JP6318009B2 - Biomass gas exclusive firing engine - Google Patents
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Description
本発明は、バイオマスガスを使用するバイオマスガス専焼エンジンに関するものである。 The present invention relates to a biomass gas combustion engine that uses biomass gas.
従来より、コージェネレーション装置やヒートポンプ装置の駆動源に使用するエンジンとして、バイオマスガスとディーゼル燃料とを併用するデュアルフューエルエンジンが知られている(例えば、特許文献1参照。)
このようなデュアルフューエルエンジンにバイオマスガスを供給するガス化炉は、ガス化炉を停止してしまうと再度のバイオマスガスの発生に時間を要するので、運転を開始すると、その日一日の運転が終了するまで運転停止は行われない。また、バイオマスガスの発生量や燃焼カロリーが一定ではなく安定しない。
2. Description of the Related Art Conventionally, a dual fuel engine using biomass gas and diesel fuel in combination is known as an engine used as a drive source for a cogeneration apparatus or a heat pump apparatus (see, for example, Patent Document 1).
The gasification furnace that supplies biomass gas to such a dual fuel engine will take time to generate biomass gas again if the gasification furnace is stopped. The operation will not be stopped until In addition, the amount of biomass gas generated and the calories burned are not constant and unstable.
一方、デュアルフューエルエンジンは、コージェネレーション装置やヒートポンプ装置の制御条件に合わせて何度も運転開始や運転停止が行わる。 On the other hand, the dual fuel engine is started and stopped many times in accordance with the control conditions of the cogeneration device and the heat pump device.
したがって、デュアルフューエルエンジの運転状態に対して、バイオマスガスの発生量が多く燃焼カロリーが高すぎる場合や、デュアルフューエルエンジンを運転停止している場合には、フレアスタックで余剰ガスを燃焼させ、バイオマスガスの発生量が少なく燃焼カロリーが低い場合には、ディーゼル燃料を使用してバイオマスガスの不足分を補うことで、安定した運転状態を保つことができるようになされていた。 Therefore, if the amount of biomass gas generated is too high and the calorie burned is too high compared to the operating state of the dual fuel engine, or if the dual fuel engine is shut down, surplus gas is burned in the flare stack and the biomass When the amount of gas generated is small and the calorie burned is low, a stable operation state can be maintained by using diesel fuel to compensate for the shortage of biomass gas.
なお、バイオマスガスが不足する場合にディーゼル燃料を使用する構成となっているので、バイオマスガスが不足していても、バイオマスガスの供給経路には、ベンチュリ効果によって負圧が働くこととなる。したがって、当該バイオマスガス供給経路には、バイオマスガスが残留し難く、残渣が溜まり難い構成となっていた。 In addition, since it becomes the structure which uses diesel fuel when biomass gas runs short, even if biomass gas runs short, a negative pressure will act on the supply path of biomass gas by the venturi effect. Therefore, the biomass gas supply path has a configuration in which the biomass gas hardly remains and the residue does not easily accumulate.
しかし、上記従来のデュアルフューエルエンジンのように、バイオマスガスとディーゼル燃料とを併用し、バイオマスガスの不足分をディーゼル燃料で補うエンジンの場合、バイオマスガスだけを使用するものではないため、環境改善効果が充分に発揮できなくなってしまう。 However, in the case of an engine that uses both biomass gas and diesel fuel and compensates for the shortage of biomass gas with diesel fuel, as in the conventional dual fuel engine described above, it does not use only biomass gas. Will not be able to fully demonstrate.
そのため、ディーゼル燃料を使用せず、バイオマスガスだけで運転するガスエンジンを使用することが考えられるが、この場合、バイオマスガス供給経路に負圧を働かせることができなくなるので、当該バイオスガス供給経路にバイオマスガスが残留してガバナ等の圧力調整弁に残渣が付着しやすくなってしまいメンテナンスの頻度が増す。 For this reason, it is conceivable to use a gas engine that uses only biomass gas without using diesel fuel, but in this case, it will not be possible to apply negative pressure to the biomass gas supply path. Biomass gas remains and the residue tends to adhere to a pressure control valve such as a governor, increasing the frequency of maintenance.
