JPH0466757A - Methanol reforming type gas engine-cogeneration device and method - Google Patents

Methanol reforming type gas engine-cogeneration device and method

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JPH0466757A
JPH0466757A JP2178202A JP17820290A JPH0466757A JP H0466757 A JPH0466757 A JP H0466757A JP 2178202 A JP2178202 A JP 2178202A JP 17820290 A JP17820290 A JP 17820290A JP H0466757 A JPH0466757 A JP H0466757A
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gas
steam
gas engine
engine
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Nobutaka Tsuchimoto
土本 信孝
Yutaka Nakao
豊 中尾
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Takuma Research and Development Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To increase the overall energy utilization efficiency by using methanol as a substitute energy source for the primary energy, reforming the methanol by utilizing the waste heat of a gas engine, and burning the energized reformed gas to drive a gas engine generator. CONSTITUTION:While the jacket cooling water of a gas engine device A to drive a generator 27 by using a methanol reforming gas as a fuel is let flow through a methanol vapor generator B and a warm water generator C to heat the generators, the exhaust gas of the gas engine device A is delivered to a methanol reforming device D to heat the device D. At the downstream side of the methanol reforming device D, a waste heat collecting boiler device E is provided, and a specific amount of steam from the waste heat collecting boiler device E is added to the methanol vapor fed to the methanol reforming device D by a steam adding amount control device F. And, a specific amount of air for combustion is mixed to the reformed gas from the methanol reforming device D by a fuel gas feeding control device G, and a mixture gas of the gas and the air is to be fed to a gas engine device A.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はメタノールを燃料とするガスエンジン・コージ
ェネレーションシステムの改良に係り、ガスエンジンの
排熱を利用してメタノールを改質し、増熱された改質ガ
スを燃焼させてガスエンジン発電装置を駆動して電気エ
ネルギーを得ると共に。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to the improvement of a gas engine cogeneration system that uses methanol as fuel. The resulting reformed gas is combusted to drive a gas engine power generator to obtain electrical energy.

排熱利用による温水エネルギーと蒸気エネルギーを得る
ことにより1発電効率や総合エネルギー利用効率の大幅
な向上を可能としたメタノール改質型ガスエンジン・コ
ージェネレーションシステムに関するものである。
This invention relates to a methanol reforming gas engine cogeneration system that makes it possible to significantly improve power generation efficiency and overall energy utilization efficiency by obtaining hot water energy and steam energy by utilizing waste heat.

(従来の技術) 近年、所謂ガスエンジン・コージェネレーションシステ
ムが都市部のビルやホテル等で広く利用されている。
(Prior Art) In recent years, so-called gas engine cogeneration systems have been widely used in buildings, hotels, etc. in urban areas.

しかし、従前のガスエンジン・コージェネレーションシ
ステムは、何れも燃料に都市ガスを利用するものであり
、代替燃料としてメタノール改質ガスを利用するガスエ
ンジン・コージェネレーションシステムは未開発の状態
にある。
However, all conventional gas engine cogeneration systems use city gas as fuel, and gas engine cogeneration systems that use reformed methanol gas as an alternative fuel have not yet been developed.

また、従前のガスエンジン・コージェネレーションシス
テムに於いては、第4図に示す如く発電効率が約31%
位で比較的低いうえ、排気ガス中のN Ox濃度が約2
000PPm、C○濃度が約11000PPと比較的高
いと云う問題がある。
In addition, in the conventional gas engine cogeneration system, the power generation efficiency was approximately 31% as shown in Figure 4.
In addition, the NOx concentration in the exhaust gas is relatively low at about 2
000PPm, and the problem is that the C○ concentration is relatively high at about 11000PP.

一方、自動車用ガスエンジンの分野に於いては、メタノ
ールの燃焼排ガX)リーン性に注目してメタノールを燃
料とするガスエンジンの開発、例えばガスエンジンの排
気熱を利用してメタノールを改質反応させ、増熱された
改質ガスをガスエンジン用燃料として使用するシステム
が開発されている(時開52−113426.特公昭5
8−7822、特公昭60−37292等)。
On the other hand, in the field of automobile gas engines, development of gas engines that use methanol as fuel has focused on the lean nature of methanol combustion exhaust gas.For example, methanol is reformed using exhaust heat from gas engines. A system has been developed in which the reformed gas heated through the reaction is used as fuel for gas engines.
8-7822, Special Publication No. 60-37292, etc.).

而して、メタノールの改質反応と呼ばれているものには
次のA、Bの如く二とおりの反応があり、通常はあまり
厳格に呼称の区別をすることなしに使用されている。
There are two types of reactions called methanol reforming reactions, A and B below, and they are usually used without making a strict distinction between the names.

(A)メタノールの分解反応(理想反応)CH30H−
+C○+2H2・・・(1)(ΔH2,= 21.7K
ca n / mo n )CHIOH+ n)−1,
Q −+ (2+n) H,+ (1−n) C○+ 
n CO□     ・・・(2)ここで○〈n〈1 (B)メタノールの水蒸気改質反応(理想反応)CH,
CH+ m H20−+ 3 H2+ CO24(Il
l−1)H2C(ΔH2,”11.8Kca n / 
no Q l= (3)ここでm≧1 ところで、前記従来のメタノール改質ガスを燃料とする
自動車用ガスエンジンは、何れも上記(A)項の分解反
応により生成したメタノール改質ガスを利用するもので
あり、主としてメタノールの分解反応をエンジン排気ガ
スの熱を用いて行う際の運転状態(改質ガス温度、ガス
圧力、触媒層温度、等)の制御に関するものである。
(A) Methanol decomposition reaction (ideal reaction) CH30H-
+C○+2H2...(1) (ΔH2, = 21.7K
can/mon)CHIOH+ n)-1,
Q −+ (2+n) H,+ (1-n) C○+
n CO□ ... (2) where ○〈n〈1 (B) Steam reforming reaction of methanol (ideal reaction) CH,
CH+ m H20-+ 3 H2+ CO24(Il
l-1) H2C(ΔH2,”11.8Kcan/
no Q l= (3) where m≧1 By the way, all of the conventional gas engines for automobiles that use reformed methanol gas as fuel utilize reformed methanol gas produced by the decomposition reaction in item (A) above. It mainly relates to the control of operating conditions (reformed gas temperature, gas pressure, catalyst layer temperature, etc.) when the methanol decomposition reaction is carried out using the heat of engine exhaust gas.

即ち、前記従来の技術は、何れも自動車エンジンi主と
したメタノール改質型ガスエンジンに於いて、ガスエン
ジンの排気熱を利用してメタノールを“分解反応″させ
、増熱された改質ガスをエンジンの燃料として用いるこ
とにより、ガスエンジンの熱効率の向上を計らんとする
ものである。
That is, all of the above-mentioned conventional technologies use the exhaust heat of the gas engine to perform a "decomposition reaction" on methanol in a methanol reforming gas engine, which is mainly used in automobile engines, to produce heated reformed gas. The aim is to improve the thermal efficiency of a gas engine by using it as engine fuel.

しかし、メタノールを燃料としたガスエンジンを産業用
発電装置あるいは動力駆動装置として用いる場合に於い
ては、従来技術のようにエンジンの熱効率向上をはかる
というだけでは、燃料(メタノール)の有効利用という
面からは不十分である。すなわち、ガスエンジンの排気
熱をメタノールの改質反応に利用するだけでなく、蒸気
回収や温水回収にも利用すると共に、エンジンジャケッ
トの冷却排熱も有効に利用する必要がある。
However, when using a gas engine that uses methanol as fuel as an industrial power generation device or a power drive device, it is difficult to use the fuel (methanol) effectively by simply improving the thermal efficiency of the engine as in the conventional technology. This is insufficient. That is, it is necessary to use the exhaust heat of the gas engine not only for the methanol reforming reaction, but also for steam recovery and hot water recovery, and also to effectively utilize the cooling exhaust heat of the engine jacket.

