JP2012057860A - Exhaust heat recovery device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガスの余熱により給水を加熱するエコノマイザを含む排熱回収装置に係り、特に、排ガスダクト上に乾式エコノマイザと凝縮エコノマイザとが直列に配置された排熱回収装置に関する。 The present invention relates to an exhaust heat recovery apparatus including an economizer that heats feed water by residual heat of exhaust gas, and more particularly to an exhaust heat recovery apparatus in which a dry economizer and a condensation economizer are arranged in series on an exhaust gas duct.
従来、ボイラ等の燃焼機器においては、熱効率向上のために排熱回収装置が設けられている。排熱回収装置の一つとして、排ガスダクトに設けられ、ダクト内を流通する排ガスの余熱により給水を加熱するエコノマイザが広く知られている。このエコノマイザは、排ガスの顕熱のみを回収する乾式エコノマイザが一般的であるが、熱回収率をより一層向上させる装置構成として、排ガス中の水蒸気を凝縮させて潜熱回収する凝縮エコノマイザを乾式エコノマイザと併用した排熱回収装置が提案、実用化されている。 Conventionally, in a combustion device such as a boiler, an exhaust heat recovery device is provided to improve thermal efficiency. As one of the exhaust heat recovery devices, an economizer that is provided in an exhaust gas duct and heats feed water by the residual heat of the exhaust gas flowing through the duct is widely known. This economizer is generally a dry economizer that recovers only the sensible heat of exhaust gas, but as a device configuration that further improves the heat recovery rate, a condensing economizer that condenses water vapor in exhaust gas and recovers latent heat is called a dry economizer. A combined waste heat recovery device has been proposed and put into practical use.
ボイラの場合、例えば、燃焼室で生成された約300℃の燃焼排ガスは、まず乾式エコノマイザに流入してここで顕熱が回収され、その後凝縮エコノマイザへ流入して主として凝縮潜熱が回収され、40℃程度の排ガスとして煙突から排出される。
ここで凝縮エコノマイザは、一般に多段の伝熱管群で構成され、管外に燃焼排ガス、管内に給水が供給され、排ガスからの顕熱(対流伝熱)と伝熱管表面での水分凝縮に伴う潜熱を回収する。周知のように、石炭や重油、ガス等の炭化水素を燃料とする燃焼機器で燃焼が行われると、炭化水素を構成する水素が酸素と反応して水蒸気が発生し、この水蒸気が排ガスに大量に含まれる。したがって、排ガス中の水蒸気を凝縮させて潜熱回収する凝縮エコノマイザは熱効率向上において極めて有効な手段である。
In the case of a boiler, for example, about 300 ° C. combustion exhaust gas generated in the combustion chamber first flows into a dry economizer, where sensible heat is recovered, and then flows into a condensing economizer to mainly recover condensing latent heat. It is discharged from the chimney as an exhaust gas of about ℃.
The condensation economizer is generally composed of a multi-stage heat transfer tube group. Combustion exhaust gas is supplied to the outside of the tube, and feed water is supplied to the inside of the tube. Sensible heat from the exhaust gas (convection heat transfer) and latent heat accompanying moisture condensation on the surface of the heat transfer tube Recover. As is well known, when combustion is performed in a combustion device using hydrocarbons such as coal, heavy oil, and gas as fuel, hydrogen constituting the hydrocarbons reacts with oxygen to generate water vapor, which is a large amount in the exhaust gas. include. Therefore, a condensation economizer that condenses water vapor in exhaust gas and recovers latent heat is an extremely effective means for improving thermal efficiency.
乾式エコノマイザと凝縮エコノマイザとを併用した排熱回収装置として、特許文献1(特開昭60−213757号公報)には、燃焼室の下部に主熱交換部と潜熱回収用熱交換部とが一体化して配置された熱交換器の構成が開示されている。この熱交換器では、給水が潜熱回収用熱交換部を通って主熱交換部に導入されるようになっており、一方燃焼排ガスは、まず主熱交換部で顕熱回収された後に、潜熱回収用熱交換部で排ガス中の水蒸気を積極的に凝縮させ蒸気潜熱を回収するようになっている。 As an exhaust heat recovery device using both a dry economizer and a condensing economizer, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 60-213757) has a main heat exchange part and a latent heat recovery heat exchange part integrated in the lower part of the combustion chamber. The structure of the heat exchanger arranged in the form is disclosed. In this heat exchanger, the feed water is introduced into the main heat exchange section through the latent heat recovery heat exchange section, while the combustion exhaust gas is first subjected to sensible heat recovery in the main heat exchange section and then the latent heat. The steam in the exhaust gas is actively condensed in the heat exchanger for recovery to recover the latent heat of steam.
また別の装置構成として、特許文献2(特開平11−118104号公報)には、ボイラ出口ダクトに続いて乾式エコノマイザを配置し、その後流に空気予熱器と凝縮形エコノマイザを順次直列に配置したボイラの構成が開示されている。このボイラは、乾式エコノマイザの出口の排ガス中に含まれて残留する熱量を、該排ガス中に含まれる水蒸気の保有する熱量とともに空気予熱器と凝縮形エコノマイザにより効果的に回収し熱効率向上を図ったものである。 As another device configuration, in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-118104), a dry economizer is arranged following the boiler outlet duct, and an air preheater and a condensing economizer are sequentially arranged in series on the downstream side thereof. A boiler configuration is disclosed. In this boiler, the amount of heat remaining in the exhaust gas at the outlet of the dry economizer is effectively recovered by the air preheater and the condensing economizer together with the amount of heat held by the water vapor contained in the exhaust gas to improve the thermal efficiency. Is.
しかしながら、特許文献1、2に開示されるように、乾式エコノマイザと凝縮エコノマイザが直列に配置された排熱回収装置では、排ガス中の水分の凝縮はガス側主流が水露点に達していなくとも、伝熱管温度が水露点になっていると凝縮が生じるため、乾式エコノマイザ内でも伝熱管温度によっては部分的に凝縮が発生することがある。凝縮が生じることにより伝熱管に部分的な湿潤域が形成され、一つのエコノマイザ内で伝熱管が湿潤域及び乾燥域を有するようになる。
However, as disclosed in
この湿潤域と乾燥域は、燃焼機器の負荷変動に伴って位置が変動する。すなわち、燃焼機器の負荷が変動すると、乾式エコノマイザや凝縮エコノマイザを通過する排ガス温度が変動するので、排ガスが凝縮温度に達する位置が変動することで、湿潤域と乾燥域との境界位置が変動する。
これにより、伝熱管に乾湿を繰り返す領域が生じてしまう。伝熱管は主に金属で形成されており、乾湿を繰り返すことにより伝熱管が応力腐食割れを引き起こしやすくなる。また、伝熱管表面が乾湿を繰り返すことにより、煤塵やスケールが付着、固化しやすくなり、熱交換効率の低下を招くおそれもある。
The positions of the wet area and the dry area vary as the load of the combustion device varies. In other words, when the load on the combustion equipment fluctuates, the exhaust gas temperature that passes through the dry economizer or the condensation economizer fluctuates, so the position where the exhaust gas reaches the condensing temperature fluctuates, and the boundary position between the wet and dry regions fluctuates .
