JPH0784852B2 - 熱併給発電装置 - Google Patents

熱併給発電装置

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JPH0784852B2
JPH0784852B2 JP61049226A JP4922686A JPH0784852B2 JP H0784852 B2 JPH0784852 B2 JP H0784852B2 JP 61049226 A JP61049226 A JP 61049226A JP 4922686 A JP4922686 A JP 4922686A JP H0784852 B2 JPH0784852 B2 JP H0784852B2
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貞夫 森田
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 エンジン等の原動機により駆動される発電機による発電
と、原動機により発生する排熱を回収し同時に利用する
熱併給発電運用と防災用非常用発電機としての運用を兼
ね備える熱併給発電装置に係わり、特に回収した蓄熱量
のうちの過剰熱量を処理する冷却器の小容量化をはかる
制御手段をそなえた熱併給発電装置に関する。
B 発明の概要 本発明は、防災用非常用発電機としての運用を兼ね備え
る熱併給発電装置において、排気ガス熱交換器の温水循
環系に該排気ガス熱交換器への通流水をバイパスさせ且
つ該排気ガス熱交換器への通流を止めてそのドレンを排
出させる切替弁手段を設けて、通常の熱併給発電運用に
際しては、冷却水熱交換器と排気ガス熱交換器を介して
低温水にエンジン冷却水、排気ガスの両排熱を回収して
最大限の蓄熱を行ない、一方防災用非常用発電機運用お
よび熱負荷半減以下の熱併給発電運用に際しては、排気
ガス熱交換器はバイパスさせドレンを抜き空焚きとし、
冷却水熱交換器を介して低温水にエンジン冷却水の排熱
のみ回収して最小限の蓄熱を行なわせ、熱併給発電運用
では過剰蓄熱量を冷却器で大気放出しつつ熱負荷への熱
供給を行ない、防災用非常用発電機運用では専ら過剰蓄
熱量を冷却器で大気放出して、エンジン冷却水を許容温
度以内に制御して熱バランスをはかることにより冷却器
容量を縮小化せしめたものである。
C 従来技術 熱併給発電装置は、原動機に駆動される発電機の電気出
力と同時に原動機の排熱に基づく熱出力を利用すること
によって、装置の経済性の向上をはかる発電装置であ
る。
例えば従来、エンジンにより駆動される発電機出力を電
力負荷に供給すると同時に、エンジン冷却水の排熱を熱
交換器を介して低温水槽と高温水槽を有するシステムタ
ンクの低温水槽より圧送される低温水に熱回収し、更に
この低温水をエンジン排気ガスの排熱で加温して蓄熱高
温水としてシステムタンクの高温水槽に一旦貯えておき
これを給湯などの熱負荷に供給する。そして、熱負荷で
熱放出して降温した低温水を前記の低温水槽へ回送する
ようにしている。
なお熱出力は電気出力に比例して発生し熱負荷に供給さ
れるが、熱負荷が軽い場合には熱供給が過剰となるの
で、前記高温水を冷却塔などの冷却器に導き供給過剰熱
量に相当する熱量を大気中に放出し、前記低温水槽へ回
送し熱バランスをはかるように構成して熱併給発電装置
を運用している。
D 発明が解決しようとする問題点 上記のような熱併給発電装置を防災用非常用発電機とし
て運用する場合は、緊急事態であるため電気出力のみ利
用し、熱出力は全く使用しない。
このためその熱出力を冷却塔などで放熱する必要があ
る、従って冷却塔などの冷却器が熱併給発電運用に際し
必要とする冷却能力に比べ、はるかに上回る冷却能力を
備えなければならないこととなる。この冷却能力は実際
に熱併給発電装置を防災用非常用発電機として運用する
際の処理熱量が非常用発電専用発電装置の約2倍の冷却
器容量が必要とされ、また熱併給発電運用において熱負
荷が半減以下とするような場合にも過剰熱量を処理する
ために大きな熱容量の冷却器が必要とされるという問題
がある。
本発明は以上のような問題点にかんがみなされたもの
で、排気ガス熱交換器を選択使用することにより排熱回
収した蓄熱量の過剰分を大気放出して熱バランスをはか
り冷却器の熱容量を小容量化せしめる熱併給発電装置を
提供することを目的とする。
E 問題点を解決するための手段および作用 低温水槽と高温水槽を有するシステムタンクと、この低
