JP2011242039A - Waste heat recovery system and cogeneration system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原動機や燃料電池などの熱源の廃熱を回収する廃熱回収システムおよびそれを備えるコージェネレーションシステムに関する。 The present invention relates to a waste heat recovery system that recovers waste heat of a heat source such as a prime mover or a fuel cell, and a cogeneration system including the same.
従来、エンジンからの高温の排ガスによってボイラへの給水を予熱し、予熱した給水をフラッシュさせて溶存酸素を除去した脱気水とし、この脱気水を前記排ガスによって更に予熱してボイラに供給するようにした廃熱回収システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, feed water to the boiler is preheated with high-temperature exhaust gas from the engine, the preheated feed water is flushed to form deaerated water from which dissolved oxygen has been removed, and this deaerated water is further preheated with the exhaust gas and supplied to the boiler Such a waste heat recovery system is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1の廃熱回収システムでは、エンジンからの排ガス通路に給水予熱流路を配置してボイラへの給水を排ガスによって予熱するものであるために、ボイラ内の水位が所定範囲内にあって、ボイラへ給水していないときには、給水予熱流路内に給水が滞留し、回収した廃熱を直ちにボイラで消費することができないので、回収した廃熱を無駄なく使用することができず、廃熱の利用効率が低下してしまう、という課題がある。 However, in the waste heat recovery system of Patent Document 1 described above, the feed water preheating flow path is arranged in the exhaust gas passage from the engine to preheat the feed water to the boiler with the exhaust gas, so that the water level in the boiler is within a predetermined range. When the boiler is not supplying water, the supply water stays in the feed water preheating flow path, and the recovered waste heat cannot be immediately consumed by the boiler, so the recovered waste heat can be used without waste. However, there is a problem that the utilization efficiency of waste heat is reduced.
加えて、高燃焼や低燃焼といったボイラのバーナの燃焼状態、あるいは、ボイラへの給水の有無などによって、給水予熱流路内において、給水が排ガスによって加熱される熱量が変化し、水温が変動してしまうという、という課題もある。 In addition, depending on the combustion state of the boiler burner, such as high combustion or low combustion, or the presence or absence of water supply to the boiler, the amount of heat heated by the exhaust gas in the feed water preheating channel changes, and the water temperature fluctuates. There is also a problem that it ends up.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、廃熱の回収効率を高めると共に、廃熱回収における水温の変動を抑制できるようにすることを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above-mentioned subject, Comprising: While improving the recovery efficiency of waste heat, it aims at enabling it to suppress the fluctuation | variation of the water temperature in waste heat recovery.
上記目的を達成するために、本発明では、次のように構成している。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(1)本発明の廃熱回収システムは、熱源の廃熱を回収する廃熱回収システムであって、前記廃熱で水を加熱して温水を生成する熱交換器と、タンク内の水を前記熱交換器に供給する往き経路および前記熱交換器で生成される温水を前記タンクに戻す戻り経路を含む循環経路と、前記往き経路と前記戻り経路とを経路途中で連結する分岐経路と、前記戻り経路内の温水を、前記タンク側と前記分岐経路側とに分流する分流手段と、前記分流手段の分流を制御する制御手段とを具備している。 (1) A waste heat recovery system according to the present invention is a waste heat recovery system that recovers waste heat from a heat source, wherein a heat exchanger that heats water with the waste heat to generate hot water, and water in a tank A forward path that supplies the heat exchanger, a circulation path that includes a return path that returns the hot water generated in the heat exchanger to the tank, a branch path that connects the forward path and the return path in the middle of the path, A diversion unit for diverting the hot water in the return path to the tank side and the branch path side, and a control unit for controlling the diversion of the diversion unit are provided.
熱源としては、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービン等の原動機や燃料電池などを用いることができる。 As the heat source, a prime mover such as a gas engine, a diesel engine, or a gas turbine, a fuel cell, or the like can be used.
戻り管路を介してタンクに戻されてタンク内に貯留される温水は、例えば、ボイラ給水、給湯あるいは暖房などに利用するのが好ましい。 The hot water returned to the tank via the return pipe and stored in the tank is preferably used for boiler water supply, hot water supply or heating, for example.
