JP5339073B2 - Steam system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排熱を用いて蒸気を発生させる排ガスボイラを含む蒸気システムに関するものである。 The present invention relates to a steam system including an exhaust gas boiler that generates steam using exhaust heat.
従来、排熱を用いて蒸気を発生させる排ガスボイラは周知である。排ガスボイラでは、排ガスが通されることで、水管内の水が排ガスにより加熱され蒸気化される。これにより、排ガスボイラから設定蒸気圧の蒸気を得ることができる。 Conventionally, exhaust gas boilers that generate steam using exhaust heat are well known. In the exhaust gas boiler, when the exhaust gas is passed, the water in the water pipe is heated and vaporized by the exhaust gas. Thereby, the vapor | steam of setting vapor pressure can be obtained from an exhaust gas boiler.
排ガスボイラでは、入口と出口との排ガス温度に落差があるほど、言い換えれば入口における排ガス温度が一定であれば出口における排ガス温度が低いほど、排ガスからの熱回収が有効になされたことになる。排ガスからの熱回収を有効に図るために、排ガスボイラは伝熱面積を大きくとればよいが、伝熱面積をいかに大きくしても、前記設定蒸気圧との関係で、排ガスボイラ出口における排ガス温度を下げるには限界がある。設定蒸気圧における飽和温度以下にまで、排ガス温度を下げることはできないからである。 In the exhaust gas boiler, the more the exhaust gas temperature at the inlet and the outlet is lower, in other words, the lower the exhaust gas temperature at the outlet is, the more efficient the heat recovery from the exhaust gas is. In order to effectively recover heat from the exhaust gas, the exhaust gas boiler only needs to have a large heat transfer area. However, no matter how large the heat transfer area, the exhaust gas temperature at the exhaust gas boiler outlet is related to the set steam pressure. There is a limit to lowering. This is because the exhaust gas temperature cannot be lowered below the saturation temperature at the set vapor pressure.
たとえば、設定蒸気圧が8kgf/cm2(=0.78MPa)の場合、その飽和温度は175℃であるから、実用上、排ガスボイラ出口における排ガス温度は190℃程度までにしか下げられない。排ガスボイラの下流にエコノマイザを設けて、排ガスボイラへの給水を予熱することで、排ガスからの熱回収をさらに図る場合でも、排ガスボイラの蒸発量が少ないので、排ガスボイラへの給水量も少なく、それ故、エコノマイザ出口における排ガス温度も150℃程度までしか下げられない。 For example, when the set vapor pressure is 8 kgf / cm 2 (= 0.78 MPa), the saturation temperature is 175 ° C., so that the exhaust gas temperature at the exhaust gas boiler outlet can be lowered only to about 190 ° C. in practice. An economizer is installed downstream of the exhaust gas boiler to preheat the water supply to the exhaust gas boiler, so that even when heat recovery from the exhaust gas is further promoted, the amount of evaporation of the exhaust gas boiler is small, so the amount of water supplied to the exhaust gas boiler is small, Therefore, the exhaust gas temperature at the economizer outlet can only be lowered to about 150 ° C.
排ガスからの一層の熱回収を図るために、下記各特許文献に開示されるように、排ガス流の下流へ行くに従って設定蒸気圧が低圧となるように、複数台の排ガスボイラを設置することが提案されている。この場合、排ガス温度が下がるほど設定蒸気圧の低い(飽和温度の低い)ボイラとすることで、熱回収効率を向上することができる。ところが、蒸気圧の異なる各蒸気の需要がなければ意味がなく、汎用性に乏しい。 In order to further recover heat from the exhaust gas, as disclosed in the following patent documents, it is possible to install a plurality of exhaust gas boilers so that the set vapor pressure becomes lower as the exhaust gas flow goes downstream. Proposed. In this case, heat recovery efficiency can be improved by using a boiler having a lower set vapor pressure (lower saturation temperature) as the exhaust gas temperature decreases. However, it is meaningless and lacks versatility unless there is a demand for each steam with different steam pressures.
本発明が解決しようとする課題は、排ガスからの熱回収を有効に図りつつ、得られる蒸気の汎用性を高めることにある。 The problem to be solved by the present invention is to improve the versatility of the steam obtained while effectively recovering heat from the exhaust gas.