Thereby, the area | region which repeats wet and dry will arise in a heat exchanger tube. The heat transfer tube is mainly made of metal, and the heat transfer tube is likely to cause stress corrosion cracking by repeated drying and wetting. Moreover, when the surface of the heat transfer tube repeats drying and wetting, dust and scale are likely to adhere and solidify, which may cause a decrease in heat exchange efficiency.
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、燃焼機器の負荷変動によりエコノマイザが乾湿を繰り返して伝熱管の腐食等の不具合が発生することを抑制できる排熱回収装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention has an object to provide an exhaust heat recovery device capable of suppressing the occurrence of problems such as corrosion of a heat transfer tube due to the economizer repeatedly drying and wetting due to load fluctuations of combustion equipment. To do.
上記の課題を解決するために、本発明に係る排熱回収装置は、排ガスが流通するダクトに、前記排ガスの顕熱を利用して給水を加熱する乾式エコノマイザと、前記乾式エコノマイザより排ガス流れ方向下流側に配置され前記排ガスの凝縮潜熱を利用して給水を加熱する凝縮エコノマイザとが設けられ、前記給水が前記凝縮エコノマイザを通って前記乾式エコノマイザに導入するように構成された排熱回収装置において、前記乾式エコノマイザと前記凝縮エコノマイザの間に、前記排ガスの温度を変化させる排ガス温度変化手段を介装し、前記排ガス温度変化手段は、前記乾式エコノマイザ出口の排ガス温度が水露点以上となるように排ガス温度を変化させる手段、若しくは前記凝縮エコノマイザ入口の排ガス温度が水露点以下となるように排ガス温度を変化させる手段であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an exhaust heat recovery apparatus according to the present invention includes a dry economizer that heats feed water using sensible heat of the exhaust gas in a duct through which the exhaust gas circulates, and an exhaust gas flow direction from the dry economizer. In the exhaust heat recovery apparatus, which is provided on the downstream side and is provided with a condensation economizer configured to heat feed water using the condensation latent heat of the exhaust gas, and configured to introduce the feed water to the dry economizer through the condensation economizer An exhaust gas temperature changing means for changing the temperature of the exhaust gas is interposed between the dry economizer and the condensation economizer so that the exhaust gas temperature changing means has an exhaust gas temperature at the outlet of the dry economizer equal to or higher than a water dew point. Means for changing the exhaust gas temperature, or exhaust gas so that the exhaust gas temperature at the condenser economizer inlet is below the water dew point. Characterized in that it is a means for changing the scan temperature.
本発明によれば、乾式エコノマイザと凝縮エコノマイザの間に排ガス温度変化手段を介装し、この排ガス温度変化手段により乾式エコノマイザ出口の排ガス温度が水露点以上となるように、若しくは凝縮エコノマイザ入口の排ガス温度が水露点以下となるように排ガス温度を変化させる構成としたため、乾式エコノマイザ若しくは凝縮エコノマイザにて乾湿を繰り返す伝熱管ができることを防止し、伝熱管の腐食や伝熱管へのスケール等の付着を抑制することが可能となる。 According to the present invention, the exhaust gas temperature changing means is interposed between the dry economizer and the condensation economizer so that the exhaust gas temperature changing means causes the exhaust gas temperature at the outlet of the dry economizer to be equal to or higher than the water dew point, or the exhaust gas at the condensing economizer inlet. Since the exhaust gas temperature is changed so that the temperature is below the water dew point, it is possible to prevent heat transfer tubes that repeat drying and wetting with a dry economizer or condensation economizer, and to prevent corrosion of the heat transfer tubes and adhesion of scales to the heat transfer tubes. It becomes possible to suppress.
具体的には、排ガス温度変化手段が、乾式エコノマイザ出口の排ガス温度が水露点以上となるように排ガス温度を変化させる手段である場合、乾式エコノマイザ内で排ガス中の水分が凝縮することがなく、乾式エコノマイザのほぼ全ての伝熱管表面を常時乾燥状態に保つことができる。一方、排ガス温度変化手段が、凝縮エコノマイザ入口の排ガス温度が水露点以下となるように排ガス温度を変化させる手段である場合、凝縮エコノマイザ内で確実に凝縮が発生するようになり、凝縮エコノマイザのほぼ全ての伝熱管表面を常時湿潤状態に保つことができる。ここで、排ガス温度変化手段は、上記した前者と後者を兼ね備えた構成であってもよく、その場合は乾式エコノマイザを常時乾燥状態に且つ凝縮エコノマイザを常時湿潤状態に、確実に維持することが可能となる。
なお、乾式エコノマイザ出口の排ガス温度とは、乾式エコノマイザの排ガス出口側の伝熱管メタル温度であることが好ましく、また凝縮エコノマイザ入口の排ガス温度とは、凝縮エコノマイザの排ガス入口側の伝熱管メタル温度であることが好ましい。これにより、伝熱管表面における凝縮発生の有無を適切に管理することが可能である。
Specifically, when the exhaust gas temperature changing means is a means for changing the exhaust gas temperature so that the exhaust gas temperature at the outlet of the dry economizer is equal to or higher than the water dew point, moisture in the exhaust gas does not condense in the dry economizer, Almost all heat transfer tube surfaces of the dry economizer can be kept dry at all times. On the other hand, if the exhaust gas temperature changing means is a means for changing the exhaust gas temperature so that the exhaust gas temperature at the inlet of the condensing economizer is lower than the water dew point, condensation will surely occur in the condensing economizer, All heat transfer tube surfaces can be kept wet all the time. Here, the exhaust gas temperature changing means may be configured to have both the former and the latter, and in that case, it is possible to reliably maintain the dry economizer in a constantly dry state and the condensation economizer in a constantly wet state. It becomes.
The exhaust gas temperature at the dry economizer outlet is preferably the heat transfer tube metal temperature at the exhaust gas outlet side of the dry economizer, and the exhaust gas temperature at the condensation economizer inlet is the heat transfer tube metal temperature at the exhaust gas inlet side of the condensation economizer. Preferably there is. Thereby, it is possible to appropriately manage the presence or absence of condensation on the heat transfer tube surface.