本発明の廃熱回収システムによると、熱源からの廃熱を熱交換器で回収して温水を生成し、生成した温水をタンクに貯留してボイラ給水や給湯などに利用できる一方、ボイラに給水していないときや給湯していないときなどには、熱源からの廃熱を熱交換器で回収して循環経路を介してタンクに蓄熱することができるので、廃熱回収の効率を高めることができる。 According to the waste heat recovery system of the present invention, waste heat from a heat source is recovered by a heat exchanger to generate hot water, and the generated hot water can be stored in a tank and used for boiler water supply, hot water supply, etc. When heat is not being supplied or when hot water is not being supplied, waste heat from the heat source can be recovered with a heat exchanger and stored in the tank via the circulation path, increasing the efficiency of waste heat recovery. it can.
更に、分流手段は、熱交換器で廃熱を回収した戻り経路内の高温の温水を、タンク側と分岐経路側とに分流するので、分岐経路側に分流された高温の温水は、分岐経路を介して往き経路へ至り、この往き経路において、タンクからの低温の水と混合されることになる。したがって、分流手段の分流比を制御することによって、往き経路において、タンクからの低温の水と分岐経路からの高温の温水とを混合する比率を制御して、熱交換器へ供給する水の温度を調整することが可能となる。これによって、タンク内に貯留された温水を利用するボイラや給湯機器等の使用状態、例えば、ボイラへの給水の有無などによってタンク内の温水の水温が変動しても、熱交換器へ供給する水温が変動するのを抑制することができる。 Furthermore, since the diversion means diverts the hot water in the return path from which the waste heat has been recovered by the heat exchanger to the tank side and the branch path side, the hot water diverted to the branch path side To the outgoing route, where it is mixed with the cold water from the tank. Therefore, by controlling the diversion ratio of the diversion means, the temperature of the water supplied to the heat exchanger is controlled by controlling the ratio of mixing the low temperature water from the tank and the high temperature hot water from the branch path in the forward path. Can be adjusted. As a result, even if the temperature of the hot water in the tank fluctuates due to the usage state of the boiler or hot water supply equipment that uses the hot water stored in the tank, for example, the presence or absence of water supply to the boiler, it is supplied to the heat exchanger Fluctuation of the water temperature can be suppressed.
(2)本発明の廃熱回収システムの好ましい実施態様では、前記熱源が、発電機を駆動するエンジンであり、前記熱交換器が、前記エンジンの排気および前記エンジンの冷却媒体の少なくともいずれか一方と前記タンクから供給される水との間で熱交換を行うものである。 (2) In a preferred embodiment of the waste heat recovery system of the present invention, the heat source is an engine that drives a generator, and the heat exchanger is at least one of exhaust of the engine and a cooling medium of the engine. And heat exchange between the water supplied from the tank.
この実施態様によると、エンジンによって発電機を駆動して発電する一方、エンジンの排気や冷却媒体から廃熱を回収してタンクに蓄熱することができるので、コージェネレーションシステムの総合効率を高めることができる。 According to this embodiment, while the generator is driven by the engine to generate electricity, the waste heat can be recovered from the exhaust and cooling medium of the engine and stored in the tank, so that the overall efficiency of the cogeneration system can be improved. it can.
(3)本発明の廃熱回収システムの別の好ましい実施態様では、前記循環経路内を循環する水温を検出する水温センサを具備し、前記分流手段を、前記戻り経路と前記分岐経路との分岐連結部に設けた三方弁で構成し、前記制御手段は、前記水温センサの検出出力に基づいて、前記三方弁による分流比を制御するものである。 (3) In another preferred embodiment of the waste heat recovery system of the present invention, the waste heat recovery system includes a water temperature sensor that detects a water temperature circulating in the circulation path, and the branching means is a branch between the return path and the branch path. The three-way valve provided in the connecting portion is configured such that the control means controls the flow dividing ratio by the three-way valve based on the detection output of the water temperature sensor.
水温センサは、往き経路において、タンクからの低温の水と分岐経路からの高温の温水とが合流する合流点より下流側の水温を検出するのが好ましい。 The water temperature sensor preferably detects the water temperature downstream from the junction where the low-temperature water from the tank and the high-temperature hot water from the branch path merge in the forward path.
