(57)【要約】【課題】熱電併給システムのトータルコストを安くすると共に、システムの総合効率を向上させることおよびマイクロガスタービンの許容圧損の範囲内でより多くの蒸気を供給可能とすること。【解決手段】マイクロガスタービン１からの排ガスを燃焼用空気として燃料を燃焼させる追い焚きバーナ２６を有し互いに並列接続される複数台の小型貫流ボイラを備え、マイクロガスタービン１からの排ガスを各小型貫流ボイラ１へ並列に流通させる。【選択図】　　　　図１
2004108274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電併給装置と、この熱電併給装置からの排ガスを燃焼用空気として燃料を燃焼させる追い焚きバーナを有し互いに並列接続される複数台の小型貫流ボイラおよび／または簡易貫流ボイラとを備え、前記熱電併給装置からの排ガスを前記各小型貫流ボイラおよび／または前記各簡易貫流ボイラへ並列に流通させることを特徴とする熱電併給システム。
【請求項２】
前記熱電併給装置をマイクロガスタービンとすることを特徴とする熱電併給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロガスタービンなどの熱電併給装置と排熱ボイラとを組み合わせた熱電併給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、出力が数３００ｋＷ以下のマイクロガスタービンが比較的小さい店舗向けの熱電併給装置として注目を浴びている。その理由の一つは、このマイクロガスタービンが、装置の量産設計によってイニシャルコストが低いためである。また、他の理由は、発電効率が、例えば２５〜２８％と高く、しかも大型ガスタービンのように、タービン主任技術者が不要なために、メンテナンスコストも低く、イニシャルコストを含めたトータルコストが低いためである。
【０００３】
前記マイクロガスタービンのような熱電併給装置は、排ガスボイラと組み合わせて熱電併給システムとして使用される（例えば、特許文献１参照。）。この熱電併給システムにおいて、前記のように熱電併給装置の方は、トータールコストの低い装置が追求され、実用化されているのに対して、排熱ボイラの方は、熱電併給システム専用に設計，製造されているのでイニシャルコストが高く、大きさの割には蒸発量および効率が低いと共にメンテナンスコストが高いために、トータルコストの高いシステムとなっていた。これらは、地球環境保全のために積極的に実用化し、普及させるべき熱電併給システムの普及を阻害する一因となっていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−４９４５号公報（第４頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、熱電併給システムのトータルコストを安くすると共に、システムの総合効率を向上させることにより、熱電併給システムの普及を促進し、もって地球環境の保全に貢献することである。また、他の課題は、熱電併給装置の許容圧損の範囲内で、より多くの蒸気を供給可能とすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、熱電併給装置と、この熱電併給装置からの排ガスを燃焼用空気として燃料を燃焼させる追い焚きバーナを有し互いに並列接続される複数台の小型貫流ボイラおよび／または簡易貫流ボイラとを備え、前記熱電併給装置からの排ガスを前記各小型貫流ボイラおよび／または前記各簡易貫流ボイラへ並列に流通させることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、前記熱電併給装置をマイクロガスタービンとしたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この実施の形態は、熱電併給装置と、複数台の小型貫流ボイラとからなる熱電併給システムである。前記複数台の小型貫流ボイラは、互いに並列に接続されて、前記熱電併給装置の排ガス出口に接続されている。そして、前記各小型貫流ボイラは、それぞれ前記熱電併給装置からの排ガスを燃焼用空気として燃料を燃焼させる追い焚きバーナを有している。
