JP3773761B2 - コージェネレーションシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱機関の排ガスを利用して温水,蒸気により熱を回収するコージェネレーションシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
熱機関たとえばガスタービンの排ガスを蒸気ボイラに取り込んで蒸気を発生し、その蒸気を介して熱を回収するコージェネレーションシステムがある。このコージェネレーションシステムの要部の一例を図3に示す。
【0003】
図3において、1はマルチ燃料型ガスタービンで、気体燃料供給路2により供給される都市ガス等の気体燃料、および液体燃料供給路3により供給される灯油・軽油等の液体燃料の選択的な使用が可能である。液体燃料供給路3は燃料タンク4に接続されており、その液体燃料供給路3の中途部にポンプ5が設けられている。
【0004】
ポンプ5は、燃料タンク4に収容されている液体燃料をガスタービン1に移送(および昇圧)するもので、気体燃料の使用時に停止され、液体燃料の使用時に運転される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のシステムでは、気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替に際し、ポンプ5が運転開始(起動)してそのポンプ5の圧力が確立するまでにある程度の時間が必要であり、その間、ガスタービン1に対する液体燃料の供給が不十分となる。このため、燃料切替に際しては、ガスタービン1を停止したり、あるいはガスタービン1の負荷(例えば発電装置)を停止(無負荷運転)するなどの処置がとられている。
【0006】
しかしながら、燃料切替に際し、その都度、ガスタービンの停止や無負荷運転という運転待機期間が存在することは、システム全体の運転効率の面で好ましくない。
【0007】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、燃料切替に際して熱機関を運転待機させることなく連続して運転させることができ、これによりシステム全体の運転効率を向上させることができ、しかもポンプの消費電力を低減できて省エネルギ性の向上が図れるコージェネレーションシステムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明のコージェネレーションシステムは、気体燃料および液体燃料を選択的に使用可能な熱機関を備えたものであって、液体燃料を収容した第1タンクと、この第1タンクと前記熱機関との間に設けられた第1燃料供給路と、この第1燃料供給路に設けられた液体燃料移送(・昇圧)用のポンプと、液体燃料貯蔵用の第2タンクと、上記第1燃料供給路における上記ポンプの位置より下流側と上記第2タンクとの間に接続された第2燃料供給路と、上記熱機関での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替に際して上記第2燃料供給路を導通し且つ所定のタイミングで前記ポンプの運転を開始する制御手段と、第2タンクに液体燃料吐出用の圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、第2タンク内の圧縮空気を必要に応じて放出させる圧縮空気放出手段と、第2タンク内の液体燃料量を検知する量検知手段と、第2タンク内の圧力を検知する圧力検知手段と、熱機関の停止時、量検知手段の検知量および圧力検知手段の検知圧力がそれぞれ設定値となるよう、ポンプの運転/停止、第2燃料供給路の導通/遮断、圧縮空気供給手段の作動/停止、および圧縮空気放出手段の作動/停止を制御する制御手段と、熱機関での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替時、量検知手段の検知量および圧力検知手段の検知圧力がそれぞれ設定値となるよう、第2燃料供給路の導通/遮断、圧縮空気供給手段の作動/停止、および圧縮空気放出手段の作動/停止を制御する制御手段と、を備えている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面において図3と同一部分には同一符号を付し、その説明については省略する。
【0013】
図1に示すように、マルチ燃料型ガスタービン1と燃料タンク(第1タンク)4との間の液体燃料供給路(第1燃料供給路)3において、液体燃料ブーストポンプ5の配設位置より下流側に逆流防止弁6が配設され、その逆流防止弁6の下流側位置に開閉制御弁11を介して液体燃料供給路(第2燃料供給路)12の一端が接続されている。
【0014】
液体燃料供給路12の他端は燃料切替用タンク(第2タンク)13に接続されている。燃料切替用タンク13は、燃料切替時のバックアップ用として液体燃料を予め貯蔵しておくところである。
【0015】
この燃料切替用タンク13に圧縮空気供給路14が接続され、その圧縮空気供給路14に開閉制御弁15が設けられている。この圧縮空気供給路14および開閉制御弁15により、液体燃料吐出用の圧縮空気を燃料切替用タンク13に供給する圧縮空気供給手段が構成されている。
【0016】
さらに、燃料切替用タンク13に圧縮空気放出路16が接続され、その圧縮空気放出路16に圧力制御弁17が設けられている。この圧縮空気放出路16および圧力制御弁17により、燃料切替用タンク13内の圧縮空気を必要に応じて大気放出させる圧縮空気放出手段が構成されている。
【0017】
また、燃料切替用タンク13には、液体燃料の貯蔵量を検知する検知器21、および内部圧力を検知する検知器22が設けられている。さらに、気体燃料供給路2に、気体燃料の圧力を検知する検知器23が設けられている。
