JPH11350942A - ガス内燃機関および回転機器 - Google Patents
ガス内燃機関および回転機器Info
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- JPH11350942A JPH11350942A JP10156263A JP15626398A JPH11350942A JP H11350942 A JPH11350942 A JP H11350942A JP 10156263 A JP10156263 A JP 10156263A JP 15626398 A JP15626398 A JP 15626398A JP H11350942 A JPH11350942 A JP H11350942A
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- exhaust gas
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ターボチャージャ付きレシプロ形式のガスエ
ンジンの排気中に含まれる未燃のメタンが大気中に放出
されることを防ぎ、メタンの有するエネルギを有効に回
収する。 【解決手段】 エンジン本体１１からの排気は触媒１８
に導いた後、ターボチャージャ１５のタービン１７に導
く。触媒１８で、排気中の未燃のメタンは酸化によって
燃焼され、温度が上昇してエンタルピが向上した状態で
タービン１７を回転駆動し、コンプレッサ１６によって
エンジン本体１１への吸入空気を圧縮する。ターボチャ
ージャ１５の運動エネルギを回収した後、排熱ボイラ１
９の熱エネルギの回収を行う。触媒１８に導入される排
気は温度が高いので、メタンも充分に酸化し燃焼させる
ことができる。
ンジンの排気中に含まれる未燃のメタンが大気中に放出
されることを防ぎ、メタンの有するエネルギを有効に回
収する。 【解決手段】 エンジン本体１１からの排気は触媒１８
に導いた後、ターボチャージャ１５のタービン１７に導
く。触媒１８で、排気中の未燃のメタンは酸化によって
燃焼され、温度が上昇してエンタルピが向上した状態で
タービン１７を回転駆動し、コンプレッサ１６によって
エンジン本体１１への吸入空気を圧縮する。ターボチャ
ージャ１５の運動エネルギを回収した後、排熱ボイラ１
９の熱エネルギの回収を行う。触媒１８に導入される排
気は温度が高いので、メタンも充分に酸化し燃焼させる
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ガスなどを燃
料として発電設備やコージェネレーションシステムなど
を構成するために使用されるガス内燃機関および回転機
器に関する。
料として発電設備やコージェネレーションシステムなど
を構成するために使用されるガス内燃機関および回転機
器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、たとえば図３に示すような都
市ガスを燃料とする自家発電設備の動力源としてガスエ
ンジンが用いられている。レシプロ形式のエンジン本体
１が発電機２を回転駆動するエネルギとして、燃料供給
管３から都市ガスが供給される。エンジン本体は複数の
シリンダを備え、各シリンダ内には都市ガスと圧縮空気
とが供給される。圧縮空気は、ターボチャージャ５のコ
ンプレッサ６で大気を圧縮して生成される。ターボチャ
ージャ５を回転駆動するエネルギは、エンジン本体１か
らの排気のエネルギを利用し、エンジン本体１からの排
気をタービン７に導いて発生させる。タービン７を回転
駆動してエネルギが回収された排気は、触媒８で未燃成
分が燃焼され、大気中に排気される。このような構成
は、ターボチャージャ５を含むガスエンジン全体を１つ
の機能を持ったブロックとして、一種のブラックボック
ス的にとらえ、その外部で未燃のハイドロカーボンを処
理する考え方に基づく。
市ガスを燃料とする自家発電設備の動力源としてガスエ
ンジンが用いられている。レシプロ形式のエンジン本体
１が発電機２を回転駆動するエネルギとして、燃料供給
管３から都市ガスが供給される。エンジン本体は複数の
シリンダを備え、各シリンダ内には都市ガスと圧縮空気
とが供給される。圧縮空気は、ターボチャージャ５のコ
