であることは変わりない。したがって、大気条件(室内条件)によらず給気温度tを目標温度ts2に制御し、常に給気空気と燃料とを最適に近い空燃比となるように予混合することは室内条件如何となるため、最適に近い空燃比は成り行きとなり、制御できるものではない。 In addition, the problem that the temperature of the supply air supplied to the gas engine changes depending on the temperature of the atmosphere is not only when the temperature of the atmosphere is high, but also when introducing such a gas engine system in an area where there is a severe winter season. It can also occur when the temperature of the atmosphere is low. That is, when the temperature of the atmosphere is low, the intake air temperature to be taken in is lower than that of the outside air, and the characteristics and mechanical restrictions of the compressor of the supercharger, such as the low temperature intensity and the intake flow rate limit due to the fixed blade angle (for example). Surging), which makes the compressor unusable. Therefore, it is necessary to install mechanical equipment that switches the intake source from outside air to indoor air, or install indoor intake equipment that constantly supplies indoor air to the gas engine throughout the year. In such a case where the temperature of the atmosphere is low, Patent Documents 1 to 3 have no suggestion. Therefore, in the gas engine system as described above, even if the intake condition changes from the low temperature air in the atmosphere to the relatively high temperature air in the room, the temperature difference of the air is not controlled unless the indoor air temperature is controlled in some way. Nevertheless, indoor air is still hot in the summer and cold in the winter. Thus, the supply air temperature t 2 regardless of the atmospheric conditions (room conditions) is controlled to a target temperature t s2, always room conditions whether the premixing so that near optimum air-fuel ratio of the supply air and fuel Therefore, the air-fuel ratio close to the optimum is a matter of course and cannot be controlled.

本発明は、上記課題を解決するものであり、大気条件によらず各種のガスエンジンの運転要求に適した給気温度に制御することができるガスエンジンシステムを提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a gas engine system capable of controlling a supply air temperature suitable for operating requirements of various gas engines regardless of atmospheric conditions.

本発明の一態様に係るガスエンジンシステムは、ガスエンジンと、前記ガスエンジンの回転動力により発電を行う発電機と、前記ガスエンジンに供給される給気を圧縮する圧縮機および前記ガスエンジンから排出される燃焼後ガスから動力を発生させるタービンを有する過給機と、前記圧縮機により圧縮された給気を、給気を冷却する給気冷却装置と、大気を取り込む吸気導入部から前記圧縮機に供給される吸気の温度を調整する吸気温度調整装置と、を備え、前記吸気温度調整装置は、前記ガスエンジンで生じた排熱を回収する排熱回収部と、回収した排熱を用いて前記吸気の温度を調整する温度調整器と、前記温度調整器を制御する制御器と、を含み、前記制御器は、前記ガスエンジンに供給される給気の温度、または、前記ガスエンジンから排出される排気の温度を取得し、取得した温度が所定の目標温度になるように、前記吸気の温度を制御する。 The gas engine system according to one aspect of the present invention includes a gas engine, a generator that generates heat by the rotational power of the gas engine, a compressor that compresses the supply air supplied to the gas engine, and discharge from the gas engine. A supercharger having a turbine that generates power from the gas after combustion, an air supply cooling device that cools the supply air compressed by the compressor, and the compressor from an intake introduction unit that takes in air. The intake air temperature adjusting device includes an intake air temperature adjusting device for adjusting the temperature of the intake air supplied to the gas engine, and the intake air temperature adjusting device uses an exhaust heat recovery unit for recovering exhaust heat generated by the gas engine and the recovered exhaust heat. A temperature controller for adjusting the temperature of the intake air and a controller for controlling the temperature controller are included, and the controller is the temperature of the supply air supplied to the gas engine or discharged from the gas engine. The temperature of the exhaust air to be generated is acquired, and the temperature of the intake air is controlled so that the acquired temperature becomes a predetermined target temperature.

上記構成によれば、大気により冷却された冷却水を用いて冷却する給気冷却装置で生じた排熱を回収し、その排熱を用いて過給機の圧縮機に供給される吸気の温度が調整される。この際、ガスエンジンに供給される給気の温度、または、ガスエンジンから排出される排気の温度が所定の目標温度となるように吸気の温度が調整される。したがって、大気条件によらずガスエンジンの運転要求に適した温度に制御することができる。 According to the above configuration, the exhaust heat generated by the air supply cooling device that cools using the cooling water cooled by the atmosphere is recovered, and the exhaust heat is used to supply the temperature of the intake air to the compressor of the turbocharger. Is adjusted. At this time, the temperature of the intake air is adjusted so that the temperature of the supply air supplied to the gas engine or the temperature of the exhaust gas discharged from the gas engine becomes a predetermined target temperature. Therefore, the temperature can be controlled to be suitable for the operating requirements of the gas engine regardless of the atmospheric conditions.

前記温度調整器は、前記排熱回収部で回収した排熱を用いて前記吸気を冷却するための冷却水を冷却する冷却水冷却装置を備えてもよい。 The temperature controller may include a cooling water cooling device that cools the cooling water for cooling the intake air by using the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery unit.

上記構成によれば、大気の温度が高く、給気冷却装置単体では給気の温度を目標温度に下げられない場合であっても、ガスエンジンより発生する排熱を用いた冷却水冷却装置により製造した冷水により吸気を過給機で圧縮する前に予め冷却することにより、圧縮機出口温度が低下するため、給気温度を目標温度に制御することができる。 According to the above configuration, even if the temperature of the atmosphere is high and the temperature of the supply air cannot be lowered to the target temperature by the supply air cooling device alone, the cooling water cooling device using the exhaust heat generated from the gas engine is used. By pre-cooling the intake air with the produced cold water before compressing it with the supercharger, the compressor outlet temperature is lowered, so that the supply air temperature can be controlled to the target temperature.

前記排熱回収部は、前記排熱を温水または蒸気として回収し、前記温度調整器は、前記冷却水冷却装置からの冷却水を前記吸気導入部に供給する冷却配管と、前記排熱回収部からの前記温水を、前記吸気を加熱するために前記吸気導入部に供給する加熱配管と、前記吸気導入部に接続する配管を、前記冷却配管と前記加熱配管との間で切り替える配管切替部と、を備えてもよい。 The exhaust heat recovery unit recovers the exhaust heat as hot water or steam, and the temperature controller has a cooling pipe that supplies cooling water from the cooling water cooling device to the intake air introduction unit, and the exhaust heat recovery unit. A heating pipe that supplies the hot water from the above to the intake air introduction unit to heat the intake air, and a pipe switching unit that switches the pipe connecting to the intake air introduction unit between the cooling pipe and the heating pipe. , May be provided.

上記構成によれば、大気の温度が高く、給気冷却装置では給気の温度を目標温度に下げられない場合であっても、冷却水冷却装置により排熱を用いて冷却した冷却水により吸気を過給機の圧縮機にて圧縮する前に予め冷却することができる。さらに、大気の温度が低く、大気温度が過給機の圧縮機における吸気温度の下限値以下になった場合でも、外気吸気から室内吸気に切り替えるといった複雑な機構を使用することなく、温水として回収される排熱を吸気導入部に供給することにより、吸気を過給機の圧縮機にて圧縮する前に予め温めておくことができる。また、吸気導入部に接続される配管が、冷却水が流通する冷却配管と、温水が流通する加熱配管との間で切り替え可能に構成される。このため、季節によって大気の温度が大きく変化する地域等にガスエンジンシステムを敷設する場合であっても、時期によって大掛かりな吸気設備、および吸気方法の変更等を行う必要性をなくすことができる。大気温度が低い季節や時期であっても、大気温度は一定ではなく、常に変化するため、その変化に対応して吸気方法を逐次切り替えることは非常に困難である。 According to the above configuration, even if the temperature of the atmosphere is high and the air supply cooling device cannot lower the temperature of the supply air to the target temperature, the air is taken in by the cooling water cooled by the cooling water cooling device using the exhaust heat. Can be pre-cooled before being compressed by the compressor of the supercharger. Furthermore, even if the atmospheric temperature is low and the atmospheric temperature falls below the lower limit of the intake air temperature in the turbocharger compressor, it is recovered as hot water without using a complicated mechanism such as switching from outside air intake to indoor intake. By supplying the exhaust heat to the intake air introduction unit, the intake air can be preheated before being compressed by the compressor of the supercharger. Further, the pipe connected to the intake intake portion is configured to be switchable between a cooling pipe through which cooling water flows and a heating pipe through which hot water flows. Therefore, even when the gas engine system is installed in an area where the temperature of the atmosphere changes greatly depending on the season, it is possible to eliminate the need to make a large-scale change of the intake equipment and the intake method depending on the season. Even in the seasons and seasons when the atmospheric temperature is low, the atmospheric temperature is not constant and constantly changes, so it is very difficult to switch the intake method sequentially in response to the change.

前記排熱回収部は、前記排熱を温水または蒸気として回収し、前記冷却水冷却装置は、前記温水または蒸気を用いて前記冷却水を製造する温水または蒸気吸収式チラーであってもよい。 The exhaust heat recovery unit may recover the exhaust heat as hot water or steam, and the cooling water cooling device may be a hot water or steam absorption chiller that produces the cooling water using the hot water or steam.

上記構成によれば、排熱を利用して吸気を冷却する冷却水を容易に製造することができる。 According to the above configuration, cooling water for cooling the intake air can be easily produced by utilizing the exhaust heat.

前記排熱回収部は、前記排熱を温水として回収し、前記温度調整器は、前記排熱回収部からの前記温水を、前記吸気を加熱するために前記吸気導入部に供給する加熱配管を備えてもよい。 The exhaust heat recovery unit recovers the exhaust heat as hot water, and the temperature controller provides a heating pipe that supplies the hot water from the exhaust heat recovery unit to the intake air introduction unit in order to heat the intake air. You may prepare.

上記構成によれば、大気の温度が低く、吸気温度が低くなる場合であっても吸気方法を屋外から室内へ切り替える必要がなくなる。すなわち、温水として回収される排熱を吸気導入部に供給することにより、吸気が過給機の圧縮機に入る前に、吸気を予め温めておくことができるため、給気冷却装置で給気の温度を目標温度に制御できる。 According to the above configuration, it is not necessary to switch the intake method from outdoor to indoor even when the temperature of the atmosphere is low and the intake air temperature is low. That is, by supplying the exhaust heat recovered as hot water to the intake intake section, the intake air can be preheated before the intake air enters the compressor of the supercharger, so that the air supply is supplied by the air supply cooling device. The temperature can be controlled to the target temperature.

前記制御器は、前記給気を加熱するために設定される前記目標温度を所定の第1の目標温度とする第1の制御モードと、前記給気を加熱するために設定される前記目標温度を前記第1の目標温度より高い第2の目標温度とする第2の制御モードとを切り替えて実行可能としてもよい。 The controller has a first control mode in which the target temperature set for heating the air supply is set as a predetermined first target temperature, and the target temperature set for heating the air supply. May be feasible by switching between the second control mode in which the second target temperature is higher than the first target temperature.

上記構成によれば、給気温度が第1制御モードにおける第1の目標温度より高い第2の目標温度となるように、吸気温度が制御されるため、燃焼後ガス温度が上昇し、排気ガス温度も上昇する。したがって、排気ガス経路における排熱量が増加し、排気ガス経路における熱回収量が増加する。給気温度の目標温度が第1の目標温度より高い第2の目標温度に制御されるため、これによる空燃比が最適に近い空燃比からずれることにより、発電効率は低下する。しかし、総合熱効率という面で考えれば、発電効率低下に伴い、増加する燃料の入熱量の増加量に比べ、熱回収量の増加量の方が多くなるため、システム全体の総合熱効率を向上させることができる。 According to the above configuration, since the intake air temperature is controlled so that the supply air temperature becomes the second target temperature higher than the first target temperature in the first control mode, the gas temperature after combustion rises and the exhaust gas. The temperature also rises. Therefore, the amount of exhaust heat in the exhaust gas path increases, and the amount of heat recovery in the exhaust gas path increases. Since the target temperature of the supply air temperature is controlled to the second target temperature higher than the first target temperature, the air-fuel ratio due to this is deviated from the air-fuel ratio close to the optimum, and the power generation efficiency is lowered. However, in terms of overall thermal efficiency, the amount of increase in heat recovery is larger than the amount of increase in fuel input as the power generation efficiency decreases, so the overall thermal efficiency of the entire system should be improved. Can be done.

前記給気冷却装置は、前記ガスエンジンを冷却する第1冷却水経路において前記ガスエンジンからの戻り経路に設けられた第1給気冷却器と、前記第1冷却水経路とは別の第2冷却水経路に設けられた第2給気冷却器と、を備え、前記第1給気冷却器は、前記過給機と前記ガスエンジンとの間の給気経路において前記第2給気冷却器より上流側に設けられ、前記排熱回収部は、前記第1冷却水経路の前記戻り経路において前記第1給気冷却器より下流側に設けられてもよい。 The air supply cooling device includes a first air supply cooler provided in a return path from the gas engine in a first cooling water path for cooling the gas engine, and a second cooling water path different from the first cooling water path. A second air supply cooler provided in the cooling water path is provided, and the first air supply cooler is the second air supply cooler in the air supply path between the supercharger and the gas engine. The exhaust heat recovery unit may be provided on the upstream side, and may be provided on the downstream side of the first air supply cooler in the return path of the first cooling water path.

上記構成によれば、冷却水がより高温となる第1冷却水経路の戻り経路において、排熱を回収することにより、より幅広い温度範囲において吸気の温度を調整することができる。 According to the above configuration, the temperature of the intake air can be adjusted in a wider temperature range by recovering the exhaust heat in the return path of the first cooling water path in which the cooling water becomes hotter.

前記給気冷却装置は、前記ガスエンジンを冷却する第1冷却水経路において前記ガスエンジンからの戻り経路に設けられた第1給気冷却器と、前記第1冷却水経路とは別の第2冷却水経路に設けられた第2給気冷却器と、を備え、前記第1給気冷却器は、前記過給機と前記ガスエンジンとの間の給気経路において前記第2給気冷却器より上流側に設けられ、前記排熱回収部は、前記第2冷却水経路において前記第2給気冷却器より下流側に設けられてもよい。 The air supply cooling device includes a first air supply cooler provided in a return path from the gas engine in a first cooling water path for cooling the gas engine, and a second cooling water path different from the first cooling water path. A second air supply cooler provided in the cooling water path is provided, and the first air supply cooler is the second air supply cooler in the air supply path between the supercharger and the gas engine. The exhaust heat recovery unit may be provided on the upstream side and may be provided on the downstream side of the second air supply cooler in the second cooling water path.

上記構成によれば、給気経路において第2給気冷却器より上流側に設けられた第1給気冷却器において給気が冷却されることにより、第2給気冷却器の入口における給気温度を予め下げることができる。したがって、温度の低い第2給気冷却器から回収される排熱を利用して吸気温度を調整しつつより温度の高い第1給気冷却器から回収される排熱を別途利用することができるため、より効率よく排熱を再利用することができる。 According to the above configuration, the air supply is cooled by the first air supply cooler provided on the upstream side of the second air supply cooler in the air supply path, so that the air supply at the inlet of the second air supply cooler The temperature can be lowered in advance. Therefore, it is possible to separately use the exhaust heat recovered from the first air supply cooler having a higher temperature while adjusting the intake air temperature by utilizing the exhaust heat recovered from the second air supply cooler having a lower temperature. Therefore, the exhaust heat can be reused more efficiently.

前記給気冷却装置は、前記過給機と前記ガスエンジンとの間の給気経路に設けられる第1給気冷却器と、前記給気経路において前記第1給気冷却器より下流側に設けられる第2給気冷却器と、前記第1給気冷却器および前記第2給気冷却器のそれぞれに冷却水を供給する給気冷却用冷却水経路と、前記ガスエンジンを冷却するために前記給気冷却用冷却水経路とは別に設けられたガスエンジン冷却経路と、を備え、前記排熱回収部は、前記ガスエンジン冷却経路において、前記ガスエンジンより下流側に設けられてもよい。 The air supply cooling device is provided in a first air supply cooler provided in the air supply path between the supercharger and the gas engine, and on the downstream side of the first air supply cooler in the air supply path. A second air supply cooler, a supply air cooling cooling water path for supplying cooling water to each of the first air supply cooler and the second air supply cooler, and the gas engine for cooling the gas engine. A gas engine cooling path provided separately from the supply air cooling cooling water path may be provided, and the exhaust heat recovery unit may be provided on the downstream side of the gas engine in the gas engine cooling path.

上記構成によれば、給気を冷却するための給気冷却用冷却水経路と、ガスエンジンを冷却するガスエンジン冷却経路とが別経路に構成されているため、ガスエンジンの冷却経路の下流側に第1給気冷却器を設ける場合に比べて、過給機出口の給気温度がより低い場合でも給気温度を目標温度に制御することが可能となる。したがって、より幅広い温度範囲において第1給気冷却器および第2給気冷却器により給気温度を調整することができる。 According to the above configuration, the cooling water path for cooling the supply air for cooling the supply air and the cooling path for the gas engine for cooling the gas engine are configured as separate paths, so that the downstream side of the cooling path for the gas engine It is possible to control the supply air temperature to the target temperature even when the supply air temperature at the outlet of the supercharger is lower than that in the case where the first air supply cooler is provided. Therefore, the supply air temperature can be adjusted by the first air supply cooler and the second air supply cooler in a wider temperature range.

前記過給機の圧縮機翼は、前記給気の温度について設定された目標温度を基準とする所定範囲の温度に最適化された高効率化形状を有していてもよい。また、前記過給機のタービン翼は、前記燃焼後ガスの温度について設定された目標温度を基準とする所定範囲の温度に最適化された高効率化形状を有していてもよい。 The compressor blade of the supercharger may have a highly efficient shape optimized for a temperature in a predetermined range based on a target temperature set for the temperature of the supply air. Further, the turbine blade of the turbocharger may have a highly efficient shape optimized for a temperature in a predetermined range based on a target temperature set for the temperature of the post-combustion gas.

上記構成によれば、吸気の温度を制御することにより大気の温度によらず給気の温度を目標温度に維持することで、過給機入口の吸気の温度も所定範囲内に維持することができる。このため、従来において外気吸気時のように幅広い温度領域で運転できるように設計されていた過給機の圧縮機翼を、その所定温度内の吸気の温度に適した形状にすることで、過給機の圧縮機における断熱圧縮の高効率化を図ることができる。また、上記構成によれば、給気温度を安定化することができるため、ガスエンジンにおける燃焼状態が安定し、ガスエンジンより排出される燃焼後ガスの温度が安定化する。したがって、従来において幅広い温度領域で運転できるように設計されていた過給機のタービン翼を燃焼後ガス温度に適した形状にすることで、過給機タービンの高効率化を図ることができ、その結果、ガスエンジンの高効率化を図ることができる。 According to the above configuration, the temperature of the intake air at the supercharger inlet can be maintained within a predetermined range by maintaining the temperature of the supply air at the target temperature regardless of the temperature of the atmosphere by controlling the temperature of the intake air. it can. For this reason, the compressor blades of the turbocharger, which were conventionally designed to operate in a wide temperature range as in the case of outside air intake, are made into a shape suitable for the intake temperature within the predetermined temperature. It is possible to improve the efficiency of adiabatic compression in the compressor of the turbocharger. Further, according to the above configuration, since the air supply temperature can be stabilized, the combustion state in the gas engine is stabilized, and the temperature of the post-combustion gas discharged from the gas engine is stabilized. Therefore, by making the turbine blades of the turbocharger, which was conventionally designed to operate in a wide temperature range, into a shape suitable for the gas temperature after combustion, it is possible to improve the efficiency of the turbocharger turbine. As a result, the efficiency of the gas engine can be improved.

前記制御器は、前記ガスエンジンに供給される燃料ガスの性状を示す所定の値を取得し、前記目標温度を、前記所定の値に応じた値に設定してもよい。 The controller may acquire a predetermined value indicating the properties of the fuel gas supplied to the gas engine, and set the target temperature to a value corresponding to the predetermined value.

上記構成によれば、給気温度が燃料ガスの性状に適した目標温度になるように制御されるため、ガスエンジンの最高効率点での運転が可能となる。 According to the above configuration, the supply air temperature is controlled to be a target temperature suitable for the properties of the fuel gas, so that the gas engine can be operated at the maximum efficiency point.

本発明によれば、大気条件によらず各種のガスエンジンの運転要求に適した給気温度に制御することができる。 According to the present invention, it is possible to control the supply air temperature suitable for the operating requirements of various gas engines regardless of the atmospheric conditions.