特にバイオマスガスは、木質材料などのバイマスガスの原料となるものを、ガス化炉で炊き出したり発酵させたりして発生させた後、使用可能な温度までスクラバーなどを利用して冷却して生成され、湿度が高いガスとなっているため、バイオマスガスの供給経路で停止すると、バイオマスガス中の残渣が結露水に混じったタール状となって付着し易くなってしまう。そのため、ガスエンジンは、頻繁にメンテナンスをしなければならず、運転効率が低下してしまうこととなる。 Biomass gas, in particular, is produced by producing raw material of biomass gas such as woody material by fermenting or fermenting in a gasification furnace, and then cooling to a usable temperature using a scrubber or the like, Since it is a gas with high humidity, if it stops in the supply path of biomass gas, the residue in biomass gas will be in the form of tar mixed with dew condensation water and will easily adhere. For this reason, the gas engine must be frequently maintained, resulting in a decrease in operating efficiency.
また、ガスエンジンが停止する毎に、ガバナ等の圧力調整弁の付近のバイオマスガス供給経路を空気パージすることで、ガバナ等の圧力調整弁にバイオマスガスの残渣が付着しないようにすることも考えられるが、この場合、再度ガスエンジンを始動させる場合にバイオマスガス供給経路に存在する空気が抜けるまでセルモータを余分な時間回し続けなければならないこととなり、始動渋滞が発生することとなる。また、セルモータへの負担が増し、当該セルモータの寿命を短くしてしまうこととなる。 In addition, every time the gas engine stops, it is possible to prevent biomass gas residue from adhering to the pressure control valve such as the governor by purging the biomass gas supply path in the vicinity of the pressure control valve such as the governor by air purging. However, in this case, when the gas engine is started again, the cell motor must continue to rotate for an extra time until the air existing in the biomass gas supply path is released, and a start-up congestion occurs. In addition, the burden on the cell motor is increased, and the life of the cell motor is shortened.
本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、始動渋滞を発生させることなく、メンテナンスの頻度を軽減し、運転効率の向上を図ることができるバイオマスガス専焼エンジンを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a biomass gas combustion engine that can reduce the frequency of maintenance and improve the operation efficiency without causing start-up congestion. It is said.
上記課題を解決するための本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンは、ガス化炉で生成されたバイオマスガスが、ゼロガバナユニットを介してエンジンに供給されるようになされ、ゼロガバナユニットには、ゼロガバナ内の残留ガスを空気パージする空気供給経路が接続され、ガス化炉からのバイオマスガスの供給終了後に、ゼロガバナ内の残留ガスを空気パージし、ガス化炉からのバイオマスガスの供給を開始して最初のエンジンの始動時にのみ、空気パージで置換された残留ガスの容量に相当するバイオマスガスを再充填する分の時間だけ、通常のセル運転時間を延長するように制御するとともに、ガス化炉からのバイオマスガスの供給を開始して最初のエンジンの始動時にセルが回り始めた当初は、始動時の設定開度よりも所定開度だけ開けたバルブ開度でセルを回転させ、空気パージされたゼロガバナおよびガス配管に、再度バイオマスガスを満たした後に、バルブ開度が始動時の設定開度に戻るようになされた制御部が設けられたものである。 The biomass gas combustion engine according to the present invention for solving the above problems is configured such that biomass gas generated in a gasification furnace is supplied to the engine via a zero governor unit, and the zero governor unit includes a zero governor. After the supply of biomass gas from the gasifier is completed, the residual gas in the zero governor is purged with air and the supply of biomass gas from the gasifier is started. Only at the start of the first engine, control is performed to extend the normal cell operation time by the time of refilling with biomass gas corresponding to the volume of residual gas replaced by air purge, and from the gasifier. When the cell starts to rotate at the start of the first engine after the start of the supply of biomass gas, a predetermined opening degree than the set opening degree at the start time Only by rotating the cell valve opening drilled, the zero governor and gas pipe are air purged, after satisfying biomass gas again, the control unit is provided with valve opening is made to return to the set opening at startup It is what was done.
