CN1896587A - 高功能水生成系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种生成系统，利用通过与发动机的套管冷却水之间的热交换生成的温水，生成适于再利用的冷凝水，主动生成适于该再利用的冷凝水，可实现能量的进一步有效利用。包括：减压式蒸发装置(4)，在减压状态下使通过与发动机的套管冷却水的热交换而得到的温水蒸发；冷凝装置(8)，具有使来自该减压式蒸发装置(4)的蒸汽冷凝的间接式冷凝部(6)和冷凝水贮存部(7)；冷凝水排出机构(9)，从该冷凝装置(8)内排出冷凝水；对前述减压式蒸发装置(4)内减压的减压机构(5)经由前述冷凝装置(8)对前述减压式蒸发装置(4)内减压。

Description

高功能水生成系统

技术领域

本发明涉及一种生成高功能水并有效利用高功能水的系统。

背景技术

在专利文献1中公开有下述系统：一方面通过发动机使发电机工作来得到电力，另一方面，将从该发动机排出的废气输送到废气锅炉，生成蒸汽，而有效利用能量。在该系统中，如图4所示，通过活塞式发动机100使发电机101工作，将由此排出的废气输送到废气锅炉102，在此生成蒸汽。前述活塞式发动机100的套管冷却水，通过温水热交换机103向减压蒸发罐104内的温水赋予热量。该温水在蒸汽喷射器105的负压作用下蒸发，与来自前述废气锅炉102的蒸汽一起输送到蒸汽使用设备106。在该蒸汽使用设备106中使用后的蒸汽贮存在第一排出箱107内，此后，经由第二排出箱108及软水器109，返回到前述废气锅炉102中而被再利用。

如上所述，在该系统中，将借助与套管冷却水的热交换得到的温水转换成蒸汽，将蒸汽冷凝，从而作为补给水而再利用。

专利文献1：特开2002-4943号公报

但是，该系统生成的冷凝水在用作锅炉等的补给水时，存在其水质的纯度降低的可能性，不适合用作锅炉等的补给水所要求的高功能水。因此，若将该系统中的冷却水再利用，则废气锅炉102的水管等容易腐蚀。鉴于该点，为了将由该系统生成的冷凝水用作高功能水，还需要另外的脱气装置等设备，不经济。

发明内容

本发明的目的在于解决这样的现有技术的问题点。具体地说，本发明的目的在于提供一种系统，可利用借助与套管冷却水之间的热交换生成的温水，来生成适于再利用的冷凝水。

本发明是为了解决前述课题而作出的，技术方案1所述的发明是一种高功能水生成系统，具有利用发动机的废气而产生蒸汽的废气锅炉，其特征在于，包括：减压式蒸发装置，在减压状态下使通过与前述发动机的套管冷却水的热交换而得到的温水蒸发；冷凝装置，具有使来自该减压式蒸发装置的蒸汽冷凝的间接式冷凝部和冷凝水贮存部；冷凝水排出机构，从该冷凝装置内排出冷凝水；对前述减压式蒸发装置内减压的减压机构经由前述冷凝装置对前述减压式蒸发装置内减压。

技术方案2所述的发明，其特征在于，在技术方案1中，与前述发动机的套管冷却水之间的热交换通过一个以上的热交换机进行。

技术方案3所述的发明，其特征在于，在技术方案1或2中，具有冷却前述发动机的中间冷却器冷却水和/或前述发动机的套管冷却水的冷却装置。

技术方案4所述的发明，其特征在于，在技术方案1～3中任一项中，具有将通过前述冷凝水排出机构排出的冷凝水用作补给水的高功能水使用装置。

技术方案5所述的发明，其特征在于，在技术方案4中，前述高功能水使用装置为前述废气锅炉和/或前述冷却塔。

技术方案6所述的发明是一种高功能水生成系统，具有利用发动机的废气而产生蒸汽的废气锅炉，其特征在于，包括：减压式蒸发装置，在减压状态下使通过与前述发动机的套管冷却水的热交换而得到的温水蒸发；冷凝装置，具有使来自该减压式蒸发装置的蒸汽冷凝的间接式冷凝部和冷凝水贮存部；冷凝水排出机构，从前述冷凝水贮存部排出冷凝水；减压机构，对前述减压式蒸发装置内减压；并且，前述冷凝装置设置在前述减压式蒸发装置的内部。