【０００９】
前記熱電併給装置は、好ましくはマイクロガスタービンとする。前記マイクロガスタービンは、羽根車を高温・高圧ガス流で回転させて発電するタービンと、燃焼器と、前記タービンの軸につながれ前記燃焼器へ吹き込む空気を高圧に圧縮する圧縮機とからなり、前記圧縮機により前記燃焼器に大量の空気（酸素）を吹き込んで激しく燃焼させ、その結果生ずる高温ガスで前記羽根車を回転させて、発電するものである。この明細書においては、前記マイクロガスタービンとは、出力が３００ｋＷ未満で、タービン技術主任の選任が不要であるガスタービンをいう。なお、前記熱電併給装置は、実施に応じて高温の排ガスを排出する小容量の発電用のガスエンジンとすることができる。
【００１０】
複数台の前記小型貫流ボイラは、同種のものからなり、容量は実施に応じて同じとするか、互いに異ならせることができる。同種とは、複数台の前記小型貫流ボイラが、全て蒸気生成用ボイラであるとか、全て温水生成用であるとかを意味する。以下の説明では、蒸気生成用ボイラとして説明する。
【００１１】
前記各小型貫流ボイラは、前記マイクロガスタービンからの排ガスが保有する熱を有効利用して蒸気を発生させ、その発生蒸気を蒸気使用設備へ供給するものである。
【００１２】
前記小型貫流ボイラは、労働安全衛生法施行令第１条第４号のニに規定される圧力が１０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ以下で、伝熱面面積が１０ｍ２以下の蒸気ボイラで、保有水量が比較的少なく、運転やメンテナンスを行うに際しては、取扱い者は、ボイラ技士の資格が不要で、小型ボイラ取扱業務特別教育を受講すれば良い。従って、メンテナンスコストが低い排熱ボイラとなる。この実施の形態においては、前記小型貫流ボイラは、標準，すなわち量産設計の小型貫流ボイラとする。この標準小型貫流ボイラは、大型の炉筒ボイラなどと対抗するために、ボイラ効率の向上および装置の小型化，低コスト化に取り組み、これを実現したことは、周知のとおりである。
【００１３】
そして、前記小型貫流ボイラは、構成的には、上、下ヘッダ間に多数の水管を接続した缶体と、前記熱電併給装置からの排ガスを燃焼用空気としてガス燃料などの燃料を燃焼させ、前記水管を加熱する追い焚きバーナとを具備したものとしている。
【００１４】
ところで、マイクロガスタービンを用いた熱電併給システムにおいては、許容圧損が高くなく（１００〜２００ｍｍＡｑ）、排ガスボイラの圧損が前記許容圧損を超えると、前記マイクロガスタービンの出力が低下し、それに伴い部分負荷となるために効率が低下し、軸受けなどを損傷する場合も有る。よって、この発明の実施の形態の小型貫流ボイラの缶体の圧損の低減が、システム構成上重要である。
【００１５】
この発明の実施の形態においては、複数台の前記小型貫流ボイラを互いに並列に接続して前記熱電併給装置に接続し、前記マイクロガスタービンからの排ガスを前記各小型貫流ボイラヘ並列に流通させるように構成している。これにより、前記小型貫流ボイラによる総圧損（並列接続された前記小型貫流ボイラの圧損の合計）を前記小型貫流ボイラを１台接続のものと比較して１／４に低減すると共に、前記小型貫流ボイラの総圧損を同じとすると前記小型貫流ボイラによる総蒸発量（並列接続された前記小型貫流ボイラの蒸発量の合計）を増大させることができる。
【００１６】
ちなみに、出願人は、標準小型貫流ボイラとして、蒸発量が０．５ｔ／ｈ，０．７５ｔ／ｈ，１ｔ／ｈ，１．５ｔ／ｈ，２ｔ／ｈのものを製造販売している。よって、この発明の実施の形態の小型貫流ボイラは、前記マイクロガスタービンからの排ガス中の酸素濃度および排ガス量と前記蒸気使用設備の使用蒸気量（要求蒸気量）に応じて、これらの標準小型貫流ボイラから同種で、かつ同容量または異なる容量のものが複数台選択される。すなわち、標準小型ボイラの缶体が、そのまま使用（全てを共通化）される。
【００１７】
