JP2012017701A - Steam system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプおよび/または蒸気圧縮機と、排ガスボイラとを備えた蒸気システムに関するものである。 The present invention relates to a steam system including a heat pump and / or a steam compressor and an exhaust gas boiler.
従来、下記特許文献1において、ヒートポンプ(10)と排ガスボイラ(130)とを用いた蒸気発生システム(S1)が提案されている。この蒸気発生システム(S1)は、ヒートポンプ(10)と、第1蒸気発生装置(ST1)と、ガスタービン装置(100)と、第2蒸気発生装置(ST2)とを備える。そして、第1蒸気発生装置(ST1)は、ヒートポンプ(10)からの熱伝達によって蒸気を発生させ、第2蒸気発生装置(ST2)は、ガスタービン装置(100)からの排熱を用いて蒸気を発生させる。また、ガスタービン装置(100)によって、ヒートポンプ(10)の圧縮機(12)が駆動される。
Conventionally, in
しかしながら、特許文献1に記載の発明は、蒸気圧縮機(30)による昇圧と、ノズル(35)による注水とにより、所望の蒸気を得ようとするものである。しかも、その[0025]に記載のとおり、蒸気圧縮機(30)は、タンク(47)内の圧力に基づき制御される。従って、蒸気使用設備における蒸気の使用負荷の変化に応じて、蒸気圧縮機(30)からの蒸気量や、排ガスボイラ(130)からの蒸気量を調整できるものではない。
However, in the invention described in
本発明が解決しようとする課題は、ヒートポンプおよび/または蒸気圧縮機と、排ガスボイラとを備える蒸気システムであって、蒸気の使用負荷の変化に対応できるようにすることにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a steam system including a heat pump and / or a steam compressor and an exhaust gas boiler so as to be able to cope with a change in use load of steam.
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、ヒートポンプまたは蒸気圧縮機と、排ガスボイラとを備え、前記ヒートポンプは、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、前記凝縮器において冷媒と水とを熱交換して蒸気を発生させ、前記蒸気圧縮機は、蒸気を吸入し圧縮して吐出し、前記排ガスボイラは、前記圧縮機または前記蒸気圧縮機を駆動するエンジンからの排ガスを用いて蒸気を発生させ、前記凝縮器または前記蒸気圧縮機からの蒸気に、前記排ガスボイラからの蒸気が合流するよう構成され、この合流蒸気の圧力を検出可能な位置に圧力センサが設けられ、この圧力センサの検出圧力に基づき、前記エンジンを制御することを特徴とする蒸気システムである。
The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、ヒートポンプまたは蒸気圧縮機と、それを駆動するエンジンからの排ガスを用いた排ガスボイラとを備え、ヒートポンプまたは蒸気圧縮機からの蒸気と、排ガスボイラからの蒸気とを合流させ、その蒸気圧に基づきエンジンを制御することで、所望の蒸気圧の蒸気を得ることができる。これにより、蒸気使用設備における蒸気の使用負荷の変化に対応することも可能となる。たとえば、蒸気使用設備における蒸気の使用が停止から再開するか増加すれば、圧力センサの検出圧力が下がるので、エンジンの駆動を再開するかその回転速度を上げて、凝縮器または蒸気圧縮機と、排ガスボイラとからの蒸気供給を再開するか増加させればよい。逆に、蒸気使用設備における蒸気の使用が停止するか減少すれば、圧力センサの検出圧力が上がるので、エンジンを停止するかその回転速度を下げて、凝縮器または蒸気圧縮機と、排ガスボイラとからの蒸気供給を停止させるか減少させればよい。 According to the first aspect of the present invention, the heat pump or the steam compressor and the exhaust gas boiler using the exhaust gas from the engine that drives the heat pump are provided, the steam from the heat pump or the steam compressor, and the steam from the exhaust gas boiler. Are combined, and the engine is controlled based on the vapor pressure, thereby obtaining steam having a desired vapor pressure. Accordingly, it is possible to cope with a change in the use load of steam in the steam use facility. For example, if the use of steam in a steam-using facility restarts or increases from a stop, the pressure detected by the pressure sensor decreases, so the engine is restarted or its rotational speed is increased, and a condenser or a steam compressor, The steam supply from the exhaust gas boiler may be restarted or increased. Conversely, if the use of steam in the steam-use facility stops or decreases, the pressure detected by the pressure sensor increases, so the engine is stopped or its rotational speed is reduced, and the condenser or steam compressor, exhaust gas boiler, It is only necessary to stop or reduce the steam supply from.
請求項2に記載の発明は、前記エンジンは、前記圧縮機または前記蒸気圧縮機を駆動すると共に、発電機を駆動することを特徴とする請求項1に記載の蒸気システムである。
The invention according to
請求項2に記載の発明によれば、エンジンにより発電機を駆動させて発電を行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, the generator can be driven by the engine to generate power.
