CN101285572B - 热水利用装置以及蒸汽处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热水利用装置以及蒸汽处理设备，所述热水利用装置具有能够与闪蒸罐连接并导入来自该闪蒸罐的热水的热水容器、吸引热水容器内的蒸汽并将其压缩的压缩机构、用于将被压缩机构压缩的蒸汽的热量提供给在外部被利用的热介质的热交换器、令通过热交换器的热水膨胀的膨胀阀、根据温度传感器的检测值控制压缩机构的容量的容量控制机构。向热水容器导入没有被热水回收设备利用的剩余的热水。通过这样的结构，能够尽可能地减少从闪蒸罐等直接被放出的冷凝水的量，能够实现蒸汽、冷凝水的更为有效的利用。

Description

热水利用装置以及蒸汽处理设备

技术领域

本发明涉及一种与蓄存热水的暂时蓄存容器连接而使用的热水利用装置以及蒸汽处理设备。

背景技术

以往，对于利用从蒸汽得到的热量的蒸汽处理设备公知有各种各样的方式。例如，在日本特开平8-189307号公报中，如图2所示，公开有由燃气轮机94和排热回收锅炉91构成的燃气轮机联合设备。在该设备中，设置有闪蒸排热回收锅炉91的蒸汽鼓92的排水而产生蒸汽的闪蒸罐93，将在该闪蒸罐93中产生的蒸汽喷射到燃气轮机94的燃烧器95内，在燃气轮机94内进行工作，提高燃气轮机94的输出。

在上述设备中，对于在闪蒸罐93中产生的冷凝水，被导向排出容器97，没有实现作为热水的有效利用而只是作为蒸汽排出到大气中，并且作为冷凝水被排出。

如今，节能的要求提高，要求尽量减少从闪蒸罐93等直接地放出的冷凝水的量，要求进一步提高冷凝水的有效利用的社会需求提高。

发明内容

因此，本发明是鉴于这一点而提出的，目的在于尽量减少从闪蒸容器等简单地放出的冷凝水的量，并实现蒸汽、冷凝水的进一步的有效利用。

为了实现上述目的，本发明是一种用于利用蓄存在暂时蓄存容器中的热水的热水利用装置，包括：热水容器，与上述暂时蓄存容器连接，并且从上述暂时蓄存容器导入热水；吸引上述热水容器内的蒸汽并将蒸汽压缩的压缩机构；以及用于将被上述压缩机构压缩了的蒸汽的热量提供给在外部使用的热介质的热交换器。

在本发明中，若将热水容器与暂时蓄存容器连接，则暂时蓄存容器的热水被导入到热水容器，所以热水蓄存在热水容器内。因此，能够尽量减少从暂时蓄存容器直接地排出到外部的蒸汽或者热水。而且，由于在热水容器内蓄存饱和蒸汽，所以若该蒸汽被压缩机构吸引并被压缩，则蒸汽随着压缩而升温。而且，在热交换器中，利用该高温的蒸汽，加热在外部使用的热介质。这样，能够将蓄存在暂时蓄存容器中的热水的能量取出而在外部加以利用。由此，能够尽量减少从暂时蓄存容器直接地放出的蒸汽的量，并且能够提高蒸汽以及冷凝水的利用效率。

在上述热水利用装置中，优选具有令在上述热交换器中上述蒸汽冷凝而成的热水返回上述热水容器的返回线路、和设置在上述返回线路上并令热水膨胀的膨胀机构。在该方式下，由于在热交换器中被利用过的蒸汽再次返回热水容器，所以能够再次利用该蒸汽，能够进一步提高蒸汽以及冷凝水的利用效率。此外，由于返回线路上设置有膨胀机构，所以在压缩并利用热水容器内的蒸汽的结构中，能够令蒸汽或者热水在热水容器、热交换器以及热水容器之间顺利地循环。

此外，在上述热水利用装置中，上述压缩机构可构成为容量可变，并且可具有能够控制该压缩机构的容量的容量控制机构。在该方式下，能够调整导入到热交换器中的蒸汽的温度。

上述容量控制机构也可构成为能够根据在上述热交换器中被蒸汽加热的热介质的温度而控制上述压缩机的容量。在该方式下，能够在热交换器中将在外部利用的热介质调整为期望的温度。因此，根据该方式，能够形成更容易使用的热水利用装置。