また、前記小型貫流ボイラとしては、所謂ωフロータイプや全周吹き出しタイプのボイラが使用される。これらのボイラにおいては、ボイラ効率の向上が前記のように追求されており、所謂ωフローの小型貫流ボイラでは、９０％以上のボイラ効率が達成されている。また、所謂全周吹き出し型の小型貫流ボイラにおいても同様のボイラ効率が達成されている。なお、前記全周吹き出し型の小型貫流ボイラは、圧損が少なく、この発明の実施の形態の小型貫流ボイラとして好適である。
【００１８】
前記各追い焚きバーナは、排ガス中の酸素濃度，排ガス温度，排ガス量が、前記標準小型貫流ボイラの燃焼用空気と異なるけれども、前記各小型貫流ボイラにおける流速が１／２となるために、前記標準小型貫流ボイラのバーナと共通のものを使用することができる。しかしながら、前記マイクロガスタービンからの排ガスの酸素濃度，排ガス温度，排ガス量に合わせた構造として、前記標準小型貫流ボイラに用いるバーナと構成を異ならせることもできる。
【００１９】
前記各追い焚きバーナの追い焚き量の上限（最大追い焚き量）は、好ましくはつぎの４つのうちの最低のものとする。しかしながら、最大追い焚き量を実施に応じて▲１▼▲２▼のうち最低のものとすることもできる。。
▲１▼排ガスの酸素濃度および排ガス量によって決まる追い焚き量
▲２▼総圧損が前記熱電併給装置の許容圧損と同じかそれ以下となる追い焚き量
▲３▼前記追い焚きバーナによる再燃焼後のＣＯ濃度が規制値を超えない追い焚き量
▲４▼前記追い焚きバーナによる再燃焼後のＮＯｘ値が規制値を超えない追い焚き量
【００２０】
また、前記の実施の形態においては、排熱ボイラを蒸気ボイラとしているが、小型温水ボイラとすることができる。
【００２１】
なお、前記缶体は、標準小型貫流ボイラの缶体と全てを共通化することなく、実施に応じて、少なくとも上、下ヘッダおよび水管の配列構成を共通化したものとすることができる。前記水管の配列構成を共通化するとは、前記水管の配列ピッチを変えずに、前記水管の長さを変えるものも含む。具体的には、前記水管の長さを前記標準小型貫流ボイラのそれより長くして圧損を低減する一方、前記水管に装着するフィンの配列ピッチは前記標準小型貫流ボイラのそれよりも小さくして、流速を低下しても熱流束を増加させるなどの設計変更を行い、フィン部における燃焼ガスの流速を２０ｍ／ｓ程度に設定することで、熱電併給システムに適した缶体に構成することができる。
【００２２】
前記のように、同種の前記小型貫流ボイラを並列接続して前記マイクロガスタービンからの排ガスを並列に流していることにより、１台の小型貫流ボイラを接続するシステムと比較して、前記マイクロガスタービンから見た前記小型貫流ボイラの総圧損は、１／４に低減される。その結果、複数台の小型貫流ボイラの追い焚き運転により、前記マイクロガスタービンの許容圧損の範囲内で多量の蒸気を発生でき、使用蒸気量の多い蒸気設備にも対応できる。また、前記各小型貫流ボイラには、排ガスが供給されるので、所謂排ガス再循環による燃焼火炎温度の抑制効果により、ＮＯｘ量を低減できる。前記マイクロガスタービンの排ガスによる低ＮＯｘ効果として、同排ガスの酸素濃度が、通常のボイラの排ガスのそれと比較して低いので、低酸素濃度による低ＮＯｘ効果も考えられる。
【００２３】
また、前記のように、マイクロガスタービンと組み合わせる排熱ボイラを前記マイクロガスタービンからの排ガスを燃焼用空気として燃料を燃焼させる追い焚きバーナを有する小型貫流ボイラとし、この小型貫流ボイラの缶体を前記標準小型貫流ボイラと共通化するか、これと多くの構成を共通化している。その結果、イニシャルコストおよびメンテナンスコストの低い，すなわちトータルコストの低い排ガスボイラを用いることになる。よって、トータルコストの低い前記マイクロガスタービンと組み合わせているので、トータルコストの低い熱電併給システムを提供できる。また、追い焚きバーナを有する小型貫流ボイラを用いているので、蒸気発生量を容易に増大させることができると共に、排ガスボイラのボイラ効率を向上できるので、マイクロガスタービンと組み合わせたシステムの総合効率を８０％以上とすることができる。
