JP2012007818A - 排ガスの余熱回収装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排ガスの余熱回収装置1は、排ガスを大気中に放出する煙突10に至るダクトに、排ガスの顕熱を利用して被加熱水を加熱する乾式エコノマイザ2と、乾式エコノマイザ2の下流側に配設されて排ガスの凝縮潜熱を利用して被加熱水を加熱する凝縮エコノマイザ4とを備える。ダクトは乾式エコノマイザ2が設けられる前段側ダクト6と、前段側ダクト6に接続して排ガス流を上昇流に変える後段側ダクト8から構成され、後段側ダクト8に凝縮エコノマイザ4を設置して、凝縮エコノマイザ4の上部5近傍で排ガスが凝縮温度に達するように構成した。
【選択図】図1
Description
前記ダクトは前記乾式エコノマイザが設けられる前段側ダクトと、該前段側ダクトに接続して排ガス流を上昇流に変える後段側ダクトから構成され、該後段側ダクトに前記凝縮エコノマイザを設置して、該凝縮エコノマイザの上部近傍で前記排ガスが凝縮温度に達するように構成したことを特徴とする。
また、発生したドレンは、凝縮エコノマイザの上部近傍から下へ落下するとき、水管群と接触するだけでなく、上昇流の排ガスと対向となるように落下するので、凝縮エコノマイザを流れる排ガス中の水蒸気分圧を増加させることができる。このため、凝縮エコノマイザでの凝縮量が増加して凝縮効率が上がり、排ガスの余熱回収率が上がる。
また、煙突から大気中に放出される排ガスの白煙を検知する白煙検知手段の検知結果に基づいて、加熱手段の加熱状態を制御することができるので、白煙が発生しないように排ガス温度を調整することができる。
また、白煙検知手段の検知結果に基づいて、白煙濃度の増加に応じてガスヒータの回転数を上げるので、白煙が発生しないように排ガス温度を効率よく調整することができる。
また、白煙検知手段の検知結果に基づいて、白煙濃度の増加に応じてダンパの開度を大きくすることができるので、白煙が発生しないようにバイパス流路の排ガス流量を調節できる。よって、排ガス温度を効率よく調整することができる。
さらに、バイパス流路とダンパとから構成されている加熱手段は、構造が簡単で設備コストを低減することができる。
これにより、凝縮エコノマイザを流れる排ガスに向かって水を噴霧するので、凝縮エコノマイザを流れる排ガス中の水蒸気分圧をより一層増加させることができる。このため、凝縮エコノマイザでの凝縮量が増加して凝縮効率が上がり、排ガスの余熱回収率が上がる。
また、噴霧ノズルにより排ガス中へ噴霧する水の温度が凝縮エコノマイザへの被加熱水の入口温度と出口温度との間の温度に設定されているので、排ガスを急激に冷却させることなく、凝縮効率の低下を防止できる。
これにより、排ガスの流れ方向に対向するように、乾式エコノマイザおよび凝縮エコノマイザを流れる被加熱水の流れ方向を設けたので、熱回収効率を向上させることができる。
また、発生したドレンは、凝縮エコノマイザの上部近傍から下へ落下するとき、水管群と接触するだけでなく、上昇流の排ガスと対向となるように落下するので、凝縮エコノマイザを流れる排ガス中の水蒸気分圧を増加させることができる。このため、凝縮エコノマイザでの凝縮量が増加して凝縮効率が上がり、排ガスの余熱回収率が上がる。
図1は、本発明の実施形態1に係る排ガスの余熱回収装置の一例を示す概略構成図である。図2は、凝縮エコノマイザの近傍に設置される噴霧ノズルの設置例を示す概略図である。
乾式エコノマイザ2および凝縮エコノマイザ4は、被加熱水(ボイラ水)が流通する水管を備える。水管の材質は、耐食性を向上させる観点から、オーステナイト形ステンレスの中でも特にモリブデンを添加したSUS316Lを用いることが好ましい。