ンプレッサ６で大気を圧縮して生成される。ターボチャ
ージャ５を回転駆動するエネルギは、エンジン本体１か
らの排気のエネルギを利用し、エンジン本体１からの排
気をタービン７に導いて発生させる。タービン７を回転
駆動してエネルギが回収された排気は、触媒８で未燃成
分が燃焼され、大気中に排気される。このような構成
は、ターボチャージャ５を含むガスエンジン全体を１つ
の機能を持ったブロックとして、一種のブラックボック
ス的にとらえ、その外部で未燃のハイドロカーボンを処
理する考え方に基づく。
【０００３】エンジン本体１と希薄ガスエンジンを利用
すると、ディーゼルエンジンと同様に、通常燃料の３〜
５％程度が未燃分として排気中にそのまま排出される。
触媒８は、排気中の未燃成分をそのまま大気中に放出さ
せないで燃焼させるために設けられている。
すると、ディーゼルエンジンと同様に、通常燃料の３〜
５％程度が未燃分として排気中にそのまま排出される。
触媒８は、排気中の未燃成分をそのまま大気中に放出さ
せないで燃焼させるために設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図３に示すようなガス
エンジンの燃料として、天然ガスなどを原料とする都市
ガスを使用すると、天然ガスの主成分であるメタン（Ｎ
Ｈ4）が排気中でも主成分となり、触媒８で充分に燃焼
されずに大気中に排出されやすくなる。特に、希薄ガス
エンジンの場合は、約９０％のメタンがそのまま大気中
に放出される恐れが生じる。
エンジンの燃料として、天然ガスなどを原料とする都市
ガスを使用すると、天然ガスの主成分であるメタン（Ｎ
Ｈ4）が排気中でも主成分となり、触媒８で充分に燃焼
されずに大気中に排出されやすくなる。特に、希薄ガス
エンジンの場合は、約９０％のメタンがそのまま大気中
に放出される恐れが生じる。
【０００５】触媒８ではターボチャージャ５のタービン
７からの排気を燃焼させるので、燃焼対象となる排気の
温度は比較的低い。このため、一酸化炭素（ＣＯ）やメ
タン以外の炭化水素など、低温で燃焼可能な成分のみ触
媒８で燃焼する。
７からの排気を燃焼させるので、燃焼対象となる排気の
温度は比較的低い。このため、一酸化炭素（ＣＯ）やメ
タン以外の炭化水素など、低温で燃焼可能な成分のみ触
媒８で燃焼する。
【０００６】したがって、図３に示すような従来技術で
は、次に示すような問題点がある。 未燃メタンの持つエネルギを有効に利用することがで
きない。 強い温室効果を持つメタンガスを大気中に放出する。
は、次に示すような問題点がある。 未燃メタンの持つエネルギを有効に利用することがで
きない。 強い温室効果を持つメタンガスを大気中に放出する。
【０００７】触媒８として、メタンを燃焼可能な物を用
いれば、上述のの問題が解消される。しかしながら、
希薄ガスエンジンやディーゼルエンジンでは、排気ガス
が 温度：３００〜４５０℃ 圧力：大気圧 となり、実用的な反応速度でメタンを燃焼することがで
きる燃焼触媒は存在しない。
いれば、上述のの問題が解消される。しかしながら、
希薄ガスエンジンやディーゼルエンジンでは、排気ガス
が 温度：３００〜４５０℃ 圧力：大気圧 となり、実用的な反応速度でメタンを燃焼することがで
きる燃焼触媒は存在しない。
【０００８】本発明の目的は、未燃メタンの持つエネル
ギを有効に利用し、メタンガスの排出を抑制することが
できるガス内燃機関および回転機器を提供することであ
る。
ギを有効に利用し、メタンガスの排出を抑制することが
できるガス内燃機関および回転機器を提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、レシプロ形式
のガスエンジンと、その排気を導いて駆動する排気ター
ビン過給機とを備えるガス内燃機関であって、ガスエン
ジンからの排気を排気タービン過給機に導く経路に、排
気中の未燃分を燃焼させる触媒が設置されることを特徴
とするガス内燃機関である。
のガスエンジンと、その排気を導いて駆動する排気ター
ビン過給機とを備えるガス内燃機関であって、ガスエン
ジンからの排気を排気タービン過給機に導く経路に、排
気中の未燃分を燃焼させる触媒が設置されることを特徴
とするガス内燃機関である。
【００１０】本発明に従えば、ガス内燃機関にはレシプ
