JPH10153145A - ガスエンジン発電設備 - Google Patents

ガスエンジン発電設備

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JPH10153145A
JPH10153145A JP8310274A JP31027496A JPH10153145A JP H10153145 A JPH10153145 A JP H10153145A JP 8310274 A JP8310274 A JP 8310274A JP 31027496 A JP31027496 A JP 31027496A JP H10153145 A JPH10153145 A JP H10153145A
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JP
Japan
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gas
combustion chamber
power generation
gas engine
gas pipe
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Withdrawn
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JP8310274A
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English (en)
Inventor
Teruhisa Iwasa
照久 岩佐
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 希薄燃焼方式ガスエンジンを用いたガスエン
ジン発電設備を、常用発電運転状態から非常用発電運転
に移行しても、安定した運転を継続することができるよ
うにする。 【解決手段】 発電機12は希薄燃焼方式ガスエンジン
11により駆動される。前記ガスエンジン11の主燃焼
室には、主燃焼室用ガス管13によりガス燃料の供給が
され、予燃焼室には予燃焼室用ガス管14によりガス燃
料が供給される。ガス管13,14間は、負荷投入電磁
弁21を備えた接続用ガス管20により連通されてい
る。ガバナスロットルバルブ15が全開でない時は負荷
投入電磁弁21は閉となる。ガバナスロットルバルブ1
5が全開となると、負荷投入電磁弁21が一定時間だけ
開となり、主燃焼室に供給されるガス燃料が増え、この
ときには、リッチ領域での燃焼が行われ、許容負荷投入
量が増加し、常用発電から非常用発電に安定して移行す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼方式ガス
エンジンを用いたガスエンジン発電設備に関し、非常用
発電を信頼性高く安定して行うことができるようにした
ものである。
【0002】
【従来の技術】自家用発電設備は、原動機の種別によ
り、蒸気タービン発電設備,ガスタービン発電設備,デ
ィーゼルエンジン発電設備,ガスエンジン発電設備など
に分類される。このうち、ガスエンジン発電設備は、原
動機の燃料として都市ガス(13A)や天然ガスなどの
ガス燃料を使用する発電設備であり、発電効率は比較的
高く、小容量発電に適している。また、このガスエンジ
ン発電設備は、エンジン排熱ガスや冷却水温水などの排
熱回収利用ができ、熱電併給設備(コジェネレーション
システム)として利用されており、総合熱効率が良
く、省エネルギー効果が高い。
【0003】ガスエンジン発電設備の原動機(ガスエン
ジン)は、従前では理論空気量(空燃比λ=1)付近で
燃焼するタイプのものが採用されていた。このようなタ
イプのガスエンジンの窒素酸化物(NOX )対策として
は、白金触媒の作用により、排ガス中のNOX を無害な
N2 とO2 に還元する手法が採用されていた。
【0004】ところで、白金触媒は高価であり、また、
触媒劣化すると交換する必要があるため、ランニングコ
ストが極めて高いという難点がある。
【0005】そこで最近では、ガスエンジン発電設備の
ガスエンジンとして、希薄燃焼(リーンバーン)方式の
ものを採用している。この希薄燃焼方式のガスエンジン
は、排ガス中のNOX 濃度が低く、具体的には、残存酸
素濃度が0パーセントにおいてNOX 濃度を200pp
mとすることができる。このように、NOX 濃度が低い
ので、高価な白金触媒が不要になり、コスト削減ができ
る
【0006】参考のため、ガスエンジンの空燃比λと排
ガス中のNOX 濃度の特性を図2に示す。
【0007】希薄燃焼方式ガスエンジンは、NOX 低減
には大いに貢献するものの、燃料が希薄なため失火し易
く、安定燃焼に問題がある。そこで一般には、図3に示
すような、予燃焼を行うタイプの希薄燃焼方式ガスエン
ジンを採用している。この予燃焼を行う希薄燃焼方式ガ
スエンジンでは、点火プラグ1により、予燃焼室2内の