また、前記(A)・(1)式のメタノールの分解反応で
は、1モルのメタノール(CH30H)から1モルの一
酸化炭素(CO)と2モルの水素ガス(H2)が発生す
る のに対して、(A)・(3)式の水蒸気改質反応で
は、1モルのメタノールと1モルの水蒸気(H2C)か
ら3モルの水素ガスと1モルの炭酸ガス(CO2)が発
生する。
Furthermore, in the methanol decomposition reaction of formulas (A) and (1) above, 1 mole of carbon monoxide (CO) and 2 moles of hydrogen gas (H2) are generated from 1 mole of methanol (CH30H). In the steam reforming reaction of formulas (A) and (3), 3 moles of hydrogen gas and 1 mole of carbon dioxide gas (CO2) are generated from 1 mole of methanol and 1 mole of steam (H2C).

従って、従来技術のメタノールの分解反応による改質ガ
スを燃料として使ったガスエンジンでは、水蒸気改質反
応による改質ガスを燃料として使う場合より、CO成分
を多く含んでいる分だけ、COの発生量が多くなるとい
う難点がある。
Therefore, in a conventional gas engine that uses reformed gas produced by a methanol decomposition reaction as fuel, CO is generated as much as it contains a larger amount of CO than in the case where reformed gas produced by a steam reforming reaction is used as fuel. The problem is that the amount is large.

更に、ガスエンジンの運転条件(例えば、空気過剰率、
圧縮比1点火時期、出力等)が同じであれば、排気中の
NOx濃度は第3図からも明らかな様に、水蒸気改質反
応による改質ガスを利用する場合よりも高くなるという
問題がある。
Furthermore, the operating conditions of the gas engine (e.g. excess air ratio,
As is clear from Figure 3, if the compression ratio, ignition timing, output, etc. are the same, the problem is that the NOx concentration in the exhaust gas will be higher than when using reformed gas from a steam reforming reaction. be.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は従前の都市ガス型ガスエンジン・コージェネレ
ーションシステムやメタノール改質カスを利用する自動
車用ガスエンジンに於ける上述の如き問題、即ち、前者
にあっては発電効率が低いうえ、  NOx 濃度やC
O濃度が高いこと、また。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention solves the above-mentioned problems in conventional city gas type gas engine cogeneration systems and automobile gas engines that utilize methanol reformed residue, that is, in the former case, In addition to low power generation efficiency, NOx concentration and C
Also, the O concentration is high.

後者にあっては(イ)エンジンの熱効率の向上を計ると
云うだけでは、燃料の有効利用が十分でないこと、(ロ
)所謂分解反応による改質ガスだけを利用するため、排
ガス中のC○濃度やN Ox濃度が高くなること等の問
題を解決すると共に、これをベースにしてガスエンジン
の熱効率は勿論のこと総合的な熱利用率にも優れ、しか
も排ガス中のCO濃度やNOx濃度を少なくすることを
可能にしたメタノール改質型ガスエンジン・コージェネ
レーション装置を提供するものである。
In the latter case, (a) simply improving the thermal efficiency of the engine is not enough to effectively utilize the fuel, and (b) since only the reformed gas from the so-called decomposition reaction is used, C○ in the exhaust gas is reduced. In addition to solving problems such as high concentrations of CO and NOx, based on this, we have improved not only the thermal efficiency of the gas engine but also the overall heat utilization rate, as well as reducing the CO and NOx concentrations in the exhaust gas. The purpose of the present invention is to provide a methanol reforming gas engine cogeneration system that makes it possible to reduce the amount of alcohol used.

即ち、本件発明は、分解反応による改質ガスだけでなく
、メタノールの水蒸気改質反応による改質ガスをも用い
ることにより、ガスエンジンの熱効率の向上、CO及び
NOx発生量の低減を可能にすると共に、エンジン排気
熱を用いてメタノールの改質反応や蒸気回収を、またエ
ンジンジャケットの冷却排熱を用いて温水回収を行うこ
とにより、熱利用率の大幅な向上を可能としたメタノー
ル改質型ガスエンジン・コージェネレーション装置を提
供することを、発明の主たる目的とするものである。
That is, the present invention makes it possible to improve the thermal efficiency of a gas engine and reduce the amount of CO and NOx generated by using not only the reformed gas produced by the decomposition reaction but also the reformed gas produced by the steam reforming reaction of methanol. At the same time, the methanol reforming type makes it possible to significantly improve heat utilization efficiency by using engine exhaust heat to perform the methanol reforming reaction and steam recovery, and by using engine jacket cooling exhaust heat to recover hot water. The main object of the invention is to provide a gas engine cogeneration system.

(課題を解決するための手段) 本発明は、メタノールをガスエンジンの排熱を利用して
改質し、この改質ガスを燃焼させて出力を得るようにし
たメタノール改質型ガスエンジン。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a methanol reforming gas engine that reformes methanol using exhaust heat of a gas engine and burns the reformed gas to obtain output.

コージェネレーション装置において、ガスエンジン出力
軸に発電機を連結し、エンジンジャケット冷却水排熱お
よびエンジン排気熱を有効に利用してメタノールの水蒸
気改質反応を行なわせると共に、温水回収及び蒸気回収
を行ない、前記水蒸気改質反応が得られる改質ガスをガ
スエンジンの燃料として用いることにより、電気エネル
ギー、蒸気エネルギー、温水エネルギーを効率良く得る
とともに、排ガス中のNOx及びC○発生量を少なくし
たことを発明の特徴とするものである。
In a cogeneration system, a generator is connected to the gas engine output shaft, and the engine jacket cooling water exhaust heat and engine exhaust heat are effectively used to carry out the steam reforming reaction of methanol, as well as to recover hot water and steam. By using the reformed gas obtained by the steam reforming reaction as fuel for a gas engine, electrical energy, steam energy, and hot water energy can be efficiently obtained, and the amount of NOx and C○ generated in the exhaust gas can be reduced. This is a feature of the invention.

即ち、本件装置発明は、メタノール改質ガスを燃料とす
るガスエンジン装置と;ガスエンジン装置により駆動さ
れる発電機と;ガスエンジン装置のジャケット冷却水に
より加熱されるメタノール蒸気発生装置と;前記ジャケ
ット冷却水により加熱される温水発生装置と;ガスエン
ジン装置の排気ガスにより加熱されるメタノール改質装
置と;メタノール改質装置の下流側に設けた排熱回収ボ
イラ装置と;前記メタノール改質装置へ供給するメタノ
ール蒸気へ排熱回収ボイラ装置からの水蒸気を添加する
水蒸気添加量制御装置と:エンジン装置へ供給するメタ
ノール改質装置からの改質ガスへ所定量の燃焼用空気を
混合すると共に1両者の混合ガスをガスエンジン装置へ
供給する燃料ガス供給制御装置とを発明の基本構成とす
るものである。
That is, the present device invention provides a gas engine device using reformed methanol gas as fuel; a generator driven by the gas engine device; a methanol steam generator heated by jacket cooling water of the gas engine device; and the jacket A hot water generator heated by cooling water; A methanol reformer heated by the exhaust gas of the gas engine device; An exhaust heat recovery boiler device provided on the downstream side of the methanol reformer; To the methanol reformer A steam addition amount control device that adds steam from an exhaust heat recovery boiler device to methanol vapor to be supplied; The basic structure of the invention is a fuel gas supply control device that supplies the mixed gas of the fuel gas to the gas engine device.

また、本件方法発明は、メタノールを燃料とし、これを
メタノール改質装置によって水素リッチなガス燃料に改
質し、この改質ガスをガスエンジン装置へ供給して発電
機を回転駆動すると共に、エンジン排ガスにより前記メ
タノールの改質と蒸気の発生を行なうようにしたメタノ
ール改質型ガスエンジン・コージェネレーションシステ
ムに於いて、ガスエンジン装置のエンジンジャケットの
冷却水排熱によりメタノールを蒸発させて一定圧力のメ
タノール蒸気を得ると共に、冷却水排熱を回収して温水
を発生させ、更に前記エンジン排ガスの排熱回収により
蒸気を発生させてその一部を前記メタノール蒸気と共に
排熱回収ボイラ装置の上流側に設けたメタノール改質装
置へ供給し、一定圧力の改質ガスを発生せしめてガスエ
ンジン装置へ供給することを発明の基本構成とするもの
である。
In addition, the present method invention uses methanol as fuel, reforms it into a hydrogen-rich gas fuel using a methanol reformer, supplies this reformed gas to a gas engine equipment to rotationally drive a generator, and In a methanol reforming gas engine cogeneration system that uses exhaust gas to reform the methanol and generate steam, methanol is evaporated using the exhaust heat of the cooling water from the engine jacket of the gas engine to maintain a constant pressure. In addition to obtaining methanol vapor, hot water is generated by recovering cooling water exhaust heat, and steam is further generated by recovering the exhaust heat of the engine exhaust gas, and a part of the steam is sent along with the methanol vapor to the upstream side of the exhaust heat recovery boiler device. The basic structure of the invention is to supply the reformed gas to the provided methanol reformer, generate reformed gas at a constant pressure, and supply it to the gas engine device.