技术方案7所述的发明，其特征在于，在技术方案6中，前述发动机的中间冷却器冷却水被供给到前述间接式冷凝部，与来自前述减压式蒸发装置的蒸汽进行热交换。

进而，技术方案8所述的发明，其特征在于，在技术方案6或7中，前述发动机的中间冷却器冷却水与来自前述减压式蒸发装置的蒸汽进行热交换后，通过冷却装置冷却。

根据技术方案1所述的发明，可从通过与前述发动机的套管冷却水之间的热交换而得到的温水生成适于再利用的冷凝水。

根据技术方案2所述的发明，可多用途地利用前述发动机的套管冷却水所保有的热量。

根据技术方案3所述的发明，前述冷却装置与前述发动机的中间冷却器冷却水进行热交换，从而能增加前述发动机的输出。另外，前述冷却装置与前述发动机的套管冷却水进行热交换，从而能可靠地进行前述发动机的冷却。

根据技术方案4所述的发明，可降低具有该种废气锅炉的系统的总成本。

根据技术方案5所述的发明，在将得到的冷凝水用作向前述废气锅炉补给用的水的情况下，可降低浓缩水的排水量(流量)，而且，可抑制腐蚀、水锈等的产生。在将得到的冷凝水作为补给水用于前述冷却塔中的情况下，可抑制藻类、淀渣、军团属菌的繁殖，可抑制循环水的浓缩的降低和腐蚀的产生，并且可以降低循环水的排水量(流量)。

根据技术方案6所述的发明，除了起到技术方案1所述的效果外，还可实现紧凑化。

根据技术方案7所述的发明，中间冷却器冷却水与来自前述减压式蒸发装置的蒸汽进行热交换，可使该蒸汽冷凝，所以不需要用于向前述冷凝装置供给的、另一系统的冷却水。

进而，根据技术方案8所述的发明，由于通过前述冷却装置将与来自前述减压式蒸发装置的蒸汽热交换后的中间冷却器冷却水冷却，所以可高效地冷却前述发动机的中间冷却器。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的概略说明图。

图2是本发明的第二实施例的概略说明图。

图3是本发明的第三实施例的概略说明图。

图4是表示现有技术的概略说明图。

具体实施方式

(实施方式)

下面对本发明的实施方式进行说明。本实施方式的高功能水生成系统，具有利用发动机的废气产生蒸汽的废气锅炉，其中，包括：减压式蒸发装置，在减压状态下使通过与前述发动机的套管冷却水的热交换得到的温水蒸发；冷凝装置，具有使来自该减压式蒸发装置的蒸汽冷凝的间接式冷凝部和冷凝水贮存部；冷凝水排出机构，从该冷凝装置内排出冷凝水；对前述减压式蒸发装置内减压的减压机构经由前述冷凝装置对前述减压式蒸发装置内减压。

对本实施方式的构成要素进行说明。前述发动机包括燃气发动机、汽油发动机、柴油发动机等。

前述减压式蒸发装置是能够承受减压条件的装置，下部贮存通过与前述发动机的套管冷却水的热交换而被加热了的温水。通过成为减压状态，而使该贮存的温水蒸发。

前述冷凝装置包括前述间接式冷凝部和前述冷凝水贮存部，是通过热交换作用而使蒸汽冷凝的装置。前述间接式冷凝部具有间接与蒸汽进行热交换而使蒸汽冷凝的功能。前述间接式冷凝部优选地可例示出壳管式热交换机。通过间接进行冷凝，可避免杂质混入冷凝水中。前述冷凝水贮存部用于贮存由前述间接式冷凝部冷凝后的冷凝水，尽管也包括独立设置在从前述间接式冷凝部离开的部位的情况，但是优选设置在前述间接式冷凝部的正下方。进而，在设置于正下方的情况下，可作成一体型或分体型结构。

