JPH1089017A - 発電設備および動力設備 - Google Patents
発電設備および動力設備Info
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- JPH1089017A JPH1089017A JP24933596A JP24933596A JPH1089017A JP H1089017 A JPH1089017 A JP H1089017A JP 24933596 A JP24933596 A JP 24933596A JP 24933596 A JP24933596 A JP 24933596A JP H1089017 A JPH1089017 A JP H1089017A
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- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
を向上させて省エネルギー化に寄与する。 【解決手段】 複数の燃焼室2を有し,主発電機3を駆
動する複数基のエンジン1を備えた発電設備において、
各エンジン1から過給機4を介して排出される排ガスを
合流させる排気集合管8と、この排気集合管8から供給
される排ガスにより第1副発電機12を駆動して発電す
る出力ガスタービン11と、この出力ガスタービン11
から排出された排ガスにより蒸気を発生させる第1排熱
ボイラ14と、この第1排熱ボイラ14で加熱された蒸
気により第2副発電機18を駆動して発電する蒸気ター
ビン17とを具備した。
Description
ーを回収する(コージェネレーションコンパウンドエン
ジンシステム)ための発電設備および動力に関する。
効利用とCO2 排出削減による地球環境保護が提唱さ
れ、省エネルギー開発が進められている。一方我が国で
は原子力発電を始め、大型発電施設も立地難であるた
め、都市近郊の中規模発電施設が要望され、また発電事
業の自由化がそれに拍車をかけている。
記載の発明は、より高効率発電を行える発電設備および
動力を提供することを目的とする。
に本発明の請求項1記載の発電設備は、複数の燃焼室を
有し,主発電機を駆動する複数基のエンジンを備えた発
電設備において、各エンジンから過給機を介して排出さ
れる排ガスを合流させる排ガス集合管と、この排ガス集
合管から供給される排ガスにより第1副発電機を駆動し
て発電する出力ガスタービンと、この出力ガスタービン
から排出された排ガスにより蒸気を発生させる第1排熱
ボイラと、この第1排熱ボイラで発生された蒸気により
第2副発電機を駆動して発電する蒸気タービンとを具備
したものである。
過給機を介して排出される排ガスを合流させて出力ター
ビンを駆動することにより排ガスのエネルギーを回収し
て発電した後、さらにその排ガスを第1排熱ボイラに導
入し、第1排熱ボイラで得られた蒸気により、蒸気ター
ビンを駆動して発電するので、エンジンの駆動により発
生する排ガスの熱および動力エネルギーを高効率で回収
することができ、省エネルギー化を推進できて高効率発
電を実現することができる。
を有し,主発電機を駆動する複数基のエンジンを備えた
発電設備において、各エンジンから過給機を介して排出
される排ガスにより第1副発電機をそれぞれ駆動して発
電する複数の出力ガスタービンと、この出力ガスタービ
ンから排出された排ガスにより蒸気を発生させる第1排
熱ボイラと、この第1排熱ボイラにより加熱された蒸気
により第2副発電機を駆動して発電する蒸気タービンと
を具備したものである。
の効果を奏することができ、省エネルギーを推進できて
高効率発電を実現することができる。
室を有し,主発電機を駆動する複数基のエンジンを備え
た発電設備において、各エンジンと過給機の間にそれぞ
れ配置されて排ガスにより第1副発電機を駆動し発電す
る複数の出力ガスタービンと、この出力ガスタービンか
ら過給機を介して排出された排ガスにより蒸気を加熱す
る第1排熱ボイラと、この第1排熱ボイラにより発生さ
れた蒸気により第2副発電機を駆動して発電する蒸気タ
ービンとを具備したものである。
の効果を奏することができ、省エネルギーを推進できて
高効率発電を実現することができる。
〜3のいずれかに記載の発電設備において、エンジンお
よび出力ガスタービンならびに蒸気タービンの少なくと
も一つの出力軸と作業機械の入力軸とを連動連結するこ
とにより、燃料および排ガスのエネルギーを動力として
回収するものである。
ルギーを、エンジンまたは/およびタービンから直接取
り出すことにより、エネルギー変換によるロスを無くし
て有効にエネルギーを利用することができる。
4のいずれかに記載の発電設備において、第1排熱ボイ
ラから排出される排ガスの熱を回収する第2排熱ボイラ