図1は、本発明の実施の形態1に係るガスエンジンシステムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a gas engine system according to a first embodiment of the present invention. 図2は、実施の形態1における制御を実施した際の大気温度に対する吸気温度および給気温度の模式的なグラフを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic graph of the intake air temperature and the supply air temperature with respect to the atmospheric temperature when the control according to the first embodiment is performed. 図3は、燃料ガスのメタン価に対する給気温度の目標温度の関係の一例を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the target temperature of the supply air temperature and the methane value of the fuel gas. 図4は、燃料ガスの熱量に対する給気温度の目標温度の関係の一例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the calorific value of the fuel gas and the target temperature of the supply air temperature. 図5は、本発明の実施の形態1の変形例1に係るガスエンジンシステムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a gas engine system according to a first modification of the first embodiment of the present invention. 図6は、本発明の実施の形態1の変形例2に係るガスエンジンシステムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a gas engine system according to a second modification of the first embodiment of the present invention. 図7は、本発明の実施の形態1の変形例3に係るガスエンジンシステムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a gas engine system according to a modification 3 of the first embodiment of the present invention. 図8は、本発明の実施の形態2に係るガスエンジンシステムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a gas engine system according to a second embodiment of the present invention. 図9は、燃料ガスのメタン価に対する各優先モードに応じた給気温度の目標温度の関係の一例を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing an example of the relationship between the target temperature of the supply air temperature according to each priority mode with respect to the methane value of the fuel gas. 図10は、燃料ガスの熱量に対する各優先モードに応じた給気温度の目標温度の関係の一例を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing an example of the relationship between the calorific value of the fuel gas and the target temperature of the supply air temperature according to each priority mode. 図11は、実施の形態2における制御を実施した際の大気温度に対する吸気温度および給気温度の模式的なグラフを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a schematic graph of the intake air temperature and the supply air temperature with respect to the atmospheric temperature when the control according to the second embodiment is performed. 図12は、本発明の実施の形態3に係るガスエンジンシステムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a gas engine system according to a third embodiment of the present invention. 図13は、本発明の実施の形態3の変形例1に係るガスエンジンシステムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a gas engine system according to a first modification of the third embodiment of the present invention. 図14は、本発明の実施の形態3の変形例2に係るガスエンジンシステム1Eの概略構成を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration of the gas engine system 1E according to the second modification of the third embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または同じ機能を有する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the same reference numerals will be given to elements having the same or the same function throughout all the figures, and duplicate description thereof will be omitted.

[実施の形態1]
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係るガスエンジンシステム1の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるガスエンジンシステム1は、ガスエンジン2と、発電機3と、過給機4と、給気冷却装置5と、吸気温度調整装置6と、を備えている。
[Embodiment 1]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a gas engine system 1 according to a first embodiment of the present invention. The gas engine system 1 in the present embodiment includes a gas engine 2, a generator 3, a supercharger 4, an air supply cooling device 5, and an intake air temperature adjusting device 6.

ガスエンジン2において、図示しないシリンダー内に、図示しない燃料配管を通じて燃料ガスが供給されるとともに、給気経路7を通じて給気が供給される。燃料ガスと給気との混合気体がシリンダー内で、圧縮、燃焼、膨張し、それに伴ってシリンダーが往復運動することにより動力を発生する。シリンダーは単筒ではなく、複数から構成されており、その複数シリンダーの時間差を持った往復運動が回転運動に変換されるように1つの軸で繋がれている。ガスエンジン2には、燃料ガスとして、例えば天然ガスが供給される。発電機3は、ガスエンジン2に接続され、ガスエンジン2の回転動力により発電を行うように構成されている。 In the gas engine 2, fuel gas is supplied into a cylinder (not shown) through a fuel pipe (not shown), and air is supplied through an air supply path 7. A mixture of fuel gas and supply air compresses, burns, and expands in the cylinder, and the cylinder reciprocates accordingly to generate power. The cylinders are not single cylinders, but are composed of a plurality of cylinders, and are connected by one axis so that the reciprocating motion having a time difference between the plurality of cylinders is converted into a rotary motion. For example, natural gas is supplied to the gas engine 2 as a fuel gas. The generator 3 is connected to the gas engine 2 and is configured to generate electricity by the rotational power of the gas engine 2.

過給機4は、ガスエンジン2に供給される吸気を外部より取り込み、圧縮機10にてガスエンジン2に必要な圧力まで圧縮し、その高圧空気を給気としてガスエンジン2のシリンダーに供給する。ガスエンジン2から排出される燃焼後ガスをタービン11にて膨張させ、その動力にて圧縮機10を回転させる。このため、圧縮機10とタービン11とは動力を伝達するために回転軸9で接続されている。圧縮機10は、複数の圧縮機翼(ブレード)が、使用されるガスエンジン2の要求条件に見合う適切な翼角度で取り付けられている。 The supercharger 4 takes in the intake air supplied to the gas engine 2 from the outside, compresses it to the pressure required for the gas engine 2 by the compressor 10, and supplies the high-pressure air to the cylinder of the gas engine 2 as air supply. .. The post-combustion gas discharged from the gas engine 2 is expanded by the turbine 11, and the compressor 10 is rotated by the power thereof. Therefore, the compressor 10 and the turbine 11 are connected by a rotating shaft 9 in order to transmit power. In the compressor 10, a plurality of compressor blades (blades) are attached at an appropriate blade angle that meets the requirements of the gas engine 2 used.

吸気導入部8は、建屋の外の大気(外気)を導入するように構成されていてもよいし、建屋内の室内空気を導入するように構成されてもよい。また、吸気導入部8は、外気温度に応じて、外気を直接吸気する場合と室内空気をそのまま給気する場合とを切り替え可能に構成されてもよい。 The intake air introduction unit 8 may be configured to introduce the air (outside air) outside the building, or may be configured to introduce the indoor air inside the building. Further, the intake air introduction unit 8 may be configured to be able to switch between a case where the outside air is directly taken in and a case where the room air is supplied as it is, depending on the outside air temperature.

圧縮機10で圧縮された吸気は、給気経路7を通じてガスエンジン2に給気として供給される。本明細書において、「吸気」(intake-air)は、吸気導入部8から過給機4の圧縮機10に導入されるまでの空気を意味し、「給気」(charge-air)は、過給機4の圧縮機10の出口からガスエンジン2に供給されるまでの空気を意味するものと定義する。 The intake air compressed by the compressor 10 is supplied to the gas engine 2 as supply air through the air supply path 7. In the present specification, "intake-air" means air from the intake introduction unit 8 to the introduction into the compressor 10 of the supercharger 4, and "charge-air" means air. It is defined as meaning the air from the outlet of the compressor 10 of the supercharger 4 to the air supplied to the gas engine 2.

ガスエンジン2での燃焼により動力を発生し、その後、ガスエンジン2より排出された高温の燃焼後ガスは、排気経路12を通じて過給機4のタービン11に流入される。タービン11は、複数のタービン翼(ブレード)を備え、流入する高温の燃焼後ガスを膨張させることで動力を発生する。その動力は回転軸9により圧縮機10に伝達され、圧縮機10が回転する。タービン11から排出された排気ガスは、排気ガス経路43を通じて煙突13から大気に排出される。 Power is generated by combustion in the gas engine 2, and then the high-temperature post-combustion gas discharged from the gas engine 2 flows into the turbine 11 of the supercharger 4 through the exhaust path 12. The turbine 11 includes a plurality of turbine blades, and generates power by expanding the inflowing high-temperature post-combustion gas. The power is transmitted to the compressor 10 by the rotating shaft 9, and the compressor 10 rotates. The exhaust gas discharged from the turbine 11 is discharged to the atmosphere from the chimney 13 through the exhaust gas path 43.

排気ガス経路43には、排気ガスの排熱を回収する排熱回収器45が設けられる場合がある。ガスエンジン2からタービン11を経由して排出された排気ガスは、高温であるため、その排熱を回収して蒸気や温水として回収し、建物の暖房や地域暖房、チラー等の冷水を製造する設備の熱源等、他の目的に使用することができる。排熱回収器45は、排気ガスの排熱を蒸気や温水として回収する。 The exhaust gas path 43 may be provided with an exhaust heat recovery device 45 that recovers the exhaust heat of the exhaust gas. Since the exhaust gas discharged from the gas engine 2 via the turbine 11 has a high temperature, the exhaust heat is recovered and recovered as steam or hot water to produce cold water for building heating, district heating, chillers, and the like. It can be used for other purposes such as a heat source for equipment. The exhaust heat recovery device 45 recovers the exhaust heat of the exhaust gas as steam or hot water.

給気冷却装置5は、過給機4の圧縮機10により圧縮された給気を、ガスエンジン2の冷却に用いる比較的温度の高い高温冷却水および大気に熱を放散することにより冷却水を作る出す設備から供給される比較的温度の低い低温冷却水を用いて冷却するように構成されている。本実施の形態において、給気冷却装置5は、第1給気冷却器14および第2給気冷却器15を備えている。第1給気冷却器14は、過給機4とガスエンジン2との間の給気経路7において第2給気冷却器15より上流側に設けられる。 The supply air cooling device 5 dissipates the air supplied compressed by the compressor 10 of the supercharger 4 to the relatively high-temperature high-temperature cooling water used for cooling the gas engine 2 and the atmosphere to dissipate the cooling water. It is configured to cool using low temperature cooling water supplied from the equipment to be produced. In the present embodiment, the air supply cooling device 5 includes a first air supply cooler 14 and a second air supply cooler 15. The first air supply cooler 14 is provided on the upstream side of the second air supply cooler 15 in the air supply path 7 between the supercharger 4 and the gas engine 2.

したがって、第1給気冷却器14が冷却した後の給気温度は、第2給気冷却器15が冷却する給気温度より高温となる。この結果、第1給気冷却器14を通過した後の第1冷却水は、第2給気冷却器15を通過した後の第2冷却水に比べて高温となる。言い換えると、第1給気冷却器14に供給される第1冷却水は、第2給気冷却器15に供給される第2冷却水より高温でよい。 Therefore, the air supply temperature after the first air supply cooler 14 is cooled is higher than the air supply temperature cooled by the second air supply cooler 15. As a result, the temperature of the first cooling water after passing through the first air supply cooler 14 becomes higher than that of the second cooling water after passing through the second air supply cooler 15. In other words, the first cooling water supplied to the first air supply cooler 14 may be at a higher temperature than the second cooling water supplied to the second air supply cooler 15.

そこで、第1給気冷却器14は、ガスエンジン2を冷却する第1冷却水経路16においてガスエンジン2からの戻り経路に設けられている。すなわち、第1給気冷却器14は、ガスエンジン2を冷却した後の第1冷却水を用いて給気を冷却する。一方、第2給気冷却器15は、ガスエンジン2を冷却する第1冷却水経路16とは別の第2冷却水経路17に設けられている。このような構成により、過給機4の圧縮機10の出口の高温給気をガスエンジンに供給可能な給気温度を確保できる冷却形式としている。 Therefore, the first air supply cooler 14 is provided in the return path from the gas engine 2 in the first cooling water path 16 for cooling the gas engine 2. That is, the first air supply cooler 14 cools the supply air by using the first cooling water after cooling the gas engine 2. On the other hand, the second air supply cooler 15 is provided in a second cooling water path 17 separate from the first cooling water path 16 for cooling the gas engine 2. With such a configuration, the cooling type is such that the high temperature supply air at the outlet of the compressor 10 of the supercharger 4 can be secured to the supply air temperature capable of supplying the gas engine.

給気冷却装置5は、冷却源18を備えている。冷却源18は、例えば気化熱等を利用して冷却する冷却塔またはラジエータ等により構成される。冷却源18は、第2冷却水経路17に接続され、第2冷却水経路17を流通する第2冷却水を大気により冷却する。第2冷却水経路17における冷却源18から第2給気冷却器15までの行き経路には第2冷却水を循環させるためのポンプ19が設けられる。 The air supply cooling device 5 includes a cooling source 18. The cooling source 18 is composed of, for example, a cooling tower or a radiator that cools by utilizing heat of vaporization or the like. The cooling source 18 is connected to the second cooling water path 17, and cools the second cooling water flowing through the second cooling water path 17 by the atmosphere. A pump 19 for circulating the second cooling water is provided in the route from the cooling source 18 to the second air supply cooler 15 in the second cooling water path 17.

また、第2冷却水経路17における第2給気冷却器15から冷却源18までの戻り経路には、第1冷却水を冷却するために第1冷却水経路16との間で熱交換を行い、第1冷却水の排熱が後述する排熱回収部44にて全量回収されない場合、または未回収の排熱が第1冷却水に残存した場合にその熱を第2冷却水との熱交換にて冷却源18にて大気に放散するための熱交換器20が設けられる。なお、図示しないが、第2冷却水経路17における第2給気冷却器15と熱交換器20との間には、ガスエンジン2の潤滑油を冷却するために、潤滑油が流通する潤滑経路と熱交換を行う熱交換器が設けられていてもよい。 Further, in the return path from the second air supply cooler 15 to the cooling source 18 in the second cooling water path 17, heat exchange is performed with the first cooling water path 16 in order to cool the first cooling water. , When the exhaust heat of the first cooling water is not completely recovered by the exhaust heat recovery unit 44 described later, or when the unrecovered exhaust heat remains in the first cooling water, the heat is exchanged with the second cooling water. A heat exchanger 20 is provided at the cooling source 18 to dissipate heat to the atmosphere. Although not shown, a lubrication path through which the lubricating oil flows between the second air supply cooler 15 and the heat exchanger 20 in the second cooling water path 17 in order to cool the lubricating oil of the gas engine 2. A heat exchanger may be provided to exchange heat with the heat exchanger.

第2冷却水経路17における行き経路と戻り経路との間には戻り経路を流れる第2冷却水の一部を行き経路に再導入するための三方弁21を設けてもよい。三方弁21により再導入される第2冷却水の量が調整されることにより第2冷却水の温度(第2給気冷却器15の冷却温度)が調整される。すなわち、三方弁21は、第2給気冷却器15に供給する第2冷却水の温度を安定化させる機能を有する。大気温度が低い場合には冷却源18からの第2冷却水温度tcwが低くなるが、この三方弁21により規定温度を維持する。第2冷却水経路17の三方弁21より下流側には、三方弁52が設けられる。三方弁52は、第2給気冷却器15に流れる第2冷却水量を制御することにより、給気温度tを制御する。ただし、大気温度や湿度が高い場合には、冷却源18からの第2冷却水温度tcwが規定温度以上になるため、この三方弁52の制御機能は失われ、規定温度より高温の第2冷却水が第2給気冷却器15に全量流れることになる。 A three-way valve 21 for reintroducing a part of the second cooling water flowing through the return path into the going path may be provided between the going path and the returning path in the second cooling water path 17. The temperature of the second cooling water (cooling temperature of the second air supply cooler 15) is adjusted by adjusting the amount of the second cooling water reintroduced by the three-way valve 21. That is, the three-way valve 21 has a function of stabilizing the temperature of the second cooling water supplied to the second air supply cooler 15. When the atmospheric temperature is low, the temperature t cw of the second cooling water from the cooling source 18 becomes low, but the specified temperature is maintained by the three-way valve 21. A three-way valve 52 is provided on the downstream side of the three-way valve 21 of the second cooling water path 17. The three-way valve 52 controls the supply air temperature t 2 by controlling the amount of the second cooling water flowing through the second supply air cooler 15. However, when the air temperature or humidity is high, the temperature t cw of the second cooling water from the cooling source 18 becomes equal to or higher than the specified temperature, so that the control function of the three-way valve 52 is lost and the second temperature is higher than the specified temperature. The entire amount of cooling water will flow to the second air supply cooler 15.

上述のように、第1給気冷却器14を流れる第1冷却水は、最終的には熱交換器20との熱交換および三方弁23による熱交換器20への流量制御によりエンジン冷却に必要な温度に調整される。すなわち、第1給気冷却器14にて給気空気を冷却した第1冷却水が持つ余剰排熱は、その全量または熱回収後の残った余剰排熱として、第2冷却水経路17を介して間接的に冷却源18により大気に放出される。第1冷却水経路16における熱交換器20からガスエンジン2までの行き経路には第1冷却水を循環させるためのポンプ22が設けられる。第1冷却水経路16における行き経路と戻り経路との間には戻り経路を流れる第1冷却水の一部を戻り経路に再導入するための三方弁51が設けられる。三方弁51は、後述する排熱回収部44へ流れる流量を制御することにより、排熱回収部44における排熱回収量を制御する。 As described above, the first cooling water flowing through the first air supply cooler 14 is finally required for engine cooling by heat exchange with the heat exchanger 20 and flow control to the heat exchanger 20 by the three-way valve 23. The temperature is adjusted. That is, the excess exhaust heat of the first cooling water obtained by cooling the supply air by the first supply air cooler 14 passes through the second cooling water path 17 as the total amount or the remaining excess exhaust heat after heat recovery. It is indirectly released to the atmosphere by the cooling source 18. A pump 22 for circulating the first cooling water is provided in the route from the heat exchanger 20 to the gas engine 2 in the first cooling water path 16. A three-way valve 51 for reintroducing a part of the first cooling water flowing through the return path into the return path is provided between the going path and the return path in the first cooling water path 16. The three-way valve 51 controls the amount of exhaust heat recovered in the exhaust heat recovery unit 44 by controlling the flow rate flowing to the exhaust heat recovery unit 44, which will be described later.

給気経路7の第2給気冷却器15の下流側には、ガスエンジン2に供給される給気の温度(給気温度)tを検出する給気温度検出センサ24が設けられている。給気冷却装置5(における図示しない制御器は、給気温度検出センサ24により検出される給気温度tが所定の目標温度ts2となるように三方弁52における開度を制御する。 On the downstream side of the second air supply cooler 15 of the air supply path 7, a supply air temperature detection sensor 24 that detects the temperature (supply air temperature) t 2 of the supply air supplied to the gas engine 2 is provided. .. Controller (not shown) in the charge air cooler 5 (the supply air temperature t 2 which is detected by the supply air temperature sensor 24 controls the opening of the three-way valve 52 to a predetermined target temperature t s2.

このように、給気冷却装置5は、給気温度tを目標温度ts2にするための制御を実行するが、大気により冷却水を冷却するため、大気温度や相対湿度の関係上、冷却水を大気の温度より低い温度に冷却することはほぼ不可能である。また、給気温度tを高くしたい場合、三方弁52により第2給気冷却器15に流れる冷却水の水量を制御することで、給気温度tを高くすることは可能であるが、一般には熱交換器の設計上の制約、および三方弁52の制御調整範囲の制限により上限値が存在する。一方、給気温度tを低くしたい場合、冷却源18からの冷却水温度tcwが高いと、三方弁52をバイパスし、第2冷却水を全量第2給気冷却器15に流しても、給気温度tを低くすることは困難である。 Thus, charge air cooler 5, executes the control for the air supply temperature t 2 the target temperature t s2, for cooling the cooling water by air, the relationship between the atmospheric temperature and the relative humidity, cooling It is almost impossible to cool water below the temperature of the atmosphere. Also, if it is desired to increase the supply air temperature t 2, the three-way valve 52 by controlling the quantity of cooling water flowing through the second charge air cooler 15, it is possible to increase the supply air temperature t 2, Generally, there is an upper limit due to the design limitation of the heat exchanger and the limitation of the control adjustment range of the three-way valve 52. On the other hand, when it is desired to lower the supply air temperature t 2 , if the cooling water temperature t cw from the cooling source 18 is high, even if the three-way valve 52 is bypassed and the entire amount of the second cooling water flows into the second air supply cooler 15. , It is difficult to lower the supply air temperature t 2.

そこで、本実施の形態におけるガスエンジンシステム1は、大気を取り込む吸気導入部8から過給機4に供給される吸気の温度(吸気温度)tを調整する吸気温度調整装置6を備えている。吸気温度調整装置6は、排熱回収部44と、温度調整器25と、制御器26と、を備えている。 Therefore, the gas engine system 1 in the present embodiment includes an intake air temperature adjusting device 6 that adjusts the intake air temperature (intake air temperature) t 1 supplied from the intake air intake introduction unit 8 that takes in the atmosphere to the supercharger 4. .. The intake air temperature adjusting device 6 includes an exhaust heat recovery unit 44, a temperature adjusting device 25, and a controller 26.

排熱回収部44は、ガスエンジン2および第1給気冷却器14で生じた排熱を温水として回収する。排熱回収部44は、第1冷却水経路16の戻り経路において第1給気冷却器14より下流側に設けられている。排熱回収部44は、熱交換器として構成されており、第1冷却水と熱交換を行うことにより、排熱を温水として回収する。例えば、本実施の形態のように、吸気を冷却する場合には、排熱回収部44に第1冷却水が全量流れるように三方弁51が調整される。 The exhaust heat recovery unit 44 recovers the exhaust heat generated by the gas engine 2 and the first air supply cooler 14 as hot water. The exhaust heat recovery unit 44 is provided on the downstream side of the first air supply cooler 14 in the return path of the first cooling water path 16. The exhaust heat recovery unit 44 is configured as a heat exchanger, and recovers the exhaust heat as hot water by exchanging heat with the first cooling water. For example, when cooling the intake air as in the present embodiment, the three-way valve 51 is adjusted so that the entire amount of the first cooling water flows through the exhaust heat recovery unit 44.

温度調整器25は、排熱回収部44で回収した排熱を用いて吸気温度tを調整する。温度調整器25は、排熱回収部44で回収した排熱を用いて吸気を冷却するための冷却水(吸気冷却水)を冷却する冷却水冷却装置27と、冷却水冷却装置27からの冷却水を吸気導入部8に供給する冷却配管28と、を備えている。冷却水冷却装置27は、排熱回収部44で回収した温水を用いて冷却水を冷却する温水吸収式チラーとして構成される。 Temperature adjuster 25 adjusts the intake air temperature t 1 with the waste heat recovered by the exhaust heat recovery unit 44. The temperature regulator 25 is a cooling water cooling device 27 that cools cooling water (intake cooling water) for cooling the intake air by using the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery unit 44, and cooling from the cooling water cooling device 27. It includes a cooling pipe 28 that supplies water to the intake air introduction unit 8. The cooling water cooling device 27 is configured as a hot water absorption chiller that cools the cooling water using the hot water recovered by the exhaust heat recovery unit 44.