この実施態様によると、水温センサで検出される水温が設定温度になるように、三方弁による分流比を制御することによって、熱交換器へ供給される低温の温水の温度を設定温度に制御することができる。 According to this embodiment, the temperature of the low-temperature hot water supplied to the heat exchanger is controlled to the set temperature by controlling the diversion ratio by the three-way valve so that the water temperature detected by the water temperature sensor becomes the set temperature. be able to.
(4)本発明の廃熱回収システムの他の実施態様では、前記タンクは、ボイラへ給水する給水タンクであって、該給水タンクは、水温が高い高温槽と水温が低い低温槽との少なくとも2槽を具備すると共に、前記高温槽には前記戻り経路と前記ボイラへ給水する給水経路とが接続され、前記低温槽には前記往き経路が接続されている。 (4) In another embodiment of the waste heat recovery system of the present invention, the tank is a water supply tank that supplies water to the boiler, and the water supply tank includes at least a high-temperature tank having a high water temperature and a low-temperature tank having a low water temperature. In addition to having two tanks, the return path and a water supply path for supplying water to the boiler are connected to the high temperature tank, and the forward path is connected to the low temperature tank.
ボイラは、燃焼装置を有する標準ボイラであってもよいし、燃焼装置を有していない廃熱ボイラであってもよい。 The boiler may be a standard boiler having a combustion device or a waste heat boiler not having a combustion device.
高温槽と低温槽とは、各槽の水面が同一レベルを維持できるように連通路で連通されるのが好ましい。 The high temperature tank and the low temperature tank are preferably communicated with each other through a communication path so that the water level of each tank can be maintained at the same level.
給水タンクは、高温槽及び低温槽以外に中温槽など、3槽以上を具備するものであってもよい。 A water supply tank may comprise three or more tanks, such as an intermediate temperature tank, in addition to a high temperature tank and a low temperature tank.
給水タンクを単一の槽で構成すると、熱交換器から戻り経路を介して給水タンクに戻る高温の温水が、給水タンク内の低温の水と混合して水温が均一化される結果、ボイラ給水の水温が低下する一方、給水タンクから往き経路を介して熱交換器へ供給する水温が上昇することになり、廃熱の利用効率が低下する。 When the water supply tank is composed of a single tank, the hot water returning from the heat exchanger to the water supply tank via the return path is mixed with the low temperature water in the water supply tank to equalize the water temperature. The water temperature supplied from the water supply tank to the heat exchanger via the outgoing path rises, and the waste heat utilization efficiency decreases.
これに対して、この実施態様によると、給水タンクは、高温槽と低温槽とを具備し、熱源の廃熱を熱交換器で回収して生成された高温の温水は、戻り経路を介して高温槽へ供給され、この高温槽からの高温の温水が給水経路を介してボイラに供給される一方、低温槽からの水温の低い水は、往き経路を介して熱交換器に供給されて熱源の廃熱によって加熱されることになり、廃熱の利用効率が向上する。 On the other hand, according to this embodiment, the water supply tank includes a high-temperature tank and a low-temperature tank, and the high-temperature hot water generated by recovering the waste heat of the heat source with the heat exchanger passes through the return path. Hot water from the high-temperature tank is supplied to the boiler via the water supply path, while water having a low water temperature from the low-temperature tank is supplied to the heat exchanger via the forward path and is used as a heat source. It will be heated by the waste heat of, and the utilization efficiency of waste heat will improve.
(5)上記(4)の実施態様では、前記高温槽と前記低温槽とが、前記給水タンクの底壁から立設された仕切板によって当該給水タンク内部が2つに仕切られた各槽でそれぞれ構成され、前記仕切板には、前記両槽を連通する連通路が設けられている。 (5) In the embodiment of the above (4), the high temperature tank and the low temperature tank are each tank in which the interior of the water supply tank is divided into two by a partition plate erected from the bottom wall of the water supply tank. Each partition is configured, and the partition plate is provided with a communication path communicating the two tanks.
この実施態様によると、給水タンクを、連通路を有する仕切板で仕切ることによって、高温槽と低温槽とを容易に構成することができる。 According to this embodiment, the high-temperature tank and the low-temperature tank can be easily configured by partitioning the water supply tank with the partition plate having the communication path.
(6)本発明のコージェネレーションシステムは、上記(1)ないし(5)にかかる本発明の廃熱回収システムと、エンジン等の原動機と、前記原動機によって駆動される発電機とを具備している。 (6) The cogeneration system of the present invention includes the waste heat recovery system of the present invention according to the above (1) to (5), a prime mover such as an engine, and a generator driven by the prime mover. .