請求項3に記載の発明は、前記凝縮器または前記蒸気圧縮機からの蒸気と、前記排ガスボイラからの蒸気とに、ボイラからの蒸気がボイラ蒸気供給弁を介して合流するよう構成され、前記圧力センサは、前記凝縮器または前記蒸気圧縮機からの蒸気と、前記排ガスボイラからの蒸気と、前記ボイラからの蒸気との合流蒸気の圧力を検出可能な位置に設けられ、前記エンジンは、前記圧力センサの検出圧力を第一設定圧力に維持するよう制御され、前記ボイラ蒸気供給弁は、それより下流側の圧力を第二設定圧力に維持するよう開閉または開度が調整され、前記第二設定圧力は、前記第一設定圧力よりも低く設定されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蒸気システムである。
Invention of Claim 3 is comprised so that the steam from a boiler may join the steam from the said condenser or the said steam compressor, and the steam from the said waste gas boiler via a boiler steam supply valve, The pressure sensor is provided at a position where the pressure of the combined steam of the steam from the condenser or the steam compressor, the steam from the exhaust gas boiler, and the steam from the boiler can be detected. The detection pressure of the pressure sensor is controlled to be maintained at the first set pressure, and the boiler steam supply valve is adjusted in opening / closing or opening degree so as to maintain the downstream pressure at the second set pressure. 3. The steam system according to
請求項3に記載の発明によれば、排ガスボイラとは別のボイラを備え、このボイラからの蒸気路に設けたボイラ蒸気供給弁の設定圧力を、エンジンの制御圧力よりも下げておくことで、ヒートポンプまたは蒸気圧縮機と、排ガスボイラとからの蒸気供給を優先することができる。また、ヒートポンプまたは蒸気圧縮機と、排ガスボイラとから蒸気を吐出できないか、あるいはそれらからの蒸気だけでは足りない状況になっても、ボイラから蒸気使用設備へ安定して蒸気を供給することができる。 According to the invention described in claim 3, by providing a boiler separate from the exhaust gas boiler, the set pressure of the boiler steam supply valve provided in the steam path from this boiler is lowered below the control pressure of the engine. The steam supply from the heat pump or the steam compressor and the exhaust gas boiler can be prioritized. In addition, even if the steam cannot be discharged from the heat pump or the steam compressor and the exhaust gas boiler, or the steam is not sufficient from the exhaust gas boiler, the steam can be stably supplied from the boiler to the steam using equipment. .
請求項4に記載の発明は、前記凝縮器または前記蒸気圧縮機からの蒸気と、前記排ガスボイラからの蒸気とに、ボイラからの蒸気が合流するよう構成され、前記圧力センサは、前記凝縮器または前記蒸気圧縮機からの蒸気と、前記排ガスボイラからの蒸気と、前記ボイラからの蒸気との合流蒸気の圧力を検出可能な位置に設けられ、前記エンジンは、前記圧力センサの検出圧力を第一設定圧力に維持するよう制御され、前記ボイラは、前記圧力センサの検出圧力を第二設定圧力に維持するよう制御され、前記第二設定圧力は、前記第一設定圧力よりも低く設定されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蒸気システムである。
Invention of Claim 4 is comprised so that the vapor | steam from a boiler may join the vapor | steam from the said condenser or the said vapor | steam compressor, and the vapor | steam from the said exhaust gas boiler, The said pressure sensor is the said condenser. Alternatively, the engine is provided at a position where the pressure of the combined steam of the steam from the steam compressor, the steam from the exhaust gas boiler, and the steam from the boiler can be detected, and the engine detects the pressure detected by the pressure sensor. The boiler is controlled to maintain a set pressure, and the boiler is controlled to maintain a pressure detected by the pressure sensor at a second set pressure, and the second set pressure is set lower than the first set pressure. The steam system according to
請求項4に記載の発明によれば、排ガスボイラとは別のボイラを備え、このボイラの設定圧力を、エンジンの制御圧力よりも下げておくことで、ヒートポンプまたは蒸気圧縮機と、排ガスボイラとからの蒸気供給を優先することができる。また、ヒートポンプまたは蒸気圧縮機と、排ガスボイラとから蒸気を吐出できないか、あるいはそれらからの蒸気だけでは足りない状況になっても、ボイラから蒸気使用設備へ安定して蒸気を供給することができる。
According to the invention described in
請求項5に記載の発明は、前記凝縮器または前記蒸気圧縮機からの蒸気と、前記排ガスボイラからの蒸気との合流部に、エゼクタが設けられ、このエゼクタは、前記排ガスボイラからの蒸気をノズルから噴出させることで、前記凝縮器または前記蒸気圧縮機からの蒸気を吸引して、前記ノズルからの蒸気と混合して吐出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の蒸気システムである。 According to a fifth aspect of the present invention, an ejector is provided at a junction of the steam from the condenser or the steam compressor and the steam from the exhaust gas boiler, and the ejector receives the steam from the exhaust gas boiler. The vapor | steam from the said condenser or the said vapor | steam compressor is attracted | sucked by making it eject from a nozzle, it mixes with the vapor | steam from the said nozzle, and it discharges to any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. The described steam system.
請求項5に記載の発明によれば、凝縮器または蒸気圧縮機からの蒸気を、エゼクタで昇圧して蒸気使用設備へ供給することができる。そのため、エゼクタでの昇圧がない場合と比較して、凝縮器または蒸気圧縮機の出口における蒸気圧を下げることができ、ヒートポンプの効率を向上したり、ヒートポンプまたは蒸気圧縮機の大型化を防止したりすることができる。しかも、蒸気の使用負荷の変化に応じた蒸気を、蒸気使用設備へ供給することができる。
According to invention of
さらに、請求項6に記載の発明は、前記凝縮器からの蒸気は、蒸気圧縮機で昇圧されて、前記排ガスボイラからの蒸気と合流し、この合流蒸気の圧力を検出可能な位置に、前記圧力センサが設けられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の蒸気システムである。
Furthermore, in the invention according to claim 6, the steam from the condenser is boosted by a steam compressor and merged with the steam from the exhaust gas boiler, and the pressure of the merged steam can be detected at the position where the steam can be detected. The steam system according to
請求項6に記載の発明によれば、ヒートポンプからの蒸気を蒸気圧縮機で昇圧して送り出すことができる。 According to invention of Claim 6, the vapor | steam from a heat pump can be pressurized and sent out with a vapor | steam compressor.
