JP3664919B2 - ガスエンジンシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガスと空気ガスとによる混合ガスの燃焼によってエネルギー変換を行うガスエンジンシステムに係り、とりわけ、一般廃棄物及び産業廃棄物等の廃棄物処理における熱分解ガス化処理や消化ガス化処理から得られる燃料ガスを利用することができるガスエンジンシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
図3に、従来のガスエンジンシステムの一例を示す。
【0003】
図3に示すガスエンジンシステム50は、燃料ガスと空気とを混合するミキサ51と、ミキサ51に接続され、混合ガスを燃焼させてエネルギー変換の一態様である発電を行うガスエンジン装置52とを備えている。
【0004】
ミキサ51には、ミキサ51に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管53と、ミキサ51に空気を供給するための空気供給管54が接続されている。ミキサ51とガスエンジン装置52とは、接続管55によって接続されている。
【0005】
燃料ガス供給管53には、燃料ガス圧力調整弁56が設けられ、燃料ガス圧力調整弁56とミキサ51との間に、空気比調整弁57が設けられている。また、空気供給管54には、エアフィルタ58が設けられている。
【0006】
また、エアフィルタ58部分の空気圧力と、空気比調整弁57の上流側領域の燃料ガス圧力とが、差圧計59によって比較されるようになっており、その出力に応じて、燃料ガス圧力調整弁56が作動するようになっている。
【0007】
その他、接続管55には、ガバナ60が設けられており、ガスエンジン装置52には、触媒61を有する排気管が設けられている。
【0008】
図3のシステムは、以下のように作用する。
【0009】
燃料ガス圧力調整弁56は、エアフィルタ58部分の空気圧力と空気比調整弁57の上流側領域の燃料ガス圧力とが略同一となるように作動する。そして、空気比調整弁57は、予め設定された空気比となるように、燃料ガスのミキサ51への流量を調整する。
【0010】
このように圧力及び流量が制御された燃料ガスは、燃料ガス供給管53からミキサ51に供給される。一方、空気が、空気供給管54からエアフィルタ58を介してミキサ51に供給される。ミキサ51において、これら燃料ガス及び空気が混合し、接続管55を介してガスエンジン装置52に送られ、そこで発電に供される(燃焼する)。
【0011】
なお、接続管55に設けられたガバナ60は、スロットル弁であり、ガスエンジン装置52のエンジン回転数が設定値となるように作動する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3のように構成されたシステムは、燃料ガスとして、都市ガスやLPガス等の高カロリガスを想定しているため、廃棄物処理における熱分解ガス化処理から得られる低カロリガスを燃料ガスとして用いる場合には、以下のような問題があった。
【0013】
すなわち、空気比調整弁57は、予め設定された空気比となるように燃料ガスのミキサ51への流量を調整するが、空気比を規定値にしようと、弁を開いて全開とした場合であっても、空気が吸いこまれやすいことから多量に吸い込んでしまい、所望の空気比が実現できずに、ガスエンジン装置51において燃料ガス不足の状態が生じてしまう。この場合、ガスエンジン装置51の運転が困難となったり、あるいは、不可能となってしまう。
【0014】
一方、低カロリガスを燃料ガスとして用いる場合でも、エンジン起動時には高カロリガスによる暖気運転を行うことが好ましいし、低カロリガスの供給量が不足する場合には高カロリガスを補助的に供給することが好ましい。
【0015】
以上のように、ガスエンジンシステムは、高カロリガスと低カロリガスとの両方に対応できるようになっていることが望まれる。
【0016】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、供給される燃料ガスが高カロリガスであっても低カロリガスであっても運転可能なガスエンジンシステムを提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料ガスと空気とを混合するミキサと、ミキサに通ずる燃料ガス供給管と、ミキサに通ずる空気供給管と、ミキサに接続され、混合ガスを燃焼させてエネルギー変換を行うガスエンジン装置と、空気供給管に設けられ、燃料ガス供給管からミキサに供給される燃料ガスのカロリ量に基づいてミキサへの空気供給量を調整する空気流量調整弁と、を備えたことを特徴とするガスエンジンシステムである。
【0018】
本発明によれば、ミキサに供給される燃料ガスのカロリ量に基づいて空気流量調整弁がミキサへの空気供給量を調整することによって、燃料ガスが高カロリガスの場合と低カロリガスの場合とで、空気の供給状態を変更することができ、結果的にガスエンジン装置を安定に運転することが可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0020】
図1は、本発明の第1の実施の形態によるガスエンジンシステムを示す構成概略図である。図1に示すように、本発明の第1の実施の形態のガスエンジンシステム20は、燃料ガスと空気とを混合するミキサ1と、ミキサ1に接続され、混合ガスを燃焼させてエネルギー変換を行う(例えば発電を行う)ガスエンジン装置2とを備えている。
【0021】
ミキサ1には、ミキサ1に燃料を供給するための燃料ガス供給管3と、ミキサ1に空気を供給するための空気供給管4が接続されている。ミキサ1とガスエンジン装置2とは、接続管5によって接続されている。
【0022】
燃料ガス供給管3には、燃料ガス圧力調整弁6が設けられ、燃料ガス圧力調整弁6とミキサ1との間に、空気比調整弁7が設けられている。