ロ形式のガスエンジンと、その排気を用いて駆動する排
気タービン過給機とが備えられる。ガスエンジンからの
排気を排気タービン過給機に導く経路には、排気中の未
燃分を燃焼させる触媒が設置される。触媒にはガスエン
ジンからの排気が導かれるので、排気の温度は高くな
り、メタンなどの未燃成分を容易に燃焼させることがで
きる。未燃成分が燃焼された排気は排気タービン過給機
に導かれるので、触媒によって燃焼されるメタンなどの
未燃成分のエネルギが排気タービン過給機によって有効
に回収され、ガスエンジンの出力増加と、メタンガスな
どの大気中への放出の抑制とを図ることができる。
ロ形式のガスエンジンと、その排気を用いて駆動する排
気タービン過給機とが備えられる。ガスエンジンからの
排気を排気タービン過給機に導く経路には、排気中の未
燃分を燃焼させる触媒が設置される。触媒にはガスエン
ジンからの排気が導かれるので、排気の温度は高くな
り、メタンなどの未燃成分を容易に燃焼させることがで
きる。未燃成分が燃焼された排気は排気タービン過給機
に導かれるので、触媒によって燃焼されるメタンなどの
未燃成分のエネルギが排気タービン過給機によって有効
に回収され、ガスエンジンの出力増加と、メタンガスな
どの大気中への放出の抑制とを図ることができる。
【００１１】また本発明は、前記ガスエンジンが希薄燃
焼方式のレシプロエンジンであることを特徴とする。
焼方式のレシプロエンジンであることを特徴とする。
【００１２】本発明に従えば、ガスエンジンとして希薄
燃焼方式のレシプロエンジンを使用するので、効率よく
回転駆動力を発生させることができる。希薄燃焼方式の
ガスエンジンでは、排気中に未燃のメタンが出やすいけ
れども、触媒で燃焼させ、排気タービン過給機でエネル
ギを回収することができる。
燃焼方式のレシプロエンジンを使用するので、効率よく
回転駆動力を発生させることができる。希薄燃焼方式の
ガスエンジンでは、排気中に未燃のメタンが出やすいけ
れども、触媒で燃焼させ、排気タービン過給機でエネル
ギを回収することができる。
【００１３】また本発明は、前記排気タービン過給機の
排気側に、熱回収を行う排熱ボイラが設置されることを
特徴とする。
排気側に、熱回収を行う排熱ボイラが設置されることを
特徴とする。
【００１４】本発明に従えば、高温の排ガスを燃焼させ
る触媒からの排気の運動エネルギは排気タービン過給機
で回収し、熱エネルギを排熱ボイラで回収することがで
きる。
る触媒からの排気の運動エネルギは排気タービン過給機
で回収し、熱エネルギを排熱ボイラで回収することがで
きる。
【００１５】さらに本発明は、前記いずれかのガス内燃
機関を原動機とすることを特徴とする回転機器である。
機関を原動機とすることを特徴とする回転機器である。
【００１６】本発明に従えば、ガス内燃機関で未燃分の
メタンから有効にエネルギを回収し、大気中へのメタン
の排出を抑制した後、ガス内燃機関の回転駆動力を有効
に利用し、たとえば発電機などの回転機器を駆動するこ
とができる。
メタンから有効にエネルギを回収し、大気中へのメタン
の排出を抑制した後、ガス内燃機関の回転駆動力を有効
に利用し、たとえば発電機などの回転機器を駆動するこ
とができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
コージェネレーションシステム１０の概略的な構成を示
す。エンジン本体１１は、図３のエンジン本体１と同様
にレシプロ形式のガスエンジンである。エンジン本体１
１の出力軸は、発電機１２を回転駆動して発電を行う。
エンジン本体１１へは、燃料供給管１３を介して都市ガ
スが燃料として供給される。エンジン本体１１に空気供
給管１４を介して供給される空気は、ターボチャージャ
１５のコンプレッサ１６によって大気が圧縮されて生成
される。ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６は、
タービン１７によって回転駆動される。タービン１７
は、エンジン本体１１からの排気を導いて駆動する。
コージェネレーションシステム１０の概略的な構成を示
す。エンジン本体１１は、図３のエンジン本体１と同様
にレシプロ形式のガスエンジンである。エンジン本体１
１の出力軸は、発電機１２を回転駆動して発電を行う。