本発明によれば、ヒートポンプおよび/または蒸気圧縮機と、排ガスボイラとを備える蒸気システムであって、蒸気の使用負荷の変化に対応可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is a steam system provided with a heat pump and / or a steam compressor, and an exhaust gas boiler, Comprising: It becomes possible to respond to the change of the use load of steam.
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の蒸気システムの実施例1を示す概略図である。
本実施例の蒸気システム1は、温水、空気または排ガスなどから熱をくみ上げて蒸気を発生させるヒートポンプ2と、このヒートポンプ2の圧縮機3を駆動するエンジン4と、このエンジン4からの排ガスを用いて蒸気を発生させる排ガスボイラ5とを備える。
FIG. 1 is a schematic diagram showing Example 1 of the steam system of the present invention.
The
ヒートポンプ2は、蒸気圧縮式のヒートポンプであり、圧縮機3、凝縮器6、膨張弁7および蒸発器8が順次環状に接続されて構成される。そして、圧縮機3は、ガス冷媒を圧縮して高温高圧にする。また、凝縮器6は、圧縮機3からのガス冷媒を凝縮液化する。さらに、膨張弁7は、凝縮器6からの液冷媒を通過させることで、冷媒の圧力と温度とを低下させる。そして、蒸発器8は、膨張弁7からの冷媒の蒸発を図る。
The
従って、ヒートポンプ2は、蒸発器8において、冷媒が外部から熱を奪って気化する一方、凝縮器6において、冷媒が外部へ放熱して凝縮することになる。これを利用して、ヒートポンプ2は、蒸発器8において、温水(たとえば工場などから排出される排温水)、空気(外気の他、空気圧縮機からの吐出空気のように熱を持った空気を含む)、または排ガスなどから熱をくみ上げ、凝縮器6において、水を加温して蒸気を発生させる。凝縮器6への給水としては、凝縮器6を構成する熱交換器内へのスケール(水中の硬度分が析出したもの)の付着を防止するために、純水または軟水であるのが好ましい。
Therefore, in the
凝縮器6は、冷媒と水とを混ぜることなく熱交換する構成であれば、その具体的構成を特に問わない。たとえば、プレート式熱交換器またはシェルアンドチューブ式熱交換器が用いられる。凝縮器6には、第一給水路9を介して水が供給される。凝縮器6への給水を制御することで、凝縮器6内には所望量の水が貯留される。凝縮器6内の水は、冷媒と熱交換して蒸気化され、その蒸気は、第一蒸気路10へ導出される。
As long as the condenser 6 is configured to exchange heat without mixing refrigerant and water, the specific configuration thereof is not particularly limited. For example, a plate heat exchanger or a shell and tube heat exchanger is used. Water is supplied to the condenser 6 via the first
蒸発器8は、温水、空気または排ガスなどの熱源流体と、ヒートポンプ2の冷媒とを混ぜることなく熱交換する構成であれば、その具体的構成を特に問わない。蒸発器8には、熱源流体の供給路11と排出路12とが設けられており、熱源流体が通される。
The
ヒートポンプ2に用いる冷媒は、特に問わないが、炭素数が4以上のハイドロフルオロカーボン(HFC)またはこれに水および/または消火液を加えたもの、アルコール(たとえばエチルアルコールまたはメチルアルコール)またはこれに水および/または消火液を加えたもの、または水(たとえば純水または軟水)が好適に用いられる。
The refrigerant used for the
ヒートポンプ2には、凝縮器6から膨張弁7への冷媒と蒸発器8から圧縮機3への冷媒とを混ぜることなく熱交換する液ガス熱交換器(図示省略)を設けてもよい。これにより、蒸発器8から圧縮機3への冷媒は、凝縮器6から膨張弁7への冷媒で過熱される。このようにして、圧縮機3の入口側のエンタルピを高めて、そしてそれにより圧縮機3の出口側のエンタルピも高めることで、ヒートポンプ2の成績係数(COP)を高めることができる。しかも、圧縮機3へ液冷媒が供給される不都合も防止できる。
The
ヒートポンプ2には、凝縮器6と膨張弁7との間に、所望によりサブクーラ13を設けてもよい。サブクーラ13は、凝縮器6から膨張弁7への冷媒と、凝縮器6への給水とを混ぜることなく熱交換する。サブクーラ13により、凝縮器6への給水で、凝縮器6から膨張弁7への冷媒を過冷却することができると共に、凝縮器6から膨張弁7への冷媒で、凝縮器6への給水を加温することができる。また、冷媒と水との熱交換は、顕熱による熱交換部としてのサブクーラ13と、主として潜熱による熱交換部としての凝縮器6とに分けられるので、伝熱効率を向上することができる。
The
液ガス熱交換器とサブクーラ13との双方を設ける場合、凝縮器6からの冷媒は、液ガス熱交換器を通過後にサブクーラ13に通してもよいし、サブクーラ13を通過後に液ガス熱交換器に通してもよいし、液ガス熱交換器とサブクーラ13とに並行に通してもよい。
When both the liquid gas heat exchanger and the
エンジン4は、典型的にはガスエンジンまたはディーゼルエンジンである。エンジン4は、オンオフ制御されるか、出力つまり回転速度を調整可能とされる。エンジン4は、圧縮機3を駆動すると共に、所望により発電機14も駆動する。図示例の場合、エンジン4は、圧縮機3を駆動すると共に、たとえばベルト伝動機構15を介して発電機14も駆動する。発電機14で発電した電力で、蒸気システム1の各機器に必要な電力を賄うのが好ましい。
The
