| 【発明の名称】 |
コージェネレーションシステム |
| 【発明者】 |
【氏名】小島 高明
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| 【要約】 |
【課題】希薄燃焼型ガスエンジン１から排熱回収部２に至る排ガス経路３中に酸化触媒装置４を介装して、希薄ガスエンジンから発生し易い未燃ガスを酸化触媒で除去するようにしたコージェネレーションシステムにおいて、未燃ガス濃度の過上昇による触媒温度の劣化や排熱回収部の熱損傷、あるいは再加熱バーナによる未燃ガスの爆発を防止する。
【解決手段】酸化触媒装置４の上流側に設けた三方切替弁５を介して酸化触媒装置４にバイパス経路６を形成し、酸化触媒４の温度を検出する温度センサ７の出力により上記三方切替弁５を自動的に切り替えるようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 希薄燃焼型ガスエンジンから排熱回収部に至る排ガス経路中に酸化触媒装置を介装したコージェネレーションシステムにおいて、酸化触媒装置の上流側に設けた三方切替弁を介して該酸化触媒装置にバイパス経路を形成すると共に、酸化触媒の温度を検出する温度センサ及び（又は）酸化触媒による圧力損失を検出する圧力センサを備え、該温度センサ又は圧力センサの出力が設定値を超えたとき、上記三方切替弁を酸化触媒からバイパス経路へ自動的に切り替えるようにして成るコージェネレーションシステム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、希薄燃焼型ガスエンジンを用いたコージェネレーションシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年希薄燃焼型ガスエンジンを用いたコージェネレーションシステムが開発されている。希薄ガスエンジンは発電効率が高く、且つ低ＮＯｘ性能がすぐれているので、これをコージェネレーションシステムに使用することができれば、高価なＮＯｘ還元装置を省略することができるのであるが、実際には希薄ガスエンジンをコージェネレーションに採用する場合、次のような問題があった。すなわち希薄ガスエンジンは燃焼ガスが希薄であるため、火炎中に局所的な高温部を発生せず低ＮＯｘ性能がきわめて良好である反面、燃焼が緩慢であるために排気中に未燃ガスが混入し易いという欠点があり、その傾向は特に点火ミスによる失火が発生し易い始動時あるいは負荷移行時などに著しい。また排熱回収用ボイラ内に再加熱用バーナのような着火源が設けられていると、この未燃ガスによってボイラ内あるいは排気ダクト内で爆発を起こす危険がある。
【０００３】そこで本発明者等は、図２の従来例図に線で示したように、希薄ガスエンジン１の排ガス経路３中に酸化触媒４を介装し、未燃ガスを触媒燃焼させることによって排ガス中から除去する方式を試みた。この酸化触媒４としては、例えばハニカム状に成形されたアルミナ多孔体若しくは粒状のアルミナに白金系活性金属を担持させたものを使用する。この方式によれば、外部に未燃ガスを排出するおそれがない上に、排熱回収部２に再加熱用バーナ１０を設けても爆発のおそれがなく、しかも触媒燃焼により発生する熱は排熱回収部２で無駄なく回収されて、エネルギー効率も改善されるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図２の方式では、排ガスの温度が高くなり過ぎると酸化触媒４が急速に劣化するという問題があり、また未燃ガスが多く発生した場合に、それが全て触媒燃焼によって熱に変換されることになるため、酸化触媒４を劣化させるばかりでなく、排熱回収部２に対して例えばボイラの鑞付部が熱損傷するというような悪影響を与えるおそれがあった。