JP2012247146A - ヒートポンプ式蒸気生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヒートポンプ循環経路20と、給水経路L3と、気液分離器7と、気液分離器7の気相部の蒸気を蒸気利用設備40に送る蒸気取出し経路L4と、気液分離器40の液相部と給水経路L3とを接続する水循環経路L6とを備え、蒸気取出し経路L4に上流側から第1圧力計31と蒸気圧縮機35とが設けられ、蒸気利用設備40における所定箇所の測定温度T1が同箇所の設定温度Taに近づくように求められる出力値1と、第1圧力計の測定値P1が気液分離器の設定圧力値Paに近づくように求められる出力値2とを比較して、低い方の出力値となるように蒸気圧縮機の出力を制御する制御装置50が設けられているヒートポンプ式蒸気生成装置。
【選択図】図1
Description
図1に示すように、このヒートポンプ式蒸気生成装置は、排熱回収器1の出口側から伸びた配管L1が、圧縮機2、媒体凝縮器3、膨張機5の順に経由して、排熱回収器1の入り口側に接続したヒートポンプ循環経路20を備える。
工場排水系等の外部熱源から送られる排温水は、配管L2を流通し、排熱回収器1を通過して排水として系外へと送られる。
排熱回収器1では、排温水の熱を、配管L1を流通するヒートポンプ媒体に伝熱してヒートポンプ媒体を加温する。
排熱回収器1にて、排温水との熱交換により加温されたヒートポンプ媒体は、圧縮機2に送られる。
給水源から給水ポンプP1で供給される供給水は、供給水の質量流量Q1が、配管L4から取出される蒸気の質量流量Q2及び配管L5からの排水流量Q3との合計量(Q2+Q3)となるように制御される。
次に、制御装置50で行われる制御について、図2の制御ブロック図を用いて説明する。
次に、図3を用いて、本発明を適用するヒートポンプ式蒸気生成装置の第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態のヒートポンプ式蒸気生成装置と同一箇所は同一符号を付して、その説明を省略する。
図5を用いて、本発明を適用するヒートポンプ式蒸気生成装置の第3の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態のヒートポンプ式蒸気生成装置と同一箇所は同一符号を付して、その説明を省略する。
図1に示すヒートポンプ式蒸気生成装置を使い、第1圧力計31の圧力が0.10MPa・G(120℃飽和蒸気)になるようにヒートポンプ循環経路20の圧縮機2、膨張機5を運転した。第1圧力計31の設定圧力値Pset1は、0.04MPa・G(110℃飽和蒸気)に設定した。この状態で、PID制御器62の出力は100%であった。
蒸気利用設備40加熱対象物を入れ、温度計33にて温度を測定した。温度計33の測定値T1は30℃であった。設定温度Tset1を130℃とした場合、この状態でPID制御器61の出力は100%であった。
加熱対象物の乾燥を開始するために蒸気圧縮機35を起動した。設定温度Tset1を130℃とし、蒸気圧縮機35をインバータ67のスロースタート機能を使って起動し、すぐに100%運転となったが、第1圧力計31の測定圧力P1が0.04MPa・GになるとPID制御器62の出力が低下して40%運転となった。
5時間経過後、温度計33の測定値T1は128℃となり、PID制御器61の出力値1が低下し20%となり、蒸気圧縮機35は20%運転となった。
第1圧力計31の測定値P1は0.04MPa・Gから上昇を始め、0.10MPa・Gとなり安定した。
蒸気圧縮機35は、運転回転数がしだいに低下し、温度計33の測定値T1が132℃となると、PID制御器61の出力値1は0%となり蒸気圧縮機35は停止した。
図3に示すヒートポンプ式蒸気生成装置を使い、第1圧力計31の圧力が0.10MPa・G(120℃飽和蒸気)になるようにヒートポンプ循環経路20の圧縮機2、膨張機5を運転した。第1圧力計31の設定圧力値Pset1は、0.04MPa・G(110℃飽和蒸気)に設定した。この状態で、PID制御器62の出力は100%であった。
