JP6127672B2 - ガスエンジンコージェネレーション装置 - Google Patents
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Description
第3に、ガスエンジンから排出される排ガスの流量及び圧力は脈動する。
まず、第1実施形態のコージェネレーション装置1の全体構成について、図1〜図3を参照しながら説明する。
本実施形態では、排ガスボイラ20の外形は、箱型の筐体を主体として構成され、排ガス導入室21、熱交換室22及び排ガス導出室23は、横方向(水平方向)に並んで配置される。
排ガス導入室21には、ガスエンジン10から排出された排ガスが導入される。より具体的には、排ガス導入室21の上部には、排ガスが導入される排ガス導入口211が形成され、排ガスは、この排ガス導入口211から下方に向かって導入される。
このように、ノズル41、保炎筒42及びエアレジスタ43の中心軸を、鉛直筒部31の中心軸と略一致する位置に位置させることで、追い焚きバーナ40を、排気ダクト30の壁面から離間した位置に配置できる。また、エアレジスタ43の外側と排気ダクト30の壁面との間に、追い焚きバーナ40により再加熱されていない排ガスの流通する層を形成できる。よって、追い焚きバーナ40を配置することによる排気ダクト30(鉛直筒部31)の温度上昇を低減できるので、排気ダクト30に特別な断熱等を施す必要がなくなる。
外部ガス流通ライン511は、燃料ガス供給ライン51のうち燃料ガスの供給源から排気ダクト30の入口までの部分を構成する。
内部ガス流通ライン512は、ノズル41との接続部分から排気ダクト30の鉛直筒部31に沿って上下方向に延びる鉛直部分512aと、鉛直部分の上端部から略水平方向に屈曲して延びる水平部分512bと、を備える。第1実施形態では、内部ガス流通ライン512を構成する配管を、所定の位置において所定の曲げ半径で曲げ、鉛直部分512aが鉛直筒部31の中心軸と一致するように固定される。
内部流通ライン512は、後述する加温部53における燃料ガスの加温性を向上させる観点から、金属製の配管により構成されることが好ましい。
フィン部材53は、内部ガス流通ライン512の管軸に対して垂直となるように取り付けられる。
コージェネレーション装置1では、まず、ガスエンジン10に燃料ガス及び燃焼用空気が供給されて燃料ガスが燃焼され、発電が行われる。ガスエンジン10において燃料ガスが燃焼して発生した燃焼ガスは、排ガスとして排気ダクト30に排出される。
排気ダクト30に排出された排ガスは、排ガスボイラ20に向かって鉛直筒部31を下方に向かって流れる。
追い焚きバーナ40には、燃料供給装置50から燃料ガスが供給される。より具体的には、燃料ガスは、燃料ガス供給ライン51(外部ガス流通ライン511及び内部ガス流通ライン512)を流通してノズル41に供給される。ここで、内部ガス流通ライン512は、排気ダクト30の内部に配置されており、また、この内部ガス流通ライン512には、加温部としての複数のフィン部材53が配置されている。これにより、内部ガス流通ライン512を流通する燃料ガスは、排気ダクト30を流通する排ガスとの間で熱交換されて加温される。よって、燃料ガスを加温してから追い焚きバーナ40に供給できるので、追い焚きバーナにおいて、燃料ガスを燃焼しやすくし、燃焼を安定させることができる。
尚、追い焚きバーナ40における燃焼性を高める観点から、内部ガス流通ライン512を流通する燃料ガスは、加温部において、200℃以上に加温されることが好ましく、300℃以上に加温されることがより好ましい。
排気ダクト30(鉛直筒部31)を流通する排ガスのうちの一部が、まず、エアレジスタ43の内側に導入される。そして、このエアレジスタ43の内側に導入された排ガスの大部分(約90%)は、複数の貫通孔421を通じて保炎筒42の内部に導入される。保炎筒42の内部では、ノズル41から燃料ガスが噴出されると共に、パイロットバーナ44により種火が供給される。そして、ノズル41から噴出された燃料ガスは、複数の貫通孔421を通じて保炎筒42の内部に供給される排ガスを燃焼用空気として燃焼する。また、エアレジスタ43の内側に導入された排ガスのうちの一部は、エアレジスタ43と保炎筒42との間に形成された隙間を通って下方に流れる。
第3実施形態では、鉛直筒部31の内部には、加温部としての熱交換器53Bが配置される。熱交換器53Bは、内部に燃料ガスが流通する燃料ガス流通空間531Bが形成された円筒状の本体部532Bと、この本体部532Bの上端面から下端面まで貫通して形成され、排ガスが流通する複数の排ガス流路533Bと、を備える。
第4実施形態のコージェネレーション装置1Cは、排気ダクト30と排気筒24とを接続するバイパスダクト70と、ダンパ80と、を更に備える点で第1実施形態と異なる。
ダンパ80は、バイパスダクト70の上流側の端部を閉止して、排気ダクト30を流通する排ガスを排ガスボイラ20側に導く第1状態と、排気ダクト30を閉止して、排ガスをバイパスダクト70側に導く第2状態と、を変更可能に構成される。
コージェネレーション装置1Cを、バイパスダクト70及びダンパ80を含んで構成した。これにより、排ガスボイラ20による蒸気の生成が必要ない場合には、ダンパ80を第2状態とすることにより、排ガスボイラ20に排ガスを導入することなく外部に排出できる。よって、コージェネレーション装置1Aが電気及び蒸気を供給する負荷設備における要求負荷に応じてより柔軟にコージェネレーション装置1Cを稼動させられる。
例えば、加温部の構成は、上述の各実施形態における構成に限らない。即ち、加温部は、排気ダクトの内部を流通する排ガスの熱を利用して追い焚きバーナに供給される燃料ガスを加温できれば、他の構成であってもよい。
10 ガスエンジン
20 排ガスボイラ
30 排気ダクト
40 追い焚きバーナ
50 燃料供給装置
53 フィン部材(加温部)
53A 加温部
53B 熱交換器(加温部)
521 内部ガス流通ライン
Claims (4)
- ガスエンジンと、前記ガスエンジンから排出される排ガスの熱を回収して蒸気を発生させる排ガスボイラと、前記ガスエンジンと前記排ガスボイラとを接続する排気ダクトと、前記排気ダクトの内部に配置され該排気ダクトを流通する排ガスを燃焼用空気として用いる追い焚きバーナと、前記追い焚きバーナに燃料ガスを供給する燃料供給装置と、を備えるガスエンジンコージェネレーション装置であって、
前記排気ダクトは、下端部が前記排ガスボイラに接続されると共に鉛直方向に延びる鉛直筒部を含み、
前記燃料供給装置は、
前記排気ダクトの内部に配置され、先端側が前記追い焚きバーナに接続され、前記排気ダクトの鉛直筒部に沿って上下方向に延びる鉛直部分を備える内部ガス流通ラインと、
前記排気ダクトを流通する排ガスにより前記内部ガス流通ラインの少なくとも前記鉛直部分を流通する燃料ガスを加温する加温部と、を備えるガスエンジンコージェネレーション装置。 - 前記加温部は、前記内部ガス流通ラインの表面に配置されたフィン部材により構成される請求項1に記載のガスエンジンコージェネレーション装置。
- 前記加温部は、前記内部ガス流通ラインが螺旋状に成形されて構成される請求項1又は2に記載のガスエンジンコージェネレーション装置。
- 前記内部ガス流通ラインを流通した燃料ガスは、前記加温部において200℃以上に加温される請求項1〜3のいずれかに記載のガスエンジンコージェネレーション装置。
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