前述冷凝水排出机构用于排出前述冷凝装置内的冷凝水。该前述冷凝水排出机构具有不会妨碍前述减压机构的减压工作的排出处理能力。

前述减压机构用于将前述冷凝装置内变成减压状态而排出作为非冷凝性气体的空气。通过使前述冷凝装置内减压并冷凝蒸汽，由于空气不溶于冷凝水，所以可对前述冷凝装置内的冷凝水脱气。而且，前述减压机构经由前述冷凝装置对前述减压式蒸发装置内减压，由此使前述减压式蒸发装置内的温水蒸发而生成蒸汽。

前述高功能水使用装置的概念包括前述废气锅炉、前述冷却塔、清洗器，但优选是能较好地利用高功能水的装置。也可设置多个前述高功能水使用装置、或种类不同的前述高功能水使用装置。高功能水的概念包括脱气后的纯水，若将该高功能水作为补给水供给到作为前述高功能水使用装置的一例的废气锅炉中，则由于是纯水所以可以实现浓缩水的排水量(流量)降低的效果，而且，具有抑制水锈、腐蚀的效果，并且由于高功能水为温水所以具有给水预热效果。另外，若将高功能水作为补给水供给到冷却塔中，则可抑制藻类、淀渣、军团属菌的繁殖，可抑制循环水的浓缩的降低和腐蚀的发生。

[实施例1]

下面，基于附图，对实施本发明的高功能水生成系统的具体实施例进行详细说明。图1表示本实施例的高功能水生成系统。

图1中，本实施例的高功能水生成系统包括：作为使发电机1工作的发动机的一例的燃气发动机2、利用该燃气发动机2的废气产生蒸汽的废气锅炉3、作为在减压状态下使温水蒸发的减压式蒸发装置的具体例的箱体4、进行通过前述燃气发动机2的套管12内的套管冷却水和前述箱体4内的贮存水之间的热交换的第一热交换机13、作为对前述箱体4内减压的减压机构的具体例的水封式真空泵5、具有使来自前述箱体4的蒸汽冷凝的间接式冷凝部6和冷凝水贮存部7的冷凝装置8、作为从该冷凝装置8内排出冷凝水的冷凝水排出机构的具体例的排出泵9、作为将从该排出泵9排出的冷凝水用作补给水的高功能水使用装置之一也是冷却装置的具体例的冷却塔10等。该冷却塔10冷却前述燃气发动机2的套管冷却水和中间冷却器冷却水。

前述燃气发动机2分别具有用冷却水冷却涡轮增压器的压缩空气的中间冷却器11、用于用冷却水冷却前述燃气发动机2的前述套管12。通过该套管12的冷却水的入口温度为大约80℃，其出口温度为大约90℃。通过前述套管12的套管冷却水经由第一热交换机13对前述箱体4下部的贮存水进行加热。前述燃气发动机2，使前述发动机1工作而产生电力，并向前述废气锅炉3输送废气，生成蒸汽。

前述箱体4构成为，通过前述水封式真空泵5经由前述冷凝装置8及连接管线14而将内部变成减压状态。在该减压状态下，通过与前述发动机2的套管冷却水之间的热交换而被加热了的前述箱体4内的贮存水的一部分蒸发而成为蒸汽，并经由前述连接管线14而导入到前述冷凝装置8内。在此，为了补充前述箱体4内的温水(贮存水)，在前述箱体4上连接有供给补给水的供给管线24。另外，前述箱体4内的温水将被浓缩，所以设置有排出浓缩水的排出管线25。

前述第一热交换机13设置在前述箱体4内，进行通过前述套管12的套管冷却水和前述箱体4内的贮存水之间的热交换。在本实施例中，由于套管冷却水在密闭系统中循环，前述第一热交换机13使用间接式的。