エンジン4の潤滑油は、オイルクーラ16との間で循環され、オイルクーラ16において冷却水により冷却を図られる。また、エンジン4は、それを覆うジャケット17に冷却水が通されて、冷却を図られる。
The lubricating oil of the
エンジン4からの排ガスは、煙道18および煙突19を介して、外部へ排出される。煙道18には、エンジン4の側から順に、排ガスボイラ5と、所望により温水器20とが設けられる。
Exhaust gas from the
排ガスボイラ5には、第二給水路21を介して水が供給される。排ガスボイラ5への給水を制御することで、排ガスボイラ5内には所望量の水が貯留される。排ガスボイラ5内の水は、エンジン4からの排ガスにより加温されて蒸気化され、その蒸気は、第二蒸気路22へ導出される。
Water is supplied to the
温水器20は、排ガスボイラ5を通過後の排ガスとその冷却水との熱交換器である。温水器20において、排ガスの一層の冷却が図られる一方、水の加温が図られる。
The
排ガスボイラ5からの第二蒸気路22は、凝縮器6からの第一蒸気路10と合流するよう構成される。この合流は、蒸気ヘッダを用いて行うこともできる。また、この合流は、二点鎖線で示すように、エゼクタ23により行ってもよい。この場合、排ガスボイラ5からの蒸気をエゼクタ23のノズルへ供給して、ノズルから噴出させることで、凝縮器6からの蒸気がエゼクタ23へ吸引され、ノズルからの蒸気と混合して吐出される。
The
なお、第一蒸気路10には、第二蒸気路22との合流部よりも上流側に、逆止弁24を設けておくのが好ましい。これにより、ヒートポンプ2が停止中、ヒートポンプ2の凝縮器6へ蒸気が逆流するのが防止される。また、同様に、第二蒸気路22には、第一蒸気路10との合流部より上流側に、逆止弁(図示省略)を設けておくのが好ましい。これにより、排ガスボイラ5が停止中、排ガスボイラ5へ蒸気が逆流するのが防止される。
The
凝縮器6からの蒸気と排ガスボイラ5からの蒸気との合流蒸気の圧力を検出可能な位置には、圧力センサ25が設けられる。本実施例では、第一蒸気路10と第二蒸気路22とが合流された後の第三蒸気路26(エゼクタ23が設けられる場合にはエゼクタ23からの排蒸路でもある)に、圧力センサ25が設けられるが、第一蒸気路10からの蒸気と第二蒸気路22からの蒸気とを蒸気ヘッダで合流させる場合、その蒸気ヘッダに圧力センサ25を設けてもよい。また、合流蒸気の圧力を検出可能であれば、第一蒸気路10の内、合流部よりも上流側に設けてもよいし、第二蒸気路22の内、合流部よりも上流側に設けてもよい。この際、第一蒸気路10に逆止弁24が設けられる場合には、その逆止弁24より下流側に圧力センサ25が設けられ、第二蒸気路22に逆止弁が設けられる場合には、その逆止弁より下流側に圧力センサ25が設けられる。
A
ところで、二点鎖線で示すように、排ガスボイラ5とは別にボイラ27を設け、このボイラ27からの蒸気を、凝縮器6からの蒸気や排ガスボイラ5からの蒸気に合流可能としてもよい。図示例では、ボイラ27からの第四蒸気路28は、第三蒸気路26と合流するよう構成されるが、第一蒸気路10または第二蒸気路22と合流するよう構成されてもよい。また、第一蒸気路10からの蒸気、第二蒸気路22からの蒸気、および第四蒸気路28からの蒸気を、共通の蒸気ヘッダで合流させ、この蒸気ヘッダから第三蒸気路26を介して蒸気使用設備へ蒸気を供給するようにしてもよい。なお、ボイラ27を設置する場合、圧力センサ25は、凝縮器6からの蒸気と、排ガスボイラ5からの蒸気と、ボイラ27からの蒸気との合流蒸気の圧力を検出可能な位置に設けられる。
Incidentally, as indicated by a two-dot chain line, a
排ガスボイラ5とは別に設けられるボイラ27は、典型的には燃料焚きボイラまたは電気ボイラである。燃料焚きボイラは、燃料の燃焼により水を蒸気化する装置であり、蒸気圧を所望に維持するように、燃焼の有無や量が調整される。また、電気ボイラは、電気ヒータにより水を蒸気化する装置であり、蒸気圧を所望に維持するように、電気ヒータへの給電の有無や量が調整される。
The
本実施例では、ボイラ27からの第四蒸気路28には、合流部よりも上流側に、ボイラ蒸気供給弁29が設けられる。ボイラ蒸気供給弁29は、図示例では自力式の減圧弁(二次圧力調整弁)とされる。但し、ボイラ蒸気供給弁29は、圧力センサ25の検出圧力に基づき制御される電磁弁または電動弁であってもよい。なお、ボイラ蒸気供給弁29より上流側は、下流側よりもボイラ27により高圧に維持される。
In the present embodiment, a boiler
前述したように、オイルクーラ16、エンジン4のジャケット17、温水器20には、それぞれ水(冷却水)が通されるが、その内のいずれかを通過後の水を蒸発器8に通してもよい(図1においてA部をB1部へ接続)。つまり、オイルクーラ16、エンジン4のジャケット17、または温水器20を通過することで加温された水を、蒸発器8に通して冷媒の加温に用いてもよい。但し、蒸発器8には、工場などからの排温水の他、空気または排ガスなどを通してもよいことは、前述したとおりである。
As described above, water (cooling water) is passed through the
また、凝縮器6への第一給水路9に、間接熱交換器30(以下、第一給水予熱器という)を設置して、オイルクーラ16、エンジン4のジャケット17、または温水器20のいずれかを通過後の水を、第一給水予熱器30に通してもよい(図1においてA部をB2部へ接続)。つまり、オイルクーラ16、エンジン4のジャケット17、または温水器20を通過することで加温された水を、第一給水予熱器30に通して、凝縮器6への給水の加温に用いてもよい。但し、第一給水予熱器30を設置することに代えてまたはそれに加えて、オイルクーラ16、エンジン4のジャケット17、または温水器20のいずれかを通過することで加温された水を、凝縮器6への給水として直接に用いてもよい。
Further, an indirect heat exchanger 30 (hereinafter referred to as a first water supply preheater) is installed in the first