エンジン本体１１へは、燃料供給管１３を介して都市ガ
スが燃料として供給される。エンジン本体１１に空気供
給管１４を介して供給される空気は、ターボチャージャ
１５のコンプレッサ１６によって大気が圧縮されて生成
される。ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６は、
タービン１７によって回転駆動される。タービン１７
は、エンジン本体１１からの排気を導いて駆動する。
【００１８】本実施形態のガスエンジンでは、エンジン
本体１１からの排気を触媒１８で燃焼させてからターボ
チャージャ１５のタービン１７に導くようにしている。
触媒１８の入口での排気は、 温度：約５００℃ 圧力：１ｋｇ／ｃｍ2Ｇ 程度となり、実用的な大きさの触媒１８で未燃のメタン
も充分に燃焼させることができる。
本体１１からの排気を触媒１８で燃焼させてからターボ
チャージャ１５のタービン１７に導くようにしている。
触媒１８の入口での排気は、 温度：約５００℃ 圧力：１ｋｇ／ｃｍ2Ｇ 程度となり、実用的な大きさの触媒１８で未燃のメタン
も充分に燃焼させることができる。
【００１９】本実施形態のように、ターボチャージャ１
５の上流側でメタンを燃焼させることができれば、次の
ような効果を得ることができる。
５の上流側でメタンを燃焼させることができれば、次の
ような効果を得ることができる。
【００２０】温室効果ガスであるメタンの大気への放
出を防止することができる。 燃焼によって、排気温度が上がり、排気の持つエネル
ギが増大する。ターボチャージャ１５のタービン１７の
入口の排気ガスの持つエンタルピが増大するので、図３
に示すような従来の構成に比較して入口圧力が低い条件
でもエンジン本体１１が必要とするコンプレッサ１６の
出口圧力を確保することができる。すなわち、エンジン
本体の出口圧力を下げても、コンプレッサ１６に必要な
軸動力を確保することができる。タービン１７の入口圧
力はエンジン本体１１の出口圧力とほぼ同等であるの
で、タービン１７の入口圧力を下げることができれば、
エンジン本体１１のポンピングロスを減少させることが
でき、エンジン本体１１の熱効率を向上させることがで
きる。 メタンが燃焼し、排気の温度が上がるので、タービン
１７からの排気の温度も上昇する。このため、排熱ボイ
ラ１９を設置し、タービン１７の排気から熱回収を行う
ことができる。排気から熱回収を行っている場合には、
機械効率と熱効率との和である総合効率が、未燃メタン
の燃料分である３〜５％増加する。
出を防止することができる。 燃焼によって、排気温度が上がり、排気の持つエネル
ギが増大する。ターボチャージャ１５のタービン１７の
入口の排気ガスの持つエンタルピが増大するので、図３
に示すような従来の構成に比較して入口圧力が低い条件
でもエンジン本体１１が必要とするコンプレッサ１６の
出口圧力を確保することができる。すなわち、エンジン
本体の出口圧力を下げても、コンプレッサ１６に必要な
軸動力を確保することができる。タービン１７の入口圧
力はエンジン本体１１の出口圧力とほぼ同等であるの
で、タービン１７の入口圧力を下げることができれば、
エンジン本体１１のポンピングロスを減少させることが
でき、エンジン本体１１の熱効率を向上させることがで
きる。 メタンが燃焼し、排気の温度が上がるので、タービン
１７からの排気の温度も上昇する。このため、排熱ボイ
ラ１９を設置し、タービン１７の排気から熱回収を行う
ことができる。排気から熱回収を行っている場合には、
機械効率と熱効率との和である総合効率が、未燃メタン
の燃料分である３〜５％増加する。
【００２１】以上説明した実施形態では、希薄燃焼式の
ガスエンジンの動力および熱量を回収してコージェネレ
ーションシステム１０を構成しているけれども、排熱ボ
イラ１９を設けないで発電機１２のみの原動機としてエ
ンジン本体１１を使用することもできる。また、発電機
１２の代わりに、コンプレッサやチラー等のエンジン駆
動の回転機器で回転駆動力を得る原動機としてエンジン
本体１１を用いることもできる。
ガスエンジンの動力および熱量を回収してコージェネレ
ーションシステム１０を構成しているけれども、排熱ボ
イラ１９を設けないで発電機１２のみの原動機としてエ
ンジン本体１１を使用することもできる。また、発電機
