JP2000161139A - Cogeneration system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン駆動式発
電機を駆動するエンジンと、そのエンジンに冷却水を供
給してそのエンジンから発生する熱により生成した水蒸
気を水蒸気回収経路に排出しながら、前記エンジンを冷
却する冷却手段が設けられたコージェネレーションシス
テムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine for driving an engine-driven generator, and a method of supplying cooling water to the engine and discharging steam generated by heat generated from the engine to a steam recovery path. The present invention relates to a cogeneration system provided with cooling means for cooling the engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】かかるコージェネレーションシステムに
おいて、従来は、エンジン駆動式発電機にて発電される
電力を利用すると共に、冷却手段にて回収される水蒸気
をそのままの状態で利用するようにしていた。2. Description of the Related Art In such a cogeneration system, conventionally, electric power generated by an engine driven generator has been used, and steam recovered by cooling means has been used as it is.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、冷却手段
は、エンジンを冷却するという本来の機能を果たす必要
があることから、冷却手段から得られる水蒸気の圧力を
高くするには限度があり、例えば、１．０Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇ程度の低圧の水蒸気しか得ることができない。従っ
て、従来では、冷却手段から得られる低圧の水蒸気をそ
のまま利用するので、その低圧の水蒸気は、高温の水に
比べると利用価値は高いものの圧力が低いため、利用す
るには限界があった。例えば、殺菌や加熱用として利用
できるが、繊維、食品、化学工業などの各製品加工段階
におけるプロセス蒸気として使用するに当たっては、必
ずしも十分な圧力、温度ではないため、用途が狭かっ
た。However, since the cooling means must fulfill the essential function of cooling the engine, there is a limit to increasing the pressure of the steam obtained from the cooling means. 1.0Kg / cm2
Only low-pressure steam of about G can be obtained. Therefore, conventionally, low-pressure steam obtained from the cooling means is used as it is. Therefore, the low-pressure steam has a high utility value compared with high-temperature water, but has a low pressure. For example, it can be used for sterilization and heating, but when it is used as process steam at the stage of processing various products such as fiber, food, and chemical industries, the application is narrow because the pressure and temperature are not always sufficient.
【０００４】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、エンジンを冷却する冷却手段に
て回収されるエネルギーの利用構成を合理的に改善し
て、用途を拡大し得る形態にてエネルギーを供給するこ
とができるようにすることにある。[0004] The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to rationally improve the utilization configuration of energy recovered by cooling means for cooling an engine, and to expand applications. To provide energy in a form.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の特徴構成は、前記冷却手段から前記水
蒸気回収経路に排出される水蒸気のエネルギーを機械的
な回転力に変換する動力発生手段と、その動力発生手段
の機械的な回転力によって駆動される補助発電機が設け
られていることにある。請求項１に記載の特徴構成によ
れば、冷却手段から水蒸気回収経路に排出される水蒸気
のエネルギーを機械的な回転力に変換する動力発生手段
によって、補助発電機が駆動されて、その補助発電機か
ら電力が出力される。つまり、圧力や温度が低いため用
途が狭い低圧の水蒸気の熱エネルギーを、利用し易い電
気エネルギーに変換して、その利用し易い電気エネルギ
ーを有効に利用することができるのである。従って、冷
却手段にて回収されるエネルギーを圧力や温度で制約を
受け易い低圧水蒸気といった形態ではなく、広い用途で
使用することができる電気エネルギーに変換して、供給
することができるようになった。Means for Solving the Problems [Invention according to claim 1]
The characteristic configuration according to claim 1 is characterized in that a power generation unit that converts the energy of steam discharged from the cooling unit to the steam recovery path into a mechanical rotation force, and a mechanical rotation force of the power generation unit. An auxiliary generator to be driven is provided. According to the characteristic configuration of the first aspect, the auxiliary generator is driven by the power generation means for converting the energy of the steam discharged from the cooling means to the steam recovery path into a mechanical rotational force, and the auxiliary power generation is performed. Power is output from the machine. In other words, the thermal energy of low-pressure steam whose application is narrow due to low pressure and temperature can be converted into easy-to-use electric energy, and the easy-to-use electric energy can be effectively used. Therefore, the energy recovered by the cooling means can be supplied and converted into electric energy which can be used in a wide range of applications, instead of low pressure steam which is easily restricted by pressure and temperature. .
【０００６】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
特徴構成は、前記冷却手段から前記水蒸気回収経路に排
出される水蒸気のエネルギーを機械的な回転力に変換す
る動力発生手段が、前記エンジンに対して、その回転を
補助するように連結されていることにある。請求項２に
記載の特徴構成によれば、冷却手段から水蒸気回収経路
に排出される水蒸気のエネルギーを機械的な回転力に変
換する動力発生手段によって、エンジンの回転が補助さ
れるので、そのように回転が補助される分、エンジンの
出力が増大して、そのエンジンにて駆動されるエンジン
駆動式発電機からの発電出力が増大する。つまり、圧力
や温度が低いため用途が狭い低圧の水蒸気の熱エネルギ
ーを、利用し易い電気エネルギーに変換して、その利用
し易い電気エネルギーを有効に利用することができるの
である。従って、冷却手段にて回収されるエネルギーを
圧力や温度で制約を受け易い低圧水蒸気といった形態で
はなく、広い用途で使用することができる電気エネルギ
ーに変換して、供給することができるようになった。[0006] The invention according to claim 2 is characterized in that the power generation means for converting the energy of the steam discharged from the cooling means to the steam recovery path into a mechanical torque, It is connected to the engine so as to assist its rotation. According to the characteristic configuration of the second aspect, the rotation of the engine is assisted by the power generation unit that converts the energy of the steam discharged from the cooling unit to the steam recovery path into a mechanical rotation force. As the rotation is assisted, the output of the engine increases, and the output of the engine-driven generator driven by the engine increases. In other words, the thermal energy of low-pressure steam whose application is narrow due to low pressure and temperature can be converted into easy-to-use electric energy, and the easy-to-use electric energy can be effectively used. Therefore, the energy recovered by the cooling means can be supplied and converted into electric energy which can be used in a wide range of applications, instead of low pressure steam which is easily restricted by pressure and temperature. .
【０００７】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
特徴構成は、前記エンジンから排出される排ガスから排
熱を回収する排熱回収手段が設けられ、その排熱回収手
段を通過した前記排ガスにより、前記動力発生手段に供
給される前記水蒸気を加熱する熱交換器が設けられてい
ることにある。請求項３に記載の特徴構成によれば、排
熱回収手段においては、エンジンから排出される高温の
排ガスから、排熱として、例えば圧力が８Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇの高圧の水蒸気が回収され、その高圧の水蒸気を有効
に利用することができる。又、動力発生手段に供給され
る水蒸気は、熱交換器において、排熱回収手段を通過し
た排ガスによって加熱されてから、動力発生手段に供給
されるので、供給される水蒸気が熱交換器において加熱
されて昇温している分、動力発生手段の機械的な回転力
が増大して、補助発電機又はエンジン駆動式発電機から
の発電出力が増大する。従って、元々捨てられていた、
排熱回収手段を通過した排ガスの熱エネルギーをも電気
エネルギーに変換して、有効に利用することができるの
で、総合エネルギー効率を一層向上させて、省エネを更
に促進させることができるようになった。又、冷却手段
から得られる水蒸気は飽和蒸気であるが、その飽和蒸気
を熱交換器にて過熱することで、過熱蒸気とする。そし
て、その過熱蒸気が動力発生手段に供給されるので、飽
和蒸気にて駆動する場合に比べて、動力発生手段におけ
るコロージョンを抑制することができるため、装置の耐
久性を向上させることができる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system according to the third aspect, further comprising an exhaust heat recovery means for recovering exhaust heat from exhaust gas discharged from the engine, and passing through the exhaust heat recovery means. A heat exchanger for heating the steam supplied to the power generating means by the exhaust gas is provided. According to the third aspect of the present invention, in the exhaust heat recovery means, the high-temperature exhaust gas discharged from the engine is used as the exhaust heat, for example, at a pressure of 8 kg / cm 2
The high-pressure steam of G is recovered, and the high-pressure steam can be used effectively. Further, the steam supplied to the power generation means is heated by the exhaust gas passing through the exhaust heat recovery means in the heat exchanger and then supplied to the power generation means, so that the supplied steam is heated in the heat exchanger. As the temperature rises, the mechanical torque of the power generation means increases, and the power output from the auxiliary generator or the engine-driven generator increases. Therefore, it was originally abandoned,
The thermal energy of the exhaust gas that has passed through the exhaust heat recovery means can also be converted to electrical energy and used effectively, so that the overall energy efficiency can be further improved and energy savings can be further promoted. . The steam obtained from the cooling means is saturated steam, and the saturated steam is superheated by a heat exchanger to be superheated steam. Then, since the superheated steam is supplied to the power generation means, the corrosion in the power generation means can be suppressed as compared with the case of driving with the saturated steam, so that the durability of the device can be improved.