冷却水冷却装置27は、冷却配管28を流通する吸気冷却水を冷却水冷却装置内を循環する第1冷媒(図示せず)が蒸発する際の気化熱で冷却する。蒸発して水蒸気となった第1冷媒は、臭化リチウム等の第2冷媒(図示せず)により吸収される。第1冷媒を吸収することにより薄められた第2冷媒は、排熱回収部44で回収した排熱を用いて加熱され、元の濃度に再生される。第2冷媒を加熱することにより第2冷媒から分離して生じる水蒸気は、冷却源(図示せず)等により冷却され、液体の第1冷媒として凝縮される。このような温水吸収式チラーにより、排熱回収温水を利用して吸気を冷却する冷却水を大気の温度によらず容易に冷却することができる。なお、排熱回収部44と冷却水冷却装置27との間の温水流通配管46には、適所に温水を循環させる循環ポンプが介装されるが、図1では図示を省略している。 The cooling water cooling device 27 cools the intake cooling water flowing through the cooling pipe 28 with the heat of vaporization when the first refrigerant (not shown) circulating in the cooling water cooling device evaporates. The first refrigerant that evaporates into water vapor is absorbed by a second refrigerant (not shown) such as lithium bromide. The second refrigerant diluted by absorbing the first refrigerant is heated by using the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery unit 44, and is regenerated to the original concentration. The water vapor generated by separating from the second refrigerant by heating the second refrigerant is cooled by a cooling source (not shown) or the like and condensed as a liquid first refrigerant. With such a hot water absorption chiller, the cooling water that cools the intake air by using the exhaust heat recovery hot water can be easily cooled regardless of the temperature of the atmosphere. A circulation pump that circulates hot water at an appropriate position is interposed in the hot water flow pipe 46 between the exhaust heat recovery unit 44 and the cooling water cooling device 27, but the illustration is omitted in FIG.

なお、冷却水冷却装置27は、上記のような温水吸収式チラーに代えて、蒸気吸収式チラーとして構成されてもよい。この場合、排気ガス経路43に設けられる排熱回収器45が吸気を冷却するための排熱回収部として用いられ、冷却水冷却装置27は、排熱回収器45で回収した蒸気を用いて冷水を製造する。この場合、熱交換器44は、吸気冷却水を冷却するためには不要となる。なお、熱交換器44で回収される温水を地域暖房用の熱源等に使用してもよい。 The cooling water cooling device 27 may be configured as a steam absorption chiller instead of the hot water absorption chiller as described above. In this case, the exhaust heat recovery device 45 provided in the exhaust gas path 43 is used as an exhaust heat recovery unit for cooling the intake air, and the cooling water cooling device 27 uses the steam recovered by the exhaust heat recovery device 45 to cool water. To manufacture. In this case, the heat exchanger 44 is not required to cool the intake cooling water. The hot water recovered by the heat exchanger 44 may be used as a heat source for district heating or the like.

吸気冷却水が流通する冷却配管28は、吸気導入部8から導入された吸気が流通する吸気経路29に介装された熱交換器30に接続されている。熱交換器30では、冷却配管28を流通する吸気冷却水が吸気経路29を流通する吸気と熱交換することにより吸気が冷却される。なお、冷却配管28には、適所に吸気冷却水を循環させる循環ポンプが介装されるが、図1では図示を省略している。 The cooling pipe 28 through which the intake air cooling water flows is connected to the heat exchanger 30 interposed in the intake path 29 through which the intake air introduced from the intake air introduction unit 8 flows. In the heat exchanger 30, the intake air is cooled by exchanging heat between the intake air cooling water flowing through the cooling pipe 28 and the intake air flowing through the intake air passage 29. The cooling pipe 28 is provided with a circulation pump that circulates the intake cooling water at an appropriate position, but the illustration is omitted in FIG.

冷却配管28における冷却水冷却装置27から熱交換器30までの行き経路と、熱交換器30から冷却水冷却装置27までの戻り経路との間には、熱交換器30に流れる吸気冷却水の流量を調整する三方弁31が設けられてもよい。三方弁31により行き経路から戻り経路に吸気冷却水を逃がすことにより吸気冷却水の温度(吸気導入部8から導入された吸気の温度)が調整される。すなわち、三方弁31は、温度調整器25の温度調整部として機能する。 The intake cooling water flowing through the heat exchanger 30 is between the going path from the cooling water cooling device 27 to the heat exchanger 30 in the cooling pipe 28 and the return path from the heat exchanger 30 to the cooling water cooling device 27. A three-way valve 31 for adjusting the flow rate may be provided. The temperature of the intake air cooling water (the temperature of the intake air introduced from the intake air introduction unit 8) is adjusted by letting the intake air cooling water escape from the going path to the return path by the three-way valve 31. That is, the three-way valve 31 functions as a temperature adjusting unit of the temperature regulator 25.

なお、上記のような三方弁31を設けずに、熱交換器30に冷却水冷却装置27からの冷却水を全量供給してもよい。その場合、吸気温度tを調整する方法として、冷却水冷却装置27から熱交換器30に供給される冷却水の温度を制御することで熱交換器30における熱交換量を間接的に制御してもよい。 The entire amount of cooling water from the cooling water cooling device 27 may be supplied to the heat exchanger 30 without providing the three-way valve 31 as described above. In that case, as a method of adjusting the intake air temperature t 1 , the amount of heat exchange in the heat exchanger 30 is indirectly controlled by controlling the temperature of the cooling water supplied from the cooling water cooling device 27 to the heat exchanger 30. You may.

制御器26は、温度調整器25を制御する。制御器26は、図示しないが例えばマイクロコントローラ等のコンピュータ、メモリ(記憶部)および/または電子回路等により構成される。吸気経路29(熱交換器30と過給機4との間)には、過給機4に供給される吸気の温度(以下、吸気温度)tを検出する吸気温度検出センサ32が設けられている。制御器26は、吸気温度検出センサ32から吸気温度tを取得し、給気温度検出センサ24からガスエンジン2に供給される給気の温度(以下、給気温度)tを取得する。 The controller 26 controls the temperature controller 25. Although not shown, the controller 26 is composed of, for example, a computer such as a microprocessor, a memory (storage unit), and / or an electronic circuit. In the intake path 29 (between the heat exchanger 30 and the supercharger 4), an intake air temperature detection sensor 32 for detecting the temperature of the intake air supplied to the supercharger 4 (hereinafter referred to as the intake air temperature) t 1 is provided. ing. The controller 26 acquires the intake air temperature t 1 from the intake air temperature detection sensor 32, and acquires the temperature of the supply air (hereinafter, supply air temperature) t 2 supplied from the supply air temperature detection sensor 24 to the gas engine 2.

制御器26は、給気温度tが所定の目標温度ts2になるように、吸気温度tを制御する。例えば、記憶部には、給気温度tを目標温度ts2にするための吸気温度t(給気温度tの目標温度ts2に対応する吸気温度tの目標温度ts1)のデータが記憶されている。このようなデータは、過給機4の性能および給気冷却装置5の性能等により定められる。 Controller 26, so that the supply air temperature t 2 becomes a predetermined target temperature t s2, controls the intake air temperature t 1. For example, the storage unit, the intake air temperature t 1 for the supply air temperature t 2 the target temperature t s2 of (target temperature t s1 of the intake air temperature t 1 corresponding to the target temperature t s2 of the air supply temperature t 2) The data is stored. Such data is determined by the performance of the supercharger 4 and the performance of the air supply cooling device 5.

制御器26は、取得した給気温度tから当該温度tを目標温度ts2にするための吸気温度tのデータを読み出し、読み出したデータに基づいて、吸気温度tを目標値ts1とするための三方弁31の開度指令値を生成する。制御器26は、生成した開度指令値を含む制御信号S1を三方弁31に送信し、三方弁31の開度を制御する。これにより、吸気温度tが目標値ts1となるように、吸気との熱交換を行う熱交換器30を流れる吸気冷却水の温度が制御(フィードフォワード制御およびフィードバック制御)される。 The controller 26 reads the acquired data of the intake air temperature t 1 from charge air temperature t 2 for the temperature t 2 the target temperature t s2 was read-out based on the data, the target value t the intake air temperature t 1 The opening command value of the three-way valve 31 for setting s1 is generated. The controller 26 transmits a control signal S1 including the generated opening command value to the three-way valve 31 to control the opening of the three-way valve 31. Thus, as the intake air temperature t 1 is the target value t s1, the temperature of the intake air cooling water flowing through the heat exchanger 30 that performs heat exchange between the intake air is controlled (feedforward control and feedback control).

上記構成によれば、大気により冷却された冷却水を用いて冷却するガスエンジン2で生じた排熱により過給機4に供給される吸気温度tが調整される。この際、ガスエンジン2に供給される給気の温度tが所定の目標温度ts2となるように吸気温度tが調整される。したがって、大気条件によらず給気温度tを目標温度ts2に制御することができる。 According to the above configuration, the intake air temperature t 1 supplied to the supercharger 4 is adjusted by the exhaust heat generated in the gas engine 2 that is cooled by using the cooling water cooled by the atmosphere. At this time, the intake air temperature t 1 is adjusted so that the temperature t 2 of the air supply to be supplied to the gas engine 2 becomes the predetermined target temperature t s2. Therefore, it is possible to control the supply air temperature t 2 regardless of the atmospheric conditions at the target temperature t s2.

特に、本実施の形態においては、温度調整器25として、吸気を冷却するための冷却水冷却装置27を備えている。これにより、大気の温度が高く、給気冷却装置5単体では給気温度tを目標温度ts2に下げられない場合であっても、冷却水冷却装置27により排熱を用いて冷却した冷却水により吸気を予め冷却することができるため、給気温度tを目標温度ts2に下げることができる。 In particular, in the present embodiment, the temperature controller 25 includes a cooling water cooling device 27 for cooling the intake air. This cooling, high temperature atmosphere, where the air supply temperature t 2 in the charge air cooler 5 alone even if not lowered to the target temperature t s2, cooled using an exhaust heat by the cooling water cooler 27 it is possible to pre-cool the air by water, it is possible to lower the air supply temperature t 2 the target temperature t s2.

図2は、実施の形態1における制御を実施した際の大気温度に対する吸気温度および給気温度の模式的なグラフを示す図である。図2のグラフにおける大気温度は、ガスエンジンシステム1が敷設される地域の一年間における月平均気温の一例を示している。冬期(大気温度が、基準温度tc1未満、かつ、過給機4における吸気温度下限値t1min以上の時期)においては、上記のような吸気を冷却する制御は行われていない。この場合でも、給気温度tは、給気冷却装置5により目標温度ts2に維持されている。 FIG. 2 is a diagram showing a schematic graph of the intake air temperature and the supply air temperature with respect to the atmospheric temperature when the control according to the first embodiment is performed. The atmospheric temperature in the graph of FIG. 2 shows an example of the monthly average temperature in the area where the gas engine system 1 is installed in one year. In winter (when the atmospheric temperature is less than the reference temperature t c1 and the intake air temperature lower limit value t 1 min or more in the turbocharger 4), the control for cooling the intake air as described above is not performed. In this case, the supply air temperature t 2 is maintained at the target temperature t s2 by the charge air cooler 5.

夏期に入り、大気温度が高くなると、過給機4における吸気温度の上昇により、過給機4(圧縮機10)出口の圧縮された給気の温度が上昇する。さらに、大気条件の影響を受ける第2冷却水温度の上昇により、給気冷却装置5だけでは給気温度tが目標温度ts2に維持できなくなる。このため、吸気を冷却する制御を行わないと、図2のグラフにおいて破線で示されるように給気温度が上昇してしまう。そこで、第2冷却水温度tcwが上昇し、給気温度tが目標温度ts2を上回ってきた場合、吸気温度調整装置6により吸気を冷却する制御が実行される。これにより、吸気温度tが大気温度に拘わらず基準温度tc1に維持され、給気温度tが目標温度ts2に維持される。 When the atmospheric temperature rises in the summer, the temperature of the compressed air supply at the outlet of the supercharger 4 (compressor 10) rises due to the rise in the intake air temperature in the supercharger 4. Furthermore, the increase effect of the second coolant temperature undergoing atmospheric conditions, only supply air cooling device 5 is the supply air temperature t 2 can not be maintained at the target temperature t s2. Therefore, if the control for cooling the intake air is not performed, the supply air temperature rises as shown by the broken line in the graph of FIG. Therefore, the second coolant temperature t cw increases, if the supply air temperature t 2 have exceeded the target temperature t s2, the control is performed to cool the intake air by the intake air temperature adjusting device 6. Accordingly, the intake air temperature t 1 is maintained at a reference temperature t c1 regardless to ambient temperature, supply air temperature t 2 is maintained at the target temperature t s2.

なお、吸気冷却を行うことにより、第2給気冷却器15を通過する給気温度が低くなると、第2冷却水温度tcwが基準温度を上回っていても、三方弁52において、給気温度tが目標温度ts2に調整できるようになる。この場合、冷却水冷却装置27から供給される冷却水を熱交換器30に全量流すことにより、吸気温度tをより低温にする制御を行ってもよい。 When the air supply temperature passing through the second air supply cooler 15 becomes low due to the intake air cooling, the air supply temperature in the three-way valve 52 even if the second cooling water temperature t cw exceeds the reference temperature. t 2 will be able to adjust the target temperature t s2. In this case, the intake air temperature t 1 may be controlled to be lower by flowing the entire amount of the cooling water supplied from the cooling water cooling device 27 to the heat exchanger 30.

さらに、上記構成によれば、排熱の回収箇所を、熱交換により回収される温水がより高温となる第1冷却水経路16の戻り経路とすることにより、冷却水冷却装置27により効率的に冷却水が製造できるため、より幅広い温度範囲において吸気温度tを調整することができる。 Further, according to the above configuration, the exhaust heat is recovered more efficiently by the cooling water cooling device 27 by setting the recovery point of the exhaust heat as the return path of the first cooling water path 16 in which the hot water recovered by the heat exchange becomes hotter. Since the cooling water can be produced, the intake air temperature t 1 can be adjusted in a wider temperature range.

さらに、上記構成によれば、吸気温度tを制御することにより大気の温度の影響を受けずに給気温度tを目標温度ts2に維持することにより、吸気温度tも所定範囲内に維持することができる。このように、大きく変化する大気温度を吸気冷却することにより、吸気温度tの変動幅を狭くすることができるため、過給機4の圧縮機10において圧縮される必要な吸気の空気重量流量は同じでも圧縮機10において圧縮される空気容積流量が少なくなる。このため、過給機4において許容される吸気温度tの幅を、大気をそのまま吸い込む場合に比べて著しく狭くすることができる。したがって、従来においては幅広い吸気温度で必要な吸気空気を圧縮できるように設計されていた汎用的な過給機4の圧縮機翼およびその取り付け角を、その吸気温度tの許容変動幅に適した形状(圧縮機翼の枚数の特定を含む)に特化することができるため、過給機4の圧縮機10における断熱圧縮の高効率化を図ることができる。 Furthermore, according to the above arrangement, by maintaining the supply air temperature t 2 without being affected by the temperature of the atmosphere by controlling the intake air temperature t 1 to the target temperature t s2, the intake air temperature t 1 be within a predetermined range Can be maintained at. By intake-cooling the air temperature that changes significantly in this way, the fluctuation range of the intake air temperature t 1 can be narrowed, so that the air weight flow rate of the intake air that is required to be compressed in the compressor 10 of the supercharger 4 Is the same, but the air volume flow rate compressed in the compressor 10 is reduced. Therefore, the width of the intake air temperature t 1 allowed in the turbocharger 4 can be remarkably narrowed as compared with the case where the atmosphere is sucked in as it is. Thus, the compressor blades and the mounting angle of the generic turbocharger 4 is designed to compress the required intake air over a wide inlet air temperature in the conventional, suitable allowable variation width of the intake air temperature t 1 Since it is possible to specialize in the shape (including specifying the number of compressor blades), it is possible to improve the efficiency of adiabatic compression in the compressor 10 of the turbocharger 4.

また、上記構成によれば、大気温度によらず、給気温度tを目標温度ts2に安定化すれば、給気と燃料との混合比が安定し、その結果、ガスエンジン2における燃焼が最適の状態で行われるため、ガスエンジン2からの燃焼後ガス温度tも安定化し、その変動範囲も、給気温度tが大気温度の変化に応じて大きく変動する場合に比べて狭くなる。したがって、汎用性を重視して幅広い高温温度領域の燃焼後ガスを膨張させ、動力を発生できるように設計されていた従来型の汎用過給機の代わりに、過給機4のタービン翼を、燃焼後ガス温度tの温度領域を汎用機に比べてより狭くし、最高効率運転領域をより狭い範囲に絞り込んだ形状(タービン翼の枚数の特定を含む)にすることで、過給機4のタービン11の通常運転域における高効率化を図ることができる。このような過給機4のタービン11の高効率化を図ることにより、ガスエンジン2の性能を向上させることができる。 Further, according to the above configuration, if the supply air temperature t 2 is stabilized at the target temperature t s2 regardless of the atmospheric temperature, the mixing ratio of the supply air and the fuel is stabilized, and as a result, the combustion in the gas engine 2 is performed. Is performed in the optimum state, so that the gas temperature t 3 after combustion from the gas engine 2 is also stabilized, and the fluctuation range is narrower than that when the supply air temperature t 2 fluctuates greatly according to the change in the atmospheric temperature. Become. Therefore, instead of the conventional general-purpose turbocharger, which was designed to expand the gas after combustion in a wide high temperature range with an emphasis on versatility and generate power, the turbine blades of the turbocharger 4 are used. the temperature range of the burned gas temperature t 3 and narrower than a general-purpose machine, by the maximum efficiency narrowed down operation range to a narrower range shape (including a specific number of turbine blades), turbocharger 4 It is possible to improve the efficiency of the turbine 11 in the normal operating range. By improving the efficiency of the turbine 11 of the supercharger 4 in this way, the performance of the gas engine 2 can be improved.

また、本実施の形態において、冷却配管28には、開閉弁33が設けられている。さらに、排熱回収部44と冷却水冷却装置27との間の配管にも、開閉弁34が設けられている。これらの開閉弁33,34は、吸気の冷却が必要ない場合には閉弁され、各配管内における流体(冷却水等)の流通が遮断される。 Further, in the present embodiment, the cooling pipe 28 is provided with an on-off valve 33. Further, an on-off valve 34 is also provided in the pipe between the exhaust heat recovery unit 44 and the cooling water cooling device 27. These on-off valves 33 and 34 are closed when the intake air does not need to be cooled, and the flow of fluid (cooling water or the like) in each pipe is blocked.

例えば、ガスエンジンシステム1が敷設される地域が、冬期においては給気冷却装置5における大気による給気の冷却のみで給気温度tを目標温度tに維持できる一方、夏期においては給気冷却装置5における冷却のみでは維持できず、吸気を冷却する必要がある地域である場合、夏期において、開閉弁33,34は開弁して流体の流通を可能とする一方、冬期において、開閉弁33,34は閉弁して流体の流通を不能とする。これにより、冬期において、余剰となる排熱を排熱回収部44によって回収し、建物の暖房等、他の目的に使用することができる。なお、図1において、排熱回収部44において回収した温水を外部に送る配管は図示を省略している。 For example, in the area where the gas engine system 1 is laid, the supply air temperature t 2 can be maintained at the target temperature t s only by cooling the supply air by the air in the supply air cooling device 5 in winter, while the supply air is supplied in summer. In areas where the intake air needs to be cooled because it cannot be maintained only by cooling in the cooling device 5, the on-off valves 33 and 34 open in the summer to allow fluid to flow, while in the winter, the on-off valves are allowed to flow. The valves 33 and 34 are closed to disable the flow of fluid. As a result, in winter, the excess exhaust heat can be recovered by the exhaust heat recovery unit 44 and used for other purposes such as heating the building. In FIG. 1, the piping for sending the hot water recovered by the waste heat recovery unit 44 to the outside is not shown.

制御器26は、開閉弁33,34の開閉切り替えを行うための切替信号S2を各開閉弁33,34に送信可能に構成される。切替信号S2は、オペレータの操作入力に基づいて生成されてもよい。あるいは、切替信号S2は、設定された時期に基づいて制御器26が自動的に生成してもよい。あるいは、制御器26が外気温を取得し、取得した外気温に基づいて制御器26が自動的に生成してもよい。 The controller 26 is configured to be able to transmit a switching signal S2 for switching the opening / closing of the on-off valves 33 and 34 to the on-off valves 33 and 34. The switching signal S2 may be generated based on the operation input of the operator. Alternatively, the switching signal S2 may be automatically generated by the controller 26 based on a set time. Alternatively, the controller 26 may acquire the outside air temperature, and the controller 26 may automatically generate the outside air temperature based on the acquired outside air temperature.

