JP3159211U - 蒸気製造構造および蒸気ボイラ兼用温水ボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物燃料利用型の温水ボイラにおいて、温水のみならず熱媒体として利用可能な蒸気製造を可能とする蒸気製造構造を提供する。【解決手段】蒸気製造構造１０は、蒸気製造原料である原水Ｗを加圧して高圧水Ｐとする加圧部１と、高圧水Ｐを加熱して高圧温水Ｙとする加熱部３と、高圧温水Ｙを蒸気Ｖに変える蒸気発生部５とからなる構造であって、加熱部３および蒸気発生部５はその熱源として、温水ボイラ８の燃焼部９にて製造される熱ΔＨを用いるように構成されている。【選択図】図２

Description

本考案は蒸気製造構造および蒸気ボイラ兼用温水ボイラに係り、特に、温水ボイラ機能を利用して蒸気製造も可能とする、蒸気製造構造および蒸気ボイラ兼用温水ボイラに関するものである。

廃タイヤや木質ペレットなど、廃棄物自体あるいは廃棄物を利用して製造した燃料を用いる温水ボイラについては、従来種々のものが提案・提供されている。後掲特許文献１に開示されたものも、その一例である。

これは、燃料経費をかけずに、廃棄物の無煙焼却処理を行いながら同時に湯を得ることを目的とした廃棄物貯蔵ガス化室と温水ボイラからなる廃棄物燃料ガス化温水ボイラであり、廃棄物貯蔵ガス化室と温水ボイラ間にガス導入管を接合し、ガス導入管の入口に格子状のセラミック板を、廃棄物貯蔵ガス化室には旋回式密閉型開閉扉と着火口兼灰出口および送風機付送風口を、温水ボイラにはマキ投入口および送風機付送風口を、下部下段側面に着火用バーナーをそれぞれ設け、温水ボイラ側の送風機と外部煙道管の間に風量調整弁と接続ホースを接続して設けた構成を提案している。

実用新案登録第３１３５９５６号公報「廃棄物燃料ガス化温水ボイラー」

さて、廃棄物燃料利用型の温水ボイラでは８０〜９０℃程度の温水が得られるが、温水だけでなくより高温の熱媒体である蒸気をも製造することができれば便利である。しかし、特許文献１開示技術も含め従来の廃棄物燃料利用型の温水ボイラでは、そこで製造される温水を利用して蒸気の発生を得たくても、得ることができなかった。

蒸気ボイラは水をある程度加熱した後これを加圧処理することによって１００〜１８０℃程度の蒸気を得るが、温水ボイラの本来機能によって得られる温水は８０〜９０℃程度の高温であるため、これに通常の蒸気ボイラにおける加圧処理を施すと一気に蒸発してしまい、熱媒体として、あるいは動力源として良好に機能する蒸気を得ることが困難だからである。

そこで本考案が解決しようとする課題は、廃棄物燃料利用型の温水ボイラにおいて、温水のみならず、熱媒体あるいは動力源として利用可能な蒸気の製造をも可能とする蒸気製造構造、および蒸気ボイラ兼用温水ボイラを提供することである。

本願考案者は上記課題について検討した結果、別途蒸気発生用として予め加圧処理された水を温水ボイラにて発生する熱により加熱し、これを蒸気発生部に供給する方法によって解決できることに想到し、本考案に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で実用新案登録請求される考案、もしくは少なくとも開示される考案は、以下の通りである。

（１） 蒸気製造原料である原水を加圧して高圧水とする加圧部と、該高圧水を加熱して高圧温水とする加熱部と、該高圧温水を蒸気に変える蒸気発生部とからなる蒸気製造構造であって、該加熱部および該蒸気発生部はその熱源として、温水ボイラにてまたはその燃焼部にて製造される熱を用いる、蒸気製造構造。
（２） 前記蒸気発生部には直接接続された加圧部がないことを特徴とする、（１）に記載の蒸気製造構造。
（３） 前記蒸気発生部は水管構造をなしていることを特徴とする、（１）または（２）に記載の蒸気製造構造。

（４） 前記加熱部および前記蒸気発生部は、その全部または一部が前記温水ボイラの燃焼部または熱媒体貯蔵部内に配置されていることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかに記載の蒸気製造構造。
（５） 前記蒸気発生部において製造された蒸気を温水ボイラ用熱源として供給するための温水ボイラ用熱蒸気供給手段が設けられていることを特徴とする、（１）ないし（４）のいずれかに記載の蒸気製造構造。
（６） 前記加熱部は、前記温水ボイラにより得られる熱媒体からの熱交換を得る構造により構成されることを特徴とする、（１）ないし（５）のいずれかに記載の蒸気製造構造。