さらに、排ガスボイラ5への第二給水路21に、間接熱交換器31(以下、第二給水予熱器という)を設置して、オイルクーラ16、エンジン4のジャケット17、または温水器20のいずれかを通過後の水を、第二給水予熱器31に通してもよい(図1においてA部をB3部へ接続)。つまり、オイルクーラ16、エンジン4のジャケット17、または温水器20を通過することで加温された水を、第二給水予熱器31に通して、排ガスボイラ5への給水の加温に用いてもよい。但し、第二給水予熱器31を設置することに代えてまたはそれに加えて、オイルクーラ16、エンジン4のジャケット17、または温水器20のいずれかを通過することで加温された水を、排ガスボイラ5への給水として直接に用いてもよい。
Further, an indirect heat exchanger 31 (hereinafter referred to as a second water supply preheater) is installed in the second
本実施例の蒸気システム1では、圧力センサ25の検出圧力に基づき、エンジン4が制御される。典型的には、圧力センサ25の検出圧力を所望に維持するように、エンジン4の作動の有無を切り替えるか、エンジン4の回転速度を調整する。たとえば、蒸気使用設備における蒸気の使用が停止から再開するか増加すれば、圧力センサ25の検出圧力が下がるので、エンジン4の駆動を再開するかその回転速度を上げて、凝縮器6や排ガスボイラ5からの蒸気供給を再開するか増加させればよい。逆に、蒸気使用設備における蒸気の使用が停止するか減少すれば、圧力センサ25の検出圧力が上がるので、エンジン4を停止するかその回転速度を下げて、凝縮器6や排ガスボイラ5からの蒸気供給を停止させるか減少させればよい。
In the
以下、ボイラ27を併設した蒸気システム1の動作の一例について説明する。
図2は、圧力センサ25の検出圧力、エンジン4の作動状態、およびボイラ蒸気供給弁29の開閉状態の対応関係を示す概略図である。ここでは、エンジン4は、第一設定圧力P1でオンオフされ、ボイラ蒸気供給弁29は、第二設定圧力P2で開閉される。
Hereinafter, an example of the operation of the
FIG. 2 is a schematic diagram showing a correspondence relationship between the detected pressure of the
具体的には、圧力センサ25の検出圧力が第二設定圧力P2未満であると、エンジン4は駆動されており、エンジン4によりヒートポンプ2の圧縮機3が駆動されて、凝縮器6から蒸気を発生させる一方、エンジン4からの排ガスが排ガスボイラ5へ供給され、その排ガスの熱により、排ガスボイラ5から蒸気を発生させる状態にある。また、ボイラ蒸気供給弁29は開放しており、ボイラ27からも蒸気が供給される。つまり、第二設定圧力P2未満では、凝縮器6、排ガスボイラ5およびボイラ27からの蒸気が蒸気使用設備へ供給される。
Specifically, when the detected pressure of the
そして、第二設定圧力P2以上になると、ボイラ蒸気供給弁29が閉鎖し、ボイラ27からの蒸気供給は停止され、凝縮器6と排ガスボイラ5とから蒸気供給される。圧力センサ25の検出圧力が第一設定圧力P1以上になると、エンジン4が停止され、ヒートポンプ2が停止される。これにより、凝縮器6からの蒸気供給が停止されると共に、排ガスボイラ5からの蒸気供給も停止される。
When the pressure is equal to or higher than the second set pressure P2, the boiler
一方、圧力センサ25の検出圧力が第一設定圧力P1未満になると、エンジン4が駆動されて、凝縮器6と排ガスボイラ5とから蒸気供給され、その後、凝縮器6と排ガスボイラ5とによる蒸気だけでは賄い切れず、第二設定圧力P2未満になると、ボイラ蒸気供給弁29が開放して、ボイラ27からも蒸気供給される。
On the other hand, when the detected pressure of the
なお、エンジン4の作動中、発電機14により発電がなされる。また、ボイラ蒸気供給弁29が自力式の減圧弁の場合、ボイラ蒸気供給弁29は、これらの動作を機械的に自力で行う。但し、ボイラ蒸気供給弁29を電磁弁や電動弁により構成し、圧力センサ25の検出圧力に基づき、第二設定圧力P2でボイラ蒸気供給弁29を開閉したり、開度調整したりしてもよい。
Note that, during operation of the
前記各設定圧力P1,P2には、所望によりそれぞれディファレンシャル(動作隙間)が設定されるのは言うまでもない。たとえば、第一設定圧力P1について、第一上限圧力P1Hと第一下限圧力P1L(但しP1L<P1H)とを設定し、圧力上昇時、圧力センサ25の検出圧力が第一上限圧力P1H以上になるとエンジン4を停止させ、圧力下降時、圧力センサ25の検出圧力が第一下限圧力P1L未満になるとエンジン4を駆動する。
Needless to say, a differential (operation gap) is set for each of the set pressures P1 and P2, if desired. For example, for the first set pressure P1, a first upper limit pressure P1H and a first lower limit pressure P1L (where P1L <P1H) are set, and when the pressure detected by the
また、第二設定圧力P2について、第二上限圧力P2Hと第二下限圧力P2L(但しP2L<P2H)とを設定し、圧力上昇時、第二上限圧力P2H以上になるとボイラ蒸気供給弁29を閉鎖し、圧力下降時、第二下限圧力P2L未満になるとボイラ蒸気供給弁29を開放する。