これにより、排ガスの流れ方向に対向するように、乾式エコノマイザ2および凝縮エコノマイザ4を流れる被加熱水の流れ方向を設けたので、熱回収効率を向上させることができる。
発生したドレンは、凝縮エコノマイザの上部5近傍から下へ落下して、凝縮エコノマイザ4を構成する水管群と接触するので、水管の管外壁を上部から下部にわたって湿潤状態に維持する。このため、凝縮エコノマイザ4での水管群において乾湿サイクルを防止することができ、応力腐食割れを防止することができる。
なお、ドレンは、凝縮エコノマイザ4の水管群や上昇流の排ガスと接触した後、ドレン排出口7から排出される。
噴霧ノズル9は、例えば、図2(a)に示すように、凝縮エコノマイザ4の下部側(排ガス流れ上流側)に設置してもよいし、図2(b)に示すように、凝縮エコノマイザ4の内部に設置してもよい。また、図2(c)に示すように、凝縮エコノマイザ4の上部側(排ガス流れ下流側)に設置してもよい。
特に、図2(c)に示すように、噴霧ノズル9を凝縮エコノマイザ4の上部側に設置した場合は、凝縮エコノマイザ4を構成する水管11の乾燥を防止することが期待でき、全体的に水管11の管外壁を湿潤状態に維持する。よって、排ガス中の水蒸気分圧を増加させるだけでなく、凝縮エコノマイザ4での乾湿サイクルを防止することができ、効果的に応力腐食割れを防止することができる。
例えば、凝縮エコノマイザ4への被加熱水の入口温度を20℃、出口温度を60℃とした場合、図2(a)に示すように、凝縮エコノマイザ4の下部側から噴霧する水の温度を55℃としてもよい。また、図2(c)に示すように、凝縮エコノマイザ4の上部側から噴霧する水の温度を20℃としてもよい。
これにより、噴霧ノズルにより排ガス中へ噴霧する水の温度が凝縮エコノマイザへの被加熱水の入口温度と出口温度との間の温度に設定されているので、排ガスを急激に冷却させることなく、凝縮効率の低下を防止できる。
次に、実施形態2に係る排ガスの余熱回収装置について説明する。
図4は、実施形態2に係る排ガスの余熱回収装置を示す概略構成図である。
本実施形態において、加熱手段14は、熱回収部16と再加熱部18とを有するガス・ガスヒータである。ガス・ガスヒータ14は、後述する熱回収部16と再加熱部18とが交互に位置されるように伝熱層板20を回転させることで、前段側ダクト6の排ガス熱を凝縮エコノマイザ4の排ガス流れ下流側に熱伝達して、凝縮エコノマイザ4の排ガス流れ下流側の排ガスを加熱する。
例えば、乾式エコノマイザ2から流出した排ガス温度を180℃とした場合、熱回収部16で熱回収された排ガスは、60〜80℃まで低下する。
例えば、凝縮エコノマイザ4から流出した排ガス温度を30〜50℃とした場合、再加熱部18で再加熱された排ガスは、80〜100℃まで上昇する。
このように、白煙検知手段12の検知結果に基づいて、白煙濃度の増加に応じてガス・ガスヒータ14の回転数を上げるので、白煙が発生しないように排ガス温度を効率よく調整することができる。
次に、実施形態3に係る排ガスの余熱回収装置について説明する。
図5は、実施形態3に係る排ガスの余熱回収装置を示す概略構成図である。
また、白煙検知手段12の検知結果に基づいて、白煙濃度の増加に応じてダンパ32の開度を大きくすることができるので、白煙が発生しないようにバイパス流路28の排ガス流量を調節できる。よって、排ガス温度を効率よく調整することができる。
さらに、バイパス流路28とダンパ32とから構成されている上述の加熱手段は、構造が簡単なため、設備コストを低減することができる。
具体的には、図5に示すように、上述の構成の他に、低温乾式エコノマイザ26と、バイパス流路30と、ダンパ34とをさらに備えてもよい。