なお、制御器26による開閉弁33,34の切り替えに代えて、施設の作業員が各開閉弁33,34の開閉作業を直接行ってもよい。また、例えば通年で吸気冷却を行う場合等、開閉弁33,34はなくてもよい。 Instead of switching the on-off valves 33 and 34 by the controller 26, the facility worker may directly open and close the on-off valves 33 and 34. Further, for example, when the intake air is cooled all year round, the on-off valves 33 and 34 may not be provided.

なお、給気温度tの目標温度ts2は、燃料ガスの性状(例えば、メタン価FMNや熱量FCAL等)に応じて異なる値に設定されてもよい。図3は、燃料ガスのメタン価FMNに対する給気温度tの目標温度ts2の関係の一例を示すグラフである。図3において、燃料ガスのメタン価FMNの高低関係は、FMN0<FMN1<…<FMN5である。図3に示すように、給気温度tの目標温度ts2は、燃料ガスのメタン価FMNが高いほど給気温度tの目標温度ts2が高くなるように設定される。図3の例では、メタン価FMNを複数段階(5段階)に分け、各段階に応じて異なる目標温度ts2−0〜ts2−4が設定される。なお、メタン価FMNの区分をより細かくしてそれに応じた数の目標温度ts2を設定してもよいし、メタン価FMNの区分をより粗くしてそれに応じた数の目標温度ts2を設定してもよい。また、図3の例では、メタン価FMNの各段階は等間隔に設定されているが、任意の間隔(互いに異なる間隔)で設定されてもよい。 The target temperature t s2 of the air supply temperature t 2, the property of the fuel gas (e.g., methane number F MN or heat F CAL, etc.) may be set to a different value depending on. Figure 3 is a graph showing an example of a relationship between the target temperature t s2 supply air temperature t 2 for methane number F MN of the fuel gas. In FIG. 3, the high-low relationship of the methane value F MN of the fuel gas is F MN0 <F MN1 << ... <F MN5 . As shown in FIG. 3, the target temperature t s2 of the air supply temperature t 2, the methane number F MN of the fuel gas is set higher as the target temperature t s2 of the air supply temperature t 2 becomes high. In the example of FIG. 3, the methane value F MN is divided into a plurality of stages (5 stages), and different target temperatures t s2-0 to t s2-4 are set according to each stage. Incidentally, methane number F MN classified more finely to the to the number of may set the target temperature t s2 accordingly, methane number F target temperature classification coarser to the number of corresponding to that of MN t s2 May be set. Further, in the example of FIG. 3, the stages of the methane value F MN are set at equal intervals, but they may be set at arbitrary intervals (intervals different from each other).

図3におけるメタン価FMN1〜FMN5の範囲は、ガスエンジン2が定格で運転可能な範囲である。図3の例では、吸気温度tの制御において、定格で運転可能なメタン価の範囲を、4つの段階(FMN1〜FMN2:第1段階、FMN2〜FMN3:第2段階、FMN3〜FMN4:第3段階、FMN4〜FMN5:第4段階)に分け、それぞれに対応する給気温度tの目標温度ts2−1〜ts2−4を設定している。なお、メタン価FMN0は、ガスエンジン2の燃料として使用可能な下限値である。メタン価FMN0〜FMN1の範囲(第0段階)には、ガスエンジン2の出力を低下させれば運転できる範囲である。ガスエンジン2の出力を低下させた状態での運転時にも吸気温度tを制御してもよい。このときの給気温度tの目標温度は、ts2−0に設定される。また、メタン価FMN5以上は、燃料ガスの熱量が低すぎてガスエンジン2が運転不可能な領域である。なお、メタン価FMNは、燃料ガスのガス組成の値から適時に計算される。 The range of the methane values F MN1 to F MN5 in FIG. 3 is the range in which the gas engine 2 can operate at the rated value. In the example of FIG. 3, in the control of the intake air temperature t 1 , the range of the methane value that can be operated at the rated value is set to four stages (F MN1 to F MN2 : 1st stage, F MN2 to F MN3 : 2nd stage, F. MN3 to F MN4: third step, F MN4 to F MN5: divided into stage 4), and sets the target temperature t S2-1 ~t S2-4 of the supply temperature t 2 corresponding to each. The methane value F MN0 is a lower limit value that can be used as a fuel for the gas engine 2. The range of methane value F MN0 to F MN1 (stage 0) is a range that can be operated by reducing the output of the gas engine 2. The intake air temperature t 1 may be controlled even during operation in a state where the output of the gas engine 2 is reduced. The target temperature of the supply air temperature t 2 at this time is set to t s2-0. Further, the methane value F MN5 or higher is a region in which the gas engine 2 cannot be operated because the calorific value of the fuel gas is too low. The methane value F MN is calculated in a timely manner from the value of the gas composition of the fuel gas.

図4は、燃料ガスの熱量FCALに対する給気温度tの目標温度ts2’の関係の一例を示すグラフである。図4において、燃料ガスの熱量FCALの高低関係は、FCAL0<FCAL1<…<FCAL5である。燃料ガスのメタン価FMNと燃料ガスの熱量(カロリー)FCALとは、ある程度の相関関係がある。すなわち、燃料ガスの熱量FCALが高いほどメタン価FMNは低くなる。図4における各熱量FCAL0,FCAL1,…,FCAL5は、それぞれ図3におけるメタン価FMN5,FMN4,…,FMN0にほぼ相当する値である。 FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the target temperature t s 2'of the supply air temperature t 2 with respect to the calorific value F CAL of the fuel gas. 4, a relationship among the amount of heat F CAL fuel gas is F CAL0 <F CAL1 <... < F CAL5. There is a certain degree of correlation between the methane value F MN of the fuel gas and the calorie F CAL of the fuel gas. That is, the higher the calorie F CAL of the fuel gas, the lower the methane value F MN. Each heat F CAL0, F CAL1 in FIG 4, ..., F CAL5 is methane number F MN5, F MN4 respectively, in FIG 3, ..., is almost equivalent to the values in F MN0.

したがって、図4に示すように、給気温度tの目標温度ts2’は、燃料ガスの熱量FCALが高いほど給気温度tの目標温度ts2’が低くなるように設定されてもよい。図4の例においても、図3に示すメタン価FMNの場合と同様に、熱量FCALを複数段階(5段階:FCAL0〜FCAL1、Fcal1〜Fcal2、Fcal2〜Fcal3、Fcal3〜Fcal4、Fcal4〜Fcal5)に分け、各段階に応じて異なる目標温度ts2−0’〜ts2−4’が設定される。なお、燃料ガスの熱量FCALの区分をより細かくしてそれに応じた数の目標温度ts2’を設定してもよいし、燃料ガスの熱量FCALの区分をより粗くしてそれに応じた数の目標温度ts2’を設定してもよい。また、図4の例では、燃料ガスの熱量FCALの各段階は等間隔に設定されているが、任意の間隔(互いに異なる間隔)で設定されてもよい。 Accordingly, as shown in FIG. 4, the target temperature t s2 ', the target temperature t s2 of the higher heat F CAL fuel gas supply temperature t 2' inlet air temperature t 2 is set to be lower May be good. In the example of FIG. 4, as in the case of methane number F MN shown in FIG. 3, a plurality of stages the amount of heat F CAL (5 out: F CAL0 ~F CAL1, F cal1 ~F cal2, F cal2 ~F cal3, F It is divided into cal3 to F cal4 and F cal4 to F cal5 ), and different target temperatures t s2-0'to t s2-4 ' are set according to each stage. The target temperature t s2'may be set by making the classification of the calorific value F CAL of the fuel gas finer and setting the target temperature t s2'correspondingly, or by making the classification of the calorific value F CAL of the fuel gas coarser and correspondingly. The target temperature t s2'may be set. Further, in the example of FIG. 4, each stage of the calorific value FCAL of the fuel gas is set at equal intervals, but it may be set at arbitrary intervals (intervals different from each other).

ガスエンジン2において、最高効率点で運転できる空燃比は、燃料ガスのメタン価FMNまたは熱量FCALにより決定される。したがって、給気温度tを、燃料ガスのメタン価FMNまたは熱量FCALに適した目標温度ts2またはts2’になるように制御することにより、ガスエンジン2の最高効率点での運転が可能となる。なお、燃料ガスの性状が制御器26に入力されない場合には、給気温度tの目標温度ts2またはs2’として、予め定められた目標温度ts2o(例えばts2−2またはts2−2’に等しい値)に設定されてもよい。 In the gas engine 2, the air-fuel ratio that can be operated at the highest efficiency point is determined by the methane value F MN or the calorie F CAL of the fuel gas. Therefore, the operation of the air supply temperature t 2, by controlling so that the target temperature t s2 or t s2 'suitable for methane number F MN or heat F CAL fuel gas, at the highest efficiency point of the gas engine 2 Is possible. In the case where the property of the fuel gas is not input to the controller 26, the supply air temperature t as a target temperature t s2 or t s2 'of 2, the target temperature t S2o (e.g. t S2-2 or t s2 predetermined It may be set to (a value equal to -2').

なお、メタン価FMNに応じた目標温度ts2と、熱量FCALに応じた目標温度ts2’とは、異なる。これらの両方の目標温度ts2,ts2’を用いる場合、メタン価FMNに応じた目標温度ts2を主たる目標温度とし、メタン価FMNの情報が得られない場合に熱量FCALに応じた目標温度ts2’を用いて制御してもよい。 Incidentally, the target temperature t s2 corresponding to methane number F MN, the target temperature t s2 'corresponding to the amount of heat F CAL are different. When both of these target temperatures t s2 and t s2'are used, the target temperature t s2 corresponding to the methane value F MN is set as the main target temperature, and when the information on the methane value F MN cannot be obtained, the calorific value F CAL is used. It may be controlled by using the target temperature t s2'.

[変形例]
上記実施の形態では、制御器26が給気温度検出センサ24からガスエンジン2に供給される給気の温度tを取得し、取得した温度tが所定の目標温度ts2となるように吸気温度tを制御する態様を例示した。これに代えて、制御器26は、ガスエンジン2から排出される燃焼後ガスの温度tを取得し、取得した温度tが所定の目標温度ts3となるように、吸気温度tを制御してもよい。燃焼後ガス温度tは、排気経路12に設けられた燃焼後ガス温度検出センサ39により検出される。
[Modification example]
In the embodiment, as to get the controller 26 the temperature t 2 of the supply air supplied from the supply air temperature detection sensor 24 to the gas engine 2, the temperature t 2 is obtained becomes a predetermined target temperature t s2 An embodiment in which the intake air temperature t 1 is controlled has been illustrated. Alternatively, the controller 26, as to get the temperature t 3 post-combustion gas exhausted from the gas engine 2, the temperature t 3 when the acquired becomes a predetermined target temperature t s3, the intake air temperature t 1 You may control it. The post-combustion gas temperature t 3 is detected by the post-combustion gas temperature detection sensor 39 provided in the exhaust path 12.

ガスエンジン2に供給される燃料の性状と、燃焼後ガス温度tは、給気温度tに対して相関関係を有している。すなわち、燃料の性状が安定し、変動が少ない場合、燃焼後ガス温度tが所定の目標温度ts3になるように制御すれば、給気温度tもほぼ目標温度ts2に維持されると言える。したがって、給気温度tの代わりに燃焼後ガス温度tが目標温度ts3となるように吸気温度tを制御することによっても、給気温度tを取得する場合と同様の効果を奏する。 The properties of the fuel supplied to the gas engine 2 and the post-combustion gas temperature t 3 have a correlation with the supply air temperature t 2. In other words, properties of the fuel is stable if the variation is small, by controlling so that burned gas temperature t 3 becomes a predetermined target temperature t s3, is maintained substantially at the target temperature t s2 also supply air temperature t 2 It can be said that. Therefore, even by post-combustion gas temperature t 3 in place of the air supply temperature t 2 controls the intake air temperature t 1 so that the target temperature t s3, the same effect as in the case of obtaining a supply air temperature t 2 Play.

燃焼後ガス温度tを取得して吸気温度tの制御を行う場合、ガスエンジン2に供給される燃料ガスの性状に応じて目標温度ts3が設定変更可能に構成されてもよい。給気温度検出センサ24および燃焼後ガス温度検出センサ39の両方の信号を取得して制御を行う場合、一方の温度検出センサが故障した場合の期間の運転であれば、他方の温度検出センサの信号のみの状態で運転を継続してもよい。また、制御器26は、給気温度tと燃焼後ガス温度tとを両方取得し、それぞれの温度がそれぞれ設定された目標温度を比較することにより、ガスエンジン2の運転状態の監視を行ってもよい。 When the gas temperature t 3 after combustion is acquired and the intake air temperature t 1 is controlled, the target temperature t s 3 may be set and changeable according to the properties of the fuel gas supplied to the gas engine 2. When the signals of both the supply air temperature detection sensor 24 and the post-combustion gas temperature detection sensor 39 are acquired and controlled, if the operation is performed during the period when one of the temperature detection sensors fails, the other temperature detection sensor The operation may be continued with only the signal. Further, the controller 26 acquires both the supply air temperature t 2 and the post-combustion gas temperature t 3, and monitors the operating state of the gas engine 2 by comparing the target temperatures at which the respective temperatures are set. You may go.

また、上記実施の形態1では、給気冷却装置5が、第1給気冷却器14および第2給気冷却器15のための冷却源18を備え、1つの冷却源18から第2冷却水を第2給気冷却器15に供給し、第2給気冷却器15を出た第2冷却水が、より高温である第1冷却水から必要な熱を除去する態様を例示した。すなわち、上記実施の形態1では、第2冷却水が第2給気冷却器15にて冷却源18により直接的に冷却される一方、第1冷却水が第2冷却水経路17と第1冷却水経路16との間で熱交換を行う熱交換器20を介して間接的に冷却される。 Further, in the first embodiment, the air supply cooling device 5 includes a cooling source 18 for the first air supply cooler 14 and the second air supply cooler 15, and one cooling source 18 to the second cooling water. Was supplied to the second air supply cooler 15, and the second cooling water discharged from the second air supply cooler 15 removed necessary heat from the first cooling water having a higher temperature. That is, in the first embodiment, the second cooling water is directly cooled by the cooling source 18 in the second air supply cooler 15, while the first cooling water is cooled in the second cooling water path 17 and the first cooling. It is indirectly cooled via a heat exchanger 20 that exchanges heat with the water path 16.

給気冷却装置5の態様は、上記実施の形態1の態様に限られない。例えば、冷却源として大気空気と温水との温度差により温水から熱を大気に放散する熱交換器(例えばラジエータ)を用いてもよい。図5は、本発明の実施の形態1の変形例1に係るガスエンジンシステム1Aの概略構成を示す図である。図5において、図1と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。図5は、熱交換器として2つのラジエータ35,36を備えた例を示す。 The mode of the air supply cooling device 5 is not limited to the mode of the first embodiment. For example, a heat exchanger (for example, a radiator) that dissipates heat from the hot water to the atmosphere due to the temperature difference between the atmospheric air and the hot water may be used as the cooling source. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a gas engine system 1A according to a modification 1 of the first embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. FIG. 5 shows an example in which two radiators 35 and 36 are provided as heat exchangers.

本変形例における給気冷却装置5Aは、2つの給気冷却器14,15のそれぞれを流通する第1冷却水および第2冷却水を個別に冷却するラジエータ35,36を備えている。第1ラジエータ35は、第1冷却水経路16Aに接続され、ガスエンジン2を経由して第1給気冷却器14に第1冷却水を供給することにより、過給機4の出口の給気を冷却する。第2ラジエータ36は、第2冷却水経路17Aに接続され、第2給気冷却器15に第2冷却水を供給することにより、第1給気冷却器14から出た給気を冷却する。第1冷却水経路16Aおよび第2冷却水経路17Aは、互いに独立して(熱交換不能に)構成される。ラジエータ35,36の冷却能力は、第1冷却水がガスエンジン2および第1給気冷却器14で回収した熱を大気放散し、第2冷却水が第2給気冷却器15および図示しない油冷却器等で回収した熱を大気放散し、ガスエンジンシステムが問題なく運転できる容量にそれぞれ設計される。 The air supply cooling device 5A in this modification includes radiators 35 and 36 that individually cool the first cooling water and the second cooling water flowing through the two air supply coolers 14 and 15, respectively. The first radiator 35 is connected to the first cooling water path 16A and supplies the first cooling water to the first air supply cooler 14 via the gas engine 2 to supply air to the outlet of the supercharger 4. To cool. The second radiator 36 is connected to the second cooling water path 17A and supplies the second cooling water to the second air supply cooler 15 to cool the supply air discharged from the first air supply cooler 14. The first cooling water path 16A and the second cooling water path 17A are configured independently of each other (non-heat exchangeable). The cooling capacity of the radiators 35 and 36 is such that the first cooling water dissipates the heat recovered by the gas engine 2 and the first air supply cooler 14 to the atmosphere, and the second cooling water dissipates the heat recovered by the second air supply cooler 15 and oil (not shown). The heat recovered by the cooler or the like is dissipated to the atmosphere, and each is designed to have a capacity that allows the gas engine system to operate without problems.

第1冷却水経路16Aは、第1ラジエータ35からガスエンジン2を経由して第1給気冷却器14に第1冷却水を流通させる。第1冷却水経路16Aにおける行き経路と戻り経路との間には戻り経路を流れる第1冷却水の一部を行き経路に再導入して第1冷却水の温度調整を行うための三方弁23Aが設けられる。第1給気冷却器14と三方弁23Aとの間には、実施の形態1と同様に、排熱回収部44が設けられる。三方弁51は、排熱回収部44で回収される熱量を調整する。 The first cooling water path 16A circulates the first cooling water from the first radiator 35 to the first air supply cooler 14 via the gas engine 2. A three-way valve 23A for adjusting the temperature of the first cooling water by reintroducing a part of the first cooling water flowing through the return path between the going path and the returning path in the first cooling water path 16A into the going path. Is provided. Similar to the first embodiment, an exhaust heat recovery unit 44 is provided between the first air supply cooler 14 and the three-way valve 23A. The three-way valve 51 adjusts the amount of heat recovered by the exhaust heat recovery unit 44.

第2冷却水経路17Aは、第2ラジエータ36から第2給気冷却器15に第2冷却水を流通させる。第2冷却水経路17Aにおける行き経路と戻り経路との間には戻り経路を流れる第2冷却水の一部を行き経路に再導入して第2冷却水の温度調整を行うための三方弁21A,52が設けられる。三方弁52は、第2給気冷却器15に流れる冷却水量を制御し、給気温度tが目標温度ts2になるように調整する。 The second cooling water path 17A circulates the second cooling water from the second radiator 36 to the second air supply cooler 15. A three-way valve 21A for adjusting the temperature of the second cooling water by reintroducing a part of the second cooling water flowing through the return path between the going path and the returning path in the second cooling water path 17A into the going path. , 52 are provided. The three-way valve 52 controls the amount of cooling water flowing through the second charge air cooler 15, adjusted to supply air temperature t 2 becomes the target temperature t s2.

このように、給気冷却装置5Aが2つのラジエータ35,36により構成され、2つの冷却水経路16A,17Aが独立したガスエンジンシステム1Aに対しても、排熱回収部44から回収された排熱を用いて吸気を冷却する吸気温度調整装置6を実施の形態1と同様に適用することができる。 In this way, even for the gas engine system 1A in which the air supply cooling device 5A is composed of two radiators 35 and 36 and the two cooling water paths 16A and 17A are independent, the exhaust heat is recovered from the waste heat recovery unit 44. The intake air temperature adjusting device 6 that cools the intake air by using heat can be applied in the same manner as in the first embodiment.

上記実施の形態1(図1)および図5に示す変形例では、第1給気冷却器14が第1冷却水経路16においてガスエンジン2を冷却した後の冷却水を用いて過給機4の出口の給気を冷却する態様を例示した。これに代えて、第1給気冷却器へも第2給気冷却器と同様に、冷却源18または熱交換器(ラジエータ36)からガスエンジン2の冷却経路を介さずに冷却水を供給するように構成されてもよい。 In the modified examples shown in the first embodiment (FIG. 1) and FIG. 5, the supercharger 4 uses the cooling water after the first air supply cooler 14 has cooled the gas engine 2 in the first cooling water path 16. An embodiment of cooling the supply air at the outlet of the above is illustrated. Instead of this, cooling water is supplied to the first air supply cooler from the cooling source 18 or the heat exchanger (radiator 36) without passing through the cooling path of the gas engine 2 in the same manner as the second air supply cooler. It may be configured as follows.

図6は、本発明の実施の形態1の変形例2に係るガスエンジンシステム1Fの概略構成を示す図である。図6において、図1と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。本変形例における給気冷却装置5Fは、第1給気冷却器14Fおよび第2給気冷却器15Fのそれぞれに冷却水を供給する給気冷却用冷却水経路56Fと、ガスエンジン2を冷却するために給気冷却用冷却水経路56Fとは別に設けられたガスエンジン冷却経路54Fと、を備えている。 FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the gas engine system 1F according to the second modification of the first embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The air supply cooling device 5F in this modification cools the air supply cooling cooling water path 56F that supplies cooling water to each of the first air supply cooler 14F and the second air supply cooler 15F, and the gas engine 2. Therefore, a gas engine cooling path 54F provided separately from the supply air cooling cooling water path 56F is provided.