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、排ガスが通され、その排ガス熱を用いて蒸気を起こす上流缶体と、この上流缶体を通過後の排ガスが通され、前記上流缶体よりも低圧の蒸気を起こす下流缶体と、前記上流缶体からの蒸気で、前記下流缶体からの蒸気を昇圧する昇圧機構とを備え、前記昇圧機構は、エゼクタを備え、このエゼクタは、そのノズルへ前記上流缶体からの蒸気が吹き込まれることで、前記下流缶体からの蒸気を吸引し、前記両缶体からの蒸気を混合して吐出し、前記上流缶体と前記下流缶体との間に、前記上流缶体よりも低圧で前記下流缶体よりも高圧の蒸気を起こす中流缶体をさらに備え、排ガスは、前記上流缶体、前記中流缶体および前記下流缶体を順に通され、前記下流缶体からの蒸気が前記昇圧機構により昇圧された後の蒸気、前記上流缶体からの蒸気が前記昇圧機構により減圧された後の蒸気、および前記中流缶体からの蒸気が、圧力を互いに同等にされることで混合され、前記上流缶体の圧力調整は、前記上流缶体へ供給する排ガス流量を調整することでなされ、前記中流缶体の圧力調整は、前記エゼクタからの蒸気と前記中流缶体からの蒸気との合流蒸気の蒸気路に設けた圧力調整弁にて行われ、前記下流缶体の圧力調整は、前記エゼクタの吸込口への蒸気路に設けた吸引弁と、前記エゼクタ以外の箇所へ蒸気を放出する放蒸弁とを制御することでなされ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-mentioned problems. The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、排ガス流の下流へ行くに従って設定蒸気圧が低くなるように、言い換えれば排ガス流の下流へ行くに従って缶体内の飽和温度が低くなるように、複数の缶体が設置される。これにより、排ガスからの熱回収量を向上することができる。しかも、上流缶体からの蒸気で、下流缶体からの蒸気を昇圧することで、蒸気の用途を広めることができる。 According to the first aspect of the present invention, the plurality of cans are configured such that the set vapor pressure decreases as the exhaust gas flow goes downstream, in other words, the saturation temperature in the can decreases as the exhaust gas flow goes downstream. The body is installed. Thereby, the amount of heat recovered from the exhaust gas can be improved. Moreover, the use of steam can be broadened by increasing the pressure of the steam from the downstream can body with the steam from the upstream can body.
請求項1に記載の発明によれば、エゼクタにより、簡易に下流缶体からの蒸気を昇圧することができる。 According to the first aspect of the present invention, the pressure from the downstream can body can be easily increased by the ejector.
請求項1に記載の発明によれば、上流缶体、中流缶体および下流缶体により、排ガスからの熱回収量を向上させつつ、異なる蒸気圧の蒸気を得ても、それを共通の蒸気圧に調整して出力することができる。 According to the first aspect of the present invention, even if steam with different vapor pressures is obtained by improving the amount of heat recovered from the exhaust gas by using the upstream can body, the midstream can body and the downstream can body, The pressure can be adjusted and output.
請求項2に記載の発明は、前記下流缶体を通過後の排ガスが通され、前記各缶体への給水を予熱するエコノマイザをさらに備え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、各缶体への給水を予熱するエコノマイザを設置することで、排ガスからの熱回収を一層確実に行うことができる。なお、全ての缶体への給水を、それぞれエコノマイザを介して行う必要はなく、一部の缶体へはエコノマイザを介さずに給水してもよい。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to more reliably recover the heat from the exhaust gas by installing an economizer that preheats the water supply to each can body. In addition, it is not necessary to supply water to all the cans through the economizer, and water may be supplied to some of the cans without using the economizer.
さらに、請求項3に記載の発明は、前記エコノマイザとして、前記各缶体を通過後の排ガスが順に通される複数のエコノマイザを備え、この複数のエコノマイザは、排ガス流の上流側に設置されるものほど、排ガス流の上流側に設置される缶体への給水を予熱することを特徴とする請求項2に記載の蒸気システムである。
Furthermore, the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、排ガスの流れ方向に対するエコノマイザの設置順序を、排ガスの流れ方向に対する缶体の設置順序と対応させた。つまり、上流側に設置されるエコノマイザほど、上流側に設置される缶体へ給水する構成とされる。これにより、排ガスからの熱回収量を一層向上することができる。
According to the invention described in
本発明によれば、複数の缶体を用いることで、排ガスからの熱回収を有効に図りつつ、昇圧機構を用いることで、得られる蒸気の汎用性を高めることができる。 According to the present invention, by using a plurality of cans, the versatility of the resulting steam can be enhanced by using the pressure increasing mechanism while effectively recovering heat from the exhaust gas.