此外，本发明在蒸汽处理设备中，包括：使用蒸汽而发挥既定的功能的工艺设备；以分离为热水和蒸汽的状态蓄存从上述工艺设备排出的热水以及蒸汽的混合流体的暂时蓄存容器；以及上述热水利用装置。

此外，在上述蒸汽处理设备中，也能够构成为在上述暂时蓄存容器中，除了将热水排出到上述热水容器中的管路外，还设置有排出热水的管路。例如，可构成为除了上述蒸汽处理设备外还存在热水回收设备，上述热水利用装置用于利用上述暂时蓄存容器的热水，上述排出热水的管路与上述热水利用装置连接。根据这样的结构，在利用例如与向上述热水容器排出热水的管路不同的排出热水的管路将热水导入热水回收设备时，剩余的热水被导入到热水容器中。由此，即便在导入到热水回收设备中的热水量变动的情况下，也能够提高暂时蓄存容器内的热水的利用效率.而且，即便在在暂时蓄存容器中蓄存有超过来自热水回收设备的要求量的热水时，也能够尽量减少直接地排出的热水，能够有效地利用热水。

如上所述，根据本发明，能够尽量减少从闪蒸罐等直接地放出的冷凝水的量，能够更为有效地利用蒸汽、冷凝水。

附图说明

图1是概要地表示本发明的实施方式的蒸汽处理设备的结构的图。

图2是概要地表示以往的燃气轮机联合设备的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明用于实施本发明的最佳方式。

图1概要地表示使用了本发明的热水利用装置的一实施方式的蒸汽处理设备的结构。如该图所示，该蒸汽处理设备10具有：具有利用从蒸汽得到的热量的工艺设备12的蒸汽利用系统14、和附加于该蒸汽利用系统14的热水利用装置16。

蒸汽利用系统14具有与高压蒸汽的供给源连接的供给线路20、设置在该供给线路20的下游端的工艺设备12、经由连结线路22与该工艺设备12连接的闪蒸罐24、与该闪蒸罐24连接的蒸汽回收用线路26以及热水回收用线路28。在供给线路20中，流通有既定压力以上(例如6barG以上)的高压的蒸汽。在供给线路20上，设置用于将既定压力以上的高压减压为既定压力(例如6barG)的减压阀30，并且在该减压阀30的下游侧设置压力传感器32。(6barG的G是指以大气压为0时的表压。)

工艺设备12是使用蒸汽而发挥既定的功能的设备，例如可以例示发电设备的热交换器、用于蒸煮谷类而使用的蒸煮装置、通过蒸汽令由于热分解有机性废弃物而气化生成的焦油或碳改性的改性炉等。被该工艺设备12利用的蒸汽变为热水而从工艺设备12排出。

工艺设备12中，供给有例如既定压力(6barG)温度159℃的蒸汽，该蒸汽被减压并低温化。该减压、低温化后从工艺设备12排出的蒸汽以及热水的混合流体导入到作为蓄存热水的暂时蓄存容器而起作用的闪蒸罐24中。

流入到闪蒸罐24中的混合流体被分离为气体(蒸汽)和液体(热水)而被蓄存。由于在闪蒸罐24中设置有安全阀34，所以在闪蒸罐24内为既定压力以下。热水为例如0barG(大气压)100℃。

蒸汽回收用线路26，与闪蒸罐24的上部连接，该蒸汽回收用线路26与图外的蒸汽利用设备连接。闪蒸罐24内的蒸汽通过该蒸汽回收用线路26而供给给蒸汽利用设备，实现闪蒸蒸汽的利用。蒸汽利用设备，是使用比在工艺设备12中被利用的蒸汽还低温的蒸汽的设备。

热水回收用线路28连接于闪蒸罐24的下部，该热水回收用线路28与图外的热水回收设备连接。闪蒸罐24内的热水通过热水回收用线路28而供给到热水回收设备，实现热水的利用。作为热水回收设备，例示有例如加热室内空气的加热设备、酒类的发酵容器等。

热水回收用线路28上设置有泵36和流量计38。泵36调整在热水回收用线路28中流动的热水的流量。流量计38测量热水回收用线路28的热水流量。在热水回收设备中，由于要求的热水的量有上限，所以能够借助泵36调整流量。当在闪蒸罐24中蓄存有大于热水回收设备所要求的热水量的热水时，该热水变为剩余量。能够通过热水利用装置16利用该剩余的热水。即，热水利用装置16是用于有效利用蒸汽利用系统14的剩余热水的装置。