蒸気利用設備40加熱対象物を入れ、温度計33にて温度を測定した。温度計33の測定値T1は30℃であった。また、圧力計32にて、蒸気利用設備40内に供給される雰囲気の圧力を測定した。蒸気圧縮機35の起動前の圧力計32の測定値P2は0MPa・Gであった。設定温度Tset1を130℃とした場合、この状態でPID制御器61の出力は100%であった。PID制御器63の設定値は、PID制御器61の出力値1の0−100%に対し、0〜0.26MPa・G(140℃飽和蒸気)に割り付けた。
加熱対象物の乾燥を開始するために蒸気圧縮機35を起動した。設定温度Tset1を130℃とし、蒸気圧縮機35をインバータ67のスロースタート機能を使って起動し、すぐに38%運転となった。この時、圧力計32の測定値P2は0.26MPa・Gであり、PID制御器63の出力値3は38%であった。また、第1圧力計31の測定圧力P1は0.06MPa・Gであり、PID制御器62の出力値2は100%であった。
5時間経過後、温度計33の測定値T1は128℃となり、PID制御器61の出力値1が73%に低下し、PID制御器63の出力値3が20%となり蒸気圧縮機35は20%運転となった。
第1圧力計31の測定値P1は0.06MPa・Gから上昇を始め、0.10MPa・Gとなり安定した。
温度計33の測定値T1が130℃となると、PID制御器63の出力値3は0%となり蒸気圧縮機35は停止した。
図5に示すヒートポンプ式蒸気生成装置を使い、第1圧力計31の圧力が0.10MPa・G(120℃飽和蒸気)になるようにヒートポンプ循環経路20の圧縮機2、膨張機5を運転した。第1圧力計31の設定圧力値Pset1は、0.04MPa・G(110℃飽和蒸気)に設定した。この状態で、PID制御器62の出力は100%であった。
共通蒸気ヘッダー41は、ボイラーからの蒸気とヒートポンプからの蒸気を集合・分配させる配管を備えており、圧力計34の測定値P3は0.37MPa・G(150℃飽和蒸気)であり、設定圧力値Pset2は0.40MPa・Gとした。この状態でPID制御器64の出力は100%であった。
蒸気圧縮機35をインバータ67のスロースタート機能を使って起動し、すぐに100%運転となったが、第1圧力計31の測定圧力P1が0.04MPa・GになるとPID制御器62の出力が低下し、蒸気圧縮機35は30%で連続運転となった。
2:圧縮機
3:媒体凝縮器
5:膨張機
7:気液分離器
20:ヒートポンプ循環経路
31:第1圧力計
32:第2圧力計
33:温度計
34:第3圧力計
35:蒸気圧縮機
40:蒸気利用設備
41:共通蒸気ヘッダー
50,51,52:制御装置
61,62,63,64:PID制御器
65,66:ローレベルセレクター
67:インバータ
L1〜L6:配管
P1:供給ポンプ
Claims (6)
- 外部熱源から熱を回収して媒体を加温する排熱回収器、前記排熱回収器を通過した媒体を圧縮する圧縮機、前記圧縮機で圧縮された媒体の熱を被加熱水に伝熱して温水及び蒸気の気液二相流を生成する媒体凝縮器、及び前記媒体凝縮器を通過した媒体を減圧して温度を下げる膨張機を有するヒートポンプ循環経路と、
前記媒体凝縮器に供給水を導入する給水経路と、
前記媒体凝縮器で生成した、温水及び蒸気の気液二相流を、水蒸気と水とに分離する気液分離器と、
前記気液分離器の気相部の蒸気を、蒸気利用設備に送る蒸気取出し経路と、
前記気液分離器の液相部と前記給水経路とを接続する水循環経路とを備えたヒートポンプ式蒸気生成装置であって、
前記蒸気取出し経路に上流側から第1圧力計と蒸気圧縮機とが設けられると共に、前記蒸気圧縮機の出力を制御する制御装置が設けられており、
前記制御装置は、前記蒸気利用設備における所定箇所の測定温度T1が、同箇所の設定温度Tset1に近づくように求められる出力値1と、前記第1圧力計の測定値P1が、気液分離器の設定圧力値Pset1に近づくように求められる出力値2とを比較して、低い方の出力値となるように、前記蒸気圧縮機の出力を制御することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。 - 前記出力値1は、前記蒸気利用設備における所定箇所の測定温度T1と、同箇所の設定温度Tset1とに基づいてPID制御により求められ、