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1の実施例1を示す概略図であり、一部を切り欠いて示している。また、図2は、この蒸気システム1に用いられる排ガスボイラ2の概略平面図であり、一部を切り欠いて示している。
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a
本実施例の蒸気システム1は、排熱を用いて蒸気を起こす排ガスボイラ2を備え、この排ガスボイラ2は、複数の缶体3,4,5を備える。本実施例では、第一缶体3、第二缶体4および第三缶体5の三つの缶体が、排ガス流に沿って直列に設置される。それ故、第一缶体3を上流缶体、第二缶体4を中流缶体、第三缶体5を下流缶体ということもできる。
The
各缶体3〜5は、その構成を特に問わず、従来公知の各種の排ガスボイラと同様に構成できるが、図示例では、多管式の貫流ボイラとされる。具体的には、各缶体3〜5は、上部管寄せ6〜8と下部管寄せ9〜11との間を、多数の水管12〜14で接続して構成される。上部管寄せ6〜8と下部管寄せ9〜11とは、上下に離隔して平行に配置され、内部は中空に形成されている。一方、各水管12〜14は、垂直に配置され、上端部が上部管寄せ6〜8に接続される一方、下端部が下部管寄せ9〜11に接続される。図示していないが、上下の管寄せ6〜11と各水管12〜14との接続部は、耐火材で覆われる。
Each of the
各缶体3〜5における水管12〜14の配置は、適宜に設定されるが、排ガスの流れ方向と垂直に複数本配置されると共に、排ガスの流れ方向にも複数本配置される。その際、隣接する水管間には、排ガスが通される隙間が開けられると共に、図示例では千鳥状に配置される。また、各水管12〜14には、その外周面に所望によりフィンやスタッドなどを設けて、伝熱面積の拡大を図ってもよい。
Although arrangement | positioning of the water pipes 12-14 in each can 3-5 is set suitably, while being arrange | positioned perpendicularly | vertically with the flow direction of waste gas, it is arrange | positioned also with multiple flow direction of waste gas. At that time, a gap through which the exhaust gas is passed is opened between the adjacent water pipes, and the water pipes are arranged in a staggered manner in the illustrated example. In addition, the
第一缶体3、第二缶体4および第三缶体5へと順に排ガスが流れるように、各缶体3〜5は、排ガスの出入口を除いて、缶体カバー15で覆われる。この際、各缶体3〜5を共通の缶体カバー15で覆ってもよいし、缶体3〜5ごとに排ガスの出入口を除いて缶体カバー15で覆い、互いにフランジや配管などで接続してもよい。つまり、第一缶体3の缶体カバーの排ガス出口と第二缶体4の缶体カバーの排ガス入口とを接続すると共に、第二缶体4の缶体カバーの排ガス出口と第三缶体5の缶体カバーの排ガス入口とを接続してもよい。この場合、独立に構成された排ガスボイラを、複数台直列に接続した構成となる。いずれの場合も、缶体カバー15には、断熱材や耐火材を設けてもよいのは言うまでもない。
Each can
各缶体3〜5には、給水路16〜18を介して下部管寄せ9〜11へ水(通常は軟水)が供給され、その水は、各水管12〜14において排ガスにより加熱され蒸気化される。その蒸気は、上部管寄せ6〜8から気水分離器19〜21を介して導出される。また、各缶体3〜5内の水は、所望により、排水路22〜24を介して下部管寄せ9〜11から排出可能とされる。各排水路22〜24に設けた排水弁25〜27を開くことで、各缶体3〜5内から排水を図ることができる。
Water (usually soft water) is supplied to the
気水分離器19〜21は、本実施例では遠心式の気水分離器とされている。具体的には、気水分離器19〜21は、縦向き円筒状の胴28〜30を備え、その胴28〜30内に接線方向で蒸気が導入される。従って、上部管寄せ6〜8からの蒸気は、胴28〜30内で旋回して、その遠心力で水分は外方へ飛ばされ下方へ脱落する一方、そのようにして乾き度を向上された蒸気は、胴28〜30の上部から導出される。なお、胴28〜30内において分離された水は、分離水戻し管31〜33を介して、下部管寄せ9〜11へ戻される。