热水利用装置16具有热水容器50、压缩机构52、热交换器54、和膨胀阀56。这些通过配管而顺次连接，在热水利用装置16中，形成热水以及蒸汽流动的循环路58。

热水容器50，利用连接配管60与闪蒸罐24连接，导入闪蒸罐24内的热水。另外，热水容器50中，也可设置安全阀(省略图示)。

压缩机构52经由配管与热水容器50的上部连接。压缩机构52通过驱动马达62而吸引热水容器50内的蒸汽并将其压缩。作为压缩机构52可例示有下述螺杆压缩机，即具有阴阳一对的螺杆转子(省略图示)并利用马达62来驱动该螺杆转子。通过令螺杆转子旋转而吸引蒸汽并将其压缩，排出该压缩后的蒸汽。马达62构成为可利用内置于驱动器64中的转换器而改变转速，由此能够改变压缩机构52的容量。另外，为了不令油等混入导入的蒸汽中，优选为所谓无油螺杆压缩机构。

利用压缩机构52的驱动，吸引热水容器50内的蒸汽，热水容器50内变为例如大约0.05MPa左右的负压状态。在该压力下的沸腾温度为大约70℃左右。在压缩机构52中，大约70℃左右的饱和蒸汽被压缩而成为例如250℃左右的高温高压的过热蒸汽。

热交换器54，具有从压缩机构52排出的蒸汽所流通的未图示的通路、和作为在外部利用的热介质的流体所流通的未图示的通路，这些令蒸汽与流体进行热交换。在此所说的外部是指热水利用装置16的外部，可以是例如上述的工艺设备12，或者也可以是与该工艺设备12完全分开而另外设置的设备。在热交换器54中，蒸汽与流体热交换而冷凝。即，该热交换器54起到冷凝器的功能。

在热交换器54中，设置温度传感器66。该温度传感器66检测被蒸汽加热而供给到外部设备的流体的温度。

在热交换器54中，蒸汽与流体热交换而冷凝并变为热水而流出。该热水在返回线路68中流动而返回热水容器50。在返回线路68上设置作为令热水膨胀的膨胀机构而起作用的膨胀阀56，被膨胀阀56减压的热水流入热水容器50。

在该蒸汽处理设备10中，设置能够控制减压阀30、泵36以及压缩机构52的控制器70。向该控制器70输入来自压力传感器32、流量计38以及温度传感器66的检测信号。此外，控制器70具有作为输入装置的控制台72，能够利用该控制台72来输入热水回收设备所必须的热水的目标流量Rt。

在控制器70中，包括作为其功能而进行减压阀30的开度控制的压力控制机构74、进行泵36的驱动控制的流量控制机构76、进行压缩机构52(马达62)的驱动控制的容量控制机构78。压力控制机构74根据由压力传感器32检测的值控制减压阀30的开度。在控制器70中存储供给到工艺设备12中的蒸汽的目标值，压力控制机构74调整减压阀30的开度以使由压力传感器32检测的值为目标压力。

流量控制机构76根据由流量计38检测的流量来控制泵36的驱动量。即，导出从控制台72输入的目标流量Rt与由流量计38检测的检测流量Rd之间的偏差，并根据该偏差而调整泵36的驱动量。例如该控制为PID控制，即将用负系数乘以偏差(Rd-Rt)后的值、用负系数乘以偏差(Rd-Rt)的积分值后的值、用负系数乘以偏差(Rd-Rt)的微分值后的值加到泵36的驱动指令值中。

容量控制机构78根据由温度传感器66检测到的流体的温度来控制压缩机构52的容量。能够从控制台72向控制器70输入向外部供给的流体的温度的目标值，控制机构78如下地输出指令，即在由温度传感器66检测到的温度低于该目标值温度时，提高马达62的转速，在相反的情况下降低马达62的转速。由此，能够向外部供给目标温度的流体。

在此，说明该蒸汽处理设备10的运转动作。在蒸汽利用系统14中，将在供给线路20中流动并由减压阀30减压后的蒸汽导入工艺设备12中。在工艺设备12中，利用导入的蒸汽而发挥既定的功能。然后，该蒸汽减压而低温化后变为蒸汽以及热水的混合流体而被排出，被导入闪蒸罐24。

