JP2002372201A - 自家発電システムにおけるエネルギーの効率的な利用方法及び装置 - Google Patents

自家発電システムにおけるエネルギーの効率的な利用方法及び装置

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JP2002372201A
JP2002372201A JP2001177109A JP2001177109A JP2002372201A JP 2002372201 A JP2002372201 A JP 2002372201A JP 2001177109 A JP2001177109 A JP 2001177109A JP 2001177109 A JP2001177109 A JP 2001177109A JP 2002372201 A JP2002372201 A JP 2002372201A
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steam
pressure
waste heat
boiler
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JP2001177109A
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Shigeo Miyata
茂男 宮田
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Spirax Sarco Ltd
Original Assignee
Spirax Sarco Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自家発電システムにおける廃熱利用の蒸気供
給方式において、バックアップボイラーの実質的な常時
稼働状態を防止し、稼働率を低下させることによって燃
料費の削減を図り得るようにすることを課題する。 【解決手段】 自家発電用のタービンからの廃熱を利用
して蒸気を生成する廃熱ボイラーの蒸気ラインに蒸気ヘ
ッダーを介してバックアップボイラーを接続し、該蒸気
ヘッダーの圧力を廃熱ボイラーからの蒸気ラインの圧力
より低い一定の圧力に設定し、廃熱蒸気ラインの負荷が
上昇し圧力がヘッダー内の圧力より低下したときに、バ
ックアップボイラーからの蒸気の補給を行うようにした
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】この発明は、自家発電用タービン
の廃熱を利用して蒸気を生成し、有効利用を図るように
したシステムにおいて、蒸気の無駄な消費を防止しエネ
ルギーの効率的な利用を図り得るようにした自家発電シ
ステムにおけるエネルギーの効率的な利用方法及び装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高圧蒸気によってタービンを作動
して発電を行い、工場や団地等の比較的狭い地域内の電
力需要を賄うようにした自家発電システムは公知であ
り、広く実用化され稼働している。この様な自家発電シ
ステムにあっては、タービンを作動した後に排出される
廃熱は未だ十分な熱エネルギーを保有しているため、そ
の有効利用を図るべく廃熱ボイラーに送給して蒸気を生
成させ、この蒸気を地域内の暖房や加熱に再利用してい
る。しかしながら、かかる廃熱を利用して生成した蒸気
は、蒸気生成量が制約されているため、蒸気の利用状況
によっては蒸気量に過不足が生ずる。蒸気量が過剰の場
合、回路に付設された一次圧制御弁で過剰な蒸気圧を大
気中に放出するようになっており、逆に蒸気が不足する
場合には、廃熱ボイラーとは別に都市ガス等の所望の熱
源により作動するバックアップボイラーによって、不足
する蒸気量を補うようにしている。
【0003】しかしながら、従来の自家発電システムに
おける廃熱利用の蒸気供給方式にあっては、バックアッ
プボイラーが常時稼働した状態にあり、バックアップボ
イラーの稼働率が高くなっているため、廃熱を有効利用
することによって燃料費の削減を図るという目的が実質
的に達成されない問題が生じている。これは、バックア
ップボイラーから送給される蒸気量により廃熱蒸気供給
回路の圧力が高くなって、回路に設置された一次圧制御
弁が常時開いた状態となり、圧力を大気中に放出させて
しまうため、回路は常時圧力不足の状態となりバックア
ップボイラーが常時稼働して圧力の不足を補っているこ
とに起因している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、自家発電
システムにおける廃熱利用の蒸気供給方式において、バ
ックアップボイラーの実質的な常時稼働状態を防止し、
稼働率を低下させることによって燃料費の削減を図り得
るようにすることを課題する。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明が採った手段は、自家発電用のタービンから
