JP5420295B2 - 排気ガスを有効利用した発電システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを有効利用する発電システムに関する。

内燃機関を利用した火力発電システムにおいて、その内燃機関における燃料の燃焼に伴って排出される排ガス中には未燃焼燃料成分が含まれているが、この排ガス中の未燃焼燃料成分は有効利用されずに大気中に放出されていた。

そこで、本発明は、内燃機関から排出される排ガス中の未燃焼燃料成分を有効に利用した発電システムを提供することを目的とする。

以下に示すように、本発明の発電システムは内燃機関と、ボイラとを備えている。この内燃機関から排出される排ガス中の未燃焼燃料成分を、ボイラにおいて補助燃料として燃焼することにより、燃料を効率的に利用することが可能である。

すなわち、本発明に係る発電システムは、燃料を燃焼するための燃焼部と、発電するための発電部と、前記燃料を燃焼後の未燃焼燃料成分を含む排ガスを排出するための排出口とを備える内燃機関、および、前記排出口から排出された排ガスを受け入れる受入口を備える、前記未燃焼燃料成分を燃焼するためのボイラと、を備えることを特徴とする。

この発電システムは、内燃機関から排出される排ガスから熱回収するためのコジェネレーション設備を備えていることが好ましい。さらに、ボイラが、前記コジェネレーション設備によって熱回収された排ガスを受け入れることが好ましい。

コジェネレーション設備は、前記ボイラから排出された排ガスから熱回収することが好ましい。

本発明によると、内燃機関から排出される排ガス中の未燃焼燃料成分を有効に利用した発電システムを提供することができるようになった。

本発明の一実施形態として説明する排気ガスを有効利用した発電システムの構成を示す図である。

以下、上記知見に基づき完成した本発明の実施の形態を、詳細に説明する。

なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的な実施例等は、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図ならびに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々に修飾ができることは、当業者にとって明らかである。

本発明にかかる発電システムの好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明に係る発電システム１は、内燃機関１００とボイラ２００から構成されるが、図１には、さらにコジェネレーションシステム３００を併備している発電システムを示す。

内燃機関１００は、通常火力発電に用いられている内燃機関であればその規模や構造に制限がなく当業者が適宜選択できる。例えば、ディーゼルエンジンが例示できる。この内燃機関１００は燃料を燃焼するための燃焼部１０１と、発電するための発電部１０２とを有し、その燃焼部における燃焼後の未燃焼燃料成分を含む排ガスを排出するための排出口１０３を備えている。本発電システムを構成するボイラ２００は、内燃機関１００の排出口１０３から排出された排ガスを受け入れる受入口２０１を備えている。このボイラ２００の構造上の特徴は、特に限定されず、燃料を燃焼させて熱や水蒸気をつくることのできるボイラの中から当業者が適宜選択することができる。例えば、水管ボイラや丸ボイラ等が例示できる。また、圧力検出器、安全弁、消防設備などの安全設備を設置してもよい。さらに、一つの内燃機関に対して複数のボイラを設けてもよい。この際、各ボイラに内燃機関からの排ガスの受入口を設ける必要がある。

本発明に係る内燃機関は、当業者に周知の、燃料を燃焼して発電する他の発電方式機関で置き換えてもよい。その発電方式としては、例えば、ガス燃料や液体燃料を燃やして発生させた燃焼ガスでタービンを回転させることを特徴とするガスタービン方式、あるいは、ボイラで燃料を燃焼し、水を熱することによって高温高圧の蒸気を発生させ、この蒸気によって蒸気タービンを回転させることを特徴とする汽力方式等が挙げられるが、制限はなく、必要とされる熱効率、出力等の条件に応じて当業者が適宜選択することができる。

内燃機関で燃焼される燃料は、石油や液化天然ガスなどの液体燃料や天然ガス、石炭ガス、メタン発酵ガスなどの気体燃料が好ましいが、これらに制限されない。例えば汽力発電方式では、石炭などの固形燃料も使用でき、選択した発電方式機関に適した燃料を当業者が適宜選択できる。