本発明のコージェネレーションシステムによると、原動機によって発電機を駆動して発電する一方、原動機の廃熱を回収してタンクに蓄熱することができるので、総合効率を高めることができる。更に、廃熱を回収する熱交換器へ供給する水温の変動を抑制することができる。 According to the cogeneration system of the present invention, the generator is driven by the prime mover to generate power, while the waste heat of the prime mover can be recovered and stored in the tank, so that the overall efficiency can be improved. Furthermore, the fluctuation | variation of the water temperature supplied to the heat exchanger which collect | recovers waste heat can be suppressed.
本発明によれば、熱源からの廃熱を熱交換器で回収して温水を生成し、生成した温水をタンクに貯留してボイラ給水や給湯などに利用できる一方、ボイラに給水していないときや給湯していないときなどには、熱源からの廃熱を熱交換器で回収して循環経路を介してタンクに蓄熱することができるので、廃熱回収の効率を高めることができる。 According to the present invention, waste heat from a heat source is recovered by a heat exchanger to generate hot water, and the generated hot water can be stored in a tank and used for boiler water supply or hot water supply, while not supplied to the boiler When the hot water is not supplied, the waste heat from the heat source can be collected by the heat exchanger and stored in the tank via the circulation path, so that the efficiency of waste heat recovery can be improved.
更に、熱交換器で廃熱を回収した戻り経路内の高温の温水を、タンク側と分岐経路側とに分流する分流手段の分流比を制御することによって、熱交換器へ供給する水の温度を調整することが可能となるので、タンク内に貯留された温水を利用するボイラや給湯機器等の使用状態、例えば、ボイラへの給水の有無などによって、熱交換器へ供給する水温が変動するのを抑制することができる。 Furthermore, the temperature of the water supplied to the heat exchanger is controlled by controlling the diversion ratio of the diversion means for diverting the hot water in the return path from which the waste heat has been recovered by the heat exchanger to the tank side and the branch path side. Therefore, the temperature of the water supplied to the heat exchanger varies depending on the state of use of the boiler or hot water supply equipment that uses the hot water stored in the tank, for example, the presence or absence of water supply to the boiler. Can be suppressed.
以下、図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に、本発明の実施形態に係る廃熱回収システムを備えるコージェネレーションシステムの構成の概略を示す。 In FIG. 1, the outline of a structure of a cogeneration system provided with the waste heat recovery system which concerns on embodiment of this invention is shown.
コージェネレーションシステムは、燃料を用いて発電すると共に、その際に発生する廃熱を利用する省エネルギーシステムである。この実施形態におけるコージェネレーションシステムは、特に、一般家庭、あるいは、ホテル、病院、店舗等の業務用需要家を対象とする、発電出力が、例えば300kW程度以下のマイクロコージェネレーションシステムである。 The cogeneration system is an energy saving system that generates power using fuel and uses waste heat generated at that time. The cogeneration system in this embodiment is a micro cogeneration system with a power generation output of about 300 kW or less, particularly for general households or business customers such as hotels, hospitals, stores, and the like.
この実施形態のコージェネレーションシステム1は、システム本体24として、エンジン2と、このエンジン2の出力軸2aに連結され、エンジン2によって駆動されて交流電力を発生する発電機3と、エンジン2で発生する廃熱を回収して温水を生成する熱交換器4と、を備える。エンジン2は、例えば、都市ガスを燃料とするガスエンジンである。発電機3はエンジン2により駆動されて発電し、その発電電力を、図示しない系統連系インバータを介して負荷に供給する。
A cogeneration system 1 according to this embodiment includes, as a system
このコージェネレーションシステム1は、廃熱回収システムを備えており、この廃熱回収システムは、エンジン2の廃熱を回収して温水を生成する前記熱交換器4と、この熱交換器4で生成した温水をボイラ5への給水として貯留する給水タンク6と、この給水タンク6と熱交換器4とを接続する循環管路(循環経路)7と、給水タンク6から給水されて蒸気を生成するボイラ5と、を備えている。
The cogeneration system 1 includes a waste heat recovery system. The waste heat recovery system recovers the waste heat of the engine 2 to generate hot water, and the heat exchanger 4 generates the heat heat. The
熱交換器4には、エンジン2の水冷用ジャケット(図示せず)を流れる冷却水が、管路8,9を介して循環される。すなわち、水冷用ジャケットを流れる冷却水は、エンジン2の廃熱によって加熱されて高温の冷却水となり、管路8を介して熱交換器4に供給されて該熱交換器4で放熱した後、管路9を介して再び水冷用ジャケットに供給されてエンジン2を冷却する。 In the heat exchanger 4, cooling water flowing through a water cooling jacket (not shown) of the engine 2 is circulated through the pipe lines 8 and 9. That is, the cooling water flowing through the water cooling jacket is heated by the waste heat of the engine 2 to become high-temperature cooling water, supplied to the heat exchanger 4 through the pipe line 8 and radiated by the heat exchanger 4, The engine 2 is cooled again by being supplied to the water cooling jacket through the pipe 9.
