JP3762537B2 - 廃熱併用型ボイラ - Google Patents

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はボイラーに関するものであり、特に詳しくはエンジンなどから出る排ガスの熱を利用するボイラーに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のボイラとして、例えば図3に示したように、エンジンなどから排出された高温の排ガスを通す排ガス通路L1の途中に、吸収式冷凍機の高温再生器100の加熱室1を介在させると共に、高温再生器100を迂回するバイパス通路B3も設け、高温再生器100で吸収液を加熱して冷媒蒸気を発生させるときには、バイパス通路B3に介在するダンパーD5を操作してバイパス通路B3を閉じると共に、高温再生器100に至る通路に介在するダンパーD6を操作してこの通路を開け、エンジンなどから出て排ガス通路L1の上流側から供給される高温の排ガスを高温再生器100の加熱室1に送り込み、この排ガスの余熱によって吸収液を加熱して冷媒蒸気を発生させるようにしたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成の従来の廃熱併用型ボイラは、高温再生器100の運転停止中にエンジンなどから出る高温の排ガスが加熱室1に漏れ込んだときには、注入してある吸収液が過熱されることがあるので、放熱器21を設け、この放熱器に冷却水を供給して放熱させるように構成されており、製造コスト・占有スペース共に大きくなると云った問題点があり、この点の解決が課題となっていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、加熱室を迂回する第1のバイパス通路を備えた排ガス通路を前記加熱室に臨んで開口させ、エンジンなどから出る排ガスを該加熱室に案内すると共に、前記開口に併設して面状火炎形バーナを備え、加熱室に立設された複数の液管の内部を通す液体を加熱して蒸気を発生させる廃熱併用型ボイラにおいて、前記第1のバイパス通路の途中に第1の開閉機構を備え、前記加熱室の排気口側を第2の開閉機構を介して前記第1の開閉機構の下流側へ接続し、前記加熱室への液体供給を行わないとき、第1の開閉機構によって当該通路を開け、第2の開閉機構によって当該通路を閉じ、面状火炎形バーナへの燃料供給を停止し、面状火炎形バーナに燃焼用空気を供給する送風機を運転すると共に、前記排ガス通路の前記第1のバイパス通路との分岐より上流部分で第2のバイパス通路を分岐させ、加熱室および第1のバイパス通路に至る排ガス通路に第3の開閉機構を設け、前記第2のバイパス通路に第4の開閉機構を設けて、前記加熱室への液体供給を行わないとき、前記第3の開閉機構によって当該通路を閉じ、第4の開閉機構によって当該通路を開ける制御器を備えた第1の構成の廃熱併用型ボイラと、
【0008】
前記第1の構成の廃熱併用型ボイラにおいて、加熱室の上方に各液管の上端部が開口した蒸気発生部を形成し、加熱室の下方に各液管の下端部が開口した液体循環部を形成し、各液管の上端部を越える高さまで吸収冷凍機の吸収液を注入して使用するようにした第の構成の廃熱併用型ボイラと、
を提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明になる廃熱併用型ボイラの一実施形態として、吸収冷凍機の高温再生器100を例に挙げて説明する。
【0010】
1は加熱室であり、その上方には蒸気発生部2が、下方には液体循環部3が鉄板などにより囲われて設けられている。蒸気発生部2と液体循環部3とは、加熱室1に立設した多数の液管4と、加熱室1の側方に設けた二重壁の間の右側部空隙5と左側部空隙6とを介して連通している。
【0011】
また、加熱室1の前方右部分にはバーナ設置口7が、前方左部分には排ガス取り入れ口8が、後方には排気口9が設けられ、バーナ設置口7には長い燃焼室が不要な、それ自体は従来周知の面状火炎型バーナ10がその燃焼プレート11を液管4に向けて横向きに設置され、排ガス取り入れ口8には排ガスチャンバー13が設置されている。
【0012】
なお、燃焼プレート11は、送風機12によって供給される空気と、図示しないガス管を介して供給されるガスとを混合する図示しない混合室の前面に配置されていて、この混合ガスを図示しない無数の細孔から通過させてその表面で燃焼させるものである。
【0013】
排ガスチャンバー13は加熱室1に臨む面が広く開口すると共に、他の面、例えば上面に排ガス取り入れ口14が開設され、ここにエンジン200などから出る高温の排ガスが通る排ガス通路L1が接続され、途中に介在するダンパーD3(解決手段で云う第3の開閉機構)を操作することによって、加熱室1に排ガスが適宜供給できるようになっている。
【0014】
なお、この発明では、ダンパーの両側の通路が連通するようにダンパーを操作することをダンパーを「開く」、両側の通路が遮断するようにダンパーを操作することをダンパーを「閉じる」と、簡単に云う。