温水槽の低温水を冷却水熱交換器でエンジン冷却水の排
熱を回収し、更に該エンジンの排気ガス熱交換器でこれ
を加熱して前記高温水槽に導水する手段と、前記高温水
槽の高温水を熱負荷に供給し前記低温水槽に導水する手
段と、前記高温水槽の温水を冷却塔などの冷却器を介し
て冷却し前記低温水槽に導水する手段と、前記排気ガス
熱交換器への流水をバイパスさせ且つ該排気ガス熱交換
器への給水を止めてそのドレンを排出させる切替弁手段
とを備え、前記排気ガス熱交換器を空焚きできる部材で
構成して、防災用非常用発電機運用および熱負荷半減以
下の熱併給発電運用に際して前記切替弁手段により前記
排気ガス熱交換器はバイパスして空焚きとし冷却水熱交
換器を介して通流する温水に原動機冷却水の排熱のみを
回収し最小限度の蓄熱を行ない、熱併給発電運用では熱
負荷への熱供給を行なうと同時に過剰熱量を冷却器にて
大気放出処理し、防災用非常用発電機運用では専ら過剰
蓄熱量を冷却器にて大気放出処理しエンジン冷却水を許
容温度以内に制御して熱バランスをはかり冷却器の熱容
量を小容量化し設備面積およびコストを大巾に減少し熱
併給発電設備の経済性を向上させる。
F 実施例 以下に本発明の一実施例を図に基づいて説明する。
図は防災用非常用発電機の機能を兼備した熱併給発電装
置のブロック図である。1はエンジンであり、発電機2
を駆動する。3は、冷却水熱交換器でありエンジン冷却
水Wの熱を回収する。4は空焚き可能な排気ガス熱交換
器であり、エンジンの排気ガスGの排熱を回収する。V1
1、V12は前記排気ガス熱交換器4の流通電磁弁、V2はバ
イパス電磁弁、V3およびV4は夫々通気用電磁弁およびド
レンぬき電磁弁であり、前記流通電磁弁V11、V12とバイ
パス電磁弁、通気用電磁弁、ドレン抜き電磁弁V2、V3、
V4は連動して逆動作する。5はドレン槽である。6はシ
ステムタンクであり、低温水W1を貯える低温水槽61と高
温水W2を貯える高温水槽62で構成されている。7は給湯
などの熱負荷であり高温水槽より送られる高温水W2の熱
を利用する。8は冷却塔であり、高温水W2の過剰熱量の
大気放出を行なう。
P1、P2、P3はポンプで、低温水W1、高温水W2の圧送用で
ある。
次に実施例の動作を説明する。
先づ本発明の装置を通常の熱併給発電装置として運用す
る場合の動作につき述べる。この運用では、排気ガス熱
交換器4の流通電磁弁V11、V12を開きバイパス電磁弁V
2、通気用電磁弁V3、ドレン抜き電磁弁V4は閉じてお
く。循環するエンジン冷却水Wはエンジン1において排
熱を吸収し温度上昇して冷却水熱交換器3の1次側へ送
られ熱源となる。一方、システムタンク6の低温水槽61
に貯えられた低温水W1がポンプP1により圧送され前記冷
却水熱交換器3の2次側を通流する。
この際低温水W1は前記冷却水熱交換器3の1次側より前
記エンジン冷却水Wの蓄熱を回収し加温された後、前記
流通電磁弁V11を経て前記排気ガス熱交換器4に流入す
る。低温水W1はこの排気ガス熱交換器4においてエンジ
ンの排気ガスGの排熱を回収加温された後、流通電磁弁
V12を経由してシステムタンク6の高温水槽62へ送られ
蓄熱高温水W2として貯えられる。一旦この高温水槽62へ
貯えられた前記高温水W2はポンプP2により圧送されあ熱
負荷7へ送られ熱利用が行なわれる。熱放出して温度低
下した低温水W1は前記システムタンク6の低温水槽61へ
循環回送される。なお熱負荷7が電気出力に比例して発
生する熱出力に比べて軽い場合には冷却塔8を運転し、
ポンプP3により前記高温水槽62の高温水W2を前記冷却塔
8へ圧送し供給過剰相当の熱量を大気へ放出することに
よりエンジン冷却水Wの温度を許容値以内に制御し熱バ
ランスをはかるように運転を行なう。次に災害発生の際
防災用非常用発電機として運用する場合の動作につき述
べる。この運用にあたっては、前記排気ガス熱交換器4
の流通電磁弁V11、V12を閉じ前記バイパス電磁弁V2を開
き前記排気ガス熱交換器4への低温水W1の通流をバイパ
ス形成させると共に、前記通気電磁弁V3、ドレン抜き電
磁弁V4を開き、前記排気ガス熱交換器4のドレンをドレ
ン槽5へ排出し前記排気ガス熱交換器4は空焚きとす
る。
つまり、熱併給発電運用の場合と同様前記システムタン
ク6の低温水槽61に貯えられた低温水W1がポンプP1によ
り圧送され、前記冷却水熱交換器3においてエンジン冷