熱交換器4と給水タンク6とを接続する循環管路7は、循環ポンプ10が設けられて往き経路を形成する往き管路7aと、三方弁11が設けられて戻り経路を形成する戻り管路7bとを備えている。往き管路7aの循環ポンプ10が駆動されることによって、給水タンク6からの低温の水は、往き管路7aを介して分岐管路12からの高温の温水と混合されて熱交換器4に供給され、熱交換器4でエンジン2の水冷用ジャケットからの高温の冷却水と熱交換されて昇温され、その昇温された高温の温水は、戻り管路7bの三方弁11を介して給水タンク6に戻される。このような温水の循環は一定の流量で行われる。この温水の循環のため、循環ポンプ10は、エンジン2が運転されている間は、駆動されてエンジン2の廃熱を回収する。
A circulation line 7 that connects the heat exchanger 4 and the
更に、この実施形態では、往き管路7aを介して給水タンク6から熱交換器4へ供給される温水の水温変動を抑制するために、次のように構成している。
Furthermore, in this embodiment, in order to suppress fluctuations in the temperature of hot water supplied from the
すなわち、循環管路7の往き管路7aと戻り管路7bとは、上記のように分岐管路12で連結されており、戻り管路7bの分岐管路12との連結部分には、熱交換器4からの高温の温水を、給水タンク6側と分岐管路12側とに分流する分流手段としての三方弁11が設けられている。また、往き管路7aの分岐管路12との連結部分の下流側には、往き管路7a内の温水の水温を検出する水温センサ13が設置されており、この水温センサ13の検出出力に基づいて、三方弁11を制御する制御手段としてのコントローラ14が設けられている。
That is, the forward pipeline 7a and the return pipeline 7b of the circulation pipeline 7 are connected by the
この三方弁11によって、分岐管路12を介して往き管路7a側に分流された高温の温水は、給水タンク6からの低温の水と混合されて水温が調整され、この水温が調整された温水が、循環ポンプ10を介して熱交換器4に供給される。
The three-way valve 11 mixes the hot water, which is diverted to the outgoing pipe 7a side via the
コントローラ14は、水温センサ13によって検出される往き管路7a内の温水の温度が、予め設定されている温度になるように、三方弁11による分流比を制御する。
The
したがって、この実施形態によると、例えば、給水タンク6から給水されるボイラ5のバーナの燃焼状態やボイラ5への給水の有無によって給水タンク6内に貯留する温水の水温が変動しても、該給水タンク6から往き管路7aを介して熱交換器4に供給される温水の水温は、三方弁11の分流比の制御によって、設定温度になるように調整されることになり、これによって、熱交換器4へ供給される水温の変動を抑制することができる。なお、水温センサ13は、循環ポンプ10の上流側に設けられているが、循環ポンプ10の下流側に設けられてもよい。
Therefore, according to this embodiment, for example, even if the temperature of the hot water stored in the
この実施形態では、上述のように循環ポンプ10による循環流量は一定であり、エンジン2の負荷が一定であるとすると、熱交換器4で昇温されて戻り管路7bを介して給水タンク6に戻る高温の温水の水温は、例えば、75℃〜85℃であり、給水タンク6から往き管路7aに取り出される低温の水の水温は、例えば、2〜30℃であり、この低温の水と三方弁11によって分流された高温の温水とが混合されて、例えば、70℃〜80℃の設定温度に調整されて熱交換器4へ供給される。この実施形態では、熱交換器4の入口と出口との水温差Δtは、略5℃となる。
In this embodiment, as described above, if the circulation flow rate by the
この実施形態の廃熱回収システムでは、給水タンク6は、その内部空間が、上部の空間を除いて、底壁から立設されたSUS等の金属製の仕切板15によって高温の温水が貯留される高温槽6aと低温の温水が貯留される低温槽6bとの2槽に仕切られており、仕切板15の下部には、両槽6a,6bを連通する連通孔15aが形成されている。
In the waste heat recovery system of this embodiment, the hot water of the