上記バイオマスガス専焼エンジンは、所定開度だけバルブ開度を開ける際に、バルブ開度を全開とするものであってもよい。 The biomass gas exclusive combustion engine may be configured to fully open the valve opening when the valve opening is opened by a predetermined opening.
以上述べたように、本発明によると、ゼロガバナユニットには、ゼロガバナ内の残留ガスを空気パージする空気供給経路を接続し、ガス化炉からのバイオマスガスの供給終了後に、ゼロガバナ内の残留ガスを空気パージし、ガス化炉からのバイオマスガスの供給を開始して最初のエンジンの始動時にのみ、空気パージで置換された残留ガスの容量に相当するバイオマスガスを再充填する分の時間だけ、通常のセル運転時間を延長するように制御部によって制御することで、バイオマスガス中の残渣が結露水に混じったタール状となってゼロガバナに付着することを防止してエンジンを始動させることができる。このセル運転時間の延長は、空気パージ後、ガス化炉からのバイオマスガスの供給を開始する最初のエンジン始動時のみなので、始動渋滞を招くことなく、エンジンの運転効率の向上を図ることができるとともに、セルの酷使を防止して、エンジンのメンテナンスの頻度を軽減することができる。 As described above, according to the present invention, the zero governor unit is connected to the air supply path for purging the residual gas in the zero governor, and after the supply of biomass gas from the gasifier is completed, the residual gas in the zero governor is Only when starting the engine for the first time after starting the supply of biomass gas from the gasifier and recharging the biomass gas corresponding to the volume of residual gas replaced by the air purge, By controlling by the control unit to extend the normal cell operation time, it is possible to start the engine by preventing the residue in the biomass gas from becoming tar-like mixed with condensed water and adhering to the zero governor. . The extension of the cell operation time is only at the time of the first engine start after starting the supply of biomass gas from the gasifier after the air purge, so that it is possible to improve the operation efficiency of the engine without causing start-up congestion. At the same time, it is possible to prevent overuse of the cell and reduce the frequency of engine maintenance.
また、ガス化炉からのバイオマスガスの供給を開始して最初のエンジンの始動時にセルが回り始めた当初は、始動時の設定開度よりも所定開度だけ開けたバルブ開度でセルを回転させ、空気パージされたゼロガバナおよびガス配管に、再度バイオマスガスを満たした後に、バルブ開度が始動時の設定開度に戻るように制御することで、始動渋滞を発生させることなく、エンジンの運転効率の向上を図ることができる。 In addition, when the supply of biomass gas from the gasifier starts and the cell starts to rotate when the engine starts for the first time, the cell is rotated at a valve opening that is a predetermined opening from the set opening at the start. The engine is operated without causing start-up congestion by controlling the valve opening so that it returns to the set opening at the time of start-up after the zero purger and the gas piping that have been purged with air are filled with biomass gas again. Efficiency can be improved.
