JP2002221008A - 排熱回収システム - Google Patents
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価な構成で動力を取り出して、排熱を有効
に回収する。 【解決手段】 エンジン１からの排ガスの熱により水蒸
気ボイラ５で水蒸気を発生させ、その水蒸気で水蒸気タ
ービン９を駆動する。エンジン１からのエンジン冷却後
のジャケット冷却水の熱により、蒸気発生装置１４でア
ンモニア−水系混合流体の気液混合蒸気を発生させ、そ
の気液混合蒸気から分留器１７で低温蒸気成分を分離
し、その低温蒸気成分により低温蒸気タービン１８を駆
動する。両タービン９，１８により発電機２２を駆動
し、エンジン１からの排熱を電力として回収する。水蒸
気ボイラ５を経た後の排ガスからの排熱によりアンモニ
ア−水系混合流体の気液混合蒸気を発生させ、その気液
混合蒸気をも分留器１７に供給し、分留器１７から低温
蒸気タービン１８に高温の低温蒸気成分を供給し、低温
蒸気タービン１８の出力を増加する。
に回収する。 【解決手段】 エンジン１からの排ガスの熱により水蒸
気ボイラ５で水蒸気を発生させ、その水蒸気で水蒸気タ
ービン９を駆動する。エンジン１からのエンジン冷却後
のジャケット冷却水の熱により、蒸気発生装置１４でア
ンモニア−水系混合流体の気液混合蒸気を発生させ、そ
の気液混合蒸気から分留器１７で低温蒸気成分を分離
し、その低温蒸気成分により低温蒸気タービン１８を駆
動する。両タービン９，１８により発電機２２を駆動
し、エンジン１からの排熱を電力として回収する。水蒸
気ボイラ５を経た後の排ガスからの排熱によりアンモニ
ア−水系混合流体の気液混合蒸気を発生させ、その気液
混合蒸気をも分留器１７に供給し、分留器１７から低温
蒸気タービン１８に高温の低温蒸気成分を供給し、低温
蒸気タービン１８の出力を増加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コジェネレーショ
ンシステムなどに用いるために、ディーゼルエンジン、
スターリングエンジン、ミラーサイクルガスエンジンな
どのエンジンから発生する排熱を回収して電力や動力を
取り出すように構成した排熱回収システムに関する。
ンシステムなどに用いるために、ディーゼルエンジン、
スターリングエンジン、ミラーサイクルガスエンジンな
どのエンジンから発生する排熱を回収して電力や動力を
取り出すように構成した排熱回収システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のシステムとしては、従来一般
に、エンジンから発生する排気ガスとの熱交換により水
蒸気を発生させ、この水蒸気で水蒸気タービンを駆動し
て動力や電力を得るように構成されている。ところが、
水蒸気を発生させた後の排ガスの温度が 200℃以上もあ
るにもかかわらず、何ら利用されずに捨てられていた。
また、同様に、エンジンからのエンジン冷却後のジャケ
ット冷却水も、その温度が85℃以上あるにもかかわら
ず、何ら利用されずに捨てられていた。
に、エンジンから発生する排気ガスとの熱交換により水
蒸気を発生させ、この水蒸気で水蒸気タービンを駆動し
て動力や電力を得るように構成されている。ところが、
水蒸気を発生させた後の排ガスの温度が 200℃以上もあ
るにもかかわらず、何ら利用されずに捨てられていた。
また、同様に、エンジンからのエンジン冷却後のジャケ
ット冷却水も、その温度が85℃以上あるにもかかわら
ず、何ら利用されずに捨てられていた。
【０００３】このような問題を解消するものとして、本
出願人は、特開平１１−３５０９２０号公報に開示され
るものを提案した。この公報例のものによれば、図３の
従来例の概略構成図に示すように、エンジン０１を冷却
した後のジャケット冷却水により水とそれよりも沸点が
低いアンモニアから成る２成分系混合流体を加熱して再
生器０２で２成分系混合流体のアンモニア蒸気を発生さ
せ、その再生器０２で発生した蒸気を吸収冷凍機の作動
熱源に利用するように構成している。
出願人は、特開平１１−３５０９２０号公報に開示され
るものを提案した。この公報例のものによれば、図３の
従来例の概略構成図に示すように、エンジン０１を冷却
した後のジャケット冷却水により水とそれよりも沸点が
低いアンモニアから成る２成分系混合流体を加熱して再
生器０２で２成分系混合流体のアンモニア蒸気を発生さ
せ、その再生器０２で発生した蒸気を吸収冷凍機の作動
熱源に利用するように構成している。
【０００４】また、エンジン０１からの排気ガスの高温
排熱により高温蒸気発生装置０３で水蒸気を発生させ、
その水蒸気で水蒸気タービン０４を駆動するとともに、
水蒸気タービン０４を経た水蒸気を復水器０５に戻すよ
うに構成している。更に、吸収冷凍機の凝縮器０６から
の低温蒸気成分と吸収器０７からの２成分系混合流体と
の混合液を、熱交換器０８により、高温蒸気発生装置０
３を経た排ガスで加熱し、２成分系混合流体の蒸気を発
生させ、その蒸気によって蒸気タービン０９を駆動し、
水蒸気タービン０４および蒸気タービン０９を同軸にし
て発電機０１０を駆動するように構成している。
排熱により高温蒸気発生装置０３で水蒸気を発生させ、
その水蒸気で水蒸気タービン０４を駆動するとともに、
水蒸気タービン０４を経た水蒸気を復水器０５に戻すよ
うに構成している。更に、吸収冷凍機の凝縮器０６から
の低温蒸気成分と吸収器０７からの２成分系混合流体と
の混合液を、熱交換器０８により、高温蒸気発生装置０