In addition, the second upper limit pressure P2H and the second lower limit pressure P2L (where P2L <P2H) are set for the second set pressure P2, and when the pressure rises, when the pressure exceeds the second upper limit pressure P2H, the boiler
ところで、エンジン4は、その駆動と停止のオンオフ制御でなく、回転速度を調整されることで、比例制御やPID制御されてもよい。つまり、エンジン4は、圧力センサ25の検出圧力を第一設定圧力P1に維持するように、比例制御またはPID制御されてもよい。
By the way, the
さらに、ボイラ蒸気供給弁29は、それより下流側の圧力に基づき自力で開閉したり、圧力センサ25の検出圧力に基づき開閉される以外に、圧力センサ25の検出圧力に基づき開度調整されてもよい。その場合、圧力センサ25の検出圧力を第二設定圧力P2に維持するように、比例制御やPID制御により、ボイラ蒸気供給弁29の開度を調整すればよい。
Further, the boiler
いずれにしても、第一設定圧力P1よりも第二設定圧力P2を低く設定しておくことで、ヒートポンプ2や排ガスボイラ5による蒸気発生を、ボイラ27による蒸気発生よりも優先させることができる。つまり、ヒートポンプ2および排ガスボイラ5により蒸気発生させ、それでは足りない場合に、ボイラ27からも蒸気供給することができる。
In any case, the steam generation by the
ところで、ボイラ蒸気供給弁29の設置を省略する代わりに、圧力センサ25の検出圧力に基づき、ボイラ27を制御してもよい。この場合、図2において、ボイラ27は、第二設定圧力P2でオンオフ(第二設定圧力P2(第二上限圧力P2H)以上でオフし第二設定圧力P2(第二下限圧力P2L)未満でオン)するか、圧力センサ25の検出圧力を第二設定圧力P2に維持するように燃焼量などを調整すればよい。ボイラ蒸気供給弁29の設置を省略する代わりに、圧力センサ25の検出圧力に基づきボイラ27を制御する場合、ボイラ27からの第四蒸気路28には、逆止弁を設けておくのが好ましい。これにより、ボイラ27が停止中、ボイラ27へ蒸気が逆流するのが防止される。
By the way, instead of omitting the installation of the boiler
図3は、本発明の蒸気システム1の実施例2を示す概略図である。本実施例2の蒸気システム1も、基本的には前記実施例1の蒸気システム1と同様である。そこで、以下では両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
FIG. 3 is a schematic diagram showing Example 2 of the
前記実施例1では、蒸気システム1はヒートポンプ2を備えたが、本実施例では、ヒートポンプ2に代えて蒸気圧縮機32を備える。そして、その蒸気圧縮機32からの蒸気が、排ガスボイラ5からの蒸気や、ボイラ27からの蒸気に合流可能とされる。
In the first embodiment, the
蒸気圧縮機32は、蒸気を吸入し圧縮して吐出する装置である。蒸気圧縮機32は、その構成を特に問わないが、たとえばスクリュ式の蒸気圧縮機とされる。スクリュ式の蒸気圧縮機は、互いにかみ合って回転するスクリュロータ間に蒸気を吸入して、スクリュロータの回転により圧縮して吐出する装置である。但し、蒸気圧縮機32は、蒸気を圧縮して吐出するものであれば、スクリュ式に限らず、レシプロ式などであってもよい。
The
蒸気圧縮機32は、供給路33を介して蒸気を吸入し、圧縮して吐出する。より具体的には、図示例の場合、蒸気圧縮機32は、供給路33を介して、中空容器状のセパレータタンク34と接続されている。そして、セパレータタンク34には、流入路35を介して蒸気(たとえばフラッシュ蒸気、未利用蒸気、低圧蒸気)が供給される。その蒸気の凝縮水は、セパレータタンク34からの排出路36を介して適宜排水され、蒸気が供給路33を介して蒸気圧縮機32へ供給される。このように、セパレータタンク34は、気液分離部として機能する。なお、セパレータタンク34に代えて、単にT字継手を用いてもよい。
The
蒸気使用設備のドレンからフラッシュ蒸気を生成して、そのフラッシュ蒸気を蒸気圧縮機32で昇圧する例について説明する。この場合、蒸気使用設備のドレンは、第一蒸気トラップ(図示省略)を介して、流入路35からセパレータタンク34へ排出される。高圧高温のドレンが第一蒸気トラップを介して低圧下に排出されることで、フラッシュ蒸気およびその凝縮水となり、セパレータタンク34で気液分離が図られる。そして、蒸気圧縮機32は、セパレータタンク34内の蒸気を吸入し圧縮して吐出する。一方、セパレータタンク34で分離された水は、排出路36から適宜排水される。そのために、セパレータタンク34からの排出路36には、第二蒸気トラップ(図示省略)を設けておくのが好ましい。
An example in which flash steam is generated from the drain of the steam-using facility and the
前記実施例1における圧縮機3に代えて、本実施例2では蒸気圧縮機32をエンジン4が駆動する以外、その他の構成および制御は前記実施例1と同様のため、説明は省略する。
Instead of the compressor 3 in the first embodiment, in the second embodiment, the configuration and control are the same as those in the first embodiment except that the
本発明の蒸気システム1は、前記各実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記各実施例では、ヒートポンプ2(または蒸気圧縮機32)と排ガスボイラ5とに加えてボイラ27を設置する例について説明したが、場合によりボイラ27やボイラ蒸気供給弁29の設置および制御は省略することができる。
The