を配置し、この第2排熱ボイラから得られた熱媒を熱媒
利用機器に供給するように構成したものである。
利用して、施設内外で冷暖房機器や給湯機器、厨房機器
の熱源として利用することにより、熱回収効率をより向
上させることができる。
のいずれかに記載の発電設備において、エンジンのラジ
エータ、および過給機から燃焼室に供給される圧縮空気
を冷却する空気冷却器、ならびに第1排熱ボイラの下流
側の煙道に配置された第3排熱ボイラを配置し、蒸気タ
ービンから排出された蒸気の復水器から前記第1排熱ボ
イラに送られる供給水を、前記ラジエータおよび空気冷
却器ならびに第3排熱ボイラの少なくとも1つの排熱に
より予熱するように構成したものである。
される熱や過給機による空気圧縮により生じた熱を効果
的に回収して、第1排熱ボイラへの給水の予熱に利用す
ることができ、熱回収をより充実させることができる。
6記載の発電設備において、エンジンのラジエータ、お
よび過給機から燃焼室に供給される圧縮空気を冷却する
燃焼空気冷却器の少なくとも1つに熱回収手段を設け、
この熱回収手段で得られた熱を熱媒を介して熱媒利用機
器に使用するように構成したものである。
される熱や過給機により圧縮空気に生じた熱を効果的に
回収して、施設内外の熱源として利用することにより、
熱回収効率をより向上させることができる。
のいずれかに記載の発電設備において、出力ガスタービ
ンの排ガス入口および第1排熱ボイラの少なくとも一方
に、排ガスを加熱する追焚き燃焼装置を設けたものであ
る。
を再加熱することで、ガスタービンおよび蒸気タービン
の駆動に適した効率のよい排ガスを供給することが可能
となる。
燃焼室を有して第1作業機械を駆動する複数基のエンジ
ンと各エンジンから過給機を介して排出される排ガスを
合流させる排ガス集合管と、この排ガス集合管から供給
される排ガスにより第2作業機械を駆動して発電する出
力ガスタービンと、この出力ガスタービンから排出され
た排ガスにより蒸気を発生させる第1排熱ボイラと、こ
の第1排熱ボイラで発生された蒸気により第3作業機械
を駆動する蒸気タービンとを具備し、燃料または排ガス
のエネルギーを動力として回収するものである。
直接動力として取り出すことにより、より効率良く熱回
収を行うことができる。
第1の実施の形態を図1,図2に基づいて説明する。
本の燃焼室2を有する12気筒のディーゼルエンジン
で、特にセラミックエンジンなどのように断熱燃焼室を
採用したエンジンで、さらに低空燃比燃焼方式を採用し
たエンジンは、排ガス温度が高くなってタービン動力の
回収が大きく有利である。このエンジン1が複数基が設
置され、各エンジン1の出力軸には主発電機3が連結さ
れており、各エンジン1により主発電機3が駆動されて
発電される。エンジン1の各燃焼室2には、排気ターボ
過給機4により加圧された後、空気冷却器22により冷
却された圧縮空気を供給する給気管6が接続されてい
る。また各燃焼室2から排ガスを排出する排気管7は、
排気ターボ過給機4に接続され、過給機4には各エンジ
ン1の過給機4からの排ガスを合流させる排気集合管8
がそれぞれ接続されている。
ーナー9aを備えた追い焚き燃焼装置9が介在された排
ガス供給管10を介して出力ガスタービン11に接続さ
れ、過給機4から集められた排ガスを、必要に応じてさ
らに加熱し出力ガスタービン11に送り込むように構成
されている。この出力ガスタービン11の出力軸は、第
1副発電機12に連結されて排ガスのエネルギーを回収
して発電するように構成される。
排ガスの煙道13には、上流側から順に、第1排熱ボイ
ラ14、第2排熱ボイラ15および第3排熱ボイラ16
がそれぞれ介在されている。
て起動される追い焚きバーナー(追い焚き燃焼装置)1
4aが設けられており、排ガスにより発生された蒸気を
送り出す蒸気供給管15aが蒸気タービン17に接続さ
れ、蒸気タービン17により第2副発電機18が駆動さ
れる。
11,17の動力をすべて発電機3,12,13に導入
して発電のみに使用したが、たとえば上水場や下水場な
どポンプやコンプレッサーなど複数の作業機械を駆動す
る場合に、エンジン1およびタービン11,17の一部
動力を直接作業機械に連結して駆動し、これにより電力
への変換ロスを除いて有効にエネルギーを利用すること
ができる。また、図5に示すように、エンジン1および
各タービン11,17の出力軸に全ての発電機3,1
2,21に替えて第1〜第3作業機械41〜43を直接
連結することもできる。
配管19aは復水器20に接続され、復水器20から給
水管19bにより給水ポンプ19を介して第1排熱ボイ
ラ14に接続される。また仮想線で示すように、給水ポ
ンプ19から給水配管19b介してエンジン1の冷却用
