JPH0311145A - 熱併給発電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、発電と熱の供給とを同時に行なう熱併給発電
設備（コージェネレーションシステム）の改良に関する
。

（従来の技術） 最近、エネルギの有効利用の見地から熱併給発電設備の
メリットが叫ばれ、非常な勢いで流行しつつある。

熱併給発電設備は、基本的には、熱機関と、熱機関に依
り駆動されて発電する発電機と、熱機関からの排ガスに
依り水を加熱する余熱ボイラとから構成されている。

この様なものは、電力と熱（蒸気又は温水）を必要とす
る場合、電力を買電して熱をボイラ（蒸気ボイラ又は温
水ボイラ即ち温水器）で賄ろよりも、熱機関（ガスター
ビン又はエンジン）で先ず発電して必要な電力を賄うと
共に、熱機関の排ガスの余熱を余熱ボイラで回収する事
に依り総合的なエネルギの利用率が高くなり、大きなメ
リットを得る事ができる。例えば第３図に示す如く、熱
機関の負荷１００％の時、発電端効率は僅かに２５．５
％であるが、余熱を回収する事に依り総合効率は７６％
にもなる事が判る。

然しなから、電力使用量や熱使用量は、常に一定せず、
一般には、工場プロセス等に依り変動するものである。

例えば第３図に於て、１００％負荷の場合の発電端出力
は２７００ＫＷであるが、５０％負荷では１２５０ＫＷ
となり、又、１００ｊσ負荷の場合の蒸気量は７．２５
Ｌ、／ｈであるが、５０％負荷では３．５　ｔ／ｈとな
り、低負荷では共に出力の低下が激しい特性を有してい
る。

熱機関の負荷の低下は、排ガス量の減少となるので、当
然余熱ボイラとしては出力低下が免がれない。この為、
電力使用量の変動に依り熱機関の負荷を変化させれば、
付随的に蒸気発生量の大きな低下があり、一般には、余
熱ボイラに燃料焚追焚装置を設けたり、燃料焚補助ボイ
ラを別途併設してこれらを調節する様にしている。

この反対に、熱使用量が多い時は、熱機関の負荷を上げ
たいのであるが、電力使用量が少ない場合には、これが
できないので、一般には、余熱ボイラの容量を少ない目
に設計して置き、専ら燃料焚追焚装置や燃料焚補助ボイ
ラに頼らざるを得なかった。

要するに、従来の熱併給発電設備は、電力使用量や熱使
用量が変動すると、熱機関を常に総合効率が高い負荷状
態で運転する事ができなかった。

又、燃料焚追焚装置や燃料焚補助ボイラの燃料使用量も
多かった。

この為、エネルギの有効利用が図れないという難点があ
った。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消する為に創
案されたもので、その目的とする処は、エネルギの有効
利用を図る事ができる熱併給発電設備を提供するにある
。

（課題を解決するための手段） 本発明の熱併給発電設備は、基本的には、熱機関さ、熱
機関に依り駆動されて発電する発電機と、熱機関からの
排ガスに依り水を加熱する余熱ボイラとから成る熱併給
発電設備に於て、前記余熱ボイラに発電機からの余剰電
力で発熱して水を加熱する電気ヒータを設けた事に特徴
が存する。

（作　　用） 熱機関に依り発電機を駆動すると、これに依り発電され
る。

熱機関で発生した排ガスは、余熱ボイラへ送られてその
余熱に依り水が加熱され、蒸気又は温水が発生される。

発電機からの余剰電力は、電気ヒータに送られてこれが
発熱する事に依り水が加熱され、蒸気又は温水が発生さ
れる。

つまり、余熱ボイラは、熱機関からの排ガスと発電機か
らの余剰電力に依り運転する事ができるので、電力使用
量や熱使用量が変動しても、熱機関を常に総合効率が高
い負荷状態で運転する事ができる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る熱併給発電設備を示す
概要図である。

熱併給発電設備１は、熱機関２、発電機３、余熱ボイラ
４、電気ヒータ５とからその主要部が構成されている。

熱機関２は、ガスタービン又はエンジンから成っている
。

発電機３は、熱機関２に依り駆動されて発電するもので
、これには電力負荷（図示せず）が接続しである。

余熱ボイラ４は、熱機関２からの排ガスに依り水を加熱
するもので、この例では、排ガスの人出口を備えた本体
６と、これの内部に設けた複数の水管７と、これらの上
部どうし並びに下部どうしを接続する上下の管寄８と、
上部管寄８に接続した気水分離器９とから成って居り、
蒸気を発生させるものにしである。

余熱ボイラ４の本体６の入口には熱機関２の排気部が、
出口には煙突１０が、気水分離器９には熱負荷（図示せ
ず）が夫々接続しである。

気水分離器９と熱負荷との間には、燃料焚補助ボイラ１
１が接続しである。

電気ヒータ５は、余熱ボイラ４に設けられて発電機３か
らの余剰電力で発熱して水を加熱するもので、この例で
は、シーズヒータにしてあり、上部管寄８から水管７に
内設しである。