【0023】
また、空気供給管4には、エアフィルタ8が設けられている。エアフィルタ8とミキサ1との間に、ミキサ1への空気供給量を調整する空気流量調整弁15が設けられている。空気流量調整弁15は、例えばスロットル弁で構成される。空気流量調整弁15の設置位置は、本実施の形態のように、燃料ガス圧力調整弁6の制御のため差圧計9によって圧力計測される地点よりも下流が望ましい。
【0024】
また、エアフィルタ8部分の空気圧力と、空気比調整弁7の上流側領域の燃料ガス圧力とが、差圧計9によって比較されるようになっており、その出力に応じて、燃料ガス圧力調整弁6が作動するようになっている。
【0025】
その他、接続管5には、スロットル弁で構成されたガバナ10が設けられ、ガスエンジン装置2には、触媒を有する排気管が設けられている。ガバナ10は、燃料ガスと空気の混合ガスの流量調節弁を有している。
【0026】
次に、このような構成よりなる本実施の形態の作用について説明する。
【0027】
燃料ガス圧力調整弁6は、エアフィルタ8部分の空気圧力と空気比調整弁7の上流側領域の燃料ガス圧力とが略同一となるように作動する。そして、空気比調整弁7は、予め設定された空気比、この場合高カロリガスに合わせて設定された空気比となるように、燃料ガスのミキサ1への流量を調整する。このように圧力及び流量が制御された燃料ガスは、燃料ガス供給管3からミキサ1に供給される。
【0028】
一方、空気が、空気供給管4からエアフィルタ8及び空気流量調整弁15を介してミキサ1に供給される。ここで、空気流量調整弁15は、燃料ガスのタイプ、例えばカロリ量に応じてミキサ1への空気供給量を調整する。カロリ量が大きい時は、空気流量を増やし、カロリ量が小さい時は、空気流量を減らす。これにより、燃料ガスに対応した流量の空気がミキサ1に送られることとなる。
【0029】
ミキサ1において、これら燃料ガス及び空気が混合し、接続管5を介してガスエンジン装置1に送られ、そこで発電に供される(燃焼する)。空気流量調整弁15によって燃料ガスのタイプに応じて空気供給量が調整されているため、燃料ガスと空気との混合比が好適となり、ガスエンジン装置1が安定に運転される。
【0030】
なお、接続管5に設けられた流量調節弁を有するガバナ10は、ガスエンジン装置2のエンジン回転数が設定値となるように作動する。
【0031】
以上のように、本実施の形態によれば、空気流量調整弁15がミキサ1への空気供給量を調整することによって、燃料ガスが高カロリガスの場合と低カロリガスの場合とで、空気の供給状態を変更することができ、結果的にガスエンジン装置2を安定に運転することが可能となる。
【0032】
次に、本発明の第2の実施の形態のガスエンジンシステムについて、図2を用いて説明する。図2は、第2の実施の形態のガスエンジンシステムの構成概略図である。
【0033】
図2に示すように、本実施の形態のガスエンジンシステム20は、燃料ガス供給管3から供給される燃料ガスの単位体積当たりの発熱量を計測する発熱量計測装置21と、発熱量計測装置21の計測結果に基づいて空気流量調整弁15を制御する流量制御装置22と、をさらに備えている他は、図1に示す第1の実施の形態のガスエンジンシステムと略同様の構成である。第2の実施の形態において、図1に示す第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0034】
本実施の形態においては、発熱量計測装置21が、燃料ガス供給管3から供給される燃料ガスの単位体積当たりの発熱量を計測すると共に、流量制御装置22が、発熱量計測装置21の計測結果に基づいて空気流量調整弁15を制御する。以上のように、本実施の形態によれば、供給される燃料ガスの単位体積当たりの発熱量に基づいて空気流量調整弁15が自動的に制御されるため、燃料ガスの発熱量についての予めの設定等の面倒がなく、ガスエンジンシステム20を安定に運転させることができる。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、空気流量調整弁がミキサへの空気供給量を調整することによって、燃料ガスが高カロリガスの場合と低カロリガスの場合とで、空気の供給状態を変更することができ、結果的にガスエンジン装置を安定に運転することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるガスエンジンシステムを示す構成概略図。
【図2】本発明の第2の実施の形態によるガスエンジンシステムを示す構成概略図。
【図3】従来のガスエンジンシステムを示す構成概略図。
【符号の説明】
1 ミキサ
2 ガスエンジン装置
3 燃料ガス供給管
4 空気供給管
5 接続管
6 燃料ガス圧力調整弁
7 空気比調整弁
8 エアフィルタ
9 差圧計
10 ガバナ
15 空気流量調整弁
20 ガスエンジンシステム
21 発熱量測定装置
22 空気流量制御装置
Claims (2)
- 燃料ガスと空気とを混合するミキサと、
ミキサに通ずる燃料ガス供給管と、
ミキサに通ずる空気供給管と、
ミキサに接続され、混合ガスを燃焼させてエネルギー変換を行うガスエンジン装置と、
空気供給管に設けられ、燃料ガス供給管からミキサに供給される燃料ガスのカロリ量に基づいてミキサへの空気供給量を調整する空気流量調整弁と、
を備えたことを特徴とするガスエンジンシステム。 - 燃料ガス供給管から供給される燃料ガスの単位体積当たりの発熱量を計測する発熱量計測装置と、
発熱量計測装置の計測結果に基づいて、空気流量調整弁を制御する流量制御装置と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のガスエンジンシステム。
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