【0018】
一方、20は当該システムの全体を制御する制御部である。この制御部20に、上記ポンプ5、開閉制御弁11,15、圧力制御弁17、および検知器21,22,23が接続されている。
【0019】
制御部20は、主要な機能として次の[1]〜[3]の手段を備える。
【0020】
[1]ガスタービン1の停止時、燃料切替用タンク13内の液体燃料量(検知器21の検知量)および燃料切替用タンク13内の圧力(検知器22の検知圧力)がそれぞれ設定値となるよう、ポンプ5の運転/停止、液体燃料供給路12の導通/遮断(開閉制御弁11の開放/閉成)、圧縮空気供給手段の作動/停止(開閉制御弁15の開放/閉成)、および圧縮空気放出手段の作動/停止(圧力制御弁17の開放/閉成)を制御する制御手段。
【0021】
[2]ガスタービン1での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替に際し、液体燃料供給路12を導通(開閉制御弁11を開放)し且つ所定のタイミングでポンプ5の運転を開始するとともに、運転開始したポンプ5の圧力が確立したところで液体燃料供給路12の導通を解除(開閉制御弁11を閉成)する制御手段。
【0022】
[3]ガスタービン1での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替時、燃料切替用タンク13内の液体燃料量(検知器21の検知量)および燃料切替用タンク13内の圧力(検知器22の検知圧力)がそれぞれ設定値となるよう、液体燃料供給路12の導通/遮断(開閉制御弁11の開放/閉成)、圧縮空気供給手段の作動/停止(開閉制御弁15の開放/閉成)、および圧縮空気放出手段の作動/停止(圧力制御弁17の開放/閉成)を制御する制御手段。
【0023】
つぎに、上記の構成の作用を図2のフローチャートを参照しながら説明する。
【0024】
ガスタービン1の停止時(待機モード)、燃料切替用タンク13内の液体燃料の量が検知器21で検知されており、その検知量が設定値を下回っている場合、ポンプ5が運転されるとともに、開閉制御弁11が開放される。これにより、燃料タンク5内の液体燃料が液体燃料供給路3、ポンプ5、逆流防止弁6、開閉制御弁11、および液体燃料供給路12を通り、燃料切替用タンク13に補給される。検知器21の検知量に対する設定値は、燃料切替用タンク13からガスタービン1に対する燃料供給を一定時間以上にわたって継続することのできる量に相当する。
【0025】
この燃料補給に伴って燃料切替用タンク13内の圧力が上昇し、検知器22の検知圧力が設定値P2を超過した場合には、圧力制御弁17が開放される。この開放により、燃料切替用タンク13内の圧縮空気が大気放出され、燃料切替用タンク13内の圧力が低下する。検知圧力が設定値P2まで低下すると、圧力制御弁17が閉成される。設定値P2は、燃料タンク5内の液体燃料をポンプ5によって燃料切替用タンク13へ移送することが可能な圧力に相当する。
【0026】
燃料補給によって検知器21の検知量が設定値以上になると、ポンプ5が停止されるともに、開閉制御弁11が閉成される。これにより、液体燃料供給路12に対する燃料補給が終了する。そして、検知器22の検知圧力が設定値P1未満の状態にあれば、圧力制御弁17を閉成した状態で開閉制御弁15が開放される。この開放により、圧縮空気が燃料切替用タンク13に供給され、燃料切替用タンク13内の圧力が上昇する。検知圧力が設定値P1以上になると、開閉制御弁15が閉成されて、圧縮空気の供給が停止する。設定値P1は、燃料切替用タンク13内の液体燃料をガスタービン1へ移送するのに十分な圧力に相当する。
【0027】
ガスタービン1を気体燃料で運転する場合、その旨の信号が制御部20に入力される。このとき、気体燃料供給路2における気体燃料の圧力が検知器23で検知され、その検知圧力が設定値に達していれば、実際にガスタービン1の運転が開始される。この場合、ポンプ5は停止され、ガスタービン1に対する液体燃料の供給が禁止される。
【0028】
ガスタービン1を気体燃料による運転から液体燃料による運転へと切替える場合、その旨の信号が制御部20に入力される。このとき、燃料切替用タンク13において、検知器21の検知量が設定値以上で、しかも検知器22の検知圧力が設定値P1以上の状態であれば、開閉制御弁11が開放される。この開放により、燃料切替用タンク13内の液体燃料が液体燃料供給路12、開閉制御弁11、液体燃料供給路3を通り、ガスタービン1に供給される。この供給により、ガスタービン1の運転が中断なくすぐに開始される。
【0029】
このガスタービン1への燃料供給に伴って燃料切替用タンク13内の圧力が低下し、検知器22の検知圧力が設定値設定値P1未満となった場合には、開閉制御弁15が開放され、圧縮空気が燃料切替用タンク13に供給される。
【0030】
また、燃料切替用タンク13からガスタービン1への燃料供給が開始されると、所定のタイミングでポンプ5の運転が開始(起動)される。所定のタイミングとは、燃料切替用タンク13からガスタービン1への燃料供給の継続可能時間を考慮して決定される。すなわち、継続可能時間内にポンプ5を運転開始してその移送圧力を確立させればよい。
【0031】
ポンプ5の移送圧力は制御部20で監視されており、その移送圧力が確立した時点で開閉制御弁11が閉成されるとともに、開閉制御弁15が閉成される。つまり、燃料切替用タンク13からガスタービン1への燃料供給が終了となり、以後、ポンプ5の運転によってガスタービン1への燃料供給が継続される。
【0032】