低温槽6b下部には、循環管路7の往き管路7aが接続される一方、高温槽6a上部には、循環管路7の戻り管路7bが接続されている。低温槽6bに貯留される低温の水は、往き管路7aを介して熱交換器4に供給され、熱交換器4でエンジン2の水冷用ジャケットからの高温の冷却水で加熱されて昇温され、その昇温された高温の温水は、戻り管路7bを介して高温槽6aへ戻るように構成されている。
The forward line 7a of the circulation line 7 is connected to the lower part of the low temperature tank 6b, while the return line 7b of the circulation line 7 is connected to the upper part of the
給水タンク6の高温槽6a下部には、ボイラ5への給水管路16が接続されており、この給水管路16には、給水ポンプ23が設置されている。この給水ポンプ23が駆動されると、高温槽6aの高温の温水は、ボイラ5へ給水される。
A
また、給水タンク6の低温槽6b下部には、軟水器17及び脱酸素装置18が配置された補給水管路19が接続されており、例えば、2℃〜30℃の脱気された軟水が給水タンク6に補給される。
In addition, a
軟水器17は、補給水を、例えばナトリウム型陽イオン交換樹脂により処理し、補給水に含まれる硬度分、すなわち、カルシウムイオンおよびマグネシウムイオンをナトリウムイオンに置換して軟化水するものである。また、脱酸素装置18は、軟水器17で得られた軟水中に含まれる溶存酸素を除去するものであり、例えば、分離膜(中空糸膜)を用いて溶存酸素を除去するものである。
The
給水タンク6には、図示しない水位検出器が設けられており、この水位検出器による検出信号に基づいて、脱酸素装置18が制御されて給水タンク6内の水位が設定範囲に維持されるように補給水が給水される。この実施形態では、給水タンク6内の水位は、仕切板15よりも上方に維持される。なお、給水タンク6の水面には、脱気された軟水が空気と接触することで、再び酸素が溶け込むのを防止するために、多数のビーズ20が浮かべられている。
The
この実施形態では、給水タンク6は、仕切板15によって高温槽6aと低温糟6bとに仕切られ、熱交換器4で高温の冷却水によって加熱されて昇温した高温の温水は、高温槽6aに戻されるので、高温槽6aの高温の温水に、低温槽6b下部の低温の水が混合するのを抑制して、高温の温水の水温が低下するのを抑制することができる。そして、高温槽6aの高温の温水を、給水管路16を介してボイラ5に供給することができる一方、低温槽6bの低温の水を、熱交換器4に供給して廃熱を回収できるので、廃熱の利用効率が向上する。なお、給水タンク6の上部空間は、上述のように仕切板15で仕切られていないけれども、給水タンク6内の温水の水温は、上部ほど高温となっているので、仕切板15の上方では、比較的高温の温水が流通するので、高温の温水の水温低下が抑制される。
In this embodiment, the
給水タンク6から給水されるボイラ5は、蒸気圧に応じて、バーナの燃焼が高燃焼状態あるいは低燃焼状態に制御される。また、ボイラ5内の水位が検出され、この検出された水位に基づいて、上記給水ポンプ23が駆動あるいは停止されて、給水タンク6からの給水が制御され、ボイラ5内の水位が所定の範囲内に維持される。ボイラ5で発生した蒸気は、スチームヘッダ21に溜められた後、スチームヘッダ21から蒸気を使用する熱交換器等の負荷機器22に供給される。負荷機器22では、蒸気の熱を使用するため、蒸気は熱を奪われて凝縮し、ドレンとなって負荷機器22から排出される。この実施形態では、負荷機器22から排出されたドレンを、給水タンク6内に回収するようにしている。
In the
上記構成のコージェネレーションシステム1では、エンジン2を運転して発電機3を駆動して交流電力を発生させる。これと同時に、循環管路7の往き管路7aに設置された循環ポンプ10を駆動して給水タンク6から低温の水を、熱交換器4に供給する。熱交換器4では、往き管路7aからの低温の水が、エンジン2の廃熱によって加熱された高温の冷却水と熱交換して昇温され、昇温された高温の温水が、循環管路7の戻り管路7bを介して給水タンク6に供給されて貯留される。このとき、戻り管路7bに設けられた三方弁11によって、熱交換器4からの高温の温水が、分岐管路12を介して往き管路7a側に分流され、給水タンク6からの低温の水と混合されて、熱交換器4へ供給される水の温度が設定温度に調整される。
In the cogeneration system 1 having the above configuration, the engine 2 is operated to drive the
給水タンク6に貯留された高温の温水は、給水ポンプ23が駆動されることによって、ボイラ5に給水される。ボイラ5の燃焼中には、加熱によってボイラ水が沸騰し、蒸気を生成する。この蒸気は、スチームヘッダ21を介して負荷機器22へ供給される。負荷機器22で生じたドレンは、給水タンク6に回収される。
The hot hot water stored in the
