(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料および液体燃料を選択的に使用可能な熱機関を備えたコージェネレーションシステムにおいて、
液体燃料を収容した第１タンクと、
この第１タンクと前記熱機関との間に設けられた第１燃料供給路と、
この第１燃料供給路に設けられた液体燃料移送用のポンプと、
液体燃料貯蔵用の第２タンクと、
前記第１燃料供給路における前記ポンプの位置より下流側と前記第２タンクとの間に接続された第２燃料供給路と、
前記熱機関での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替に際し、前記第２燃料供給路を導通し且つ所定のタイミングで前記ポンプの運転を開始する制御手段と、
前記第２タンクに液体燃料吐出用の圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
前記第２タンク内の圧縮空気を必要に応じて放出させる圧縮空気放出手段と、
前記第２タンク内の液体燃料量を検知する量検知手段と、
前記第２タンク内の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記熱機関の停止時、前記量検知手段の検知量および前記圧力検知手段の検知圧力がそれぞれ設定値となるよう、前記ポンプの運転／停止、前記第２燃料供給路の導通／遮断、前記圧縮空気供給手段の作動／停止、および前記圧縮空気放出手段の作動／停止を制御する制御手段と、
前記熱機関での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替時、前記量検知手段の検知量および前記圧力検知手段の検知圧力がそれぞれ設定値となるよう、前記第２燃料供給路の導通／遮断、前記圧縮空気供給手段の作動／停止、および前記圧縮空気放出手段の作動／停止を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とするコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱機関の排ガスを利用して温水，蒸気により熱を回収するコージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱機関たとえばガスタービンの排ガスを蒸気ボイラに取り込んで蒸気を発生し、その蒸気を介して熱を回収するコージェネレーションシステムがある。このコージェネレーションシステムの要部の一例を図３に示す。
【０００３】
図３において、１はマルチ燃料型ガスタービンで、気体燃料供給路２により供給される都市ガス等の気体燃料、および液体燃料供給路３により供給される灯油・軽油等の液体燃料の選択的な使用が可能である。液体燃料供給路３は燃料タンク４に接続されており、その液体燃料供給路３の中途部にポンプ５が設けられている。
【０００４】
ポンプ５は、燃料タンク４に収容されている液体燃料をガスタービン１に移送（および昇圧）するもので、気体燃料の使用時に停止され、液体燃料の使用時に運転される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のシステムでは、気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替に際し、ポンプ５が運転開始（起動）してそのポンプ５の圧力が確立するまでにある程度の時間が必要であり、その間、ガスタービン１に対する液体燃料の供給が不十分となる。このため、燃料切替に際しては、ガスタービン１を停止したり、あるいはガスタービン１の負荷（例えば発電装置）を停止（無負荷運転）するなどの処置がとられている。
【０００６】
しかしながら、燃料切替に際し、その都度、ガスタービンの停止や無負荷運転という運転待機期間が存在することは、システム全体の運転効率の面で好ましくない。
【０００７】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、燃料切替に際して熱機関を運転待機させることなく連続して運転させることができ、これによりシステム全体の運転効率を向上させることができ、しかもポンプの消費電力を低減できて省エネルギ性の向上が図れるコージェネレーションシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のコージェネレーションシステムは、気体燃料および液体燃料を選択的に使用可能な熱機関を備えたものであって、液体燃料を収容した第１タンクと、この第１タンクと前記熱機関との間に設けられた第１燃料供給路と、この第１燃料供給路に設けられた液体燃料移送（・昇圧）用のポンプと、液体燃料貯蔵用の第２タンクと、上記第１燃料供給路における上記ポンプの位置より下流側と上記第２タンクとの間に接続された第２燃料供給路と、上記熱機関での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替に際して上記第２燃料供給路を導通し且つ所定のタイミングで前記ポンプの運転を開始する制御手段と、第２タンクに液体燃料吐出用の圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、第２タンク内の圧縮空気を必要に応じて放出させる圧縮空気放出手段と、第２タンク内の液体燃料量を検