JP2002195510A - 燃焼加熱装置およびその利用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱効率の高い燃焼加熱装置を提供する。 【解決手段】 燃料である天然ガスを燃焼室２０３に供
給する燃料供給管１１０と、例えばガスタービンを回転
させて排出される高温排ガスを燃焼室２０３に供給する
高温排ガス供給管１２０とを備えるようにした燃焼加熱
装置である。ガスタービンにおいては理論燃焼の３倍も
の燃焼用空気を供給した燃焼が行われるので、なお１５
％程度の酸素を含んでいる。このため、天然ガスを燃焼
させる上で一向に支障がないばかりでなく、３００〜６
００℃程度の高温状態で供給することが可能であるの
で、約２１％の酸素を含んだ常温の大気を燃焼用空気と
して使用する従来タイプの燃焼加熱装置と比較すると、
遥かに高い温度が得られ、これにより高温再生器２００
の吸収液３００は効果的に加熱される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼加熱装置とそ
の利用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収冷温水機の高温再生器においては、
吸収液を加熱して冷媒を吸収液から蒸発分離するための
燃焼加熱装置として、天然ガスなどの燃料を大気を燃焼
用空気として燃焼させる燃焼加熱装置を備えている。

【０００３】従来の燃焼加熱装置においても、吸収液を
加熱して排出された燃焼排ガスなどと燃焼用空気とを熱
交換させて燃焼用空気を加熱し、この加熱した燃焼用空
気を燃焼室に供給し、高温度を得て加熱効率の改善を図
るようにしたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法による加熱効率の改善方法は、吸収液に対する加熱が
効率よく行えるように燃焼排ガスが流れる煙道を長く設
ければ設けるほど、燃焼用空気との熱交換に供する燃焼
排ガスの温度は低下して燃焼用空気による燃焼排ガスか
らの熱回収には不利になると云った問題点があった。ま
た、燃焼用空気と燃焼排ガスとの熱交換においても、燃
焼排ガスからの熱回収が多くなるように熱交換器を長く
設けるなどすると、燃焼排ガスの温度が低下し過ぎて燃
焼排ガスに含まれる水分が結露し、鉄などからなる排ガ
ス管が腐食し易くなる、と云った問題点もあり、したが
って高温再生器で吸収液の加熱に使用した燃焼排ガスか
らの熱回収には限界があり、加熱効率の一層の改善を図
るためには他の方法を検討する必要があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するため、他の熱源機器から供給される高温
排ガスを燃焼用空気として使用するようにした第１の燃
焼加熱装置と、

【０００６】前記第１の燃焼加熱装置において、燃料が
高温排ガスにより吸引搬送されて燃焼部に供給可能に、
高温排ガスの供給路を狭窄し、その狭窄部に燃料供給路
を接続するようにした第２の燃焼加熱装置と、

【０００７】前記第１または第２の燃焼加熱装置におい
て、高温排ガスを燃焼用空気とした燃焼加熱と、高温排
ガスが保有する熱のみによる加熱とを選択可能に設ける
ようにした第３の燃焼加熱装置と、

【０００８】前記第１〜第３何れかの燃焼加熱装置にお
いて、高温排ガスを燃焼用空気とする燃焼部に、大気を
燃焼用空気とする燃焼部を添設するようにした第４の燃
焼加熱装置と、

【０００９】前記第４の燃焼加熱装置において、高温排
ガスを燃焼用空気とする燃焼加熱と、大気を燃焼用空気
とする燃焼加熱とが選択可能に設けられるようにした第
５の燃焼加熱装置と、

【００１０】前記第１〜第５何れかの燃焼加熱装置にお
いて、高温排ガスがガスタービンから排出される燃焼排
ガスであるようにした第６の燃焼加熱装置と、

【００１１】高温再生器が前記第１〜第６何れかの燃焼
加熱装置を備えようにした吸収冷温水機と、を提供する
ものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図において、２００は吸収冷
温水機の高温再生器であり、この高温再生器２００には
外シェル２０１と内シェル２０２との間に注入された吸
収液３００に溶解している冷媒を蒸発分離するための燃
焼加熱装置１００が設置されている。

