JP3519409B2 - 移動式の熱電併給装置 - Google Patents
移動式の熱電併給装置Info
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Description
装置(cogeneration system)に関する。
又は蒸気ユーティリティーシステムの能力及び/又は効
率は、しばしばそれらのシステムに与えられた電力及び
/又は蒸気の出力指令を完全に及び/又は効率的に供給
するには適当でない。既存の電力及び/又は蒸気のユー
ティリティーシステムが不適当及び/又は不十分である
のは、例えば非効率な設計、システムの破壊、自然災
害、急激な要求増大、極度に高度な指令が与えられる不
測の事態、および他のこのような環境によって生じる。
たは公共機関のユーティリティーシステムの電力及び/
又は蒸気を補完し、及び/又は(b)既存のユーティリ
ティーシステムの全体的なエネルギー効率を向上させる
補完的な出力供給システムが現在必要とされている。更
に、迅速且つ便宜良くあらゆる実質的に望まれる地点へ
搬送することのできる今説明した形式の補完的な出力供
給システムが必要とされている。迅速且つ便宜良く遠隔
の内陸地点へ搬送できる今説明した形式の補完的な出力
供給システムが特に必要とされている。
ムを含む移送手段と、電流を発生するための支持フレー
ムに取り付けられた電力発生手段と、電力発生手段を駆
動するための支持フレームに取り付けられ、運転される
ときに排出ガスを発生する駆動手段と、排出ガスから熱
を回収するための支持フレームに取り付けられた熱回収
手段とを含んでなる熱電併給装置を提供する。本発明の
熱電併給装置はまた、(a)排出ガスの少なくとも一部
を、その排出ガスの部分が熱回収手段に流入する前に排
出させるための排気手段と、(b)排出ガスの前記一部
を排気手段に向けて選択的に転向させる転向手段とを含
んでなることが好ましい。
ポートおよび出口ポートを有するハウジングと、このハ
ウジングに枢動可能に取り付けられたバルブ部材支持体
と、ハウジング内に配置されたバルブ部材と、バルブ部
材をバルブ部材支持体に組み合わせて、バルブ部材が実
質的にあらゆる方向へ少なくともある程度でバルブ部材
支持体に対して枢動できるようにする枢動手段とを特徴
とすることが好ましい。この枢動手段はバルブ部材支持
体に連結された第1部分およびバルブ部材に連結された
第2部分を有する球形軸受組立体を含んでなることが好
ましい。
トも含み、(b)バルブ部材支持部材を枢動して、バル
ブ部材が出口ポートの選択された一方を完全に閉じるよ
うに位置されるときは他方の出口ポートが開口されるよ
うに出口ポートを選択的に密閉することでバルブ部材が
位置決め可能であり、(c)バルブ部材は出口ポートの
各々が少なくとも部分的に開口されるように位置決めで
き、(d)第1の出口ポートを閉じるようにバルブ部材
が配置されるとき、枢動手段がバルブ部材をバルブ部材
支持部に対して必要なだけ枢動させて、バルブ部材が実
質的に完全に第1出口ポートシールに接触するようにな
し、(d)バルブ部材が第2出口ポートを閉じるように
位置されるとき、枢動手段はバルブ部材がバルブ部材支
持部材に対して必要なだけ枢動させて、バルブ部材が実
質的に完全に第2出口ポートシールに接触するようにな
し、(e)第1出口ポートシールがハウジング内に位置
されて、第1出口ポートシールが第1出口ポートを実質
的に完全に取り囲むようになし、(f)第2出口ポート
シールがハウジング内に位置されて、第2出口ポートシ
ールが第2出口ポートを実質的に完全に取り囲むように
することを更に特徴とすることが好ましい。
出口を有するハウジングと、第1ドラムと、第2ドラム
と、ハウジングの内部に配置された垂直ボイラーチュー
ブの第1セットと、ハウジングの内部に配置された垂直
ボイラーチューブの第2セットと、(a)少なくとも1
つのドラムからボイラーチューブの第1セットへ水を導
き、(b)ドラム間で水を導き、(c)ドラムの少なく
とも1つからボイラーチューブの第2セットへ水を導
き、(d)ボイラーチューブの第1セットから少なくと
も1つのドラムへ蒸気を導き、(e)ボイラーチューブ
の第2セットから少なくとも1つのドラムへ蒸気を導く
ための導管手段とを特徴とするボイラーであることが好
ましい。
も1つからボイラーチューブの第1セットへ水を導くた
めの第1導管手段と、ドラム間で水を導くための、また
ボイラーチューブの第2セットへ水を導くための第2導
管手段と、ボイラーチューブの第1セットからドラムの
少なくとも1つへ蒸気を導くための第3導管手段と、ボ
イラーチューブの第2セットからドラムの少なくとも1
つの蒸気を導くための第4導管手段とを含むことが好ま
しい。第3導管手段は、ボイラーチューブの第1セツト
に発生した蒸気の実質的に全てをドラムの少なくとも1
つへ供給して、ボイラーチューブの第1セットに発生し
た蒸気が第3導管手段によって前記ドラムのうちの他の
ドラムへは全く導かれないように作動されることが好ま
しい。同様に、第4導管手段は、ボイラーチューブの第
2セットに発生した蒸気の実質的に全てをドラムのうち
の前記他のドラムへ供給して、ボイラーチューブの第2
セットに発生した蒸気が第4導管手段によって前記ドラ
ムのうちの前記1つのドラムへは全く導かれないように
作動されることが好ましい。
ジング内部に配置されて蒸気を過熱するための過熱手段
を更に含むことが好ましい。更に、ボイラーチューブの
第1セットは、(a)ハウジングの入口と過熱手段との
間に配置された少なくとも1つの垂直チューブと、
(b)過熱手段とハウジングの出口との間に配置された
少なくとも1つの垂直チューブとを含むことが好まし
い。更に、ボイラーチューブの第2セットは、(a)ハ
ウジングの入口と過熱手段との間に配置された少なくと
も1つの垂直チューブと、(b)過熱手段とハウジング
の出口との間に配置された少なくとも1つの垂直チュー
ブとを含むことが好ましい。
スト設備のための高圧蒸気と電気エネルギーとを発生す
るのに必要なほぼ全ての機械を含んでいる。工業上また
は公共機関のホスト設備の現場での本発明の熱電併給装
置の設備は、燃料(例えば天然ガスまたは第2燃料油)
の供給ラインを本発明の装置に接続し、本発明の装置で
