JP6597989B2 - バイオ燃料を用いたディーゼル発電システム - Google Patents
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Description
起動運転モードと定常運転モードと終了運転モードを有し、前記起動運転モードでは化石燃料を用いてディーゼルエンジン(14)を起動してウォームアップし、前記定常運転モードではバイオ燃料を用いて前記ディーゼルエンジンを定常運転して発電を行い、前記終了運転モードでは、化石燃料を用いて前記ディーゼルエンジンを所定時間運転し、その後に、運転を終了する、バイオ燃料を用いたディーゼル発電システム(10)である。この発電システムは、バイオ燃料貯油槽(12)と化石燃料貯油槽(64)と混合余剰油回収槽(84)とを有し、バイオ燃料貯油槽にはバイオ燃料の余剰油を、化石燃料貯油槽には化石燃料の余剰油を、そして、バイオ燃料余剰油と化石燃料余剰油の混合余剰油は混合余剰油回収槽に回収するために、燃料を切り換える燃料切換弁(42)と、余剰油の戻先を切り換える余剰油戻先切換弁とが用いられ、これらの切換弁を制御装置(28)が制御する。
また、化石燃料貯油槽(64)は液体化石燃料を貯留する貯油槽で、化石燃料を前記ディーゼルエンジンに供給する第7の送油回路(78)と、前記ディーゼルエンジンから排出された化石燃料の余剰油を送油して戻させる第6の送油回路(74)とが接続されている。
また、混合余剰油回収槽(84)は、前記ディーゼルエンジンから発生するバイオ燃料余剰油と化石燃料余剰油とが混合した混合余剰油を回収する回収槽であり、このための第8の送油回路(86)が接続されている。
バイオ燃料か化石燃料のいずれか一方を入力し前記ディーゼルエンジンに供給するためにこのディーゼルエンジンの上流位置で所定の送油回路を介してこのディーゼルエンジンに接続された燃料切換弁(42)であって、
・ 前記バイオ燃料貯油槽(12)に接続された前記第1の送油回路(18)に接続され、この第1の送油回路(18)からのバイオ燃料の入力を開き、または、閉じるようにして、バイオ燃料の入力切換を行い、
・ 前記化石燃料貯油槽(64)に接続された前記第7の送油回路(78)に接続され、この第7の送油回路からの化石燃料の入力を開き、または、閉じるようにして、化石燃料の入力または停止を行う、ように構成されている。
夫々が1つの入力口と2つの出力口とを有する2つの切換弁(72,82)が縦に接続されることにより全体として1つの入力口と3つの出力口とを備え、この余剰油戻先切換弁の前記1つの入力口は前記ディーゼルエンジンの余剰油を入力するように接続され、また、前記3つの出力口の内の;第1の出力口は、前記バイオ燃料貯油槽(12)との間に介設された第3の送油回路(56)への出力を開き、または、閉じるようにして、バイオ燃料余剰油の前記バイオ燃料貯油槽への戻しまたは停止を行ない;第2の出力口は、前記化石燃料貯油槽(64)との間に介設された第6の送油回路(74)への出力を開き、または、閉じるようにして、化石燃料余剰油の前記化石燃料貯油槽への戻しまたは停止を行い;第3の出力口は、前記混合余剰油回収槽(84)との間に介設された第8の送油回路(86)への出力を開きまたは閉じるようにして、バイオ燃料余剰油と化石燃料余剰油の混合余剰油を前記混合余剰油回収槽(84)への戻しまたは停止を行う、切換弁である。
前記定常運転モード、前記終了運転モード、前記起動運転モードの内のいずれかの運転モードにて運転しているときに、起動や定常運転開始や終了などのユーザ指示とディーゼルエンジンの状態とに基づいて、実行中の運転モードのための燃料をバイオ燃料と化石燃料の中から決定し、併せて、これらの燃料の余剰油の戻先を前記バイオ燃料貯油槽(12)と化石燃料貯油槽(64)と混合余剰油回収槽(84)の中から決定して、前記燃料切換弁と余剰油戻先切換弁の夫々の開閉切換動作を制御するものであって、次の制御動作を行う。
(A)前記ディーゼル発電システムが、定常運転モードにおいて稼動しているときに、