【００１３】高温再生器２００は、燃焼加熱装置１００
が設置される部位に臨んで設けられた燃焼室２０３と、
その燃焼室２０３の終端部からＵターンして延設され、
排気口２０５に至る煙道２０４とを備えている。なお、
この構成自体は従来周知であり、燃焼室２０３の上側に
設置される煙道２０４は吸収液３００の内部に複数に分
岐して設けられても良い。

【００１４】燃焼加熱装置１００は、燃料である天然ガ
スを燃焼室２０３に供給する燃料供給管１１０と、図示
しないガスタービンを回転させて排出される高温排ガス
を燃焼室２０３に供給する高温排ガス供給管１２０とを
備えている。

【００１５】ガスタービンにおいては、理論燃焼の３倍
もの燃焼用空気を供給した燃焼が行われるので、タービ
ンを回転させて排出され、高温排ガス供給管１２０から
燃焼室２０３に供給される高温排ガスは、なお１５％程
度の酸素を含んでいる。

【００１６】このため、燃料供給管１１０から供給され
る燃料の天然ガスを燃焼させる上で一向に支障がないば
かりでなく、３００〜６００℃程度の高温状態で供給す
ることが可能であるので、約２１％の酸素を含んだ常温
の大気を燃焼用空気として供給する従来タイプの燃焼加
熱装置と比較すると、遥かに高い温度が得られる。

【００１７】したがって、燃焼室２０３および煙道２０
４の周囲にある高温再生器２００の吸収液３００は、燃
焼室２０３において天然ガスの燃焼により発生し、煙道
２０４を通過して排気口２０５から排出される高温の燃
焼排ガスにより効果的に加熱される。

【００１８】そして、この加熱より、吸収液３００に溶
解していた冷媒は蒸発して冷媒蒸気３１０となり、外シ
ェル２０１の内側上部に溜り、冷房運転時には図示しな
い低温再生器と凝縮器が収納された上胴に、暖房運転時
には図示しない吸収器と蒸発器が収納された下同に供給
される。

【００１９】燃料供給管１１０から燃焼室２０３に供給
される天然ガスは、適宜の方法により供給されれば良
い。例えば、高温排ガス供給管１２０から燃焼室２０３
に供給する高温排ガスの圧力が大気圧＋０．５ｋＰａ程
度と低いときには、燃料である天然ガスの供給元の圧力
と、高温排ガス供給管１２０を流れている高温排ガスと
の圧力差により供給されるようにすれば、燃料である天
然ガスに搬送力を付与するための特別の装置を準備する
必要がない。

【００２０】その際、図３に示したように燃料供給管１
１０には開閉弁１１１と制御弁１１２とを直列に設置し
て、燃料供給管１１０を介して燃焼室２０３に供給する
天然ガスを完全に遮断したり、流量が精確に制御できる
ようにする。

【００２１】また、高温排ガス供給管１２０には、例え
ば手動式のダンパ１２１を設けて、高温再生器２００に
高温排ガスを供給する必要がないときには、ダンパ１２
１を操作して高温排ガス供給管１２０が完全に封鎖でき
るようにしてある。

【００２２】一方、高温排ガス供給管１２０から燃焼室
２０３に供給される高温排ガスの圧力が大気圧＋１ｋＰ
ａ程度以上と高いときには、例えば図４に示したように
高温排ガス供給管１２０の終端近傍を狭窄し、その狭窄
部１２２に燃料供給管１１０を接続すると、燃料の天然
ガスは高温排ガス供給管１２０を高速で通過する高温排
ガスの吸引作用により吸引され、高温排ガスと混合され
て燃焼室２０３に供給されるようになる。

【００２３】この場合も、燃料供給管１１０には開閉弁
１１１と流量制御弁１１２とを設置し、燃料供給管１１
０を介して燃焼室２０３に供給する天然ガスの供給を完
全に遮断したり、流量が精確に制御できるようにする。