作られた蒸気および電力の出口をホスト設備の蒸気およ
び電力装置に接続して行われる。更に、本発明の熱電併
給装置は迅速且つ便宜的にトラックが行ける実質的にあ
らゆる地点へ搬送されることができる。
(a)比較的小さな等しい寸法の蒸気ドラムを使用し、
(b)非常に高い比較的効率のよい伝熱面積部分を形成
する。したがって、この新規なボイラーは軽量で、移送
手段の限られた利用空間内で使用するのに非常に好適で
ある。
れまで使用されていた転向式バルブが遭遇した実質的な
問題を解決する。従来の転向バルブは、バルブ部材がバ
ルブポートを密閉するために枢動されるときに、バルブ
ポートシール面が典型的に先ずバルブ部材の枢動点に最
も近い位置のバルブ部材の部分と接触され、この結果と
して、バルブ部材の残る部分がバルブポートシール面に
密閉接触することが一般的に阻止される。しかしなが
ら、本発明の転向手段においては、バルブ部材は全方向
へある程度自由に枢動でき、これによりバルブ部材が出
口ポートシールと接触するように枢動されるときに、バ
ルブ部材は自身をシールに対して中心合せし、したがっ
て出口ポートの全周まわりにおいてシールに完全且つ密
閉状態で接触する。
密閉なシール構造は、これまで使用できた転向式バルブ
に比較して転向手段の物理的な寸法を実質的に減少させ
もする。本発明の転向手段の減少された寸法は、(1)
移送手段での利用できる空間が非常に制限され、(2)
移送手段で支持される全荷重を減少させることが望まし
いということのために、本発明の熱電併給装置を構成す
るのに極めて有利である。
の実施例2の部分的に除去した立側図面を与える。
除去した平面図を与える。
置を示す本発明の装置2の外部の一部を除去した後立面
図を与える。
タおよび消音装置の組立体38の外部の一部を切除した立
後面図を与える。
面図を与える。
える。
置76を示す本発明の装置2の外部の一部を切除した後立
面図を与える。
バルブ組立体72の外部の一部を切除した立側面図を与え
る。
切除した頂面図を与えており、同図においてゲート126
の頂部シールプレート128は除去されている。
体104の分解図を与える。
口シール158を示す。
シール153の横断面図を与える。
いボイラー組立体16の外部の一部を切除した立側面図を
与える。
面図を与える。
ボイラー組立体の外部の一部を切除した頂面図。
ューブ列構造220の立側面図を与える。
ューブ列構造222の立側面を与える。
ドラム206の立側面図を与える。
体16の取外しを示す斜視図を与える。
けるのに使用されるのが好ましい構造部を示す。
レーム4上に装着可能な第1発電機8と、第1発電機に
隣接してフレーム4上に装着可能な第2発電機10と、フ
レーム4上に装着可能な第1エンジン12と、第1エンジ
ン12に隣接してフレーム4上に装着可能な第2エンジン
14と、フレーム4上に装着可能なボイラー16とを含んで
いる。第1エンジン12はカップリング18を経て第1発電
機8と組み合わされ、エンジン12は第1発電機8を駆動
するために作動する。第2エンジン14はカップリング20
を経て第2発電機10と組み合わされ、エンジン14は第2
発電機10を駆動するために作動する。ボイラー16は第1
エンジン12及び/又は第2エンジン14からの排出ガスの
流れから回収した熱を使用して、蒸気を発生させるよう
に作動する。
ット、4160ボルト、0.8の出力係数で作動可能な同期型
発電機であることが好ましい。また発電機8および10の
各々は励磁用のマグネット発電機と、自動電圧調整器
と、出力係数調整器とを含むことが好ましい。発電機8
および10の各々は約1800RPMの速度で同期運転されるこ
とが好ましい。
8および10を駆動するために運転でき、またトレーラ4
上に装着できる何れの形式の工業用エンジンとすること
も一般に可能である。エンジン12および14の各々は、可
燃燃料(例えば天然ガスまたは第2燃料油)の燃焼によ
り稼働される工業用ガスタービンエンジンであることが
好ましい。
可能なガスタービンエンジンの例は、日本のカワサキ重
工業株式会社で製造されているカワサキM1A−13Aガスタ
ービンエンジンである。カワサキM1A−13Aガスタービン
は天然ガス、第2燃料油、または他の可燃燃料で運転で
きる。M1A−13Aエンジンは、2段遠心式空気圧縮機と、
スパークプラグで点火される単一缶式燃焼器と、3段軸
流式燃焼ガスタービンとを含んでいる。
トレーラ4は、4輪22が各軸に作動可能に取り付けられ
た多軸トレーラ(例えば3軸トレーラ)であることが好
ましい。トレーラ4は屋根上方に間隔を隔てられた屋根
フレーム24と、床6上に屋根フレーム24を支持する垂直
フレーム構造26とを含むことが好ましい。
実施例2はトレーラ4に装着されているが、本発明の熱
電併給装置は代替的に船、橇、または一般的に他の形式
の移動体及び/又は本発明の装置を支持できる移動構造
体の上に装着できる。
/発電機のベースフレーム28を使用してトレーラ4上に
装着される。エンジンおよび発電機の両方を単一の剛性
的なベースフレーム28に取り付けることにより、発電機
8とエンジン12との整合は一層容易に保持できる。剛性
的なベースフレーム28は一対の横方向支持体30上に装着
され、この横方向支持体はトレーラフレーム4の床に取
り付けられる。発電機およびエンジンからトレーラ構造
へ伝達される振動量を最小限にするために、複数(例え
ば4つ)のゴム絶縁取付部32がベースフレーム28と横方
向支持体30との間に配置されることが好ましい。第1A図
にも示されるように、エンジン12はベースフレーム28と
組み合わされ、エンジン12の油槽34がフレーム28の内側
を下方へ延在するが、トレーラ4の床には接触しないよ
うにされることが好ましい。
28と実質的に同じベースフレームを使用してトレーラ4
上に装着されている。
気フィルタおよび消音装置の組立体38を通して、また組
立体38とエンジン12および14の入口空気接続部66との間
を接続するダクト40を通して、大気を吸入するように作
動される。入口空気フィルタおよび消音装置の組立体38
は上部ハウジング44と、この上部ハウジング44の下に配
置される消音装置ハウジング46とを含む。上側ハウジン
グ44は4つの垂直側面を有し、そこには6つの開口48が
備えられている。開口に防塵スクリーンを備えた6つの