本変形例において、給気冷却用冷却水経路56Fは、冷却源18からの冷却水を第1給気冷却器14Fに供給する第1冷却水経路16Fと、冷却源18からの冷却水を第2給気冷却器15Fに供給する第2冷却水経路17Fとを含む。第1冷却水経路16Fと第2冷却水経路17Fとは、並列に設けられている。冷却源18には、第3冷却水経路53Fが接続され、第1冷却水経路16Fおよび第2冷却水経路17Fが第3冷却水経路53Fから分岐している。 In this modification, the air supply cooling cooling water path 56F is a first cooling water path 16F that supplies cooling water from the cooling source 18 to the first air supply cooler 14F, and cooling water from the cooling source 18 is the first. 2 Includes a second cooling water path 17F supplied to the air supply cooler 15F. The first cooling water path 16F and the second cooling water path 17F are provided in parallel. A third cooling water path 53F is connected to the cooling source 18, and the first cooling water path 16F and the second cooling water path 17F are branched from the third cooling water path 53F.

第3冷却水経路53Fの戻り経路には、ガスエンジン2を冷却するガスエンジン冷却経路54Fとの間で熱交換を行う熱交換器20が設けられる。排熱回収部44は、ガスエンジン冷却経路54Fにおいて、ガスエンジン2より下流側に設けられ、ガスエンジン2で生じた排熱を温水として回収する。すなわち、本変形例において、ガスエンジン2を冷却した後の高温冷却水は、第1給気冷却器14Fを通ることなく、排熱回収部44および熱交換器20により、排熱回収および大気への放散が行われる。 A heat exchanger 20 that exchanges heat with the gas engine cooling path 54F that cools the gas engine 2 is provided in the return path of the third cooling water path 53F. The exhaust heat recovery unit 44 is provided on the downstream side of the gas engine 2 in the gas engine cooling path 54F, and recovers the exhaust heat generated by the gas engine 2 as hot water. That is, in this modification, the high-temperature cooling water after cooling the gas engine 2 is recovered to the atmosphere by the exhaust heat recovery unit 44 and the heat exchanger 20 without passing through the first air supply cooler 14F. Is dissipated.

本変形例においても、三方弁51は、排熱回収部44で回収される熱量を調整する。また、三方弁52は、第2給気冷却器15に流れる冷却水量を制御し、給気温度tが目標温度ts2になるように調整する。このような構成でも、図1に示すガスエンジンシステム1と同様に、大気条件によらず給気温度tを目標温度ts2に制御することができる。 Also in this modification, the three-way valve 51 adjusts the amount of heat recovered by the exhaust heat recovery unit 44. Further, the three-way valve 52 controls the amount of cooling water flowing through the second charge air cooler 15, adjusted to supply air temperature t 2 becomes the target temperature t s2. Even in such a configuration, similarly to the gas engine system 1 shown in FIG. 1, it is possible to control the supply air temperature t 2 regardless of the atmospheric conditions at the target temperature t s2.

上記構成によれば、給気を冷却するための給気冷却用冷却水経路56Fと、ガスエンジン2を冷却するガスエンジン冷却経路54Fとが別経路に構成されているため、図1の例のように、ガスエンジン2の冷却経路の下流側に第1給気冷却器を設ける場合(図1における第1冷却水経路16)に比べて、吸気温度tがより低くなり、その結果、過給機4の圧縮機10の出口における吸気温度がより低くなった場合でも給気温度tを目標温度ts2に制御することが容易となる。したがって、より幅広い温度範囲において第1給気冷却器14Fおよび第2給気冷却器15Fにより給気温度tを調整することができる。 According to the above configuration, the supply air cooling cooling water path 56F for cooling the supply air and the gas engine cooling path 54F for cooling the gas engine 2 are configured as different paths, and therefore, in the example of FIG. As described above, the intake air temperature t 1 is lower than that in the case where the first air supply cooler is provided on the downstream side of the cooling path of the gas engine 2 (first cooling water path 16 in FIG. 1), and as a result, it is excessive. it is easy to intake air temperature at the outlet of the compressor 10 of the turbocharger 4 is controlled supply air temperature t 2, even when it becomes lower the target temperature t s2. Therefore, the supply air temperature t 2 can be adjusted by the first air supply cooler 14F and the second air supply cooler 15F in a wider temperature range.

図7は、本発明の実施の形態1の変形例3に係るガスエンジンシステム1Gの概略構成を示す図である。図7において、図5と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。本変形例における給気冷却装置5Gは、図5の例と同様に、熱交換器として2つのラジエータ35,36を備えている。 FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a gas engine system 1G according to a modification 3 of the first embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same components as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The air supply cooling device 5G in this modified example includes two radiators 35 and 36 as heat exchangers, as in the example of FIG.

さらに、本変形例における給気冷却装置5Gは、図6の例と同様に、第1給気冷却器14Gおよび第2給気冷却器15Gのそれぞれに冷却水を供給する給気冷却用冷却水経路56Gと、ガスエンジン2を冷却するために給気冷却用冷却水経路56Gとは別に設けられたガスエンジン冷却経路54Gと、を備えている。 Further, the air supply cooling device 5G in the present modification is the air supply cooling cooling water that supplies cooling water to each of the first air supply cooler 14G and the second air supply cooler 15G, as in the example of FIG. It includes a path 56G and a gas engine cooling path 54G provided separately from the supply air cooling cooling water path 56G for cooling the gas engine 2.

本変形例における給気冷却用冷却水経路56Gは、第2ラジエータ36からの冷却水を第1給気冷却器14Gに供給する第1冷却水経路16Gと、第2ラジエータ36からの冷却水を第2給気冷却器15Gに供給する第2冷却水経路17Gとを含む。第1冷却水経路16Gと第2冷却水経路17Gとは、並列に設けられている。第2ラジエータ36には、第3冷却水経路53Gが接続され、第1冷却水経路16Gおよび第2冷却水経路17Gが第3冷却水経路53Gから分岐している。 The air supply cooling cooling water path 56G in this modification is the first cooling water path 16G that supplies the cooling water from the second radiator 36 to the first air supply cooler 14G, and the cooling water from the second radiator 36. It includes a second cooling water path 17G supplied to the second air supply cooler 15G. The first cooling water path 16G and the second cooling water path 17G are provided in parallel. A third cooling water path 53G is connected to the second radiator 36, and the first cooling water path 16G and the second cooling water path 17G are branched from the third cooling water path 53G.

第1ラジエータ35には、ガスエンジン2を冷却するガスエンジン冷却経路54Gが接続されている。排熱回収部44は、ガスエンジン冷却経路54Gにおいて、ガスエンジン2より下流側に設けられ、ガスエンジン2で生じた排熱を温水として回収する。すなわち、本変形例において、ガスエンジン2を冷却した後の高温冷却水は、第1給気冷却器14Fを通ることなく、排熱回収部44および第1ラジエータ35により、排熱回収および大気への放散が行われる。 A gas engine cooling path 54G for cooling the gas engine 2 is connected to the first radiator 35. The exhaust heat recovery unit 44 is provided on the downstream side of the gas engine 2 in the gas engine cooling path 54G, and recovers the exhaust heat generated by the gas engine 2 as hot water. That is, in this modification, the high-temperature cooling water after cooling the gas engine 2 is recovered to the atmosphere by the exhaust heat recovery unit 44 and the first radiator 35 without passing through the first air supply cooler 14F. Is dissipated.

本変形例においても、三方弁51は、排熱回収部44で回収される熱量を調整する。また、三方弁52は、第2給気冷却器15に流れる冷却水量を制御し、給気温度tが目標温度ts2になるように調整する。このような構成でも、図5に示すガスエンジンシステム1Aと同様に、大気条件によらず給気温度tを目標温度ts2に制御することができる。 Also in this modification, the three-way valve 51 adjusts the amount of heat recovered by the exhaust heat recovery unit 44. Further, the three-way valve 52 controls the amount of cooling water flowing through the second charge air cooler 15, adjusted to supply air temperature t 2 becomes the target temperature t s2. Even in such a configuration, similarly to the gas engine system 1A shown in FIG. 5, it is possible to control the supply air temperature t 2 regardless of the atmospheric conditions at the target temperature t s2.

上記構成によれば、給気を冷却するための給気冷却用冷却水経路56Gと、ガスエンジン2を冷却するガスエンジン冷却経路54Gとが別経路に構成されているため、図5の例のように、ガスエンジン2の冷却経路の下流側に第1給気冷却器を設ける場合(図5における第1冷却水経路16A)に比べて、吸気温度tがより低くなり、その結果、過給機4の圧縮機10の出口における吸気温度がより低くなった場合でも給気温度tを目標温度ts2に制御することが容易となる。したがって、より幅広い温度範囲において第1給気冷却器14Gおよび第2給気冷却器15Gにより給気温度tを調整することができる。 According to the above configuration, the supply air cooling cooling water path 56G for cooling the supply air and the gas engine cooling path 54G for cooling the gas engine 2 are configured as separate paths, and therefore, in the example of FIG. As described above, the intake air temperature t 1 is lower than that in the case where the first air supply cooler is provided on the downstream side of the cooling path of the gas engine 2 (first cooling water path 16A in FIG. 5), and as a result, it is excessive. it is easy to intake air temperature at the outlet of the compressor 10 of the turbocharger 4 is controlled supply air temperature t 2, even when it becomes lower the target temperature t s2. Therefore, the supply air temperature t 2 can be adjusted by the first air supply cooler 14G and the second air supply cooler 15G in a wider temperature range.

[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2について説明する。図8は、本発明の実施の形態2に係るガスエンジンシステム1Bの概略構成を示すブロック図である。図8において、図5と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施の形態におけるガスエンジンシステム1Bが実施の形態1と異なる点は、吸気温度調整装置6Bの温度調整器25Bにおいて吸気温度tを冷却する機能に加えて、吸気温度tを加熱する機能を備えていることである。また、本実施の形態におけるガスエンジンシステム1Bは、図5に示す構成と同様に、給気冷却装置5Aの熱交換器として、ラジエータ35,36を備えている。
[Embodiment 2]
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of the gas engine system 1B according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same components as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Gas engine system 1B is different from the first embodiment in the present embodiment, in addition to the function of cooling the intake air temperature t 1 at a temperature regulator 25B of the intake air temperature adjusting device 6B, function of heating the intake air temperature t 1 Is to have. Further, the gas engine system 1B in the present embodiment includes radiators 35 and 36 as heat exchangers of the air supply cooling device 5A, as in the configuration shown in FIG.

より具体的には、温度調整器25Bは、冷却水冷却装置27および冷却配管28に加えて、加熱配管37と、配管切替部と、を備えている。 More specifically, the temperature controller 25B includes a heating pipe 37 and a pipe switching portion in addition to the cooling water cooling device 27 and the cooling pipe 28.

加熱配管37は、排熱回収部44からの温水を、吸気を加熱するために吸気導入部8に設けられた熱交換器30に供給する。すなわち、加熱配管37は、冷却配管28における排熱回収部44と熱交換器30(および三方弁31)との間の冷却水冷却装置27に対するバイパス経路として構成される。 The heating pipe 37 supplies the hot water from the exhaust heat recovery unit 44 to the heat exchanger 30 provided in the intake air introduction unit 8 in order to heat the intake air. That is, the heating pipe 37 is configured as a bypass path for the cooling water cooling device 27 between the exhaust heat recovery unit 44 and the heat exchanger 30 (and the three-way valve 31) in the cooling pipe 28.

排熱回収部44の排熱回収量は、冷却水冷却装置27において温水回収する場合(吸気冷却を行う場合)は最大量を回収してもよい。一方、吸気加熱を行う場合、加熱に必要な温水量は、温水温度が高温であるため、吸気冷却時に比べると少なくて済む。このため、三方弁51により排熱回収部44に流れる第1冷却水の量を制御することにより、吸気加熱時に使用される温水の温度を下げて、温水を熱交換器30に供給することにより、吸気加熱を行う。 As for the exhaust heat recovery amount of the exhaust heat recovery unit 44, the maximum amount may be recovered when hot water is recovered by the cooling water cooling device 27 (when intake air cooling is performed). On the other hand, when the intake air is heated, the amount of hot water required for heating is smaller than that at the time of intake air cooling because the temperature of the hot water is high. Therefore, by controlling the amount of the first cooling water flowing to the exhaust heat recovery unit 44 by the three-way valve 51, the temperature of the hot water used at the time of intake heating is lowered, and the hot water is supplied to the heat exchanger 30. , Perform intake air heating.

配管切替部は、吸気導入部8(における熱交換器30)に接続する配管を、冷却配管28と加熱配管37との間で切り替える。配管切替部は、実施の形態1で説明した開閉弁33,34、および、加熱配管37に設けられた開閉弁38を含んでいる。実施の形態1と同様に、開閉弁33,34は、制御器26により開閉制御される。開閉弁38も、制御器26により開閉制御される。 The pipe switching unit switches the pipe connected to the intake air introduction unit 8 (heat exchanger 30 in the heat exchanger 30) between the cooling pipe 28 and the heating pipe 37. The pipe switching unit includes the on-off valves 33 and 34 described in the first embodiment and the on-off valve 38 provided in the heating pipe 37. Similar to the first embodiment, the on-off valves 33 and 34 are controlled to open and close by the controller 26. The on-off valve 38 is also controlled to open and close by the controller 26.

吸気導入部8に接続する配管を冷却配管28にする場合、開閉弁33,34は開弁され、開閉弁38は閉弁される。一方、吸気導入部8に接続する配管を加熱配管37にする場合、開閉弁33,34は閉弁され、開閉弁38は開弁される。 When the pipe connected to the intake air introduction portion 8 is a cooling pipe 28, the on-off valves 33 and 34 are opened and the on-off valve 38 is closed. On the other hand, when the pipe connected to the intake intake introduction portion 8 is a heating pipe 37, the on-off valves 33 and 34 are closed and the on-off valve 38 is opened.

例えば、制御器26は、各開閉弁33,34,38に送る切替信号S2として、第1値(ハイ)と第2値(ロー)とを含む信号を出力する。開閉弁33,34は、第1値である切替信号S2を受信すると開弁し、第2値である切替信号S2を受信すると閉弁する。一方、開閉弁38は、第1値である切替信号S2を受信すると閉弁し、第2値である切替信号S2を受信すると開弁する。なお、これに代えて、開閉弁33,34に対する切替信号と開閉弁38に対する切替信号とを別の信号としてもよい。 For example, the controller 26 outputs a signal including a first value (high) and a second value (low) as a switching signal S2 to be sent to the on-off valves 33, 34, and 38. The on-off valves 33 and 34 open when the first value switching signal S2 is received, and close when the second value switching signal S2 is received. On the other hand, the on-off valve 38 closes when it receives the first value switching signal S2 and opens when it receives the second value switching signal S2. Instead of this, the switching signal for the on-off valves 33 and 34 and the switching signal for the on-off valve 38 may be different signals.

開閉弁33,34が開弁され、開閉弁38が閉弁されることにより、実施の形態1と同様に、吸気導入部8に吸気冷却水が供給され、吸気が冷却される。一方、開閉弁33,34が閉弁され、開閉弁38が開弁されることにより、排熱回収部44から回収された排熱により加熱配管37を流通する温水がそのまま吸気導入部8に供給され、吸気が加熱される。なお、排熱回収部44において回収される排熱量は、上述のように三方弁51により制御されるため、制御器26からの切替信号S2が三方弁51にも送信される。 When the on-off valves 33 and 34 are opened and the on-off valve 38 is closed, the intake air cooling water is supplied to the intake air introduction unit 8 and the intake air is cooled as in the first embodiment. On the other hand, when the on-off valves 33 and 34 are closed and the on-off valve 38 is opened, the hot water flowing through the heating pipe 37 is supplied to the intake intake section 8 as it is by the exhaust heat recovered from the exhaust heat recovery section 44. And the intake air is heated. Since the amount of exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery unit 44 is controlled by the three-way valve 51 as described above, the switching signal S2 from the controller 26 is also transmitted to the three-way valve 51.

本実施の形態においても、制御器26は、ガスエンジン2に供給される給気温度tが所定の目標温度ts2になるように、吸気温度tを制御する。なお、吸気冷却時と吸気加熱時とで目標温度ts2は異なる値を取り得る。この場合、吸気冷却時における給気温度tの目標温度をtsc2とし、吸気加熱時における給気温度tの目標温度をtsh2とすると、記憶部には、吸気を冷却する場合の給気温度tの目標温度tsc2に対応する吸気温度tの目標温度tsc1のデータに加えて、吸気を加熱する場合の目標温度tsh2に対応する吸気温度tsh1のデータが記憶されている。ただし、後述する発電効率優先モードにおいて、吸気加熱時の吸気温度tの目標温度ts1を設定するために用いられる給気温度tの見かけの目標温度tsh2は、吸気冷却時の目標温度tsc2と同じ温度またはより高い温度に設定してもよい。 Also in this embodiment, the controller 26, such that the supply air temperature t 2 which is supplied to the gas engine 2 reaches the predetermined target temperature t s2, controls the intake air temperature t 1. The target temperature t s2 can take different values between the time of intake air cooling and the time of intake air heating. In this case, the target temperature of the supply air temperature t 2 during the intake cooled to t sc2, when the target temperature of the supply air temperature t 2 during the intake heating and t sh2, the storage unit, the sheet in the case of cooling the intake air in addition to the data of the intake air temperature t 1 of the target temperature t sc1 corresponding to the target temperature t sc2 of air temperature t 2, it is the data of the intake air temperature t sh1 corresponding to the target temperature t sh2 is stored in the case of heating the intake There is. However, in the power generation efficiency priority mode described later, the apparent target temperature t sh2 of the supply air temperature t 2 used for setting the target temperature t s1 of the intake air temperature t 1 at the time of intake air heating is the target temperature at the time of intake air cooling. It may be set to the same temperature as t sc2 or a higher temperature.

なお、本実施の形態においても、実施の形態1で説明したように、吸気冷却時の目標温度tsc2および吸気加熱時の目標温度tsh2は、燃料ガスの性状が制御器26に入力される場合には、入力された燃料ガスの性状に応じた値に設定される。また、燃料ガスの性状が制御器26に入力されない場合には、給気温度tの目標温度ts2として、予め定められた値に設定されてもよい。 Also in this embodiment, as described in the first embodiment, the target temperature t sh2 at the target temperature t sc2 and intake air heating during the intake cooling, the properties of the fuel gas is inputted to the controller 26 In the case, the value is set according to the input property of the fuel gas. Further, when the property of the fuel gas is not input to the controller 26, as the target temperature t s2 of the air supply temperature t 2, may be set to a predetermined value.

吸気加熱時は、大気温度により吸気加熱に必要な温水熱量が異なるため、制御器26は、吸気温度tを制御するために、三方弁51にも制御信号を送信し、大気温度から吸気温度tの目標温度tsc1を達成するのに十分な排熱回収量を排熱回収部44で得られるように制御する。 At the time of intake air heating, the amount of hot water heat required for intake air heating differs depending on the atmosphere temperature. Therefore, the controller 26 also transmits a control signal to the three-way valve 51 in order to control the intake air temperature t 1, and the intake air temperature is changed from the atmosphere temperature to the intake air temperature. sufficient heat recovery amount to achieve the target temperature t sc1 of t 1 is controlled so as to obtain in the exhaust heat recovery unit 44.

制御器26は、吸気冷却時においては給気温度tを目標温度tsc2にするための吸気温度tの目標温度tsc1のデータを読み出し、フィードフォワード制御およびフィードバック制御を行う。制御器26は、フィードフォワード制御として、大気温度、湿度およびガスエンジン2の吸気量として予めデータとして記憶されている空気量から、吸気温度tを目標温度tsc1にするために必要な冷却水量を演算し、その情報を三方弁31に送信する制御を行う。また、制御器26は、フィードバック制御として、フィードフォワード制御の結果得られる吸気温度tおよび給気温度tのデータに基づいて熱交換器30に流れる冷却水量を三方弁31で微調整する制御を行う。 The controller 26 reads out the data of the target temperature t sc1 of the intake air temperature t 1 for setting the supply air temperature t 2 to the target temperature t sc 2 at the time of intake air cooling, and performs feedforward control and feedback control. The controller 26 controls the amount of cooling water required to set the intake temperature t 1 to the target temperature t sc 1 from the air temperature, humidity, and the amount of air stored as data in advance as the intake amount of the gas engine 2 as feed forward control. Is calculated, and control is performed to transmit the information to the three-way valve 31. Further, as feedback control, the controller 26 finely adjusts the amount of cooling water flowing through the heat exchanger 30 by the three-way valve 31 based on the data of the intake air temperature t 1 and the supply air temperature t 2 obtained as a result of the feedforward control. I do.

また、制御器26は、吸気加熱時においては給気温度tを目標温度tsh2にするための吸気温度tsh1のデータを読み出し、フィードフォワード制御およびフィードバック制御を行う。制御器26は、フィードフォワード制御として、大気温度、湿度およびガスエンジン2の吸気量として予めデータとして記憶されている空気量から、吸気温度を目標値tsh1にするために必要な加熱量を演算し、その情報を三方弁31に送信する制御を行う。また、制御器26は、フィードバック制御として、フィードフォワード制御の結果得られる吸気温度tおよび給気温度tのデータに基づいて三方弁51による排熱回収部44への温水流量を調整するともに、熱交換器30に流れる温水量を三方弁31で微調整する制御を行う。 Further, the controller 26 reads out the data of the intake air temperature t sh1 for setting the supply air temperature t 2 to the target temperature t sh2 at the time of intake air heating, and performs feedforward control and feedback control. As feed-forward control, the controller 26 calculates the heating amount required to set the intake air temperature to the target value t sh1 from the air amount stored as data in advance as the air temperature, humidity, and the intake amount of the gas engine 2. Then, control is performed to transmit the information to the three-way valve 31. Further, as feedback control, the controller 26 adjusts the hot water flow rate to the exhaust heat recovery unit 44 by the three-way valve 51 based on the data of the intake air temperature t 1 and the supply air temperature t 2 obtained as a result of the feedforward control. , The amount of hot water flowing through the heat exchanger 30 is finely adjusted by the three-way valve 31.