１２の代わりに、コンプレッサやチラー等のエンジン駆
動の回転機器で回転駆動力を得る原動機としてエンジン
本体１１を用いることもできる。
【００２２】［実施例］市販されている代表的な希薄ガ
スエンジンである三菱重工業株式会社製ＳＲ６型エンジ
ンを利用する場合を想定すると、次のような理論計算を
行うことができる。
スエンジンである三菱重工業株式会社製ＳＲ６型エンジ
ンを利用する場合を想定すると、次のような理論計算を
行うことができる。
【００２３】計算の前提 （１）エンジン出力 ４０４ｋＷ （軸端） （２）エンジン効率 ηs＝３７．０％ （軸端） ｂ
ｙ ＬＨＶ（機械効率 ηm＝０．９０） （３）蒸気回収率 ２０％ （４）空気比 λ＝２．０ （５）排気ポート 圧力Ｐ2 １ｋｇ／ｃｍ2Ｇ（ターボ
チャージャ入力） 温度Ｔ ７９３．１５°Ｋ（５２０
℃） （６）排気中の未燃分 ２０００ｐｐｍ Ｃub＝０．０
０２ （７）シリンダ ボア（Ｄ）０.１７ｍ ストローク
（Ｌ）０.１８ｍ ６気筒 （８）回転数 １８００ｒｐｍ （９）動力の回収方法 ターボチャージャ効率一定の条件で、未燃分の燃焼によ
り得られるエネルギを排気ポート圧力を下げることで活
用し、シリンダ内の排気を送気する際の動力を減少させ
ることによって、エンジン軸端の有効出力を増大させる
方法で、動力回収を行う。 （１０）物性パラメータ 排ガス比熱 Ｃp＝０．３１
８ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１１）触媒圧損 ΔＰc＝０．００２ｋｇ／ｃｍ2 ターボチャージャ１５のタービン１７に入力される仕事
ｗは、次の第１式で表される。ここで、入口条件を２、
出口条件を１の添え字で表す。またＲは気体定数であ
る。
ｙ ＬＨＶ（機械効率 ηm＝０．９０） （３）蒸気回収率 ２０％ （４）空気比 λ＝２．０ （５）排気ポート 圧力Ｐ2 １ｋｇ／ｃｍ2Ｇ（ターボ
チャージャ入力） 温度Ｔ ７９３．１５°Ｋ（５２０
℃） （６）排気中の未燃分 ２０００ｐｐｍ Ｃub＝０．０
０２ （７）シリンダ ボア（Ｄ）０.１７ｍ ストローク
（Ｌ）０.１８ｍ ６気筒 （８）回転数 １８００ｒｐｍ （９）動力の回収方法 ターボチャージャ効率一定の条件で、未燃分の燃焼によ
り得られるエネルギを排気ポート圧力を下げることで活
用し、シリンダ内の排気を送気する際の動力を減少させ
ることによって、エンジン軸端の有効出力を増大させる
方法で、動力回収を行う。 （１０）物性パラメータ 排ガス比熱 Ｃp＝０．３１
８ｋｃａｌ／Ｎｍ3 （１１）触媒圧損 ΔＰc＝０．００２ｋｇ／ｃｍ2 ターボチャージャ１５のタービン１７に入力される仕事
ｗは、次の第１式で表される。ここで、入口条件を２、
出口条件を１の添え字で表す。またＲは気体定数であ
る。
【００２４】
【数１】
【００２５】第１式で、Ｋは比熱比を表し、Ｖは体積を
示す。前述の計算の前提の（９）項から、未燃分を酸化
して燃焼させる触媒１８を設置した場合のタービン１７
入力ｗ’と設置しなかった場合の仕事ｗは等しいので、
次の第２式が得られる。
示す。前述の計算の前提の（９）項から、未燃分を酸化
して燃焼させる触媒１８を設置した場合のタービン１７
入力ｗ’と設置しなかった場合の仕事ｗは等しいので、
次の第２式が得られる。
【００２６】 ｗ＝ｗ’ …（２） 従って、次の第３式が得られる。
【００２７】
【数２】
【００２８】ここで、Ｔ2’は次の第４式で表される。
ただしＱは酸化触媒での燃焼エネルギであり、ｗEXは排
気ガスの流量であり、ｑは燃料ガスの単位体積当たりの
熱量（ＬＨＶ）で、たとえば９９３０ｋｃａｌ／Ｎｍ3
とする。
ただしＱは酸化触媒での燃焼エネルギであり、ｗEXは排
気ガスの流量であり、ｑは燃料ガスの単位体積当たりの
熱量（ＬＨＶ）で、たとえば９９３０ｋｃａｌ／Ｎｍ3
とする。
【００２９】
【数３】
【００３０】第３式を変形すると、次の第５式が得られ
る。
る。
【００３１】
【数４】
【００３２】第５式に、Ｔ2およびＴ2’の値と、Ｐ1＝
１．０３３、Ｐ2＝２．０３３、Ｋ＝１．４をそれぞれ
代入すると、次の第６式でＰ2’の値が算出される。
１．０３３、Ｐ2＝２．０３３、Ｋ＝１．４をそれぞれ
代入すると、次の第６式でＰ2’の値が算出される。