雨よけフード52が上部ハウジング44の外部に取外し可能
に連結されて、各開口48が雨よけフード52で覆われるよ
うにされることが好ましい。
ことが好ましい。上側ハウジング44の外部から取外しお
よび交換を容易にできるようにするために、開口48を取
り囲む上部ハウジング44の外側部分に対して、および開
口48に備えられている交差部材55に対して取り付けられ
た(例えばウィングナットを使用して)保持バーを使用
して、フィルタ部材組立体53が開口48内に固定されるこ
とが好ましい。2段フィルタ組立体53の各々は、(a)
浄化可能且つ再使用可能な第1段フィルタ部材、および
(b)1ミクロンより大きい粒子の実質的に全て(少な
くとも約99.9%であるのが好ましい)を除去する襞の形
成された使い捨ての高効率フィルタ部材である第2段フ
ィルタ部材を含むことが好ましい。
61は入口空気フィルタおよび消音装置の組立体38の一方
の側をその組立体38の他側から分離して隔離し、エンジ
ン12が組立体38に備えられている開口38のうちの3つの
開口だけを経て空気を受入れる一方、エンジン14は組立
体38に備えられている残る3つの開口48だけを経て空気
を受入れる。
連のバッフルパネル位置決めクリップ56と、その内部に
連結されたバッフルパネル支持クリップ58とを有して、
複数(例えば8つ)の標準的な取外し可能なバッフルパ
ネル部材60をハウジング46内で位置決め支持するように
なす。
レーム24の頂部にボルト止めされることが好ましい。空
気ダクト組立体40も屋根フレーム24に連結されて、本発
明の熱電併給装置2が他の地点へ移動されるときには、
入口空気フィルタおよび消音装置の組立体38がルーフフ
レーム24からボルトを外して装置2から取外すことが都
合良くできるようになされることが好ましい。開口がル
ーフフレーム24に備えられて、フィルタおよび消音装置
の組立体38からダクト組立体40へ空気が自由に流れ得る
ようにしている。
つけの伸縮継手を含んでいる。しかしながら、使用され
る特定エンジンが対応する特徴を含んでいないならば、
伸縮継手または同様手段がダクト組立体40に備えられ
て、組み立てを容易にし、熱膨張を許容するようにでき
る。
び高温排出ダクト74を経てボイラー16へ導かれる。ある
いは、転向バルブ72はエンジン12および14からの排出ガ
スのある量または全てを単純サイクル排出装置76へ転向
させるために使用できる。
んでおり、これらのスタックはトレーラ4のルーフフレ
ーム24、およびダクト80にボルト止めされることができ
る。ダクト80はルーフフレーム24および転向バルブ72へ
接続される。排出スタック78は、本発明の熱電併給装置
2を他の地点へ移動させる前に、ルーフフレーム24から
ボルトを外して取外されることが都合良くできる。ルー
フフレーム24には開口が備えられて、ダクト80から排出
スタック78へ排出ガスが自由に流れ得るようにしてい
る。ダンパードアー88または類似部材が排出スタック78
の頂部に、またはその近くに備えられて、単純サイクル
排出装置76が使用されていないときにスタック78を閉じ
るようになされることが好ましい。
けて延在する大きな直方形のダクト部分90と、直方形の
ダクト部分90から転向バルブ72に備えられた水平の出口
ポートへ向けて延在する拡大/縮小するダクト部分92を
含んでいる。ボイラーおよびダクト装置の熱膨張を許容
するために、伸縮継手96が直方形のダクト部分90に備え
られている。
または他の加熱手段が高温排出ダクト74の大きな直方形
部分90に含まれることが好ましい。望まれるならば、ダ
クトバーナー100は排出ダクト74を通して流れる排出ガ
ス流に付加的な熱を加えて、これによりボイラー16で発
生される蒸気量を増大させるようにするために使用でき
る。ダクトバーナー100は天然ガス、プロパン、ブタン
などのような燃料物質の燃焼によって直接的な加熱を行
うことが好ましい。
ウジング102の内側に配置された枢動ゲート組立体104と
を含んでいる。ハウジング102は実質的に立方形の構造
で、頂部出口ポート84と、後部出口ポート98と、入口ポ
ート106を有する。出口ポート84および89は実質的に長
方形で、直方形の突起108および110を含む。直方形の突
起108は転向バルブ72を単純サイクル排出装置のダクト8
0に関係づけるために使用される。直方形の突起110は転
向バルブ72を高温排出ダクト92に関係づけるために使用
される。入口ポート106は実質的に円形ポートであり、
実質的に円筒形のフランジ付き突起112を含み、このフ
ランジ付き突起は転向バルブ72をエンジン12または14の
排出ガス出口と関係づけるために使用される。
反対両側に備えられている開口116を通して延在する細
長いロッド114と、この細長いロッド114の端部を受け入
れるようにハウジング102の外部に連結されている軸受
組立体118と、細長いロッド114の一端に連結され、細長
いロッド114をその長手軸線のまわりに回転させる制御
アーム120と、各々が細長いロッド114に連結された一端
を有する一対の軸受取付けアーム122と、取付けアーム1
22の先端部の間に連結された球形軸受124とを含んでな
ることが好ましい。
平坦なシーリング面128と、シーリング面128の平面と実
質的に平行な平面内に位置する第2の大きな長方形の平
坦なシーリング面130と、シーリング面すなわちシーリ
ングプレート128の一縁部とシーリング面すなわちシー
リングプレート130の対応する縁部との間を延在する第
1の細長い長方形の側部132と、シーリングプレート128
の一縁部とシーリングプレート130の対応する縁部との
間を延在し、長方形の側部132と隣接された第2の細長
い長方形の側部134と、シーリングプレート128の他の縁
部とシーリングプレート130の対応する縁部との間を延
在し、第1の長方形の側部132および反対側の第2の長
方形の側部134に隣接して配置された第3の細長い長方
形の側部136とを有する実質的に中空のバルブ部材すな
わちゲート126を含んでいる。スロット138がゲート126
の細長い長方形の側部132に備えられて、軸受取付けア
ーム122および球形軸受124を受入れるようになされる。
対向する円形穴140が細長い長方形の側部134および136