The steam /
本実施例では、各缶体3〜5の下部管寄せ6〜8への給水は、エコノマイザ34〜36で予熱される。具体的には、排ガスボイラ2の下流に、エコノマイザ34〜36が設置される。図示例では、第一缶体3、第二缶体4および第三缶体5とエコノマイザ34〜36とが共通の缶体カバー15で覆われているが、排ガスボイラ2とは別にエコノマイザ34〜35を構成して、排ガスボイラ2の排ガス出口とエコノマイザ34の排ガス入口とをフランジや配管で接続してもよい。
In the present embodiment, water supply to the
また、本実施例では、エコノマイザ34〜35は、缶体3〜5の数だけ設置され、排ガス流に沿って直列に設置される。この場合、エコノマイザ34〜35は、排ガス流の上流側に設置されるものほど、排ガス流の上流側に設置される缶体への給水を予熱するのが好ましい。
In this embodiment, the
具体的には、排ガス流に沿って順に、第一エコノマイザ34、第二エコノマイザ35および第三エコノマイザ36が設置され、第一エコノマイザ34は第一缶体3への給水を予熱し、第二エコノマイザ35は第二缶体4への給水を予熱し、第三エコノマイザ36は第三缶体5への給水を予熱する。そして、各エコノマイザ34〜36で予熱された水は、各缶体3〜5の下部管寄せ9〜11へ供給される。各缶体3〜5への給水の有無は、各缶体3〜5の水位検出器(図示省略)の検出結果に基づき、各エコノマイザ34〜36への給水ポンプ37〜39の作動を制御して切り替えられる。
Specifically, the
排ガスボイラ2およびエコノマイザ34〜36は、排ガス導入路40を介して排ガスが導入され、排ガス導出路41を介して排ガスが導出される。排ガスが排ガスボイラ2を通過する間、排ガスと水管12〜14との熱交換がなされ、排ガスは冷却を図られる一方、水管12〜14内の水は加熱され蒸気化を図られる。また、排ガスがエコノマイザ34〜36を通過する間、各缶体3〜5への給水が排ガスにより予熱される。
In the
排ガス導入路40と排ガス導出路41とは、バイパス路42で接続される。そして、排ガスを、排ガスボイラ2を介して排出するか、バイパス路42を介して排出するかを択一的に切り替えるか、両者の分配割合を調整可能とされる。これにより、排ガスボイラ2による蒸発量を調整することができる。そのために、本実施例では、排ガス導入路40とバイパス路42との分岐部に、三方ダンパ43を設けている。但し、排ガス導入路40とバイパス路42との分岐部より下流において、排ガス導入路40とバイパス路42とにそれぞれダンパを個別に設け、各ダンパの開閉または開度を調整してもよい。
The exhaust
三方ダンパ43は、ボックス状の弁箱44を備え、この弁箱44には、一つの排ガス入口45と、二つの排ガス出口46,47とが設けられる。二つの排ガス出口46,47の内、一方(46)は、排ガスボイラ2への排ガス導入路40に接続され、他方(47)は、バイパス路42に接続される。また、弁箱44内には、ダンパ48が設けられており、このダンパ48の位置を調整することで、排ガス入口45からの排ガスについて、排ガスボイラ2への供給流量とバイパス路42への供給流量との分配割合を調整することができる。具体的には、ダンパ48を駆動させるモータ49を制御して、ダンパ48の回転停止位置を調整することで、前記分配割合が調整される。但し、前述したように、ダンパ48は、所望により、二つの排ガス出口46,47の内、択一的にいずれかを開き、残りを閉じるよう制御されてもよい。
The three-
第一缶体3、第二缶体4および第三缶体5は、それぞれの蒸気圧および蒸発量を適宜に設計されるが、排ガスからの熱回収量を向上させるために、排ガス流の下流へ行くに従って、蒸気圧が低下するように設計するのが好ましい。たとえば、第一缶体3は8kgf/cm2(=0.78MPa)、第二缶体4は5kgf/cm2(=0.49MPa)、第三缶体5は3kgf/cm2(=0.29MPa)とされる。
The
このように、複数の缶体3〜5から異なる圧力の蒸気を生じさせるが、本実施例の蒸気システム1は、高圧の蒸気を用いて低圧の蒸気を昇圧する昇圧機構50を備える。これにより、排ガスからの熱回収量を向上するために低圧の蒸気を得ても、その需要がないことによる不都合を回避できる。