また、前記排ガス温度変化手段が、前記乾式エコノマイザの上流側から前記排ガスの一部を分岐させた分岐ガスを前記乾式エコノマイザと前記凝縮エコノマイザの間に導入する分岐ガス導入部であり、前記乾式エコノマイザの給水入口温度又は前記乾式エコノマイザの排ガス出口側の伝熱管メタル温度を検出する第1の温度検出手段と、前記第1の温度検出手段で検出した温度に基づいて前記分岐ガス導入部から前記ダクト内に導入する分岐ガス導入量を調整する分岐ガス量調整手段とをさらに備え、前記第1の温度検出手段で検出された温度が水露点以下となったら前記分岐ガス量調整手段により前記分岐ガス導入量を増加させることが好ましい。 Further, the exhaust gas temperature changing means is a branch gas introduction section for introducing a branch gas obtained by branching a part of the exhaust gas from the upstream side of the dry economizer between the dry economizer and the condensation economizer, and the dry economizer A first temperature detection means for detecting a feed water inlet temperature or a heat transfer tube metal temperature on the exhaust gas outlet side of the dry economizer, and the duct from the branch gas introduction part based on the temperature detected by the first temperature detection means A branch gas amount adjusting means for adjusting the amount of branch gas introduced into the branch gas amount adjusting means, and when the temperature detected by the first temperature detecting means falls below a water dew point, the branch gas amount adjusting means adjusts the branch gas. It is preferable to increase the introduction amount.
本構成では、乾式エコノマイザ上流側から排ガスの一部を分岐させて、この分岐ガスを乾式エコノマイザと凝縮エコノマイザの間に設けた分岐ガス導入部より導入している。この分岐ガスは、乾式エコノマイザを通過しないため保有熱量が大きく、これを直接凝縮エコノマイザに供給することで凝縮エコノマイザでの交換熱量を増加させ給水温度を上昇させる。したがって、分岐ガス導入量を調整することで乾式エコノマイザに流入する給水温度の調整、ひいては乾式エコノマイザの伝熱管メタル温度の調整が可能となる。ここで、伝熱管メタル温度は、排ガス温度と給水温度との両方に依存するが、排ガスの伝熱係数は給水の伝熱係数に比べて極めて小さいため、伝熱管メタル温度は給水温度の影響を大きく受ける。よって、本構成では、伝熱管表面の凝縮発生の有無を給水温度で調整可能としている。
そして、乾式エコノマイザの給水入口温度又は乾式エコノマイザの排ガス出口側の伝熱管メタル温度に基づいて分岐ガス導入量を調整することで、乾式エコノマイザの伝熱管メタル温度を水露点以上に維持でき、これにより伝熱管表面を常時乾燥状態に保持し、乾式エコノマイザの伝熱管の腐食や伝熱管へのスケール等の付着を抑制することができる。
In this configuration, a part of the exhaust gas is branched from the upstream side of the dry economizer, and this branch gas is introduced from a branch gas introduction section provided between the dry economizer and the condensation economizer. Since this branch gas does not pass through the dry economizer, it has a large amount of heat, and by supplying this directly to the condensing economizer, the exchange heat amount in the condensing economizer is increased and the feed water temperature is raised. Therefore, by adjusting the branch gas introduction amount, it is possible to adjust the temperature of the feed water flowing into the dry economizer, and thus the heat transfer tube metal temperature of the dry economizer. Here, the heat transfer tube metal temperature depends on both the exhaust gas temperature and the feed water temperature, but the heat transfer coefficient of the exhaust gas is extremely small compared to the heat transfer coefficient of the feed water. Receive a lot. Therefore, in this structure, the presence or absence of condensation on the surface of the heat transfer tube can be adjusted by the feed water temperature.
And by adjusting the amount of branch gas introduction based on the feed water inlet temperature of the dry economizer or the heat transfer pipe metal temperature on the exhaust gas outlet side of the dry economizer, the heat transfer pipe metal temperature of the dry economizer can be maintained above the water dew point. The surface of the heat transfer tube is always kept in a dry state, and corrosion of the heat transfer tube of the dry economizer and adhesion of scales to the heat transfer tube can be suppressed.
また、前記凝縮エコノマイザの給水出口温度又は前記凝縮エコノマイザの排ガス入口側の伝熱管メタル温度を検出する第2の温度検出手段と、前記凝縮エコノマイザの入口側に水分を供給する水分供給手段とをさらに備え、前記第2の温度検出手段で検出された温度が水露点以上となったら前記水分供給手段により前記凝縮エコノマイザの入口側に水又は蒸気を噴霧するか、若しくは前記凝縮エコノマイザに直接散水することが好ましい。 Further, a second temperature detection means for detecting a feed water outlet temperature of the condensation economizer or a heat transfer pipe metal temperature on an exhaust gas inlet side of the condensation economizer, and a moisture supply means for supplying moisture to the inlet side of the condensation economizer And when the temperature detected by the second temperature detection means is equal to or higher than the water dew point, the water supply means sprays water or steam on the inlet side of the condensation economizer, or directly sprays the condensation economizer. Is preferred.
このように、凝縮エコノマイザの給水出口温度又は凝縮エコノマイザの排ガス入口側の伝熱管メタル温度を検出し、検出温度が水露点以上となったら水分供給手段により凝縮エコノマイザに水を供給することで、凝縮エコノマイザの伝熱管表面を湿潤状態にすることができる。具体的には、凝縮エコノマイザの入口側に水又は蒸気を噴霧することで、排ガスの湿度を上昇させ凝縮を促進させることができる。または、凝縮エコノマイザに直接散水することで伝熱管を強制的に湿潤させることができる。 In this way, the water supply outlet temperature of the condensing economizer or the heat transfer pipe metal temperature on the exhaust gas inlet side of the condensing economizer is detected, and when the detected temperature exceeds the water dew point, water is supplied to the condensing economizer by the water supply means. The heat transfer tube surface of the economizer can be wetted. Specifically, by spraying water or steam on the inlet side of the condensation economizer, it is possible to increase the humidity of the exhaust gas and promote condensation. Alternatively, the heat transfer tube can be forcibly moistened by spraying water directly onto the condensation economizer.
さらに、前記排ガス温度変化手段が、前記乾式エコノマイザと前記凝縮エコノマイザの間に着脱自在に介装され、前記排ガスの顕熱と凝縮潜熱とを利用して前記給水を加熱する乾式・凝縮エコノマイザであり、前記凝縮エコノマイザを通って排出された前記給水が前記乾式・凝縮エコノマイザを通って前記乾式エコノマイザに導入されるように構成するとともに、前記乾式・凝縮エコノマイザの入口側から、該乾式・凝縮エコノマイザをバイパスしてその出口側に接続され前記給水が流通するバイパス管を配設する構成とすることが好ましい。 Further, the exhaust gas temperature changing means is a dry / condensation economizer that is detachably interposed between the dry economizer and the condensation economizer, and heats the feed water using sensible heat and latent heat of condensation of the exhaust gas. The feed water discharged through the condensation economizer is introduced into the dry economizer through the dry / condensation economizer, and the dry / condensation economizer is disposed from the inlet side of the dry / condensation economizer. It is preferable to provide a bypass pipe that bypasses and is connected to the outlet side and through which the water supply flows.