流入闪蒸罐24的混合流体分开为蒸汽和热水而蓄存在闪蒸罐24内。闪蒸罐24内的蒸汽通过蒸汽回收用线路26而供给到蒸汽利用设备。另一方面，闪蒸罐24内的热水与泵36的驱动对应而被供给到热水回收设备。热水的供给量被调整为存储在控制器70中的目标流量Rt。

残存在闪蒸罐24内的剩余的热水被导入热水容器50而不是供给到热水回收设备。在热水容器50内，蒸汽以及热水变为饱和状态而被蓄存。然后，热水容器50内的蒸汽随着压缩机构52的驱动而被吸引到压缩机构52。

被吸引到压缩机构52中的蒸汽在压缩机构52内被压缩并升温而被排出。该排出的蒸汽为过热状态，该过热蒸汽在热交换器54中与从外部导入的流体热交换而冷凝，变为热水。该热水在膨胀阀56中被减压而返回热水容器50。

在热交换器54中，利用温度传感器检测与蒸汽进行了热交换后的流体的温度，控制压缩机构52的容量以使上述检查结果与存储在控制器70中的目标温度接近。因此，从热交换器供给被调整为目标温度的流体。

如上所述，根据本实施方式，蓄存在闪蒸罐24中的热水能够被导入热水容器50中，所以能够尽量减少从闪蒸罐24直接排出到外部的剩余的热水。而且，在热水容器50内蓄存饱和蒸汽，该蒸汽被压缩机构52压缩并升温，在热交换器54中，加热在外部使用的流体。这样，能够取出蓄存在闪蒸罐24中的热水的能量而在外部加以利用。由此，能够尽量减少从闪蒸罐24直接放出的蒸汽的量，并且能够提高蒸汽以及冷凝水的利用效率。

此外，在本实施方式中，在热交换器54中被利用过一次的蒸汽再次返回热水容器50，所以能够再次利用该蒸汽，能够进一步提高蒸汽以及冷凝水的利用效率。此外，由于在返回线路68上设置膨胀阀56，所以在压缩并利用热水容器50内的蒸汽的结构中，能够令蒸汽在热水容器50、热交换器54以及热水容器50之间顺利地循环。

在本实施方式中，由于压缩机构52构成为容量可变且由容量控制机构78来调整压缩机构52的容量，所以被导入到热交换器54中的蒸汽的温度能够调整。而且，在本实施方式中，由于容量控制机构78根据由温度传感器66检测到的流体的温度来控制压缩机构52的容量，所以能够通过热交换器54将在外部使用的流体加热到期望的温度，能够形成更易于使用的热水利用装置16。

此外，在本实施方式中，闪蒸罐24内的热水的一部分被导入热水回收设备，另一方面，剩余的热水被导入热水容器50，所以即便在导入到热水回收设备中的热水量变动时，也能够提高闪蒸罐24内的热水的利用效率。而且，即便在闪蒸罐24中蓄存有超过自热水回收设备的要求量的热水时，也能够尽量减少直接排出的热水，能够有效地利用热水。

另外，本发明不限定于上述实施方式，能够在不脱离其宗旨的范围内进行各种变更及改良等。例如，也可利用一定容量类型的压缩机来构成压缩机构52。此外，也可省略返回线路68而令通过热交换器的热水不返回热水容器50。但是，从热水利用效率的观点出发，优选设置返回线路68而形成循环路58。

Claims (2)

1.一种蒸汽处理设备，包括：

使用蒸汽而发挥既定的功能的工艺设备；

以分离为热水和蒸汽的状态蓄存从上述工艺设备排出的热水以及蒸汽的混合流体的暂时蓄存容器；

以及热水利用装置，

所述热水利用装置用于利用蓄存在上述暂时蓄存容器中的热水，包括：

热水容器，与上述暂时蓄存容器连接，并且从上述暂时蓄存容器导入热水；

吸引上述热水容器内的蒸汽并将其压缩的压缩机构；

用于将被上述压缩机构压缩了的蒸汽的热量提供给在外部使用的热介质的热交换器。

2.如权利要求1所述的蒸汽处理设备，在上述暂时蓄存容器中，除了将热水排出到上述热水容器中的管路外，还设置排出热水的管路。

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