【００３３】 Ｐ2’＝ １．９２６ｋｇ／ｃｍ2Ａ …（６） 回収し得る仕事量Ｗは、次の第７式で表される。
【００３４】
【数５】
【００３５】ここで、ｎは気筒数で６であり、Ｄ＝０．
１７ｍ、Ｌ＝０．１８ｍ、Ｐ2＝２．０３３、Ｐ2’＝
１．９２６、ΔＰc＝０．００２を代入すると次の第８
式のようにＷの値が求められる。
１７ｍ、Ｌ＝０．１８ｍ、Ｐ2＝２．０３３、Ｐ2’＝
１．９２６、ΔＰc＝０．００２を代入すると次の第８
式のようにＷの値が求められる。
【００３６】 Ｗ ＝ ３．５３ｋＷ …（８） したがって、効率の上昇分Δηmは、次の第９式のよう
に算出される。
に算出される。
【００３７】
【数６】
【００３８】すなわち、本発明を実施することによっ
て、エンジンの発電効率を約０．３％向上させることが
できる。
て、エンジンの発電効率を約０．３％向上させることが
できる。
【００３９】また排熱ボイラ１９で排気から回収するこ
とができる蒸気量は、単位時間当たりの触媒１８による
酸化で発生する燃焼エネルギＱから回収した仕事量Ｗを
除いた分だけ向上する。ここで、Ｑは次の第１０式で表
される。
とができる蒸気量は、単位時間当たりの触媒１８による
酸化で発生する燃焼エネルギＱから回収した仕事量Ｗを
除いた分だけ向上する。ここで、Ｑは次の第１０式で表
される。
【００４０】 Ｑ ＝ （所定空気比λでの燃料１Ｎｍ3当たり排気ガス量） ×未燃燃料濃度×燃料１Ｎｍ3当たりの発熱量 ×単位時間当たりの燃料量＝５０．５ｋＷ …（１０） したがって、排ガスから回収することができる蒸気量は
単位時間当たりＱ−Ｗ＝４７．０ｋＷだけ増加する。蒸
気回収率としては、Δηm＝０．０４３０となるので、
約４．３％増加することが判る。
単位時間当たりＱ−Ｗ＝４７．０ｋＷだけ増加する。蒸
気回収率としては、Δηm＝０．０４３０となるので、
約４．３％増加することが判る。
【００４１】図２は排気中の未燃分の主成分であるメタ
ンの燃焼性についての実験結果の例を示す。（ａ）はＴ
＝５５０℃、（ｂ）はＴ＝５００℃での結果を示す。ま
た、丸印は触媒としてパラジウム（Ｐｄ）を２０ｇ、白
金（Ｐｔ）を５ｇ使用の場合、三角印はＰｄを２０ｇ、
Ｐｔを２．５ｇ使用の場合をそれぞれ示す（１リットル
当たり）。横軸のＧＨＳＶは、ガス容空間速度であり、
触媒層の有効体積当たり１時間当たりに送入されるガス
容積を示す。すなわち、数字が大きくなると触媒とガス
との接触時間が少なくなり、数字が小さければ触媒との
接触時間が大きくなるので反応が進みやすくなる。本実
施形態の設置条件では、温度５００〜５５０℃、圧力２
ａｔｍａとなり、実用的な反応条件であるＧＨＳＶ＝４
００００ｈ-1において、触媒１８は充分な酸化の達成を
有しており、メタン（ＣＨ4）を８０％以上燃焼させる
ことが可能であることが判る。なお、このような反応条
件は５００ｋＷ級ガスエンジンで、触媒量約３０リット
ルで得られる。
ンの燃焼性についての実験結果の例を示す。（ａ）はＴ
＝５５０℃、（ｂ）はＴ＝５００℃での結果を示す。ま
た、丸印は触媒としてパラジウム（Ｐｄ）を２０ｇ、白
金（Ｐｔ）を５ｇ使用の場合、三角印はＰｄを２０ｇ、
Ｐｔを２．５ｇ使用の場合をそれぞれ示す（１リットル
当たり）。横軸のＧＨＳＶは、ガス容空間速度であり、
触媒層の有効体積当たり１時間当たりに送入されるガス
容積を示す。すなわち、数字が大きくなると触媒とガス
との接触時間が少なくなり、数字が小さければ触媒との
接触時間が大きくなるので反応が進みやすくなる。本実
施形態の設置条件では、温度５００〜５５０℃、圧力２
ａｔｍａとなり、実用的な反応条件であるＧＨＳＶ＝４
００００ｈ-1において、触媒１８は充分な酸化の達成を
有しており、メタン（ＣＨ4）を８０％以上燃焼させる
ことが可能であることが判る。なお、このような反応条
件は５００ｋＷ級ガスエンジンで、触媒量約３０リット
ルで得られる。
【００４２】図３に示すように従来の構成で、触媒８を
ターボチャージャ５の出側に設置すると、ターボチャー
ジャ出口条件は温度４２０℃、圧力１ａｔｍａとなり、
ＧＨＳＶ＝４００００ｈ-1でのメタンの反応率は１０％
以下となってしまう。
ターボチャージャ５の出側に設置すると、ターボチャー
ジャ出口条件は温度４２０℃、圧力１ａｔｍａとなり、
ＧＨＳＶ＝４００００ｈ-1でのメタンの反応率は１０％