ガスを点火し、予燃焼室2の火炎により主燃焼室3のガ
スを点火するようにしている。予燃焼室2による火炎の
エネルギーは、点火プラグ1のエネルギーの104 〜1
05 倍もあり、主燃焼室3での燃焼を確実にすることが
できる。なお、図3において、4はシリンダ、5はピス
トンである。また、予備燃焼室2には予燃焼室用ガス管
によりガス燃料が供給され、主燃焼室3には主燃焼室用
ガス管によりガス燃料が供給されている。
【0008】ここで、ガス燃料だけで駆動するガスエン
ジンンを採用したガスエンジン発電設備の使用条件を説
明する。従来では、ガス燃料だけで駆動するガスエンジ
ンンを採用したガスエンジン発電設備は、常時商用電源
と系統連系しつつ運転する運転方式のみが認められてお
り、非常用発電設備として兼用することは、法的規制に
より禁止されていた。ところが、1994年5月より、
規制が緩和され、ガス燃料だけで駆動するガスエンジン
ンを採用したガスエンジン発電設備であっても、一定の
条件を満たせば、常用発電と非常用発電とを兼用するこ
とが可能になった。上記「一定の条件」とは、ガス管と
して300Ga1以上の振動に耐える耐震導管(ガス
管)を用いる、という条件である。
【0009】なお、常用発電と非常用発電とを兼用する
とは、系統故障のない正常時(常時)には商用電源と系
統連系しつつ、例えば受電電力一定制御を行い、万一の
商用電源停電時(非常時)には、例えば負荷側の選択遮
断により重要負荷に対してはガスエンジン発電設備から
給電を継続する、ことをいう。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】希薄燃焼方式ガスエン
ジンを用いたガスエンジン発電設備では、許容負荷投入
量(負荷投入時に瞬時周波数変動が10%以内におさま
る負荷投入量)が定格出力に対して20〜25%と低
い。これは、希薄燃焼方式ガスエンジンは、希薄領域
(リーン領域)にて燃焼を行うため、負荷投入に弱いか
らである。したがって、希薄燃焼方式ガスエンジンを用
いたガスエンジン発電設備は、常用として商用電源と連
系運転している場合には問題はないが、商用電源停電時
に非常用として負荷を投入していく場合には、許容負荷
投入量が低いので、運転に不安がある。しかも、希薄燃
焼方式ガスエンジンは、空燃比制御が難しく、特に低負
荷では空気リッチになりやすく制御が難しいという問題
がある。このように、許容負荷投入量が低いことや、低
負荷運転時での制御が難しいこと、が相俟って、希薄燃
焼方式ガスエンジンを用いたガスエンジン発電設備を、
非常時に運転することには不安がある。殊に、病院等、
人命をあずかる重要負荷を非常用負荷とするところで
は、常用発電と非常用発電との兼用運転の規制は緩和さ
れたものの、実際に使用するには心配がある。
【0011】本発明は、上記従来技術に鑑み、予燃焼を
行うタイプの希薄燃焼方式ガスエンジンを用いたガスエ
ンジン発電設備において、負荷投入量を増大でき、且
つ、低負荷運転時の運転を安定化することができ、もっ
て非常用発電を信頼性高く安定して行うことのできるガ
スエンジン発電設備を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、主燃焼室と予燃焼室を有する希薄燃焼方式
ガスエンジンと、この希薄燃焼方式ガスエンジンにより
駆動される発電機と、ガバナスロットルバルブが介装さ
れており前記主燃焼室にガス燃料を供給する主燃焼室用
ガス管と、前記予燃焼室にガス燃料を供給する予燃焼室
用ガス管と、を備えたガスエンジン発電設備において、
主燃焼室用ガス管と予燃焼室用ガス管とを連通する接続
用ガス管と、前記接続用ガス管に介装されており、前記
ガバナスロットルバルブが全開になっていない場合に
は、閉状態となっており、前記ガバナスロットルバルブ
が全開になった場合には、予め設定した一定時間だけ開
状態となって、前記接続用ガス管を通して前記予燃焼室
用ガス管から前記主燃焼室用ガス管に向けてのガスの流
通を許容する負荷投入電磁弁と、を備えたことを特徴と
する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づき詳細に説明する。
【0014】図1は本発明の実施の形態にかかるガスエ
ンジン発電設備10を示す構成図である。このガスエン
ジン発電設備10は、希薄燃焼方式ガスエンジン11と
発電機12を主要部材として構成されている。この希薄
燃焼方式ガスエンジン11は、予燃焼を行うタイプのガ
スエンジンであり、図3に示すものと同様な構造となっ
ている。そして、希薄燃焼方式ガスエンジン11の主燃
焼室には主燃焼室用ガス管13によりガス燃料が供給さ
れ、予燃焼室には予燃焼室用ガス管14によりガスが供
給される。主燃焼室用ガス管13にはガバナスロットル
バルブ15が介装されている。
【0015】ここまでの構成は、従来のガスエンジン発
電設備にも装備されていたものである。本実施の形態で
は、更に、接続用ガス管20と、この接続用ガス管20