３を経た排ガスで加熱し、２成分系混合流体の蒸気を発
生させ、その蒸気によって蒸気タービン０９を駆動し、
水蒸気タービン０４および蒸気タービン０９を同軸にし
て発電機０１０を駆動するように構成している。
【０００５】そして、吸収冷凍機の蒸発器０１１におい
て、冷凍用媒体取り出し配管０１２を介して７〜８℃以
下の低温の冷凍用媒体などの冷熱を取り出すようにして
いる。更に、蒸発器０１１と復水器０５とを冷却水配管
０１３を介して接続し、７〜８℃以下の低温の２成分系
混合流体の低温蒸気成分で復水器０５を冷却し、水蒸気
を水に戻すように構成している。
て、冷凍用媒体取り出し配管０１２を介して７〜８℃以
下の低温の冷凍用媒体などの冷熱を取り出すようにして
いる。更に、蒸発器０１１と復水器０５とを冷却水配管
０１３を介して接続し、７〜８℃以下の低温の２成分系
混合流体の低温蒸気成分で復水器０５を冷却し、水蒸気
を水に戻すように構成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た公報例の場合、冷熱と動力とを同時に取り出すには都
合が良いが、このような構成を動力のみを取り出すのに
適用しようとすると、システム構成が高価になって適用
しづらい問題があった。
た公報例の場合、冷熱と動力とを同時に取り出すには都
合が良いが、このような構成を動力のみを取り出すのに
適用しようとすると、システム構成が高価になって適用
しづらい問題があった。
【０００７】すなわち、吸収冷凍機の再生器０２におい
て、アンモニアと水とを精度良く分離するための精留器
が必要であり、そのような精留器や蒸発器０１１などの
設備に起因して高価になる。また、凝縮器０６で凝縮さ
せた２成分系混合流体の低温蒸気成分を蒸発器０１１を
通じ、冷却水配管０１３を介して復水器０５に供給する
ようにしているが、この配管構成もコスト高の要因にな
っている。
て、アンモニアと水とを精度良く分離するための精留器
が必要であり、そのような精留器や蒸発器０１１などの
設備に起因して高価になる。また、凝縮器０６で凝縮さ
せた２成分系混合流体の低温蒸気成分を蒸発器０１１を
通じ、冷却水配管０１３を介して復水器０５に供給する
ようにしているが、この配管構成もコスト高の要因にな
っている。
【０００８】更に、復水器０５において、７〜８℃程度
まで冷却すると、水蒸気ランキンサイクルを構成する水
の場合、復水器０５での真空度が必要以上に高くなり、
その真空度を維持するためのシール構造や真空ポンプと
して高性能のものが必要になって、高価になる。そのう
え、真空度が高い低圧部分では、タービン効率が悪くて
動力の取り出しに有効ではない。
まで冷却すると、水蒸気ランキンサイクルを構成する水
の場合、復水器０５での真空度が必要以上に高くなり、
その真空度を維持するためのシール構造や真空ポンプと
して高性能のものが必要になって、高価になる。そのう
え、真空度が高い低圧部分では、タービン効率が悪くて
動力の取り出しに有効ではない。
【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明の排熱回収システ
ムは、安価な構成で動力を取り出して、排熱を有効に回
収できるようにすることを目的とし、また、請求項２に
係る発明の排熱回収システムは、排熱の回収効率をより
高めることができるようにすることを目的とし、そし
て、請求項３に係る発明の排熱回収システムは、低温蒸
気タービンの断熱効率をより高めることができるように
することを目的する。
たものであって、請求項１に係る発明の排熱回収システ
ムは、安価な構成で動力を取り出して、排熱を有効に回
収できるようにすることを目的とし、また、請求項２に
係る発明の排熱回収システムは、排熱の回収効率をより
高めることができるようにすることを目的とし、そし
て、請求項３に係る発明の排熱回収システムは、低温蒸
気タービンの断熱効率をより高めることができるように
することを目的する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の排
熱回収システムは、上述のような目的を達成するため
に、エンジン(1) からの排ガスを取り出す排ガス配管
(4) に、排ガスの熱によって水蒸気を発生する水蒸気ボ
イラ(5) を介装し、前記水蒸気ボイラ(5) に第１の循環
配管(8) を接続するとともに、前記第１の循環配管(8)
に、前記水蒸気ボイラ(5) で発生した水蒸気によって駆
動する水蒸気タービン(9) と、前記水蒸気タービン(9)
を経た後の水蒸気を水に戻す第１の復水器(10)とをその
順に直列接続し、前記エンジン(1) からのエンジン冷却
後のジャケット冷却水を取り出す冷却水配管(13)に、ジ
ャケット冷却水の熱によって、水よりも低温で蒸発を開
始する２成分系混合流体の気液混合蒸気を発生する蒸気
発生装置(14)を介装し、前記蒸気発生装置(14)に第２の
循環配管(16)を接続するとともに、前記第２の循環配管
(16)に、２成分系混合流体の気液混合蒸気から低温蒸気
成分を分離する分留器(17)と、前記分留器(17)で分離さ
れた低温蒸気成分によって駆動する低温蒸気タービン(1
8)と、前記低温蒸気タービン(18)を経た後の低温蒸気成
分を水に戻す第２の復水器(19)とをその順に直列接続
し、かつ、前記分留器(17)と前記第２の復水器(19)と
を、前記分留器(17)で分離された２成分系混合流体の液
成分を前記第２の復水器(19)に戻す第１の配管(20)を介
して接続し、前記水蒸気タービン(9) および前記低温蒸