に備えられて、ゲート126を球形軸受124と枢動可能に組
み合わせるように作用する細長いロッド組立体142を受
入れるようになされる。
た細長いロッド144と、一対の中空の細長いセンタリン
グスリーブ148と、一対のワッシャ150と、一対のボルト
152とを含んでなる。各々のセンタリングスリーブ148は
半径方向に延在する内側端部154および半径方向に延在
する外側端部156を有する。ゲート126およびスリーブ14
8の端部154,156に備えられている穴140は、センタリン
グスリーブ148の内側端部154は穴140に受入れられる
が、外側端部156は穴140を通して移動することを阻止さ
れるように寸法決めされている。
取付けアーム122の間に連結した後、球面軸受124および
取付けアーム122をゲート126の側部スロット138に挿入
し、(b)細長いロッド144の一方の端部上にワッシャ1
50およびボルト152を使用してセンタリングスリーブ148
を固定し、(c)細長いロッド144の覆われていない端
部を穴140に通して移動させ、この覆われていないロッ
ド端部が球面軸受124を通過して反対側のゲート穴140か
ら突出するようにさせ、(d)残るワッシャ150および
残るボルト152を使用して細長いロッド144の覆われてい
ない突出した端部の上から第2のセンタリングスリーブ
148を固定することにより、バルブゲート126を球面軸受
124と作動的に組み合わせるために使用される。ゲート1
26を通してこのように連結され、球面軸受124と組み合
わされた細長いロッド組立体142により、ゲート126は実
質的に全方向において軸受124のまわりに限られた範囲
(約3゜よりは大きいことが好ましい)で枢動できるよ
うにされる。ゲート126は軸受124のまわりで実質的に全
方向に約1/2゜ほど自由に枢動できることが好ましい。
とが好ましい。出口シール158の1つは出口ポート84の
周辺のまわりでバルブハウジング102の内壁に取り付け
られる。他の出口シール158は出口ポート98の周辺のま
わりでバルブハウジング102の内壁に取り付けられる。
各々の出口シール158は耐熱織布シース162に収容された
多少とも圧縮可能な細長い耐熱セグメント160で構成さ
れることが好ましい。セグメント160はインコネルワイ
ヤーメッシュセグメントであることが最も好ましく、シ
ース162はセラミツクスの織布シースであることが最も
好ましい。各シール158は、細長い金属保持バー164およ
び複数の固定具(例えばステンレス鋼のポップリベッ
ト)166を使用して内側ハウジング壁に取り付けられ
る。作られた構造は、ゲート126のシーリング面128また
は130が接触したとき圧縮し、これによりシーリング面
のあらゆる不規則性を補完することでバルブを通しての
あらゆる漏洩を防止するような柔軟シールを形成する。
に配置され、(a)ゲート126がロッド114の長手軸線の
まわりを実質的に水平位置まで上方へ十分に枢動して出
口ポート84をシールして、出口ポート98は完全に開口さ
せたままにすることができる、(b)ゲート126は実質
的に垂直位置まで下方へ十分に枢動して出口ポート98を
シールし、出口ポート84を完全に開口させたままにする
ことができる、または(c)ゲート126が今説明した水
平位置と垂直位置との間の実質的に何れかの位置へ枢動
して、これにより転向バルブ72に流入する排出ガスの望
まれる分量を如何様にもバルブに組み合わされた単純サ
イクル排出装置へ転向させることができる。
用して転向バルブ72と組み合わされることが好ましい。
各々の伸縮継手186はステンレス鋼のベローズ材料で形
成されることが好ましい。各々の伸縮継手186は転向バ
ルブ72の円形の入口フランジ182にボルト止めされる第
1の円形フランジ172を含むことが好ましい。各々の伸
縮継手186はまたエンジン12または14の円形の排出出口
フランジ190にボルト止めされる第2の円形フランジ173
を含むことが好ましい。
動を受け止める。更に、伸縮継手186を簡単に連結解除
して取り外すことにより、転向バルブ72も取り外すこと
を必要とせずに、エンジン12および14はトレーラ4から
取り外すことができる。
び98に接続するために滑り継手組立体192が使用され
る。滑り継手組立体192の各々は、ダクトの内壁から内
方へ突出する長方形のリップ194と、リップ194上に配置
されたセラミックス繊維ロープ196と、ダクトにボルト
止めされ、セラミックスロープ196を長方形のリップ194
に押圧するように作用する長方形のパッキン押さえ198
とを含んでいる。長方形のリップ194およびパッキン押
さえ198は、ハウジング出口ポートの長方形の突起108ま
たは110がダクトの中に配置された時、セラミックス繊
維ロープ196が長方形の突起108または110の外面に対し
て密着するように押圧されるような寸法とされる。
作動において幾つかの有用な機能を果たす。例えば、一
方のエンジン12または14のみ運転されるとき、また他方
のエンジンを始動することが望まれるときに、適当な転
向バルブ72が他方のエンジン(すなわち始動されるエン
ジン)からの排出ガスを単純サイクル排出装置へ転向さ
せるために使用できる。更に、転向バルブ72はエンジン
12および14の何れかを他方のエンジンの排気路から隔離
して、一方のエンジン12または14が運転中に、(a)望
まれる保守作業をこの他方のエンジンに実施することが
できるか、または(b)他方のエンジンがトレーラから
完全に取り下ろされることができるようにすることが可
能である。更に、転向バルブ72は、ボイラー16で発生さ
れる蒸気量が調整可能となるように、ボイラー16に達す
る排出ガス量を制御するために使用できる。
組立体は第1B図、第2B図、第14図から第21図に示されて
いる。ボイラー16は、排出ガス入口202および排出ガス
出口204を有するハウジング200と、頂部にて排出ガス出
口204の上方でハウジング200の外部に配置された第1の
蒸気ドラムと、頂部にて排出ガス入口202の上方でハウ
ジング200の外部に配置された第2の蒸気ドラムと、ド
ラム208の底部に一端で接続され、排出ガス入口202の片
側をまわって下方へ延在する導管210と、他端の近くで