As described above, steam having different pressures is generated from the plurality of
具体的には、本実施例の昇圧機構50は、エゼクタ51を備える。エゼクタ51は、ノズルとディフューザとを備え、高圧の流体をノズルからディフューザへ向けて噴出させることで、吸込口から低圧の流体を吸引して、両流体を混合して吐出する。ここでは、第一缶体3からの蒸気が通される第一蒸気路52がノズルに接続され、第三缶体5からの蒸気を通される第三蒸気路54が吸込口に接続されている。従って、第一缶体3からの蒸気がノズルへ吹き込まれることで、第三缶体5からの蒸気がエゼクタ51へ吸引される。そして、両蒸気は、混合され吐出される。この間、第一缶体3からの蒸気は減圧される一方、第三缶体5からの蒸気は昇圧される。ここでは、混合蒸気の圧力は、たとえば5kgf/cm2(=0.49MPa)とされる。従って、エゼクタ51からの蒸気には、第二缶体4からの蒸気を、第二蒸気路53を介して合流させることができる。
Specifically, the
エゼクタ51からの蒸気は、第四蒸気路55へ導出される。第四蒸気路55の蒸気は、所望により蒸気ヘッダ56を介して、各種の蒸気使用設備へ供給可能とされる。蒸気ヘッダ56には、所望により、ボイラ(燃料焚きボイラまたは電気ボイラ)57からの蒸気も供給可能とされる。第四蒸気路55には、圧力調整弁58が設けられている。
The steam from the
ところで、第一蒸気路52には給蒸弁59が設けられ、第三蒸気路54には吸引弁60が設けられている。給蒸弁59および吸引弁60は、それぞれ開閉または開度が変更可能とされる。また、第三缶体5には、エゼクタ51以外の箇所へ蒸気を放出可能に、放蒸弁61が設けられている。この放蒸弁61も、開閉または開度が変更可能とされる。なお、放蒸弁61は、吸引弁60より上流の第三蒸気路54に設けてもよい。その場合、吸引弁60と放蒸弁61とを共通化して、三方弁により構成してもよい。
Incidentally, a
第一缶体3の圧力調整は、三方ダンパ43のダンパ48の位置を調整して、排ガスボイラ2へ供給する排ガス流量を調整することでなされる。具体的には、第一センサ62により第一缶体3内の圧力(場合により温度でもよい)を監視して、第一缶体3からの蒸気圧を所望に維持するように、モータ49を制御して、ダンパ48の位置を調整する。
The pressure of the
第二缶体4の圧力調整は、圧力調整弁58にて行われる。すなわち、第四蒸気路55に設けた圧力調整弁58は、その一次側(上流側)の圧力を所望に維持するように開度調整する。圧力調整弁58は、本実施例では自力で開度調整する構成であるが、所望により、その手前に設けた第二センサ63による検出圧力(場合により温度でもよい)に基づき開度調整されてもよい。
The pressure adjustment of the
但し、第二缶体4の圧力調整は、このような制御に代えて、蒸気ヘッダ56に蒸気を供給するボイラ57で制御してもよい。つまり、第四蒸気路55に圧力調整弁58を設けずに、第二缶体4からの蒸気をそのまま蒸気ヘッダ56へ供給し、その蒸気ヘッダ56内の蒸気圧を所望に維持するようにボイラ57の燃焼量を制御してもよい。なお、圧力調整弁58による調整に加えて、このようなボイラ57による調整を行ってもよい。
However, the pressure adjustment of the
第三缶体5の圧力調整は、第三センサ64により第三缶体5内の圧力(場合により温度でもよい)を監視して、第三缶体5からの蒸気圧を所望に維持するように、吸引弁60と放蒸弁61とを制御することでなされる。
In adjusting the pressure of the
ところで、蒸気の使用負荷が減るかなくなった場合には、第二センサ63の検出圧力が増加するので、それが設定値を超えれば、給蒸弁59および吸引弁60を制御して、第一缶体3および第三缶体5からエゼクタ51を介しての蒸気供給を制限すればよい。あるいは、それに代えてまたはそれに加えて、三方ダンパ43のモータ49を制御して、排ガスボイラ2への排ガス供給量を制限して、排ガスボイラ2による蒸発量を制限すればよい。
By the way, when the use load of the steam does not decrease, the detection pressure of the
なお、蒸気システム1の起動時、第一缶体3の蒸気圧が所定に至るまで、吸引弁60は閉じておくのが好ましい。そして、第一缶体3の蒸気圧が設定まで上がれば、吸引弁60を開けばよい。これにより、エゼクタ51に所期の機能を発揮させることができる。