以上のように、ガスタービン1での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替に際し、燃料切替用タンク13に予め貯蔵している液体燃料をガスタービン1に供給することにより、ガスタービン1を停止したり、あるいはガスタービン1の負荷(例えば発電装置)を停止(無負荷運転)するなどの運転待機を要することなく、ガスタービン1を連続して運転させることができる。
【0033】
こうして、燃料切替時の運転待機期間が無くなることにより、コージェネレーションシステム全体の運転効率を向上させることができる。
【0034】
しかも、燃料切替用タンク13からガスタービン1への燃料供給が継続している間にポンプ5を運転開始してその移送圧力を確立させればよいので、ポンプ5の実質的な運転時間を短縮することが可能となる。ポンプ5の実質的な運転時間を短縮できれば、ポンプ5の消費電力を低減することができ、省エネルギ性の向上が図れる。
【0035】
なお、上記実施形態では、燃料切替用タンク13からガスタービン1への燃料供給をポンプ5に対する移送圧力の監視結果に応じて終了するようにしたが、燃料供給の開始からの時間経過をカウントし、そのカウント値が予め定めた所定値に達したところで終了するようにしてもよい。また、熱機関としてガスタービンを例に説明したが、気体燃料および液体燃料の選択的な使用を可能とするものであれば、他の熱機関への適用も可能である。
【0036】
その他、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【0037】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、燃料切替に際して熱機関を運転待機させることなく連続して運転させることができ、これによりシステム全体の運転効率を向上させることができ、しかもポンプの消費電力を低減できて省エネルギ性の向上が図れるコージェネレーションシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の構成を示す図。
【図2】同実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図3】従来システムの一例を示す図。
【符号の説明】
1…マルチ燃料型ガスタービン、2…気体燃料供給路、3…液体燃料供給路(第1燃料供給路)、4…燃料タンク(第1タンク)、5…液体燃料ブーストポンプ、6…逆流防止弁、11…開閉制御弁、12…液体燃料供給路(第2燃料供給路)、13…燃料切替用タンク(第2タンク)、14…圧縮空気供給路、15…開閉制御弁、16…圧縮空気放出路、17…圧力制御弁、20…制御部、21,22,23…検知器
Claims (1)
- 気体燃料および液体燃料を選択的に使用可能な熱機関を備えたコージェネレーションシステムにおいて、
液体燃料を収容した第1タンクと、
この第1タンクと前記熱機関との間に設けられた第1燃料供給路と、
この第1燃料供給路に設けられた液体燃料移送用のポンプと、
液体燃料貯蔵用の第2タンクと、
前記第1燃料供給路における前記ポンプの位置より下流側と前記第2タンクとの間に接続された第2燃料供給路と、
前記熱機関での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替に際し、前記第2燃料供給路を導通し且つ所定のタイミングで前記ポンプの運転を開始する制御手段と、
前記第2タンクに液体燃料吐出用の圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
前記第2タンク内の圧縮空気を必要に応じて放出させる圧縮空気放出手段と、
前記第2タンク内の液体燃料量を検知する量検知手段と、
前記第2タンク内の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記熱機関の停止時、前記量検知手段の検知量および前記圧力検知手段の検知圧力がそれぞれ設定値となるよう、前記ポンプの運転/停止、前記第2燃料供給路の導通/遮断、前記圧縮空気供給手段の作動/停止、および前記圧縮空気放出手段の作動/停止を制御する制御手段と、
前記熱機関での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替時、前記量検知手段の検知量および前記圧力検知手段の検知圧力がそれぞれ設定値となるよう、前記第2燃料供給路の導通/遮断、前記圧縮空気供給手段の作動/停止、および前記圧縮空気放出手段の作動/停止を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とするコージェネレーションシステム。
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JP2000189629A JP3773761B2 (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | コージェネレーションシステム |
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JP2002004891A JP2002004891A (ja) | 2002-01-09 |
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KR20140010966A (ko) * | 2011-03-24 | 2014-01-27 | 히다치 조센 가부시키가이샤 | 분사장치 |
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KR20140010966A (ko) * | 2011-03-24 | 2014-01-27 | 히다치 조센 가부시키가이샤 | 분사장치 |
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