ラジエータ21および過給機4で加圧された燃焼空気を
冷却する燃焼空気冷却器22の伝熱管の一方または両方
に接続された後、さらに第3排熱ボイラ16から第1排
熱ボイラ14に接続される。またここで第3排熱ボイラ
16の温度が低い場合には、第3排熱ボイラ16をバイ
パス管16aによりバイパスしてもよい。したがって、
復水器20で取り出された水は、第3排熱ボイラ16や
ラジエータ21、燃焼空気冷却器22のうち、少なくと
も1つに導入された後、ついで第1排熱ボイラ14に導
入されて蒸発される。
の排熱を回収するもので、たとえば熱媒体である水蒸気
や水を加熱して施設内や施設外の熱媒利用機器である冷
暖房機器23や給湯機器、厨房機器に供給して排熱を利
用したり、水を加熱して施設内の給湯に利用することが
できる。
ンジンおよびタービンの動力に対する燃料消費率または
熱効率を、ディーゼルエンジンの正味平均有効圧に対
し、燃焼最高圧力をパラメータにして理論的に可能な条
件を導入した場合のコンピュータによる解析結果を示
す。
示す。またbはセラミックエンジンなどのように断熱燃
焼室を採用するとともに、低空燃比(空気過剰率1.
5)として機関効率および排気エネルギーを高めた例を
示す。またcは、bにおいて排気出力ガスタービン11
または31(第3の実施の形態に示す)で動力回収した
改善例を示す。さらにb′およびc′は、bまたはcに
蒸気タービン17を付加した本発明を示す。
び蒸気タービン16の1方または両方を付加して動力回
収した発電設備の熱効率は、断熱・低空燃比燃焼機関を
含む機関単独に比較して充分に向上させることができ
る。またエンジン単体で熱効率の低い4サイクル(中
速)ディーゼルエンジン1は素通り空気が少ないため、
排気温度が高くかつ過給に要する動力が少なくてすみ、
システムとしての熱効率が高くなることが分かる。
に過給機1の排ガス出口にそれぞれ出力ガスタービン3
1を設けた第2の実施の形態を示し、第1の実施の形態
と同様の効果を奏することができる。
ービン31をエンジン1と過給機4の間の排気管7に設
けた第3の実施の形態を示し、第1の実施の形態と同様
の効果を奏することができる。
載の発明によれば、複数基のエンジンから過給機を介し
て排出される排ガスを合流させて出力タービンを駆動す
ることにより排ガスのエネルギーを回収して発電した
後、さらにその排ガスを第1排熱ボイラに導入し、第1
排熱ボイラで得られた蒸気により、蒸気タービンを駆動
して発電するので、エンジンの駆動により発生する排ガ
スの熱および動力エネルギーを高効率で回収することが
でき、特別の装置を開発する必要もなく従来からある装
置を組み合わせて安価に製造することができ、省エネル
ギー化を推進できて高効率発電を実現することができ
る。
1の発明と同様の効果を奏することができ、省エネルギ
ーを推進できて高効率発電を実現することができる。
項1の発明と同様の効果を奏することができ、省エネル
ギー化を推進できて高効率発電を実現することができ
る。
などの動力エネルギーをエンジンまたは/およびタービ
ンから直接取り出すことにより、エネルギー変換による
ロスを無くして有効にエネルギーを使用することができ
る。
スの排熱をさらに利用して、施設内外で冷暖房機器や給
湯機器、厨房機器の熱源として利用することにより、熱
回収効率をより向上させることができる。
ジン自体から発生される熱や過給機による空気圧縮によ
り生じた熱を効果的に回収して、第1排熱ボイラへの給
水の予熱に利用することができ、熱回収をより充実させ
ることができる。
ジン自体から発生される熱や過給機による圧縮空気に生
じた熱を効果的に回収して、施設内外の熱源として利用
することにより、熱回収効率をより向上させることがで
きる。
により排ガスを再加熱することで、ガスタービンおよび
蒸気タービンの駆動に適した効率のよい排ガスを供給す
ることが可能となる。
燃料と排ガスの熱を、直接動力として取り出すことによ
り、より効率良く熱回収を行うことができる。
す全体構成図である。
ンの動力に対する燃料消費率または熱効率を示す解析結
果のグラフである。
す全体構成図である。
す全体構成図である。
構成図である。
Claims (9)
- 【請求項1】複数の燃焼室を有し,主発電機を駆動する
複数基のエンジンを備えた発電設備において、各エンジ
ンから過給機を介して排出される排ガスを合流させる排
ガス集合管と、この排ガス集合管から供給される排ガス
により第1副発電機を駆動して発電する出力ガスタービ
ンと、この出力ガスタービンから排出された排ガスによ
り蒸気を発生させる第1排熱ボイラと、この第1排熱ボ
イラで発生された蒸気により第2副発電機を駆動して発
電する蒸気タービンとを具備したことを特徴とする発電