気タービン(18)に駆動装置(22)を連動連結し、前記排ガ
ス配管(4) の前記水蒸気ボイラ(5) の下流側に、前記水
蒸気ボイラ(5) を経た後の排ガスからの排熱を取り出す
低温蒸気ボイラ(23)を介装し、前記低温蒸気ボイラ(23)
に、前記第２の復水器(19)と前記分留器(17)とを接続す
る第２の配管(24)を伝熱可能に設けて構成する。
熱回収システムは、上述のような目的を達成するため
に、エンジン(1) からの排ガスを取り出す排ガス配管
(4) に、排ガスの熱によって水蒸気を発生する水蒸気ボ
イラ(5) を介装し、前記水蒸気ボイラ(5) に第１の循環
配管(8) を接続するとともに、前記第１の循環配管(8)
に、前記水蒸気ボイラ(5) で発生した水蒸気によって駆
動する水蒸気タービン(9) と、前記水蒸気タービン(9)
を経た後の水蒸気を水に戻す第１の復水器(10)とをその
順に直列接続し、前記エンジン(1) からのエンジン冷却
後のジャケット冷却水を取り出す冷却水配管(13)に、ジ
ャケット冷却水の熱によって、水よりも低温で蒸発を開
始する２成分系混合流体の気液混合蒸気を発生する蒸気
発生装置(14)を介装し、前記蒸気発生装置(14)に第２の
循環配管(16)を接続するとともに、前記第２の循環配管
(16)に、２成分系混合流体の気液混合蒸気から低温蒸気
成分を分離する分留器(17)と、前記分留器(17)で分離さ
れた低温蒸気成分によって駆動する低温蒸気タービン(1
8)と、前記低温蒸気タービン(18)を経た後の低温蒸気成
分を水に戻す第２の復水器(19)とをその順に直列接続
し、かつ、前記分留器(17)と前記第２の復水器(19)と
を、前記分留器(17)で分離された２成分系混合流体の液
成分を前記第２の復水器(19)に戻す第１の配管(20)を介
して接続し、前記水蒸気タービン(9) および前記低温蒸
気タービン(18)に駆動装置(22)を連動連結し、前記排ガ
ス配管(4) の前記水蒸気ボイラ(5) の下流側に、前記水
蒸気ボイラ(5) を経た後の排ガスからの排熱を取り出す
低温蒸気ボイラ(23)を介装し、前記低温蒸気ボイラ(23)
に、前記第２の復水器(19)と前記分留器(17)とを接続す
る第２の配管(24)を伝熱可能に設けて構成する。
【００１１】水よりも低温で蒸発を開始する２成分系混
合流体としては、アンモニア−水系の混合流体、メタノ
ール−水系の混合流体等が使用できる。この２成分系混
合流体は、エンジン(1) からのエンジン冷却後のジャケ
ット冷却水を熱源とする蒸気発生装置(14)で、混合流体
から低温蒸発成分の蒸気を、すなわち、低温蒸気成分を
発生できればよく、主成分以外に若干の第三成分を含ん
でいてもよい。
合流体としては、アンモニア−水系の混合流体、メタノ
ール−水系の混合流体等が使用できる。この２成分系混
合流体は、エンジン(1) からのエンジン冷却後のジャケ
ット冷却水を熱源とする蒸気発生装置(14)で、混合流体
から低温蒸発成分の蒸気を、すなわち、低温蒸気成分を
発生できればよく、主成分以外に若干の第三成分を含ん
でいてもよい。
【００１２】また、請求項２に係る発明の排熱回収シス
テムは、上述のような目的を達成するために、請求項１
に係る発明の排熱回収システムにおいて、第２の循環配
管(16)の第２の復水器(19)と蒸気発生装置(14)との間の
箇所と、第１の配管(20)とにわたり、前記第２の復水器
(19)に戻される液成分の熱を前記蒸気発生装置(14)に供
給される２成分系混合流体に付与する予熱用熱交換器(2
5)を設けて構成する。
テムは、上述のような目的を達成するために、請求項１
に係る発明の排熱回収システムにおいて、第２の循環配
管(16)の第２の復水器(19)と蒸気発生装置(14)との間の
箇所と、第１の配管(20)とにわたり、前記第２の復水器
(19)に戻される液成分の熱を前記蒸気発生装置(14)に供
給される２成分系混合流体に付与する予熱用熱交換器(2
5)を設けて構成する。
【００１３】また、請求項３に係る発明の排熱回収シス
テムは、上述のような目的を達成するために、請求項１
または請求項２に記載の排熱回収システムにおいて、第
２の配管(24)の低温蒸気ボイラ(23)と分留器(17)との間
の箇所と、第２の循環配管(16)の前記分留器(17)と低温
蒸気タービン(18)との間の箇所とにわたり、前記分留器
(17)から前記低温蒸気タービン(18)に供給する低温蒸気
成分を加熱する過熱用熱交換器(31)を設けて構成する。
テムは、上述のような目的を達成するために、請求項１
または請求項２に記載の排熱回収システムにおいて、第
２の配管(24)の低温蒸気ボイラ(23)と分留器(17)との間
の箇所と、第２の循環配管(16)の前記分留器(17)と低温
蒸気タービン(18)との間の箇所とにわたり、前記分留器
(17)から前記低温蒸気タービン(18)に供給する低温蒸気
成分を加熱する過熱用熱交換器(31)を設けて構成する。
【００１４】
【作用】請求項１に係る発明の排熱回収システムの構成
によれば、エンジン(1) からの排ガスの高温部分の熱を
利用して水蒸気ボイラ(5) で水蒸気を発生させ、その水
蒸気によって水蒸気タービン(9) を駆動して駆動装置(2
2)を駆動し、例えば、電力や動力などを取り出すことが
できる。また、エンジン(1) からのエンジン冷却後のジ
ャケット冷却水の熱を利用して蒸気発生装置(14)で２成
分系混合流体の気液混合蒸気を発生させ、その２成分系
混合流体の気液混合蒸気を分留器(17)に供給して低温蒸