【０００８】〔請求項４記載の発明〕請求項４に記載の
特徴構成は、前記動力発生手段が、タービンにて構成さ
れていることにある。つまり、タービンは、供給される
水蒸気のエネルギーを機械的な回転力に変換する変換効
率が、容積型蒸気膨張機よりも高いので、動力発生手段
をタービンにて構成することにより、例えば容積型蒸気
膨張機にて構成する場合に比べて、発電効率が高くな
り、発電出力を増大することができる。従って、本発明
を実施するに当たって、総合エネルギー効率を極力高く
する上で好ましい具体構成を提供することができる。The invention according to claim 4 is characterized in that the power generation means is constituted by a turbine. In other words, the turbine has a higher conversion efficiency for converting the energy of the supplied steam into mechanical rotational force than the positive displacement steam expander. The power generation efficiency is higher and the power generation output can be increased as compared with the case where the expansion device is used. Therefore, in carrying out the present invention, it is possible to provide a specific configuration preferable for maximizing the overall energy efficiency.
【０００９】〔請求項５記載の発明〕請求項５に記載の
特徴構成は、前記動力発生手段が、容積型蒸気膨張機に
て構成されていることにある。つまり、容積型蒸気膨張
機は、供給される水蒸気の条件（例えば、供給流量や圧
力）が比較的広い範囲で異なっても、所期の性能を発揮
させることができて、汎用性に優れているので、供給さ
れる水蒸気の条件に対応して設ける容積型蒸気膨張機の
機種の数を少なくすることができる。これに対して、タ
ービンは、供給される水蒸気の条件により、性能が左右
され易く、所期の性能を発揮させることができる水蒸気
の条件の範囲が狭いので、供給される水蒸気の条件に対
応して設けるタービンの機種の数が多くなる。そこで、
動力発生手段を容積型蒸気膨張機にて構成することによ
り、例えばタービンにて構成する場合に比べて、動力発
生手段に係わるコストを低減することができる。従っ
て、本発明を実施するに当たって、実施コストを極力低
減する上で好ましい具体構成を提供することができる。[0009] According to a fifth aspect of the present invention, the power generating means is constituted by a positive displacement steam expander. In other words, the positive displacement steam expander can exhibit the expected performance even when the conditions of the supplied steam (for example, the supply flow rate and the pressure) differ in a relatively wide range, and are excellent in versatility. Therefore, the number of models of the positive displacement steam expanders provided corresponding to the conditions of the supplied steam can be reduced. On the other hand, the performance of the turbine is easily affected by the condition of the supplied steam, and the range of the condition of the steam that can exhibit the expected performance is narrow. The number of turbine models to be installed increases. Therefore,
By configuring the power generating means with a positive displacement steam expander, it is possible to reduce the cost of the power generating means as compared with a case where the power generating means is configured with, for example, a turbine. Therefore, in carrying out the present invention, it is possible to provide a specific configuration preferable for minimizing the implementation cost.
【００１０】〔請求項６記載の発明〕請求項６に記載の
特徴構成は、前記容積型蒸気膨張機の排気側を減圧する
減圧手段が設けられていることにある。請求項６に記載
の特徴構成によれば、容積型蒸気膨張機の排気側が減圧
手段により減圧されて、容積型蒸気膨張機の機械的な回
転力が増大するので、補助発電機又はエンジン駆動式発
電機からの発電出力が増大する。尚、減圧手段を駆動す
るための電力が必要となるものの、その減圧手段を駆動
するため電力は、容積型蒸気膨張機の排気側を減圧する
ことによる発電出力の増大分よりも小さいので、有効と
なる発電出力が増大する。従って、発電効率を向上させ
て、総合エネルギー効率を更に向上させることができる
ようになった。The invention according to claim 6 is characterized in that a pressure reducing means for reducing the pressure on the exhaust side of the positive displacement steam expander is provided. According to the characteristic configuration of the sixth aspect, the exhaust side of the positive displacement steam expander is depressurized by the pressure reducing means, and the mechanical rotational force of the positive displacement steam expander increases, so that the auxiliary generator or the engine driven type is used. The power output from the generator increases. Although electric power for driving the pressure reducing means is required, the electric power for driving the pressure reducing means is less effective than the increase in the power generation output by reducing the pressure on the exhaust side of the positive displacement steam expander. Power generation output increases. Therefore, the power generation efficiency can be improved, and the total energy efficiency can be further improved.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕以下、図１に基
づいて、本発明の第１の実施の形態を説明する。図１に
示すように、コージェネレーションシステムは、エンジ
ン駆動式発電機１と、そのエンジン駆動式発電機１を駆
動するガスエンジン２と、そのガスエンジン２に冷却水
を供給し、その冷却水をガスエンジン２から発生する熱
により沸騰させて生成した水蒸気 （以下、低圧水蒸気
と記載する場合がある）を水蒸気回収経路としての上手
側低圧水蒸気路３に排出しながら、ガスエンジン２を冷
却する冷却手段Ｃと、供給される水をガスエンジン２か
ら排出される排ガスにより加熱して生成した水蒸気（以
下、高圧水蒸気と記載する場合がある）を高圧水蒸気路
１４に排出するように構成した排熱回収手段Ｂを設けた
構成において、冷却手段Ｃから上手側低圧水蒸気路３に
排出される水蒸気のエネルギーを機械的な回転力に変換
する動力発生手段Ｄと、その動力発生手段Ｄの機械的な
回転力によって駆動される補助発電機５を設けてある。
そして、動力発生手段Ｄを蒸気タービン４にて構成して
ある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the cogeneration system includes an engine-driven generator 1, a gas engine 2 that drives the engine-driven generator 1, and supplies cooling water to the gas engine 2, and supplies the cooling water. Cooling that cools the gas engine 2 while discharging steam (hereinafter, sometimes referred to as low-pressure steam) generated by boiling by heat generated from the gas engine 2 to the upstream-side low-pressure steam path 3 as a steam recovery path. Means C and exhaust heat configured to discharge steam (hereinafter, sometimes referred to as high-pressure steam) generated by heating supplied water with exhaust gas discharged from the gas engine 2 to the high-pressure steam path 14. In the configuration in which the recovery means B is provided, power generation for converting the energy of the steam discharged from the cooling means C to the upstream low-pressure steam path 3 into mechanical rotational force. Means D and an auxiliary generator 5 driven by the mechanical torque of the power generating means D are provided.
The power generation means D is constituted by the steam turbine 4.
【００１２】ガスエンジン２には、燃料供給路６を通じ
て都市ガス等の燃料ガスを供給する。冷却手段Ｃは、エ
ンジンジャケット７と、気水分離器８と、それらエンジ
ンジャケット７と気水分離器８とを接続する冷却水循環
路９とを備えて構成してあり、気水分離器８により冷却
水循環路９を通じてエンジンジャケット７に冷却水を循
環供給して、その冷却水をエンジンジャケット７におい
てガスエンジン２から発生する熱により沸騰させ、生成
した水蒸気を気水分離器８にて分離して、上手側低圧水
蒸気路３に排出するように構成してある。尚、図１中の
１０は、気水分離器８に冷却水を補給する冷却水補給路
である。A fuel gas such as city gas is supplied to the gas engine 2 through a fuel supply path 6. The cooling means C includes an engine jacket 7, a steam / water separator 8, and a cooling water circulation path 9 connecting the engine jacket 7 and the steam / water separator 8. The cooling water is circulated and supplied to the engine jacket 7 through the cooling water circulation path 9, the cooling water is boiled in the engine jacket 7 by heat generated from the gas engine 2, and the generated steam is separated by the steam separator 8. , And is configured to be discharged to the well-side low-pressure steam path 3. Incidentally, reference numeral 10 in FIG. 1 denotes a cooling water supply passage for supplying cooling water to the steam separator 8.
【００１３】上手側低圧水蒸気路３を蒸気タービン４に
接続して、上手側低圧水蒸気路３を通じて低圧水蒸気を
蒸気タービン４に供給して蒸気タービン４を駆動するよ
うにしてある。又、蒸気タービン４から下手側低圧水蒸
気路１５に水蒸気が排出される。そして、蒸気タービン
４の出力軸４ａを補助発電機５に連結して、補助発電機
５を駆動するようにしてある。The high-pressure low-pressure steam passage 3 is connected to the steam turbine 4, and low-pressure steam is supplied to the steam turbine 4 through the low-pressure steam passage 3 to drive the steam turbine 4. Further, steam is discharged from the steam turbine 4 to the lower-side low-pressure steam path 15. The output shaft 4 a of the steam turbine 4 is connected to the auxiliary generator 5 to drive the auxiliary generator 5.