以上のようにエンジン2の廃熱を回収する熱交換器4と給水タンク6とを循環管路7で接続し、給水タンク6から低温の水を熱交換器4に供給し、熱交換器4で廃熱によって加熱昇温された高温の温水を給水タンク6に戻すので、ボイラ5内の水位が所定範囲内にあって、ボイラ5へ給水していないときであっても、給水タンク6に蓄熱することができ、廃熱回収の効率が向上する。
As described above, the heat exchanger 4 that recovers the waste heat of the engine 2 and the
また、給水タンク6から往き管路7aを介して熱交換器4に供給される温水の水温は、三方弁11による分流比を制御することによって、設定温度に調整されるので、例えば、ボイラ5のバーナの燃焼状態やボイラ5への給水の有無によって給水タンク6内に貯留されている温水の温度が変動しても、給水タンク6から熱交換器4に供給される温水の水温は、変動することなく、設定温度に制御されることになる。
Further, the temperature of the hot water supplied from the
更に、給水タンク6は、仕切板15によって高温槽6aと低温糟6bとに仕切られているので、熱交換器4から高温槽6aに戻される高温の温水が、低温槽6bの低温の水と混合して温度が均一化するのが抑制され、高温槽6aの高温の温水を、ボイラ5に給水することができる一方、低温槽6bの低温の水を、熱交換器4に供給して廃熱を回収できるので、廃熱の利用効率が向上する。
Furthermore, since the
上述の実施形態では、分流手段として三方弁11を設けたけれども、分流手段は、三方弁に限らず、例えば、通常の二方弁を2つ設けて分流比を制御してもよい。 In the above-described embodiment, the three-way valve 11 is provided as the diversion unit. However, the diversion unit is not limited to the three-way valve, and for example, two normal two-way valves may be provided to control the diversion ratio.
上述の実施形態では、単一のタンクを仕切って高温槽と低温槽とを区画形成したけれども、本発明の他の実施形態として、二つの個別のタンクによって高温槽と低温槽とをそれぞれ構成してもよく、この場合、各タンクは、連通管で連通させるのが好ましい。 In the above-described embodiment, a single tank is partitioned to form a high-temperature tank and a low-temperature tank. However, as another embodiment of the present invention, a high-temperature tank and a low-temperature tank are configured by two individual tanks, respectively. In this case, it is preferable that the tanks communicate with each other through a communication pipe.
上述の実施形態では、エンジン2の冷却水の流路に熱交換器4を設けて熱交換したけれども、本発明の他の実施形態として、エンジン2の排ガスの流路に熱交換器を設けて排ガスと熱交換するようにしてもよく、あるいは、エンジン2の冷却水の流路及び排ガスの流路に熱交換器をそれぞれ設けて、冷却水及び排ガスと熱交換するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the heat exchanger 4 is provided in the cooling water flow path of the engine 2 to perform heat exchange. However, as another embodiment of the present invention, a heat exchanger is provided in the exhaust gas flow path of the engine 2. Heat exchange with the exhaust gas may be performed, or heat exchangers may be provided in the cooling water flow path and the exhaust gas flow path of the engine 2 to exchange heat with the cooling water and the exhaust gas.