さらに、所定開度だけバルブ開度を開ける際に、バルブ開度を全開とするように制御することで、セルの運転時間を最小限にしてセルの消耗を防止することができるので、セルに起因するエンジンのメンテナンスの頻度をさらに軽減することができる。 In addition, when opening the valve opening by a predetermined opening, by controlling the valve opening to be fully open, it is possible to minimize cell operation time and prevent cell consumption. This can further reduce the frequency of engine maintenance.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、バイオマスガス専焼エンジン1の全体構成の概略を示し、図2は同バイオマスガス専焼エンジン1におけるガス化炉2の運転状態と、エンジン4の始動および停止のタイミングと、ゼロガバナ30を空気パージするタイミングとの経時的変化の関係を説明するグラフを示し、図3はバイオマスガス専焼エンジン1におけるエンジン4を、制御によって始動する場合とガス化炉2の運転開始に連動して始動する場合とのセル49、ガス遮断弁33およびエンジン4の回転数の経時的変化の相違を説明するグラフを示し、図4はバイオマスガス専焼エンジン1におけるエンジン4の構成を示している。
FIG. 1 shows an outline of the overall configuration of the biomass gas
本発明に係るバイオマスガス専焼エンジン1は、ガス化炉2で生成されたバイオマスガスがゼロガバナユニット3を介してエンジン4に供給され、ゼロガバナユニット3にはゼロガバナ30内の残留ガスを空気パージする空気供給経路32が設けられ、制御部10は、ガス化炉2の運転終了に連動したエンジン4の停止後にのみ、ゼロガバナ30内の残留ガスを空気パージし、ガス化炉2の運転開始に連動したエンジン4の始動時にのみ、空気パージで置換された残留ガスの容量に相当するバイオマスガスを剤充填する分の時間だけ、通常のセル運転時間を延長するように制御する。
In the biomass
ガス化炉2は、木材チップや籾殻などのバイオマス原料を加熱分解する炉によって構成されており、低酸素下で加熱分解することによって発生する炭化水素等の分解ガスをバイオマスガスとして生成できるようになされている。 The gasification furnace 2 is composed of a furnace that thermally decomposes biomass raw materials such as wood chips and rice husks, so that cracked gases such as hydrocarbons generated by thermal decomposition under low oxygen can be generated as biomass gas. Has been made.
このガス化炉2によって生成されたバイオマスガスは、加熱分解することによって得られるため、そのままでは温度が高い。そのため、ガス化炉2の下流側には、空間内に水を分散するようになされたスクラバー21が設けられており、このスクラバー21にバイオマスガスを通過させることで、当該バイオマスガスは、冷却されるようになされている。
Since the biomass gas generated by the gasification furnace 2 is obtained by thermal decomposition, the temperature is high as it is. Therefore, a
スクラバー21を通過したバイオマスガスは、送風機23によって下流側に送られるが、バイオマスガスの発生量に応じて接続するエンジン4の数が異なるので、接続するエンジン4の数に応じて一つまたは複数個所(本実施の形態では2カ所)へと分岐して送られる。この際、バイオマスガスは、スクラバー21で冷却することによって水分が多く含まれた状態となっている。したがって、送風機23の下流側には、ドレンポット24が設けられている。このドレンポット24は、バイオマスガス中に含まれる凝縮水を回収するようになされている。当該凝縮水が取り除かれたバイオマスガスは、ゼロガバナユニット3を介してエンジン4に供給するようになされている。ガス化炉2、スクラバー21、送風機23等は、制御部10によって制御される。
The biomass gas that has passed through the
ドレンポット24を通過したバイオマスガスは、ゼロガバナユニット3へと供給される。
The biomass gas that has passed through the
ゼロガバナユニット3は、ガス供給経路31に設けられたゼロガバナ30を介して、ガス化炉2からのバイオマスガスをエンジン4へと供給するように構成されている。
The zero