【００１４】排熱回収手段Ｂは、給水路１１と、その給
水路１１から供給される水を上手側排ガス路１２を通じ
て供給されるガスエンジン２の排ガスにより加熱して蒸
発させる排ガス熱交換器１３とを備えて構成してあり、
排ガス熱交換器１３で生成した水蒸気を高圧水蒸気路１
４に排出するようになっている。又、排ガス熱交換器１
３を通過した排ガスは、下手側排ガス路１７に排出され
る。The exhaust heat recovery means B comprises a water supply passage 11 and an exhaust gas heat exchanger 13 for heating and evaporating water supplied from the water supply passage 11 by exhaust gas of the gas engine 2 supplied through the upstream exhaust gas passage 12. It is configured with
The steam generated in the exhaust gas heat exchanger 13 is transferred to the high-pressure steam path 1
4 to be discharged. Exhaust gas heat exchanger 1
The exhaust gas passing through 3 is discharged to the lower exhaust gas passage 17.
【００１５】エンジン駆動式発電機１にて発電された電
力及び補助発電機５にて発電された電力は、電力出力路
１６を通じて出力される。従って、本第１実施形態によ
るコージェネレーションシステムでは、電力出力路１６
を通じて得られる電力、高圧水蒸気路１４を通じて得ら
れる高圧水蒸気、及び、下手側低圧水蒸気路１５を通じ
て得られる水蒸気を利用できるようになっている。The electric power generated by the engine-driven generator 1 and the electric power generated by the auxiliary generator 5 are output through a power output path 16. Therefore, in the cogeneration system according to the first embodiment, the power output path 16
, High-pressure steam obtained through the high-pressure steam path 14, and steam obtained through the lower-side low-pressure steam path 15.
【００１６】上記のように構成したコージェネレーショ
ンシステムを用いて、補助発電機５による発電出力を評
価した結果の一例を、下記に示す。尚、このコージェネ
レーションシステムにおけるエンジン駆動式発電機１の
定格発電出力は、５２０ｋＷであり、下記の評価では、
エンジン駆動式発電機１から定格の出力が得られるよう
に運転した。An example of the result of evaluating the power generation output of the auxiliary generator 5 using the cogeneration system configured as described above is shown below. The rated power output of the engine-driven generator 1 in this cogeneration system was 520 kW.
The engine was driven so that a rated output could be obtained from the engine-driven generator 1.
【００１７】〔冷却手段Ｃにて生成される低圧水蒸気の
条件〕 圧力：１Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ 流量：７００Ｋｇ／ｈ 温度：１２０°Ｃ 〔蒸気タービン４の条件〕 タービンランナ回転数：３６００ｒｐｍ 出口蒸気圧力：０Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ 〔補助発電機５の出力〕 １２ｋＷ[Conditions of low-pressure steam generated by cooling means C] Pressure: 1 kg / cm 2 G Flow rate: 700 kg / h Temperature: 120 ° C. [Steam turbine 4 conditions] Turbine runner rotation speed: 3600 rpm Outlet steam pressure : 0Kg / cm 2 G [Output of auxiliary generator 5] 12kW
【００１８】以下、第２〜第１２の各実施形態を説明す
るが、第１実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する
構成要素については、重複説明を避けるために、同じ符
号を付すことにより説明を省略し、主として、第１実施
形態と異なる構成を説明する。Hereinafter, the second to twelfth embodiments will be described. The same reference numerals are given to the same components and components having the same functions as those of the first embodiment in order to avoid redundant description. The description will be omitted, and a configuration different from the first embodiment will be mainly described.
【００１９】〔第２実施形態〕以下、図２に基づいて、
本発明の第２の実施の形態を説明する。図２に示すよう
に、第２実施形態におけるコージェネレーションシステ
ムにおいては、上記の第１実施形態において示したコー
ジェネレーションシステムの構成に加えて、排熱回収手
段Ｂを通過した排ガスにより、動力発生手段Ｄとしての
蒸気タービン４に供給される低圧水蒸気を加熱する蒸気
加熱用熱交換器１８を設けてある。[Second Embodiment] Hereinafter, based on FIG.
A second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, in the cogeneration system according to the second embodiment, in addition to the configuration of the cogeneration system shown in the first embodiment, a power generation unit is provided by exhaust gas passing through the exhaust heat recovery unit B. A steam heating heat exchanger 18 for heating low-pressure steam supplied to the steam turbine 4 as D is provided.
【００２０】この蒸気加熱用熱交換器１８は、下手側排
ガス路１７を通流する排ガスと上手側低圧水蒸気路３を
通流する低圧水蒸気とを熱交換させるように設けて、上
手側低圧水蒸気路３を通流する低圧水蒸気を加熱するよ
うにしてある。つまり、冷却手段Ｃにて生成された飽和
蒸気を蒸気加熱用熱交換器１８にて排ガスにより過熱し
て過熱蒸気とし、その過熱蒸気にて蒸気タービン４を駆
動するように構成してある。従って、第１実施形態にお
いて示したコージェネレーションシステムよりも、補助
発電機５の出力を増大させることができる。又、蒸気タ
ービン４が過熱蒸気にて駆動されるので、飽和蒸気にて
駆動される場合に比べて、タービンランナーのコロージ
ョンを抑制して、耐久性を向上させることができる。The steam heating heat exchanger 18 is provided so as to exchange heat between the exhaust gas flowing through the lower exhaust gas passage 17 and the low pressure steam flowing through the upper low pressure steam passage 3. The low-pressure steam flowing through the passage 3 is heated. That is, the configuration is such that the saturated steam generated by the cooling means C is superheated by the exhaust gas in the steam heating heat exchanger 18 to become superheated steam, and the steam turbine 4 is driven by the superheated steam. Therefore, the output of the auxiliary generator 5 can be increased as compared with the cogeneration system shown in the first embodiment. Further, since the steam turbine 4 is driven by the superheated steam, the corrosion of the turbine runner can be suppressed and the durability can be improved as compared with the case where the steam turbine 4 is driven by the saturated steam.
【００２１】第２実施形態によるコージェネレーション
システムを用いて、補助発電機５による発電出力を評価
した結果の一例を、下記に示す。尚、このコージェネレ
ーションシステムにおけるエンジン駆動式発電機１の定
格発電出力は、上記の第１実施形態のものと同様の５２
０ｋＷであり、下記の評価では、エンジン駆動式発電機
１から定格出力が得られるように運転した。An example of the result of evaluating the power output by the auxiliary generator 5 using the cogeneration system according to the second embodiment is shown below. Note that the rated power output of the engine-driven generator 1 in this cogeneration system is the same as that of the first embodiment.
0 kW, and in the following evaluation, operation was performed so that the rated output could be obtained from the engine-driven generator 1.
【００２２】〔冷却手段Ｃにて生成される低圧水蒸気の
条件〕 圧力：１Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ 流量：７００Ｋｇ／ｈ 温度：１２０°Ｃ 〔蒸気加熱用熱交換器１８の条件〕 排ガスの温度：１６０°Ｃ 排ガスの流量：１７２３Ｎｍ3 ／ｈ 入口蒸気温度：１２０°Ｃ 出口蒸気温度：１５０°Ｃ 〔蒸気タービン４の条件〕 タービンランナ回転数：３６００ｒｐｍ 出口蒸気圧力：０Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ 〔補助発電機５の出力〕 １５ｋＷ[Conditions of low-pressure steam generated by cooling means C] Pressure: 1 Kg / cm 2 G Flow rate: 700 Kg / h Temperature: 120 ° C [Conditions of heat exchanger 18 for steam heating] Temperature of exhaust gas: 160 ° C Exhaust gas flow rate: 1723Nm 3 / h Inlet steam temperature: 120 ° C Outlet steam temperature: 150 ° C [Conditions of steam turbine 4] Turbine runner rotation speed: 3600 rpm Outlet steam pressure: 0 Kg / cm 2 G [Auxiliary generator 5 output] 15 kW
【００２３】〔第３実施形態〕以下、図３に基づいて、
本発明の第３の実施の形態を説明する。第３実施形態に
おけるコージェネレーションシステムは、エンジン駆動
式発電機１と、そのエンジン駆動式発電機１を駆動する
ガスエンジン２と、冷却手段Ｃと、排熱回収手段Ｂを、
第１実施形態と同様に設けた構成において、冷却手段Ｃ
から上手側低圧水蒸気路３に排出される水蒸気のエネル
ギーを機械的な回転力に変換する動力発生手段Ｄと、そ
の動力発生手段Ｄの機械的な回転力によって駆動される
補助発電機５を設け、この第３実施形態においては、動
力発生手段Ｄを容積型蒸気膨張機Ｅにて構成してある。[Third Embodiment] Hereinafter, based on FIG.