(作用) 補助ヒータによりメタノール蒸気発生装置を作動させ、
発生したメタノール蒸気を直接にガスエンジン装置へ供
給することにより、ガスエンジン装置が始動される。
(Function) The methanol steam generator is activated by the auxiliary heater,
The gas engine device is started by supplying the generated methanol vapor directly to the gas engine device.

ガスエンジン装置が始動して排ガ゛ス温度やジャケット
冷却水温度が上昇すると、ジャケット冷却水の熱により
メタノール蒸気発生装置が駆動されると共に、温水発生
装置も駆動され、温水回収が行なわれる。
When the gas engine device is started and the exhaust gas temperature and jacket cooling water temperature rise, the methanol steam generator is driven by the heat of the jacket cooling water, and the hot water generator is also driven to recover hot water.

又、エンジン排ガスの熱によりメタノール改質装置の触
媒層が加熱されると共に排熱回収ボイラ装置が作動され
、蒸気回収が行なわれる。
Further, the catalyst layer of the methanol reformer is heated by the heat of the engine exhaust gas, and the exhaust heat recovery boiler device is operated to recover steam.

メタノール蒸気発生装置からのメタノール蒸気には、水
蒸気添加量制御装置により蒸気負荷側の蒸気負荷に応じ
て一定量の蒸気が混合され、蒸気とメタノール蒸気の混
合体である原料ガスがメタノール改質装置へ送られる。
Methanol vapor from the methanol steam generator is mixed with a certain amount of steam according to the steam load on the steam load side by a steam addition amount control device, and the raw material gas, which is a mixture of steam and methanol vapor, is sent to the methanol reformer. sent to.

メタノール改質装置で分解若しくは水蒸気?r!された
改質ガスには、燃料ガス供給量制御装置に於いて所定量
の空気が混合され、指令信号に応じた流量の燃料ガスが
ガスエンジン装置へ供給されて行く。
Decomposition or steam in methanol reformer? r! A predetermined amount of air is mixed with the reformed gas in a fuel gas supply amount control device, and fuel gas is supplied to the gas engine device at a flow rate according to the command signal.

(実施例) 以下、第1図乃至第4図に基づいて本件発明の詳細な説
明する。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on FIGS. 1 to 4.

第1図は本件発明に係るメタノール改質型ガスエンジン
・コージェネレーション装置の全体系統図であり、図に
於いてAはガスエンジン装置、Bはメタノール蒸気発生
装置、Cは温水発生装置、Dはメタノール改質装置、E
は排熱回収ボイラ装置、Fは水蒸気添加量制御装置、G
は燃料ガス供給制御装置でちシ。
FIG. 1 is an overall system diagram of a methanol reforming gas engine cogeneration system according to the present invention, in which A is a gas engine system, B is a methanol steam generator, C is a hot water generator, and D is a hot water generator. Methanol reformer, E
is an exhaust heat recovery boiler device, F is a steam addition amount control device, G is
is the fuel gas supply control device.

前記ガスエンジン装mAは点火プラグ25及び冷却用ジ
ャケット26a等を備えたガスエンジン26を主体とし
て構成されており、その出力軸26bには発電機27が
連結されている。
The gas engine equipment mA is mainly composed of a gas engine 26 equipped with a spark plug 25, a cooling jacket 26a, etc., and a generator 27 is connected to its output shaft 26b.

前記メタノール蒸気発生袋WBは電気ヒータ4や温水ヒ
ータ6aを備えたメタノール蒸気発生器3.コントロー
ルバルブ5、メタノール蒸気圧検品器9及びメタノール
蒸気圧力コントローラ10等から形成されており、メタ
ノールの発生蒸気圧が設定値になるようにコントロール
バルブ5(即ちエンジンジャケット冷却ライン6からの
冷却水Wの流量)が制御される。
The methanol steam generating bag WB is a methanol steam generator 3 equipped with an electric heater 4 and a hot water heater 6a. It is composed of a control valve 5, a methanol vapor pressure inspection device 9, a methanol vapor pressure controller 10, etc., and controls the control valve 5 (i.e., cooling water W from the engine jacket cooling line 6) so that the generated vapor pressure of methanol reaches a set value. flow rate) is controlled.

前記温水発生装置Cは温水発生器8及びジャケット冷却
水ポンプ7等より形成されており、前記コントロールバ
ルブ5を介して循環するジャケット冷却水Wの排熱を回
収して、温水WHが取り出される。
The hot water generator C is formed of a hot water generator 8, a jacket cooling water pump 7, etc., and recovers the exhaust heat of the jacket cooling water W circulating through the control valve 5 to extract hot water WH.

前記メタノール改質器WDは、後述する如くメタノール
分解若しくは水蒸気咲簀  を促進するための触媒層を
内蔵したメタノール改質器31やその下流側に設けた原
料ガスニ熱器32、触媒層温度検出器30、コントロー
ルダンパー28及び温度コントローラ29、接続ダクト
33等から形成されており、ガスエンジン装置Aからの
排ガス熱によって触媒層や原料ガス(メタノール蒸気+
水蒸気)の加熱が行なわれる。
The methanol reformer WD includes a methanol reformer 31 having a built-in catalyst layer for promoting methanol decomposition or steam storage, a raw material gas heating device 32 provided downstream of the methanol reformer 31, and a catalyst layer temperature detector, as described later. 30, a control damper 28, a temperature controller 29, a connecting duct 33, etc., and the catalyst layer and raw material gas (methanol vapor +
(water vapor) is heated.

即ち、メタノール改質器31内の触媒層温度は、温度コ
ントローラ29を介してコントローラダンパ28を制御
し、排ガス流入量を調整することにより、所定温度にな
るように制御されており、余剰の排ガスH′はバイパス
ダクト34を介して排熱回収ボイラ35の排ガス入口側
へバイパスされる。
That is, the temperature of the catalyst layer in the methanol reformer 31 is controlled to a predetermined temperature by controlling the controller damper 28 via the temperature controller 29 and adjusting the amount of exhaust gas inflow. H' is bypassed to the exhaust gas inlet side of the exhaust heat recovery boiler 35 via the bypass duct 34.

前記排熱回収ボイラ装置Eはメタノール改質装置りの下
流側に設けられており、排熱回収ボイラ35や給水ライ
ン35a、蒸気圧力検出器20、蒸気流量コントロール
バルブ22、蒸気圧力コントローラ21等から形成され
ている。
The exhaust heat recovery boiler device E is provided on the downstream side of the methanol reformer, and is connected to the exhaust heat recovery boiler 35, water supply line 35a, steam pressure detector 20, steam flow rate control valve 22, steam pressure controller 21, etc. It is formed.

前記水蒸気添加量制御装置Fはメタノール蒸気流量検出
器12、比率設定器16、水蒸気流量検出器18、水蒸
気流量コントロールバルブ19及び水蒸気流量コントロ
ーラ17等から形成されており、後述する如くメタノー
ル改質装置りへ供給するメタノール蒸気に添加する水蒸
気量を所定値に制御する。尚、前記メタノール蒸気流量
は改質ガス圧力検出器13からの信号によりコントロー
ラ14を介してメタノール蒸気コントロールパルブト1
5を制御することにより、改質ガスD′の発生圧力が一
定値となるように調整される。
The steam addition amount control device F is formed of a methanol steam flow rate detector 12, a ratio setting device 16, a steam flow rate detector 18, a steam flow rate control valve 19, a steam flow rate controller 17, etc., and as described later, is a methanol reformer. The amount of water vapor added to the methanol vapor supplied to the tank is controlled to a predetermined value. The methanol vapor flow rate is controlled by the methanol vapor control valve 1 via the controller 14 based on a signal from the reformed gas pressure detector 13.
5, the generated pressure of the reformed gas D' is adjusted to a constant value.