知する量検知手段と、第２タンク内の圧力を検知する圧力検知手段と、熱機関の停止時、量検知手段の検知量および圧力検知手段の検知圧力がそれぞれ設定値となるよう、ポンプの運転／停止、第２燃料供給路の導通／遮断、圧縮空気供給手段の作動／停止、および圧縮空気放出手段の作動／停止を制御する制御手段と、熱機関での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替時、量検知手段の検知量および圧力検知手段の検知圧力がそれぞれ設定値となるよう、第２燃料供給路の導通／遮断、圧縮空気供給手段の作動／停止、および圧縮空気放出手段の作動／停止を制御する制御手段と、を備えている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面において図３と同一部分には同一符号を付し、その説明については省略する。
【００１３】
図１に示すように、マルチ燃料型ガスタービン１と燃料タンク（第１タンク）４との間の液体燃料供給路（第１燃料供給路）３において、液体燃料ブーストポンプ５の配設位置より下流側に逆流防止弁６が配設され、その逆流防止弁６の下流側位置に開閉制御弁１１を介して液体燃料供給路（第２燃料供給路）１２の一端が接続されている。
【００１４】
液体燃料供給路１２の他端は燃料切替用タンク（第２タンク）１３に接続されている。燃料切替用タンク１３は、燃料切替時のバックアップ用として液体燃料を予め貯蔵しておくところである。
【００１５】
この燃料切替用タンク１３に圧縮空気供給路１４が接続され、その圧縮空気供給路１４に開閉制御弁１５が設けられている。この圧縮空気供給路１４および開閉制御弁１５により、液体燃料吐出用の圧縮空気を燃料切替用タンク１３に供給する圧縮空気供給手段が構成されている。
【００１６】
さらに、燃料切替用タンク１３に圧縮空気放出路１６が接続され、その圧縮空気放出路１６に圧力制御弁１７が設けられている。この圧縮空気放出路１６および圧力制御弁１７により、燃料切替用タンク１３内の圧縮空気を必要に応じて大気放出させる圧縮空気放出手段が構成されている。
【００１７】
また、燃料切替用タンク１３には、液体燃料の貯蔵量を検知する検知器２１、および内部圧力を検知する検知器２２が設けられている。さらに、気体燃料供給路２に、気体燃料の圧力を検知する検知器２３が設けられている。
【００１８】
一方、２０は当該システムの全体を制御する制御部である。この制御部２０に、上記ポンプ５、開閉制御弁１１，１５、圧力制御弁１７、および検知器２１，２２，２３が接続されている。
【００１９】
制御部２０は、主要な機能として次の［１］〜[３]の手段を備える。
【００２０】
[１]ガスタービン１の停止時、燃料切替用タンク１３内の液体燃料量（検知器２１の検知量）および燃料切替用タンク１３内の圧力（検知器２２の検知圧力）がそれぞれ設定値となるよう、ポンプ５の運転／停止、液体燃料供給路１２の導通／遮断（開閉制御弁１１の開放／閉成）、圧縮空気供給手段の作動／停止（開閉制御弁１５の開放／閉成）、および圧縮空気放出手段の作動／停止（圧力制御弁１７の開放／閉成）を制御する制御手段。
【００２１】
[２]ガスタービン１での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替に際し、液体燃料供給路１２を導通（開閉制御弁１１を開放）し且つ所定のタイミングでポンプ５の運転を開始するとともに、運転開始したポンプ５の圧力が確立したところで液体燃料供給路１２の導通を解除（開閉制御弁１１を閉成）する制御手段。
【００２２】
［３］ガスタービン１での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替時、燃料切替用タンク１３内の液体燃料量（検知器２１の検知量）および燃料切替用タンク１３内の圧力（検知器２２の検知圧力）がそれぞれ設定値となるよう、液体燃料供給路１２の導通／遮断（開閉制御弁１１の開放／閉成）、圧縮空気供給手段の作動／停止（開閉制御弁１５の開放／閉成）、および圧縮空気放出手段の作動／停止（圧力制御弁１７の開放／閉成）を制御する制御手段。
【００２３】
つぎに、上記の構成の作用を図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２４】
ガスタービン１の停止時（待機モード）、燃料切替用タンク１３内の液体燃料の量が検知器２１で検知されており、その検知量が設定値を下回っている場合、ポンプ５が運転されるとともに、開閉制御弁１１が開放される。これにより、燃料タンク５内の液体燃料が液体燃料供給路３、ポンプ５、逆流防止弁６、開閉制御弁１１、および液体燃料供給路１２を通り、燃料切替用タンク１３に補給される。検知器２１の検知量に対する設定値は、燃料切替用タンク１３からガスタービン１に対する燃料供給を一定時間以上にわたって継続することのできる量に相当する。
【００２５】
この燃料補給に伴って燃料切替用タンク１３内の圧力が上昇し、検知器２２の検知圧力が設定値Ｐ２を超過した場合には、圧力制御弁１７が開放される。この開放により、燃料切替用タンク１３内の圧縮空気が大気放出され、燃料切替用タンク１３内の圧力が低下する。検知圧力が設定値Ｐ２まで低下すると、圧力制御弁１７が閉成される。設定値Ｐ２は、燃料タンク５内の液体燃料をポンプ５によって燃料切替用タンク１３へ移送することが可能な圧力に相当する。