前述冷凝装置8包括前述间接式冷凝部6和前述冷凝水贮存部7，前述间接式冷凝部6在本实施例中是壳管式热交换机。在前述间接式冷凝部6的上部，连接有与前述箱体4的上部连接的前述连接管线14，来自前述箱体4的蒸汽通过前述水封式真空泵5的减压工作而经由前述连接管线14导入前述冷凝装置8中。在前述间接式冷凝部6中，隔开规定间隔地竖立设置有导入蒸汽的多根管15、15......，从冷却水管线16导入冷却用水，通过与前述各管15的外侧接触，而间接与来自前述连接管线14的蒸汽进行热交换。前述冷凝水贮存部7设置在前述冷凝装置8的下部，贮存由前述间接式冷凝部6冷凝了的蒸汽的冷凝水。在此，前述冷却水管线16内的冷却水将通过在前述间接式冷凝部6中的热交换得到的热量经由第二热交换机17而向温水利用设备(省略图示)等供给，实现其有效利用。

前述水封式真空泵5连接在前述间接式冷凝部6下游侧的、比前述冷凝水贮存部7内的冷凝水水面靠上方的位置上。由此，维持减压功能并且抑制冷凝水的排出。由于前述水封式真空泵5连接在前述间接式冷凝部6的下游侧，所以很难排出冷凝前的蒸汽。前述水封式真空泵5，通过将前述冷凝装置8内设成减压状态，而将前述冷凝装置8内的作为非冷凝性气体的空气排出。另外，前述水封式真空泵5经由前述连接管线14将前述箱体4内也设成减压状态。通过调整密封水的温度而能改变前述水封式真空泵5的处理能力。

前述排出泵9用于将前述冷凝装置8内的冷凝水排出。排出后的冷凝水，作为补给水经由补给水箱18而向前述废气锅炉3供给，另一方面作为补给水而向前述冷却塔10供给。另外，也可适当使供给管线(省略附图标记)分支，而向其他高功能水使用装置供给。

前述冷却塔10相当于高功能水使用装置之一，例示了通常公知的密闭式冷却塔。在该冷却塔10中，前述燃气发动机2的中间冷却器冷却水及套管冷却水进行间接热交换。

接着，对本实施例的高功能水生成系统的整体动作进行说明。首先，从前述燃气发动机2产生的废气输送到前述废气锅炉3中。前述废气锅炉3将废气作为热源生成蒸汽，并将生成的蒸汽输送到各种蒸汽使用设备(通常称作“负载设备”。)中。另一方面，在前述套管12内与前述燃气发动机2进行热交换后的套管冷却水经由前述第一热交换机13，而与前述箱体4内的贮存水进行热交换。此后，该套管冷却水分成两路，一路经由第三热交换机19而与通过了前述冷却塔10及前述中间冷却器11的中间冷却器冷却水进行热交换后向前述套管12输送，一路不进行热交换而直接向前述套管12输送。各路的流量由三通阀20控制。

另外，前述箱体4内借助前述水封式真空泵5变成减压状态，前述箱体4内的加热后的贮存水的一部分成为蒸汽，经由前述连接管线14而导向前述冷凝装置8。导入前述冷凝装置8中的蒸汽通过前述间接式冷凝部6冷凝，而由于前述冷凝装置8内通过前述水封式真空泵5成为减压状态，所以作为非冷凝性气体的空气将被排出，从而通过前述排出泵9排出后的冷凝水不会溶解有空气。因此，该冷凝水被脱气，而且是蒸汽冷凝而成的，所以没有杂质而是纯水(即高功能水)。该高功能水作为向高功能水使用装置补给用的水来说是很理想的，在本实施例中，作为高功能水使用装置使用前述气体锅炉3及前述冷却塔10。

如上所述，在本实施例中，将与套管冷却水进行热交换后的温水变成高性能水，并将高功能水作为补给水在高功能水使用装置中再利用，由此实现能量的有效利用。

在本实施例中，前述冷却塔10使用了密闭式的冷却塔，但也可使用通常公知的敞口式冷却塔。

另外，在其他变形例中，可设置测量前述冷凝水贮存部7内的水位的水位计(省略图示)，并且，为了不会使前述冷凝水贮存部8中没有冷凝水，且不会妨碍前述水封式真空泵5对前述箱体4内的减压(不会吸入冷凝水)，而设置控制前述排出泵9的处理量用的控制部(省略图示)。由此，可防止前述排出泵9的空转并维持前述箱体4内的减压状态(防止由前述水封式真空泵5进行冷凝水的排出)，所以更优选。