ただし、吸気加熱時の目標温度tsh2は、あくまで吸気温度tを昇温するために、対応する給気温度tの見かけの目標温度を制御器26において定めるものであって、実際の給気温度tは給気冷却装置5Aによって吸気冷却時の目標温度tsc2と同じ温度になるように制御される(発電効率優先モード)。 However, the target temperature t sh2 at the time of intake air heating determines the apparent target temperature of the corresponding supply air temperature t 2 in the controller 26 in order to raise the intake air temperature t 1 to the last, and the actual supply The air temperature t 2 is controlled by the air supply cooling device 5A so as to be the same as the target temperature t sc2 at the time of intake cooling (power generation efficiency priority mode).

吸気温度tの目標温度ts1の元になる給気温度tの見かけの目標温度tsh2が、給気冷却装置5Aにおける給気温度tの目標温度tsc2とは異なる値となる場合、吸気温度調整装置6の制御器26における吸気温度tの制御と給気冷却装置5の制御器(図示せず)における給気温度tの制御とが干渉する可能性がある。このような場合には、給気冷却装置5で制御される給気温度tの制御応答性を、吸気温度調整装置6で制御される吸気温度tの制御応答性より緩慢にしてもよい。 If the underlying target temperature t s1 of the intake air temperature t 1 supply air temperature t 2 of the apparent target temperature t sh2 becomes a value different from the target temperature t sc2 supply air temperature t 2 in the charge air cooler 5A There is a possibility that the control of the intake air temperature t 1 in the controller 26 of the intake air temperature adjusting device 6 and the control of the supply air temperature t 2 in the controller (not shown) of the supply air cooling device 5 interfere with each other. In such a case, the control responsiveness of the supply air temperature t 2 controlled by the supply air cooling device 5 may be slower than the control responsiveness of the intake air temperature t 1 controlled by the intake air temperature adjusting device 6. ..

この場合、吸気温度調整装置6における制御(三方弁31に対する制御)により、給気温度tが見かけの目標温度tsh2となるように吸気温度tが制御され、その後、給気冷却装置5における制御(三方弁52に対する制御)により、給気温度tが最終的な目標温度tsc2となるように制御される。 In this case, the control in the intake air temperature adjusting device 6 (control for three-way valve 31), the intake air temperature t 1 is controlled so that the supply air temperature t 2 becomes the target temperature t sh2 apparent, then, the charge air cooler 5 By the control in (control over the three-way valve 52), the supply air temperature t 2 is controlled to be the final target temperature t sc2.

上記構成によれば、冷却水冷却装置27において給気冷却装置5Aの排熱を用いて製造した冷却水により、熱交換器30を吸気冷却器として使用することができる。これにより、夏期等、大気の温度が高く、給気冷却装置5では給気温度tを吸気冷却時の目標温度tsc2に下げられない場合であっても、給気温度tを吸気冷却時の目標温度tsc2に下げることができる。 According to the above configuration, the heat exchanger 30 can be used as an intake air cooler by the cooling water produced by using the exhaust heat of the air supply cooling device 5A in the cooling water cooling device 27. As a result, even if the air temperature is high such as in summer and the air supply cooling device 5 cannot lower the supply air temperature t 2 to the target temperature t sc2 at the time of intake air cooling, the supply air temperature t 2 is intake cooled. The target temperature at time can be lowered to t sc2.

また、吸気導入部8に接続される配管が、冷却水が流通する冷却配管28と、温水が流通する加熱配管37との間で切り替え可能に構成される。これにより、熱交換器30を吸気加熱器として使用することもできるため、吸気温度を高くすることも可能である。 Further, the pipe connected to the intake air introduction unit 8 is configured to be switchable between the cooling pipe 28 through which the cooling water flows and the heating pipe 37 through which the hot water flows. As a result, the heat exchanger 30 can be used as an intake air heater, so that the intake air temperature can be raised.

過給機4の圧縮機10は、汎用品として設計されているため、設計上の限界として、吸気温度には下限値が設定されている。このため、冬期等、大気の温度が低いと、過給機4の圧縮機10の設計上の制限により、吸気温度が下限値以上にならなければ運転できない。従来であれば、このような場合でも運転を継続するためには、吸気として外気を導入する外気吸気設備と、吸気として室内の空気を導入する室内吸気設備との両方を用意しておき、大気の温度が低くなった場合に、外気吸気設備による外気吸気から室内吸気設備による室内吸気に切り替えるといった複雑な機械的設備を設置するか、最初から室内吸気設備のみにする必要がある。年間を通じて室内吸気を行う場合、夏期は外気温度より室内温度の方が高温であるため、常に最適に近い空燃比での運転は困難であり、年間を通じての高効率運転は望めない。 Since the compressor 10 of the turbocharger 4 is designed as a general-purpose product, a lower limit value is set for the intake air temperature as a design limit. Therefore, when the atmospheric temperature is low, such as in winter, the operation cannot be performed unless the intake air temperature becomes equal to or higher than the lower limit due to the design limitation of the compressor 10 of the turbocharger 4. Conventionally, in order to continue operation even in such a case, both an outside air intake facility that introduces outside air as intake air and an indoor intake facility that introduces indoor air as intake air are prepared, and the atmosphere. When the temperature becomes low, it is necessary to install complicated mechanical equipment such as switching from the outside air intake by the outside air intake equipment to the indoor intake by the indoor intake equipment, or it is necessary to use only the indoor intake equipment from the beginning. When indoor intake is performed throughout the year, the indoor temperature is higher than the outside air temperature in summer, so it is difficult to always operate at an air-fuel ratio close to the optimum, and high-efficiency operation cannot be expected throughout the year.

これに対し、本実施の形態によれば、大気の温度が低くなり、過給機4の圧縮機10の設計上の制限により、吸気温度を高くする必要が生じた場合でも、大気吸気から室内吸気に切り替えるという複雑な機械的設備を用いたり、年間を通じて室内吸気を行ったりすることなく、吸気温度を高くすることができる。これにより、過給機4の圧縮機10の設計上の制限を確保しながら、給気温度tを目標温度ts2に制御することができる。 On the other hand, according to the present embodiment, even when the temperature of the atmosphere becomes low and it becomes necessary to raise the intake air temperature due to the design limitation of the compressor 10 of the supercharger 4, the air intake to the room It is possible to raise the intake air temperature without using complicated mechanical equipment to switch to intake air or performing indoor intake air throughout the year. Accordingly, while securing design limitation of the compressor 10 of the turbocharger 4, a supply air temperature t 2 can be controlled to the target temperature t s2.

また、冬期は地域暖房等のために、より多くの熱が必要とされてもよい。熱の供給源は、排熱回収部44および排気ガス経路43に設けられる排熱回収器45である。排熱回収器45における熱回収量は、過給機4のタービン11の出口における排気ガス温度tが高いほど増加する。 Also, in winter, more heat may be required for district heating and the like. The heat supply source is an exhaust heat recovery unit 45 provided in the exhaust heat recovery unit 44 and the exhaust gas path 43. The amount of heat recovered in the exhaust heat recovery device 45 increases as the exhaust gas temperature t 4 at the outlet of the turbine 11 of the turbocharger 4 increases.

排熱回収器45における熱回収量を増加させるために、制御器26は、給気温度tの目標温度が、発電効率優先モード(第1の制御モード)における高発電効率のための目標温度(第1の目標温度)の代わりに、熱回収量増加のための目標温度(第2の目標温度)に設定される熱回収優先モード(第2の制御モード)を実行可能である。 In order to increase the heat recovery amount in the exhaust heat recovery device 45, controller 26, the target temperature of the air supply temperature t 2 is the target temperature for the high power generation efficiency in the power generation efficiency priority mode (first control mode) Instead of (first target temperature), it is possible to execute a heat recovery priority mode (second control mode) set to a target temperature (second target temperature) for increasing the amount of heat recovery.

以下では、発電効率優先モードにおける給気温度tの目標温度をtsq2とし、熱回収優先モードにおける給気温度tの目標温度をtsr2とする。発電効率優先モードにおける目標温度tsq2は、上述した吸気冷却時における目標温度tsc2および吸気加熱時における目標温度tsh2を含む概念である。すなわち、発電効率優先モードにおける目標温度tsq2は、燃料ガスの性状が制御器26に入力される場合には、入力された燃料ガスの性状に応じた値に設定される。また、燃料ガスの性状が制御器26に入力されない場合には、発電効率優先モードにおける目標温度tsq2として、予め定められた値に設定されてもよい。なお、以下では発電効率優先モードにおける目標温度tsq2は、吸気冷却時または吸気加熱時によらず年間を通じて一定値である場合を例示する。熱回収優先モードにおける目標温度tsr2は、発電効率優先モードにおける目標温度tsq2より高い温度に設定される。 In the following, the target temperature of the supply air temperature t 2 in the power generation efficiency priority mode is t sq2, and the target temperature of the supply air temperature t 2 in the heat recovery priority mode is t sr 2 . Target temperature t sq2 in the power generation efficiency priority mode is a concept including a target temperature t sh2 at the target temperature t sc2 and intake air heating during the above-described intake-air cooling. That is, when the properties of the fuel gas are input to the controller 26, the target temperature t sq2 in the power generation efficiency priority mode is set to a value corresponding to the input properties of the fuel gas. When the properties of the fuel gas are not input to the controller 26, the target temperature t sq2 in the power generation efficiency priority mode may be set to a predetermined value. In the following, the target temperature t sq2 in the power generation efficiency priority mode will be illustrated as a case where the target temperature t sq2 is a constant value throughout the year regardless of whether the intake air is cooled or the intake air is heated. The target temperature t sr2 in the heat recovery priority mode is set to a temperature higher than the target temperature t sq2 in the power generation efficiency priority mode.

なお、熱回収優先モードにおける目標温度tsr2は、燃料ガスの性状によらず一定値に設定されてもよい。これに代えて、熱回収優先モードにおけるtsr2も、燃料ガスの性状に応じて異なる値に設定されてもよい。 The target temperature t sr2 in the heat recovery priority mode may be set to a constant value regardless of the properties of the fuel gas. Alternatively, t sr2 in the heat recovery priority mode may be set to a different value depending on the properties of the fuel gas.

図9は、燃料ガスのメタン価FMNに対する各優先モードに応じた給気温度tの目標温度tsq2,tsr2の関係の一例を示すグラフである。発電効率優先モードにおける給気温度tの目標温度tsq2の設定態様は、図3の例と同様である。すなわち、図9における各段階(第0段階〜第4段階)の目標温度tsq2−0〜tsq2−4は、図3における各段階(第0段階〜第4段階)の目標温度ts2−0〜ts2−4に対応する。 Figure 9 is a graph showing an example of a relationship between the target temperature t sq2, t sr2 air supply temperature t 2 corresponding to the priority mode for methane number F MN of the fuel gas. The setting mode of the target temperature t sq2 of the supply air temperature t 2 in the power generation efficiency priority mode is the same as the example of FIG. That is, the target temperature t sq2-0 ~t sq2-4 each stage (0th stage to fourth stage) in FIG. 9, the target temperature t of each step in FIG. 3 (zeroth stage to fourth stage) s2- Corresponds to 0 to t s2-4.

熱回収優先モードにおける目標温度tsr2は、発電効率優先モードにおける目標温度tsq2に対して高い値となる。すなわち、熱回収優先モードの各段階(第0段階〜第4段階)において設定される目標温度は、発電効率優先モードの各段階において設定される目標温度よりそれぞれ高い値となる。 Target temperature t sr2 in the heat recovery priority mode, a high value relative to the target temperature t sq2 in the power generation efficiency priority mode. That is, the target temperature set in each stage of the heat recovery priority mode (0th to 4th stages) is higher than the target temperature set in each stage of the power generation efficiency priority mode.

さらに、図9の例では、熱回収優先モードにおける目標温度tsr2は、第0段階(FMN0〜FMN1)および第1段階(FMN1〜FMN2)における目標温度を同じ値(tsr2−1)とし、第3段階(FMN2〜FMN3)および第4段階(FMN3〜FMN4)における目標温度を同じ値(tsr2−3)としている。第2段階(FMN1〜FMN2)における目標温度はtsr2−2としている。すなわち、熱回収優先モードにおいては、メタン価FMNを発電効率優先モードより粗い3段階に分け、各段階に応じて異なる目標温度tsr2−1〜tsr2−3が設定される。 Further, in the example of FIG. 9, the target temperature t sr2 in the heat recovery priority mode has the same target temperature (t sr2- ) in the 0th stage (F MN0 to F MN1 ) and the 1st stage (F MN1 to F MN2). 1 ), and the target temperatures in the third stage (F MN2 to F MN3 ) and the fourth stage (F MN3 to F MN4 ) are set to the same value ( tsr2-3 ). The target temperature in the second stage (F MN1 to F MN2 ) is t sr2-2 . That is, in the heat recovery priority mode, the methane value F MN is divided into three coarser stages than the power generation efficiency priority mode, and different target temperatures t sr2-1 to t sr2-3 are set according to each stage.

なお、図9の例では、発電効率優先モードより熱回収優先モードの分け方をより粗くする例を示しているが、発電効率優先モードと熱回収優先モードで同じ分け方(例えば5段階同士)としてもよいし、発電効率優先モードより熱回収優先モードの分け方をより細かくしてもよい。また、図9の例では、熱回収優先モードにおいて異なる目標温度tsr2に切り替えるメタン価のしきい値FMN2,FMN3を発電効率優先モードにおけるメタン価のしきい値FMN2,FMN3に合わせて設定しているが、異なる目標温度tsr2に切り替えるメタン価のしきい値FMN2,FMN3を発電効率優先モードにおけるメタン価の値FMN2,FMN3とは異なる値としてもよい。例えば熱回収優先モードにおける第2段階をFMN2より小さい値からFMN3より大きい値までの範囲とし、第2段階をより広いメタン価の範囲にしてもよい。 Although the example of FIG. 9 shows an example in which the heat recovery priority mode is divided more coarsely than the power generation efficiency priority mode, the same division method (for example, 5 stages) is used between the power generation efficiency priority mode and the heat recovery priority mode. Alternatively, the heat recovery priority mode may be divided more finely than the power generation efficiency priority mode. Further, in the example of FIG. 9, the combined methane-valent threshold F MN2, F MN3 methane number threshold F MN2, F MN3 switching the target temperature t sr2 differ in heat recovery priority mode in the power generation efficiency priority mode is set Te, but the value may be different from the different target temperatures t methane number of the threshold F MN2 switch to sr2, F MN3 methane number of the values F MN2 in the power generation efficiency priority mode, F MN3. For example, the second step in the heat recovery priority mode may be a range from a value smaller than F MN2 to a value larger than F MN3 , and the second step may be a wider range of methane value.

燃料ガスの熱量FCALに応じて異なる目標温度tsr2を設定する場合も同様である。図10は、燃料ガスの熱量FCALに対する各優先モードに応じた給気温度tの目標温度ts2’の関係の一例を示すグラフである。発電効率優先モードにおける給気温度tの目標温度tsq2’の設定態様は、図4の例と同様である。すなわち、図10における各段階(第0段階〜第4段階)の目標温度tsq2−0’〜tsq2−4’は、図4における各段階(第0段階〜第4段階)の目標温度ts2−0’〜ts2−4’に対応する。 Depending on the amount of heat F CAL fuel gas is also true for setting target temperature t sr2 different. FIG. 10 is a graph showing an example of the relationship between the target temperature t s 2'of the supply air temperature t 2 according to each priority mode with respect to the calorific value F CAL of the fuel gas. Manner of setting the target temperature t sq2 'of supply air temperature t 2 in the power generation efficiency priority mode is similar to the example of FIG. That is, the target temperature t of the steps in FIG. 10 the target temperature t sq2-0 '~t sq2-4' of (0th stage to fourth stage), each stage in FIG. 4 (zeroth stage to fourth stage) corresponding to the s2-0 '~t s2-4'.

熱回収優先モードにおける目標温度tsr2’は、発電効率優先モードにおける目標温度tsq2’に対して高い値となる。すなわち、熱回収優先モードの各段階(第0段階〜第4段階)において設定される目標温度は、発電効率優先モードの各段階において設定される目標温度よりそれぞれ高い値となる。さらに、図10の例では、図9の例と同様に、熱回収優先モードにおいては、熱量FCALを発電効率優先モードより粗い3段階に分け、各段階に応じて異なる目標温度tsr2−1’〜tsr2−3’が設定される。 Target temperature t sr2 in the heat recovery priority mode ', the target temperature t sq2 in the power generation efficiency priority mode' a higher value for. That is, the target temperature set in each stage of the heat recovery priority mode (0th to 4th stages) is higher than the target temperature set in each stage of the power generation efficiency priority mode. Further, in the example of FIG. 10, as in the example of FIG. 9, in the heat recovery priority mode, the amount of heat F CAL the three stages rougher than the power generation efficiency priority mode, the target temperature t varies in accordance with each stage sr2-1 ' ~ t sr2-3 ' is set.

熱回収優先モードにおいては、給気温度tが発電効率優先モードにおける目標温度tsq2より高い目標温度tsr2となるように、吸気温度tが加熱されるように制御され、第2冷却水経路17Aにある三方弁52により、第2給気冷却器15に流れる冷却水量が調整される。そのため、燃焼後ガス温度tが上昇し、排気ガス温度tも上昇する。したがって、排気ガス経路43に設けられた排熱回収器45における熱回収量が増加する。給気温度tの目標温度が高発電効率のための目標温度ts2より高い温度に制御されるため、発電効率は低下する。一方、発電量を一定とするために、発電効率の低下に伴って増加するガスエンジン2への燃料増加量に比べて、排熱回収部44において回収される排熱回収量の増加量が多くなるため、発電効率自体は低下するが、システム全体の総合熱効率は向上する。本明細書では総合熱効率を、以下のように定義している。 In the heat recovery priority mode, as the supply air temperature t 2 becomes the target temperature t sq2 higher target temperature t sr2 in the power generation efficiency priority mode, the intake air temperature t 1 is controlled to be heated, the second cooling water The three-way valve 52 in the path 17A adjusts the amount of cooling water flowing through the second air supply cooler 15. Therefore, the gas temperature t 3 rises after combustion, and the exhaust gas temperature t 4 also rises. Therefore, the amount of heat recovered in the exhaust heat recovery device 45 provided in the exhaust gas path 43 increases. Since the target temperature of the air supply temperature t 2 is controlled to a temperature higher than the target temperature t s2 for high power generation efficiency, the power generation efficiency is reduced. On the other hand, in order to keep the amount of power generation constant, the amount of increase in the amount of exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery unit 44 is larger than the amount of increase in fuel to the gas engine 2 that increases as the power generation efficiency decreases. Therefore, the power generation efficiency itself is lowered, but the total thermal efficiency of the entire system is improved. In this specification, the total thermal efficiency is defined as follows.

総合熱効率[%]={(発電機端出力+排熱より回収した熱量)/(ガスエンジン2への燃料入力量)}×100 Total thermal efficiency [%] = {(generator end output + amount of heat recovered from exhaust heat) / (amount of fuel input to gas engine 2)} x 100

なお、春期または秋期等、給気冷却装置5における大気による給気の冷却のみで給気温度tを目標温度tに維持できる場合、すべての開閉弁33,34,38を閉弁して冷却配管28および加熱配管37における流体の流通を不能としてもよい。また、このような場合でも、制御器26が大気温度から冷却水冷却装置27の冷却水を使用した場合に達成できる吸気温度tを目標値ts1としつつ、三方弁52を調整して、給気温度tを目標温度ts2に調整してもよい。これにより、過給機4の圧縮機10の仕事量が減少するため、発電効率を向上させることができる。このように、外気温の様々な変化に対応して最適な給気温度tのために、吸気温度tを幅広い範囲で制御することができる。 When the supply air temperature t 2 can be maintained at the target temperature t s only by cooling the supply air by the atmosphere in the supply air cooling device 5 such as in spring or autumn, all the on-off valves 33, 34, and 38 are closed. The flow of fluid in the cooling pipe 28 and the heating pipe 37 may be disabled. Moreover, even in such a case, while the intake air temperature t 1 the controller 26 can be achieved when using the cooling water of the cooling water cooling system 27 from the ambient temperature to a target value t s1, by adjusting the three-way valve 52, the supply air temperature t 2 may be adjusted to the target temperature t s2. As a result, the work load of the compressor 10 of the supercharger 4 is reduced, so that the power generation efficiency can be improved. In this way, the intake air temperature t 1 can be controlled in a wide range for the optimum supply air temperature t 2 in response to various changes in the outside air temperature.