ドラム208の底部に接続され、排出ガス入口202の片側を
まわって下方へ延在する第2の導管210と、排出ガス入
口202の下方を横方向に延在し、導管210および212の底
端部が頂部に接続されたマッドドラム214とを含んでい
る。以下に説明する他の機能に加えて、マッドドラム21
4はボイラー水および蒸気装置に含まれた土砂すなわち
沈殿物質を集合するように作用して、これらの物質がマ
ッドドラム214に接続されたブローダウンヘッダーによ
って装置から定期的または連続的に除去できるようにす
る。
れにおいて水はエンジン12及び/又はエンジン14からの
排出ガスの流れで加熱されて蒸気を発生するようになさ
れる。垂直チューブ組立体216は17の個別のチューブ列
組立体を含み、これらはハウジング200の排出ガス入口2
02と排出ガス出口204との間を平行に配列されて延在さ
れている。17の垂直チューブ列組立体のうちの9つは、
第14図および第17図に示される形式の垂直チューブ列構
造220である。残る8つの垂直チューブ列組立体は第18
図に示される形式の垂直チューブ列構造220である。チ
ューブ列構造220および222はハウジング200の内部に交
互に位置されて組み立てられ、構造222は隣接する一対
のチューブ列構造220の間に配置されるようになされ
る。
底部付近に接続され、ハウジング200の内部をハウジン
グ202の底部まで実質的に延在する導管224と、ハウジン
グ200の底部に沿って延在し、導管224の底端部に接続さ
れた第1端部およびボイラーハウジング200の壁を通し
て突出してマッドドラム214に接続された第2端部を有
する水平導管226と、ハウジング200の排出ガス出口付近
に配置され、水平導管226から上方へ延在された10のフ
ィン付き垂直チューブ230の列と、ハウジング200の排出
ガス入口付近に配置され、水平導管226から上方へ延在
する5つのフィン付き垂直チューブ232の列と、チュー
ブ230および232の間に形成され、蒸気過熱ユニット236
を受け入れるための間隔234と、ハウジング200の内側頂
部に沿って延在する頂部導管238とを含んでいる。全て
の垂直導管230および232は導管238に接続されている。
導管238はハウジング200の排出ガス入口付近に、キャッ
プ240で覆われて閉じられた第1端部を有する。導管238
の第2端部は蒸気ドラム206に接続される。導管238はハ
ウジング200の内側頂部を横断して、約2.6゜の仰角でド
ラム206へ向けて延在している。
実質的に接続され、ハウジング200の内部をその底部付
近まで下方へ延在する導管242と、ボイラーハウジング2
00の内側底部に沿って延在し、導管242の底部に接続さ
れた第1端部およびボイラーハウジング200の壁を通し
て突出してマッドドラム214に接続される第2端部を有
する水平導管244と、ボイラーハウジング200の排出ガス
出口付近に配置され、水平導管244から上方へ延在され
た10のフィン付き垂直チューブ246の列と、ハウジング2
00の排出ガス入口付近に配置され、水平導管244から上
方へ延在する5つのフィン付き垂直チューブ248の列
と、垂直チューブ246および248の間に形成され、蒸気過
熱ユニット236を受け入れるための間隔250と、ボイラー
ハウジング200の内側頂部を横断して延在する頂部導管2
52とを含んでいる。頂部導管252は蒸気ドラム208の側部
に接続された第1端部を有する。頂部導管252の他端
は、キャップ254で覆われて閉じられている。頂部導管2
52はハウジング200の内側頂部を横断して、約2.6゜の仰
角でドラム208へ向けて上方へ延在している。全ての垂
直チューブ246および248の上端部は頂部導管252に接続
されている。
気ドラム208内に第1に維持される。これは、蒸気ドラ
ム206から導管224および242、水平導管226および244、
マッドドラム214、導管210および212を経る水流によ
る。導管224,242,226,244,210,212,およびマッドドラム
214も水を垂直チューブ230,232,246,248に供給するよう
に作用する。垂直チューブ230,232,246,248を通る水流
はボイラー200を通る排出ガス流によって加熱され、少
なくとも部分的に蒸発される。垂直チューブ230,232か
らの全流水は頂部導管238を経て蒸気ドラム206へ流れ
る。垂直チューブ246,248からの全流水は頂部導管252を
経て蒸気ドラム208へ流れる。
蒸気ドラム206に流れる一方、垂直チューブ列構造222内
で発生された蒸気の全ては蒸気ドラム208に流れること
から、ドラム206および208への蒸気の実質的にバランス
された流れが保証される。この結果、蒸気ドラム206お
よび208は、(a)実質的に同じ寸法にされるか、
(b)各々が比較的小さい寸法とされて、本発明の移動
式の熱電併給装置に利用できる限られた空間での使用に
好適となるようにされる。
れ、ドラム206および208の内部の蒸気圧をバランスさ
せ、また蒸気ドラム206および208へ導かれた発生蒸気を
受け入れるようになされる。導管266は導管256と蒸気過
熱ユニット236の入口との間に接続される。ボイラー組
立体16が過熱されることから保護するために、圧力解放
バルブ258も導管256に接続されることが好ましい。
ット236はボイラーハウジング200の全横断面に実質的に
わたって延在され、また複数の横方向に延在するフィン
付き水平チューブ268で構成される。過熱された発生蒸
気導管270は過熱ユニット236の底部から延在される。
08からの蒸気は導管256および266を経て過熱ユニット23
6へ流れる。蒸気ドラム206および208からの蒸気が過熱
ユニット236を通して流れるとき、ボイラーハウジング2
00を通して流れる排出ガス流によって過熱される。過熱
された発生蒸気は過熱ユニットから過熱した発生蒸気用
の排出導管272を経てホスト設備へ供給される。
ために、蒸気過熱ユニット236は間隔234および250内で
チューブ232および248の下流側に位置される。垂直チュ
ーブ232および248内の液体の流れおよび液体気化の発生
はチューブ232および248の表面温度を十分に下げて、こ
れらのチューブが過熱するのを防止する。しかしなが