ガス供給経路31の上流端側には、ガス遮断弁33が設けられており、ガス供給経路31へのバイオマスガスの供給を遮断することができるようになされている。また、ガス供給経路31の下流端側には、ドレンポット34が設けられており、エンジン4へ供給されるバイオマスガス中に含まれる凝縮水を再度回収するようになされている。
A
ゼロガバナ30は、上記ガス遮断弁33とドレンポット34との間のガス供給経路31に設けられている。このゼロガバナ30は、ダイヤフラム30a上のアクチュエータ30bからの大気圧解放経路30cに圧力調整弁30dが設けられている。この圧力調整弁30dを開けて大気圧解放経路30cを大気圧に解放することで、ゼロガバナ30は、当該ゼロガバナ30よりも上流側のガス供給経路31から供給されるバイオマスガスを、当該上流側のガス供給経路31の供給圧力に関係なく、ゼロガバナ30の下流側のガス供給経路31に、大気圧状態で供給するように構成されている。
The zero
空気供給経路32は、ガス遮断弁33とゼロガバナ30との間のガス供給経路31に接続されている。この空気供給経路32とガス供給経路31との間は、空気供給経路32側に設けられた空気パージ弁35によって普段は遮断されており、空気パージが必要となった際にこの空気パージ弁35が開かれて空気供給経路32からガス供給経路31を介してゼロガバナ30へと空気パージが行われるようになされている。そのため、この空気供給経路32の上流端側には空気パージ用ブロワ36が設けられている。
The
ゼロガバナ30とドレンポット34との間のガス供給経路31には、余剰のバイオマスガスをフレアスタック5へと排出する排出経路37が設けられている。余剰のバイオマスガスは、このフレアスタック5で燃焼処理される。また、この排出経路37には空気パージ逃がし弁38が設けられている。この空気パージ逃がし弁38は、ゼロガバナ30の空気パージを行う際に開けておくことで、空気パージ後の空気を、ガス供給経路31から排出経路37を介して外部へと逃がすことができるようになされている。
A
なお、ゼロガバナ30内を空気パージする際は、ガス供給経路31のガス遮断弁33を閉じ、空気供給経路32の空気パージ弁35および排出経路37の空気パージ逃がし弁38を開け、空気パージ用ブロワ36を作動させることによって行われるが、ガス供給経路31に導入した空気は、ゼロガバナ30が作動して大気圧解放経路30cから排出されてしまうこととなる。そのため、ゼロガバナ30の大気圧解放経路30cと空気供給経路32との間には、バイパス経路39が設けられ、空気パージ用ブロワ36からの空気は、ゼロガバナ30の大気圧解放経路30cにも作用するようになっている。これにより、空気パージ用ブロワ36からの空気は、空気供給経路32からゼロガバナ30を介して空気パージ逃がし弁38から排出経路37を経由して外部に排出され、ゼロガバナ30が空気パージされることとなる。
When the inside of the zero
ゼロガバナユニット3のガス供給経路31の下流端部に相当する出口3aは、エンジン4のA/Fバルブ41に接続されている。これにより、ゼロガバナユニット3のドレンポット34を通過したバイオマスガスは、エンジン4のA/Fバルブ41に供給できるようになされている。ゼロガバナユニット3は、制御部10によって制御される。
An
エンジン4は、シリンダヘッド42に接続された吸気経路43に、空気とA/Fバルブ41からのバイオマスガスとを混合するミキサ40が設けられており、このミキサ40とシリンダヘッド42との間にスロットルバルブ44が設けられている。シリンダヘッド42に接続された排気経路45には、サイレンサ46が設けられており、このサイレンサ46とシリンダヘッド42との間に三元触媒47が設けられている。
In the
エンジン4には、クランクシャフト48の回転角を検出する進角センサ11、セル49への通電を制御する通電センサ12が設けられている。また、三元触媒47の排気ガス入口側には前酸素センサ13が設けられ、出口側にも別の後酸素センサ14が設けられている。また、三元触媒47の排気ガス出口側には全領域センサ15が設けられている。
The
制御部10は、バイオマスガス専焼エンジン1を始動させる際、通電センサ12を通じてエンジン4のセル49への通電を行い、それによってエンジン4が始動したか否かをクランクシャフト48の回転角を検出する進角センサ11によって検出することができるようになされている。
When starting the biomass
また、制御部10は、ガス化炉2で生成されるバイオマスガスの生成量を制御するとともに、当該バイオマスガスを用いてエンジン4をストイキ運転でパータベーション制御する場合の、A/Fバルブ41の開度と、前酸素センサ13、後酸素センサ14、全領域センサ15からの検出結果との関係が入力された制御マップを有しており、この制御マップの情報に従ってエンジン4のストイキ運転をパータベーション制御するようになされている。
In addition, the
さらに、制御部10は、ゼロガバナユニット3を制御し、バイオマスガス専焼エンジン1を停止させる際、ガス化炉2およびエンジン4の運転停止を行うとともに、ゼロガバナ30の空気パージを行うようになされている。
Further, the
次に、このようにして構成されるバイオマスガス専焼エンジン1の制御部10による制御について説明する。
Next, the control by the
