コジェネエンジンの高出力・高効率化技術

テクノロジーの概要

近年のコージェネレーション用ガスエンジンではエネルギーコストの高騰、またＣＯ２削減の観点からより高効率が求められております。また、設備コストを抑えるためにエンジンの出力アップも要求されております。一方、環境規制の強化に伴いＮＯｘ等エミッションの低減も今まで以上に必要となっております。ガスエンジンにおいて高効率を達成するためには、サイクル論的には超希薄燃焼、高圧縮比が、また機械損出の比率を減少させるために高出力化が必要となります。しかし、超希薄燃焼を実現するためには安定した点火・燃焼技術の構築、また高圧縮比化にはガスエンジ特有のノッキング、それに伴う出力制限の克服が必要となります。さらに効率とＮＯｘ排出はトレードオフの関係にあり、いかに低ＮＯｘを保ちながら効率アップを図ることが出来るかが技術開発の大きなテーマとなっておりました。ＪＦＥではこれら相反する性能条件を最適に実現するためにＥＧＲ技術、安定した火花点火希薄燃焼技術、ミラーサイクル技術を構築しＥ３Ｇ大型ガスエンジンの開発を実施しました。

Ｅ３Ｇガスエンジンの主要採用技術と性能

■Ｅ３Ｇ性能

• 高効率：発電効率４６％を実現 　(NOx=200ppm　O2＝０％）
• 低NOx：EGR採用により NOx=100ppmを達成。厳しいNOx規制にも効率を大幅に低減させることなくエンジン本体で対応可能としました。
• 高出力：EGR、最適燃焼室形状、最適空燃比制御によりPme=2.0Mpa達成

Ｅ３Ｇガスエンジンの技術的特長

• 世界最大口径（４００ｍｍボア）における点火プラグ方式の実現。副燃焼室の最適化を図り従来本クラスで採用されてきたマイクロパイロット点火方式と同等以上の安定着火を得ることができ、超希薄域での安定燃焼を実現。これにより点火用の燃料油を不要としユーティリティの一本化が図れました。
• 本クラス世界初のＥＧＲ（排ガス再循環）を採用し低ＮＯｘ化、ノックリミット向上による高出力、高効率化を実現することができました。
• ミラーサイクルの採用により膨張比アップによる仕事量を増加させ高効率化を図りました。

発電効率とNOｘの関係

発電効率とＮＯｘ値はトレードオフの関係にあり、ＮＯｘ低減を行うことにより効率も低下する特性にあります。 Ｅ３Ｇでは最新の燃焼技術の採用により、このトレードオフの関係をより高効率側に引き上げることに成功しました。