このような低温乾式エコノマイザ26によって、乾式エコノマイザ2から流出した排ガスの残留余熱を回収することにより、凝縮エコノマイザ4に流入される排ガス温度を低下させて、凝縮エコノマイザ4の凝縮効率を高めることができる。
なお、図示しないが、熱効率を向上させる観点から、脱気器を介して、熱交換後の低温乾式エコノマイザ26の出口被加熱水を乾式エコノマイザ2の入口被加熱水として利用してもよい。
例えば、上述の実施形態1〜3を適宜組み合わせてもよいのはいうまでもない。
2 乾式エコノマイザ
4 凝縮エコノマイザ
6 前段側ダンパ
7 ドレン排出口
8 後段側ダクト
9 噴霧ノズル
10 煙突
11 水管
12 白煙検知手段
14 ガス・ガスヒータ
16 熱回収部
18 再加熱部
20 伝熱層板
22 コントローラ(加熱制御手段)
26 低温乾式エコノマイザ
28 バイパス流路
30 バイパス流路
32 ダンパ
34 ダンパ
36 コントローラ(加熱制御手段)
Claims (6)
- 排ガスを大気中に放出する煙突に至るダクトに、前記排ガスの顕熱を利用して被加熱水を加熱する乾式エコノマイザと、該乾式エコノマイザの下流側に配設されて排ガスの凝縮潜熱を利用して被加熱水を加熱する凝縮エコノマイザとを備えた排ガスの余熱回収装置において、
前記ダクトは前記乾式エコノマイザが設けられる前段側ダクトと、該前段側ダクトに接続して排ガス流を上昇流に変える後段側ダクトから構成され、該後段側ダクトに前記凝縮エコノマイザを設置して、該凝縮エコノマイザの上部近傍で前記排ガスが凝縮温度に達するように構成したことを特徴とする排ガスの余熱回収装置。 - 前記煙突から大気中に放出される前記排ガスの白煙を検知する白煙検知手段と、前記前段側ダクトの排ガス熱を前記凝縮エコノマイザの排ガス流れ下流側に熱伝達して、前記凝縮エコノマイザの排ガス流れ下流側の前記排ガスを加熱する加熱手段と、
前記白煙検知手段の検知結果に基づいて前記加熱手段の加熱状態を制御する加熱制御手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の排ガスの余熱回収装置。 - 前記加熱手段は、前記乾式エコノマイザの排ガス流れ下流側で前記排ガスの余熱を伝熱層板に与えて余熱回収する熱回収部と、該熱回収部で前記伝熱層板に回収した余熱により前記凝縮エコノマイザの排ガス流れ下流側で前記排ガスを再加熱する再加熱部とを有し、前記熱回収部と前記再加熱部とを交互に位置されるように前記伝熱層板を回転させるガスヒータであり、
前記加熱制御手段は、前記白煙検知手段の検知結果に基づいて、白煙濃度の増加に応じて前記ガスヒータの回転数を上げることを特徴とする請求項2に記載の排ガスの余熱回収装置。 - 前記加熱手段は、前記前段側ダクトと前記後段側ダクトとを接続し、前記前段側ダクトの前記排ガスの一部を前記凝縮エコノマイザの排ガス流れ下流側で合流させるバイパス流路と、該バイパス流路の排ガス流量を調節するダンパとから構成され、
前記加熱制御手段は、前記白煙検知手段の検知結果に基づいて、白煙濃度の増加に応じて前記ダンパの開度を大きくすることを特徴とする請求項2に記載の排ガスの余熱回収装置。 - 前記凝縮エコノマイザを流れる前記排ガスに向かって水を噴霧する噴霧ノズルを備え、該噴霧ノズルにより前記排ガス中へ噴霧する水の温度が凝縮エコノマイザへの被加熱水の入口温度と出口温度との間の温度に設定されることを特徴とする請求項1乃至4に記載の排ガスの余熱回収装置。
- 前記乾式エコノマイザおよび前記凝縮エコノマイザを流れる被加熱水の流れ方向は、前記排ガスの流れ方向に対向するように設けられることを特徴とする請求項1記載の排ガスの余熱回収装置。
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