また、前記実施例1において、凝縮器6からの第一蒸気路10に蒸気圧縮機を設置し、凝縮器6からの蒸気を蒸気圧縮機で昇圧して、排ガスボイラ5からの蒸気などに合流させてもよい。この場合、蒸気圧縮機は、ヒートポンプ2の圧縮機3と連動するように、エンジン4により駆動してもよいし、ヒートポンプ2の圧縮機3とは異なる動力源で駆動してもよい。
In the first embodiment, a steam compressor is installed in the
さらに、前記実施例2の蒸気圧縮機32、または前記実施例1において凝縮器6の出口側に設けられる蒸気圧縮機には、その入口もしくは出口において、適宜注水を図ってもよい。
Further, the
1 蒸気システム
2 ヒートポンプ
3 圧縮機
4 エンジン
5 排ガスボイラ
6 凝縮器
7 膨張弁
8 蒸発器
14 発電機
23 エゼクタ
25 圧力センサ
27 ボイラ
29 ボイラ蒸気供給弁
32 蒸気圧縮機
P1 第一設定圧力
P2 第二設定圧力
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ヒートポンプは、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、前記凝縮器において冷媒と水とを熱交換して蒸気を発生させ、
前記蒸気圧縮機は、蒸気を吸入し圧縮して吐出し、
前記排ガスボイラは、前記圧縮機または前記蒸気圧縮機を駆動するエンジンからの排ガスを用いて蒸気を発生させ、
前記凝縮器または前記蒸気圧縮機からの蒸気に、前記排ガスボイラからの蒸気が合流するよう構成され、
この合流蒸気の圧力を検出可能な位置に圧力センサが設けられ、
この圧力センサの検出圧力に基づき、前記エンジンを制御する
ことを特徴とする蒸気システム。 A heat pump or a steam compressor and an exhaust gas boiler;
In the heat pump, a compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator are sequentially connected in an annular manner to circulate a refrigerant, and heat is exchanged between the refrigerant and water in the condenser to generate steam,
The steam compressor sucks in, compresses and discharges steam,
The exhaust gas boiler generates steam using exhaust gas from an engine that drives the compressor or the steam compressor,
The steam from the exhaust gas boiler is joined to the steam from the condenser or the steam compressor,
A pressure sensor is provided at a position where the pressure of the combined steam can be detected,
A steam system characterized in that the engine is controlled based on a pressure detected by the pressure sensor.
ことを特徴とする請求項1に記載の蒸気システム。 The steam system according to claim 1, wherein the engine drives the compressor or the steam compressor and drives a generator.
前記圧力センサは、前記凝縮器または前記蒸気圧縮機からの蒸気と、前記排ガスボイラからの蒸気と、前記ボイラからの蒸気との合流蒸気の圧力を検出可能な位置に設けられ、
前記エンジンは、前記圧力センサの検出圧力を第一設定圧力に維持するよう制御され、
前記ボイラ蒸気供給弁は、それより下流側の圧力を第二設定圧力に維持するよう開閉または開度が調整され、
前記第二設定圧力は、前記第一設定圧力よりも低く設定される
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蒸気システム。 The steam from the boiler is joined to the steam from the condenser or the steam compressor and the steam from the exhaust gas boiler via a boiler steam supply valve,
The pressure sensor is provided at a position where the pressure of the combined steam of the steam from the condenser or the steam compressor, the steam from the exhaust gas boiler, and the steam from the boiler can be detected,
The engine is controlled to maintain a detected pressure of the pressure sensor at a first set pressure;
The boiler steam supply valve has its opening / closing or opening adjusted so as to maintain the downstream pressure at the second set pressure,
The steam system according to claim 1 or 2, wherein the second set pressure is set lower than the first set pressure.