図2に示すように、バイオマスガス専焼エンジン1を始動すると、制御部10は、ガス化炉2を運転開始するとともに、それに連動してエンジン4を始動する。ただし、ガス化炉2の運転を開始しても、すぐにエンジン4を運転できるだけのバイオマスガスが発生しないので、制御部10は、バイオマスガスが供給可能な発生量に達する時間T1の経過を待ってエンジン4を始動する。
As shown in FIG. 2, when the biomass gas
その後、ガス化炉2は、一度停止してしまうと、バイオマスガスを供給可能な発生量にするために時間を要することとなってしまうので、制御部10は、バイオマスガス専焼エンジン1を停止させない限り、当該ガス化炉2の運転を継続する。これに対してエンジン4は、制御部10で設定した条件に応じて停止したり、また始動したりして一日の中で何度も始動および停止が繰り返される。
Thereafter, once the gasification furnace 2 is stopped, it takes time to make the amount of biomass gas that can be supplied, so the
そして、バイオマスガス専焼エンジン1を停止させると、制御部10は、その停止プログラムの中で、ガス化炉2およびエンジン4の双方を停止させる。この際、エンジン4はすぐに停止させられるが、ガス化炉2は、停止後、徐々にバイオマスガスの発生が収束するまでの時間T2を要するので、このエンジン4を停止した後の余剰のバイオマスガスは、フレアスタック5で燃焼処理される。また、ガス化炉2からのバイオマスガスの発生が収束する時間T2を経過してもゼロガバナ30やガス供給経路31には、バイオマスガスが残留することとなる。この残留したバイオマスガスは、ドレンポット24を通過することによって、当該バイオマスガス中の凝縮水を除去しているものの、スクラバー21を通過しているので飽和蒸気圧に近い湿度の高い状態である。また、バイオマスガス専焼エンジン1を停止して時間が経過すると、ゼロガバナ30やガス供給経路31に残留したバイオマスガスは、環境温度の低下で当該残留ガス中の水分が凝縮することとなる。この水分は、バイオマスガスの組成を構成する炭化水素等と混ざり、タール状の残渣となってゼロガバナ30に付着すると、当該ゼロガバナ30の作動不良を生じてしまう。
And if the biomass gas
したがって、バイオマスガス専焼エンジン1の停止プログラムの中で、ガス化炉2からのバイオマスガスの発生が収束する時間T2をほぼ経過した段階で、制御部10は、ガス供給経路31のガス遮断弁33を閉じ、空気供給経路32の空気パージ弁35および排出経路37の空気パージ逃がし弁38を開け、空気パージ用ブロワ36を作動させることによって、ゼロガバナ30の空気パージAPを行うように制御される。
Therefore, in the stop program of the biomass gas
これにより、ゼロガバナ30とその前後のガス供給経路31におけるバイオマスガスの残留ガスを除去できるので、バイオマスガス専焼エンジン1は、残留ガスの残渣によってゼロガバナ30が作動不良を起こすといったことを防止できることとなる。また、残渣の付着を防止できるのでメンテナンスの頻度を少なくすることができる。
Thereby, since the residual gas of the biomass gas in the zero
なお、このゼロガバナ30の空気パージAPを行うと、ゼロガバナ30とその前後のガス供給経路31におけるバイオマスガスの残留ガスが除去されてしまうので、その後のエンジン4の始動時FSは、この空気パージAPの容量に相当するバイオマスガスを再充填する分の時間S3(図3参照)だけ、通常のエンジン4の始動時NSよりもセル49を長く回転させてガス供給経路31の空気を追い出してバイオマスガスを再充填する必要がある。
Note that when the air purge AP of the zero
したがって、バイオマスガス専焼エンジン1を停止させた後、再度バイオマスガス専焼エンジン1を始動させる場合、制御部10は、ガス化炉2からのバイオマスガスの供給が開始されて最初のエンジン4の始動時FSにのみ、前記した空気パージAPの容量に相当するバイオマスガスを再充填する分の時間S3だけ、通常のエンジン4の始動時NSよりもセル49を長く回転させるように制御され、これによってガス供給経路31の空気を追い出してエンジン4の始動が行われる。
Accordingly, when the biomass gas
なお、ゼロガバナ30の空気パージAPは、通常のエンジン4の運転停止毎に行うことが考えられるが、この場合、通常のエンジン4の始動時NS毎に前記した空気パージAPの容量に相当するバイオマスガスを再充填する分の時間S3だけセル49を長く回転させてバイオマスガスを再充填しなければならず、始動渋滞を起こしてしまう。また、セル49の使用頻度が増し、当該セル49の消耗が激しくなってしまう。
Note that the air purge AP of the zero
また、バイオマスガス専焼エンジン1の運転中に制御部10で設定した条件に応じて始動したエンジン4が停止してから再度始動するまでの停止時間は、バイオマスガス専焼エンジン1の運転停止から次の運転再開までの停止時間、すなわち、ガス化炉2の運転停止から次に運転再開するまでの停止時間に比べて短く、バイオマスガス中の水分が凝縮を生じる程の温度低下を招くことにはならない。