(A1)前記燃料切換弁(42)をして、前記バイオ燃料貯油槽(12)に接続された前記第1の送油回路(18)からの入力を開き、前記化石燃料貯油槽(64)に接続された前記第7の送油回路(78)を閉じることにより、ディーゼルエンジンにはバイオ燃料を供給するように設定し、
(A2)前記余剰油戻先切換弁をして、前記バイオ燃料貯油槽(12)に接続された前記第3の送油回路(56)への出力を開いて、前記化石燃料貯油槽(64)に接続された前記第6の送油回路(74)への出力を閉じ、前記混合余剰油回収槽(84)に接続された前記第8の送油回路(86)への出力を閉じることにより、ディーゼルエンジン(14)からのバイオ燃料の余剰油をバイオ燃料貯油槽(12)に戻されるように設定する。
(B1)運転モードが定常運転モードから終了運転モードに変更されたときに:
(B1−1):前記燃料切換弁(42)をして、バイオ燃料を貯油する前記バイオ燃料貯油槽(12)に接続されている前記第1の送油回路(18)からの入力を閉じさせ、併せて、前記化石燃料貯油槽(64)に接続されている前記第7の送油回路(78)からの入力を開かせるようにして、ディーゼルエンジンへの供給燃料を化石燃料に切換えると共に、
(B1−2):前記余剰油戻先切換弁をして、前記バイオ燃料貯油槽に接続された前記第3の送油回路(56)への出力を閉じ(S20B)、併せて、前記化石燃料貯油槽に接続された前記第6の送油回路(74)への出力を閉じると共に、前記混合余剰油回収槽(84)に接続された前記8の送油回路(86)への出力を開く、ことにより、ディーゼルエンジンからのバイオ燃料と化石燃料の混合余剰油を混合余剰油回収槽(84)に回収し、
(B2):運転モードが定常運転モードから終了運転モードに変更した後、このディーゼルエンジン内のバイオ燃料の余剰油が化石燃料によりフラッシングされるまでの所定の期間、前記燃料切換弁(42)と余剰油戻先切換弁の上記(B1−1)と(B1−2)での開閉状態を維持する、
ことを特徴とする。
バイオ燃料余剰油と化石燃料余剰油の混合油は、単に、バイオ燃料貯油槽内のバイオ燃料に、或いは、化石燃料貯油槽内の化石燃料内に戻すこととすれば、それは「汚染」の原因になり得る。そこで、本発明では、定常運転モードから終了運転モードに切り換わったときの、燃料をバイオ燃料から化石燃料へ切り替えるときに発生する、「バイオ燃料余剰油」と「化石燃料余剰油」との混合油を、その発生時点である切り替えタイミングから「混合余剰油収容槽(84)」に回収させることにより上記「汚染防止」は達成される。
Claims (15)
- 起動運転モードと定常運転モードと終了運転モードを有し、前記起動運転モードでは化石燃料を用いてディーゼルエンジン(14)を起動してウォームアップし、前記定常運転モードではバイオ燃料を用いて前記ディーゼルエンジン(14)を定常運転して発電を行い、前記終了運転モードでは、化石燃料を用いて前記ディーゼルエンジン(14)を所定時間運転し、その後に、運転を終了する、バイオ燃料を用いたディーゼル発電システム(10)であって、
バイオ燃料を貯留し、バイオ燃料を前記ディーゼルエンジン(14)に供給するための第1の送油回路(18)と、前記ディーゼルエンジン(14)から発生するバイオ燃料余剰油を送油して戻す第3の送油回路(56)とが接続された、バイオ燃料貯油槽(12)と、
化石燃料を貯留し、前記ディーゼルエンジン(14)に供給する第7の送油回路(78)と、前記ディーゼルエンジン(14)から排出された化石燃料余剰油を送油して戻させる第6の送油回路(74)とが接続された、化石燃料貯油槽(64)と、
前記バイオ燃料余剰油と前記化石燃料余剰油とが混合した混合余剰油を回収するための第8の送油回路(86)が接続された混合余剰油回収槽(84)と、
バイオ燃料及び化石燃料のいずれか一方を入力し前記ディーゼルエンジン(14)に供給するために前記ディーゼルエンジン(14)の上流位置で所定の送油回路を介して前記ディーゼルエンジン(14)に接続された燃料切換弁(42)であって、
前記バイオ燃料貯油槽(12)に接続された前記第1の送油回路(18)に接続され、この第1の送油回路(18)からのバイオ燃料の入力を開き、または、閉じるようにして、バイオ燃料の入力切換を行い、