【００２４】
前記の実施の形態においては、排ガスボイラとして前記小型貫流ボイラを用いているが、前記熱電併給装置の排ガス量が、少ない場合には、前記小型貫流ボイラの代わりに簡易ボイラを用いることができる。また、実施に応じて、前記小型貫流ボイラと前記簡易貫流ボイラとを組み合わせ用いることもできる。
【００２５】
また、前記簡易ボイラは、労働安全衛生法施行令第１条第３号のホに規定される圧力が１０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ以下で、伝熱面面積が５ｍ２以下の蒸気ボイラで、小型貫流ボイラと同様保有水量が少なく、運転やメンテナンスの際にはボイラ技士の資格が不要で、小型ボイラ取扱業務特別教育も不要である。前記簡易ボイラを用いる場合も、小型貫流ボイラを用いる場合と同様に、標準簡易ボイラの缶体とその全ての構成を共通化するか、少なくとも標準簡易ボイラの缶体と上、下ヘッダおよび水管配列を共通化することができる。
【００２６】
さらに、前記熱電併給装置に接続される複数台の前記小型貫流ボイラまたは簡易貫流ボイラは、同種のものでなく、蒸気ボイラと温水ボイラとを組み合わせたものとすることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明を実施した熱電併給システムの一実施例の概略構成図であり、図２は、同熱電併給システムの小型貫流ボイラの要部の縦断面の説明図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う横断面の説明図であり、図４は、追い焚き量を変化させた場合の総合効率の変化を示す図である。
【００２８】
前記一実施例の熱電併給システムは、図１に示すように、マイクロガスタービン１（以下、単に「タービン」という。）と、２台の小型貫流ボイラ（以下、単に「ボイラ」という。）２，２と、給水予熱器（エコノマイザ）３，３とから構成される。前記タービン１と前記各ボイラ２とは、前記タービン１からの高温排ガスを前記各ボイラ２へ導く第一排ガス通路４，４にて接続され、前記各ボイラ２と前記各給水予熱器３とは、前記各ボイラ２からの排ガスを前記各給水予熱器３へ導く第二排ガス通路５，５にて接続されている。前記各ボイラ２には、ガス燃料供給路６，６および生成された蒸気を蒸気使用設備（図示しない）へ供給する蒸気供給路７，７をそれぞれ接続し、前記各給水予熱器３には、排ガスを煙突（図示しない）へ導く第三排ガス通路８，８を接続している。
【００２９】
前記タービン１は、前記発明の実施の形態にて説明のように周知構成のもので、つぎの性能を有している。燃料が１３Ａガスであり、発電出力が８０ｋＷであり、発電効率が３０％であり、燃料消費量が２４．４Ｎｍ３／ｈであり、インプットが２６６．７ｋＷ＝２２９，０００ｋｃａｌ／ｈである。そして、前記タービン１の出口排ガス条件は、つぎの通りである。湿り排ガス流量が２．３０３Ｎｍ３／ｈであり、排ガス温度が２７８℃であり、排ガス組成がＯ２：１７．２％（ｗｅｔ）である。
【００３０】
前記各ボイラ２は、前記タービン１からの排ガスを燃焼用空気として燃料を燃焼する追い焚き機能を有し、後述のように蒸気ボイラとして量産設計される標準小型貫流ボイラの缶体を共通化，すなわちそのまま用いている。そして、前記各ボイラ２は、図１に示すように、缶体９とこの缶体９上に設けられるバーナユニット１０とを備えている。前記各ボイラ２は、前記タービン１の許容圧損と前記タービン１からの排ガス流量および排ガス温度と蒸気使用設備が要求する蒸気圧力および使用量とに基づいて設計されている。すなわち、この実施例では、前記各ボイラ２は、蒸発量２ｔ／ｈの標準ボイラとの缶体と共通化した缶体９としている。
【００３１】
前記缶体９は、労働安全衛生法施行令第１条第４号のニに規定される小型貫流ボイラであり、所謂ωフローと称される缶体構造をなしている。これを図２および図３に従い具体的に説明すると、前記缶体９は、環状の上、下ヘッダ１１，１２と、この上、下ヘッダ１１，１２間に連通接続される多数の垂直の水管１３，１３，…とから構成される。前記各水管１３を互いに間隔を存して環状に配置し、さらに第一フィン状部材１４，１４，…により連結して内側環状水管壁１５を構成し、同じく前記各水管１３を互いに間隔を存して環状に配置し、さらに第二フィン状部材１６，１６，…により連結して外側環状水管壁１７を構成している。