気成分を取り出し、更に、水蒸気ボイラ(5) で熱交換し
た後のエンジン(1) からの排ガス、換言すれば、エンジ
ン(1) からの排ガスの低温部分の熱を利用して低温蒸気
ボイラ(23)で第２の復水器(19)からの２成分系混合流体
の気液混合蒸気を発生させ、その気液混合蒸気をも分留
器(17)に供給して気液混合蒸気から低温蒸気成分を取り
出し、それらの合流させた低温蒸気成分により低温蒸気
タービン(18)を駆動して駆動装置(22)を駆動し、例え
ば、電力や動力などを取り出すことができる。
によれば、エンジン(1) からの排ガスの高温部分の熱を
利用して水蒸気ボイラ(5) で水蒸気を発生させ、その水
蒸気によって水蒸気タービン(9) を駆動して駆動装置(2
2)を駆動し、例えば、電力や動力などを取り出すことが
できる。また、エンジン(1) からのエンジン冷却後のジ
ャケット冷却水の熱を利用して蒸気発生装置(14)で２成
分系混合流体の気液混合蒸気を発生させ、その２成分系
混合流体の気液混合蒸気を分留器(17)に供給して低温蒸
気成分を取り出し、更に、水蒸気ボイラ(5) で熱交換し
た後のエンジン(1) からの排ガス、換言すれば、エンジ
ン(1) からの排ガスの低温部分の熱を利用して低温蒸気
ボイラ(23)で第２の復水器(19)からの２成分系混合流体
の気液混合蒸気を発生させ、その気液混合蒸気をも分留
器(17)に供給して気液混合蒸気から低温蒸気成分を取り
出し、それらの合流させた低温蒸気成分により低温蒸気
タービン(18)を駆動して駆動装置(22)を駆動し、例え
ば、電力や動力などを取り出すことができる。
【００１５】また、請求項２に係る発明の排熱回収シス
テムの構成によれば、分留器(17)から第２の復水器(19)
に戻される液成分の熱を利用して蒸気発生装置(14)に供
給される２成分系混合流体を加熱することができる。
テムの構成によれば、分留器(17)から第２の復水器(19)
に戻される液成分の熱を利用して蒸気発生装置(14)に供
給される２成分系混合流体を加熱することができる。
【００１６】また、請求項３に係る発明の排熱回収シス
テムの構成によれば、低温蒸気ボイラ(23)から分留器(1
7)に供給される気液混合蒸気の熱を利用して、分留器(1
7)から低温蒸気タービン(18)に供給する低温蒸気成分を
過熱用熱交換器(31)で加熱し、低温蒸気タービン(18)に
過熱蒸気を供給することができる。
テムの構成によれば、低温蒸気ボイラ(23)から分留器(1
7)に供給される気液混合蒸気の熱を利用して、分留器(1
7)から低温蒸気タービン(18)に供給する低温蒸気成分を
過熱用熱交換器(31)で加熱し、低温蒸気タービン(18)に
過熱蒸気を供給することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る排熱回収
システムの第１実施例を示す概略構成図であり、過給機
ＴＣを備えたエンジン１に、カップリング２を介して発
電機３が連動連結されている。
づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る排熱回収
システムの第１実施例を示す概略構成図であり、過給機
ＴＣを備えたエンジン１に、カップリング２を介して発
電機３が連動連結されている。
【００１８】過給機ＴＣに排ガス配管４が接続され、そ
の排ガス配管４に水蒸気ボイラ５が介装され、エンジン
１から取り出される排ガスの熱によって水蒸気を発生す
るように構成されている。図中６は、ＮＯｘ成分を除去
する脱硝装置を示している。
の排ガス配管４に水蒸気ボイラ５が介装され、エンジン
１から取り出される排ガスの熱によって水蒸気を発生す
るように構成されている。図中６は、ＮＯｘ成分を除去
する脱硝装置を示している。
【００１９】水蒸気ボイラ５に第１のポンプ７を介装し
た第１の循環配管８を接続するとともに、第１の循環配
管８に、水蒸気タービン９と第１の復水器１０とをその
順に直列接続して水蒸気のランキンサイクルが構成され
ている。これにより、水蒸気ボイラ５で発生した水蒸気
によって水蒸気タービン９を駆動するとともに、水蒸気
タービン９を経た後の水蒸気を第１の復水器１０で水に
戻すようになっている。
た第１の循環配管８を接続するとともに、第１の循環配
管８に、水蒸気タービン９と第１の復水器１０とをその
順に直列接続して水蒸気のランキンサイクルが構成され
ている。これにより、水蒸気ボイラ５で発生した水蒸気
によって水蒸気タービン９を駆動するとともに、水蒸気
タービン９を経た後の水蒸気を第１の復水器１０で水に
戻すようになっている。
【００２０】過給機ＴＣからエンジン１に燃焼用空気を
供給する給気管１１に第１および第２のインタークーラ
ーＣ１，Ｃ２が設けられ、その第１のインタークーラー
Ｃ１に、第１の循環配管８の水蒸気タービン９と第１の
復水器１０との中間箇所が導入され、第１の復水器１０
から水蒸気タービン９に供給される水の冷熱を燃焼用空
気の冷却に利用するように構成されている。また、第２
のインタークーラーＣには冷却水供給管２６が導入さ
れ、第１のインタークーラーＣ１で所望の冷却が行えな
いときに不足分の冷却を行うようになっている。
供給する給気管１１に第１および第２のインタークーラ
ーＣ１，Ｃ２が設けられ、その第１のインタークーラー
Ｃ１に、第１の循環配管８の水蒸気タービン９と第１の
復水器１０との中間箇所が導入され、第１の復水器１０
から水蒸気タービン９に供給される水の冷熱を燃焼用空
気の冷却に利用するように構成されている。また、第２
のインタークーラーＣには冷却水供給管２６が導入さ