前記化石燃料貯油槽(64)に接続された前記第7の送油回路(78)に接続され、この第7の送油回路(78)からの化石燃料の入力を開き、または、閉じるようにして、化石燃料の入力または停止を行う、ように構成された燃料切換弁(42)と、
夫々が1つの入力口と2つの出力口とを有する2つの切換弁(72,82)が縦に接続されることにより全体として1つの入力口と第1、第2、第3の出力口とを備える余剰油戻先切換弁であって、
前記余剰油戻先切換弁の前記1つの入力口は前記ディーゼルエンジン(14)の余剰油を入力するように接続され、
前記第1の出力口は、前記バイオ燃料貯油槽(12)との間に介設された前記第3の送油回路(56)への出力を開き、または、閉じるようにして、前記バイオ燃料余剰油の前記バイオ燃料貯油槽への戻しまたは停止を行ない、
前記第2の出力口は、前記化石燃料貯油槽(64)との間に介設された前記第6の送油回路(74)への出力を開き、または、閉じるようにして、化石燃料余剰油の前記化石燃料貯油槽(64)への戻しまたは停止を行い、
前記第3の出力口は、前記混合余剰油回収槽(84)との間に介設された前記第8の送油回路(86)への出力を開きまたは閉じるようにして、前記バイオ燃料余剰油と前記化石燃料余剰油の混合余剰油を前記混合余剰油回収槽(84)への戻しまたは停止を行う、余剰油戻先切換弁と、
前記定常運転モード、前記終了運転モード、前記起動運転モードの内のいずれかの運転モードにて運転しているときに、起動や定常運転開始や終了などのユーザ指示と前記ディーゼルエンジン(14)の状態とに基づいて、実行中の運転モードのための燃料をバイオ燃料と化石燃料の中から決定し、併せて、これらの燃料の余剰油の戻先を前記バイオ燃料貯油槽(12)と前記化石燃料貯油槽(64)と前記混合余剰油回収槽(84)の中から決定して、前記燃料切換弁(42)と前記余剰油戻先切換弁の夫々の開閉切換動作を制御する制御装置(28)と、
を備え、
前記制御装置(28)は、
(A)前記ディーゼル発電システムが前記定常運転モードにおいて稼動しているときに、
(A1)前記燃料切換弁(42)をして、前記バイオ燃料貯油槽(12)に接続された前記第1の送油回路(18)からの入力を開き、前記化石燃料貯油槽(64)に接続された前記第7の送油回路(78)を閉じることにより、前記ディーゼルエンジン(14)にはバイオ燃料を供給するように設定し、
(A2)前記余剰油戻先切換弁をして、前記バイオ燃料貯油槽(12)に接続された前記第3の送油回路(56)への出力を開いて、前記化石燃料貯油槽(64)に接続された前記第6の送油回路(74)への出力を閉じ、前記混合余剰油回収槽(84)に接続された前記第8の送油回路(86)への出力を閉じることにより、前記バイオ燃料余剰油をバイオ燃料貯油槽(12)に戻されるように設定し、
(B)前記定常運転モードの運転中に、ユーザの操作若しくは指示、または、前記ディーゼル発電システムの状態変化を検出し、運転モードが、前記定常運転モードから前記終了運転モードに移行されると判断した場合には、
(B1)前記定常運転モードから前記終了運転モードに変更されたときに、
(B1−1):前記燃料切換弁(42)をして、バイオ燃料を貯油する前記バイオ燃料貯油槽(12)に接続されている前記第1の送油回路(18)からの入力を閉じさせ、併せて、前記化石燃料貯油槽(64)に接続されている前記第7の送油回路(78)からの入力を開かせるようにして、前記ディーゼルエンジン(14)への供給燃料を化石燃料に切換えると共に、
(B1−2):前記余剰油戻先切換弁をして、前記バイオ燃料貯油槽(12)に接続された前記第3の送油回路(56)への出力を閉じ(S20B)、併せて、前記化石燃料貯油槽(64)に接続された前記第6の送油回路(74)への出力を閉じると共に、前記混合余剰油回収槽(84)に接続された前記第8の送油回路(86)への出力を開く、ことにより、前記ディーゼルエンジン(14)からのバイオ燃料と化石燃料の混合余剰油を前記混合余剰油回収槽(84)に回収し、