図11は、実施の形態2における制御を実施した際の大気温度に対する吸気温度および給気温度の模式的なグラフを示す図である。図11は、燃料ガスの条件に拘わらず給気温度tの目標値ts2を一定とした場合を示している。図11のグラフにおける大気温度は、ガスエンジンシステム1が敷設される地域の一年間における月平均気温の一例を示している。図2のグラフと同様に、大気温度が、基準温度tc1未満、かつ、過給機4の吸気温度下限値t1min以上の時期においては、吸気を冷却する制御は行われていない。この場合でも、給気温度tは、給気冷却装置5により目標温度ts2に維持されている。 FIG. 11 is a diagram showing a schematic graph of the intake air temperature and the supply air temperature with respect to the atmospheric temperature when the control according to the second embodiment is performed. 11, the target value t s2 supply air temperature t 2 regardless of conditions of the fuel gas shows the case of a constant. The atmospheric temperature in the graph of FIG. 11 shows an example of the monthly average temperature in the area where the gas engine system 1 is installed in one year. Similar to the graph of FIG. 2, the control for cooling the intake air is not performed when the atmospheric temperature is less than the reference temperature t c1 and the intake air temperature lower limit value t 1 min or more of the turbocharger 4. In this case, the supply air temperature t 2 is maintained at the target temperature t s2 by the charge air cooler 5.

なお、吸気を冷却する制御が行われていない期間(吸気を冷却しなくても給気温度tが給気冷却装置5Aにより目標温度ts2に維持される大気温度下にある状態)においても、制御器26が大気温度から冷却水冷却装置27の冷却水を使用した場合に達成できる吸気温度tを目標値ts1としつつ、三方弁52を調整して、給気温度tを目標温度ts2に調整してもよい。これにより、過給機4の圧縮機10の仕事量が減少するため、発電効率を向上させることができる。 Even in the period in which the control for cooling the intake air not performed (the state without cooling the intake air supply air temperature t 2 is under atmospheric temperature is maintained at a target temperature t s2 by the charge air cooler 5A) while the intake air temperature t 1 the controller 26 can be achieved when using the cooling water of the cooling water cooling system 27 from the ambient temperature to a target value t s1, by adjusting the three-way valve 52, the target supply air temperature t 2 The temperature may be adjusted to t s2. As a result, the work load of the compressor 10 of the supercharger 4 is reduced, so that the power generation efficiency can be improved.

また、夏期に入り、大気温度が基準温度tc1以上となると、吸気温度調整装置6Bにより吸気を冷却する制御が実行される。これにより、大気温度および第2冷却水温度に拘わらず、給気温度tが発電効率優先モードにおける目標温度tsq2を維持するように、吸気温度tが制御される。 Further, in the summer, when the atmospheric temperature reaches the reference temperature t c1 or higher, the intake air temperature adjusting device 6B executes control to cool the intake air. As a result, the intake air temperature t 1 is controlled so that the supply air temperature t 2 maintains the target temperature t sq 2 in the power generation efficiency priority mode regardless of the atmospheric temperature and the second cooling water temperature.

一方、冬期において、大気温度が過給機4の圧縮機10における吸気温度下限値t1min以下になった場合、外気を吸気としてそのまま導入すると、上述のように過給機4の圧縮機10の設計上の制限から過給機4の圧縮機10の運転が行えない。そこで、大気温度が吸気温度下限値t1min以下になった場合、吸気温度調整装置6により吸気を加熱する制御(発電効率優先モード)が実行される。これにより、吸気温度tが大気温度に拘わらず、吸気温度下限値t1min以上の温度t1c2に維持され、外気を導入しつつ過給機4の圧縮機10の運転が可能となる。このとき、過給機4の圧縮機10から出た給気は、給気冷却装置5Aの三方弁21Aにより常に第2給気冷却器15を冷却する第2冷却水の温度が一定温度となるように調整され、三方弁52により第2給気冷却器15に流れる流量が調整されることにより、給気温度tが発電効率優先モードにおける目標温度tsq2に維持される。したがって、一年を通じて給気温度tを発電効率が高くなる温度(tsq2)に維持することができる。 On the other hand, in winter, when the atmospheric temperature becomes equal to or less than the lower limit of the intake air temperature t 1 min in the compressor 10 of the turbocharger 4, when the outside air is introduced as the intake air as it is, the compressor 10 of the turbocharger 4 Due to design restrictions, the compressor 10 of the turbocharger 4 cannot be operated. Therefore, when the atmospheric temperature becomes the intake air temperature lower limit value t 1 min or less, the intake air temperature adjusting device 6 executes control to heat the intake air (power generation efficiency priority mode). As a result, the intake air temperature t 1 is maintained at a temperature t 1c 2 of the intake air temperature lower limit value t 1 min or more regardless of the atmospheric temperature, and the compressor 10 of the turbocharger 4 can be operated while introducing outside air. At this time, the temperature of the second cooling water that always cools the second air supply cooler 15 by the three-way valve 21A of the air supply cooling device 5A becomes a constant temperature for the supply air emitted from the compressor 10 of the supercharger 4. It is adjusted to, by the flow rate through the three-way valve 52 to the second charge air cooler 15 is adjusted, the supply air temperature t 2 is maintained at the target temperature t sq2 in the power generation efficiency priority mode. Therefore, the supply air temperature t 2 can be maintained at a temperature (t sq2 ) at which the power generation efficiency becomes high throughout the year.

さらに、本実施の形態では、発電効率優先モードに代えて、熱回収優先モードを実行可能である。熱回収優先モードにおける給気温度tの目標温度tsr2は、給気温度tにおける上限値(給気温度上限値)t2max以下かつ給気温度上限値t2maxに近い温度に設定される。ただし、これに対応する吸気温度の目標温度t1c3は、過給機4の圧縮機10における過給機4の圧縮機10における吸気温度上限値t1max以下である必要がある。したがって、給気温度tの目標温度tsr2が給気温度上限値t2max以下かつ吸気温度tの目標温度t1c3が吸気温度上限値t1max以下であるように、給気温度tの目標温度tsr2が設定される。 Further, in the present embodiment, the heat recovery priority mode can be executed instead of the power generation efficiency priority mode. Target temperature t sr2 supply air temperature t 2 in the heat recovery priority mode is set to a temperature close to the maximum value (supply air temperature upper limit) t 2max or less and supply air temperature upper limit t 2max in the supply air temperature t 2 .. However, the target temperature t 1c3 of the intake air temperature corresponding to this needs to be equal to or less than the intake air temperature upper limit value t 1max in the compressor 10 of the supercharger 4 in the compressor 10 of the supercharger 4. Thus, as the target temperature t 1c3 target temperature t sr2 are supply air temperature upper limit t 2max or less and intake air temperature t 1 of the supply air temperature t 2 is not more than the intake air temperature upper limit t 1max, the supply air temperature t 2 The target temperature t sr2 is set.

熱回収優先モードにおいては、給気温度tを、ガスエンジン2が許容する給気温度上限値t2maxに近い温度にすることで、燃焼後ガス温度tおよび排気ガス温度tを可及的に高くすることができる。このとき、吸気温度tは大気温度に拘わらず、発電効率優先モードにおける温度t1c2より高い温度t1c3に維持される。 In the heat recovery priority mode, the post-combustion gas temperature t 3 and the exhaust gas temperature t 4 can be achieved by setting the supply air temperature t 2 to a temperature close to the supply air temperature upper limit t 2max allowed by the gas engine 2. Can be raised. At this time, intake air temperature t 1 regardless of atmospheric temperature, is maintained at a higher temperature t 1c3 than the temperature t 1c2 in the power generation efficiency priority mode.

発電効率優先モードと、熱回収優先モードとは適宜切り替え可能である。例えば、一日の中で日中は大気温度が夜間より高いため、建屋等を暖房するために必要な温水量は少なくなる。したがって、日中は、発電効率優先モードで運用し、発電効率優先モード下で排熱回収した温水または蒸気が暖房等に使用される。一方、夜間は大気温度が下がるため、日中に比べて必要な温水量が多くなる。したがって、夜間は、温水または蒸気量をより多く供給できる熱回収優先モードで運用する。また、例えば、夏期等の大気温度が高い場合においても熱回収優先モードを実行し得る。この場合、例えば、一日の中で日中は建屋を冷房するために多くの冷水が必要になるため、冷水を製造するためにより多くの熱を回収すべく熱回収優先モードで運用し、大気温度が下がる夜間は冷房における冷水の使用量が少なくなるため、排熱回収量が熱回収優先モードよりも少ない制御モード(発電効率優先モードまたは吸気温度制御を行わない制御モード)で運用する。 The power generation efficiency priority mode and the heat recovery priority mode can be switched as appropriate. For example, since the atmospheric temperature is higher during the day than at night during the day, the amount of hot water required to heat a building or the like is reduced. Therefore, during the daytime, the operation is performed in the power generation efficiency priority mode, and the hot water or steam whose exhaust heat is recovered under the power generation efficiency priority mode is used for heating or the like. On the other hand, since the atmospheric temperature drops at night, the amount of hot water required is larger than during the day. Therefore, at night, it is operated in the heat recovery priority mode that can supply a larger amount of hot water or steam. Further, for example, the heat recovery priority mode can be executed even when the atmospheric temperature is high such as in summer. In this case, for example, since a large amount of cold water is required to cool the building during the daytime in the daytime, it is operated in the heat recovery priority mode in order to recover more heat in order to produce the cold water, and the atmosphere. Since the amount of cold water used in cooling decreases at night when the temperature drops, the control mode (power generation efficiency priority mode or control mode in which intake air temperature control is not performed) is operated in which the exhaust heat recovery amount is smaller than the heat recovery priority mode.

このように、熱回収優先モードでは、給気温度tを高発電効率のための目標温度ts2ではなく、それよりあえて高い温度とすることにより、排気ガス温度tを高くすることができ、これにより、ガスエンジンシステム1から回収される熱量を多くし、ガスエンジンシステム1全体における総合熱効率を高めることができる。 Thus, in the heat recovery priority mode, the supply air temperature t 2 rather than the target temperature t s2 for high power generation efficiency, by dare higher temperatures than can increase the exhaust gas temperature t 4 As a result, the amount of heat recovered from the gas engine system 1 can be increased, and the total thermal efficiency of the entire gas engine system 1 can be increased.

[変形例]
上記実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、制御器26は、給気温度tを取得するのに加えて、燃焼後ガス温度tを取得してもよい。一方の温度検出センサが故障した場合の期間の運転であれば、他方の温度検出センサの信号のみの状態で運転を継続してもよい。また、制御器26は、給気温度tと燃焼後ガス温度tとを両方取得し、それぞれの温度とそれぞれ設定された目標温度とを比較することにより、ガスエンジン2の運転状態の監視を行ってもよい。
[Modification example]
In the second embodiment as well, the controller 26 may acquire the post-combustion gas temperature t 3 in addition to acquiring the supply air temperature t 2 as in the first embodiment. If the operation is performed during the period when one of the temperature detection sensors fails, the operation may be continued with only the signal of the other temperature detection sensor. Further, the controller 26 acquires both the supply air temperature t 2 and the post-combustion gas temperature t 3, and monitors the operating state of the gas engine 2 by comparing each temperature with the set target temperature. May be done.

また、給気温度tを取得するのに加えて、排気ガス温度tを取得してもよい。排気ガス温度tは過給機4のタービン11の出口温度であり、排気ガス温度検出センサ40で検出される。制御器26は、給気温度tと排気ガス温度tとを両方取得し、取得した温度t,tと、それぞれに設定された目標温度ts2,ts4とをそれぞれ比較することにより、ガスエンジン2の運転状態の監視を行ってもよい。 Further, in addition to acquiring the supply air temperature t 2 , the exhaust gas temperature t 4 may be acquired. The exhaust gas temperature t 4 is the outlet temperature of the turbine 11 of the turbocharger 4, and is detected by the exhaust gas temperature detection sensor 40. Controller 26, that is both get the supply air temperature t 2 and exhaust gas temperature t 4, a temperature t 2, t 4 obtained, to compare the target temperature t s2 that is set in each, t s4 and respectively Therefore, the operating state of the gas engine 2 may be monitored.

また、上記実施の形態2においては、冷却配管28および加熱配管37を備え、吸気導入部8に接続する配管を切り替えることにより、吸気を冷却および加熱可能な構成を例示したが、温度調整器25Bにおいて冷却配管28、冷却水冷却装置27および開閉弁33,34をなくし、加熱配管37のみを備えた構成としてもよい。すなわち、温度調整器は、排熱回収部44からの温水を、吸気を加熱するために吸気導入部8に供給する加熱配管を備えた構成としてもよい。本構成によれば、冬期等、大気の温度が低くなり、過給機4の圧縮機10の設計上の制限により、吸気温度を吸気温度下限値t1min以上に高くする必要が生じた場合でも、大気吸気から室内吸気に切り替えるという複雑な機械的設備を用いることなく、吸気温度を吸気温度下限値t1min以上に高くすることができる。これにより、過給機4の圧縮機10の設計上の制限を確保しながら、給気温度tを目標温度ts2に制御することができる。 Further, in the second embodiment, the configuration in which the cooling pipe 28 and the heating pipe 37 are provided and the intake air can be cooled and heated by switching the piping connected to the intake air introduction unit 8 is illustrated, but the temperature regulator 25B The cooling pipe 28, the cooling water cooling device 27, and the on-off valves 33 and 34 may be eliminated, and only the heating pipe 37 may be provided. That is, the temperature regulator may be configured to include a heating pipe that supplies hot water from the exhaust heat recovery unit 44 to the intake air introduction unit 8 in order to heat the intake air. According to this configuration, even when the temperature of the atmosphere becomes low, such as in winter, and it becomes necessary to raise the intake air temperature to the intake air temperature lower limit value t 1 min or more due to the design limitation of the compressor 10 of the turbocharger 4. The intake air temperature can be raised to the lower limit value of the intake air temperature t 1 min or more without using complicated mechanical equipment for switching from the atmospheric intake air to the indoor intake air. Accordingly, while securing design limitation of the compressor 10 of the turbocharger 4, a supply air temperature t 2 can be controlled to the target temperature t s2.

なお、上記実施の形態2においても、実施の形態1(図1)と同様に、給気冷却装置5Bの冷却源としてラジエータ35,36を備える代わりに、冷却源18を備えてもよい。 In the second embodiment as well, as in the first embodiment (FIG. 1), the cooling source 18 may be provided instead of the radiators 35 and 36 as the cooling source of the air supply cooling device 5B.

また、上記実施の形態2においても、実施の形態1の変形例3(図7)と同様に、給気冷却装置5Bは、第2ラジエータ36からの冷却水を第1給気冷却器14および第2給気冷却器15のそれぞれに供給する給気冷却用冷却水経路56Gと、ガスエンジン2を冷却するために給気冷却用冷却水経路56Gとは別に設けられたガスエンジン冷却経路54Gと、を備えていてもよい。この場合、第1ラジエータ35には、ガスエンジン2を冷却するガスエンジン冷却経路54Gが接続され、排熱回収部44が、ガスエンジン冷却経路54Gにおいて、ガスエンジン2より下流側に設けられ、ガスエンジン2で生じた排熱を温水として回収してもよい。 Further, also in the second embodiment, similarly to the modification 3 (FIG. 7) of the first embodiment, the air supply cooling device 5B uses the cooling water from the second radiator 36 as the first air supply cooler 14 and A supply air cooling cooling water path 56G supplied to each of the second air supply coolers 15 and a gas engine cooling water path 54G provided separately from the supply air cooling cooling water path 56G for cooling the gas engine 2. , May be provided. In this case, the gas engine cooling path 54G for cooling the gas engine 2 is connected to the first radiator 35, and the exhaust heat recovery unit 44 is provided on the downstream side of the gas engine 2 in the gas engine cooling path 54G to provide gas. The exhaust heat generated by the engine 2 may be recovered as hot water.

[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3について説明する。図12は、本発明の実施の形態3に係るガスエンジンシステム1Cの概略構成を示すブロック図である。図12において、図1と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
[Embodiment 3]
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of the gas engine system 1C according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 12, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

本実施の形態におけるガスエンジンシステム1Cが実施の形態1と異なる点は、吸気温度調整装置6Cの温度調整器25Cにおいて吸気温度tを加熱する機能を有し、加熱のための熱源として第2冷却水経路17における排熱を直接加熱源として使用することである。このため、排熱回収部55Cは、第2冷却水経路17において第2給気冷却器15より下流側に設けられる。 Gas engine system 1C is different from the first embodiment in the present embodiment has a function of heating the intake air temperature t 1 at a temperature regulator 25C of the intake air temperature adjusting device 6C, first as a heat source for heating 2 The exhaust heat in the cooling water path 17 is used as a direct heating source. Therefore, the exhaust heat recovery unit 55C is provided on the downstream side of the second air supply cooler 15 in the second cooling water path 17.

より具体的には、排熱回収部55Cは、第2冷却水経路17の熱交換器20より下流側において、吸気導入部8への加熱配管37Cが分岐するように構成されている。第2冷却水経路17の加熱配管37Cへの行き経路接続部と戻り経路接続部との間には、開閉弁41が設けられる。開閉弁38,41は、制御器26からの切替信号S2によって開閉制御される。 More specifically, the exhaust heat recovery unit 55C is configured such that the heating pipe 37C to the intake air introduction unit 8 branches on the downstream side of the heat exchanger 20 of the second cooling water path 17. An on-off valve 41 is provided between the going path connecting portion and the returning path connecting portion of the second cooling water path 17 to the heating pipe 37C. The on-off valves 38 and 41 are controlled to open and close by the switching signal S2 from the controller 26.

吸気の加熱が必要ない場合、開閉弁38は、閉弁され、開閉弁41は、開弁される。これにより、第2冷却水経路17は、加熱配管37Cをバイパスする。吸気の加熱が必要である場合、開閉弁38は、開弁され、開閉弁41は、閉弁される。これにより、第2冷却水経路17において第2給気冷却器15および熱交換器20を通過した第2冷却水は、加熱配管37Cに導入され、熱交換器30に供給される。これにより、吸気導入部8から導入される吸気が加熱される。 When the intake air does not need to be heated, the on-off valve 38 is closed and the on-off valve 41 is opened. As a result, the second cooling water path 17 bypasses the heating pipe 37C. When the intake air needs to be heated, the on-off valve 38 is opened and the on-off valve 41 is closed. As a result, the second cooling water that has passed through the second air supply cooler 15 and the heat exchanger 20 in the second cooling water path 17 is introduced into the heating pipe 37C and supplied to the heat exchanger 30. As a result, the intake air introduced from the intake air introduction unit 8 is heated.

本実施の形態においても、制御器26は、ガスエンジン2に供給される給気温度tが所定の目標温度ts2になるように、吸気温度tを制御する。制御器26は、実施の形態2と同様に、発電効率優先モードおよび熱回収優先モードを切り替えて実行可能である。したがって、発電効率優先モードの場合、給気温度tの目標温度ts2は、吸気温度tが過給機4の圧縮機10における吸気温度下限値t1min以上の温度t1c2になるような温度tsq2に設定される。また、熱回収優先モードの場合、給気温度tの目標温度ts2は、給気温度上限値t2max以下かつ給気温度上限値t2maxに近い温度(かつ吸気温度tの目標温度t1c3が吸気温度上限値t1max以下)となるような温度tsr2に設定される。 Also in this embodiment, the controller 26, such that the supply air temperature t 2 which is supplied to the gas engine 2 reaches the predetermined target temperature t s2, controls the intake air temperature t 1. The controller 26 can be executed by switching between the power generation efficiency priority mode and the heat recovery priority mode as in the second embodiment. Therefore, if the power generation efficiency priority mode, the target temperature t s2 of the air supply temperature t 2, such as intake air temperature t 1 is the intake air temperature lower limit value t 1min or more temperature t 1c2 in the compressor 10 of the turbocharger 4 The temperature is set to t sq2. Also, in the case of heat recovery priority mode, the target temperature t s2 of the air supply temperature t 2, the supply air temperature upper limit t 2max or less and supply air temperature upper limit t temperature close to 2max (and intake air temperature t 1 of the target temperature t The temperature t sr2 is set so that 1c3 becomes the intake air temperature upper limit value t 1max or less).

例えば、ガスエンジンシステム1が敷設される地域が、年中または時期的に低温となる地域である場合、過給機4の圧縮機10における吸気温度下限値t1min以上に吸気温度tを上昇させる。このとき、大気温度が低温であるため、第2冷却水経路17の三方弁21の温度は設定値に調整できる。このため、第2給気冷却器15に流れる冷却水の流量制御を、三方弁52を調整することにより行うことができる。これにより、ガスエンジン2を高効率な状態で安定に運転できる。 For example, when the area where the gas engine system 1 is laid is an area where the temperature becomes low throughout the year or seasonally, the intake air temperature t 1 is raised to the intake air temperature lower limit t 1 min or more in the compressor 10 of the turbocharger 4. Let me. At this time, since the atmospheric temperature is low, the temperature of the three-way valve 21 of the second cooling water path 17 can be adjusted to the set value. Therefore, the flow rate control of the cooling water flowing through the second air supply cooler 15 can be performed by adjusting the three-way valve 52. As a result, the gas engine 2 can be operated stably in a highly efficient state.