さらに、本発明に係る発電システムにおいて、内燃機関１００における発電の工程で発生した排ガスから熱回収することが好ましく、この熱回収のためにコジェネレーション設備３００を設けることが好ましい。その際、コジェネレーション設備により熱回収された排ガスを、ボイラ２００の受入口２０１へ送る送ガス管には、バルブ４００と４０１を設け、内燃機関１００から排出される排ガスを、大気中に放出するように切り換えたり、ボイラ２００へ送るように切り換えたりすることが好ましい。これらのバルブ４００〜４０１の切り換えは手動で行ってもよいが、制御装置等によって自動的に制御することが好ましい。

このコジェネレーション設備により回収された熱の利用法は制限されず、水を熱し、蒸気や温水として活用することができる。例えば、得られた蒸気により蒸気タービンを回転させて二次的発電に利用することも、得られた温水をボイラ２００に供給することもできる。この場合は、ボイラ２００に冷水を供給する場合に比較し、燃料使用量の削減効果があり、省エネルギーに寄与できる。ここで、本発電システムに備えられるコジェネレーション設備は、排ガスからの熱回収ができる範囲で特に限定がなく、当業者が周知の設備から適宜選択することができる。

これまでは、内燃機関から排出される未燃焼燃料成分を含む排ガスが直接大気中に放出されていた。しかし、ボイラ２００では、内燃機関から排出される排ガス中に含まれる未燃焼燃料成分を燃焼する。この燃焼のため必要な燃焼用空気を供給するため、ボイラ２００には燃焼空気供給口２０２を設けることが好ましい。ここで、内燃機関１００あるいはコジェネレーション設備３００から送られる排ガスに含まれる未燃焼燃料成分のみでは燃焼量が不足する場合、ボイラ２００へ追加燃料を供給することで、燃焼量を制御することができる。この追加燃料は、ボイラ２００で使用可能な燃料であれば、石油や液化天然ガスなどの液体燃料、天然ガスやメタン発酵ガスなどの気体燃料、あるいは石炭などの固形燃料でもよく、特に制限されない。

この、ボイラ２００での燃焼によって得られる熱は直接大気中に排出してもよいが、回収して有効利用してもよい。例えば、直接二次的発電に利用してもよく、あるいは、ボイラ２００からの排ガスをコジェネレーション設備へ送り、この排ガスからさらに熱回収し、ここで回収された熱で、水を熱し、蒸気や温水として活用してもよい。例えば、得られた蒸気により蒸気タービンを回転させて二次的発電に利用することも、得られた温水をボイラ２００に供給することもできる。 ここで、コジェネレーション設備は、内燃機関１００における発電の工程で発生した排ガスから熱回収するコジェネレーション設備３００であってもよく、独立にボイラ２００からの排ガスから熱回収するコジェネレーション設備を設けてもよい。例えば、図１に示したようにコジェネレーション設備３００を用いる場合、バルブ４０２と４０３を設け、ボイラ２００から排出された排ガスを、大気中に排出するように切り替えたり、コジェネレーション設備３００へ送るように切り替えたりすることが好ましい。その場合、コジェネレーション設備３００に送る排ガス逆流を防ぐための逆止弁や、その排ガス圧力を調節するための圧力弁をバルブ４０３に併設してもよい。なお、これらのバルブ４０２〜４０３の切り換えは手動で行ってもよいが、制御装置等によって自動的に制御することが好ましい。

このように、本発明の発電システムによると、この未燃焼燃料成分をボイラ２００における燃料として有効利用することができ、加えて、ボイラ２００でこの未燃焼燃料成分を燃焼することによって排ガスが清浄化される。

１ 発電システム
１００ 内燃機関
１０１ 燃焼部
１０２ 発電部
１０３ 排出口
２００ ボイラ
２０１ 受入口
２０２ 燃焼空気供給口
３００ コジェネレーションシステム
４００〜４０３ バルブ

Claims (2)

1. 燃料を燃焼するための燃焼部と、発電するための発電部と、前記燃料を燃焼後の未燃焼燃料成分を含む排ガスを排出するための排出口とを備える内燃機関と、
   前記内燃機関から排出された排ガスから熱回収するためのコジェネレーション設備と、
   前記コジェネレーション設備によって熱回収された排ガスを受け入れる受入口を備える、前記未燃焼燃料成分を燃焼するためのボイラと、
   を備えることを特徴とする発電システム。
2. 請求項１に記載の発電システムであって、
   前記コジェネレーション設備は、前記ボイラから排出された排ガスから熱回収することを特徴とする発電システム。

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