A third embodiment of the present invention will be described. The cogeneration system according to the third embodiment includes an engine-driven generator 1, a gas engine 2 that drives the engine-driven generator 1, a cooling unit C, and an exhaust heat recovery unit B.
In the configuration provided in the same manner as in the first embodiment, the cooling means C
Power generating means D for converting the energy of the steam discharged from the steam into the low-pressure steam path 3 on the upstream side into mechanical torque, and an auxiliary generator 5 driven by the mechanical torque of the power generator D In the third embodiment, the power generating means D is constituted by a positive displacement steam expander E.
【００２４】所謂、リショルム型圧縮機を、蒸気膨張機
として作動させることにより、容積型蒸気膨張機Ｅとし
て機能させる。即ち、リショルム型圧縮機を圧縮機とし
て作動させるときの吐出口に、冷却手段Ｃからの水蒸気
を供給し、圧縮機として作動させるときの入力軸を出力
軸として、圧縮機として作動させるときの吐出口から供
給した水蒸気により出力軸を回転させるように作動させ
ることにより、リショルム型圧縮機を蒸気膨張機として
作動させる。以下、蒸気膨張機として作動させる状態の
リショルム型圧縮機を、リショルム型蒸気膨張機２０と
称する。そして、リショルム型蒸気膨張機２０の給気口
（圧縮機として作動させるときの吐出口に相当する）
に、上手側低圧水蒸気路３を接続し、排気口に下手側低
圧水蒸気路１５を接続し、リショルム型蒸気膨張機２０
の出力軸２０ａを補助発電機５に連結して、補助発電機
５を駆動するようにしてある。By operating a so-called resholl type compressor as a steam expander, it functions as a positive displacement steam expander E. That is, the steam from the cooling means C is supplied to the discharge port when the Rischholm compressor is operated as a compressor, and the input shaft when the compressor is operated as an output shaft and the discharge when the compressor is operated as a compressor. By operating the output shaft with the steam supplied from the outlet to rotate the output shaft, the Richholm-type compressor is operated as a steam expander. Hereinafter, the Resholm type compressor operated in a state of operating as a steam expander is referred to as a Resholm type steam expander 20. Then, the air supply port of the reschorm type steam expander 20 (corresponding to the discharge port when operating as a compressor).
The lower-side low-pressure steam passage 3 is connected to the lower side, and the lower-side low-pressure steam passage 15 is connected to the exhaust port.
Is connected to the auxiliary generator 5 to drive the auxiliary generator 5.
【００２５】上記のように構成したコージェネレーショ
ンシステムを用いて、補助発電機５による発電出力を評
価した結果の一例を、下記に示す。尚、第１実施形態と
同様に、エンジン駆動式発電機１の定格発電出力は５２
０ｋＷであり、下記の評価では、エンジン駆動式発電機
１から定格出力が得られるように運転した。An example of the result of evaluating the power output by the auxiliary generator 5 using the cogeneration system configured as described above is shown below. Note that, similarly to the first embodiment, the rated power output of the engine-driven generator 1 is 52
0 kW, and in the following evaluation, operation was performed so that the rated output could be obtained from the engine-driven generator 1.
【００２６】〔冷却手段Ｃにて生成される低圧水蒸気の
条件〕 圧力：１Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ 流量：７００Ｋｇ／ｈ 温度：１２０°Ｃ 〔補助発電機５の出力〕 １１．１ｋＷ[Conditions of low-pressure steam generated by cooling means C] Pressure: 1 kg / cm 2 G Flow rate: 700 kg / h Temperature: 120 ° C [Output of auxiliary generator 5] 11.1 kW
【００２７】〔第４実施形態〕以下、図４に基づいて、
本発明の第４の実施の形態を説明する。図４に示すよう
に、第４実施形態におけるコージェネレーションシステ
ムにおいては、上記の第３実施形態において示したコー
ジェネレーションシステムの構成に加えて、排熱回収手
段Ｂを通過した排ガスにより、動力発生手段Ｄとしての
リショルム型蒸気膨張機２０に供給される低圧水蒸気を
加熱する蒸気加熱用熱交換器１８を設けてある。[Fourth Embodiment] Hereinafter, based on FIG.
A fourth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 4, in the cogeneration system according to the fourth embodiment, in addition to the configuration of the cogeneration system shown in the above third embodiment, power generation means is provided by exhaust gas passing through the exhaust heat recovery means B. A steam heating heat exchanger 18 for heating the low-pressure steam supplied to the D-scholl-type steam expander 20 as D is provided.
【００２８】この蒸気加熱用熱交換器１８は、上記の第
２実施形態と同様に、下手側排ガス路１７を通流する排
ガスと上手側低圧水蒸気路３を通流する低圧水蒸気とを
熱交換させるように設けて、上手側低圧水蒸気路３を通
流する低圧水蒸気を加熱するようにして、冷却手段Ｃに
て生成された飽和蒸気を蒸気加熱用熱交換器１８にて排
ガスにより過熱して過熱蒸気とし、その過熱蒸気にてリ
ショルム型蒸気膨張機２０を駆動するように構成してあ
る。従って、第３実施形態において示したコージェネレ
ーションシステムよりも、補助発電機５の出力を２０〜
２５％程度増大させることができる。又、リショルム型
蒸気膨張機２０が過熱蒸気にて駆動されるので、飽和蒸
気にて駆動される場合に比べて、耐久性を向上させるこ
とができる。The steam heating heat exchanger 18 exchanges heat between the exhaust gas flowing through the lower exhaust passage 17 and the low-pressure steam flowing through the upper low-pressure steam passage 3 in the same manner as in the second embodiment. So that the low-pressure steam flowing through the upstream low-pressure steam path 3 is heated, and the saturated steam generated by the cooling means C is superheated by the exhaust gas in the steam heating heat exchanger 18. The superheated steam is used, and the superheated steam is used to drive the Risholm-type steam expander 20. Therefore, the output of the auxiliary generator 5 is set to 20 to
It can be increased by about 25%. In addition, since the reschorm-type steam expander 20 is driven by superheated steam, the durability can be improved as compared with the case of being driven by saturated steam.
【００２９】〔第５実施形態〕以下、図５に基づいて、
本発明の第５の実施の形態を説明する。第５実施形態に
おけるコージェネレーションシステムは、上記の第３実
施形態において示したコージェネレーションシステムの
構成に加えて、リショルム型蒸気膨張機２０の排気側を
減圧する減圧手段としての真空ポンプ２１を設けてあ
る。[Fifth Embodiment] Hereinafter, based on FIG.
A fifth embodiment of the present invention will be described. The cogeneration system according to the fifth embodiment is provided with a vacuum pump 21 as a depressurizing means for depressurizing the exhaust side of the Richorm-type steam expander 20 in addition to the configuration of the cogeneration system shown in the third embodiment. is there.
【００３０】説明を加えると、リショルム型蒸気膨張機
２０の排気口に接続した下手側低圧水蒸気路１５に、復
水器２２を接続し、その復水器２２の気相部に、排気路
２３を介して真空ポンプ２１を接続して、リショルム型
蒸気膨張機２０の排気側を減圧するようにしてある。
又、復水器２２の液相部と冷却水補給路１０とを、復水
ポンプ２４を介装した復水路２５にて接続して、復水を
冷却水として、気水分離器８に戻すように構成してあ
る。図５中の２６は、復水器２２を冷却するために冷却
水を通流させる冷却水路であり、２７は、冷却水路２６
に冷却水を通流させる冷却水ポンプである。More specifically, a condenser 22 is connected to the lower-side low-pressure steam path 15 connected to the exhaust port of the Rischholm type steam expander 20, and an exhaust path 23 is connected to the gas phase of the condenser 22. The vacuum pump 21 is connected through the, and the pressure on the exhaust side of the Richholm-type steam expander 20 is reduced.
Also, the liquid phase portion of the condenser 22 and the cooling water supply path 10 are connected by a condenser path 25 provided with a condenser pump 24, and the condensate is returned to the steam separator 8 as cooling water. It is configured as follows. Reference numeral 26 in FIG. 5 denotes a cooling water passage through which cooling water flows to cool the condenser 22, and 27 denotes a cooling water passage 26.
This is a cooling water pump that allows cooling water to flow through.