次に、この様な構成に基づいて作用を述解する。

熱機関２に依り発電機３を駆動すると、これに依り電力
１が発電される。

発電された電力ａは、使用電力ａ′と余剰電力ａ′に分
配され、使用電力ａは電力負荷へ送られると共に、余剰
電力ａ′は電気ヒータ５へ送られる。

熱機関２で発生した排ガスは、余熱ボイラ４の本体６内
へ送られた後、煙突１０から排出される。

本体６内へ送られた排ガスは、水管７の外から内部の水
へ熱を与え、この為、水管７内の水が加熱されて蒸気が
発生する。

発生した蒸気は、気水分離器９に依り気水分離された後
、熱負荷へ送られる。

熱負荷での熱使用量が多くて余熱ボイラ４からの蒸気が
不足する時には、燃料焚補助ボイラ１１で蒸気を発生さ
せてこれも熱負荷へ送られる。

他方、電気ヒータ５へ余剰電力ａ′が送られると、これ
が発熱して水管７の内部から水を加熱して蒸気が発生す
る。

つまり、余熱ボイラ４は、熱機関２からの排ガスと発電
機３からの余剰電力に依り運転されるので、電力使用量
や熱使用量が変動しても、熱機関２を常に総合効率が高
い負荷状態、即ち高負荷状態で運転する事ができる。

而して、熱機関２を常に高負荷状態で運転して置くと、
例えば電力使用量が少なくなっても、その分だけ余剰電
力ａ′が増加するので、余熱ボイラ４からの蒸空発生量
が増加する。

この為、燃料焚補助ボイラ１１の蒸気発生量を減少でき
、それだけ燃料使用量も減少できる。

尚、余熱ボイラ４は、先の実施例では、蒸気を発生させ
る所謂蒸気ボイラにしたが、これに限らず、例えば温水
を発生させる温水ボイラ即ち温水器にしても良い。

第２図は、この場合を示して居り、この例では、上部管
寄８からの温水が蓄熱装置となる温水蓄熱槽１２を介し
て熱負荷へ送られると共に、上部管寄８からの温水が温
水循環ポンプ１３に依り温水蓄熱槽１２を経て下部管寄
８へ送られ、循環する様になっている。温水蓄熱槽１２
は、単なる温水貯湯ても良いと共に、蓄熱剤を入れて蓄
熱能力を高めたものでも良い。

この様にすれば、使用電力量の変動を余熱ボイラ４を介
して温水蓄熱槽１２で吸収する事ができる。

余熱ボイラ４は、先の実施例では、排ガスと電気ヒータ
５に依り運転されるものであったが、これに限らず、例
えば電気ヒータ５だけに依り電気ボイラ又は電気温水器
として単独運転可能にしても良い。

電気ヒータ５は、先の実施例では、発電機３からの余剰
電力３′だけが供電されるものであったが、これに限ら
ず、例えば第１図並びに第２図の鎖線で示す如く、外部
夜間電力等の外部電力を付加可能にしても良い。外部夜
間電力の場合は、コストが安いので経済的である。

（発明の効果） 以上既述した如く、本発明に依れば、次の様な優れた効
果を奏する事ができる。

（１）　　熱機関、発電機、余熱ボイラ、電気ヒークと
で構成し、とリイつけ、余熱ボイラに発電様からの余剰
電力に依り発熱して水を加熱する電気ヒータを設けたの
で、電力使用量や熱使用量が変動しても、熱機関を常に
総合効率が高い負荷状態で運転する事ができる。

叉、燃料焚追焚装置を省略できると共Ｉこ、燃料焚補助
ボイラの燃料使用量も減少できる。

この為、エネルギの有効利用を図る事ができる。

（２）　　余熱ボイラに発電機からの余剰電力に依り発
熱して水を加熱する電気ヒータを設けるだけであるので
、構造が比較的簡単でコストも余り掛らない。

（３）余熱ボイラを温水器にすると共に、温水器からの
余剰温水熱を蓄熱する蓄熱装置を設けた場合は５発電機
からの余剰電力を熱ｌこ変換して貯留する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る熱併給発電設備を示す
概要図。 第２図は、本発明の他の実施例に係る熱併給発電設備を
示す概要図。 第３図は、一般的な熱併給発電設備の性能を示すグラフ
。 １・・・・・・熱併給発電設備 ２・・・・・・熱機関 ３・・・・・・発電機 ４・・・・・・余熱ボイラ ５・・・・・・電気ヒータ 他１名 第７図 第３図 第２日 負荷率％ 気に１コし

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱機関と、熱機関に依り駆動されて発電する発電機
   と、熱機関からの排ガスに依り水を加熱する余熱ボイラ
   とから成る熱併給発電設備に於て、前記余熱ボイラに発
   電機からの余剰電力で発熱して水を加熱する電気ヒータ
   を設けた事を特徴とする熱併給発電設備。 ２、余熱ボイラを、蒸気を発生するものにした請求項１
   記載の熱併給発電設備。 ３、余熱ボイラを、温水を発生するものにした請求項１
   記載の熱併給発電設備。 ４、余熱ボイラを、電気ヒータだけに依り単独運転可能
   にした請求項１記載の熱併給発電設備。 ５、電気ヒータに外部電力を付加可能にした請求項１記
   載の熱併給発電設備。 ６、余熱ボイラからの余剰温水熱を蓄熱する蓄熱装置を
   有する請求項３記載の熱併給発電設備。 ７、電気ヒータに外部夜間電力を付加可能にした請求項
   ６記載の熱併給発電設備。