【００３２】
前記内側環状水管壁１５は、その内側に燃焼室１８を形成し、一部に燃焼ガスが流出する燃焼ガス出口１９を形成している。前記内側環状水管壁１５と前記外側環状水管壁１７との間には、環状の第一燃焼ガス通路２０を形成している。そそして、前記内側環状水管壁１５および前記外側環状水管壁１７の外側に環状のカバー体２１を配置し、このカバー体２１と内側環状水管壁１５との間に一端が前記第一燃焼ガス通路２０に，他端が排ガス出口２２にそれぞれつながる第二燃焼ガス通路２３を形成している。この第二燃焼ガス通路２３内には全周フィン２４を装着した前記各水管１３を配置している。前記外側環状水管壁１７を構成する前記各水管１３には、上下に横ヒレ２５，２５…を互いに間隔を存して多数装着している。
【００３３】
前記のように構成される缶体９は、蒸気ボイラとして量産設計される標準ボイラの缶体共通化することにより、缶体の設計に要するコストおよび製造コストを低減している。
【００３４】
つぎに、前記バーナユニット１０は、前記標準小型貫流ボイラに搭載されている公知のバーナユニットであり、前記タービン１からの排ガスを燃焼用空気として燃料を燃焼させる追い焚きバーナ２６とこの追い焚きバーナ２６へ燃焼用空気としての排ガスを前記追い焚きバーナ２６へ供給するウインドボックス（風箱）２７とからなる。
【００３５】
前記構成の第一実施例の動作を説明する。図１において、前記タービン１と前記各ボイラ２を運転すると、前記タービン１からの排ガスが、それぞれ第一排ガス通路４を経て前記ウインドボックス２７へ供給され、前記各ボイラ２へ分流されることになる。その結果、前記各ボイラ２における排ガスの流速は、前記ボイラ２を１台接続した場合と比較して、１／２となり、前記ボイラ２，２の総圧損は１／４となる。
【００３６】
前記各ボイラ２において、前記ウインドボックス２７内を通過した排ガスとガス燃料とは、前記追い焚きバーナ２６にて混合し、着火手段（図示しない）により着火されて、燃焼を開始する。この燃焼は、前記燃焼室１８内にて行われ、形成される燃焼火炎の輻射により前記内側環状水管壁１５の前記各水管１３が加熱される。燃焼がほぼ完結した後の燃焼ガスは、前記燃焼ガス出口１９から前記第一燃焼ガス通路２０，第二燃焼ガス通路２３を流通し、その流通の間に対流伝熱により前記第一燃焼ガス通路２０，第二燃焼ガス通路２３に面した前記各水管１３を加熱する。
【００３７】
こうした前記各ボイラ２における輻射伝熱と対流伝熱とによる前記各水管１３の加熱により、前記各水管１３内の水が加熱され、蒸気化される。前記各ボイラ２にて生成された蒸気は、前記各蒸気供給路７から蒸気ヘッダ（図示しない）を通して前記蒸気使用設備へ供給される。
【００３８】
前記各追い焚きバーナ２６の燃焼は、前記蒸気ヘッダの蒸気圧を検出する蒸気圧力検出手段（図示しない）により、前記各缶体９内圧力を所定値に保持し、かつ水位制御手段（図示しない）により前記記缶体９内の水位を所定範囲内に保持するように制御される。すなわち、前記蒸気使用設備の蒸気負荷に応じて、前記追い焚きバーナ２６が燃焼しない、追い焚き無しの排熱回収運転と、追い焚きを加えた排熱回収運転とが行われることになる。前記各ボイラ２において追い焚きの条件を変えた場合のシステムの総合効率は、図４のようになる。
【００３９】
前記缶体９の前記排ガス出口２２から流出する排ガスは、前記各給水予熱器３において、前記各水管１３への供給される水（給水）を予熱する。
【００４０】
つぎに、前記タービン１の出力の変化に対して、前記各ボイラ２がどのように制御されるかを以下に説明する。前記タービン１は、その回転数が一定値となるように前記タービン１の燃焼器が制御される。具体的には、前記タービン１に対する要求電力が多くなると、前記タービン１の回転数が低下し、逆に要求電力が少なくなると、同回転数が増加するので、回転数が一定値となるように前記燃焼器の燃焼が制御される。