【００３１】従って、リショルム型蒸気膨張機２０の排
気側が真空ポンプ２１により減圧されるので、第３実施
形態におけるコージェネレーションシステムよりも、リ
ショルム型蒸気膨張機２０の出力軸２０ａの回転力が増
大して、補助発電機５からの発電出力が増大する。尚、
リショルム型蒸気膨張機２０の排気側を減圧するため
に、真空ポンプ２１、復水ポンプ２４及び冷却水ポンプ
２７から成る補機が必要となり、その補機を駆動するた
めの電力が必要となるものの、その補機駆動用電力は、
リショルム型蒸気膨張機２０の排気側を減圧することに
よる補助発電機５の発電出力の増大分よりも小さいの
で、有効となる発電出力が増大する。尚、発電出力の実
増分は、補助発電機５の発電出力から補機駆動用電力を
減じた値となる。Therefore, since the exhaust side of the reshoil type steam expander 20 is depressurized by the vacuum pump 21, the rotational force of the output shaft 20a of the reshroom type steam expander 20 is increased as compared with the cogeneration system in the third embodiment. As a result, the power output from the auxiliary generator 5 increases. still,
In order to reduce the pressure on the exhaust side of the Rhischholm-type steam expander 20, auxiliary equipment including a vacuum pump 21, a condensate pump 24 and a cooling water pump 27 is required, and although electric power for driving the auxiliary equipment is required, , Its auxiliary equipment drive power is
Since it is smaller than the increase in the power generation output of the auxiliary generator 5 due to the pressure reduction on the exhaust side of the reshroom type steam expander 20, the effective power generation output increases. Note that the actual increment of the power generation output is a value obtained by subtracting the auxiliary device driving power from the power generation output of the auxiliary generator 5.
【００３２】上記のように構成したコージェネレーショ
ンシステムを用いて、補助発電機５による発電出力を評
価した結果の一例を、下記に示す。尚、第１実施形態と
同様に、エンジン駆動式発電機１の定格発電出力は５２
０ｋＷであり、リショルム型蒸気膨張機２０の排気側
を、−０．８Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇに減圧する。An example of the result of evaluating the power output by the auxiliary generator 5 using the cogeneration system configured as described above is shown below. Note that, similarly to the first embodiment, the rated power output of the engine-driven generator 1 is 52
0 kW, and the pressure on the exhaust side of the Risholm type steam expander 20 is reduced to −0.8 kg / cm 2 G.
【００３３】〔冷却手段Ｃにて生成される低圧水蒸気の
条件〕 圧力：１Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ 流量：７００Ｋｇ／ｈ 温度：１２０°Ｃ 〔補助発電機５の出力〕 ３２．５ｋＷ 〔補機の駆動電力〕 ５．５ｋＷ 〔実増発電出力〕 ２７．０ｋＷ[Conditions of low-pressure steam generated by cooling means C] Pressure: 1 kg / cm 2 G Flow rate: 700 kg / h Temperature: 120 ° C [Output of auxiliary generator 5] 32.5 kW [Drive of auxiliary equipment] Power] 5.5 kW [Actual power generation output] 27.0 kW
【００３４】〔第６実施形態〕以下、図６に基づいて、
本発明の第６の実施の形態を説明する。図６に示すよう
に、第６実施形態におけるコージェネレーションシステ
ムにおいては、上記の第５実施形態において示したコー
ジェネレーションシステムの構成に加えて、排熱回収手
段Ｂを通過した排ガスにより、動力発生手段Ｄとしての
リショルム型蒸気膨張機２０に供給される低圧水蒸気を
加熱する蒸気加熱用熱交換器１８を設けてある。[Sixth Embodiment] Hereinafter, based on FIG.
A sixth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 6, in the cogeneration system according to the sixth embodiment, in addition to the configuration of the cogeneration system shown in the fifth embodiment, a power generation unit is provided by exhaust gas passing through the exhaust heat recovery unit B. A steam heating heat exchanger 18 for heating the low-pressure steam supplied to the D-scholl-type steam expander 20 as D is provided.
【００３５】従って、冷却手段Ｃにて生成された飽和蒸
気が蒸気加熱用熱交換器１８にて排ガスにより過熱され
て、その過熱蒸気にてリショルム型蒸気膨張機２０が駆
動されるので、第５実施形態において示したコージェネ
レーションシステムよりも、補助発電機５の出力が増加
して、発電出力の実増分を２０〜２５％程度増大させる
ことができる。Accordingly, the saturated steam generated by the cooling means C is superheated by the exhaust gas in the steam heating heat exchanger 18, and the superheated steam drives the reshroom type steam expander 20, so that the fifth As compared with the cogeneration system shown in the embodiment, the output of the auxiliary generator 5 is increased, and the actual increment of the power generation output can be increased by about 20 to 25%.
【００３６】〔第７実施形態〕以下、図７に基づいて、
本発明の第７の実施の形態を説明する。第７実施形態に
おけるコージェネレーションシステムは、エンジン駆動
式発電機１と、そのエンジン駆動式発電機１を駆動する
ガスエンジン２と、冷却手段Ｃと、排熱回収手段Ｂを、
第１実施形態と同様に設けた構成において、冷却手段Ｃ
から上手側低圧水蒸気路３に排出される水蒸気のエネル
ギーを機械的な回転力に変換する動力発生手段Ｄを、ガ
スエンジン２に対して、その回転を補助するように連結
してある。[Seventh Embodiment] Hereinafter, based on FIG.
A seventh embodiment of the present invention will be described. The cogeneration system according to the seventh embodiment includes an engine-driven generator 1, a gas engine 2 that drives the engine-driven generator 1, a cooling unit C, and an exhaust heat recovery unit B.
In the configuration provided in the same manner as in the first embodiment, the cooling means C
Power generation means D for converting the energy of the steam discharged from the steam generator into the low-pressure steam passage 3 on the upstream side into mechanical rotational force is connected to the gas engine 2 so as to assist the rotation thereof.
【００３７】動力発生手段Ｄは、第１実施形態と同様の
蒸気タービン４にて構成し、第１実施形態と同様に、上
手側低圧水蒸気路３を蒸気タービン４に接続して、上手
側低圧水蒸気路３を通じて低圧水蒸気を蒸気タービン４
に供給して蒸気タービン４を駆動し、蒸気タービン４か
ら下手側低圧水蒸気路１５に水蒸気が排出されるように
してある。そして、ガスエンジン２のクランク軸２ａと
蒸気タービン４の出力軸４ａとを、ワンウエーカップリ
ング２８にて連結することにより、蒸気タービン４を、
ガスエンジン２に対して、その回転を補助するように連
結してある。The power generating means D comprises a steam turbine 4 similar to that of the first embodiment, and similarly to the first embodiment, connects the upstream low-pressure steam path 3 to the steam turbine 4 to provide the upstream low-pressure steam. Low-pressure steam is passed through a steam passage 3 to a steam turbine 4
To drive the steam turbine 4 so that steam is discharged from the steam turbine 4 to the lower-side low-pressure steam path 15. Then, by connecting the crankshaft 2 a of the gas engine 2 and the output shaft 4 a of the steam turbine 4 by a one-way coupling 28, the steam turbine 4 is
It is connected to the gas engine 2 so as to assist its rotation.
【００３８】ワンウエーカップリング２８は、図１３に
示すように、対面状態で互いに噛み合うように配置され
た第１連結部材２８ａ及び第２連結部材２８ｂと、第１
連結部材２８ａを軸芯方向に移動自在な状態で一体回転
するように支持した第１軸部２８ｃと、第２連結部材２
８ｂを一体回転するように接続した第２軸部２８ｄと、
第１連結部材２８ａを第２連結部材２８ｂに当て付ける
ように付勢するバネ体２８ｅとを備えて構成してある。
第１連結部材２８ａにおける第２連結部材２８ｂに対向
する面には、回転方向上手側が傾斜状となる形状の歯部
の複数をリング状に備えさせてあり、第２連結部材２８
ｂにおける第１連結部材２８ａに対向する面には、第１
連結部材２８ａの複数の歯部に噛み合うように、複数の
歯部をリング状に備えさせてある。そして、第１軸部２
８ｃをガスエンジン２のクランク軸２ａに接続し、第２
軸部２８ｄを蒸気タービン４の出力軸４ａに接続して、
蒸気タービン４を、その回転方向及び回転速度がガスエ
ンジン２と同じになるように、又は、回転方向がガスエ
ンジン２と同じで、回転速度がガスエンジン２よりも速
くなるように駆動して、蒸気タービン４により、ガスエ
ンジン２の回転を補助するように構成してある。As shown in FIG. 13, the one-way coupling 28 includes a first connecting member 28a and a second connecting member 28b which are disposed so as to mesh with each other in a facing state.
A first shaft portion 28c supporting the connecting member 28a so as to be integrally rotatable while being movable in the axial direction, and a second connecting member 2
A second shaft portion 28d which is connected to rotate the shaft 8b integrally;
And a spring body 28e for urging the first connecting member 28a to abut the second connecting member 28b.
The surface of the first connecting member 28a facing the second connecting member 28b is provided with a plurality of teeth having a shape in which the upper side in the rotational direction is inclined in a ring shape.
b, the surface facing the first connecting member 28a
A plurality of teeth are provided in a ring shape so as to mesh with the plurality of teeth of the connecting member 28a. And the first shaft portion 2
8c is connected to the crankshaft 2a of the gas engine 2 and the second
The shaft 28d is connected to the output shaft 4a of the steam turbine 4,
The steam turbine 4 is driven such that its rotation direction and rotation speed are the same as those of the gas engine 2, or such that the rotation direction is the same as that of the gas engine 2 and the rotation speed is higher than that of the gas engine 2, The steam turbine 4 is configured to assist the rotation of the gas engine 2.