前記燃料ガス供給制御装置Gはエアーバルブ23を備え
た混合器37とメタノール改質装置りからの改質ガスD
′の流量コントロールバルブ24等から形成されており
、コントローラエからの操作信号によって空気Arと改
質ガスD′との混合比や両者の混合ガス(燃料ガスG’
 )の供給量が制御される。
The fuel gas supply control device G supplies reformed gas D from a mixer 37 equipped with an air valve 23 and a methanol reformer.
'The mixing ratio of air Ar and reformed gas D' and the mixture of both (fuel gas G'
) is controlled.

尚、第1図に於いて、1はメタノールタンク、2はメタ
ノールポンプ、11は始動用メタノールコントロールバ
ルブ、36は煙突である。
In FIG. 1, 1 is a methanol tank, 2 is a methanol pump, 11 is a starting methanol control valve, and 36 is a chimney.

次に、本発明のメタノール改質型ガスエンジンコージェ
ネレーションシステムの作動について説明する。
Next, the operation of the methanol reforming gas engine cogeneration system of the present invention will be explained.

メタノールは、メタノールタンク1からメタノールポン
プ2によってメタノール蒸気発生器3に送られる。始動
時は、エンジンジャケット冷却水Wのライン6が冷えて
おり、メタノール蒸気発生器3でメタノール蒸気が発生
しないので、始動用電気ヒータ4によって加熱する。
Methanol is sent from a methanol tank 1 to a methanol vapor generator 3 by a methanol pump 2. At the time of starting, the engine jacket cooling water line 6 is cold and the methanol steam generator 3 does not generate methanol vapor, so it is heated by the starting electric heater 4.

メタノール蒸気がヒータ4の加熱によって発生しても、
始動時にはまだ改質器HDが冷えていて改質反応を起さ
ないので、始動用メタノールコントロールバルブ11.
混合器37を介してメタノール蒸気と空気の混合体を直
接ガスエンジン26に供給する。
Even if methanol vapor is generated by heating the heater 4,
At the time of startup, the reformer HD is still cold and no reforming reaction occurs, so the starting methanol control valve 11.
A mixture of methanol vapor and air is supplied directly to the gas engine 26 via the mixer 37 .

ガスエンジン26が起動されると、エンジン26で燃焼
した後の排気は排気ダクト33を通って煙突36より排
出されるが、このとき排気ダクト33に設けられた改質
器31.fi料ガス正熱器32、排熱回収ボイラ35と
熱交換をし、改質装置りは暖機され、また排熱回収ボイ
ラ装置Eからはやがて蒸気Sが発生する。
When the gas engine 26 is started, the exhaust gas after combustion in the engine 26 passes through the exhaust duct 33 and is discharged from the chimney 36. At this time, the reformer 31. The reformer is warmed up by exchanging heat with the fi gas positive heating device 32 and the exhaust heat recovery boiler 35, and steam S is soon generated from the exhaust heat recovery boiler device E.

一方、ガスエンジンジャケット冷却水ライン6の方も徐
々に昇温されてゆき、エンジンジャケット部26aを出
た冷却水W(定格特約90〜95℃の温水)は、コント
ロールバルブ5を介してその一部がメタノール蒸気発生
器3の加熱器6aへ流れ、また残りの部分は加熱器6a
を通って来た冷却水と合流して温水発生器8へ入り、こ
こで熱交換をして冷却されたあと、ジャケット冷却水ポ
ンプ7により再びエンジンジャケット部へ循環される。
On the other hand, the temperature of the gas engine jacket cooling water line 6 is also gradually raised, and the cooling water W (hot water with a rating of 90 to 95°C) exiting the engine jacket section 26a is transferred to the gas engine jacket cooling water line 6 via the control valve 5. part flows to the heater 6a of the methanol steam generator 3, and the remaining part flows to the heater 6a of the methanol steam generator 3.
It joins with the cooling water that has passed through it and enters the hot water generator 8, where it is cooled by heat exchange, and then circulated again to the engine jacket section by the jacket cooling water pump 7.

その結果、やがて、始動用電気ヒータ4の電源を切って
も、ジャケット冷却水Wの排熱でメタノール蒸気発生が
まかなえるようになる。
As a result, even if the starting electric heater 4 is turned off, the exhaust heat of the jacket cooling water W can eventually cover methanol vapor generation.

改質装置りが充分暖機されていることが触媒層の温度検
出器30により確認され、メタノール蒸気のコントロー
ルバルブ15及び水蒸気のコントロールバルブ19を除
開して、メタノール蒸気と水蒸気の混合気F ’75−
4熱器32を通してメタノール改質器31に送られる。
When it is confirmed by the catalyst bed temperature sensor 30 that the reformer has been warmed up sufficiently, the methanol vapor control valve 15 and the water vapor control valve 19 are opened, and a mixture of methanol vapor and water vapor F' is generated. 75-
It is sent to the methanol reformer 31 through the 4-heater 32.

又、改質器31においては、触媒の作用の下に前記B・
(3)式の反応に見られるように水素を可燃主成分とす
る改質ガスD′に改質される。
In addition, in the reformer 31, the above-mentioned B.
As seen in the reaction of equation (3), the gas is reformed into a reformed gas D' containing hydrogen as the main combustible component.

この改質ガスD′は改質ガス流量コントロールバルブ2
4を介して燃焼用空気Arとともにカスエンジン26に
供給され、点火プラグ25によって点火されることによ
り燃焼をする。
This reformed gas D' is supplied to the reformed gas flow rate control valve 2.
The gas is supplied to the gas engine 26 together with the combustion air Ar through the gas cylinder 4, and is ignited by the spark plug 25 to cause combustion.

次に、本発明に係る装置の運転制御について説明する。Next, operation control of the device according to the present invention will be explained.

■ メタノール改質反応の温度制御 メタノール水蒸気改質反応とメタノール分解反応はとも
に吸熱反応であるため、触媒層内の反応温度が低すぎる
(例えば200℃以下)と、反応速度が低下してメタノ
ール転化率が下がり、ガスエンジンに供給される燃料の
改質ガス成分(H2,Co等)が減少すると共に未反応
メタノール分が増加する。尚、下記の第1表は改質ガス
の成分を示すものである。
■ Temperature control of methanol reforming reaction Since methanol steam reforming reaction and methanol decomposition reaction are both endothermic reactions, if the reaction temperature in the catalyst layer is too low (for example, 200°C or less), the reaction rate will decrease and methanol conversion will decrease. rate decreases, the reformed gas components (H2, Co, etc.) of the fuel supplied to the gas engine decrease, and the unreacted methanol component increases. Note that Table 1 below shows the components of the reformed gas.

第  1  表 ・生成ガス   ・触媒・・・Cu −Z n −Cr
系また、逆に反応温度が高すぎる(例えば350℃以上
)と、触媒の劣化が起り易く、さらに改質装置の構成材
料の強度面からも好ましくない。
Table 1 - Produced gas - Catalyst...Cu -Z n -Cr
On the other hand, if the reaction temperature is too high (for example, 350° C. or higher), the catalyst tends to deteriorate, and furthermore, it is not preferable from the viewpoint of the strength of the constituent materials of the reformer.

このため、この反応温度を適正温度範囲内に保持する必
要がある。
Therefore, it is necessary to maintain this reaction temperature within an appropriate temperature range.

一方、ガスエンジン26の排ガス温度はエンジン負荷に
より第3図の曲線12口のように変化する。このため、
本装置では温度検出器3゜により触媒層の温度を検出し
、この値が適正値となるよう温度コントローラ29、コ
ントロールダンパー28によりメタノール改質器31に
流入する排ガス量が制御される。このとき、バイパスダ
クト34へ流れた排ガスH′は、そのまま煙突36へ排
出するとエネルギー有効利用の面から望ましくないので
、改質器31とユ熱器32をバイパスさせて排熱回収ボ
イラ35の手前で戻し、#l:熱を有効に回収したのち
煙突36より排出される。
On the other hand, the exhaust gas temperature of the gas engine 26 changes as shown by curve 12 in FIG. 3 depending on the engine load. For this reason,
In this device, the temperature of the catalyst layer is detected by a temperature sensor 3°, and the amount of exhaust gas flowing into the methanol reformer 31 is controlled by a temperature controller 29 and a control damper 28 so that this value becomes an appropriate value. At this time, if the exhaust gas H' that has flowed to the bypass duct 34 is discharged directly to the chimney 36, it is not desirable from the standpoint of effective energy use, so the reformer 31 and the heat exchanger 32 are bypassed and the exhaust gas H' is placed before the exhaust heat recovery boiler 35. #l: After effectively recovering the heat, it is discharged from the chimney 36.