このように、乾式エコノマイザと前記凝縮エコノマイザの間に乾式・凝縮エコノマイザを配置し、この乾式・凝縮エコノマイザで確実に凝縮が開始するように構成することで、乾式エコノマイザは常時乾燥状態に、凝縮エコノマイザは常時湿潤状態に維持され、これにより各エコノマイザにおける伝熱管の腐食や伝熱管へのスケール等の付着を抑制することができる。好適には、乾式エコノマイザから湿式エコノマイザに至るダクト上で、排ガスの凝縮開始点を含む乾湿混在領域を予め推定しておき、この乾湿混在領域に乾式・凝縮エコノマイザを配置する。なお、乾湿混在領域の推定方法としては、排ガス温度と給水温度とから算出したメタル温度に基づいて凝縮開始点が推定でき、この凝縮開始点と運転変動幅(負荷変動幅)とに基づいて乾湿混在領域を推定することができる。運転変動幅は、経験値(過去の実測データを含む)又は実験データ、あるいはシミュレーションから求められる。 In this way, by arranging the dry / condensation economizer between the dry economizer and the condensing economizer, and by configuring the dry / condensing economizer to reliably start condensation, the dry economizer is always in a dry state and the condensing economizer. Is always maintained in a wet state, whereby corrosion of the heat transfer tubes in each economizer and adhesion of scales to the heat transfer tubes can be suppressed. Preferably, on the duct extending from the dry economizer to the wet economizer, a wet / dry mixed area including the condensation start point of the exhaust gas is estimated in advance, and the dry / condensed economizer is disposed in the dry / humid mixed area. As a method for estimating the wet and dry mixed area, the condensation start point can be estimated based on the metal temperature calculated from the exhaust gas temperature and the feed water temperature, and the wet and dry based on the condensation start point and the operation fluctuation range (load fluctuation width). The mixed area can be estimated. The driving fluctuation range is obtained from experience values (including past actual measurement data), experimental data, or simulation.
また、本構成では、乾式・凝縮エコノマイザの伝熱管は部分的に乾燥状態と湿潤状態を繰り返すこととなるが、この乾式・凝縮エコノマイザを着脱自在としているため、腐食やスケール付着等が発生した際には乾式・凝縮エコノマイザのみを取り外して補修や交換を行うことができる。さらに乾式・凝縮エコノマイザをバイパスして給水が流通するバイパス管を配設したため、乾式・凝縮エコノマイザに不具合が発生した場合には、一時的に乾式・凝縮エコノマイザを停止し、バイパス管を開放して給水を流通させることにより定常運転を続行することが可能である。 In this configuration, the heat transfer tube of the dry / condensation economizer partially repeats a dry state and a wet state. However, since this dry / condensation economizer is detachable, corrosion or scale adhesion occurs. Only a dry / condensing economizer can be removed and repaired or replaced. In addition, a bypass pipe is provided that bypasses the dry / condensation economizer to distribute the water supply.If a problem occurs in the dry / condensation economizer, the dry / condensation economizer is temporarily stopped and the bypass pipe is opened. It is possible to continue the steady operation by circulating the water supply.
さらにまた、前記排ガス温度変化手段が、前記乾式エコノマイザと前記凝縮エコノマイザの間に着脱自在に介装され、前記排ガスの顕熱と凝縮潜熱とを利用して前記給水を加熱する乾式・凝縮エコノマイザであり、前記乾式・凝縮エコノマイザに導入される給水は、前記乾式エコノマイザ及び前記凝縮エコノマイザに導入される給水とは独立した給水系統を流通するように構成し、且つ前記乾式・凝縮エコノマイザ入口の給水温度が水露点以下であることが好ましい。 Furthermore, the exhaust gas temperature changing means is a dry / condensation economizer that is detachably interposed between the dry economizer and the condensation economizer, and that heats the feed water using sensible heat and latent heat of condensation of the exhaust gas. The feed water introduced into the dry / condensation economizer is configured to circulate through a feed water system independent of the dry economizer and the feed water introduced into the condensation economizer, and the feed water temperature at the dry / condensation economizer inlet Is preferably below the water dew point.
このように、乾式エコノマイザと凝縮エコノマイザの間に乾式・凝縮エコノマイザを配置することで、上記した作用効果と同様に、乾式エコノマイザは常時乾燥状態に、凝縮エコノマイザは常時湿潤状態に維持され、これにより各エコノマイザにおける伝熱管の腐食や伝熱管へのスケール等の付着を抑制することができる。また、本構成においても、排ガスの凝縮開始点を含む乾湿混在領域を予め推定しておき、この乾湿混在領域に乾式・凝縮エコノマイザを配置することが好適である。
さらに、乾式・凝縮エコノマイザの給水系統を独立して構成し、且つ乾式・凝縮エコノマイザ入口の給水温度を水露点以下とすることにより、乾式・凝縮エコノマイザ内で確実に凝縮を発生させることができる。
In this way, by placing the dry / condensation economizer between the dry economizer and the condensing economizer, the dry economizer is always kept in the dry state and the condensing economizer is always in the moist state as described above. Corrosion of heat transfer tubes and adhesion of scales to the heat transfer tubes in each economizer can be suppressed. Also in this configuration, it is preferable to preliminarily estimate the dry and wet mixed region including the exhaust gas condensation start point, and arrange the dry / condensation economizer in this dry and wet mixed region.
Furthermore, the water supply system of the dry / condensation economizer is configured independently, and the water supply temperature at the inlet of the dry / condensation economizer is set to be equal to or lower than the water dew point, whereby condensation can be reliably generated in the dry / condensation economizer.
以上記載のように本発明では、乾式エコノマイザと凝縮エコノマイザの間に排ガス温度変化手段を介装し、この排ガス温度変化手段により乾式エコノマイザ出口の排ガス温度が水露点以上となるように、若しくは凝縮エコノマイザ入口の排ガス温度が水露点以下となるように排ガス温度を変化させる構成としたため、乾式エコノマイザ若しくは凝縮エコノマイザにて乾湿を繰り返す伝熱管ができることを防止し、伝熱管の腐食や伝熱管へのスケール等の付着を抑制することが可能となる。 As described above, in the present invention, the exhaust gas temperature changing means is interposed between the dry economizer and the condensing economizer so that the exhaust gas temperature at the outlet of the dry economizer becomes higher than the water dew point by the exhaust gas temperature changing means, or the condensing economizer. Since the exhaust gas temperature is changed so that the exhaust gas temperature at the inlet is below the water dew point, it is possible to prevent heat transfer tubes that repeat drying and wetting with a dry economizer or a condensation economizer, and corrosion of the heat transfer tubes, scale to the heat transfer tubes, etc. Can be suppressed.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
本発明の実施形態に係る排熱回収装置は、ボイラ、ディーゼルエンジン、ガスタービン、焼却炉、加熱炉などの燃焼機器で発生した排ガスから排熱を回収する装置である。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
An exhaust heat recovery apparatus according to an embodiment of the present invention is an apparatus that recovers exhaust heat from exhaust gas generated in combustion equipment such as a boiler, a diesel engine, a gas turbine, an incinerator, and a heating furnace.