上述の実施形態では、給水タンク6に貯留した温水は、ボイラ給水としたけれども、給湯や暖房などに利用するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the hot water stored in the
本発明は、廃熱回収システムやコージェネレーションシステムとして有用である。 The present invention is useful as a waste heat recovery system or a cogeneration system.
1 コージェネレーションシステム
2 エンジン
3 発電機
4 熱交換器
5 ボイラ
6 給水タンク
6a 高温槽
6b 低温槽
7 循環管路(循環経路)
7a 往き管路(往き経路)
7b 戻り管路(戻り経路)
10 循環ポンプ
11 三方弁
12 分岐経路(分岐管路)
13 水温センサ
14 コントローラ
15 仕切板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cogeneration system 2
7a Outward route (outward route)
7b Return pipeline (return route)
10 Circulating pump 11 Three-
13
Claims (6)
前記廃熱で水を加熱して温水を生成する熱交換器と、
タンク内の水を前記熱交換器に供給する往き経路および前記熱交換器で生成される温水を前記タンクに戻す戻り経路を含む循環経路と、
前記往き経路と前記戻り経路とを経路途中で連結する分岐経路と、
前記戻り経路内の温水を、前記タンク側と前記分岐経路側とに分流する分流手段と、
前記分流手段の分流を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする廃熱回収システム。 A waste heat recovery system for recovering waste heat from a heat source,
A heat exchanger for generating hot water by heating water with the waste heat;
A circulation path including a return path for supplying water in the tank to the heat exchanger and a return path for returning the hot water generated in the heat exchanger to the tank;
A branch path connecting the forward path and the return path in the middle of the path;
A diversion means for diverting the warm water in the return path to the tank side and the branch path side;
Control means for controlling the diversion of the diversion means;
A waste heat recovery system comprising:
前記熱交換器が、前記エンジンの排気および前記エンジンの冷却媒体の少なくともいずれか一方と前記タンクから供給される水との間で熱交換を行う、
請求項1に記載の廃熱回収システム。 The heat source is an engine driving a generator;
The heat exchanger performs heat exchange between at least one of the engine exhaust and the engine cooling medium and water supplied from the tank;
The waste heat recovery system according to claim 1.
前記分流手段を、前記戻り経路と前記分岐経路との分岐連結部に設けた三方弁で構成し、
前記制御手段は、前記水温センサの検出出力に基づいて、前記三方弁による分流比を制御する、
請求項1または2に記載の廃熱回収システム。 Comprising a water temperature sensor for detecting the water temperature circulating in the circulation path;
The diversion means is constituted by a three-way valve provided at a branch connection portion between the return path and the branch path,
The control means controls a diversion ratio by the three-way valve based on a detection output of the water temperature sensor.
The waste heat recovery system according to claim 1 or 2.
該給水タンクは、水温が高い高温槽と水温が低い低温槽との少なくとも2槽を具備すると共に、
前記高温槽には前記戻り経路と前記ボイラへ給水する給水経路とが接続され、
前記低温槽には前記往き経路が接続される、
請求項1ないし3のいずれかに記載の廃熱回収システム。 The tank is a water supply tank for supplying water to a boiler,
The water supply tank comprises at least two tanks, a high temperature tank having a high water temperature and a low temperature tank having a low water temperature,
The return path and a water supply path for supplying water to the boiler are connected to the high-temperature tank,
The forward path is connected to the low temperature bath,
The waste heat recovery system according to any one of claims 1 to 3.
前記仕切板には、前記両槽を連通する連通路が設けられる、
請求項4に記載の廃熱回収システム。 The high-temperature tank and the low-temperature tank are each constituted by each tank in which the interior of the water supply tank is divided into two by a partition plate erected from the bottom wall of the water supply tank,
The partition plate is provided with a communication path that communicates the two tanks.
The waste heat recovery system according to claim 4.
エンジン等の原動機と、
前記原動機によって駆動される発電機と、
を具備することを特徴とするコージェネレーションシステム。 The waste heat recovery system according to any one of claims 1 to 5,
A prime mover such as an engine,
A generator driven by the prime mover;
A cogeneration system comprising:
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