【００３９】従って、ガスエンジン２の出力は、蒸気タ
ービン４によって回転が補助される分、増大するので、
エンジン駆動式発電機１の発電出力が増大する。ちなみ
に、エンジン駆動式発電機１の発電出力の増大分は、第
１実施形態における補助発電機５の発電出力と略同一で
ある。Accordingly, the output of the gas engine 2 is increased by the amount that the rotation is assisted by the steam turbine 4,
The power output of the engine-driven generator 1 increases. Incidentally, the increase in the power output of the engine-driven generator 1 is substantially the same as the power output of the auxiliary generator 5 in the first embodiment.
【００４０】〔第８実施形態〕以下、図８に基づいて、
本発明の第８の実施の形態を説明する。図８に示すよう
に、第８実施形態におけるコージェネレーションシステ
ムにおいては、上記の第７実施形態において示したコー
ジェネレーションシステムの構成に加えて、排熱回収手
段Ｂを通過した排ガスにより、動力発生手段Ｄとしての
蒸気タービン４に供給される低圧水蒸気を加熱する蒸気
加熱用熱交換器１８を設けてある。従って、冷却手段Ｃ
にて生成された飽和蒸気が蒸気加熱用熱交換器１８にて
排ガスにより過熱されて、その過熱蒸気にて蒸気タービ
ン４が駆動されるので、第７実施形態において示したコ
ージェネレーションシステムよりも、エンジン駆動式発
電機１の出力を更に増大させることができる。[Eighth Embodiment] Hereinafter, based on FIG.
An eighth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 8, in the cogeneration system according to the eighth embodiment, in addition to the configuration of the cogeneration system shown in the seventh embodiment, the power generation means is provided by the exhaust gas passing through the exhaust heat recovery means B. A steam heating heat exchanger 18 for heating low-pressure steam supplied to the steam turbine 4 as D is provided. Therefore, the cooling means C
Is heated by the exhaust gas in the steam heating heat exchanger 18, and the steam turbine 4 is driven by the superheated steam. The output of the engine-driven generator 1 can be further increased.
【００４１】〔第９実施形態〕以下、図９に基づいて、
本発明の第９の実施の形態を説明する。第９実施形態に
おけるコージェネレーションシステムは、エンジン駆動
式発電機１と、そのエンジン駆動式発電機１を駆動する
ガスエンジン２と、冷却手段Ｃと、排熱回収手段Ｂを、
第１実施形態と同様に設けた構成において、冷却手段Ｃ
から上手側低圧水蒸気路３に排出される水蒸気のエネル
ギーを機械的な回転力に変換する動力発生手段Ｄを、ガ
スエンジン２に対して、その回転を補助するように連結
してある。[Ninth Embodiment] Hereinafter, based on FIG.
A ninth embodiment of the present invention will be described. The cogeneration system according to the ninth embodiment includes an engine-driven generator 1, a gas engine 2 that drives the engine-driven generator 1, a cooling unit C, and an exhaust heat recovery unit B.
In the configuration provided in the same manner as in the first embodiment, the cooling means C
Power generation means D for converting the energy of the steam discharged from the steam generator into the low-pressure steam passage 3 on the upstream side into mechanical rotational force is connected to the gas engine 2 so as to assist the rotation thereof.
【００４２】動力発生手段Ｄは、第３実施形態と同様
の、容積型蒸気膨張機Ｅとしてのリショルム型蒸気膨張
機２０にて構成し、リショルム型蒸気膨張機２０の給気
口に、上手側低圧水蒸気路３を接続し、排気口に下手側
低圧水蒸気路１５を接続してある。そして、ガスエンジ
ン２のクランク軸２ａとリショルム型蒸気膨張機２０の
出力軸２０ａとを、図１３に示すワンウエーカップリン
グ２８にて連結することにより、リショルム型蒸気膨張
機２０を、ガスエンジン２に対して、その回転を補助す
るように連結してある。具体的には、ガスエンジン２の
クランク軸２ａをワンウエーカップリング２８の第１軸
部２８ｃに接続し、リショルム型蒸気膨張機２０の出力
軸２０ａをワンウエーカップリング２８の第２軸部２８
ｄに接続して、リショルム型蒸気膨張機２０を、その回
転方向及び回転速度がガスエンジン２と同じになるよう
に、又は、回転方向がガスエンジン２と同じで、回転速
度がガスエンジン２よりも速くなるように駆動して、リ
ショルム型蒸気膨張機２０により、ガスエンジン２の回
転を補助するように構成してある。The power generating means D is constituted by a reshroom type steam expander 20 as a positive displacement type steam expander E similar to the third embodiment. The low-pressure steam passage 3 is connected, and the lower-side low-pressure steam passage 15 is connected to the exhaust port. Then, by connecting the crankshaft 2a of the gas engine 2 and the output shaft 20a of the Richorm-type steam expander 20 with a one-way coupling 28 shown in FIG. On the other hand, they are connected to assist the rotation. More specifically, the crankshaft 2 a of the gas engine 2 is connected to the first shaft portion 28 c of the one-way coupling 28, and the output shaft 20 a of the Rischholm type steam expander 20 is connected to the second shaft portion 28 of the one-way coupling 28.
d, so that the rotation direction and the rotation speed of the Rischholm type steam expander 20 are the same as those of the gas engine 2 or the rotation direction is the same as that of the gas engine 2 and the rotation speed is higher than that of the gas engine 2. The speed is also increased so that the rotation of the gas engine 2 is assisted by the Richorm-type steam expander 20.
【００４３】従って、ガスエンジン２の出力は、リショ
ルム型蒸気膨張機２０によって回転が補助される分、増
大するので、エンジン駆動式発電機１の発電出力が増大
する。ちなみに、エンジン駆動式発電機１の発電出力の
増大分は、第３実施形態における補助発電機５の発電出
力と略同一である。Accordingly, the output of the gas engine 2 is increased by the amount of the rotation assisted by the Richolm-type steam expander 20, so that the output of the engine-driven generator 1 is increased. Incidentally, the increase in the power generation output of the engine-driven generator 1 is substantially the same as the power generation output of the auxiliary generator 5 in the third embodiment.
【００４４】〔第１０実施形態〕以下、図１０に基づい
て、本発明の第１０の実施の形態を説明する。図１０に
示すように、第１０実施形態におけるコージェネレーシ
ョンシステムにおいては、上記の第９実施形態において
示したコージェネレーションシステムの構成に加えて、
排熱回収手段Ｂを通過した排ガスにより、動力発生手段
Ｄとしてのリショルム型蒸気膨張機２０に供給される低
圧水蒸気を加熱する蒸気加熱用熱交換器１８を設けてあ
る。従って、冷却手段Ｃにて生成された飽和蒸気が蒸気
加熱用熱交換器１８にて排ガスにより過熱されて、その
過熱蒸気にてリショルム型蒸気膨張機２０が駆動される
ので、第９実施形態において示したコージェネレーショ
ンシステムよりも、エンジン駆動式発電機１の出力を更
に増大させることができる。[Tenth Embodiment] Hereinafter, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, in the cogeneration system according to the tenth embodiment, in addition to the configuration of the cogeneration system shown in the ninth embodiment,
A steam heating heat exchanger 18 is provided for heating low-pressure steam supplied to the Rishholm-type steam expander 20 as power generation means D by the exhaust gas passing through the exhaust heat recovery means B. Accordingly, the saturated steam generated by the cooling means C is superheated by the exhaust gas in the heat exchanger 18 for steam heating, and the superheated steam drives the Richholm-type steam expander 20. The output of the engine-driven generator 1 can be further increased as compared with the illustrated cogeneration system.
【００４５】〔第１１実施形態〕以下、図１１に基づい
て、本発明の第１１の実施の形態を説明する。第１１実
施形態におけるコージェネレーションシステムは、上記
の第９実施形態において示したコージェネレーションシ
ステムの構成に加えて、リショルム型蒸気膨張機２０の
排気側を減圧する減圧手段としての真空ポンプ２１を設
けてある。[Eleventh Embodiment] An eleventh embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The cogeneration system according to the eleventh embodiment is provided with a vacuum pump 21 as a depressurizing means for depressurizing the exhaust side of the Richorm-type steam expander 20 in addition to the configuration of the cogeneration system shown in the ninth embodiment. is there.