前記出力値2は、前記第1圧力計の測定値P1と、前記設定圧力値Pset1とに基づいてPID制御により求められる請求項1記載のヒートポンプ式蒸気生成装置。 - 外部熱源から熱を回収して媒体を加温する排熱回収器、前記排熱回収器を通過した媒体を圧縮する圧縮機、前記圧縮機で圧縮された媒体の熱を被加熱水に伝熱して温水及び蒸気の気液二相流を生成する媒体凝縮器、及び前記媒体凝縮器を通過した媒体を減圧して温度を下げる膨張機を有するヒートポンプ循環経路と、
前記媒体凝縮器に供給水を導入する給水経路と、
前記媒体凝縮器で生成した、温水及び蒸気の気液二相流を、水蒸気と水とに分離する気液分離器と、
前記気液分離器の気相部の蒸気を、蒸気利用設備に送る蒸気取出し経路と、
前記気液分離器の液相部と前記給水経路とを接続する水循環経路とを備えたヒートポンプ式蒸気生成装置であって、
前記蒸気取出し経路に上流側から第1圧力計と蒸気圧縮機と第2圧力計とが設けられると共に、前記蒸気圧縮機の出力を制御する制御装置が設けられており、
前記制御装置は、前記蒸気利用設備における所定箇所の測定温度T1が、同箇所の設定温度Tset1に近づくように求められる出力値1を設定値とし、第2圧力計の測定値P2が、前記出力値1に近づくように求められる出力値3と、
前記第1圧力計の測定値P1が、気液分離器の設定圧力値Pset1に近づくように求められる出力値2とを比較して、低い方の出力値となるように、前記蒸気圧縮機の出力を制御することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。 - 前記出力値1は、前記蒸気利用設備における所定箇所の測定温度T1と、同箇所の設定温度Tset1とに基づいてPID制御により求められ、
前記出力値2は、前記第1圧力計の測定値P1と、前記設定圧力値Pset1とに基づいてPID制御により求められ、
前記出力値3は、前記第2圧力計の測定値P2と、前記出力値1とに基づいてPID制御により求められる請求項3記載のヒートポンプ式蒸気生成装置。 - 外部熱源から熱を回収して媒体を加温する排熱回収器、前記排熱回収器を通過した媒体を圧縮する圧縮機、前記圧縮機で圧縮された媒体の熱を被加熱水に伝熱して温水及び蒸気の気液二相流を生成する媒体凝縮器、及び前記媒体凝縮器を通過した媒体を減圧して温度を下げる膨張機を有するヒートポンプ循環経路と、
前記媒体凝縮器に供給水を導入する給水経路と、
前記媒体凝縮器で生成した、温水及び蒸気の気液二相流を、水蒸気と水とに分離する気液分離器と、
前記気液分離器の気相部の蒸気を、蒸気利用設備に送る蒸気取出し経路と、
前記気液分離器の液相部と前記給水経路とを接続する水循環経路とを備えたヒートポンプ式蒸気生成装置であって、
前記蒸気取出し経路に上流側から第1圧力計と蒸気圧縮機とが設けられると共に、前記蒸気圧縮機の出力を制御する制御装置が設けられており、
前記制御装置は、前記蒸気利用設備における所定箇所の測定圧力P3が、同箇所の設定圧力Pset2に近づくように求められる出力値4と、前記第1圧力計の測定値P1が、気液分離器の設定圧力値Pset1に近づくように求められる出力値2とを比較して、低い方の出力値となるように、前記蒸気圧縮機の出力を制御することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。 - 前記出力値4は、前記蒸気利用設備における所定箇所の測定圧力P3と、同箇所の設定圧力Pset2に基づいてPID制御により求められ、前記出力値2は、前記第1圧力計の測定値P1と、前記設定圧力値Pset1とに基づいてPID制御により求められる請求項5記載のヒートポンプ式蒸気生成装置。
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