【００４１】
前記タービン１の出力が低下すると、前記タービン１からの排ガス量が減少するので、前記各ボイラ２の燃焼は、排ガスに含まれる酸素量によって規定される燃焼量を超えない範囲で制御される。具体的には、前記タービン１の出力（単位時間当りの発電量）と前記追い焚きバーナ２６の燃焼量の上限（最大追い焚き量）とが対応しているので、前記各ボイラ２の制御器（図示しない）に、この対応関係を示すテーブル（図示しない）を記憶させておく。そして、前記各ボイラ２の制御器は、前記タービン１の出力である発電電力に関する情報を前記タービン１から得て、これに対応する前記追い焚きバーナ２６の最大追い焚き量を設定する。一方、前記蒸気使用設備から要求蒸気量の変化に応じて、前記蒸気ヘッダの圧力が増減する。結局、前記各ボイラ２の制御器は、前記タービン１の出力に応じて設定された燃焼量を上限として、前記蒸気ヘッダの圧力が一定となるように前記追い焚きバーナの燃焼量を制御する。なお、前記圧力検出手段は、実施に応じて、前記各ボイラ２にそれぞれ設けることができる。
【００４２】
この実施例の熱電併給システムにおいては、前記各ボイラ２の燃焼量を加えた燃焼量に対応した蒸気量を生成できるが、この蒸気量は、１台の前記ボイラ１を接続したシステムと比較して多くなる。その理由は、排ガス量は同じであるが、１台の前記ボイラ２での追い焚き量を多くし過ぎると前記ボイラ２での圧損が大きくなる。この圧損は、前記タービン１の許容圧損以下とする必要があるため、追い焚き量が制限され、生成蒸気量も制限される。これに対して、２台の前記ボイラ２を並列接続している場合は、２台接続での総追い焚き量が１台接続と同じ場合、流束が１／２となるので総圧損は、１／４となる。その結果、前記タービン１の許容圧損に起因する最大追い焚き量を増大でき、実施例における総蒸発量を１台接続のものと比較して増大することができる。
【００４３】
前記一実施例の熱電併給システムによれば、複数の同種の前記小型貫流ボイラを並列接続しているので、前記タービン１から見た前記ボイラ２，２における総圧損を低減できる共に、前記ボイラ２，２の総圧損を同じとすると前記ボイラ２，２による総蒸発量を増大することができる。また、前記タービン１からの排ガスを複数の前記ボイラ２，２へ並列に流通させるので、前記タービン１から見た伝熱面が増大し、熱回収効率を向上させることができる。
【００４４】
また、前記一実施例によれば、排ガスボイラを前記標準ボイラと缶体構成において共通化しているので、トータルコストの低い排ガスボイラとすることができ、熱電併給システム全体としてのトータルコストを低減できる。また、前記一実施例によれば、追い焚きを可能としているので、図４に示すようにシステムの総合効率も高い値を確保できる。また、前記燃焼室１８における燃焼は、前記タービン１からの排ガスを用いて行うので、所謂排ガス再循環と同様の低ＮＯｘ効果が得られ、この実施例の実験によれば、排出ＮＯｘ値を４０ｐｐｍ以下とすることができ、低ＮＯｘの熱電併給システムを提供できる。
【００４５】
なお、本発明は、蒸気実施例に限定されるものではなく、例えば前記追い焚きバーナ２６およびウインドボックス２７からなる前記バーナユニット１０を前記標準ボイラに採用されている公知のものとすることなく、図５に示すような構成のものとすることができる。以下に、これを説明する。
【００４６】
前記追い焚きバーナ２６は、燃料ガスが流通するガス管２８と、排ガスを通過させる多数の第一空気孔２９，２９，…を設けたラッパ状のノズル３０とから構成される。
【００４７】
前記ウインドボックス２７は、図５の実線矢示の如く排ガス流路を形成する３重の第一筒３１，第二筒３２，第三筒３３から構成され、外側の第一筒３１には前記各第一排ガス通路４を連結するための接続ダクト３４を備えている。また前記ウインドボックス２７には、その底面に前記内側の第三筒３３を経由することなく、前記缶体９の燃焼室１８内へ燃焼排ガスを供給する多数の第二空気孔３５，３５，…を形成している。こうした構成の前記ウインドボックス２７の構成部品は、全てが円形筒状をなしているので、排ガス温度が約３００℃と高温であるにも拘わらず、熱的な変形に強い構造となっている。