前記メタノール改質反応温度の適正温度範囲はメタノー
ル水蒸気改質反応とメタノール分解反応で若干異なる。
The appropriate temperature range of the methanol reforming reaction temperature is slightly different between the methanol steam reforming reaction and the methanol decomposition reaction.

第2図は、Cu−Zn−Cr系触媒を使用した場合のメ
タノール転化率と反応温度の関係を示すものであるが、
メタノール水蒸気改質反応の場合はメタノール分解反応
に比べて低温での活性が高いことがわかる。触媒の種類
と量によって性能は若干異なるが、Cu−Zn−Cr系
触媒を用いてLH3V=1.0h−1で運転するとすれ
ば、水蒸気改質反応の場合の反応温度の適正温度は25
0℃〜300℃が望ましく、またメタノール分解反応の
場合には300’C〜350℃が望ましい。
Figure 2 shows the relationship between methanol conversion and reaction temperature when using a Cu-Zn-Cr catalyst.
It can be seen that the methanol steam reforming reaction has higher activity at low temperatures than the methanol decomposition reaction. Performance varies slightly depending on the type and amount of catalyst, but if a Cu-Zn-Cr catalyst is used and the operation is performed at LH3V = 1.0 h-1, the appropriate reaction temperature for the steam reforming reaction is 25
The temperature is preferably 0°C to 300°C, and in the case of a methanol decomposition reaction, 300'C to 350°C.

尚、第2図から下記の事項が読み取れる。The following information can be read from Figure 2.

■ 反応温度(例えば280℃)、触媒量(例えばLH
SV=3h−1)が同じであれば、メタノール水蒸気改
質の転化率(約99%)の方がメタノール分解改質の転
化率(約68%)より高い。
■ Reaction temperature (e.g. 280°C), catalyst amount (e.g. LH
SV=3h-1), the conversion rate of methanol steam reforming (approximately 99%) is higher than the conversion rate of methanol decomposition reforming (approximately 68%).

■ 触媒量(例えばLHsV=:3h ”)が同じで、
転化率を同じ(例えば99%)にしようとすれば、メタ
ノール水蒸気改質の反応温度は280℃で、メタノール
分解改質の反応温度は350℃にする必要があり、熱交
換器としては伝熱面積が大きくかつ耐熱性の高いものを
必要とする。
■ The amount of catalyst (for example, LHsV=:3h'') is the same,
If the conversion rate is to be the same (for example, 99%), the reaction temperature for methanol steam reforming must be 280°C and the reaction temperature for methanol decomposition reforming must be 350°C. It requires a large area and high heat resistance.

■ 反応温度が同じ(例えば280℃)で、転化率を同
じ(例えば99%)にしようとすれば、触媒量は水蒸気
改質は3h−1で、分解改質は約1.0h−1と後者が
約3倍の触媒量を必要とする。
■ If the reaction temperature is the same (e.g. 280°C) and the conversion rate is to be the same (e.g. 99%), the amount of catalyst for steam reforming is 3 h-1 and for decomposition reforming it is approximately 1.0 h-1. The latter requires about three times as much catalyst.

即ち、メタノール改質装置りとしては、メタノール分解
改質方式の場合に比較してメタノール水蒸気改質方式の
方が、装置QAT上有利であると云える。
That is, as a methanol reformer, it can be said that the methanol steam reforming method is more advantageous in terms of device QAT than the methanol decomposition reforming method.

■ メタノール改質ガスの圧力制御 メタノールの改質反応は分解反応でも水蒸気改質反応で
も、ともにモル数増大反応であるから、低圧の方が反応
は促進され、また装置製作上も低圧の方が容易でかつ安
価であるから、できるだけ低圧運転が有利である。
■ Pressure control of methanol reformed gas The methanol reforming reaction, whether it is a decomposition reaction or a steam reforming reaction, is a reaction that increases the number of moles, so the reaction is accelerated at lower pressures, and lower pressures are also better for equipment manufacturing. Operation at as low a pressure as possible is advantageous because it is easy and inexpensive.

具体的には、ガスエンジン26への出力信号により、燃
料ガス供給量制御装置Gの改質ガス流量コントロールバ
ルブ24およびエアーバルブ23が操作され、空気過剰
率が所定の値(例えば希薄燃焼の場合、入句1.8)に
設定される。さらに、改質ガスD′の流量が増減しても
、改質装置り出口の改質ガス圧力が一定(例えば約0.
2kg/cdG)に保たれるように、改質ガス圧力検出
器13により圧力が検出され、メタノール供給量制御装
MFのコントーラ14を介してメタノール蒸気流量コン
トールバルブ15が操作され、改質装置りへのメタノー
ル蒸気の供給量が制御される。
Specifically, the reformed gas flow rate control valve 24 and air valve 23 of the fuel gas supply amount control device G are operated by the output signal to the gas engine 26, and the excess air ratio is set to a predetermined value (for example, in the case of lean combustion). , is set to 1.8). Furthermore, even if the flow rate of the reformed gas D' increases or decreases, the reformed gas pressure at the exit of the reformer remains constant (for example, about 0.
2 kg/cdG), the reformed gas pressure detector 13 detects the pressure, and the methanol vapor flow rate control valve 15 is operated via the controller 14 of the methanol supply amount control device MF, so that the pressure is maintained at 2 kg/cdG). The amount of methanol vapor supplied to is controlled.

■ 水蒸気添加量の制御 メタノール水蒸気改質反応((3)式)あるいは、メタ
ノール分解反応でも水蒸気添加の(2)式を起させる場
合には、水蒸気添加量制御装置Fのメタノール流量検出
器12.比率設定器16゜水蒸気流量コントローラ17
及び水蒸気流量コントロールバルブ19により、メタノ
ール蒸気流量に対する水蒸気流量のモル比率mが、O〈
m=1.2となるように制御する。
■ Control of the amount of steam added If the methanol steam reforming reaction (equation (3)) or the methanol decomposition reaction is caused by the addition of steam (equation (2)), the methanol flow rate detector 12. Ratio setting device 16° Steam flow controller 17
and the water vapor flow rate control valve 19, the molar ratio m of the water vapor flow rate to the methanol vapor flow rate becomes O<
Control is performed so that m=1.2.

尚、メタノール改質反応に於いては、前記モル比率mが
m<1.0のときには分解反応となり、またモル比率m
が1.0≦m≦1.2のときには水蒸気改質反応となる
In addition, in the methanol reforming reaction, when the molar ratio m is less than 1.0, a decomposition reaction occurs;
When 1.0≦m≦1.2, a steam reforming reaction occurs.

また、このモル比率の設定、即ち分解反応をさせるか或
いは水蒸気改質反応をさせるかは。
Also, the setting of this molar ratio, that is, whether to cause a decomposition reaction or a steam reforming reaction.

ガスエンジン・コージェネレーションシステムの運転状
況によって使い分けることができる。
It can be used depending on the operating status of the gas engine cogeneration system.

即ち、プロセスへの蒸気デマンドが大きいときには比率
設定器16の設定をモル比でO< m〈0.9にする。
That is, when the steam demand for the process is large, the ratio setter 16 is set to O<m<0.9 in terms of molar ratio.

尚、この場合には、モル比mをほぼOにして完全分解反
応を起させるのがより望ましく、且つ前記反応温度の設
定値は300〜350℃にするのが望ましい。何故なら
、反応温度が低いと、メタノール分解効率(転化率)が
低いからである。
In this case, it is more desirable that the molar ratio m is approximately O to cause a complete decomposition reaction, and the reaction temperature is desirably set at 300 to 350°C. This is because when the reaction temperature is low, the methanol decomposition efficiency (conversion rate) is low.