却水Wの排熱を回収し加温され通流するが前記流通電磁
弁V11、V12が閉じられているため前記排気ガス熱交換器
4を循環せず、バイパス電磁弁V2を経由して前記システ
ムタンク6の高温水槽62へ送られ蓄熱高温水W2として貯
えられる。この高温水W2は排気ガスの排熱回収を行なわ
ぬため熱併給発電運用の場合に比べ蓄熱量は減少する
が、本運用の場合は電力供給のみで全く熱負荷7への供
給を行なわないため蓄熱される一方となる。依って前記
エンジン冷却水Wの温度が許容値以上となるのを防ぐた
め、前記高温水W2を前記ポンプP3により前記冷却塔8へ
圧送し、蓄熱を大気中に放出し低温水W1として前記シス
テムタンク6の低温水槽61へ回送することとし、熱バラ
ンスをはかるよう運転を行なう。
また熱併給発電運用において熱負荷が半分以下に減少し
た場合にも蓄熱量が大巾に過剰となり冷却塔の放熱容量
が大きく必要とされるので、前述の防災用非常用発電機
運用と同様の構成に電磁弁の選択操作を行ない排気ガス
熱交換器4をバイパスし蓄熱量を減少させ冷却塔8の熱
容量の小容量化をはかる。
具体的な数値例を示せば、400KWディーゼル発電機の熱
併給発電装置では、ディーゼルエンジン400KW出力次に
冷却水熱交換器の交換熱量は212,000KCal/hであり、排
気ガス熱交換器の熱出力は240,000KCal/hとなり 総熱量1,060,000KCal/h 発電出力400KW32.4% 熱回収452,000KCal/h42.6% 総合効率75% である。従来の防災用非常用発電機運用では冷却器能力
としては熱回収量を処理するために452,000KCal/hを必
要とする。併し本発明によれば排気ガス熱回収量240,00
0KCal/hを除いた212,000KCal/hの熱処理を行なうだけで
済むようになる。
G 発明の効果 以上説明したように、本発明は熱併給発電装置におい
て、排気ガス熱交換器の温水循環系に該排気ガス熱交換
器をバイパスさせ且つ該熱交換器への給水を止めてその
ドレンを排出させる手段を設け、通常の熱併給発電運用
に際しては、冷却水熱交換器と排気ガス熱交換器を介し
て通流する温水に原動機の排熱を最大限に回収蓄熱する
構成とし、一方防災用非常用発電機運用および熱負荷半
減以下の熱併給発電運用に際しては、前記排気ガス熱交
換器はバイパスして空焚きとし、冷却水熱交換器用介し
て通流する温水に原動機冷却水の排熱のみを回収最小限
の蓄熱を行なう構成とし、熱併給発電運用では熱負荷供
給を行なうと同時に過剰熱量を冷却器にて大気放出処理
し、防災用非常用発電機運用では専ら過剰蓄熱量を冷却
器にて大気放出処理しエンジン冷却水を許容温度以内に
制御して熱バランスをはかるものであるので、冷却器の
熱容量は小容量化し設備面積およびコストが大巾に減少
し熱併給発電化装置の経済性が一段と向上するというす
ぐれた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図は本考案の一実施例で防災時の非常用発電機運用を兼
備する熱併給発電装置のブロック図である。 1はエンジン、2は発電機、3は冷却水熱交換器、4は
排気ガス熱交換器、5はドレン槽、6はシステムタン
ク、61は低温水槽、62は高温水槽、7は熱負荷、8は冷
却塔、Wはエンジン冷却水、W1は低温水、W2は高温水、
Gは排気ガス、P1〜P3はポンプ、V11、V12は流通電磁
弁、V2はバイパス電磁弁、V3は通気用電磁弁、V4はドレ
ン抜き電磁弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低温水槽と高温水槽を有するシステムタン
    クと、この低温水槽の低温水を冷却水熱交換器でエンジ
    ン冷却水の排熱を回収し、更に該エンジンの排気ガス熱
    交換器でこれを加熱して前記高温水槽に導水する手段
    と、前記高温水槽の高温水を熱負荷に供給し前記低温水
    槽に導水する手段と、前記高温水槽の温水を冷却器を介
    して冷却し前記低温水槽に導水する手段と、前記排気ガ
    ス熱交換器への通流水をバイパスさせ且つ該排気ガス熱
    交換器への通流を止めてそのドレンを排出させる切替弁
    手段とを備え前記排気ガス熱交換器を空焚きできる部材
    で構成したことを特徴とする熱併給発電装置。
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