前記圧力センサは、前記凝縮器または前記蒸気圧縮機からの蒸気と、前記排ガスボイラからの蒸気と、前記ボイラからの蒸気との合流蒸気の圧力を検出可能な位置に設けられ、
前記エンジンは、前記圧力センサの検出圧力を第一設定圧力に維持するよう制御され、
前記ボイラは、前記圧力センサの検出圧力を第二設定圧力に維持するよう制御され、
前記第二設定圧力は、前記第一設定圧力よりも低く設定される
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蒸気システム。 The steam from the boiler is combined with the steam from the condenser or the steam compressor and the steam from the exhaust gas boiler,
The pressure sensor is provided at a position where the pressure of the combined steam of the steam from the condenser or the steam compressor, the steam from the exhaust gas boiler, and the steam from the boiler can be detected,
The engine is controlled to maintain a detected pressure of the pressure sensor at a first set pressure;
The boiler is controlled to maintain the detected pressure of the pressure sensor at a second set pressure,
The steam system according to claim 1 or 2, wherein the second set pressure is set lower than the first set pressure.
このエゼクタは、前記排ガスボイラからの蒸気をノズルから噴出させることで、前記凝縮器または前記蒸気圧縮機からの蒸気を吸引して、前記ノズルからの蒸気と混合して吐出する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の蒸気システム。 An ejector is provided at a junction of the steam from the condenser or the steam compressor and the steam from the exhaust gas boiler,
The ejector sucks steam from the condenser or the steam compressor by ejecting steam from the exhaust gas boiler from a nozzle, and mixes and discharges the steam from the nozzle. The steam system according to any one of claims 1 to 4.
この合流蒸気の圧力を検出可能な位置に、前記圧力センサが設けられる
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の蒸気システム。 The steam from the condenser is pressurized by a steam compressor and merges with the steam from the exhaust gas boiler,
The steam system according to any one of claims 1 to 5, wherein the pressure sensor is provided at a position where the pressure of the combined steam can be detected.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102900562A (en) * | 2012-09-28 | 2013-01-30 | 北京工业大学 | Organic Rankine cycle system for recycling engine exhaust waste heat and changing heat change area of evaporator |
KR101366469B1 (en) | 2013-04-24 | 2014-02-25 | 현대중공업 주식회사 | A system for internal combustion engine |
JP2015017713A (en) * | 2013-07-08 | 2015-01-29 | 有限会社庄野環境デザインラボ | Heat medium supplying method, heat medium production method, cogeneration device introduction method and cogeneration system |
JP2017531764A (en) * | 2014-10-03 | 2017-10-26 | ユニバーシティ オブ マリボルUniversity Of Maribor | Utilization method and apparatus of waste heat source of cogeneration power plant using water source high temperature heat pump |
CN108072029A (en) * | 2016-11-16 | 2018-05-25 | 华北电力大学(保定) | A kind of steam generating system of recovery boiler smoke discharging residual heat |
CN112177699A (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-05 | 本田技研工业株式会社 | Heat cycle system |
JP2021008872A (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-28 | 本田技研工業株式会社 | Heat cycle system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11210553A (en) * | 1998-01-28 | 1999-08-03 | Osaka Gas Co Ltd | Cogeneration system |
JP2007032917A (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Ebara Corp | Heat medium supply system |
JP2007255862A (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-04 | Tokyo Gas Co Ltd | Air conditioning system |
JP2008045807A (en) * | 2006-08-15 | 2008-02-28 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Steam generating system |
-
2010
- 2010-07-08 JP JP2010155972A patent/JP5594645B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11210553A (en) * | 1998-01-28 | 1999-08-03 | Osaka Gas Co Ltd | Cogeneration system |
JP2007032917A (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Ebara Corp | Heat medium supply system |
JP2007255862A (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-04 | Tokyo Gas Co Ltd | Air conditioning system |
JP2008045807A (en) * | 2006-08-15 | 2008-02-28 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Steam generating system |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102900562A (en) * | 2012-09-28 | 2013-01-30 | 北京工业大学 | Organic Rankine cycle system for recycling engine exhaust waste heat and changing heat change area of evaporator |
KR101366469B1 (en) | 2013-04-24 | 2014-02-25 | 현대중공업 주식회사 | A system for internal combustion engine |
JP2015017713A (en) * | 2013-07-08 | 2015-01-29 | 有限会社庄野環境デザインラボ | Heat medium supplying method, heat medium production method, cogeneration device introduction method and cogeneration system |
JP2017531764A (en) * | 2014-10-03 | 2017-10-26 | ユニバーシティ オブ マリボルUniversity Of Maribor | Utilization method and apparatus of waste heat source of cogeneration power plant using water source high temperature heat pump |
CN108072029A (en) * | 2016-11-16 | 2018-05-25 | 华北电力大学(保定) | A kind of steam generating system of recovery boiler smoke discharging residual heat |
CN112177699A (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-05 | 本田技研工业株式会社 | Heat cycle system |
JP2021008871A (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-28 | 本田技研工業株式会社 | Heat cycle system |
JP2021008872A (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-28 | 本田技研工業株式会社 | Heat cycle system |
JP7057323B2 (en) | 2019-07-03 | 2022-04-19 | 本田技研工業株式会社 | Thermal cycle system |
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