【0015】
したがって、ダンパーD3を開くことによってエンジン200などから出る高温の排ガスが、排ガス通路L1を介して高温再生器100の加熱室1に排ガスチャンバー13から供給できるようになり、ダンパーD3を閉じることによってエンジン200などから出る排ガスが加熱室1に供給できなくなる。
【0016】
この排ガス通路L1は、ダンパーD3より下流の部分で分岐した第1のバイパス通路B1を有し、その途中に介在するダンパーD1(解決手段で云う第1の開閉機構)より下流の部分が、排気口9に接続された排ガス通路L2のダンパーD2(解決手段で云う第2の開閉機構)より下流の部分に接続している。
【0017】
なお、この第1のバイパス通路B1は、高温再生器100の加熱室1を経由する排ガスの通路より短く、且つ、充分な太さに形成されて、エンジン200などから供給される高温のガスが、ダンパーD1・D2・D3を開けたときには、高温再生器100の加熱室1を経由して流れる排ガスより、第1のバイパス通路B1を経由して流れる排ガスの方が多くなるように、すなわち、第1のバイパス通路B1の通路抵抗の方が高温再生器100の加熱室1を経由する排ガスの通路の抵抗より小さくなっている。
【0018】
また、排ガス通路L1は、ダンパーD3より上流の部分で分岐された第2のバイパス通路B2を有している。この第2のバイパス通路B2にはダンパーD4(解決手段で云う第4の開閉機構)が介在する
【0019】
なお、高温再生器100の蒸気発生部2と液体循環部3とを連通する前記液管4は、加熱室1に千鳥状に一様に配設され、エンジン200などから出て排ガス通路L1・排ガスチャンバー13から供給される高温の排ガスや、面状火炎型バーナ10による火炎、およびその火炎によって生成される燃焼ガスが万遍なく接触するようになっている。
【0020】
また、液体循環部3のバーナ設置口7側には器内に注入する吸収液15の流入口16が設けられ、吸収冷凍機の図示しない吸収器から、冷媒を吸収して吸収液濃度が低下した吸収液、いわゆる稀液が注入できるようになっている。
【0021】
また、蒸気発生部2の排気口9側上方には冷媒蒸気の流出口17が開設され、その下方の蒸気発生部2側方には吸収液の流出口18が開設されている。
【0022】
さらに、吸収液15の温度を計測する温度センサ19と制御器20とが設置され、高温再生器100で吸収液15を加熱して冷媒蒸気を発生させるときには、制御器20から所要の制御信号を出力してダンパーD1・D4を閉じ、ダンパーD2・D3を開けて、エンジン200などから出る高温の排ガスを排ガスチャンバー13から高温再生器100の加熱室1に供給して吸収液15を加熱し、加熱作用を終えて温度低下した排ガスを排気口9・排ガス通路L2から排気する。
【0023】
そして、エンジン200の回転数が低くいために、排ガスチャンバー13から高温再生器100の加熱室1に供給する排ガスの量が少なかったり、あるいは器内に注入される吸収液15の量が多く、エンジン200などから出る高温の排ガスを加熱室1に供給しても吸収液15の温度が充分に上昇せず、したがって必要な量の冷媒蒸気が発生しないときには、面状火炎型バーナ10に点火して、高温再生器100における吸収液15を加熱する能力を最大にする。
【0024】
このように、吸収液15を加熱して冷媒蒸気を発生させる熱源には、排ガス通路L1から排ガスチャンバー13に取り込まれるエンジン100などから出る排ガスがメインに利用され、この排ガスによる加熱で熱量が不足するときだけ面状火炎型バーナ10に点火されるので、熱効率が高く省エネが図れる。
【0025】
なお、温度センサ19が計測する吸収液15の温度が所定の温度より低いときには、最初から面状火炎型バーナ10による加熱も行い、所定温度に達してから、面状火炎型バーナ10による加熱を停止するように起動するのが好ましい。
【0026】
一方、高温再生器100で冷媒蒸気を発生させないときで、エンジン200などから高温の排ガスが排ガス通路L1に供給されているときには、この高温の排ガスが高温再生器100の加熱室1に流入しないで第2のバイパス通路B2を通って排気されるように、制御器20から所要の制御信号を出力して、ダンパーD3を閉じ、ダンパーD4を開けると共に、さらにダンパーD1を開け、ダンパーD2を閉じ、この状態で送風機12を定格以下の所定の回転数、例えば定格の30%で運転し、送風機12が加熱室1に吹き込む空気を排ガスチャンバー13の排ガス取り入れ口14から排ガス通路L1に逆流させ、第1のバイパス通路B1と、排ガス通路L2のダンパーD2より下流の部分を介して排出する。
【0027】
排ガス通路L1のダンパーD3より下流部分の圧力は、送風機12による加圧排気作用で上昇し、排ガス通路L1のダンパーD3より上流の部分から下流部分にガス体が入り込むことが防止される。このため、エンジン200などから出る高温の排ガスの加熱室1への流入が二重に防止され、高温再生器100の吸収液15が加熱されることがなく、従来必要であった放熱器が不要となった。