まず最初に、図1を参照して、本発明の実施形態に係る排熱回収装置が適用されるボイラの構成を説明する。ボイラ1は、主に、バーナ3が設けられた燃焼室2と、燃焼ガスを用いて蒸気を生成する伝熱管4と、燃焼室2の出口から延設されたダクト5と、ダクト5上に配設された排熱回収装置10と、ダクト5に接続された煙突6とを備える。
ボイラ1の燃焼室2では、バーナ3から供給される燃料と燃焼空気を燃焼させて高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは伝熱管4で熱交換されて管内の水を加熱し、蒸気を発生させる。この過程で発生した排ガスは、燃焼室2の出口から延設されたダクト5を通って排熱回収装置10で余熱回収された後、煙突6より排出される。
First, a configuration of a boiler to which an exhaust heat recovery apparatus according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. The
In the
排熱回収装置10は、ダクト5上に直列に配置された複数の熱交換器を有する。この熱交換器として本実施形態では、排ガス流れ方向上流側から順に、少なくとも乾式エコノマイザ11と湿式エコノマイザ12とが設けられている。
乾式エコノマイザ11は、多段の伝熱管群から構成され、管内を流通する給水と管外を流通する排ガスとを熱交換し、排ガスの顕熱を利用して給水を加熱する熱交換器である。
凝縮エコノマイザ12は、多段の伝熱管群から構成され、管内を流通する給水と管外を流通する排ガスとを熱交換し、排ガスの凝縮潜熱を利用して給水を加熱する熱交換器である。
The exhaust
The
The
これらのエコノマイザの第1の給水系統14として、ポンプ13から圧送される給水は、凝縮エコノマイザ12の排ガス流れ方向下流側から伝熱管内に導入され、該凝縮エコノマイザ12を通って排ガス流れ方向上流側から排出され、次いで乾式エコノマイザ11の排ガス流れ方向下流側から伝熱管内に導入され、該乾式エコノマイザ11を通って排ガス流れ方向上流側から排出される構成となっている。
As the first
なお、図1には一例として、鉛直方向に延設されたダクト5の上方から下方に向けて排ガス流れが形成され、このダクト部位の上方に乾式エコノマイザ11を配置し、下方に凝縮エコノマイザ12を配置した構成について示したが、これに限定されるものではなく、下方から上方に向けて排ガス流れが形成されるダクト部位に各エコノマイザを配置してもよいし、水平方向に排ガス流れが形成されるダクト部位に各エコノマイザを配置してもよい。
In FIG. 1, as an example, an exhaust gas flow is formed from the upper side to the lower side of the
さらに、本実施形態では、乾式エコノマイザ11と凝縮エコノマイザ12の間に、排ガスの温度を変化させる排ガス温度変化手段を介装した構成となっている。
この排ガス温度変化手段は、乾式エコノマイザ出口11aの排ガス温度が水露点以上となるように排ガス温度を変化させる手段、若しくは凝縮エコノマイザ入口12aの排ガス温度が水露点以下となるように排ガス温度を変化させる手段である。
これにより、乾式エコノマイザ11若しくは凝縮エコノマイザ12にて乾湿を繰り返す伝熱管ができることを防止し、伝熱管の腐食や伝熱管へのスケール等の付着を抑制することが可能となる。
Further, in the present embodiment, an exhaust gas temperature changing means for changing the temperature of the exhaust gas is interposed between the
The exhaust gas temperature changing means changes the exhaust gas temperature so that the exhaust gas temperature at the
Thereby, it is possible to prevent a heat transfer tube that repeats drying and wetting with the
具体的には、排ガス温度変化手段が、乾式エコノマイザ出口11aの排ガス温度が水露点以上となるように排ガス温度を変化させる手段である場合、乾式エコノマイザ11内で排ガス中の水分が凝縮することがなく、乾式エコノマイザ11のほぼ全ての伝熱管表面を常時乾燥状態に保つことができる。
一方、排ガス温度変化手段が、凝縮エコノマイザ入口12aの排ガス温度が水露点以下となるように排ガス温度を変化させる手段である場合、凝縮エコノマイザ12内で確実に凝縮が発生するようになり、凝縮エコノマイザ12のほぼ全ての伝熱管表面を常時湿潤状態に保つことができる。
Specifically, when the exhaust gas temperature changing means is a means for changing the exhaust gas temperature so that the exhaust gas temperature at the
On the other hand, when the exhaust gas temperature changing means is a means for changing the exhaust gas temperature so that the exhaust gas temperature at the condensing
排ガス温度変化手段は、上記した前者と後者を兼ね備えた構成であってもよく、その場合は乾式エコノマイザ11を常時乾燥状態に、且つ凝縮エコノマイザ12を常時湿潤状態に、確実に維持することが可能となる。
なお、乾式エコノマイザ出口11aの排ガス温度とは、乾式エコノマイザ11の排ガス出口11a側の伝熱管メタル温度であることが好ましく、また凝縮エコノマイザ入口12aの排ガス温度とは、凝縮エコノマイザ12の排ガス入口12a側の伝熱管メタル温度であることが好ましい。これにより、伝熱管表面における凝縮発生の有無を適切に管理することが可能である。
次いで、以下の第1実施形態〜第3実施形態にて、排熱回収装置10の具体的構成を説明する。
The exhaust gas temperature changing means may be configured to have both the former and the latter, and in that case, the
The exhaust gas temperature at the
Next, a specific configuration of the exhaust
(第1実施形態)
図2は本発明の第1実施形態に係る排熱回収装置の構成図である。
第1実施形態に係る排熱回収装置10は、排ガスが流通するダクト5に配置された乾式エコノマイザ11と、その排ガス流れ方向下流側に配置された凝縮エコノマイザ12と、排ガス温度変化手段として、乾式エコノマイザ11と凝縮エコノマイザ12の間に介装された分岐ガス導入部20と、乾式エコノマイザ11の給水温度又は伝熱管メタル温度を検出する第1の温度検出手段23を有する。
(First embodiment)
FIG. 2 is a configuration diagram of the exhaust heat recovery apparatus according to the first embodiment of the present invention.