进而，为了冷却中间冷却器冷却水而使用前述冷却塔10，但也可以是空冷式散热器。

如上所述，根据本实施例，利用通过与套管冷却水之间的热交换得到的温水来生成高功能水，所以可实现能量的有效利用。该高功能水，是在减压状态下使前述箱体4内的贮存水变成蒸汽，所以不会混入杂质，而且由于在减压状态下的前述冷凝装置8中使蒸汽冷凝，所以能排出作为非冷凝性气体的空气。另外，由于将该高功能水作为补给水向前述废气锅炉3及前述冷却塔10供给，所以可实现能量的进一步有效利用。

即，若将该高功能水用作向前述废气锅炉3补给用的水，则由于是纯水所以可降低浓缩水的排水量(流量)。另外，由于被脱气并且没有作为前述废气锅炉3的水管等的腐蚀因素的硫酸离子、氯化物离子，所以可抑制前述水管等的腐蚀产生，由于没有钙、镁等硬度成分，所以可抑制在前述水管等中生成的水锈。进而，由于高功能水是温水，所以可降低用于给水预热的能量。另一方面，在将该高功能水用作向前述冷却塔10补给用的水的情况下，由于不含有硬度成分，所以可抑制藻类、淀渣、军团属菌的繁殖。此外，由于是纯水所以可降低循环水的浓缩，可降低浓缩水的排水量(流量)。进而，由于没有硫酸离子、氯化物离子，所以可抑制腐蚀的产生。

[实施例2]

图2表示第二实施例的高功能水生成系统。对与图1中的第一实施例的高功能水生成系统的结构相同的结构，赋予同一附图标记，并省略其详细说明。

图2中，该第二实施例的高功能水生成系统包括：作为使发电机1工作的发动机的一例的燃气发动机2、利用该燃气发动机2的废气产生蒸汽的废气锅炉3、作为在减压状态下使温水蒸发的减压式蒸发装置的具体例的箱体4、进行通过前述燃气发动机2的套管12内的套管冷却水和温水管线22内的温水之间的热交换的第四热交换机21、进行该温水和前述箱体4内的贮存水之间的热交换的第五热交换机23、作为对前述箱体4内减压的减压机构的具体例的水封式真空泵5、具有使来自前述箱体4的蒸汽冷凝的间接式冷凝部6和冷凝水贮存部7的冷凝装置8、作为从该冷凝装置8内排出冷凝水的冷凝水排出机构的具体例的排出泵9、作为将从该排出泵9排出的冷凝水用作补给水的高功能水使用装置之一的冷却塔10等。该冷却塔10冷却前述燃气发动机2的套管冷却水和中间冷却器冷却水。

前述第四热交换机21，进行通过前述套管12的套管冷却水(入口温度为大约80℃，其出口温度为大约90℃。)、和通过前述温水管线22的温水(入口温度为大约78℃，出口温度为大约88℃。)之间的热交换。获得了热量的前述温水管线22内的温水的一部分或全部被输送到前述第五热交换机23。前述第五热交换机23设置在前述箱体4内，通过前述第五热交换机23内的、前述温水管线22内的温水的一部分或全部，与前述箱体4内的贮存水之间进行热交换。

前述温水管线22内的温水通过前述第四热交换机21，经由前述温水管线15的路径上的A点，中途用于供给热水等，一部分或全部向前述温水管线22的路径上的B点循环。

在该第二实施例中，通过第五热交换机23后的温水形成下述循环通路：通过第四热交换机21，再次返回第五热交换机23，但是也可增加热交换机，而增加这样的循环通路，经由多个前述循环通路，在套管冷却水和前述箱体4内的贮存水之间进行热交换。