【００４６】従って、リショルム型蒸気膨張機２０の排
気側が真空ポンプ２１により減圧されるので、第９実施
形態におけるコージェネレーションシステムよりも、リ
ショルム型蒸気膨張機２０の出力軸２０ａの回転力が増
大して、エンジン駆動式発電機１からの発電出力が増大
する。尚、リショルム型蒸気膨張機２０の排気側を減圧
するために、真空ポンプ２１、復水ポンプ２４及び冷却
水ポンプ２７から成る補機が必要となり、その補機を駆
動するための電力が必要となるものの、その補機駆動用
電力は、リショルム型蒸気膨張機２０の排気側を減圧し
たことによるエンジン駆動式発電機１の発電出力の増大
分よりも小さいので、有効となる電力が増大する。尚、
発電出力の実増分は、リショルム型蒸気膨張機２０の排
気側を減圧したことによるエンジン駆動式発電機１の発
電出力の増大分から補機駆動用電力を減じた値となる。
ちなみに、第１１実施形態におけるコージェネレーショ
ンシステムにおいて、第５実施形態と同様に、リショル
ム型蒸気膨張機２０の排気側を、−０．８Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇに減圧すると、発電出力の実増分は、第５実施形態の
コージェネレーションシステムにおける発電出力の実増
分と略同一である。Therefore, since the exhaust side of the reshoil type steam expander 20 is depressurized by the vacuum pump 21, the rotational force of the output shaft 20a of the reshroom type steam expander 20 is increased as compared with the cogeneration system in the ninth embodiment. Thus, the power output from the engine-driven generator 1 increases. In addition, in order to reduce the pressure on the exhaust side of the Risholm-type steam expander 20, auxiliary equipment including a vacuum pump 21, a condensate pump 24, and a cooling water pump 27 is required, and electric power for driving the auxiliary equipment is required. However, the auxiliary device driving power is smaller than the increase in the power generation output of the engine-driven generator 1 due to the reduced pressure on the exhaust side of the Richolm type steam expander 20, so that the effective power increases. still,
The actual increment of the power generation output is a value obtained by subtracting the power for driving the auxiliary equipment from the increase in the power generation output of the engine-driven generator 1 due to the pressure reduction on the exhaust side of the Rischholm type steam expander 20.
Incidentally, in the cogeneration system according to the eleventh embodiment, similarly to the fifth embodiment, the exhaust side of the Richorm-type steam expander 20 is set to −0.8 kg / cm 2.
When the pressure is reduced to G, the actual increment of the power generation output is substantially the same as the actual increment of the power generation output in the cogeneration system of the fifth embodiment.
【００４７】〔第１２実施形態〕以下、図１２に基づい
て、本発明の第１２の実施の形態を説明する。図１２に
示すように、第１２実施形態におけるコージェネレーシ
ョンシステムにおいては、上記の第１１実施形態におい
て示したコージェネレーションシステムの構成に加え
て、排熱回収手段Ｂを通過した排ガスにより、動力発生
手段Ｄとしてのリショルム型蒸気膨張機２０に供給され
る低圧水蒸気を加熱する蒸気加熱用熱交換器１８を設け
てある。[Twelfth Embodiment] Hereinafter, a twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12, in the cogeneration system according to the twelfth embodiment, in addition to the configuration of the cogeneration system shown in the eleventh embodiment, power generation means is provided by exhaust gas passing through the exhaust heat recovery means B. A steam heating heat exchanger 18 for heating the low-pressure steam supplied to the D-scholl-type steam expander 20 as D is provided.
【００４８】従って、冷却手段Ｃにて生成された飽和蒸
気が蒸気加熱用熱交換器１８にて排ガスにより過熱され
て、その過熱蒸気にてリショルム型蒸気膨張機２０が駆
動されるので、第１１実施形態において示したコージェ
ネレーションシステムよりも、エンジン駆動式発電機１
の出力が更に増加して、発電出力の実増分を増大させる
ことができる。Therefore, the saturated steam generated by the cooling means C is superheated by the exhaust gas in the steam heating heat exchanger 18 and the superheated steam drives the reshroom type steam expander 20. The engine-driven generator 1 is more suitable than the cogeneration system shown in the embodiment.
Is further increased, and the actual increment of the power generation output can be increased.
【００４９】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 （イ） コージェネレーションシステムの運転条件は、
上記の各実施形態において例示した条件、例えば、第１
実施形態において補助発電機５の発電出力を評価するた
めに示した各種条件に限定されるものではなく、本発明
を適用するコージェネレーションシステムの仕様に応じ
て適宜変更可能である。例えば、上記の第１〜第６の各
実施形態においては、エンジン駆動式発電機１から定格
の出力が得られるように運転して、コージェネレーショ
ンシステム全体としての発電出力が、補助発電機５から
の発電出力分だけ、エンジン駆動式発電機１の定格出力
よりも大きくなるように運転する場合について例示した
が、これに代えて、コージェネレーションシステムの全
体としての発電出力が、エンジン駆動式発電機１の定格
出力と同じになるように運転しても良い。この場合は、
補助発電機５の発電出力分だけ、エンジン駆動式発電機
１の発電出力を低下させることができるので、補助発電
機５の発電出力に相当する分の燃料ガスを削減すること
ができる。[Another Embodiment] Next, another embodiment will be described. (B) The operating conditions of the cogeneration system
The conditions exemplified in the above embodiments, for example, the first condition
The embodiment is not limited to the various conditions shown for evaluating the power generation output of the auxiliary generator 5, but can be appropriately changed according to the specifications of the cogeneration system to which the present invention is applied. For example, in each of the above-described first to sixth embodiments, the operation is performed such that a rated output is obtained from the engine-driven generator 1, and the generated output of the cogeneration system as a whole is output from the auxiliary generator 5. Although the case where the engine is operated so as to be larger than the rated output of the engine-driven generator 1 by the power output of the engine-driven generator 1, the power generation output of the cogeneration system as a whole is 1 may be operated so as to be the same as the rated output. in this case,
Since the power output of the engine-driven generator 1 can be reduced by the power output of the auxiliary generator 5, the amount of fuel gas corresponding to the power output of the auxiliary generator 5 can be reduced.
【００５０】又、第７〜第１２の各実施形態において
は、エンジン駆動式発電機１の発電出力が、本発明を採
用しない状態におけるエンジン駆動式発電機１の元々の
定格出力になるように運転すると、エンジン駆動式発電
機１の回転が動力発生手段Ｄにより補助されることによ
ってエンジン駆動式発電機１の発電出力が増大する分に
相当する燃料ガスを、削減することができる。又、その
状態から、燃料ガスの供給量を増大すると、発電出力
を、本発明を採用しない状態におけるエンジン駆動式発
電機１の元々の定格出力よりも増大させることができ
る。In each of the seventh to twelfth embodiments, the power output of the engine-driven generator 1 is set to the original rated output of the engine-driven generator 1 in a state where the present invention is not employed. During operation, the rotation of the engine-driven generator 1 is assisted by the power generation means D, so that the amount of fuel gas corresponding to the increase in the power generation output of the engine-driven generator 1 can be reduced. When the supply amount of the fuel gas is increased from that state, the power generation output can be made larger than the original rated output of the engine-driven generator 1 in a state where the present invention is not employed.
【００５１】（ロ） 容積型蒸気膨張機Ｅの具体構成と
して、上記の実施形態では、回転式圧縮機のうちのネジ
式圧縮機の一種であるリショルム型圧縮機を蒸気膨張機
として作動させることにより、容積型蒸気膨張機Ｅとし
て機能させる場合について例示したが、容積型蒸気膨張
機Ｅの具体構成は、これに限定されるものではない。例
えば、リショルム型圧縮機以外のネジ式圧縮機を、蒸気
膨張機として機能させても良い。又、ネジ式圧縮機以外
の回転式圧縮機を蒸気膨張機として機能させても良い。
又、往復式圧縮機を蒸気膨張機として機能させても良
い。 （ハ） 動力発生手段Ｄの具体構成としては、上記の実
施形態において例示した蒸気タービン４や容積型蒸気膨
張機Ｅに限定されるものではなく、種々のものが適用可
能であり、例えば、ターボ型圧縮機を蒸気膨張機として
機能させるように構成したものを適用しても良い。(B) As a specific configuration of the positive displacement steam expander E, in the above-described embodiment, a rotary type compressor, which is a kind of screw compressor among rotary compressors, is operated as a steam expander. Thus, the case of functioning as the positive displacement steam expander E is described above, but the specific configuration of the positive displacement steam expander E is not limited to this. For example, a screw-type compressor other than the Rishholm-type compressor may function as the steam expander. Further, a rotary compressor other than the screw compressor may function as the steam expander.
Further, the reciprocating compressor may function as a steam expander. (C) The specific configuration of the power generation means D is not limited to the steam turbine 4 or the positive displacement steam expander E exemplified in the above embodiment, and various types can be applied. A compressor configured to function as a steam expander may be applied.