れ、第１のインタークーラーＣ１で所望の冷却が行えな
いときに不足分の冷却を行うようになっている。
【００２１】第２のポンプ１２を介装した、エンジン１
からのエンジン冷却後のジャケット冷却水を取り出す冷
却水配管１３に、蒸気発生装置１４を介装し、その蒸気
発生装置１４に、第３のポンプ１５を介装した第２の循
環配管１６を接続するとともに、第２の循環配管１６
に、分留器１７と低温蒸気タービン１８と第２の復水器
１９とをその順に直列接続して、水よりも低温で蒸発を
開始する２成分系混合流体としてのアンモニア−水系混
合流体による動力回収サイクルが構成されている。
からのエンジン冷却後のジャケット冷却水を取り出す冷
却水配管１３に、蒸気発生装置１４を介装し、その蒸気
発生装置１４に、第３のポンプ１５を介装した第２の循
環配管１６を接続するとともに、第２の循環配管１６
に、分留器１７と低温蒸気タービン１８と第２の復水器
１９とをその順に直列接続して、水よりも低温で蒸発を
開始する２成分系混合流体としてのアンモニア−水系混
合流体による動力回収サイクルが構成されている。
【００２２】これにより、ジャケット冷却水の熱によっ
て、蒸気発生装置１４でアンモニア−水系混合流体の気
液混合蒸気を発生させ、分留器１７でアンモニア−水系
混合流体の気液混合蒸気から低温蒸気成分を分離し、低
温蒸気成分によって低温蒸気タービン１８を駆動すると
ともに、低温蒸気タービン１８を経た後の低温蒸気成分
を第２の復水器１９で水に戻すようになっている。
て、蒸気発生装置１４でアンモニア−水系混合流体の気
液混合蒸気を発生させ、分留器１７でアンモニア−水系
混合流体の気液混合蒸気から低温蒸気成分を分離し、低
温蒸気成分によって低温蒸気タービン１８を駆動すると
ともに、低温蒸気タービン１８を経た後の低温蒸気成分
を第２の復水器１９で水に戻すようになっている。
【００２３】分留器１７と第２の復水器１９とが第１の
配管２０を介して接続され、分留器１７で分離されたア
ンモニア−水系混合流体の液成分を第２の復水器１９に
戻すようになっている。
配管２０を介して接続され、分留器１７で分離されたア
ンモニア−水系混合流体の液成分を第２の復水器１９に
戻すようになっている。
【００２４】水蒸気タービン９および低温蒸気タービン
１８が同一の動力取出軸２１に設けられ、その動力取出
軸２１に駆動装置としての発電機２２が連動連結されて
いる。駆動装置としては、発電機２２に限らず、ポンプ
や圧縮機や各種の機械装置が適用できる。また、水蒸気
タービン９および低温蒸気タービン１８それぞれに個別
に動力取出軸を設け、その動力取出軸それぞれに個別に
駆動装置を連動連結するようにしても良い。
１８が同一の動力取出軸２１に設けられ、その動力取出
軸２１に駆動装置としての発電機２２が連動連結されて
いる。駆動装置としては、発電機２２に限らず、ポンプ
や圧縮機や各種の機械装置が適用できる。また、水蒸気
タービン９および低温蒸気タービン１８それぞれに個別
に動力取出軸を設け、その動力取出軸それぞれに個別に
駆動装置を連動連結するようにしても良い。
【００２５】排ガス配管４の水蒸気ボイラ５の下流側
に、水蒸気ボイラ５を経た後の排ガスからの排熱を取り
出す低温蒸気ボイラ２３が介装され、その低温蒸気ボイ
ラ２３に、第２の循環配管１６の第３のポンプ１５の下
流箇所と分留器１７とを接続する第２の配管２４が伝熱
可能に接続され、水蒸気ボイラ５を経た後の排ガスから
の排熱（約 200℃）によってアンモニア−水系混合流体
の高温の気液混合蒸気を発生させ、分留器１７に供給す
るようになっている。
に、水蒸気ボイラ５を経た後の排ガスからの排熱を取り
出す低温蒸気ボイラ２３が介装され、その低温蒸気ボイ
ラ２３に、第２の循環配管１６の第３のポンプ１５の下
流箇所と分留器１７とを接続する第２の配管２４が伝熱
可能に接続され、水蒸気ボイラ５を経た後の排ガスから
の排熱（約 200℃）によってアンモニア−水系混合流体
の高温の気液混合蒸気を発生させ、分留器１７に供給す
るようになっている。
【００２６】この構成により、分留器１７に、ジャケッ
ト冷却水の熱により蒸気発生装置１４で発生させたアン
モニア−水系混合流体の気液混合蒸気と、水蒸気ボイラ
５を経た後の排ガスからの排熱（約 200℃）により低温
蒸気ボイラ２３で発生させたアンモニア−水系混合流体
の高温の気液混合蒸気とを混合し、低温蒸気タービン１
８に高温の蒸気を供給して断熱効率を向上し、出力を増
加できるようになっている。
ト冷却水の熱により蒸気発生装置１４で発生させたアン
モニア−水系混合流体の気液混合蒸気と、水蒸気ボイラ
５を経た後の排ガスからの排熱（約 200℃）により低温
蒸気ボイラ２３で発生させたアンモニア−水系混合流体
の高温の気液混合蒸気とを混合し、低温蒸気タービン１
８に高温の蒸気を供給して断熱効率を向上し、出力を増
加できるようになっている。
【００２７】第２の循環配管１６の第２の復水器１９と
蒸気発生装置１４との間の箇所と、第１の配管２０とに
わたって予熱用熱交換器２５が設けられ、第２の復水器
１９に戻される液成分の熱を蒸気発生装置１４に供給さ
れるアンモニア−水系混合流体に付与し、排熱回収効率
を向上できるように構成されている。
蒸気発生装置１４との間の箇所と、第１の配管２０とに
わたって予熱用熱交換器２５が設けられ、第２の復水器
１９に戻される液成分の熱を蒸気発生装置１４に供給さ
れるアンモニア−水系混合流体に付与し、排熱回収効率
を向上できるように構成されている。
【００２８】第１および第２の復水器１０，１９、なら