根据该第二实施例，获得前述套管12内的套管冷却水的热量后的前述温水管线22内的温水的一部分或全部，对前述箱体4内的贮存水进行加热，并且用于供给热水等，所以可实现能量的有效利用。

[实施例3]

图3表示第三实施例的高功能水生成系统。对与图1中第一实施例的高功能水生成系统的结构相同的结构，赋予同一附图标记，并省略其详细说明。

在该第三实施例中，前述冷凝装置8，设置在作为前述减压式蒸发装置的具体例的前述箱体4内部的、前述箱体4的贮存水水面上方处。在前述箱体4上直接连接前述水封式真空泵5，将前述箱体4的内部设成减压状态。前述冷凝水贮存部7呈大致桶状，贮存从前述间接式冷凝部6滴下的冷凝水。

在前述间接式冷凝部6中，供给来自前述燃气发动机的中间冷却器冷却水(例如，入口温度为大约38℃，出口温度为大约52℃。)，与来自前述箱体4下方的蒸汽进行热交换。而且，通过热交换而冷凝后的冷却水、即高功能水贮存在前述冷凝水贮存部7中，通过前述排出泵9从前述冷凝水贮存部7的下面排出，再用作前述废气锅炉3及前述冷却塔10的补给水。

另一方面，通过前述间接式冷凝部6后的中间冷却器冷却水由作为高功能水使用装置之一也是冷却装置的具体例的前述冷却塔10冷却，并供给到前述中间冷却器11(前述中间冷却器11的入口温度为大约32℃，出口温度为大约38℃。)。

根据本实施例，除了起到与第一实施例相同的作用效果之外，还能实现设备的紧凑化。另外，由于将中间冷却器冷却水向前述间接式冷凝部6供给，所以不需要用于使来自前述箱体4的蒸汽冷凝的、另一系统的冷却水。

Claims (8)

1.一种高功能水生成系统，具有利用发动机的废气而产生蒸汽的废气锅炉，其特征在于，包括：减压式蒸发装置，在减压状态下使通过与前述发动机的套管冷却水的热交换而得到的温水蒸发；冷凝装置，具有使来自该减压式蒸发装置的蒸汽冷凝的间接式冷凝部和冷凝水贮存部；冷凝水排出机构，从该冷凝装置内排出冷凝水；对前述减压式蒸发装置内减压的减压机构经由前述冷凝装置对前述减压式蒸发装置内减压。

2.如权利要求1所述的高功能水生成系统，其特征在于，与前述发动机的套管冷却水之间的热交换通过一个以上的热交换机进行。

3.如权利要求1或2所述的高功能水生成系统，其特征在于，具有冷却前述发动机的中间冷却器冷却水和/或前述发动机的套管冷却水的冷却装置。

4.如权利要求1～3中任一项所述的高功能水生成系统，其特征在于，具有将通过前述冷凝水排出机构排出的冷凝水用作补给水的高功能水使用装置。

5.如权利要求4所述的高功能水生成系统，其特征在于，前述高功能水使用装置为前述废气锅炉和/或前述冷却塔。

6.一种高功能水生成系统，具有利用发动机的废气而产生蒸汽的废气锅炉，其特征在于，包括：减压式蒸发装置，在减压状态下使通过与前述发动机的套管冷却水的热交换而得到的温水蒸发；冷凝装置，具有使来自该减压式蒸发装置的蒸汽冷凝的间接式冷凝部和冷凝水贮存部；冷凝水排出机构，从前述冷凝水贮存部排出冷凝水；减压机构，对前述减压式蒸发装置内减压；并且，前述冷凝装置设置在前述减压式蒸发装置的内部。

7.如权利要求6所述的高功能水生成系统，其特征在于，前述发动机的中间冷却器冷却水供给到前述间接式冷凝部，与来自前述减压式蒸发装置的蒸汽进行热交换。

8.如权利要求6或7所述的高功能水生成系统，其特征在于，前述发动机的中间冷却器冷却水与来自前述减压式蒸发装置的蒸汽进行热交换后，通过冷却装置冷却。

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