【００２４】なお、燃料供給管１１０の開閉弁１１１
は、高温排ガス供給管１２０のダンパ１２１を開いた状
態で閉弁できるようにしてあるので、空調負荷が小さ
く、したがって上胴または下胴に供給する冷媒蒸気３１
０の量が少なくても良いときには、燃料供給管１１０の
開閉弁１１１を閉弁して燃料である天然ガスの燃焼室２
０３への供給を停止し、ダンパ１２１を開いて高温排ガ
ス供給管１２０から高温排ガスだけを燃焼室２０３に供
給して、吸収液３００から必要な量の冷媒蒸気３１０を
蒸発分離することが可能であり、燃料の消費量を抑える
ことができる。

【００２５】また、燃焼加熱装置１００は、例えば図５
に示したように、ガスタービンなどから供給される高温
排ガスを燃焼用空気として高温排ガス供給管１２０から
燃焼室２０３に供給する第１の燃焼加熱装置１０１に、
送風機１２３により大気を燃焼用空気として燃焼室２０
３に供給する第２の燃焼加熱装置１０２を添設した構成
とすることもできる。

【００２６】そして、第１の燃焼加熱装置１０１と第２
の燃焼加熱装置１０２とは、それぞれ単独で燃焼させる
ことも、同時に燃焼させることも可能であり、例えばガ
スタービンから供給される高温排ガスを燃焼用空気とす
る第１の燃焼加熱装置１０１の火力を定格空調負荷の３
０〜７０％に対応可能に大きく設け、送風機１２３が供
給する大気を燃焼用空気とする第２の燃焼加熱装置１０
２の火力を、定格空調負荷の３０％に対応可能に小さく
設けておき、空調負荷が定格負荷の３０未満であるとき
には第２の燃焼加熱装置１０２だけを起動し、その出力
を図示しない吸収冷温水機の蒸発器から熱負荷に供給し
てい冷温水の温度差に基づいて制御して高温再生器２０
０の吸収液３００を加熱し、空調負荷が定格負荷の３０
〜７０％未満であるときには第１の燃焼加熱装置１０１
だけを起動し、しかも高温排ガス供給管１２０を流れて
いる高温排ガスを排出しているガスタービンなどの他の
熱源機器の出力を、前記冷温水の温度差に基づいて制御
して高温再生器２００の吸収液３００を加熱し、空調負
荷が定格負荷の７０％以上であるときには第１の燃焼加
熱装置１０１と第２の燃焼加熱装置１０２とを起動し、
しかも高温排ガス供給管１２０を流れている高温排ガス
を排出しているガスタービンなどの熱源機器を定格出力
で運転すると共に、第２の燃焼加熱装置１０２の出力が
前記冷温水の温度差に基づいて制御されて高温再生器２
００の吸収液３００が加熱されるように構成する。

【００２７】なお、第１の燃焼加熱装置１０１と第２の
燃焼加熱装置１０２とは、例えば図６に示したように大
気を燃焼用空気とする小火力の第２の燃焼加熱装置１０
２を中心部分に配置し、その周囲にガスタービンなどか
ら供給される高温の排ガスを燃焼用空気とする大火力の
第１の燃焼加熱装置１０１を配置する構成にすることに
より、一層安定した燃焼加熱が実現できる燃焼加熱装置
とすることができる。

【００２８】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸
脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００２９】例えば、燃焼加熱装置１００は、天然ガス
などのように常温で気体の可燃性ガス以外の流動性燃
料、例えば加熱して蒸発させた油、霧状液体燃料、微粉
炭などであっても良い。