さらに、上記構成によれば、第2冷却水経路17において排熱が回収される。本来、第2冷却水経路17における排熱は、冷却源18で大気放散される。本実施の形態によれば、その大気放散される排熱を利用して吸気を加熱することにより、冷却源18から放散する排熱が減少する。さらに、熱回収優先モードにすることにより、排熱回収量が増加し、総合熱効率は向上する。一方、冷却水がより高温となる第1冷却水経路16の戻り経路における排熱を別途回収して全量を暖房等他の目的に使用することができる。 Further, according to the above configuration, the exhaust heat is recovered in the second cooling water path 17. Originally, the exhaust heat in the second cooling water path 17 is dissipated to the atmosphere at the cooling source 18. According to the present embodiment, the exhaust heat dissipated from the cooling source 18 is reduced by heating the intake air by utilizing the exhaust heat dissipated from the atmosphere. Further, by setting the heat recovery priority mode, the amount of exhaust heat recovery is increased and the total heat efficiency is improved. On the other hand, the exhaust heat in the return path of the first cooling water path 16 at which the cooling water becomes hotter can be separately recovered and the entire amount can be used for other purposes such as heating.

本実施の形態においては、第1冷却水経路16の第1給気冷却器14と熱交換器20との間に熱交換器42が設けられている。この熱交換器42は、実施の形態1,2における排熱回収部44として構成される熱交換器と同じものでよいが、用途が異なるため、異なる符号を付している。熱交換器42で第1冷却水経路16から回収される排熱は、ガスエンジンシステム1Cの外部に熱源として供給される。 In the present embodiment, the heat exchanger 42 is provided between the first air supply cooler 14 and the heat exchanger 20 in the first cooling water path 16. The heat exchanger 42 may be the same as the heat exchanger configured as the exhaust heat recovery unit 44 in the first and second embodiments, but has different reference numerals because of different uses. The exhaust heat recovered from the first cooling water path 16 in the heat exchanger 42 is supplied to the outside of the gas engine system 1C as a heat source.

[変形例]
上記実施の形態3においても、実施の形態1と同様に、制御器26は、給気温度tを取得するのに加えて、燃焼後ガス温度tおよび/または排気ガス温度tを取得し、取得した温度t,tとそれぞれに設定された目標温度ts3,ts4とを比較することにより、ガスエンジン2の運転状態の監視を行ってもよい。
[Modification example]
Also in the third embodiment, similarly to the first embodiment, the controller 26 acquires the post-combustion gas temperature t 3 and / or the exhaust gas temperature t 4 in addition to acquiring the supply air temperature t 2. and, by comparing the temperature t 3, t 4 and the target temperature is set for each t s3, t s4 obtained may be carried out to monitor the operating state of the gas engine 2.

本実施の形態3においては、吸気導入部8に接続される加熱配管37Cを備え、吸気を加熱可能な構成を例示したが、温度調整器25Cにおいて加熱配管37Cの代わりに実施の形態1における冷却水冷却装置27および冷却配管28を備えた構成としてもよい。すなわち、第2冷却水経路17から回収した排熱を利用して吸気を冷却する吸気冷却水を冷却することにより、吸気を冷却するようにしてもよい。また、実施の形態2と同様に、冷却機能および加熱機能を切り替え可能に構成してもよい。 In the third embodiment, the configuration in which the heating pipe 37C connected to the intake air introduction unit 8 is provided and the intake air can be heated is illustrated. However, in the temperature regulator 25C, the cooling in the first embodiment is performed instead of the heating pipe 37C. The configuration may include a water cooling device 27 and a cooling pipe 28. That is, the intake air may be cooled by cooling the intake air cooling water that cools the intake air by using the exhaust heat recovered from the second cooling water passage 17. Further, as in the second embodiment, the cooling function and the heating function may be switchable.

なお、前述の通り、第2冷却水経路17を流通する第2冷却水は、第1冷却水経路16を流通する第1冷却水より低温となるため、冷却水冷却装置27における熱変換効率は、実施の形態1のように第1冷却水経路16から回収した排熱を熱源とする場合よりも低くなる。 As described above, the second cooling water flowing through the second cooling water path 17 has a lower temperature than the first cooling water flowing through the first cooling water path 16, so that the heat conversion efficiency in the cooling water cooling device 27 is high. , It is lower than the case where the exhaust heat recovered from the first cooling water path 16 is used as the heat source as in the first embodiment.

本実施の形態3およびその変形例においても、実施の形態1の変形例1(図5)と同様に、給気冷却装置5の冷却源として冷却源18を備える代わりに、ラジエータ35,36を備え、第1冷却水経路16Aと第2冷却水経路17Aとを互いに独立した経路として構成してもよい。 In the third embodiment and its modifications, the radiators 35 and 36 are used instead of the cooling source 18 as the cooling source of the air supply cooling device 5, as in the modification 1 (FIG. 5) of the first embodiment. The first cooling water path 16A and the second cooling water path 17A may be configured as independent paths.

また、上記実施の形態3においても、実施の形態1の変形例2(図6)と同様に、給気冷却装置5は、第1給気冷却器14および第2給気冷却器15のそれぞれに冷却水を供給する給気冷却用冷却水経路56Fと、ガスエンジン2を冷却するために給気冷却用冷却水経路56Fとは別に設けられたガスエンジン冷却経路54Fと、を備えていてもよい。この場合、排熱回収部44は、ガスエンジン冷却経路54Fにおいて、ガスエンジン2より下流側に設けられ、ガスエンジン2で生じた排熱を温水として回収してもよい。 Further, also in the third embodiment, similarly to the modified example 2 (FIG. 6) of the first embodiment, the air supply cooling device 5 is a first air supply cooler 14 and a second air supply cooler 15, respectively. Even if it is provided with a supply air cooling cooling water path 56F for supplying cooling water to the air supply and a gas engine cooling water path 54F provided separately from the supply air cooling cooling water path 56F for cooling the gas engine 2. Good. In this case, the exhaust heat recovery unit 44 may be provided on the downstream side of the gas engine 2 in the gas engine cooling path 54F, and the exhaust heat generated by the gas engine 2 may be recovered as hot water.

図13は、本発明の実施の形態3の変形例1に係るガスエンジンシステム1Dの概略構成を示すブロック図である。図13において、図12と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。本変形例1における給気冷却装置5Dは、図5に示す給気冷却装置5Aと同様の構成を有している。ただし、図13において、図5における符号5A,16A,17A,21A,23Aを、符号5D,16D,17D,21D,23Dに振り直している。 FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of the gas engine system 1D according to the first modification of the third embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same components as those in FIG. 12 are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The air supply cooling device 5D in the first modification has the same configuration as the air supply cooling device 5A shown in FIG. However, in FIG. 13, the reference numerals 5A, 16A, 17A, 21A, 23A in FIG. 5 are reassigned to the reference numerals 5D, 16D, 17D, 21D, 23D.

本変形例1においても、吸気温度調整装置6Dの温度調整器25Dは、実施の形態3と同様に、排熱回収部55Dおよび加熱配管37Dを備えている。ここで、排熱回収部55Dは、第1冷却水経路16Dにおいて第1給気冷却器14より下流側に設けられる。第1冷却水経路16Dの加熱配管37Dへの行き経路接続部と戻り経路接続部との間には、開閉弁41が設けられる。 Also in the first modification, the temperature controller 25D of the intake air temperature regulator 6D includes an exhaust heat recovery unit 55D and a heating pipe 37D as in the third embodiment. Here, the exhaust heat recovery unit 55D is provided on the downstream side of the first air supply cooler 14 in the first cooling water path 16D. An on-off valve 41 is provided between the going path connecting portion and the returning path connecting portion of the first cooling water path 16D to the heating pipe 37D.

図14は、本発明の実施の形態3の変形例2に係るガスエンジンシステム1Eの概略構成を示すブロック図である。図14において、図13と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。本変形例2における給気冷却装置5Eは、図13に示す給気冷却装置5Eと同様の構成を有している。ただし、図14において、図13における符号5D,16D,17D,21D,23Dを、符号5E,16E,17E,21E,23Eに振り直している。 FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration of the gas engine system 1E according to the second modification of the third embodiment of the present invention. In FIG. 14, the same components as those in FIG. 13 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The air supply cooling device 5E in the second modification has the same configuration as the air supply cooling device 5E shown in FIG. However, in FIG. 14, the reference numerals 5D, 16D, 17D, 21D, and 23D in FIG. 13 are reassigned to the reference numerals 5E, 16E, 17E, 21E, and 23E.

本変形例2においても、吸気温度調整装置6Eの温度調整器25Eは、実施の形態3と同様に、排熱回収部55Eおよび加熱配管37Eを備えている。ここで、排熱回収部55Eは、第2冷却水経路17Eにおいて第2給気冷却器15より下流側に設けられる。第2冷却水経路17Eの加熱配管37Eへの行き経路接続部と戻り経路接続部との間には、開閉弁41が設けられる。 Also in the second modification, the temperature controller 25E of the intake air temperature regulator 6E includes an exhaust heat recovery unit 55E and a heating pipe 37E as in the third embodiment. Here, the exhaust heat recovery unit 55E is provided on the downstream side of the second air supply cooler 15 in the second cooling water path 17E. An on-off valve 41 is provided between the going path connecting portion and the returning path connecting portion of the second cooling water path 17E to the heating pipe 37E.

図13および図14に示す実施の形態3の変形例1,2においても、実施の形態1の変形例3(図7)と同様に、給気冷却装置5D,5Eは、第2ラジエータ36からの冷却水を第1給気冷却器14および第2給気冷却器15のそれぞれに供給する給気冷却用冷却水経路56Gと、ガスエンジン2を冷却するために給気冷却用冷却水経路56Gとは別に設けられたガスエンジン冷却経路54Gと、を備えていてもよい。この場合、第1ラジエータ35には、ガスエンジン2を冷却するガスエンジン冷却経路54Gが接続され、排熱回収部44が、ガスエンジン冷却経路54Gにおいて、ガスエンジン2より下流側に設けられ、ガスエンジン2で生じた排熱を温水として回収してもよい。 In the modified examples 1 and 2 of the third embodiment shown in FIGS. 13 and 14, the air supply cooling devices 5D and 5E are connected to the second radiator 36 as in the modified example 3 (FIG. 7) of the first embodiment. Cooling water path 56G for air supply cooling that supplies the cooling water of the above to each of the first air supply cooler 14 and the second air supply cooler 15, and the cooling water path 56G for air supply cooling for cooling the gas engine 2. It may be provided with a gas engine cooling path 54G provided separately from the above. In this case, the gas engine cooling path 54G for cooling the gas engine 2 is connected to the first radiator 35, and the exhaust heat recovery unit 44 is provided on the downstream side of the gas engine 2 in the gas engine cooling path 54G to provide gas. The exhaust heat generated by the engine 2 may be recovered as hot water.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements, changes, and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、ガスエンジンシステムにおいて大気条件によらず各種のガスエンジンの運転要求に適した給気温度に制御するために有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for controlling the supply air temperature suitable for the operating requirements of various gas engines regardless of atmospheric conditions in a gas engine system.

1,1A,1B,1C,1D,1E,1F,1G ガスエンジンシステム
2 ガスエンジン
3 発電機
4 過給機
5,5A,5D,5E,5F,5G 給気冷却装置
6,6C,6D,6E 吸気温度調整装置
8 吸気導入部
10 圧縮機
14,14F,14G 第1給気冷却器
15,15F,15G 第2給気冷却器
16,16A,16F,16G 第1冷却水経路
17,17A,17F,17G 第2冷却水経路
25,25B,25C,25D,25E 温度調整器
26 制御器
27 冷却水冷却装置
28 冷却配管
37 加熱配管
33,34,38 開閉弁(配管切替部)
44,55C,55D,55E 排熱回収部
1,1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G Gas engine system 2 Gas engine 3 Generator 4 Supercharger 5,5A, 5D, 5E, 5F, 5G Air supply cooling device 6,6C, 6D, 6E Intake air temperature regulator 8 Intake introduction unit 10 Compressor 14, 14F, 14G 1st air supply cooler 15, 15F, 15G 2nd air supply cooler 16, 16A, 16F, 16G 1st cooling water path 17, 17A, 17F , 17G 2nd cooling water path 25, 25B, 25C, 25D, 25E Temperature regulator 26 Controller 27 Cooling water cooling device 28 Cooling pipe 37 Heating pipe 33, 34, 38 On-off valve (pipe switching part)
44, 55C, 55D, 55E Exhaust heat recovery unit

Claims (12)

ガスエンジンと、
前記ガスエンジンの回転動力により発電を行う発電機と、
前記ガスエンジンに供給される給気を圧縮する圧縮機および前記ガスエンジンから排出される燃焼後ガスから動力を発生させるタービンを有する過給機と、
前記圧縮機により圧縮された給気を、大気により冷却された冷却水を用いて冷却する給気冷却装置と、
大気を取り込む吸気導入部から前記圧縮機に供給される吸気の温度を調整する吸気温度調整装置と、を備え、
前記吸気温度調整装置は、
前記ガスエンジンで生じた排熱を回収する排熱回収部と、
回収した排熱を用いて前記吸気の温度を調整する温度調整器と、
前記温度調整器を制御する制御器と、を含み、
前記制御器は、前記ガスエンジンに供給される給気の温度、または、前記ガスエンジンから排出される燃焼後ガスの温度を取得し、取得した温度が所定の目標温度になるように、前記吸気の温度を制御する、ガスエンジンシステム。
With a gas engine
A generator that generates electricity by the rotational power of the gas engine,
A supercharger having a compressor that compresses the supply air supplied to the gas engine and a turbine that generates power from the post-combustion gas discharged from the gas engine.
An air supply cooling device that cools the supply air compressed by the compressor using cooling water cooled by the atmosphere, and
It is equipped with an intake air temperature adjusting device that adjusts the temperature of the intake air supplied to the compressor from the intake air introduction unit that takes in the atmosphere.
The intake air temperature adjusting device is
An exhaust heat recovery unit that recovers the exhaust heat generated by the gas engine,
A temperature controller that adjusts the temperature of the intake air using the recovered exhaust heat,
Including a controller for controlling the temperature controller,
The controller acquires the temperature of the supply air supplied to the gas engine or the temperature of the post-combustion gas discharged from the gas engine, and takes in the intake air so that the acquired temperature becomes a predetermined target temperature. A gas engine system that controls the temperature of the engine.
前記温度調整器は、前記排熱回収部で回収した排熱を用いて前記吸気を冷却するための冷却水を冷却する冷却水冷却装置を備えた、請求項1に記載のガスエンジンシステム。 The gas engine system according to claim 1, wherein the temperature controller includes a cooling water cooling device that cools cooling water for cooling the intake air by using the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery unit. 前記排熱回収部は、前記排熱を温水または蒸気として回収し、
前記温度調整器は、
前記冷却水冷却装置からの冷却水を前記吸気導入部に供給する冷却配管と、
前記排熱回収部からの前記温水を、前記吸気を加熱するために前記吸気導入部に供給する加熱配管と、
前記吸気導入部に接続する配管を、前記冷却配管と前記加熱配管との間で切り替える配管切替部と、を備えた、請求項2に記載のガスエンジンシステム。
The waste heat recovery unit recovers the waste heat as hot water or steam.
The temperature controller
A cooling pipe that supplies cooling water from the cooling water cooling device to the intake intake portion, and
A heating pipe that supplies the hot water from the exhaust heat recovery unit to the intake air introduction unit to heat the intake air, and a heating pipe.
The gas engine system according to claim 2, further comprising a pipe switching unit for switching the pipe connected to the intake air introduction unit between the cooling pipe and the heating pipe.
前記排熱回収部は、前記排熱を温水または蒸気として回収し、
前記冷却水冷却装置は、前記温水または蒸気を用いて前記冷却水を製造する温水または蒸気吸収式吸収チラーである、請求項2または3に記載のガスエンジンシステム。
The waste heat recovery unit recovers the waste heat as hot water or steam.
The gas engine system according to claim 2 or 3, wherein the cooling water cooling device is a hot water or steam absorption chiller that produces the cooling water using the hot water or steam.
前記排熱回収部は、前記排熱を温水として回収し、
前記温度調整器は、前記排熱回収部からの前記温水を、前記吸気を加熱するために前記吸気導入部に供給する加熱配管を備えた、請求項1に記載のガスエンジンシステム。
The waste heat recovery unit recovers the waste heat as hot water.
The gas engine system according to claim 1, wherein the temperature controller includes a heating pipe that supplies the hot water from the exhaust heat recovery unit to the intake air introduction unit in order to heat the intake air.
前記制御器は、前記給気を加熱するために設定される前記目標温度を所定の第1の目標温度とする第1の制御モードと、前記給気を加熱するために設定される前記目標温度を前記第1の目標温度より高い第2の目標温度とする第2の制御モードとを切り替えて実行可能とする、請求項3または5に記載のガスエンジンシステム。 The controller has a first control mode in which the target temperature set for heating the air supply is set as a predetermined first target temperature, and the target temperature set for heating the air supply. The gas engine system according to claim 3 or 5, wherein the second control mode in which the temperature is set to a second target temperature higher than the first target temperature can be switched and executed. 前記給気冷却装置は、
前記ガスエンジンを冷却する第1冷却水経路において前記ガスエンジンからの戻り経路に設けられた第1給気冷却器と、
前記第1冷却水経路とは別の第2冷却水経路に設けられた第2給気冷却器と、を備え、
前記第1給気冷却器は、前記過給機と前記ガスエンジンとの間の給気経路において前記第2給気冷却器より上流側に設けられ、
前記排熱回収部は、前記戻り経路において前記第1給気冷却器より下流側に設けられる、請求項1から6の何れかに記載のガスエンジンシステム。
The air supply cooling device
In the first cooling water path for cooling the gas engine, a first air supply cooler provided in the return path from the gas engine and
A second air supply cooler provided in a second cooling water path different from the first cooling water path is provided.
The first air supply cooler is provided on the upstream side of the second air supply cooler in the air supply path between the supercharger and the gas engine.
The gas engine system according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust heat recovery unit is provided on the downstream side of the first air supply cooler in the return path.
前記給気冷却装置は、
前記ガスエンジンを冷却する第1冷却水経路において前記ガスエンジンからの戻り経路に設けられた第1給気冷却器と、
前記第1冷却水経路とは別の第2冷却水経路に設けられた第2給気冷却器と、を備え、
前記第1給気冷却器は、前記過給機と前記ガスエンジンとの間の給気経路において前記第2給気冷却器より上流側に設けられ、
前記排熱回収部は、前記第2冷却水経路において前記第2給気冷却器より下流側に設けられる、請求項1から6の何れかに記載のガスエンジンシステム。
The air supply cooling device
In the first cooling water path for cooling the gas engine, a first air supply cooler provided in the return path from the gas engine and
A second air supply cooler provided in a second cooling water path different from the first cooling water path is provided.
The first air supply cooler is provided on the upstream side of the second air supply cooler in the air supply path between the supercharger and the gas engine.
The gas engine system according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust heat recovery unit is provided on the downstream side of the second air supply cooler in the second cooling water path.
前記給気冷却装置は、
前記過給機と前記ガスエンジンとの間の給気経路に設けられる第1給気冷却器と、
前記給気経路において前記第1給気冷却器より下流側に設けられる第2給気冷却器と、
前記第1給気冷却器および前記第2給気冷却器のそれぞれに冷却水を供給する給気冷却用冷却水経路と、
前記ガスエンジンを冷却するために前記給気冷却用冷却水経路とは別に設けられたガスエンジン冷却経路と、を備え、
前記排熱回収部は、前記ガスエンジン冷却経路において、前記ガスエンジンより下流側に設けられる、請求項1から6の何れかに記載のガスエンジンシステム。
The air supply cooling device
A first air supply cooler provided in the air supply path between the supercharger and the gas engine, and
A second air supply cooler provided on the downstream side of the first air supply cooler in the air supply path, and
A cooling water path for air supply cooling that supplies cooling water to each of the first air supply cooler and the second air supply cooler, and
A gas engine cooling path provided separately from the air supply cooling cooling water path for cooling the gas engine is provided.
The gas engine system according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust heat recovery unit is provided on the downstream side of the gas engine in the gas engine cooling path.
前記過給機の圧縮機翼は、前記給気の温度について設定された目標温度を基準とする所定範囲の温度に最適化された高効率化形状を有している、請求項1から9の何れかに記載のガスエンジンシステム。 The compressor blades of the supercharger have a highly efficient shape optimized for a temperature in a predetermined range based on a target temperature set for the temperature of the supply air, according to claims 1 to 9. The gas engine system described in either. 前記過給機のタービン翼は、前記燃焼後ガスの温度について設定された目標温度を基準とする所定範囲の温度に最適化された高効率化形状を有している、請求項1から10の何れかに記載のガスエンジンシステム。 The turbine blades of the turbocharger have a highly efficient shape optimized for a temperature in a predetermined range based on a target temperature set for the temperature of the gas after combustion, according to claims 1 to 10. The gas engine system described in either. 前記制御器は、前記ガスエンジンに供給される燃料ガスの性状を示す所定の値を取得し、前記目標温度を、前記所定の値に応じた値に設定する、請求項1から10の何れかに記載のガスエンジンシステム。 Any of claims 1 to 10, wherein the controller acquires a predetermined value indicating the properties of the fuel gas supplied to the gas engine, and sets the target temperature to a value corresponding to the predetermined value. The gas engine system described in.
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