びに、クーラーＣそれぞれには、クーリングタワーから
の冷却水供給管２６が導入されている。
びに、クーラーＣそれぞれには、クーリングタワーから
の冷却水供給管２６が導入されている。
【００２９】次に、上記第１実施例の排熱回収システム
のシミュレーションの結果について説明する。出力 6,0
00kwで効率40％、空気比 1.7のエンジン１を用い、低温
蒸気ボイラ２３への入口での排ガス温度が 200℃、ジャ
ケット冷却水から蒸気発生装置１４への入熱がエンジン
１の入力エネルギーの20％であるとした。また、低温蒸
気タービン１８の断熱効率が80％、発電機２２の発電効
率が90％であるとした。
のシミュレーションの結果について説明する。出力 6,0
00kwで効率40％、空気比 1.7のエンジン１を用い、低温
蒸気ボイラ２３への入口での排ガス温度が 200℃、ジャ
ケット冷却水から蒸気発生装置１４への入熱がエンジン
１の入力エネルギーの20％であるとした。また、低温蒸
気タービン１８の断熱効率が80％、発電機２２の発電効
率が90％であるとした。
【００３０】上記の結果、低温蒸気タービン１８（水蒸
気タービン９を除く）で得られる発電量は、エンジン１
の入力エネルギーの約 2.5％であった。これは、本出願
人が先に提案した排熱回収システム（特願２０００−３
９７３５０号）に比べて 0.5％向上できることが明らか
であった。先に提案した排熱回収システムは、低温蒸気
ボイラ（熱交換器）２３で発生させたアンモニア−水系
混合流体の気液混合蒸気を分留器に供給して低温蒸気成
分を分離した後、凝縮器で液化し、その低温蒸気成分の
液を予熱用熱交換器２９の上流側に供給し、蒸気発生装
置１４で発生する蒸気量を増大させるように構成したも
のである。この提案例の場合、低温蒸気ボイラ（熱交換
器）２３で発生させたアンモニア−水系混合流体の気液
混合蒸気が高温であるにもかかわらず、それを凝縮器で
冷却する分だけ、回収する熱エネルギー量が減少したも
のと推定される。
気タービン９を除く）で得られる発電量は、エンジン１
の入力エネルギーの約 2.5％であった。これは、本出願
人が先に提案した排熱回収システム（特願２０００−３
９７３５０号）に比べて 0.5％向上できることが明らか
であった。先に提案した排熱回収システムは、低温蒸気
ボイラ（熱交換器）２３で発生させたアンモニア−水系
混合流体の気液混合蒸気を分留器に供給して低温蒸気成
分を分離した後、凝縮器で液化し、その低温蒸気成分の
液を予熱用熱交換器２９の上流側に供給し、蒸気発生装
置１４で発生する蒸気量を増大させるように構成したも
のである。この提案例の場合、低温蒸気ボイラ（熱交換
器）２３で発生させたアンモニア−水系混合流体の気液
混合蒸気が高温であるにもかかわらず、それを凝縮器で
冷却する分だけ、回収する熱エネルギー量が減少したも
のと推定される。
【００３１】図２は、本発明に係る排熱回収システムの
第２実施例を示す概略構成図であり、第１実施例と異な
るところは次の通りである。すなわち、第２の配管２４
の低温蒸気ボイラ２３と分留器１７との間の箇所と、第
２の循環配管１６の分留器１７と低温蒸気タービン１８
との間の箇所とにわたって過熱用熱交換器３１が設けら
れ、分留器１７から低温蒸気タービン１８に供給する低
温蒸気成分を加熱できるように構成されている。他の構
成は第１実施例と同じであり、同一図番を付すことによ
り、その説明は省略する。
第２実施例を示す概略構成図であり、第１実施例と異な
るところは次の通りである。すなわち、第２の配管２４
の低温蒸気ボイラ２３と分留器１７との間の箇所と、第
２の循環配管１６の分留器１７と低温蒸気タービン１８
との間の箇所とにわたって過熱用熱交換器３１が設けら
れ、分留器１７から低温蒸気タービン１８に供給する低
温蒸気成分を加熱できるように構成されている。他の構
成は第１実施例と同じであり、同一図番を付すことによ
り、その説明は省略する。
【００３２】この第２実施例によれば、低温蒸気タービ
ン１８に供給する蒸気を過熱蒸気とすることができ、低
温蒸気タービン１８の断熱効率を一層向上できて出力を
一層増加できる。
ン１８に供給する蒸気を過熱蒸気とすることができ、低
温蒸気タービン１８の断熱効率を一層向上できて出力を
一層増加できる。
【００３３】上述エンジン１としては、ミラーサイクル
ガスエンジンやディーゼルエンジンやスターリングエン
ジンなど各種のガスエンジンを用いることができる。
ガスエンジンやディーゼルエンジンやスターリングエン
ジンなど各種のガスエンジンを用いることができる。
【００３４】また、上記実施例では、エンジン１によっ
て発電機３を駆動して電力を取り出す、いわゆるコジェ
ネレーションシステムを示したが、エンジン１によって
各種の機械装置を駆動する場合にも適用できる。
て発電機３を駆動して電力を取り出す、いわゆるコジェ
ネレーションシステムを示したが、エンジン１によって
各種の機械装置を駆動する場合にも適用できる。
【００３５】特許請求の範囲、課題を解決するための手
段、作用および効果それぞれにおいて、内容をわかりや
すくするために参照用として図番を付したが、そのこと
に制約されるものではない。
段、作用および効果それぞれにおいて、内容をわかりや
すくするために参照用として図番を付したが、そのこと
に制約されるものではない。
【００３６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明の排熱回収システムによれば、エンジン
(1) からの排ガスの高温部分の熱により発生させた水蒸