そこで本発明は、きわめて簡単な構成によって酸化触媒の劣化や排熱回収部２の熱損傷、あるいは再加熱用バーナのような着火源による未燃ガスの爆発などの問題を解消し、希薄ガスエンジンを使用した高効率、低ＮＯｘで、しかも低コストのコージェネレーションシステムを実現することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるコージェネレーションシステムは、図１に示すように、希薄燃焼型ガスエンジン１から排熱回収部２に至る排ガス経路３中に酸化触媒装置４を介装したコージェネレーションシステムにおいて、酸化触媒装置４の上流側に設けた三方切替弁５を介して該酸化触媒装置４にバイパス経路６を形成すると共に、酸化触媒４の温度を検出する温度センサ７及び（又は）酸化触媒４による圧力損失を検出する圧力センサ８を備え、該温度センサ７又は圧力センサ８の出力が設定値を超えたとき、上記三方切替弁５を酸化触媒４からバイパス経路６へ自動的に切り替えるようにしたものであって、希薄ガスエンジンの排ガス中に未燃ガスが多くなった場合にも、温度過上昇による酸化触媒４の劣化あるいは排熱回収部２におけるボイラ等の設備の熱損傷等を防止することができる点に特長を有するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は本発明コージェネレーションシステムの一実施例を示したもので、ガスエンジン１には希薄燃焼型が使用され、このガスエンジン１から排熱回収部２に至る排ガス経路３中に酸化触媒装置４が介装されており、希薄ガスエンジン１から発生する未燃ガスが、酸化触媒４上で触媒燃焼するようになっている。酸化触媒装置４の上流側には三方切替弁５が設けられ、この三方切替弁５を介して酸化触媒装置４と並列にバイパス経路６が形成されている。また酸化触媒装置４には触媒温度を検出するための温度センサ７と、酸化触媒４の両端間の圧力損失を検出するための圧力センサ８とが設けられており、温度センサ７あるいは圧力センサ８の出力が設定値を超えたとき、三方切替弁５が酸化触媒４側からバイパス経路６側へ自動的に切り替えるようになっている。なお図中９は消音器、１０は再加熱用バーナである。
【０００７】次に本発明構成における動作の一例を説明すると、エンジン始動後及びエンジン停止前のようにエンジン負荷５０％以下のときは、エンジン排気中の未燃ガスの含有量が多いので、三方切替弁５は原則として酸化触媒４側へ切り替えられるが、未燃ガス濃度が異常に高くなって触媒温度Ｔが３００℃を超えた場合は、触媒の劣化と排熱回収部の過熱を防止するために、温度センサ６からの出力によって三方切替弁５がバイパス側へ切り替えられる。エンジン負荷が５０％を超えて定常運転に近づくと、未燃ガス濃度が減少し且つ安定するので、温度センサ６の設定温度を５００℃に変更する。またエンジン負荷に拘らず、酸化触媒４の目詰まり等が発生して、触媒装置４の両端間に設けられた圧力センサ８の出力が２００ｍｍＨｇ以上になった場合には、直ちに三方切替弁５をバイパス６側へ切り替えると同時に、別途設けた警報装置を作動させる。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば上述のように、希薄燃焼型ガスエンジン１から排熱回収部２に至る排ガス経路３中に触媒燃焼装置４を介装して、排ガス中に含まれる未燃ガスを触媒燃焼させることにより、未燃ガスの排出防止と排熱回収量の増加とを図ったコージェネレーションシステムにおいて、未燃ガス濃度の過上昇による酸化触媒４の劣化、排熱回収部２におけるボイラ内又は排気ダクト内での爆発の危険性、あるいはボイラの鑞付部の熱損傷の問題を、酸化触媒４に三方切替弁５を介してバイパス経路６を併設するというきわめて簡単且つ安価な構成によって解決し得るという利点がある。なお本発明装置が作動した場合には、排熱回収量の増加の効果は若干減殺されることになるが、実際に未燃ガス濃度が異常上昇してバイパス経路６が使用されることになるのは、エンジン発停時のきわめて短時間（せいぜい数分程度）、あるいはエンジン停止後直ちに再起動する場合（年数回程度）のみであって、システムの熱効率に実質的な影響を及ぼすものではない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００２８４
【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１月１９日（２０００．１．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７０４５９
【弁理士】
【氏名又は名称】縣 浩介
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００７５７（Ｐ２００１−２００７５７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−９８４７（Ｐ２０００−９８４７） |
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