【００３０】また、燃焼加熱装置１００は、吸収液を加
熱する高温再生器２００以外のもの、例えば温水加熱
用、蒸気発生ボイラーなどに設置されるものであっても
良い。

【００３１】また、燃焼加熱装置１００を備えた高温再
生器２００は、燃焼室２０３の部分に多数の液管が立設
されたものであっても良い。

【００３２】また、高温排ガス供給管１２０から燃焼室
２０３に供給する高温排ガスは、ガスエンジン、ディー
ゼルエンジンなどから供給されるものであっても良い。
そして、ストイキ燃焼方式エンジンなどのように酸素を
全く含有しない高温排ガスの場合には、燃焼室２０３に
至る前に酸素ガス、または酸素ガスを含む気体を添加
し、燃焼用空気として利用可能な酸素を含ませて燃焼室
２０３に供給するようにしても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃焼加熱
装置は例えばガスタービンの回転に使用された３００〜
６００℃程度の高温排ガスなどを燃焼用空気として使用
するので、常温の大気を燃焼用空気として供給する従来
タイプの燃焼加熱装置と比較すると、遥かに高い温度が
得られる。

【００３４】このため、例えばこの燃焼加熱装置を備え
た吸収冷温水機の高温再生器においては、吸収液を効果
的に加熱して冷媒を速やかに蒸発分離することが可能で
あり、且つ、燃料の消費量を大幅に削減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼加熱装置を備えた高温再生器の説
明図である。

【図２】図１に示した高温再生器のＡ−Ａ断面説明図で
ある。

【図３】燃料の供給方法を示す説明図である。

【図４】燃料の他の供給方法を示す説明図である。

【図５】高温排ガスを燃焼用空気とする第１の燃焼加熱
装置に常温の大気を燃焼用空気とする第１の燃焼加熱装
置を添設した燃焼加熱装置の説明図である。

【図６】図５に示した燃焼加熱装置における好ましい配
置例を示す説明図である。

【符号の説明】

１００ 燃焼加熱装置 １０１ 第１の燃焼加熱装置 １０２ 第２の燃焼加熱装置 １１０ 燃料供給管 １１１ 開閉弁 １１２ 流量制御弁 １２０ 高温排ガス供給管 １２１ ダンパ １２２ 狭窄部 １２３ 送風機 ２００ 高温再生器 ２０１ 外シェル ２０２ 内シェル ２０３ 燃焼室 ２０４ 煙道 ２０５ 排気口 ３００ 吸収液 ３１０ 冷媒蒸気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 雅裕 栃木県足利市大月町１番地 三洋電機空調 株式会社内 (72)発明者 盛 昭雄 愛知県豊田市山之手４丁目46番地三井海上 豊田ビル 株式会社トヨタタービンアンド システム内 Ｆターム(参考） 3K065 TA09 TC02 TD05 TL01 TM03 3K091 AA20 BB02 BB26 CC06 CC07 GA32

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 他の熱源機器から供給される高温排ガス
   を燃焼用空気として使用することを特徴とする燃焼加熱
   装置。
2. 【請求項２】 燃料が高温排ガスにより吸引搬送されて
   燃焼部に供給可能に、高温排ガスの供給路が狭窄され、
   その狭窄部に燃料供給路が接続されたことを特徴とする
   請求項１記載の燃焼加熱装置。
3. 【請求項３】 高温排ガスを燃焼用空気とした燃焼加熱
   と、高温排ガスが保有する熱のみによる加熱とが選択可
   能に設けられたことを特徴とする請求項１または２記載
   の燃焼加熱装置。
4. 【請求項４】 高温排ガスを燃焼用空気とする燃焼部
   に、大気を燃焼用空気とする燃焼部が添設されたことを
   特徴とする請求項１〜３何れかに記載の燃焼加熱装置。
5. 【請求項５】 高温排ガスを燃焼用空気とする燃焼加熱
   と、大気を燃焼用空気とする燃焼加熱とが選択可能に設
   けられたことを特徴とする請求項４記載の燃焼加熱装
   置。
6. 【請求項６】 高温排ガスがガスタービンから排出され
   る燃焼排ガスであることを特徴とする請求項１〜５何れ
   かに記載の燃焼加熱装置。
7. 【請求項７】 高温再生器が請求項１〜６何れかに記載
   の燃焼加熱装置を備えたことを特徴とする吸収冷温水
   機。