【００２６】
燃料補給によって検知器２１の検知量が設定値以上になると、ポンプ５が停止されるともに、開閉制御弁１１が閉成される。これにより、液体燃料供給路１２に対する燃料補給が終了する。そして、検知器２２の検知圧力が設定値Ｐ１未満の状態にあれば、圧力制御弁１７を閉成した状態で開閉制御弁１５が開放される。この開放により、圧縮空気が燃料切替用タンク１３に供給され、燃料切替用タンク１３内の圧力が上昇する。検知圧力が設定値Ｐ１以上になると、開閉制御弁１５が閉成されて、圧縮空気の供給が停止する。設定値Ｐ１は、燃料切替用タンク１３内の液体燃料をガスタービン１へ移送するのに十分な圧力に相当する。
【００２７】
ガスタービン１を気体燃料で運転する場合、その旨の信号が制御部２０に入力される。このとき、気体燃料供給路２における気体燃料の圧力が検知器２３で検知され、その検知圧力が設定値に達していれば、実際にガスタービン１の運転が開始される。この場合、ポンプ５は停止され、ガスタービン１に対する液体燃料の供給が禁止される。
【００２８】
ガスタービン１を気体燃料による運転から液体燃料による運転へと切替える場合、その旨の信号が制御部２０に入力される。このとき、燃料切替用タンク１３において、検知器２１の検知量が設定値以上で、しかも検知器２２の検知圧力が設定値Ｐ１以上の状態であれば、開閉制御弁１１が開放される。この開放により、燃料切替用タンク１３内の液体燃料が液体燃料供給路１２、開閉制御弁１１、液体燃料供給路３を通り、ガスタービン１に供給される。この供給により、ガスタービン１の運転が中断なくすぐに開始される。
【００２９】
このガスタービン１への燃料供給に伴って燃料切替用タンク１３内の圧力が低下し、検知器２２の検知圧力が設定値設定値Ｐ１未満となった場合には、開閉制御弁１５が開放され、圧縮空気が燃料切替用タンク１３に供給される。
【００３０】
また、燃料切替用タンク１３からガスタービン１への燃料供給が開始されると、所定のタイミングでポンプ５の運転が開始（起動）される。所定のタイミングとは、燃料切替用タンク１３からガスタービン１への燃料供給の継続可能時間を考慮して決定される。すなわち、継続可能時間内にポンプ５を運転開始してその移送圧力を確立させればよい。
【００３１】
ポンプ５の移送圧力は制御部２０で監視されており、その移送圧力が確立した時点で開閉制御弁１１が閉成されるとともに、開閉制御弁１５が閉成される。つまり、燃料切替用タンク１３からガスタービン１への燃料供給が終了となり、以後、ポンプ５の運転によってガスタービン１への燃料供給が継続される。
【００３２】
以上のように、ガスタービン１での気体燃料の使用から液体燃料の使用への切替に際し、燃料切替用タンク１３に予め貯蔵している液体燃料をガスタービン１に供給することにより、ガスタービン１を停止したり、あるいはガスタービン１の負荷（例えば発電装置）を停止（無負荷運転）するなどの運転待機を要することなく、ガスタービン１を連続して運転させることができる。
【００３３】
こうして、燃料切替時の運転待機期間が無くなることにより、コージェネレーションシステム全体の運転効率を向上させることができる。
【００３４】
しかも、燃料切替用タンク１３からガスタービン１への燃料供給が継続している間にポンプ５を運転開始してその移送圧力を確立させればよいので、ポンプ５の実質的な運転時間を短縮することが可能となる。ポンプ５の実質的な運転時間を短縮できれば、ポンプ５の消費電力を低減することができ、省エネルギ性の向上が図れる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、燃料切替用タンク１３からガスタービン１への燃料供給をポンプ５に対する移送圧力の監視結果に応じて終了するようにしたが、燃料供給の開始からの時間経過をカウントし、そのカウント値が予め定めた所定値に達したところで終了するようにしてもよい。また、熱機関としてガスタービンを例に説明したが、気体燃料および液体燃料の選択的な使用を可能とするものであれば、他の熱機関への適用も可能である。
【００３６】
その他、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、燃料切替に際して熱機関を運転待機させることなく連続して運転させることができ、これによりシステム全体の運転効率を向上させることができ、しかもポンプの消費電力を低減できて省エネルギ性の向上が図れるコージェネレーションシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の構成を示す図。
【図２】同実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図３】従来システムの一例を示す図。
【符号の説明】
１…マルチ燃料型ガスタービン、２…気体燃料供給路、３…液体燃料供給路（第１燃料供給路）、４…燃料タンク（第１タンク）、５…液体燃料ブーストポンプ、６…逆流防止弁、１１…開閉制御弁、１２…液体燃料供給路（第２燃料供給路）、１３…燃料切替用タンク（第２タンク）、１４…圧縮空気供給路、１５…開閉制御弁、１６…圧縮空気放出路、１７…圧力制御弁、２０…制御部、２１，２２，２３…検知器
【図１】
0003773761.tif 000002
【図２】
0003773761.tif 000003
【図３】
0003773761.tif 000004