ら、過熱チューブ268を通る蒸気の流れは、該チューブ2
68の表面温度を十分に下げるように作用しない。エンジ
ン12および14からボイラー16へ供給される排出ガスの極
めて高い温度が与えられるので、これらのチューブがボ
イラー16に流入する排出ガスに直ちに露出されるなら
ば、過熱チューブ268の表面温度は許容できる限界を典
型的に超えてしまう。したがって、十分な本数の垂直チ
ューブ232および248が過熱ユニット236の上流側に配置
されて、過熱ユニット236に流入する排出ガス温度を低
下させ、過熱チューブ268が過熱することを防止するよ
うになす。
ドラム206の内部には、蒸気ドラム206の内側に取り付け
られた細長いボックス74と、入口ダクト278を経てボッ
クス274に接続された2つのサイクロンドラム276と、蒸
気ドラム206の蒸気出口の解放に配置された水滴除去パ
ッド277とが含まれている。チューブ構造222の頂部導管
252はドラム206に接続されて、これらのチューブの各々
から発生蒸気が蒸気ドラム206のボックス274に流入する
ようになされる。ボックス274に集合された物質はダク
ト278を通してサイクロンドラム276へ流れ込む。サイク
ロンドラム276は発生蒸気に残存する水を除去し、水が
蒸気ドラム206の底部に落下し、発生蒸気は蒸気ドラム2
06の頂部へ流れるようにする。水滴除去パッド277は発
生蒸気中に残存する全ての水滴を、その発生蒸気が蒸気
導管256へ流入する前に、実質的に除去するように作用
する。
ラム206の内部に備えられているものと実質的に同じで
ある。
非常に小型のボイラー装置となり、非常に高い比較的効
率的な熱伝達部を提供する。このような特徴は、トレー
ラ空間の非常に有効な使用を可能にする。したがって、
本発明のボイラー組立体16は本発明の移動式の熱電併給
装置に使用するのに理想的に適している。
れて給送水をボイラー16の排出ガス出口204から流出す
る排出ガスで予熱するためのエコノマイザ286を更に含
んでいる。エコノマイザ286は典型的には、内部を横断
して延在する複数のフィン付き水平チューブ284を含む
エコノマイザ構造とされている。エコノマイザ286は給
送水入口290および暖かな給送水出口292を更に含む。給
送水供給導管294は給送水をエコノマイザ286へ供給する
ために入口290に接続される。導管296はエコノマイザ28
6の給送水出口292と蒸気ドラム206の下側部との間に接
続されて、エコノマイザ286からの暖かな給送水を蒸気
ドラム206へ供給するようになす。ダクト300はボイラー
16の排出ガス出口204とエコノマイザ286の排出ガス入口
302との間に接続されて、ボイラー16からの排出ガスを
エコノマイザ286に供給するようになす。
を有し、これはトレーラ4の屋根フレーム24に連結され
ている。排出ガススタック304はエコノマイザ286の出口
303と取り外し可能に組み合わされて、ボイラー16およ
びエコノマイザ286を通して流れる排出ガスを大気へ解
放するようになす。排出ガススタック304はトレーラ4
の屋根フレーム24にボルト止めされて、本発明の熱電併
給装置を他の地点へ移動させる前に、スタック304がト
レーラ4の屋根ルーフから取り外しできるようになされ
ることが好ましい。開口が頂部フレーム24に備えられ
て、エコノマイザ286の排出ガス出口303が排出ガススタ
ック304と流体連通されるようになされる。
置および機器(例えばマイクロプロセッサによるプログ
ラム可能な論理制御装置、パーソナルコンピュータのオ
ペレータインターフェースステーション、1つまたはそ
れ以上のハードワイヤーによる緊急停止装置など)が本
発明の熱電併給装置2を自動監視して制御するために備
えられることが好ましい。第1B図および第2B図に示され
るように、空間がトレーラ4の前方305に備えられて、
各種の機器、制御装置、および本発明の装置を制御し監
視するため、およびホスト設備に本発明の装置を関連付
けるために選択された要素を収容するようになされるこ
とが好ましい。
の屋根および側部パネル306が備えられ、これらは取り
外し可能にトレーラフレーム24および26に取り付けられ
て、移動中および使用中の本発明の熱電併給装置2の各
種要素を保護することができる。各種のドアーおよび開
口308は必要に応じてこれらのパネルに備えられて、頻
繁に使用され、監視され、交換され、及び/又は保守さ
れる装置のこれらの要素に迅速なアクセスができるよう
にすることができる。取り外し可能なパネルはまた、発
電機8または10、エンジン12または14、またはボイラ16
は、熱電併給装置2の他の装置が運転を継続される間
に、トレーラ4から取り外すことができ、またはトレー
ラ4上に再装着することができる。トレーラ4からのこ
のボイラー16の取り外しおよび再装着は以下に説明され
る。
ーム24に取り外し可能にボルト止めされた2つの潤滑油
冷却装置310と、屋根フレーム24に取り外し可能にボル
ト止めされ、発電機8および10と作動的に組み合わされ
た2つの中立な接地抵抗器312と、トラック4の床に設
置され、発電機8および10と作動的に組み合わされた2
つの接地変圧器313と、屋根フレーム24に取り外し可能
に連結され、発電機8および10と作動的に組み合わされ
た2つのサージキャパシタおよびアレスターの組立体31
1と、トレーラハウジングに備えられた発電機8および1
0の換気のための2つのハウジングポート314およびそれ
らと組み合う雨よけ316と、屋根フレーム24に取れ外し
可能に連結され、トレーラハウジングの換気のために作
動可能な2つの換気ファン組立体318とを含むことが好
ましい。屋根フレーム24の頂部に装着される全ての要素
は、本発明の熱電併給装置を他の地点へ移動させる前に
取り外されることが好ましい。
連する電気モーター322と、音響的なランナーを備えた
ダクトで構成された消音部324と、消音部324の上方に作
動的に装着されたバタフライ式ダンパー326とを含むこ
とが好ましい。
を含むことが好ましく、また油入口ポートおよび油出口
ポートを含んでいる。潤滑油冷却装置310の油入口ポー
トおよび出口ポートは、チューブおよび同様な導管手段
を使用してカワサキM1A−13Aエンジンの対応する潤滑油
接続部と組み合わされることができる。