以下となってしまう。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、触媒がガ
スエンジンからの排気を排気タービン過給機に導く経路
に設置されるので、排気中の未燃のメタンなどの燃焼も
容易な比較的高温で触媒を作用させることができ、メタ
ンの大気中への放出を抑制するとともに、メタンの有す
るエネルギを有効に利用することができる。
スエンジンからの排気を排気タービン過給機に導く経路
に設置されるので、排気中の未燃のメタンなどの燃焼も
容易な比較的高温で触媒を作用させることができ、メタ
ンの大気中への放出を抑制するとともに、メタンの有す
るエネルギを有効に利用することができる。
【００４４】また本発明によれば、レシプロ形式のガス
エンジンが希薄燃焼方式であるので、少ない燃料で効率
よく回転駆動力を発生させることができ、排気中に多く
含まれるメタンも触媒で有効に燃焼してエネルギを回収
することができる。
エンジンが希薄燃焼方式であるので、少ない燃料で効率
よく回転駆動力を発生させることができ、排気中に多く
含まれるメタンも触媒で有効に燃焼してエネルギを回収
することができる。
【００４５】また本発明によれば、排気中に含まれる未
燃のメタンなどを触媒で燃焼させ、その運動エネルギを
排気タービン過給機で回収した後、熱エネルギを排熱ボ
イラで回収することができる。
燃のメタンなどを触媒で燃焼させ、その運動エネルギを
排気タービン過給機で回収した後、熱エネルギを排熱ボ
イラで回収することができる。
【００４６】さらに本発明によれば、排気中に含まれる
メタンガスを抑制して、そのエネルギを有効に回収する
ガスエンジンの回転駆動力を、原動機として有効に利用
することができる。
メタンガスを抑制して、そのエネルギを有効に回収する
ガスエンジンの回転駆動力を、原動機として有効に利用
することができる。
【図１】本発明の実施の一形態のコージェネレーション
システム１０の概略的な構成を示すブロック図である。
システム１０の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態で触媒１８によって燃焼される
メタンの燃焼性の実験結果の一例を示すグラフである。
メタンの燃焼性の実験結果の一例を示すグラフである。
【図３】従来からのガスエンジンの構成を示すブロック
図である。
図である。
１０ コージェネレーションシステム １１ エンジン本体 １２ 発電機 １５ ターボチャージャ １６ コンプレッサ １７ タービン １８ 触媒 １９ 排熱ボイラ
Claims (4)
- 【請求項１】 レシプロ形式のガスエンジンと、その排
気を導いて駆動する排気タービン過給機とを備えるガス
内燃機関であって、 ガスエンジンからの排気を排気タービン過給機に導く経
路に、排気中の未燃分を燃焼させる触媒が設置されるこ
とを特徴とするガス内燃機関。 - 【請求項２】 前記ガスエンジンが希薄燃焼方式のレシ
プロエンジンであることを特徴とする請求項１記載のガ
ス内燃機関。 - 【請求項３】 前記排気タービン過給機の排気側に、熱
回収を行う排熱ボイラが設置されることを特徴とする請
求項１または２記載のガス内燃機関。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一つに記載のガ
ス内燃機関を原動機とすることを特徴とする回転機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10156263A JPH11350942A (ja) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | ガス内燃機関および回転機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10156263A JPH11350942A (ja) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | ガス内燃機関および回転機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11350942A true JPH11350942A (ja) | 1999-12-21 |