に介装した負荷投入電磁弁21を備えている。接続用ガ
ス管20は、主燃焼室用ガス管13と予燃焼室用ガス管
14とを連通している。負荷投入電磁弁21は、接続用
ガス管20に介装されており、発電機12が商用電源と
系統連系している常時には閉状態となり、一方、商用電
源が停電した非常時には予め設定した一定時間だけ開状
態となり、予燃焼室用ガス管14から主燃焼室用ガス管
13へ向けてのガスの流通を許容するようになってい
る。
【0016】かかる構成となっている本実施の形態で
は、商用電源と系統連系している常時には負荷投入用電
磁弁21は閉状態となっている。また、ガバナスロット
ルバルブ15の開度調整等により、負荷や排ガス温度等
に応じて、主燃焼室及び予燃焼室に供給するガス量がコ
ントロールされている。
【0017】一方、商用電源が停電した非常時には、負
荷投入量が増えガバナスロットルバルブ15は全開とな
る。ガバナスロットルバルブ15の全開状態は、リミッ
トスイッチ(図示省略)などのセンサで検出され、更に
ガバナスロットルバルブ15の全開検出により、図示し
ない制御装置にて、負荷投入電磁弁21が予め設定した
時間だけ(例えば5〜20秒)開状態になる。このよう
に、負荷投入電磁弁21が開状態になると、希薄燃焼方
式ガスエンジン11の主燃焼室に供給されるガス量が多
くなり、リッチ領域での燃焼が行われることとなる。こ
のように、リッチ領域にて燃焼を行うため、この間では
許容負荷投入量が増加すると共に燃焼の確実性が増す。
このため非常用発電に移行した際にも安定してガスエン
ジン11の運転を安定して継続することができ、信頼性
が向上する。
【0018】なお、負荷投入電磁弁21が開状態となっ
ている予め設定した時間(例えば5〜20秒)において
は、リッチ領域で燃焼が行われるため、この間では、所
定のNOX 規制(NOX 濃度200ppm atO2 =
0%)はクリアできないが、この期間は短時間(5〜2
0秒)であるので問題はない。
【0019】
【発明の効果】以上実施の形態と共に具体的に説明した
ように、本発明によれば、商用電源と系統連系している
常用発電運転状態から、商用電源停電となり非常用発電
運転に移行したときに、予め設定した一定時間だけ、主
燃焼室に供給するガス量を増加してリッチ領域にて運転
をするため、移行時における負荷投入量を増加でき、非
常用発電を信頼性高く安定して行うことができる。この
ため、希薄燃焼方式ガスエンジンを用いたガスエンジン
発電設備を、病院等、人命をあずかる重要負荷に電力を
供給する、常用/非常用兼用の発電設備として安心して
導入することができる。
【0020】また、本発明によれば、希薄燃焼ガスエン
ジンの欠点であった低負荷運転の不安定さを解消するこ
ともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかるガスエンジン発電
設備を示す構成図。
【図2】NOX 濃度と空燃比との関係を示す特性図。
【図3】予燃焼を行うタイプの希薄燃焼方式ガスエンジ
ンを示す構成図。
【符号の説明】
1 点火プラグ 2 予燃焼室 3 主燃焼室 4 シリンダ 5 ピストン 10 ガスエンジン発電設備 11 希薄燃焼方式ガスエンジン 12 発電機 13 主燃焼室用ガス管 14 予燃焼室用ガス管 15 ガバナスロットルバルブ 20 接続用ガス管 21 負荷投入電磁弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主燃焼室と予燃焼室を有する希薄燃焼方
    式ガスエンジンと、この希薄燃焼方式ガスエンジンによ
    り駆動される発電機と、ガバナスロットルバルブが介装
    されており前記主燃焼室にガス燃料を供給する主燃焼室
    用ガス管と、前記予燃焼室にガス燃料を供給する予燃焼
    室用ガス管と、を備えたガスエンジン発電設備におい
    て、 主燃焼室用ガス管と予燃焼室用ガス管とを連通する接続
    用ガス管と、 前記接続用ガス管に介装されており、前記ガバナスロッ
    トルバルブが全開になっていない場合には、閉状態とな
    っており、前記ガバナスロットルバルブが全開になった
    場合には、予め設定した一定時間だけ開状態となって、
    前記接続用ガス管を通して前記予燃焼室用ガス管から前
    記主燃焼室用ガス管に向けてのガスの流通を許容する負
    荷投入電磁弁と、を備えたことを特徴とするガスエンジ
    ン発電設備。
JP8310274A 1996-11-21 1996-11-21 ガスエンジン発電設備 Withdrawn JPH10153145A (ja)

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Cited By (5)

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Effective date: 20040203