【００５２】（ニ） 上記の第１〜第６の各実施形態に
おいて、補助発電機５は、同期式及び誘導式のいずれで
も用いることができる。ちなみに、エンジン駆動式発電
機１は同期式が用いられるので、補助発電機５は誘導式
を用いると、誘導式の補助発電機５は、同期式のエンジ
ン駆動式発電機１に誘導されて回転するので、調速機能
が不要となり、コストダウンを図ることができる。(D) In each of the above-described first to sixth embodiments, the auxiliary generator 5 can be either a synchronous type or an induction type. Incidentally, since the engine-driven generator 1 is of a synchronous type, if the auxiliary generator 5 is of an induction type, the induction-type auxiliary generator 5 is guided by the synchronous engine-driven generator 1 to rotate. Therefore, the speed control function is not required, and the cost can be reduced.
【００５３】（ホ） 上記の実施形態においては、ワン
ウエーカップリング２８を噛み合い式にて構成する場合
について例示したが、ワンウエーカップリング２８の具
体構成は種々変更可能であり、摩擦式にて構成しても良
い。ガスエンジン２と動力発生手段Ｄとをワンウエーカ
ップリング２８にて連結して、動力発生手段Ｄにてガス
エンジン２の回転を補助する場合において、動力発生手
段Ｄをガスエンジン２よりも速い回転速度で駆動すると
きは、ワンウエーカップリング２８に増減速ギアを備え
させても良い。(E) In the above-described embodiment, the case where the one-way coupling 28 is constituted by a meshing type is exemplified. However, the specific structure of the one-way coupling 28 can be variously changed, and is constituted by a friction type. May be. When the gas engine 2 and the power generation means D are connected by a one-way coupling 28 and the rotation of the gas engine 2 is assisted by the power generation means D, the rotation speed of the power generation means D is higher than that of the gas engine 2. , The one-way coupling 28 may be provided with an acceleration / deceleration gear.
【００５４】（ヘ） 上記の各実施形態において、ガス
エンジン２としては、各実施形態において例示した都市
ガスを燃料とするものに代えて、プロパンガス等種々の
ガス燃料を燃料とするものを使用することができる。
又、エンジンとしては、上記の各実施形態において例示
したようなガス燃料を燃料とするものに代えて、ガソリ
ン、軽油等の液体燃料を燃料とするものでも良い。(F) In each of the above embodiments, the gas engine 2 which uses various gas fuels such as propane gas as fuel instead of the city gas exemplified in each embodiment as fuel is used. can do.
Further, the engine may be a fuel that uses a liquid fuel such as gasoline or light oil instead of a fuel that uses gaseous fuel as exemplified in the above embodiments.
【図１】第１実施形態に係るコージェネレーションシス
テムのブロック図FIG. 1 is a block diagram of a cogeneration system according to a first embodiment.
【図２】第２実施形態に係るコージェネレーションシス
テムのブロック図FIG. 2 is a block diagram of a cogeneration system according to a second embodiment.
【図３】第３実施形態に係るコージェネレーションシス
テムのブロック図FIG. 3 is a block diagram of a cogeneration system according to a third embodiment.
【図４】第４実施形態に係るコージェネレーションシス
テムのブロック図FIG. 4 is a block diagram of a cogeneration system according to a fourth embodiment.
【図５】第５実施形態に係るコージェネレーションシス
テムのブロック図FIG. 5 is a block diagram of a cogeneration system according to a fifth embodiment.
【図６】第６実施形態に係るコージェネレーションシス
テムのブロック図FIG. 6 is a block diagram of a cogeneration system according to a sixth embodiment.
【図７】第７実施形態に係るコージェネレーションシス
テムのブロック図FIG. 7 is a block diagram of a cogeneration system according to a seventh embodiment.
【図８】第８実施形態に係るコージェネレーションシス
テムのブロック図FIG. 8 is a block diagram of a cogeneration system according to an eighth embodiment.
【図９】第９実施形態に係るコージェネレーションシス
テムのブロック図FIG. 9 is a block diagram of a cogeneration system according to a ninth embodiment;
【図１０】第１０実施形態に係るコージェネレーション
システムのブロック図FIG. 10 is a block diagram of a cogeneration system according to a tenth embodiment.
【図１１】第１１実施形態に係るコージェネレーション
システムのブロック図FIG. 11 is a block diagram of a cogeneration system according to an eleventh embodiment.
【図１２】第１２実施形態に係るコージェネレーション
システムのブロック図FIG. 12 is a block diagram of a cogeneration system according to a twelfth embodiment.
【図１３】ワンウエーカップリングの概略構成を示す展
開図FIG. 13 is a development view showing a schematic configuration of a one-way coupling.
１ エンジン駆動式発電機 ２ エンジン ３ 水蒸気回収経路 ４ タービン ５ 補助発電機 １８ 熱交換器 ２１ 減圧手段 Ｂ 排熱回収手段 Ｃ 冷却手段 Ｄ 動力発生手段 Ｅ 容積型蒸気膨張機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine-driven generator 2 Engine 3 Steam recovery path 4 Turbine 5 Auxiliary generator 18 Heat exchanger 21 Decompression means B Exhaust heat recovery means C Cooling means D Power generation means E Positive displacement steam expander
Claims (6)
ンと、 そのエンジンに冷却水を供給してそのエンジンから発生
する熱により生成した水蒸気を水蒸気回収経路に排出し
ながら、前記エンジンを冷却する冷却手段が設けられた
コージェネレーションシステムであって、 前記冷却手段から前記水蒸気回収経路に排出される水蒸
気のエネルギーを機械的な回転力に変換する動力発生手
段と、 その動力発生手段の機械的な回転力によって駆動される
補助発電機が設けられているコージェネレーションシス
テム。1. An engine for driving an engine-driven generator, and cooling for cooling the engine while supplying cooling water to the engine and discharging steam generated by heat generated from the engine to a steam recovery path. A power generation means for converting the energy of steam discharged from the cooling means to the steam recovery path into a mechanical rotation force, and a mechanical rotation of the power generation means. A cogeneration system with an auxiliary generator driven by power.
ンと、 そのエンジンに冷却水を供給してそのエンジンから発生
する熱により生成した水蒸気を水蒸気回収経路に排出し
ながら、前記エンジンを冷却する冷却手段が設けられた
コージェネレーションシステムであって、 前記冷却手段から前記水蒸気回収経路に排出される水蒸
気のエネルギーを機械的な回転力に変換する動力発生手
段が、前記エンジンに対して、その回転を補助するよう
に連結されているコージェネレーションシステム。2. An engine for driving an engine-driven power generator, and cooling for cooling the engine while supplying cooling water to the engine and discharging steam generated by heat generated from the engine to a steam recovery path. A cogeneration system provided with a means, wherein power generation means for converting energy of steam discharged from the cooling means to the steam recovery path into mechanical rotational force, the rotation of the engine with respect to the engine, A cogeneration system that is connected to assist.
排熱を回収する排熱回収手段が設けられ、 その排熱回収手段を通過した前記排ガスにより、前記動
力発生手段に供給される前記水蒸気を加熱する熱交換器
が設けられている請求項１又は２記載のコージェネレー
ションシステム。3. An exhaust heat recovery means for recovering exhaust heat from exhaust gas discharged from the engine, wherein the exhaust gas passing through the exhaust heat recovery means heats the steam supplied to the power generation means. The cogeneration system according to claim 1, further comprising a heat exchanger.
されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコージ
ェネレーションシステム。4. The cogeneration system according to claim 1, wherein said power generation means comprises a turbine.
にて構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載
のコージェネレーションシステム。5. The cogeneration system according to claim 1, wherein said power generating means is constituted by a positive displacement steam expander.
る減圧手段が設けられている請求項５記載のコージェネ
レーションシステム。6. The cogeneration system according to claim 5, further comprising pressure reducing means for reducing the pressure on the exhaust side of the positive displacement steam expander.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11265713A JP2000161139A (en) | 1998-09-22 | 1999-09-20 | Cogeneration system |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-267771 | 1998-09-22 | ||
| JP26777198 | 1998-09-22 | ||
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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ID=26547107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11265713A Pending JP2000161139A (en) | 1998-09-22 | 1999-09-20 | Cogeneration system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000161139A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002039498A (en) * | 2000-07-29 | 2002-02-06 | Soichi Sato | Energy supplying method |
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| JP2018112150A (en) * | 2017-01-12 | 2018-07-19 | ヤンマー株式会社 | Scroll type fluid machine |
| CN111778060A (en) * | 2020-07-30 | 2020-10-16 | 连云港市拓普科技发展有限公司 | Oil gas recovery device and recovery method for cooling and saving energy by using excess pressure |
-
1999
- 1999-09-20 JP JP11265713A patent/JP2000161139A/en active Pending
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