また、プロセスへの蒸気デマンドが小さいとき、あるい
は排気ガス中のN Ox値やC○値を極端に低く押えた
場合には、比率設定器16の設定をモル比でm=1.○
〜1.2にし、水蒸気改質反応でもって運転をする。こ
のとき反応温度の設定値は250〜300℃にするのが
望ましい。
In addition, when the steam demand for the process is small, or when the NOx value or C○ value in the exhaust gas is kept extremely low, the ratio setting device 16 is set to m = 1. ○
~1.2 and operate with steam reforming reaction. At this time, it is desirable that the reaction temperature be set at 250 to 300°C.

■ 蒸気圧力の制御 Nl−熱回収ボイラ35の蒸気発生量はガスエンジン負
荷によって左右されるから、蒸気圧力検出器20により
蒸気圧力が検出され、コントローラ21を介して蒸気流
量コントロールバルブ22を操作することにより、蒸気
圧力が一定(例えば2〜7 kg / ci G )に
制御される。
■ Control of steam pressure Since the amount of steam generated by the Nl-heat recovery boiler 35 depends on the gas engine load, the steam pressure is detected by the steam pressure detector 20 and the steam flow control valve 22 is operated via the controller 21. By this, the steam pressure is controlled to be constant (for example, 2 to 7 kg/ci G).

また、ボイラ35の水位制御は、従来ボイラ等で実施さ
れている方法が行なわれる。
Further, the water level of the boiler 35 is controlled by a method conventionally used in boilers and the like.

■ メタノール蒸気圧力の制御 メタノール蒸気発生器3はガスエンジン26のジャケッ
ト冷却排熱を熱源としており、圧力検出器9及び圧力コ
ントーラ10を介して温水流量コントロールバルブ5を
操作することにより、メタノール蒸気圧力が一定のM(
例えば約0 、5 kg / txl G )になるよ
う制御される。
■ Control of methanol vapor pressure The methanol steam generator 3 uses jacket cooling exhaust heat of the gas engine 26 as a heat source, and controls the methanol vapor pressure by operating the hot water flow rate control valve 5 via the pressure detector 9 and pressure controller 10. is constant M(
For example, it is controlled to be approximately 0.5 kg/txl G).

また、水位制御は従来ボイラ等に実施されている方法で
行なわれる。
Further, water level control is performed using a method conventionally used in boilers and the like.

次に、本件発明に係るメタノール改質型ガスエンジン・
コージェネレーション装置の諸特性を、従前の都市ガス
を燃料とするガスエンジン・コージェネレーション装置
と対比しつつ説明する。
Next, the methanol reforming gas engine according to the present invention
The various characteristics of the cogeneration system will be explained in comparison with a conventional gas engine cogeneration system that uses city gas as fuel.

第3図は本発明の装置の諸特性を示すものであり、出力
100 KWのガスエンジン・コージェネレーション装
置(ガスエンジン定格出力=125psh、回転数=1
50Orpm、圧縮比=12、過給機=なし、空気過剰
率=約1.8)に於ける実測値であり、実線はメタノー
ル分解改質ガスを燃料とした場合の値を、また点線はメ
タノール水蒸気改質ガスを燃料とした場合の値を夫々示
すものである。
Figure 3 shows various characteristics of the device of the present invention, and shows a gas engine cogeneration device with an output of 100 KW (gas engine rated output = 125 psh, rotation speed = 1
50Orpm, compression ratio = 12, supercharger = none, excess air ratio = approximately 1.8).The solid line is the value when methanol cracked reformed gas is used as fuel, and the dotted line is methanol The respective values are shown when steam reformed gas is used as fuel.

また、第4図は都市ガス(13A)を燃料とする出力1
00KWのガスエンジン・コージェネレーション装置(
定格出力= 125 p s h、回転数=150Qr
pm、圧縮比=12.過給機ニなし、空気過剰率=約1
.2)に於ける実測値である。
Also, Figure 4 shows the output 1 using city gas (13A) as fuel.
00KW gas engine cogeneration system (
Rated output = 125 ps h, rotation speed = 150Qr
pm, compression ratio=12. No supercharger, excess air ratio = approx. 1
.. This is the actual measured value in 2).

更に、第2表はメタノール分解改質とメタノール水蒸i
との対比をまとめたものである。
Furthermore, Table 2 shows methanol decomposition reforming and methanol steam i
This is a summary of the comparison.

前記第3図、第4図及び第2表に基づき、100%負荷
での性能値を比較して見ると次のようになる。
Based on FIGS. 3, 4, and Table 2, the performance values at 100% load are compared as follows.

発電効率 都市ガス(13A)を燃料とする通常のガスエンジンで
は発電効率が約31%である。これに対して分解改質ガ
スを利用した場合には発電効率が約39%に、また水蒸
気改質ガスを利用した場合には約39.5%となり、発
電効率がそれぞれ約26%、約27%上昇する。
Power generation efficiency A normal gas engine that uses city gas (13A) as fuel has a power generation efficiency of about 31%. On the other hand, when cracked reformed gas is used, the power generation efficiency is approximately 39%, and when steam reformed gas is used, it is approximately 39.5%, which means that the power generation efficiency is approximately 26% and 27%, respectively. %Rise.

前記発電効率がそれぞれの改質ガス増熱分より上昇する
のは、Cイン改質ガスが水素リッチなガスであるため、
13Aガスと同等の低空気過剰率では過早着火がおきる
ので、空気過剰率を大きくして希薄燃焼をせざるを得な
いこと、(ロ)希N燃焼の結果、エンジンシリンダー内
での燃焼温度が低くなり、シリンダー壁からジャケット
冷却水へ逃げる熱量が減少し第2表 メタノール分解改質とメタノール水蒸気改質の対比かつ
燃焼悪化が起らないこと等により、エンジン効率が上昇
するためである。
The reason why the power generation efficiency increases more than the heat increase of each reformed gas is because the C-in reformed gas is a hydrogen-rich gas.
Pre-ignition occurs at a low excess air ratio equivalent to that of 13A gas, so it is necessary to increase the excess air ratio and perform lean combustion; (b) As a result of lean N combustion, the combustion temperature in the engine cylinder increases. This is because engine efficiency increases because the amount of heat escaping from the cylinder wall to the jacket cooling water decreases, Table 2 Comparison of methanol decomposition reforming and methanol steam reforming, and combustion deterioration does not occur.

また、水蒸気改質方式が分解改質方式より若干発電効率
が高いのは、第3図に見られるように燃焼温度が低いこ
と、改質ガス増熱分が高いことによる。
Furthermore, the reason why the steam reforming method has slightly higher power generation efficiency than the decomposition reforming method is due to the lower combustion temperature and the higher heat gain of the reformed gas, as shown in FIG.

(2)  NOx排出濃度 ガスエンジンでのN Ox排出濃度はサーマルNOxに
よるものであり、通常のガスエンジン(13A焚き)で
は約2.OOOppm程度である。
(2) NOx emission concentration The NOx emission concentration in a gas engine is due to thermal NOx, and is approximately 2. It is about OOppm.

これに対して1分解改質の場合ではNOx排出濃度が約
500ppm、水蒸気改質(蒸気/メタノール蒸気比=
1.2の場合)の場合で約300ppmと低NOx効果
がある。
On the other hand, in the case of 1 cracking reforming, the NOx emission concentration is about 500 ppm, and the steam reforming (steam/methanol vapor ratio =
1.2) has a low NOx effect of about 300 ppm.

これは、希薄燃焼が可能で、燃焼ガス温度が低いからで
あり、更に水蒸気改質の場合には改質ガス中に未反応の
過剰H20ガスが含まれるため、分解改質ガスの場合よ
り一段の低N Ox効果がある。
This is because lean combustion is possible and the combustion gas temperature is low, and in the case of steam reforming, the reformed gas contains unreacted excess H20 gas, so it is much more effective than in the case of cracked reformed gas. It has a low NOx effect.

(3)C○排出濃度 都市ガス燃焼の場合には約1.OOOPPmのCO濃度
が、メタノール分解改質ガスで約700ppmに、メタ
ノール水蒸気改質ガスで約200ppmと排出濃度が低
くなる。
(3) C○ emission concentration Approximately 1. The CO concentration of OOOPPm is about 700 ppm for methanol decomposition reformed gas, and about 200 ppm for methanol steam reformed gas, so the emission concentration is low.