The exhaust
分岐ガス導入部20は、乾式エコノマイザ11の上流側から排ガスの一部を分岐させた分岐ガスが、該乾式エコノマイザ11をバイパスして乾式エコノマイザ11と凝縮エコノマイザ12の間に導入されるようになっている。具体的には、一端側が乾式エコノマイザ11の上流側のダクト5に接続され、他端側が乾式エコノマイザ11と凝縮エコノマイザ12の間のダクト5に接続された分岐管21を設け、さらに分岐ガス導入部20より導入される分岐ガス導入量を調整する分岐ガス量調整手段を設けている。
The branch
分岐ガス量調整手段は、図2では一例として、分岐管21と乾式エコノマイザ11の上流側のダクト5との接続部に配置した三方弁22である。この三方弁22により、ダクト5から所定流量の排ガスが分岐し、分岐ガスとして分岐ガス導入部20より導入される。なお、分岐管21の弁配置はこれに限定されるものではなく、分岐管21上に配置した開閉弁としてもよい。
The branch gas amount adjusting means is, as an example in FIG. 2, a three-
第1の温度検出手段23は、乾式エコノマイザ11の給水入口温度又は乾式エコノマイザ11の排ガス出口側11aの伝熱管メタル温度を検出する。
そして、第1の温度検出手段23で検出された温度に基づいて、分岐ガス量調整手段により分岐ガス導入量を調整する。このとき、制御手段25を設けてもよい。この場合、制御手段25は、第1の温度検出手段23から入力された温度検出信号に基づいて三方弁22の開度を求め、この開度となるように三方弁22に開度制御信号を送信する。
なお、伝熱管メタル温度は、排ガス温度と給水温度との両方に依存するが、排ガスの伝熱係数は給水の伝熱係数に比べて極めて小さいため、伝熱管メタル温度は給水温度の影響を大きく受ける。よって、本実施形態では、伝熱管表面の凝縮発生の有無を給水温度で調整可能としている。
The first temperature detection means 23 detects the feed water inlet temperature of the
Based on the temperature detected by the first
The heat transfer tube metal temperature depends on both the exhaust gas temperature and the feed water temperature, but the heat transfer coefficient of the exhaust gas is extremely small compared to the heat transfer coefficient of the feed water, so the heat transfer tube metal temperature greatly affects the feed water temperature. receive. Therefore, in this embodiment, the presence or absence of condensation on the heat transfer tube surface can be adjusted by the feed water temperature.
ここで、上記した第1実施形態に係る排熱回収装置10の作用を説明する。
定常運転では、ダクト5を流通する排ガスはまず乾式エコノマイザ11に導入され、該乾式エコノマイザ11にて排ガスの顕熱を利用して給水を加熱する。乾式エコノマイザ11より排出された排ガスは、次いで凝縮エコノマイザ12に導入され、該凝縮エコノマイザ12にて主に排ガスの凝縮潜熱を利用して給水を加熱する。
Here, the operation of the exhaust
In the steady operation, the exhaust gas flowing through the
排熱回収装置10の運転中、常時又は断続的に、第1の温度検出手段23で乾式エコノマイザ11の給水入口温度又は乾式エコノマイザ11の排ガス出口側11aの伝熱管メタル温度を検出し、検出した温度に基づいて制御手段25により三方弁22を制御し、分岐ガス導入部20からの分岐ガス導入量を調整する。具体的には、第1の温度検出手段23で検出した温度が水露点以下となったら制御手段25により三方弁22を制御し、分岐ガス導入量を増加させる。
During operation of the exhaust
このように第1実施形態によれば、乾式エコノマイザ上流側から排ガスの一部を分岐させて、この分岐ガスを乾式エコノマイザ11と凝縮エコノマイザ12の間に設けた分岐ガス導入部20より導入している。この分岐ガスは、乾式エコノマイザ11を通過しないため保有熱量が大きく、これを直接凝縮エコノマイザ12に供給することで凝縮エコノマイザ12での交換熱量を増加させ給水温度を上昇させる。したがって、分岐ガス導入量を調整することで乾式エコノマイザ11に流入する給水温度の調整、ひいては乾式エコノマイザ11の伝熱管メタル温度の調整が可能となる。
As described above, according to the first embodiment, a part of the exhaust gas is branched from the upstream side of the dry economizer, and this branch gas is introduced from the branch
そして、乾式エコノマイザ11の給水入口温度又は乾式エコノマイザの排ガス出口側の伝熱管メタル温度に基づいて分岐ガス導入量を調整することで、乾式エコノマイザ11の伝熱管表面温度を水露点以上に維持でき、これにより伝熱管表面を常時乾燥状態に保持し、乾式エコノマイザ11の伝熱管の腐食や伝熱管へのスケール等の付着を抑制することができる。
And by adjusting the amount of branch gas introduction based on the feed water inlet temperature of the
また、第1実施形態では、凝縮エコノマイザ12の給水出口温度又は凝縮エコノマイザ12の排ガス入口側12aの伝熱管メタル温度を検出する第2の温度検出手段26と、凝縮エコノマイザ12の入口側12aに水分を供給する水分供給手段27とを有していることが好ましい。
水分供給手段27は、凝縮エコノマイザ12の入口側12aに水又は蒸気を噴霧する手段、若しくは凝縮エコノマイザ12に直接散水する手段を用いることができる。
これらの構成により、第2の温度検出手段26で検出された温度が水露点以上となったら、水分供給手段27により凝縮エコノマイザ12の入口側12aに水又は蒸気を噴霧するか、若しくは凝縮エコノマイザ11に直接散水する。制御手段25を有する場合は、第2の温度検出手段26から入力された温度検出信号に基づいて制御手段25により水分供給手段27を作動させる制御信号を送信する。
In the first embodiment, the water supply outlet temperature of the
As the water supply means 27, means for spraying water or steam on the
With these configurations, when the temperature detected by the second temperature detection means 26 is equal to or higher than the water dew point, the water supply means 27 sprays water or steam on the
このように、凝縮エコノマイザ12の給水出口温度又は凝縮エコノマイザ12の排ガス入口側12aの伝熱管メタル温度を検出し、検出温度が水露点以上となったら水分供給手段27により凝縮エコノマイザ12に水を供給することで、凝縮エコノマイザ12の伝熱管表面を湿潤状態にすることができる。具体的には、凝縮エコノマイザ12の入口側12aに水又は蒸気を噴霧することで、排ガスの湿度を上昇させ凝縮を促進させることができる。または、凝縮エコノマイザ12に直接散水することで伝熱管表面を強制的に湿潤させることができる。
Thus, the water supply outlet temperature of the condensing
次に、上記した第1実施形態の応用例を説明する。以下に示す構成は、いずれも乾式エコノマイザ11内での凝縮発生を防止するものであり、既に説明した第1実施形態の構成と組み合わせて用いることが好ましい。