（７） 前記熱媒体は温水であることを特徴とする、（６）に記載の蒸気製造構造。
（８） 前記温水ボイラの燃料は廃タイヤ、廃油、木質廃棄物その他の廃棄物であることを特徴とする、（１）ないし（７）のいずれかに記載の蒸気製造構造。

（９） （１）ないし（７）のいずれかに記載の蒸気製造構造と、その加熱部および蒸気発生部に熱を供給する燃焼部を備えた温水ボイラとからなる、蒸気ボイラ兼用温水ボイラ。
（１０） 前記温水ボイラの燃料は廃タイヤ、廃油、木質廃棄物その他の廃棄物であることを特徴とする、（９）に記載の蒸気ボイラ兼用温水ボイラ。

本考案の蒸気製造構造および蒸気ボイラ兼用温水ボイラは上述のように構成されるため、これによれば、廃棄物燃料利用型の温水ボイラにおいて、温水のみならず、熱媒体あるいは動力源としての実用性が充分な高温蒸気を製造することができる。しかも本考案蒸気製造構造は簡易な構造であり、既存の温水ボイラに後付け構成することもでき、温水ボイラ機能と蒸気ボイラ機能を１台で兼ねることができ、廃タイヤなど廃棄物燃料利用型の温水ボイラを高付加価値化することができる。

また本考案によれば、原水を最高９５℃程度もの高温温水にしてこれを元にした蒸気発生を加速化することができる。また、水道水の水道圧を利用し、これに加圧部（押し込みポンプ）によって加圧を補うだけで、蒸気発生のための所望の高圧水を得ることができるため、蒸気製造のためのコスト（電気代）を安価に抑えることができる。

また、燃料として廃タイヤなどの廃棄物を利用できるため、発生ＣＯ_２を大幅に削減することができる。たとえば後述する実施例（株式会社工藤製 予定名称：スーパーエコノミーハイブリッド温水・スチーム発生器 またはＳＥハイブリッド温水・スチーム発生器）では、主として廃タイヤを燃料とする仕様であるが、石油・石炭等の化石燃料比で７５〜９０％ものＣＯ_２を削減可能である。これにより、いわば「ＣＯ_２削減蒸気」、「ＣＯ_２削減温水」を得ることができる。

本考案蒸気製造構造の基本構成を示す概念図である。 図１に示す蒸気製造構造における作用を示す概念図である。 本考案蒸気製造構造の構成例を示す概念図である。 本考案蒸気製造構造の実施例の主たる構成を示す説明図である。 本考案蒸気製造構造の実施例の主たる構成を示す説明図である。

以下、図面により本考案を詳細に説明する。
図１は、本考案蒸気製造構造の基本構成を示す概念図である。また、
図２は、図１に示す蒸気製造構造における作用を示す概念図である。これらに図示するように本蒸気製造構造１０は、蒸気製造原料である原水Ｗを加圧して高圧水Ｐとする加圧部１と、高圧水Ｐを加熱して高圧温水Ｙとする加熱部３と、高圧温水Ｙを蒸気Ｖに変える蒸気発生部５とからなる構造であって、加熱部３および蒸気発生部５はその熱源として、温水ボイラ８にて製造される熱ΔＨ、またはその燃焼部９にて製造される熱ΔＨを用いるように構成されていることを、基本とする。加圧部１としてはポンプ、特に押し込みポンプを良好に用いることができる。

かかる構成により本蒸気製造構造１０では、蒸気製造原料である原水Ｗは加圧部１において加圧されて高圧水Ｐとなり、高圧水Ｐは加熱部３において加熱されて高圧温水Ｙとなり、高圧温水Ｙは蒸気発生部５において蒸気Ｖに変えられる。ここで加熱部３および蒸気発生部５では、それぞれ高圧温水Ｙ、蒸気Ｖを得るための熱源として、温水ボイラ８の燃焼部９にて製造される熱ΔＨが用いられる。これにより、温水ボイラ８の機能を利用して、蒸気製造を行うことが可能である。

なお本考案蒸気製造構造１０においては、従来の蒸気ボイラであれば蒸気発生部には直接接続された加圧部が備えられるべきところ、それが備えられておらず、代わりに、原水Ｗを高圧温水Ｙとする前にこれに加圧して高圧水Ｐを得、それからそれを所望温度に加熱して高圧温水Ｙとする過程を実現するために、過程の最上流位置に加圧部１が設けられている。かかる構成とすることにより、通常の蒸気ボイラ同様の加圧処理では温水が一気に蒸発してしまい、熱媒体や動力源として良好に機能する蒸気を得られないという問題を解決し、熱媒体や動力源として充分良好に機能する蒸気を製造することができる。