この理由は、都市ガス(13A)はメタンガス(CH4
)が主体であり且つメタンガスはガス燃料の中で酸化反
応活性が低くて燃えにくい燃料だからであり、燃焼過程
での未燃成分としてC○酸成分比較的多く検出される。
The reason for this is that city gas (13A) is methane gas (CH4
) is the main component, and methane gas has a low oxidation reaction activity among gas fuels, making it difficult to burn, and a relatively large amount of C○ acid components are detected as unburned components during the combustion process.

これに対して、改質ガスは水素(H2)リッチなガスで
あり、酸化反応活性が高くてエンジンシリンダ内では完
全燃焼をする。しかし、分解改質ガス中には約33%の
COが含まれており、このco酸成分未燃分がどうして
も発生する。その結果、水蒸気改質ガス中にも約4%の
C○酸成分存在し、この未燃分として若干のCOが検出
される。
On the other hand, reformed gas is a gas rich in hydrogen (H2), has high oxidation reaction activity, and is completely combusted within the engine cylinder. However, the cracked and reformed gas contains about 33% CO, and unburned components of the co-acid component are inevitably generated. As a result, approximately 4% of C○ acid components are present in the steam reformed gas, and some CO is detected as unburned components.

以上100KWガスエンジン・コージェネレーション装
置での性能比較を具体的に示したが、本発明のメタノー
ル改質型ガスエンジン・コージェネレーション装置は従
来の都市ガス(13A)を燃料としたシステムより、発
電効率および排気ガス特性において数段に優れた性能を
示すことがわかる。
The performance comparison of the 100KW gas engine cogeneration system was specifically shown above, and the methanol reforming type gas engine cogeneration system of the present invention has higher power generation efficiency than the conventional system using city gas (13A) as fuel. It can be seen that the engine exhibits much superior performance in terms of exhaust gas characteristics.

また本発明の装置の一つであるメタノール水蒸気改質ガ
スを燃料とする方式は、従来の自動車用エンジンに適用
されている分解改質ガスを燃料とする方式より、発電効
率および排ガス特性(NOx。
In addition, the method using methanol steam reformed gas as fuel, which is one of the devices of the present invention, has better power generation efficiency and exhaust gas characteristics (NOx .

CO)が−段と優れたものとなる。CO) becomes much better.

更に、本発明の装置に於いては、蒸気エネルギーをより
多く取り出したいという状況においては、分解改質カス
方式の運転に切替えて、蒸気負荷の要求に対応すること
ができる。
Furthermore, in the apparatus of the present invention, in a situation where it is desired to extract more steam energy, it is possible to switch to the cracked and reformed sludge type operation to meet the steam load requirement.

(発明の効果) 上述の通り、本発明のメタノール改質ガスを燃料とする
ガスエンジン・コージェネレーション装置に於いては、
石油やLNGの代替エネルギー源としてのメタノールを
一層エネルギーとし、ガスエンジンの排熱を利用してメ
タノールを改質すると共に、増熱された改質ガスを燃焼
させてガスエンジン発電機を駆動するようにしているた
め、従前の都市ガスを燃料とする場合に比較して、高効
率で電気エネルギーが得られるうえ、排熱利用による温
水エネルギーや蒸気エネルギーの取り出しにより、総合
的なエネルギー利用効率を高めることが出来る。
(Effects of the Invention) As mentioned above, in the gas engine cogeneration system using reformed methanol gas as fuel of the present invention,
Methanol, which is an alternative energy source to oil and LNG, will be used as an energy source, and the exhaust heat of the gas engine will be used to reform methanol, and the heated reformed gas will be combusted to drive the gas engine generator. As a result, electric energy can be obtained with higher efficiency than when using conventional city gas as fuel, and overall energy use efficiency is improved by extracting hot water energy and steam energy using waste heat. I can do it.

また、本件発明の装置に於いては、都市ガスを燃料とす
る場合に比較して一層の排ガスの低N○X及び低C○化
をはかることが可能となり、環境汚染の防止が可能とな
る。
Furthermore, in the device of the present invention, compared to the case where city gas is used as fuel, it is possible to further reduce the amount of N○X and C○ in the exhaust gas, making it possible to prevent environmental pollution. .

更に、本発明に於いては、水蒸気添加量制御装置Fによ
りメタノール蒸気に添加する水蒸気量を蒸気負荷が増大
した場合に於いてもこれに容易に対処することが出来る
Furthermore, in the present invention, even when the steam load increases, the amount of steam added to the methanol vapor can be easily coped with by using the steam addition amount control device F.

加えて、本発明に於いては、下記の如き優れた効用が奏
される。
In addition, the present invention provides the following excellent effects.

■ 改質ガスの圧力を検出し、この圧力検出器の出力に
よりコントローラを介してメタノール改質装置りへ供給
するメタノール蒸気流量のコントロール弁の開閉制御を
行なう構成としているため、改質ガスの圧力変動が殆ん
ど発生せず、ガスエンジンへ改質ガスを常に安定した状
態で供給することが出来る。
■ The pressure of the reformed gas is detected, and the output of this pressure detector is used to control the opening and closing of the control valve for the flow rate of methanol vapor supplied to the methanol reformer via the controller. Almost no fluctuations occur, and reformed gas can always be supplied to the gas engine in a stable state.

■ メタノール改質器内の触媒層温度を検出し、その検
出信号によってコントロールダンパーを介して改質器内
へ流入する排気ガス量を調整すると共に、バイパスした
排気ガスを排熱回収ボイラの入口側へ排出する構成とし
ているため、一定温度下で安定した改質反応が行なえる
と共に、より効率的な排熱回収が行なえる。
■ Detects the temperature of the catalyst layer in the methanol reformer, and uses the detection signal to adjust the amount of exhaust gas flowing into the reformer via the control damper, and also directs the bypassed exhaust gas to the inlet side of the heat recovery boiler. Since the structure is such that a stable reforming reaction can be performed at a constant temperature, exhaust heat can be recovered more efficiently.

■ メタノール蒸気圧を圧力検出器により検出し、その
検出信号によりコントローラを介してメタノール加熱用
ヒータへのジャケット冷却水の流入量を制御する構成と
しているため、常にメタノール蒸気圧が所望値に保持さ
れると共に、ジャケット冷却水の排熱をより有効に温水
発生器で回収することが出来る。
■ The methanol vapor pressure is detected by a pressure detector, and the detection signal is used to control the amount of jacket cooling water flowing into the methanol heater via the controller, so the methanol vapor pressure is always maintained at the desired value. At the same time, the exhaust heat of the jacket cooling water can be more effectively recovered by the hot water generator.

本発明は上述の通り、優れた実用的効用を奏するもので
ある。
As mentioned above, the present invention has excellent practical effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るメタノール改質型ガスエンジン・
ニージェネレーション装置の全体系統図である。 第2図はメタノール改質反応に於ける反応温度とメタノ
ール転化率の関係を示す線図である。 第3図は本発明に係る装置に於けるガスエンジンのエン
ジン負荷と排ガス温度、NOx濃度、C○濃度及び発電
効率の関係を示す実測値である。 第4図は、従前の都市ガス(13A)型ガスエンジン・
ニージェネレーション装置のエンジン負荷と排ガス温度
、NOx濃度、C○濃度及び発電効率の関係を示す実測
値である。 A  ガスエンジン装置 B  メタノール蒸気発生装置 B′ メタノール蒸気 C温水発生装置 D  メタノール改質装置 触媒層温度検出器 原料ガス過熱器 排熱回収ボイラ メタノール改質ガス 排熱回収ボイラ装置 水蒸気添加量制御装置 原料ガス 燃料ガス供給制御装置 エンジン排ガス エンジンジャケット冷却水 メタノール蒸気発生器 ジャケット冷却水コントロールバルブ 温水発生器 メタノール蒸気圧力検出器 メタノール蒸気圧力コントローラ 比率設定器 水蒸気流量コントローラ 水蒸気コントロール弁 ガスエンジン 発電機 排ガス流入量調整ダンパ 温度コントローラ メタノール改質器 第2図 反た温度〔゛C〕
Figure 1 shows a methanol reforming gas engine according to the present invention.
1 is an overall system diagram of a knee generation device. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between reaction temperature and methanol conversion rate in methanol reforming reaction. FIG. 3 shows actually measured values showing the relationship between the engine load of the gas engine, exhaust gas temperature, NOx concentration, CO concentration, and power generation efficiency in the apparatus according to the present invention. Figure 4 shows a conventional city gas (13A) type gas engine.
These are actual measured values showing the relationship between the engine load, exhaust gas temperature, NOx concentration, CO concentration, and power generation efficiency of the knee generation device. A Gas engine device B Methanol steam generator B' Methanol steam C Hot water generator D Methanol reformer Catalyst layer temperature detector Raw material gas superheater Exhaust heat recovery boiler Methanol reformed gas Exhaust heat recovery boiler device Steam addition amount control device Raw material Gas Fuel Gas Supply Control Engine Exhaust Gas Engine Jacket Cooling Water Methanol Steam Generator Jacket Cooling Water Control Valve Hot Water Generator Methanol Steam Pressure Detector Methanol Steam Pressure Controller Ratio Setter Steam Flow Controller Steam Control Valve Gas Engine Generator Exhaust Gas Inflow Adjustment damper temperature controller Methanol reformer Fig. 2 Warp temperature [゛C]