気で水蒸気タービン(9) を駆動して駆動装置(22)を駆動
し、電力や動力を取り出すから、エンジン(1) からの排
熱を有効に回収できる。また、エンジン(1) からのエン
ジン冷却後のジャケット冷却水の熱により蒸気発生装置
(14)で発生させた２成分系混合流体の気液混合蒸気と、
水蒸気ボイラ(5) で熱交換した後の、エンジン(1) から
の排ガスの低温部分の熱を利用して、低温蒸気ボイラ(2
3)で発生させた２成分系混合流体の気液混合蒸気とによ
り低温蒸気タービン(18)を駆動して駆動装置(22)を駆動
し、電力や動力を取り出すから、従来のような高価な精
留器や蒸発器などを用いずに、安価な構成で動力を取り
出して、エンジン(1) からの排熱を有効に回収できる。
しかも、水蒸気ボイラ(5) で熱交換した後の、エンジン
(1) からの排ガスの低温部分の熱は、低温部分といって
も約 200℃程度はあり、ジャケット冷却水の熱で発生さ
せる２成分系混合流体の気液混合蒸気よりも高温で、そ
れらを合流して分留器(17)で取り出される蒸気を高温に
でき、低温蒸気タービン(18)に高温の蒸気を供給して断
熱効率を高くでき、その出力を増加できる。
１に係る発明の排熱回収システムによれば、エンジン
(1) からの排ガスの高温部分の熱により発生させた水蒸
気で水蒸気タービン(9) を駆動して駆動装置(22)を駆動
し、電力や動力を取り出すから、エンジン(1) からの排
熱を有効に回収できる。また、エンジン(1) からのエン
ジン冷却後のジャケット冷却水の熱により蒸気発生装置
(14)で発生させた２成分系混合流体の気液混合蒸気と、
水蒸気ボイラ(5) で熱交換した後の、エンジン(1) から
の排ガスの低温部分の熱を利用して、低温蒸気ボイラ(2
3)で発生させた２成分系混合流体の気液混合蒸気とによ
り低温蒸気タービン(18)を駆動して駆動装置(22)を駆動
し、電力や動力を取り出すから、従来のような高価な精
留器や蒸発器などを用いずに、安価な構成で動力を取り
出して、エンジン(1) からの排熱を有効に回収できる。
しかも、水蒸気ボイラ(5) で熱交換した後の、エンジン
(1) からの排ガスの低温部分の熱は、低温部分といって
も約 200℃程度はあり、ジャケット冷却水の熱で発生さ
せる２成分系混合流体の気液混合蒸気よりも高温で、そ
れらを合流して分留器(17)で取り出される蒸気を高温に
でき、低温蒸気タービン(18)に高温の蒸気を供給して断
熱効率を高くでき、その出力を増加できる。
【００３７】また、請求項２に係る発明の排熱回収シス
テムによれば、分留器(17)から第２の復水器(19)に戻さ
れる液成分の熱を、蒸気発生装置(14)に供給される２成
分系混合流体の加熱に利用するから、排熱の回収効率を
より高めることができる。
テムによれば、分留器(17)から第２の復水器(19)に戻さ
れる液成分の熱を、蒸気発生装置(14)に供給される２成
分系混合流体の加熱に利用するから、排熱の回収効率を
より高めることができる。
【００３８】また、請求項３に係る発明の排熱回収シス
テムによれば、低温蒸気ボイラ(23)から分留器(17)に供
給される気液混合蒸気の熱を利用して、低温蒸気タービ
ン(18)に過熱蒸気を供給するから、低温蒸気タービン(1
8)の断熱効率を一層良好に高くできて、その出力を一層
増加できる。
テムによれば、低温蒸気ボイラ(23)から分留器(17)に供
給される気液混合蒸気の熱を利用して、低温蒸気タービ
ン(18)に過熱蒸気を供給するから、低温蒸気タービン(1
8)の断熱効率を一層良好に高くできて、その出力を一層
増加できる。
【図１】本発明に係る排熱回収システムの第１実施例を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る排熱回収システムの第２実施例を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図３】従来例の排熱回収システムを示す概略構成図で
ある。
ある。
１…エンジン ４…排ガス配管 ５…水蒸気ボイラ ８…第１の循環配管 ９…水蒸気タービン １０…第１の復水器 １３…冷却水配管 １４…蒸気発生装置 １６…第２の循環配管 １７…分留器 １８…低温蒸気タービン １９…第２の復水器 ２０…第１の配管 ２１…動力取出軸 ２２…駆動装置としての発電機 ２３…低温蒸気ボイラ ２４…第２の配管 ２５…予熱用熱交換器 ３１…過熱用熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｄ (72)発明者 小島 高明 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA09 BA20 BB00 BB05 BC06 BC07 BD00 DA03 DA14 DA30
Claims (3)
- 【請求項１】 エンジン(1) からの排ガスを取り出す排
ガス配管(4) に、排ガスの熱によって水蒸気を発生する
水蒸気ボイラ(5) を介装し、前記水蒸気ボイラ(5) に第
１の循環配管(8) を接続するとともに、前記第１の循環
配管(8) に、前記水蒸気ボイラ(5) で発生した水蒸気に
よって駆動する水蒸気タービン(9) と、前記水蒸気ター
ビン(9) を経た後の水蒸気を水に戻す第１の復水器(10)
とをその順に直列接続し、 前記エンジン(1) からのエンジン冷却後のジャケット冷
却水を取り出す冷却水配管(13)に、ジャケット冷却水の
熱によって、水よりも低温で蒸発を開始する２成分系混