の廃熱を利用して蒸気を生成する廃熱ボイラーの蒸気ラ
インに蒸気ヘッダーを介してバックアップボイラーを接
続し、該蒸気ヘッダーの圧力を廃熱ボイラーからの蒸気
ラインの圧力より低い一定の圧力に設定し、廃熱蒸気ラ
インの負荷が上昇し圧力がヘッダー内の圧力より低下し
たときに、バックアップボイラーからの蒸気の補給を行
うようにしたことを特徴とする。
【0006】バックアップボイラーと蒸気ヘッダーの間
には減圧弁を配して、ヘッダー内の圧力を廃熱蒸気ライ
ンの圧力より低い一定の圧力に保持するようにしたこと
を特徴とする。
【0007】廃熱蒸気ラインに、セパレータを設置して
蒸気の乾き度を向上させて、バックアップボイラーから
の蒸気と混合したときの圧力変動を減少させるようにし
たことを特徴とする。
【0008】タービンからの廃熱で稼働される廃熱ボイ
ラーと、該ボイラーからの蒸気を所要の利用箇所に送給
する廃熱蒸気ラインと、該廃熱蒸気ラインを一定の圧力
に保持する圧力制御弁と、廃熱蒸気ラインに蒸気を補給
するバックアップボイラーと、前記廃熱ボイラーとバッ
クアップボイラーとの間に設置された蒸気ヘッダーと、
該蒸気ヘッダーと廃熱ボイラーとの間に設置されたセパ
レータ並びに蒸気ヘッダー内の圧力を廃熱蒸気ラインの
設定圧より低い圧力に設定する圧力制御弁とを含み、廃
熱蒸気ラインの圧力が蒸気ヘッダーの設定圧より低いと
きにバックアップボイラーを稼働するようにしたことを
特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明の好ましい実施の形態
を、以下に詳細に説明する。自家発電用のタービンから
の廃熱を利用して蒸気を生成する廃熱ボイラーの蒸気ラ
インに蒸気ヘッダーを介してバックアップボイラーを接
続し、該蒸気ヘッダーの圧力を廃熱ボイラーで生成され
る蒸気圧より低い一定の圧力に設定し、廃熱蒸気ライン
の負荷が上昇し圧力がヘッダー内の圧力より低下したと
きに、バックアップボイラーから廃熱蒸気ラインへの蒸
気の補給を行うようにし、負荷が減少して廃熱蒸気ライ
ンの圧力がヘッダー内の圧力より上昇した場合には、バ
ックアップボイラーからの蒸気の補給を停止すると共
に、廃熱蒸気ラインの過剰な蒸気圧を一次圧制御弁によ
り大気中に放出するようにしたことを特徴とする。バッ
クアップボイラーと蒸気ヘッダーの間には減圧弁を配し
て、ヘッダー内の圧力を廃熱蒸気ラインの圧力より低い
一定の圧力に保持するようにする。また、廃熱蒸気ライ
ンには、セパレータを設置して蒸気の乾き度を向上させ
て、バックアップボイラーからの蒸気と混合したときの
圧力変動を減少させるようにする。
【0010】
【実施例】図1を参照して、(1)は工場、団地或は複数
のビル群等の比較的狭い範囲の電力需要を賄う自家発電
システムのタービンであって、ガスタービン、蒸気ター
ビン等の所望のタービンである。該蒸気タービンを駆動
した後の廃熱は、廃熱ボイラー(2)に送給され蒸気を生
成する。廃熱ボイラー(2)は一般的には貫流ボイラーが
使用される。生成された蒸気は、廃熱蒸気ライン(3)で
所望の蒸気利用箇所に送られる。廃熱蒸気ライン(3)に
はセパレータ(4)が設置され蒸気中の水分を分離して蒸
気の乾き度を向上する。廃熱蒸気の乾き度を向上させる
ことにより、後述するバックアップ蒸気を混合したとき
の圧力変動を減少させることが出来、安定した圧力の蒸
気を送給することが出来る。(5)は、セパレータの後方
に配置された空圧式の一次圧制御弁であって、廃熱蒸気
の利用状況に応じて廃熱蒸気ライン(3)内の圧力が過剰
となったとき、過剰な蒸気を大気中に放出する。(6)
は、セパレータ(4)と一次圧制御弁(5)との間に接続さ
れるバックアップボイラーであって、廃熱蒸気ライン
(3)内の圧力が不足したとき、必要な蒸気を供給するこ
とが出来る。バックアップボイラー(6)は、空圧式の二
次圧制御弁、すなわち減圧弁(7)並びに蒸気ヘッダー
(8)を介して、廃熱蒸気ライン(3)に接続される。
【0011】廃熱ボイラー(2)で生成される蒸気の圧力
は、通常約0.8Mpag程度の一定圧力の蒸気であり、廃
熱蒸気ライン(3)で一定地域或はビル、団地内に送給さ
れ、加熱、暖房に使用される。一次圧制御弁(5)は、好
ましくは0.7Mpagの圧力に設定されており、蒸気の使
用が減少して廃熱蒸気ライン(3)の圧力が設定値以上に
上昇したとき、開弁して大気中に蒸気を放出する。バッ
クアップボイラー(6)では、通常0.74〜0.95Mpag
の圧力の蒸気が生成され、減圧弁(7)で0.65Mpagに
減圧されて蒸気ヘッダー(8)に送られる。かくして、蒸
気ヘッダー(8)内の圧力は、常に一次圧制御弁(5)で制
御されている廃熱蒸気ライン(3)の圧力よりも低い圧力
に設定されることになる。この結果、廃熱蒸気ライン
(3)からの廃熱蒸気を使用する機器での蒸気圧力が通常
値であり、該ラインの圧力が設定された0.7Mpagに維
持されている限り、バックアップボイラー(6)からの蒸