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)メタノール改質ガスを燃料とするガスエンジン装
置(A)と;ガスエンジン装置(A)により駆動される
発電機(27)と;ガスエンジン装置(A)のジャケッ
ト冷却水(W)により加熱されるメタノール蒸気発生装
置(B)と;前記ジャケット冷却水(W)により加熱さ
れる温水発生装置(C)と;ガスエンジン装置(A)の
排気ガスにより加熱されるメタノール改質装置(D)と
;メタノール改質装置(D)の下流側に設けた排熱回収
ボイラ装置(E)と;前記メタノール改質装置(D)へ
供給するメタノール蒸気へ、所定量の排熱回収ボイラ装
置(E)からの水蒸気を添加する水蒸気添加量制御装置
(F)と;メタノール改質装置(D)からの改質ガスに
所定量の燃焼用空気を混合すると共に両者の混合ガスを
ガスエンジン装置(A)へ供給する燃料ガス供給制御装
置(G)とから構成したメタノール改質型ガスエンジン
・コージェネレーション装置。
(1) A gas engine device (A) that uses reformed methanol gas as fuel; A generator (27) driven by the gas engine device (A); A jacket cooling water (W) of the gas engine device (A) a methanol steam generator (B) that is heated; a hot water generator (C) that is heated by the jacket cooling water (W); and a methanol reformer (D) that is heated by the exhaust gas of the gas engine device (A). ) and; an exhaust heat recovery boiler device (E) provided downstream of the methanol reformer (D); and a predetermined amount of the exhaust heat recovery boiler device ( A steam addition amount control device (F) that adds steam from the methanol reformer (D); and a steam addition amount control device (F) that adds steam from the methanol reformer (D); A) A methanol reforming type gas engine cogeneration system consisting of a fuel gas supply control device (G) that supplies fuel gas to A).
(2)水蒸気添加量制御装置(F)を、メタノール蒸気
流量と水蒸気流量との比率設定器(16)と比率設定器
(16)からの信号により水蒸気コントロール弁(19
)を作動する水蒸気流量コントローラ(17)を備えた
構成とした請求項(1)に記載のメータノール改質型ガ
スエンジン・コージェネレーション装置。
(2) The steam addition amount control device (F) is controlled by the steam control valve (19) based on signals from the methanol steam flow rate and steam flow rate ratio setter (16) and the ratio setter (16)
2. The methanol reforming gas engine cogeneration system according to claim 1, further comprising a steam flow rate controller (17) for operating the meter-ethanol reforming gas engine cogeneration system.
(3)メタノール改質装置(D)を、その下流側に原料
ガス過熱器(32)を設けると共に、触媒層温度検出器
(30)と温度検出器(30)からの信号により排ガス
流入量の調整ダンパー(28)を作動する温度コントロ
ーラ(29)を備えた構成とした請求項(1)に記載の
メタノール改質型ガスエンジン・コージェネレーション
装置。
(3) A methanol reformer (D) is provided with a raw material gas superheater (32) on its downstream side, and the exhaust gas inflow rate is controlled by signals from the catalyst layer temperature detector (30) and temperature detector (30). The methanol reforming gas engine cogeneration system according to claim 1, further comprising a temperature controller (29) that operates the adjustment damper (28).
(4)メタノール蒸気発生装置(B)を、メタノール蒸
気圧力検出器(9)と検出器(9)からの信号によりエ
ンジンジャケット冷却水(W)のコントロールバルブ(
5)を作動するメタノール蒸気圧力コントローラ(10
)を備えた構成とした請求項(1)に記載のメタノール
改質型ガスエンジン・コージェネレーション装置。
(4) The methanol steam generator (B) is controlled by the engine jacket cooling water (W) control valve (
5) to operate the methanol vapor pressure controller (10
2. The methanol reforming gas engine cogeneration system according to claim 1, wherein the methanol reforming gas engine cogeneration system is configured to include the following.
(5)メタノールを燃料とし、これをメタノール改質装
置(D)によって水素リッチなガス燃料に改質し、この
メタノール改質ガスをガスエンジン装置(A)へ供給し
て発電機(27)を回転駆動すると共に、エンジン排ガ
ス(H)により前記メタノールの改質と蒸気の発生を行
うようにしたメタノール改質型ガスエンジン・コージェ
ネレーション方法に於いて、ガスエンジン装置(A)の
エンジンジャケット冷却水(W)の排熱によりメタノー
ルを蒸発させて一定圧力のメタノール蒸気を得ると共に
、冷却水排熱を回収して温水を発生させ、更に前記エン
ジン排ガスの排熱回収により蒸気を発生させてその一部
を前記メタノール蒸気と共に排熱回収ボイラ装置(E)
の上流側に設けたメタノール改質装置(D)へ供給し、
一定圧力の改質ガス(D′)を発生せしめてガスエンジ
ン装置(A)へ供給するようにしたメタノール改質型ガ
スエンジン・コージェネレーション方法。
(5) Use methanol as fuel, reform it into hydrogen-rich gas fuel by the methanol reformer (D), and supply this methanol reformed gas to the gas engine device (A) to power the generator (27). In a methanol reforming type gas engine cogeneration method in which the methanol is reformed and steam is generated by the engine exhaust gas (H), the engine jacket cooling water of the gas engine device (A) is rotatably driven. Methanol is evaporated using the exhaust heat of (W) to obtain methanol vapor at a constant pressure, and hot water is generated by recovering the exhaust heat of the cooling water, and steam is generated by recovering the exhaust heat of the engine exhaust gas. part together with the methanol vapor in the exhaust heat recovery boiler device (E)
Supplied to the methanol reformer (D) installed on the upstream side of
A methanol reforming gas engine cogeneration method in which a reformed gas (D') at a constant pressure is generated and supplied to a gas engine device (A).
(6)メタノール蒸気と共にメタノール改質装置(D)
へ供給する水蒸気量を、メタノール蒸気量に対してモル
比で少なくとも約2以下の可変量とし、蒸気負荷への供
給蒸気量を可変とするようにした請求項(5)に記載の
メタノール改質型ガスエンジン・コージェネレーション
方法。
(6) Methanol reformer (D) with methanol vapor
The methanol reformer according to claim (5), wherein the amount of steam supplied to the methanol vapor load is a variable amount of at least about 2 or less in molar ratio to the amount of methanol vapor, and the amount of steam supplied to the steam load is made variable. type gas engine cogeneration method.
(7)メタノール改質装置(D)へ流入するエンジン排
ガス量を調整することにより、メタノール改質装置(D
)内の触媒層の温度を一定値に調整すると共に、メタノ
ール改質装置(D)へ供給するメタノール蒸気の流量を
調整することにより、ガスエンジン装置(A)へ供給す
るメタノール改質ガス(D′)の圧力を一定値に制御す
るようにした請求項(5)に記載のメタノール改質型ガ
スエンジン・コージェネレーション方法。
(7) By adjusting the amount of engine exhaust gas flowing into the methanol reformer (D),
) by adjusting the temperature of the catalyst layer in the methanol reformer (D) to a constant value and the flow rate of methanol vapor supplied to the methanol reformer (D). The methanol reforming type gas engine cogeneration method according to claim (5), wherein the pressure in step (') is controlled to a constant value.
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