着は第22図に全体的に示されている。第1B図および第23
図に示されるように、ボイラー16は一対の平行な細長い
プレート部材328および330を使用してトレーラ4上に取
り付けられることが好ましく、トレーラ4の床を横断し
て横位置に取り付けられる。各々のプレート部材328お
よび330は、床フレーム6に埋設された構造フレーム部
材(例えばIビーム)233の頂部に取り付けられること
が好ましい。上方へ延在するガイドバー334および336は
プレート部材328および330の外縁に取り付けられる。平
行なプレート部材328および330はトレーラ4上で間隔を
隔てられ、ガイドバー334および336の間隔距離がボイラ
ー16のベース部材342の外縁間の全体距離よりも僅かに
大きいようにされる。これにより、ボイラー16はボイラ
ー16のベース部材342をプレート部材328および330の滑
らかな上面の上を滑らせることにより、トレーラ4から
取り外し、または装着することができる。ガイドバー33
4および336は、このようなスライド動作の間にボイラー
16のベース部材342がプレート部材328および330上に残
ることを保証するために作用する。ストップ337,339が
プレート部材328および330の後端部に取り付けられて、
ボイラー16がプレート部材328および330上で位置決めさ
れるときにボイラー16の滑り移動を停止させる。
ボイラー組立体16の頂部から取り外し、(b)ボイラー
16を取り囲む側部パネルおよび屋根パネルを取り外し、
(c)ボイラー領域から残る囲いフレームの全てを取り
外し、(d)トレーラ4に隣接させて、トレーラ4のプ
レート部材328および330およびガイドバー334および336
に対応する平行なプレート部材およびそれらの上に取り
付けられたガイドバー構造350および352を有することが
好ましい保守用トレーラ344を位置決めし、(e)プレ
ート部材328および330およびプレート部材350および352
の間に一対の平坦構造ブリッジ354および356を連結し、
(f)ダクト74および298、および残る全てのパイプお
よび電気装置からボイラー16を連結解除し、そして
(g)ボイラー16をトレーラ4から保守用トレーラ344
へ滑らせて移動させることにより、ボイラー16はトレー
ラ4から都合良く取り外すことができる。
てトレーラ4上に再装着することができる。
および蒸気を提供することに特に適している。熱電併給
装置2は通常は1つのエンジン/発電機の組み合わせだ
けを使用して運転され、他のエンジン/発電機の組み合
わせは、最初のエンジン/発電機の組み合わせが故障し
た場合の備えとして待機される。付加的な電力が必要と
なったときに、両方のエンジン/発電機の組み合わせが
運転される。エンジン12および14で発生された全ての排
出ガスはボイラー16に導かれ、本発明の装置2の蒸気出
力も両方のエンジン/発電機の組み合わせが運転される
ときに増大される。熱電併給装置2の蒸気出力も、何れ
の電気出力の発電レベルにおいても付加的な熱がダクト
バーナー100を使用してエンジン排出ガスに加えられる
ことによって増大できる。上述のように、本発明の熱電
併給装置2の蒸気出力は何れの電気出力の発電レベルに
おいても、一方または両方の転向バルブ72を使用してボ
イラー16から出る排出ガスの所望分量を転向させること
によって、少なくとも部分的に減少させることもでき
る。
給装置2は、装置での必要に応じた可燃燃料の受け入れ
分配と、ボイラー給送水の受け入れと、本発明の装置が
発生した蒸気および電力の供給と、各種装置要素の自動
運転、制御および監視などに適当な標準的なパイプ施設
および配線装置も含む。
的および利点ならびに固有の利点の達成に好適である。
現在好ましい実施例がこの説明を目的として記載された
が、多くの変更および改良が当業者に明白となるであろ
う。これらの変更および改良は添付の請求の範囲に定義
されるように、本発明の精神の範囲内に含まれる。
Claims (10)
- 【請求項1】熱電併給装置を搬送するための移送手段
(4)と、電流を発生させるために前記移送手段(4)
に取り付けられた電力発生手段(8,10)と、前記電力発
生手段(8,10)を駆動するために前記移送手段(4)に
取り付けられ、運転されるときに排出ガスを発生する駆
動手段(12,14)と、前記排出ガスから熱を回収するた
めに前記移送手段(4)に取り付けられたボイラー(1
6)とを含んでなる熱電併給装置であって、前記ボイラ
ー(16)が、 ボイラーハウジング(200)と、 第1ドラム(206)と、 第2ドラム(208)と、 前記ボイラーハウジング(200)の内側に配置された垂
直ボイラーチューブ(220)の第1の組み合わせと、 前記ボイラーハウジング(200)の内側に配置された垂
直ボイラーチューブ(222)の第2の組み合わせと、 (a)前記ドラム(206,208)の少なくとも一方からボ
イラーチューブ(220)の前記第1の組み合わせへ水を
導き、(b)前記ドラム(206,208)の間で水を導き、
(c)前記ドラム(206,208)の少なくとも一方からボ
イラーチューブ(222)の前記第2の組み合わせへ水を
導き、(d)ボイラーチューブ(220)の前記第1の組
み合わせから前記ドラム(206,208)の少なくとも一方
へ蒸気を導き、そして(e)ボイラーチューブ(222)
の前記第2の組み合わせから前記ドラム(206,208)の
少なくとも一方へ蒸気を導くための導管手段とを含んで
なることを特徴とする熱電併給装置。 - 【請求項2】前記導管手段が、前記ドラム(206,208)
の少なくとも一方からボイラーチューブ(220)の前記
第1の組み合わせへ水を導くための第1導管手段(210,
212,214,224,226)と、 前記ドラム(206,208)の間で水を導くための、またボ
イラーチューブ(222)の第2の組み合わせへ水を導く
ための第2導管手段(210,212,214,242,244)と、 ボイラーチューブ(220)の前記第1の組み合わせから
前記ドラム(206,208)の少なくとも一方へ蒸気を導く
ための第3導管手段(238)と、 ボイラーチューブ(222)の第2の組み合わせから前記
ドラム(206,208)の少なくとも一方へ蒸気を導くため