In addition, the stop time from when the
したがって、ゼロガバナ30の空気パージAPは、バイオマスガス専焼エンジン1を停止させ、ガス化炉からのバイオマスガスの供給終了後にのみ行なわれる。
Therefore, the air purge AP of the zero
ただし、バイオマスガス専焼エンジン1の運転時間が数日や数週間の長期にわたる連続運転になるような場合、制御部10は、当該制御部10によってエンジン4が停止されたタイミングに合わせて、ゼロガバナ30の空気パージAPを行うように制御してもよい。この場合、ゼロガバナ30の空気パージAPを行った後にエンジン4を始動させる際は、前記したように空気パージAPの容量に相当するバイオマスガスを再充填する分の時間だけセル49を長く回転させて、空気パージAPした空間にバイオマスガスを再充填しなければならないので、再始動に余裕のあるタイミングでゼロガバナ30の空気パージAPを行うように制御することが好ましい。
However, when the operation time of the biomass
このセル49によるエンジン4の始動は、図3に示すように、セル49を回転させてガス供給経路31に負圧を生じるようになってからガス遮断弁33を解放することによって行われる。これによってバイオマスガスは、ゼロガバナ30を介してエンジン4に供給されることとなる。この際、制御部10の制御によって停止させたエンジン4を再始動させる場合、すなわち通常のエンジン4の始動時NSのセル49の運転時間をS1とすると、ゼロガバナ30の空気パージ後のエンジン4を再始動の場合、すなわち、ガス化炉2からのバイオマスガスの供給が開始されて最初のエンジン4の始動時FSのセル49の運転時間S2は、空気パージした容量に相当するバイオマスガスを再充填する分の時間S3だけ、通常のセル49の運転時間S1より長く設定される。
As shown in FIG. 3, the
これによって、空気パージAPを行った後のエンジン4の始動時FSは、制御によってエンジン4を再始動させる通常のエンジン4の始動時NSと同様に快適に始動させることができることとなる。
As a result, the starting FS of the
ただし、一般に、セル49を回す場合、エンジン4のA/Fバルブ41は、エンジン4の始動に快適なバルブ開度となっていることが多い。しかし、前記した空気パージAPの後にセル49の運転時間S2を長くするのは、空気パージAPした容量に相当するバイオマスガスをガス供給経路31およびゼロガバナ30に再充填するためである。したがって、長くしたセル49の運転時間S2のうち、空気パージAPした空間にバイオマスガスを再充填する分の時間S3は、図5に示すように、A/Fバルブ41の開度を、エンジン4の始動に快適なバルブ開度よりも多く、例えば全開にしてバイオマスガスの再充填を迅速に行い、その後のセル49の運転時間(S2−S3)は、A/Fバルブ41の開度を、エンジン4の始動に快適なバルブ開度に変更し、エンジン4の始動後、エンジン4の制御に快適なバルブ開度に変更するように制御するものであってもよい。
However, in general, when the
このように制御することで、空気パージAPした空間にバイオマスガスを再充填する分の時間S3の短縮を図ることができ、本来、延長しなければならないセル49の運転時間S2を、さらに短縮することができることとなる。したがって、セル49への負担を減らし、当該セル49の消耗を軽減することができるとともに、始動渋滞を生じにくくすることができることとなる。
By controlling in this way, the time S3 for refilling the biomass gas into the air purged AP space can be shortened, and the operation time S2 of the
このようにして構成されるバイオマスガス専焼エンジン1は、コージェネレーション装置(図示省略)の駆動源として好適に使用することができる。また、ガスヒートポンプ装置(図示省略)の駆動源としても好適に使用することができる。
The biomass
なお、ガス化炉2は、木材チップや籾殻などのバイオマス原料を加熱分解する炉によって構成されているが、このガス化炉2としては、木質原料のものに限定されるものではなく、ゴミやプラスチック廃棄物などの他のバイオマス原料を加熱分解するものであってもよい。また、加熱分解によってバイオマスガスを発生させるものに限定されるものではなく、生ごみ、下水、糞尿などを発酵させてバイオマスガスを発生させる発酵系のガス化炉2を使用するものであってもよい。発酵系のガス化炉2の場合も、発酵によって温度が上がるため、バイオマスガスの冷却にスクラバーを使用する場合があり、加熱分解系のガス化炉2の場合と同様に湿度が高く、タール状の残渣を生じ易いいバイオマスガスを使用することとなるので、本発明は有効となる。 