合流体の気液混合蒸気を発生する蒸気発生装置(14)を介
装し、前記蒸気発生装置(14)に第２の循環配管(16)を接
続するとともに、前記第２の循環配管(16)に、２成分系
混合流体の気液混合蒸気から低温蒸気成分を分離する分
留器(17)と、前記分留器(17)で分離された低温蒸気成分
によって駆動する低温蒸気タービン(18)と、前記低温蒸
気タービン(18)を経た後の低温蒸気成分を水に戻す第２
の復水器(19)とをその順に直列接続し、かつ、前記分留
器(17)と前記第２の復水器(19)とを、前記分留器(17)で
分離された２成分系混合流体の液成分を前記第２の復水
器(19)に戻す第１の配管(20)を介して接続し、 前記水蒸気タービン(9) および前記低温蒸気タービン(1
8)に駆動装置(22)を連動連結し、 前記排ガス配管(4) の前記水蒸気ボイラ(5) の下流側
に、前記水蒸気ボイラ(5) を経た後の排ガスからの排熱
を取り出す低温蒸気ボイラ(23)を介装し、前記低温蒸気
ボイラ(23)に、前記第２の復水器(19)と前記分留器(17)
とを接続する第２の配管(24)を伝熱可能に設けてあるこ
とを特徴とする排熱回収システム。 - 【請求項２】請求項１に記載の排熱回収システムにおい
て、 第２の循環配管(16)の第２の復水器(19)と蒸気発生装置
(14)との間の箇所と、第１の配管(20)とにわたり、前記
第２の復水器(19)に戻される液成分の熱を前記蒸気発生
装置(14)に供給される２成分系混合流体に付与する予熱
用熱交換器(25)を設けてある排熱回収システム。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の排熱回収システ
ムにおいて、 第２の配管(24)の低温蒸気ボイラ(23)と分留器(17)との
間の箇所と、第２の循環配管(16)の前記分留器(17)と低
温蒸気タービン(18)との間の箇所とにわたり、前記分留
器(17)から前記低温蒸気タービン(18)に供給する低温蒸
気成分を加熱する過熱用熱交換器(31)を設けてある排熱
回収システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001017281A JP4375908B2 (ja) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | 排熱回収システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001017281A JP4375908B2 (ja) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | 排熱回収システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002221008A true JP2002221008A (ja) | 2002-08-09 |
| JP4375908B2 JP4375908B2 (ja) | 2009-12-02 |
Family
ID=18883515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001017281A Expired - Lifetime JP4375908B2 (ja) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | 排熱回収システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4375908B2 (ja) |
Cited By (10)
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| WO2012132514A1 (ja) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | 三菱重工業株式会社 | 排熱回収発電装置 |
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| CZ304409B6 (cs) * | 2013-04-22 | 2014-04-16 | VĂŤTKOVICE POWER ENGINEERING a.s. | Energetický zdroj s paroplynovou turbínou a parogenerátorem |
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| CZ305420B6 (cs) * | 2014-09-29 | 2015-09-09 | VĂŤTKOVICE POWER ENGINEERING a.s. | Zařízení pro výrobu elektřiny s využitím paroplynové směsi |
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| CN108825318A (zh) * | 2018-09-20 | 2018-11-16 | 北京宏远佰思德科技有限公司 | 一种低温工质发电系统及动力系统 |
-
2001
- 2001-01-25 JP JP2001017281A patent/JP4375908B2/ja not_active Expired - Lifetime
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