Next, an application example of the first embodiment will be described. All of the configurations shown below prevent condensation from occurring in the
第1の応用例として、分岐管21を途中からさらに分岐させた補助分岐管30を設け、この補助分岐管30の下流端を乾式エコノマイザ11の中段に接続する。分岐管21と補助分岐管30の接続部には三方弁31を設ける。そして、第1の温度検出手段23で検出した温度に基づいて三方弁31を制御し、補助分岐管30を通って乾式エコノマイザ11の中段に導入される分岐ガス導入量を調整する。具体的には、第1の温度検出手段23で検出した温度が水露点以下となったら、補助分岐管30が開放されるように三方弁31を制御し、補助分岐管30を介して分岐ガスを乾式エコノマイザ11の中段に導入する。
As a first application example, an
このように、乾式エコノマイザ11の給水入口温度又は乾式エコノマイザ11の排ガス出口側11aの伝熱管メタル温度が水露点以下となったら、補助分岐管30を介して分岐ガスを乾式エコノマイザ11の中段に導入することによって乾式エコノマイザ11内の排ガス温度を上昇させ、これにより排ガス中の湿度を低下させて凝縮を抑制することが可能となる。
In this way, when the feed water inlet temperature of the
第2の応用例として、分岐管21を途中からさらに分岐させた補助分岐管32を設け、この補助分岐管32の下流端を凝縮エコノマイザ12の下流側ダクトに接続する。分岐管21と補助分岐管32の接続部には三方弁33を設ける。そして、第1の温度検出手段23で検出した温度に基づいて三方弁33を制御し、補助分岐管32を通って凝縮エコノマイザ12の下流側に導入される分岐ガス導入量を調整する。具体的には、第1の温度検出手段23で検出した温度が水露点以下となったら、補助分岐管32を流通する分岐ガス量が低減するように三方弁33を制御し、乾式エコノマイザ11に導入される排ガス量を増加させる。これにより、乾式エコノマイザ11内の排ガス温度が上昇し、排ガス中の湿度が低下することにより排ガス中の水分の凝縮を抑制可能となる。
As a second application example, an
なお、補助分岐管32は、白煙防止用に従来から用いられているものであってもよい。通常、排ガスは煙突6(図1参照)から大気中に放出されると、排ガス中の水蒸気が冷却されて白煙が生じてしまうため、大気放出された時に白煙が生じない温度まで排ガスを加温した後に放出している。加温には、排熱回収装置10より上流側の排ガスが用いられる。すなわち、乾式エコノマイザ11の上流側の排ガスを一部分岐させ、この分岐ガスを煙突の手前で合流させている。この補助分岐管32から分岐される分岐ガス量を低減することにより、乾式エコノマイザ11への排ガス導入量を増加させ、乾式エコノマイザ11内での水分凝縮を抑制する。
The
(第2実施形態)
図3は本発明の第2実施形態に係る排熱回収装置の構成図である。
第2実施形態に係る排熱回収装置10は、排ガスが流通するダクト5に配置された乾式エコノマイザ11と、その排ガス流れ方向下流側に配置された凝縮エコノマイザ12と、排ガス温度変化手段として、乾式エコノマイザ11と凝縮エコノマイザ12の間に介装された乾式・凝縮エコノマイザ35を有する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram of the exhaust heat recovery apparatus according to the second embodiment of the present invention.
The exhaust
乾式・凝縮エコノマイザ35は、排ガスの顕熱と凝縮潜熱とを利用して給水を加熱する熱交換器で、ダクト5に対して着脱自在に配設されている。
好適には、乾式エコノマイザ11から湿式エコノマイザ12に至るダクト5上で、排ガスの凝縮開始点を含む乾湿混在領域を予め推定しておき、この乾湿混在領域に乾式・凝縮エコノマイザ35を配置する。乾湿混在領域の推定方法としては、排ガス温度と給水温度とから算出したメタル温度に基づいて凝縮開始点が推定でき、この凝縮開始点とボイラの運転変動幅(負荷変動幅)とに基づいて乾湿混在領域を推定することができる。運転変動幅は、経験値(過去の実測データを含む)又は実験データ、あるいはシミュレーションから求められる。
The dry /
Preferably, on the
これらのエコノマイザ11、35、12の第1の給水系統14として、ポンプ13(図1参照)から圧送される給水は、凝縮エコノマイザ12の排ガス流れ方向下流側から伝熱管内に導入され、該凝縮エコノマイザ12を通って排ガス流れ方向上流側から排出され、次いで乾式・凝縮エコノマイザ35の排ガス流れ方向下流側から伝熱管内に導入され、該乾式・凝縮エコノマイザ35を通って排ガス流れ方向上流側から排出され、さらに乾式エコノマイザ11の排ガス流れ方向下流側から伝熱管内に導入され、該乾式エコノマイザ11を通って排ガス流れ方向上流側から排出される構成となっている。
As the first
また第1の給水系統14は、乾式・凝縮エコノマイザ35の入口側から、該乾式・凝縮エコノマイザ35をバイパスしてその出口側に接続され、給水が流通するバイパス管36を有している。乾式・凝縮エコノマイザ35の入口側とバイパス管36の接続部には三方弁37が設けられている。
In addition, the first
ここで、上記した第2実施形態に係る排熱回収装置10の作用を説明する。
ダクト5を流通する排ガスはまず乾式エコノマイザ11に導入され、該乾式エコノマイザ11にて排ガスの顕熱を利用して給水を加熱する。乾式エコノマイザ11より排出された排ガスは、次いで乾式・凝縮エコノマイザ35に導入され、ここで排ガスの顕熱と凝縮潜熱を利用して給水を加熱する。乾式・凝縮エコノマイザ35では、確実に凝縮が発生するように、水分供給手段38により水分を供給してもよい。この水分供給手段38は、図2に示した水分供給手段27と同様の構成を有する。乾式・凝縮エコノマイザ35より排出された排ガスは、さらに凝縮エコノマイザ12に導入され、該凝縮エコノマイザ12にて主に排ガスの凝縮潜熱を利用して給水を加熱する。
Here, the operation of the exhaust
The exhaust gas flowing through the
このように、乾式エコノマイザ11と凝縮エコノマイザ12の間に乾式・凝縮エコノマイザ35を配置し、この乾式・凝縮エコノマイザ35で確実に凝縮が開始するように構成することで、乾式エコノマイザ11は常時乾燥状態に、凝縮エコノマイザ12は常時湿潤状態に維持され、これにより各エコノマイザにおける伝熱管の腐食や伝熱管へのスケール等の付着を抑制することができる。
In this way, by arranging the dry /
また、上記した第2実施形態では、乾式・凝縮エコノマイザ35の伝熱管は部分的に乾燥状態と湿潤状態を繰り返すこととなるが、この乾式・凝縮エコノマイザ35を着脱自在としているため、腐食やスケール付着等が発生した際には乾式・凝縮エコノマイザ35のみを取り外して補修や交換を行うことができる。さらに乾式・凝縮エコノマイザ35をバイパスして給水が流通するバイパス管36を配設したため、乾式・凝縮エコノマイザ35に不具合が発生した場合には、三方弁37を制御してバイパス管36のみに給水が流通するようにし、一時的に乾式・凝縮エコノマイザ35を停止して定常運転を続行してもよい。そして、定期メンテナンス時に乾式・凝縮エコノマイザ35を補修、交換する。
In the second embodiment described above, the heat transfer tube of the dry /
(第3実施形態)
図4は本発明の第3実施形態に係る排熱回収装置の構成図である。
第3実施形態に係る排熱回収装置10は、排ガスが流通するダクト5に配置された乾式エコノマイザ11と、その排ガス流れ方向下流側に配置された凝縮エコノマイザ12と、排ガス温度変化手段として、乾式エコノマイザ11と凝縮エコノマイザ12の間に介装された乾式・凝縮エコノマイザ40を有する。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram of an exhaust heat recovery apparatus according to the third embodiment of the present invention.