In addition, although the gasification furnace 2 is comprised by the furnace which heat-decomposes biomass raw materials, such as a wood chip and a rice husk, as this gasification furnace 2, it is not limited to the thing of a wood raw material, Other biomass raw materials such as plastic waste may be thermally decomposed. Moreover, it is not limited to what generates biomass gas by thermal decomposition, Even if it uses the fermentation type gasification furnace 2 which ferments raw garbage, sewage, manure, etc. and generates biomass gas Good. In the case of the fermentation gasification furnace 2, since the temperature rises by fermentation, a scrubber may be used for cooling the biomass gas. As in the case of the heat decomposition gasification furnace 2, the humidity is high and the tar-like state is used. Therefore, the present invention is effective because biomass gas which is liable to generate a residue is used.
1 バイオマスガス専焼エンジン
10 制御部
2 ガス化炉
3 ゼロガバナユニット
30 ゼロガバナ
32 空気供給経路
4 エンジン
41 A/Fバルブ
49 セル
DESCRIPTION OF
Claims (2)
ゼロガバナユニットには、ゼロガバナ内の残留ガスを空気パージする空気供給経路が接続され、
ガス化炉からのバイオマスガスの供給終了後に、ゼロガバナ内の残留ガスを空気パージし、
ガス化炉からのバイオマスガスの供給を開始して最初のエンジンの始動時にのみ、空気パージで置換された残留ガスの容量に相当するバイオマスガスを再充填する分の時間だけ、通常のセル運転時間を延長するように制御するとともに、ガス化炉からのバイオマスガスの供給を開始して最初のエンジンの始動時にセルが回り始めた当初は、始動時の設定開度よりも所定開度だけ開けたバルブ開度でセルを回転させ、空気パージされたゼロガバナおよびガス配管に、再度バイオマスガスを満たした後に、バルブ開度が始動時の設定開度に戻るようになされた制御部が設けられたことを特徴とするバイオマスガス専焼エンジン。 Biomass gas generated in the gasifier is supplied to the engine through the zero governor unit,
The zero governor unit is connected to an air supply path that purges the residual gas in the zero governor.
After the supply of biomass gas from the gasifier, the residual gas in the zero governor is purged with air,
Normal cell operation time only for the time of refilling with biomass gas equivalent to the volume of residual gas replaced by air purge only at the start of the first engine after starting the supply of biomass gas from the gasifier At the beginning of the start of the cell when starting the supply of biomass gas from the gasification furnace and starting the first engine, the opening was opened by a predetermined opening than the set opening at the start Rotating the cell at the valve opening, and after the air purged zero governor and gas piping were filled with biomass gas again, the control unit was set so that the valve opening returned to the set opening at the start. A biomass gas combustion engine characterized by
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