設備。 - 【請求項2】複数の燃焼室を有し,主発電機を駆動する
複数基のエンジンを備えた発電設備において、各エンジ
ンから過給機を介して排出される排ガスにより第1副発
電機をそれぞれ駆動して発電する複数の出力ガスタービ
ンと、この出力ガスタービンから排出された排ガスによ
り蒸気を発生させる第1排熱ボイラと、この第1排熱ボ
イラにより発生された蒸気により第2副発電機を駆動し
て発電する蒸気タービンとを具備したことを特徴とする
発電設備。 - 【請求項3】複数の燃焼室を有し,主発電機を駆動する
複数基のエンジンを備えた発電設備において、各エンジ
ンと過給機の間にそれぞれ配置されて排ガスにより第1
副発電機を駆動し発電する複数の出力ガスタービンと、
この出力ガスタービンから過給機を介して排出された排
ガスにより蒸気を発生させる第1排熱ボイラと、この第
1排熱ボイラにより発生された蒸気により第2副発電機
を駆動して発電する蒸気タービンとを具備したことを特
徴とする発電設備。 - 【請求項4】エンジンおよび出力ガスタービンならびに
蒸気タービンのうち少なくとも1つで全てを除く出力軸
と、作業機械の入力軸とを連動連結することにより、燃
料または排ガスのエネルギーを動力として回収すること
を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の発電設
備。 - 【請求項5】第1排熱ボイラから排出される排ガスの熱
を回収する第2排熱ボイラを配置し、この第2排熱ボイ
ラから得られた熱媒を熱媒利用機器に供給するように構
成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載
の発電設備。 - 【請求項6】エンジンのラジエータ、および過給機から
燃焼室に供給される圧縮空気を冷却する空気冷却器、な
らびに第1排熱ボイラの下流側の煙道に配置された第3
排熱ボイラを配置し、蒸気タービンから排出された蒸気
の復水器から前記第1排熱ボイラに送られる供給水を、
前記ラジエータおよび空気冷却器ならびに第3排熱ボイ
ラの少なくとも1つの排熱により予熱するように構成し
たことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の発
電設備。 - 【請求項7】エンジンのラジエータおよび過給機から燃
焼室に供給される圧縮空気を冷却する空気冷却器ならび
に第1排熱ボイラの下流側の煙道に配置された第3排熱
ボイラの少なくとも1つで回収された熱を、伝熱媒体を
介して熱媒利用機器に使用するように構成した請求項1
〜6のいずれかに記載の発電設備。 - 【請求項8】出力ガスタービンの排ガス入口および第1
排熱ボイラの少なくとも一方に、排ガスを加熱する追焚
き燃焼装置を設けたことを特徴とする請求項1〜7のい
ずれかに記載の発電設備。 - 【請求項9】複数の燃焼室を有して第1作業機械を駆動
する複数基のエンジンと各エンジンから過給機を介して
排出される排ガスを合流させる排ガス集合管と、この排
ガス集合管から供給される排ガスにより第2作業機械を
駆動して発電する出力ガスタービンと、この出力ガスタ
ービンから排出された排ガスにより蒸気を発生させる第
1排熱ボイラと、この第1排熱ボイラで発生された蒸気
により第3作業機械を駆動する蒸気タービンとを具備
し、燃料または排ガスのエネルギーを動力として回収す
ることを特徴とする動力設備。
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---|---|---|---|
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JPH1089017A true JPH1089017A (ja) | 1998-04-07 |
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ID=17191494
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---|---|---|---|
JP24933596A Expired - Fee Related JP3587630B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 発電設備および動力設備 |
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- 1996-09-20 JP JP24933596A patent/JP3587630B2/ja not_active Expired - Fee Related
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