The exhaust
これらのエコノマイザの第1の給水系統14として、ポンプ13(図1参照)から圧送される給水は、凝縮エコノマイザ12の排ガス流れ方向下流側から伝熱管内に導入され、該凝縮エコノマイザ12を通って排ガス流れ方向上流側から排出され、次いで乾式エコノマイザ11の排ガス流れ方向下流側から伝熱管内に導入され、該乾式エコノマイザ11を通って排ガス流れ方向上流側から排出される構成となっている。
さらに、第1の給水系統14とは独立して設けられた第2の給水系統41として、乾式・凝縮エコノマイザ40の排ガス流れ方向下流側から伝熱管内に導入され、該乾式・凝縮エコノマイザ40を通って排ガス流れ方向上流側から排出される給水系統を有する。この第2の給水系統41には、乾式・凝縮エコノマイザ入口の給水温度が水露点以下となるような給水が供給される。
As the first
Further, as a second
このように、乾式エコノマイザ11と凝縮エコノマイザ12の間に乾式・凝縮エコノマイザ40を配置することで、第2実施形態に記載した作用効果と同様に、乾式エコノマイザ11は常時乾燥状態に、凝縮エコノマイザ12は常時湿潤状態に維持され、これにより各エコノマイザにおける伝熱管の腐食や伝熱管へのスケール等の付着を抑制することができる。
また、乾式・凝縮エコノマイザ40の給水系統を独立した第2の給水系統41として構成し、且つ乾式・凝縮エコノマイザ入口の給水温度を水露点以下とすることにより、乾式・凝縮エコノマイザ40内で確実に凝縮を発生させることができる。
As described above, by arranging the dry /
In addition, the water supply system of the dry /
1 ボイラ
5 ダクト
10 排熱回収装置
11 乾式エコノマイザ
12 凝縮エコノマイザ
14 第1の給水系統
20 分岐ガス導入部
21 分岐管
22 三方弁
23 第1の温度検出手段
25 制御手段
26 第2の温度検出手段
27 水分供給手段
30、32 補助分岐管
31、33 三方弁
35 乾式・凝縮エコノマイザ
37 三方弁
38 水分供給手段
40 乾式・凝縮エコノマイザ
41 第2の給水系統
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記乾式エコノマイザと前記凝縮エコノマイザの間に、前記排ガスの温度を変化させる排ガス温度変化手段を介装し、
前記排ガス温度変化手段は、前記乾式エコノマイザ出口の排ガス温度が水露点以上となるように排ガス温度を変化させる手段、若しくは前記凝縮エコノマイザ入口の排ガス温度が水露点以下となるように排ガス温度を変化させる手段であることを特徴とする排熱回収装置。 A dry economizer that heats feed water using sensible heat of the exhaust gas in a duct through which the exhaust gas circulates, and a condenser that is disposed downstream of the dry economizer in the direction of exhaust gas flow and heats the feed water using latent heat of condensation of the exhaust gas In an exhaust heat recovery apparatus provided with an economizer and configured to introduce the water supply to the dry economizer through the condensation economizer,
An exhaust gas temperature changing means for changing the temperature of the exhaust gas is interposed between the dry economizer and the condensation economizer,
The exhaust gas temperature changing means changes the exhaust gas temperature so that the exhaust gas temperature at the dry economizer outlet becomes equal to or higher than the water dew point, or changes the exhaust gas temperature so that the exhaust gas temperature at the condensed economizer inlet becomes equal to or lower than the water dew point. An exhaust heat recovery apparatus characterized by being a means.
前記乾式エコノマイザの給水入口温度又は前記乾式エコノマイザの排ガス出口側の伝熱管メタル温度を検出する第1の温度検出手段と、前記第1の温度検出手段で検出した温度に基づいて前記分岐ガス導入部から前記ダクト内に導入する分岐ガス導入量を調整する分岐ガス量調整手段とをさらに備え、
前記第1の温度検出手段で検出された温度が水露点以下となったら前記分岐ガス量調整手段により前記分岐ガス導入量を増加させることを特徴とする請求項1に記載の排熱回収装置。 The exhaust gas temperature changing means is a branch gas introduction section for introducing a branch gas obtained by branching a part of the exhaust gas from the upstream side of the dry economizer between the dry economizer and the condensation economizer;
First temperature detecting means for detecting a feed water inlet temperature of the dry economizer or a heat transfer pipe metal temperature on an exhaust gas outlet side of the dry economizer, and the branch gas introducing section based on the temperature detected by the first temperature detecting means And further comprising a branch gas amount adjusting means for adjusting the amount of branch gas introduced into the duct.
2. The exhaust heat recovery apparatus according to claim 1, wherein when the temperature detected by the first temperature detection unit becomes equal to or lower than a water dew point, the branch gas introduction amount is increased by the branch gas amount adjustment unit.
前記第2の温度検出手段で検出された温度が水露点以上となったら前記水分供給手段により前記凝縮エコノマイザの入口側に水又は蒸気を噴霧するか、若しくは前記凝縮エコノマイザに直接散水することを特徴とする請求項2に記載の排熱回収装置。 A second temperature detection means for detecting a feed water outlet temperature of the condensation economizer or a heat transfer pipe metal temperature on an exhaust gas inlet side of the condensation economizer; and a water supply means for supplying moisture to the inlet side of the condensation economizer,
When the temperature detected by the second temperature detection means becomes equal to or higher than the water dew point, water or steam is sprayed on the inlet side of the condensation economizer by the moisture supply means, or water is sprayed directly on the condensation economizer. The exhaust heat recovery apparatus according to claim 2.
前記凝縮エコノマイザを通って排出された前記給水が前記乾式・凝縮エコノマイザを通って前記乾式エコノマイザに導入されるように構成するとともに、前記乾式・凝縮エコノマイザの入口側から、該乾式・凝縮エコノマイザをバイパスしてその出口側に接続され前記給水が流通するバイパス管を配設したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の排熱回収装置。 The exhaust gas temperature changing means is a dry / condensation economizer that is detachably interposed between the dry economizer and the condensation economizer and heats the feed water using sensible heat and latent heat of condensation of the exhaust gas,
The feed water discharged through the condensing economizer is configured to be introduced into the dry economizer through the dry / condensing economizer, and bypassing the dry / condensing economizer from the inlet side of the dry / condensing economizer The exhaust heat recovery apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a bypass pipe connected to the outlet side through which the water supply flows.
前記乾式・凝縮エコノマイザに導入される給水は、前記乾式エコノマイザ及び前記凝縮エコノマイザに導入される給水とは独立した給水系統を流通するように構成し、且つ前記乾式・凝縮エコノマイザ入口の給水温度が水露点以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の排熱回収装置。 The exhaust gas temperature changing means is a dry / condensation economizer that is detachably interposed between the dry economizer and the condensation economizer and heats the feed water using sensible heat and latent heat of condensation of the exhaust gas,
The feed water introduced into the dry / condensation economizer is configured to circulate through a water supply system independent of the dry economizer and the feed water introduced into the condensation economizer, and the feed water temperature at the dry / condensation economizer inlet is water. The exhaust heat recovery apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust heat recovery apparatus has a dew point or less.
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