【００４８】
前記のように構成されるバーナユニット１０において、前記マイクタービン１からの排ガス温度が約３００℃と高いので、ガス流速が早くなり、排ガスの全量を前記ノズル３０へ供給する構造において火炎が安定するまで流速を落とすには、バーナを大きくする必要がある。そこで、この実施例では、排ガスの一部を前記各第二空気孔３５を通してバイパスさせて直接燃焼室１８へ送るように構成している。これにより、前記追い焚きバーナ２６をコパクトにしている。また、前記バイパスにより保炎性が向上すると共に、所謂二段燃焼によりＮＯｘを低減している。
【００４９】
また、図６に示すように、前記各ボイラ２に前記タービン１からの排ガス以外に新鮮燃焼用空を前記追い焚きバーナ２６へ供給する燃焼用空気供給手段３６を実施に応じて設けることができる。前記燃焼用空気供給手段３６は、送風機３７と給気通路３８とから構成される。前記燃焼用空気供給手段３６を設けることにより、前記追い焚きバーナ２６の燃焼量を増大させることができる。また、前記タービン１が停止していても、前記各ボイラ２を単独で運転して、蒸気を供給することができる。前記燃焼用空気供給手段３６としては、図６に示すような押し込み型の送風機によることなく、前記各ボイラ２の出口側に設けた誘引送風機（図示省略）によっても実現可能である。
【００５０】
また、前記各ボイラ２は、図７および図８に示すような所謂全周吹き出しタイプの小型貫流ボイラとすることができる。この小型貫流ボイラの缶体９は、環状の上、下ヘッダ１１，１２と、この上、下ヘッダ１１，１２間に連通接続される多数の垂直の水管１３，１３，…とから構成される。前記各水管１３を互いに間隔を存して環状に配置した環状水管列３９を形成している。
【００５１】
前記環状水管列３９は、その内側に燃焼室１８を形成し、前記環状水管列３９とカバー体２１との間に排ガス出口２２つながる燃焼ガス通路４０を形成している。前記各水管１３には、縦ヒレ４１を装着している。
【００５２】
また、前記追い焚きバーナ２６は、実施に応じて油バーナとすることができる。
【００５３】
さらに、実施に応じて、前記各給水予熱器３を省略したシステムとすることもできる。
【００５４】
【発明の効果】
この発明によれば、熱電併給システムのトータルコストを安くすると共に、小際ながら容易に蒸発量を増大させることができ、かつシステム効率を向上させることができる。そして、熱電併給システムの普及を促進し、もって地球環境の保全に貢献することができる。また、熱電併給装置の許容圧損範囲内で、より多くの量の蒸気を供給できるなど、産業的価値は多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明を実施した熱電併給システムの一実施例の概略構成図である。
【図２】図２は、同実施例の小型貫流ボイラの要部の縦断面の説明図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う横断面の説明図である。
【図４】図４は、同実施例の追い焚き量を変化させた場合の総合効率の変化を示す図である。
【図５】図５は、この発明の他の実施例の小型貫流ボイラの要部縦断面の説明図である。
【図６】図６は、この発明の他の実施例の概略構成図である。
【図７】図７は、小型貫流ボイラの他の実施例の要部の縦断面の説明図である。
【図８】図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う横断面の説明図である。
【符号の説明】
１　マイクロガスタービン
２　小型貫流ボイラ
９　缶体
１０　バーナユニット
２６　追い焚きバーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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