【0028】
しかも、第1のバイパス通路B1の通路抵抗が、高温再生器100の加熱室1を経由する通路の抵抗より小さく設けられているので、高温再生器100の運転停止中にダンパーD3が不調でエンジン200などから出る高温の排ガスがダンパーD3の下流側に流れ込むことがあっても、大半は第1のバイパス通路B1を経由して排気され、加熱室1に流入する量は限定される。
【0029】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【0030】
例えば、排ガスチャンバー13を面状火炎型バーナ10の上に重ねて設置したり、排ガスチャンバー13を二つに分割し、その間に面状火炎型バーナ10を設置することも可能である。
【0031】
また、高温再生器100は、面状火炎型バーナ10の前方に液管4を密に立設すると共に、この密に立設した液管4とその他の部位に立設する液管4との間に液管4を全く立設しない空間を設け、面状火炎型バーナ10が生成する火炎と燃焼ガスの温度を、液管を密に立設した部分で所定の温度まで速やかに下げ、高温燃焼時に増加すると云われるNOxの生成量を低下させ、その後は液管4を全く立設していない部分を通過させて燃焼ガスの温度低下を抑えて燃焼を促進し、低温燃焼時に増加すると云われるCOの発生を抑えるように構成することもできる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の廃熱併用型ボイラは、エンジンの回転数が低くて加熱室に供給する排ガスの量が少なかったり、あるいは器内に注入される液量が多く、エンジンなどから出る高温の排ガスを加熱室に供給しても液温が充分に上昇せず、したがって必要な量の蒸気が発生しないときだけ、面状火炎型バーナに点火して加熱する能力を最大にするので、熱効率が高く省エネが図れる。
【0033】
特に、上記廃熱併用型ボイラにおいては、エンジンなどから出る高温の排ガスが運転停止中のボイラに供給されることがないので、従来必要であった放熱器が不要となり、製造コストの削減と設置スペースの削減が同時に図れるようになった。
【0034】
また、長い燃焼室を必要としない面状火炎型バーナを使用するので、液管を立設した加熱室にバーナを直接臨ませて設置することが可能であり、これにより吸収冷凍機の高温再生器などの小型化も可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施形態の説明図である。
【図2】 一実施形態の要部(高温再生器)の説明図である。
【図3】 従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1 加熱室
2 蒸気発生部
3 液体循環部
4 液管
5 右側部空隙
6 左側部空隙
7 バーナ設置口
8 排ガス取り入れ口
9 排気口
10 面状火炎型バーナ
11 燃焼プレート
12 送風機
13 排ガスチャンバー
14 排ガス取り入れ口
15 吸収液
17 蒸気流出口
18 吸収液流出口
19 温度センサ
20 制御器
B1 第1のバイパス通路
B2 第2のバイパス通路
D1〜D6 ダンパー
L1・L2 排ガス通路
100 高温再生器

Claims (2)

  1. 加熱室を迂回する第1のバイパス通路を備えた排ガス通路を前記加熱室に臨んで開口させ、エンジンなどから出る排ガスを該加熱室に案内すると共に、前記開口に併設して面状火炎形バーナを備え、加熱室に立設された複数の液管の内部を通す液体を加熱して蒸気を発生させる廃熱併用型ボイラにおいて、
    前記第1のバイパス通路の途中に第1の開閉機構を備え、前記加熱室の排気口側を第2の開閉機構を介して前記第1の開閉機構の下流側へ接続し、前記加熱室への液体供給を行わないとき、第1の開閉機構によって当該通路を開け、第2の開閉機構によって当該通路を閉じ、面状火炎形バーナへの燃料供給を停止し、面状火炎形バーナに燃焼用空気を供給する送風機を運転すると共に、前記排ガス通路の前記第1のバイパス通路との分岐より上流部分で第2のバイパス通路を分岐させ、加熱室および第1のバイパス通路に至る排ガス通路に第3の開閉機構を設け、前記第2のバイパス通路に第4の開閉機構を設けて、前記加熱室への液体供給を行わないとき、前記第3の開閉機構によって当該通路を閉じ、第4の開閉機構によって当該通路を開ける制御器を備えたことを特徴とする廃熱併用型ボイラ。
  2. 加熱室の上方に各液管の上端部が開口した蒸気発生部か形成され、加熱室の下方に各液管の下端部が開口した液体循環部が形成され、各液管の上端部を越える高さまで吸収冷凍機の吸収液が注入されて使用されることを特徴とする請求項1に記載の廃熱併用型ボイラ。
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