(B2):前記定常運転モードから前記終了運転モードに変更された後、前記ディーゼルエンジン(14)内の前記バイオ燃料余剰油が化石燃料によりフラッシングされるまでの所定の期間、前記燃料切換弁(42)と前記余剰油戻先切換弁の上記(B1−1)と(B1−2)での開閉状態を維持する、
ことを特徴とするバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。 - 前記制御装置(28)は、前記燃料切換弁に対して、前記定常運転モードから前記終了運転モードに移行した後の、バイオ燃料の選択から化石燃料の選択に切換えたときから、送油回路内に残余のバイオ燃料を化石燃料によるフラッシングに要する所定時間の経過後に、前記ディーゼルエンジン(14)の運転を停止する、ことを特徴とする請求項1に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。
- 前記制御装置(28)は、前記終了運転モードにより少なくともフラッシング処理を終えた前記ディーゼルエンジン(14)について、所定の起動指令に応答して、前記ディーゼルエンジン(14)を起動する前記起動運転モードを開始することを特徴とする請求項2に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。
- 前記制御装置は、
(C)運転モードが前記起動運転モードに移行すると、
(C1−1)前記化石燃料貯油槽(64)からの化石燃料を前記燃料切換弁(42)を介して前記ディーゼルエンジン(14)に供給するために、前記燃料切換弁(42)をして、前記化石燃料貯油槽(64)に接続された前記第7の送油回路(78)からの入力を開くと共に、前記バイオ燃料貯油槽に接続された前記第1の送油回路(18)からの入力を閉じて、化石燃料を前記ディーゼルエンジン(14)に供給し、
(C1−2)併せて、前記ディーゼルエンジン(14)で発生した化石燃料の余剰油を前記化石燃料貯油槽(64)に戻すために、前記余剰油戻先切換弁をして、バイオ燃料貯油槽(12)に接続された前記第3の送油回路(56)への出力を閉じ、前記混合余剰油回収槽(84)に接続された前記第8の送油回路(86)への出力を閉じると共に、前記化石燃料貯油槽(64)に接続された前記第7の送油回路(74)への出力を開き、
(C2)前記ディーゼルエンジン(14)のウォームアップ状況またはオペレータの介入を監視することにより、前記起動運転モードから前記定常運転モードに移行すると判断し、
(D)前記定常運転モードに移行すると、
(D1)前記燃料切換弁(42)の設定を、前記バイオ燃料貯油槽に接続された前記第1の送油回路(18)からの入力を開いて、バイオ燃料を前記ディーゼルエンジン(14)に供給し、
(D2)前記余剰油戻先切換弁をして、前記バイオ燃料貯油槽(12)に接続された前記第3の送油回路(56)への出力のみを開いて、バイオ燃料貯油槽(12)に戻すように制御する、
ことを特徴とする請求項3に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。 - 前記ディーゼルエンジン(14)の上流位置に設けられ、前記制御装置に指令されて前記バイオ燃料貯油槽から供給されてきたバイオ燃料を加温する燃料ヒータ(22,24)と、
前記燃料ヒータ(22,24)と前記ディーゼルエンジン(14)との間に設けられ、前記燃料ヒータ(22,24)により加温されたバイオ燃料の温度を感知し、前記制御装置に報知する温度センサ(26)と、
をさらに備え、
前記制御装置(28)は、
(E)前記起動運転モードにおいて、
(E1−1)前記燃料ヒータによる加温を開始し、加温されたバイオ燃料の温度を検知するために前記燃料ヒータ(22,24)と前記温度センサ(26)との作動を開始し、
(E2−1)前記温度センサ(26)は、バイオ燃料が所定の温度範囲に到達するとウオームアップがなされたと判断し、前記起動運転モードから前記定常運転モードへの移行を決定する、ことを特徴とする請求項3または4に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。 - オペレータが操作する終了ボタンをさらに有し、