加熱部３は、温水ボイラ８によって得られる温水あるいは温風といった熱媒体からの熱交換を充分に得られる構造によって構成される。たとえば細径の熱交換パイプによって、良好に構成することができる。なお熱媒体としては、熱伝導率がより高い、温水ボイラ８にて製造される温水を良好かつ効率的に用いることができる。

図３は、本考案蒸気製造構造の構成例を示す概念図である。図示するように本構成例蒸気製造構造３１０は、加熱部３３および前記蒸気発生部３５は、その全部または一部が、前記温水ボイラ３８の「燃焼部または熱媒体貯蔵部」３９の中に配置されている構成である。蒸気発生部３５は、熱交換に有利な水管構造とすることができる。なお、符号３４１、３４２は蒸気発生器、３６は蒸気供給部である。また、３８Ｂは温水ボイラの温水槽部、３８Ｗは温水である。

蒸気発生部３５において製造された蒸気は、熱媒体や動力源などとして利用したり、あるいはまた発生蒸気をそのままスチームとして利用することもできる。たとえば、最高９５℃程度もの高温の給温水、暖房などの熱媒体、食品加工その他加熱加工におけるスチーム、車両その他の機械器具等用の洗浄媒体（スチーム）、蒸気タービン発電・スターリングエンジン・圧力差エンジン発電などの動力源、などである。

以上述べた他にも、本考案蒸気製造構造により製造される蒸気は、幅広い用途に利用可能である。また、温水ボイラ３８用の熱源として蒸気を供給する構造とすることもできるので、製造した蒸気はその全てを無駄にせずに利用することが可能である。

温水ボイラ３８の燃料としては廃タイヤ、廃油、木質廃棄物その他の廃棄物を用いるものとすることができる。以上説明した本考案蒸気製造構造と、その加熱部および蒸気発生部に熱を供給する燃焼部を備えた温水ボイラとからなる蒸気ボイラ兼用温水ボイラもまた、本考案の範囲内である。

以下、本考案の実施例を説明するが、具体的詳細仕様等を含め、本考案がかかる実施例に限定されるものではない。
図４および５は、本考案蒸気製造構造の実施例の主たる構成を示す説明図である。実施例は、本願出願人が属する株式会社工藤製の、「スーパーエコノミーハイブリッド温水・スチーム発生器 またはＳＥハイブリッド温水・スチーム発生器」（予定名称）の基本構成を示すものである。これらの図に示されるように本実施例の蒸気製造構造では、水道水などから原水（水温０℃〜 ）が給水管４０５等を介して供給され、これが押し込みポンプ４１０によって加圧処理される。たとえば原水では３．５〜４ｋｇ重／ｍ^２程度の水圧であったものを、加圧部たる押し込みポンプ４１０によって４ｋｇ重／ｍ^２程度加圧して、７．５〜８ｋｇ重／ｍ^２程度の高圧水を得ることができる。

高圧水はリードパイプ４２５により、温水ボイラに設けられた温水器管体４３０内へと導かれる。リードパイプ４２５は、温水器管体４３０内の熱交換パイプ４２８に接続している。熱交換パイプにおいて高圧水は、たとえば９０〜９５℃にまで加熱されて高圧温水となる。高圧温水はリードパイプ４３３、４３６により、各蒸気発生器４４１等・蒸気発生管４５０等から構成されている蒸気発生部へと導かれる。蒸気発生管４５０は温水ヒーター部（温水ボイラ本体）４８０内に設けられるため、燃焼部から発生する熱を得て、蒸気が製造される。

製造された蒸気は、蒸気管４６０からこれを吹き出させて直接使用することも、本体の熱源として使用することも、あるいはまた熱媒体や動力源とするために配管移送して使用することも可能である。たとえば、９５℃程度の温水給湯、暖房などの熱媒体、食品加工その他加熱加工でのスチーム利用、車両その他の機械器具等用の洗浄用スチーム、蒸気タービン発電・スターリングエンジン・圧力差エンジン発電などの動力源にも用いることができる。