Family
ID=15623991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10156263A Pending JPH11350942A (ja) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | ガス内燃機関および回転機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11350942A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001227330A (ja) * | 2000-02-21 | 2001-08-24 | Osaka Gas Co Ltd | エンジンシステム |
| DE112009000423T5 (de) | 2008-02-28 | 2010-12-30 | Johnson Matthey Public Limited Company | Verbesserungen bei der Emissionskontrolle |
| WO2018070276A1 (ja) | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 川崎重工業株式会社 | ガスエンジンシステム |
| WO2018070126A1 (ja) | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 川崎重工業株式会社 | ガスエンジンシステム |
| JP2018062898A (ja) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 川崎重工業株式会社 | ガスエンジンシステム |
-
1998
- 1998-06-04 JP JP10156263A patent/JPH11350942A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001227330A (ja) * | 2000-02-21 | 2001-08-24 | Osaka Gas Co Ltd | エンジンシステム |
| DE112009000423T5 (de) | 2008-02-28 | 2010-12-30 | Johnson Matthey Public Limited Company | Verbesserungen bei der Emissionskontrolle |
| JP2011514950A (ja) * | 2008-02-28 | 2011-05-12 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | 排出物制御における改善 |
| WO2018070276A1 (ja) | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 川崎重工業株式会社 | ガスエンジンシステム |
| WO2018070126A1 (ja) | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 川崎重工業株式会社 | ガスエンジンシステム |
| JP2018062898A (ja) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 川崎重工業株式会社 | ガスエンジンシステム |
| WO2018070125A1 (ja) | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 川崎重工業株式会社 | ガスエンジンシステム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040316 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061110 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061226 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070703 |