前記制御装置は、前記終了ボタンが前記定常運転モード実行中に操作されたことを検知すると、前記定常運転モードから前記終了運転モードに移行されたと判断する、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。 - 前記余剰油戻先切換弁の前記2つの切換弁(72,82)は、一方が前記ディーゼルエンジン(14)に対してより上流側に配置された上流側切換弁(72)であり、他方がより下流側に配置された下流側切換弁(82)となり、
前記上流側切換弁(72)の1つの出力口は、前記余剰油戻先切換弁の前記第1の出力口として、前記バイオ燃料貯油槽(12)に接続された前記第3の送油回路(56)に接続されており、
前記下流側切換弁(82)の1つの出力口は、前記余剰油戻先切換弁の前記第2の出力口として、前記化石燃料貯油槽(64)に接続された前記第6の送油回路(74)に接続され、
前記下流側切換弁(82)の他方の出力口は、前記余剰油戻先切換弁の前記第3の出力口として、前記混合余剰油回収槽(84)に接続された前記第8の送油回路(86)に接続されている、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。 - 前記燃料ヒータ(22,24)は、
前記ディーゼルエンジン(14)の冷却水を用いた温水ヒータ(22)と、
前記温水ヒータ(22)の下流且つ前記温度センサ(26)との間に設けられた電気作動によるヒータ(24)と、
を含むことを特徴とする請求項5に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。 - 前記余剰油戻先切換弁と前記化石燃料貯油槽(64)との間の送油回路上に前記バイオ燃料余剰油の冷却器を設けたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。
- 前記余剰油戻先切換弁と前記バイオ燃料貯油槽の間の送油回路上に冷却器(58)を設けたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。
- 前記バイオ燃料貯油槽は、少なくとも単日消費分のバイオ燃料を貯留する容量を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。
- 前記バイオ燃料貯油槽(12)には、所定の送油回路(46)を介して、複数日消費分のバイオ燃料が貯留された大規模バイオ燃料貯油槽(48)が連結され、
この送油回路(46)には、前記大規模バイオ燃料貯油槽(48)に貯留されたバイオ燃料を、前記バイオ燃料貯油槽(12)に送油する送油ポンプ(50)が介設されていることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。 - 前記バイオ燃料貯油槽(12)には、所定の送油回路(46)を介して、複数日消費分のバイオ燃料が貯留された大規模バイオ燃料貯油槽(48)が連結され、
前記バイオ燃料貯油槽(12)には内部のバイオ燃料を加熱するヒータ(30)が設けられ、一方、前記大規模バイオ燃料貯油槽(48)には、内部のバイオ燃料を加熱するヒータ(54)が設けられ、前記大規模バイオ燃料貯油槽(48)内のヒータ(54)は、前記バイオ燃料貯油槽(12)内のヒータ(30)よりも、内部のバイオ燃料温度をより低く加熱する熱量を発生することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。 - 前記起動運転モードから前記定常運転モードへの切り換えは、前記起動運転モードが開始して所定の時間の経過後に行われることを特徴とする請求項1に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。
- バイオ燃料はパームオイルであり、化石燃料はA重油であることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載のバイオ燃料を用いたディーゼル発電システム。
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