本実施例を用い、廃タイヤを燃料として運転した場合、水道圧３．５〜４ｋｇ重／ｍ^２程度の水道水（冷水）は、押し込みポンプ４１０にてさらに４ｋｇ重／ｍ^２加圧されて７．５〜８ｋｇ重／ｍ^２程度の高圧水となる。ここではまだ冷水のままであるが、温水器管体４３０内の熱交換パイプ４２８を通されることによって、これに廃タイヤ燃焼による５００℃程度もの熱が与えられ、９０〜９５℃の高圧温水となる。

そして蒸気発生管４５０等から構成される蒸気発生部に搬送されるが、蒸気発生管４５０中の高圧温水は、１０００℃程度もの廃タイヤ燃焼熱を得て、蒸気化する。このようにして製造された蒸気は、「ＣＯ_２削減蒸気（スチーム）」ともいえるものである。なおまた、高圧水の加熱は９０〜９５℃程度の温水による熱交換でなされるが、この温水自体ももちろん、給湯などの用途に用いることができ、これは「ＣＯ_２削減温水」ともいえるものである。

本考案の蒸気製造構造および蒸気ボイラ兼用温水ボイラは、一台の装置で温水と蒸気を発生させることができ、しかも発生した蒸気を温水製造用の熱源とすることもでき、かつ廃タイヤなどの廃棄物を燃料とする場合にはＣＯ_２排出量を大幅に削減でき、いわば温水・蒸気発生（製造）ロータリーシステムを実現できるものである。したがって産業上利用性が極めて高い考案である。

１、３１…加圧部
３、３３…加熱部
３４１、３４２…蒸気発生器
３６…蒸気供給部
３８Ｂ…温水ボイラの温水槽部、 ３８Ｗ…温水
３９…燃焼部または熱媒体貯蔵部
５、３５…蒸気発生部
８、３８…温水ボイラ
９…燃焼部
１０、３１０…蒸気製造構造
Ｐ…高圧水
Ｖ…蒸気
Ｗ…原水
Ｙ…高圧温水
ΔＨ…熱

４０５…原水給水管
４０８…給水用部位
４１０…押し込みポンプ
４２５、４３３、４３６…リードパイプ（なお、４２５から４３０への入口に設けられているものは熱交換パイプ取付用フランジ）
４２８…熱交換パイプ
４３０…温水器管体
４３５、４４５…配管ジョイントフランジ
４３７…チャック弁（逆止弁）
４３８…蒸気発生器間のバランス管
４３９…水面調整器
４４０…圧力計
４４１…底部蒸気発生器
４４２…上部蒸気発生器
４４３…蒸気安定タンク
４４４…安全弁
４４５…リターンパイプ
４４９…水抜きブローバルブ
４５０…蒸気発生管（パイプ）
４６０…蒸気管（蒸気吹き出し使用）
４６２…サイレンサリード管
４６３１、４６３２…スチームサイレンサ
４８０…温水ヒータ部（温水ボイラ本体）

Claims (10)

1. 蒸気製造原料である原水を加圧して高圧水とする加圧部と、該高圧水を加熱して高圧温水とする加熱部と、該高圧温水を蒸気に変える蒸気発生部とからなる蒸気製造構造であって、該加熱部および該蒸気発生部はその熱源として、温水ボイラにてまたはその燃焼部にて製造される熱を用いる、蒸気製造構造。
2. 前記蒸気発生部には直接接続された加圧部がないことを特徴とする、請求項１に記載の蒸気製造構造。
3. 前記蒸気発生部は水管構造をなしていることを特徴とする、請求項１または２に記載の蒸気製造構造。
4. 前記加熱部および前記蒸気発生部は、その全部または一部が前記温水ボイラの燃焼部または熱媒体貯蔵部内に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の蒸気製造構造。
5. 前記蒸気発生部において製造された蒸気を温水ボイラ用熱源として供給するための温水ボイラ用熱蒸気供給手段が設けられていることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の蒸気製造構造。
6. 前記加熱部は、前記温水ボイラにより得られる熱媒体からの熱交換を得る構造により構成されることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の蒸気製造構造。
7. 前記熱媒体は温水であることを特徴とする、請求項６に記載の蒸気製造構造。
8. 前記温水ボイラの燃料は廃タイヤ、廃油、木質廃棄物その他の廃棄物であることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載の蒸気製造構造。
9. 請求項１ないし７のいずれかに記載の蒸気製造構造と、その加熱部および蒸気発生部に熱を供給する燃焼部を備えた温水ボイラとからなる、蒸気ボイラ兼用温水ボイラ。
10. 前記温水ボイラの燃料は廃タイヤ、廃油、木質廃棄物その他の廃棄物であることを特徴とする、請求項９に記載の蒸気ボイラ兼用温水ボイラ。
    
    

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