気の補給は不要であり、バックアップボイラー(6)が作
動することはない。蒸気の使用量が増加してライン(3)
の蒸気圧が0.65Mpag以下に低下した場合には、バッ
クアップボイラー(6)が作動して蒸気ライン(3)に必要
な蒸気を補給する。
【0012】すなわち、この発明にあってはバックアッ
プボイラー(6)からの蒸気圧を二次圧制御弁(7)で制御
して蒸気ヘッダー(8)における圧力を、一次圧制御弁
(5)で制御されている蒸気ライン(3)の設定圧より低い
圧力に設定してあるので、バックアップボイラー(6)が
無駄に作動されるのを防止することが出来る。これによ
り、バックアップボイラー(6)における都市ガスの無駄
な消費を抑制することが可能となる。本発明者が試算し
たところ、バックアップボイラー(6)の高燃焼時間比率
が従来のシステムでは77.9%と非常な高比率であっ
たのに対し、本発明の方式では14.1%と著しい低減
を図ることが出来、消費される都市ガスの削減率を42
%と大きく削減することが出来た。
【0013】
【発明の効果】この発明によれば、廃熱ボイラーとバッ
クアップボイラーとの間に、蒸気ヘッダーを配置し、該
蒸気ヘッダー内の圧力を一次圧制御弁で制御される圧力
より低い圧力に設定し、蒸気の使用量の増加により蒸気
ラインの蒸気圧が設定値より低下したときにのみバック
アップボイラーの稼働を行わせるようにして、バックア
ップボイラーの無駄な稼働による燃料の消費を抑制し、
燃料効率の向上を図ることが可能になる。また、廃熱ボ
イラーと蒸気ヘッダーとの間にセパレータを設置して、
蒸気の乾き度を向上させ、バックアップボイラーからの
蒸気と混合したときの圧力変化を減少させるようにして
あるので、前記廃熱ボイラーと蒸気ヘッダー間の圧力設
定によるバックアップボイラーの効率の向上と相俟って
より効果的な燃料ガスの消費削減を図ることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】蒸気回路図
【符号の説明】 (1)タービン (2)廃熱ボイラー (3)廃熱蒸気ライン (4)セパレータ (5)一次圧制御弁 (6)バックアップボイラー (7)二次圧制御弁 (8)蒸気ヘッダー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】自家発電用のタービンからの廃熱を利用し
    て蒸気を生成する廃熱ボイラーの蒸気ラインに蒸気ヘッ
    ダーを介してバックアップボイラーを接続し、該蒸気ヘ
    ッダーの圧力を廃熱ボイラーからの蒸気ラインの圧力よ
    り低い一定の圧力に設定し、廃熱蒸気ラインの負荷が上
    昇し圧力がヘッダー内の圧力より低下したときに、バッ
    クアップボイラーからの蒸気の補給を行うようにしたこ
    とを特徴とする自家発電におけるエネルギーの効率的な
    利用方法。
  2. 【請求項2】バックアップボイラーと蒸気ヘッダーの間
    には減圧弁を配して、ヘッダー内の圧力を廃熱蒸気ライ
    ンの圧力より低い一定の圧力に保持するようにしたこと
    を特徴とする請求項1記載の利用方法。
  3. 【請求項3】廃熱蒸気ラインに、セパレータを設置して
    蒸気の乾き度を向上させて、バックアップボイラーから
    の蒸気と混合したときの圧力変動を減少させるようにし
    たことを特徴とする請求項1又は2記載の利用方法。
  4. 【請求項4】タービンからの廃熱で稼働される廃熱ボイ
    ラーと、該ボイラーからの蒸気を所要の利用箇所に送給
    する廃熱蒸気ラインと、該廃熱蒸気ラインを一定の圧力
    に保持する圧力制御弁と、廃熱蒸気ラインに蒸気を補給
    するバックアップボイラーと、前記廃熱ボイラーとバッ
    クアップボイラーとの間に設置された蒸気ヘッダーと、
    該蒸気ヘッダーと廃熱ボイラーとの間に設置されたセパ
    レータ並びに蒸気ヘッダー内の圧力を廃熱蒸気ラインの
    設定圧より低い圧力に設定する圧力制御弁とを含み、廃
    熱蒸気ラインの圧力が蒸気ヘッダーの設定圧より低いと
    きにバックアップボイラーを稼働するようにしたことを
    特徴とする自家発電におけるエネルギーの効率的な利用
    装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008096087A (ja) * 2006-10-16 2008-04-24 Ebara Corp 蒸気ボイラ装置
JP2012042205A (ja) * 2010-05-14 2012-03-01 Miura Co Ltd ヒートポンプ式蒸気発生装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008096087A (ja) * 2006-10-16 2008-04-24 Ebara Corp 蒸気ボイラ装置
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