の第4導管手段(252)とを含むことを更に特徴とする
請求項1の熱電併給装置。 - 【請求項3】第3導管手段(238)が、ボイラーチュー
ブ(220)の前記第1の組み合わせに発生した蒸気の実
質的に全てを前記第1および第2のドラム(206,208)
の一方へ供給して、ボイラーチューブ(220)の前記第
1の組み合わせに発生した蒸気は前記第1および第2の
ドラム(206,208)のうちの他のドラムへは全く導かれ
ないように作動可能であり、 第4導管手段(252)が、ボイラーチューブ(222)の前
記第2の組み合わせに発生した蒸気の実質的に全てを前
記第1および第2のドラム(206,208)の前記他方へ供
給して、ボイラーチューブ(222)の前記第2の組み合
わせに発生した蒸気は前記第1および第2のドラム(20
6,208)のうちの前記一方へは全く導かれないように作
動可能であることを特徴とする請求項2の熱電併給装
置。 - 【請求項4】前記ボイラー(16)は、前記ハウジング
(200)の内部に配置されて蒸気を過熱するための過熱
手段を更に含み、 ボイラーチューブ(220)の前記第1の組み合わせは、
前記ハウジング(200)の入口(202)と前記過熱手段
(236)との間に配置された少なくとも1つの垂直チュ
ーブ(232)を含み、 ボイラーチューブ(220)の前記第1の組み合わせは、
前記過熱手段(236)と前記ハウジング(200)の出口
(204)との間に配置された少なくとも1つの垂直チュ
ーブ(230)を更に含み、 ボイラーチューブ(222)の前記第2の組み合わせは、
前記ハウジングの入口(202)と過熱手段(236)との間
に配置された少なくとも1つの垂直チューブ(248)を
含み、 ボイラーチューブ(222)の前記第2の組み合わせは、
前記過熱手段(236)と前記ハウジング出口(204)との
間に配置された少なくとも1つの垂直チューブ(246)
を更に含むことを特徴とする請求項3の熱電併給装置。 - 【請求項5】熱電併給装置を搬送するための移送手段
(4)と、電流を発生させるために前記移送手段(4)
に取り付けられた電力発生手段(8,10)と、前記電力発
生手段(8,10)を駆動するために前記移送手段(4)に
取り付けられ、運転されるときに排出ガスを発生する駆
動手段(12,14)と、前記排出ガスから熱を回収するた
めに前記移送手段(4)に取り付けられた熱回収手段
(16)と、前記排出ガスの少なくとも一部が前記熱回収
手段(16)に流入する前に、前記排出ガスの前記一部を
排出するための排出手段(76)とを含んでなる熱電併給
装置であって、前記熱電併給装置が前記排出ガスの前記
一部を前記排出手段(76)へ向けて選択的に転向させる
ための転向手段(72)を更に含んでおり、前記転向手段
(72)は、 入口ポート(106)および第1の出口ポート(98)を有
するハウジング(102)と、 前記ハウジング(102)に枢動可能に取り付けられたバ
ルブ部材支持体(122)と、 前記ハウジング(102)内に配置されたバルブ部材(12
6)と、 前記バルブ部材(126)を前記バルブ部材支持体(122)
に組み合わせて、バルブ部材(126)が実質的にあらゆ
る方向へ少なくともある程度で前記バルブ部材支持体
(122)に対して枢動できるようにする枢動手段(124,1
42)とを含むことを特徴とする熱電併給装置。 - 【請求項6】前記枢動手段(124,142)が前記バルブ部
材支持体(122)に連結された第1部分(124)と、前記
バルブ部材(126)に連結された第2部分(142)とを有
する球形軸受組立体を含んでなり、前記第2部分(14
2)は前記第1部分(124)と枢動可能に組み合わされて
いることを更に特徴とする請求項5の熱電併給装置。 - 【請求項7】前記ハウジング(102)が更に第2の出口
ポート(84)を含み、また、前記バルブ部材支持部材
(122)を枢動して、前記バルブ部材(126)が前記出口
ポート(84,98)の選択された一方を完全に閉じるよう
に位置されるときに前記出口ポート(84,98)の他方が
開口されるように前記出口ポート(84,98)を選択的に
密閉することで前記バルブ部材(126)が位置決め可能
であることを更に特徴とする請求項5の熱電併給装置。 - 【請求項8】前記バルブ部材(126)は前記出口ポート
(84,98)の各々が少なくとも部分的に開口されるよう
に位置決めできることを更に特徴とする請求項7の熱電
併給装置。 - 【請求項9】前記バルブ部材(126)が前記第1の出口
ポート(98)を閉じるように配置されるとき、前記枢動
手段(124,142)は前記バルブ部材(126)を前記バルブ
部材支持部(122)に対して必要なだけ枢動して、前記
バルブ部材(126)が実質的に完全に第1出口ポートシ
ール(158)に接触するようにさせ、 前記バルブ部材(126)が前記第2出口ポート(84)を
閉じるように位置されるとき、前記枢動手段(124,14
2)は前記バルブ部材(126)が前記バルブ部材支持部材
(122)に対して必要なだけ枢動して、前記バルブ部材
(126)が実質的に完全に第2出口ポートシール(158)
に接触するようにさせ、 前記第1出口ポートシール(158)が前記ハウジング(1
02)内に位置されて、前記第1出口ポートシール(15
8)が前記第1出口ポート(98)を実質的に完全に取り
囲むようになし、 前記第2出口ポートシール(158)が前記ハウジング(1
02)内に位置されて、前記第2出口ポートシール(15
8)が前記第2出口ポート(84)を実質的に完全に取り
囲むようにすることを更に特徴とする請求項7の熱電併
給装置。 - 【請求項10】前記転向手段(72)が前記ハウジング内
で前記第1出口ポート(98)のまわりに配置されたシー
リング手段(158)を含み、前記バルブ部材(126)が前
記第1出口ポート(98)を閉じるように位置されると
き、前記バルブ部材(126)は前記バルブ部材支持体(1
22)に対して必要なだけ枢動して、前記バルブ部材(12
6)が前記第1出口ポート(98)の実質的に全周のまわ
りで前記シーリング手段(158)に接触するように作動
可能であることを更に特徴とする請求項5の熱電併給装
置。
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