In addition, when starting the
本実施例では、たとえば、第一缶体3は8kgf/cm2(=0.78MPa)で691kg/h、第二缶体4は5kgf/cm2(=0.49MPa)で149kg/h、第三缶体5は3kgf/cm2(=0.29MPa)で41kg/hとされる。なお、排ガス温度は、第一缶体3の入口で408℃、第二缶体4の入口で216℃、第三缶体5の入口で173℃、第三缶体5の出口で160℃とされ、エコノマイザ36の出口で100℃とされる。そして、第一缶体3からの蒸気がエゼクタ51で減圧された後の蒸気、第三缶体5からの蒸気がエゼクタ51で昇圧された後の蒸気、および第二缶体4からの蒸気とが混合されて、5kgf/cm2(=0.49MPa)で881kg/hの蒸発量となる。これは、排ガスボイラ2が三つの缶体3〜5を備えても、あたかも一つの缶体(5kgf/cm2、881kg/h)とみることができることを意味する。
In the present embodiment, for example, the
一方、仮に、もともと第一缶体3、第二缶体4および第三缶体5を合わせて一つの缶体から構成した場合、言い換えれば排ガスボイラ2が一つの缶体のみから構成される場合、5kgf/cm2(=0.49MPa)で843kg/hとされ、排ガス温度は、共通缶体の入口で408℃、共通缶体の出口で175℃となり、またエコノマイザの出口では123℃となる。
On the other hand, if the
従って、本実施例の蒸気システム1の方が、排ガスボイラ2およびエコノマイザ36の出口における排ガス温度が低く、熱回収量が高い。また、排ガスボイラ2における蒸発量を増すことで、エコノマイザ34〜36を通過する水量を増すことになり、それによりエコノマイザ34〜36における熱回収も一層効果的になされる。
Therefore, the
図3は、本発明の蒸気システム1の実施例2を示す概略図であり、一部を省略して示している。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 view showing a second embodiment of the
前記実施例1では、エゼクタ51を用いて、第一缶体3からの蒸気を減圧する一方、第三缶体5からの蒸気を昇圧したが、本実施例2では、蒸気エンジン65を用いて、第一缶体3からの蒸気を減圧する一方、その蒸気エンジン65で駆動される蒸気圧縮機66を用いて、第三缶体5からの蒸気を昇圧する。
In the first embodiment, the
すなわち、本実施例2の蒸気システム1では、昇圧機構50として、蒸気を用いて動力を起こす蒸気エンジン65と、この蒸気エンジン65により駆動される蒸気圧縮機66とを備える。
That is, the
蒸気エンジン65は、本実施例ではスクリュ式蒸気エンジンである。スクリュ式蒸気エンジンは、互いにかみ合うスクリュロータ間に蒸気が導入され、その蒸気によりスクリュロータを回転させつつ蒸気を膨張して減圧し、その際のスクリュロータの回転により動力を得る装置である。但し、蒸気エンジン65は、蒸気を用いて動力を起こすものであれば、スクリュ式蒸気エンジンに限らない。たとえば、蒸気タービンでもよいし、ピストンの往復動を用いるレシプロ式の蒸気エンジンでもよい。
The
蒸気圧縮機66も、その種類を特に問わないが、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66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 type of the
本実施例では、第一缶体3からの蒸気は、第一蒸気路52を介して蒸気エンジン65に供給される。蒸気エンジン65に供給された蒸気は、蒸気エンジン65で仕事をすることで、膨張して減圧され、第四蒸気路55へ吐出される。そして、その蒸気エンジン65により駆動される蒸気圧縮機66は、第三缶体5からの蒸気を吸引し、圧縮して吐出する。このようにして、第三缶体5からの蒸気が蒸気圧縮機66により昇圧された後の蒸気、第一缶体3からの蒸気が蒸気エンジン65により減圧された後の蒸気が合流され、さらに前記実施例1と同様に、第二缶体4からの蒸気も合流される。その他の構成および制御は、前記実施例1と同様のため、説明を省略する。
In the present embodiment, the steam from the
図4は、本発明の蒸気システム1の実施例3を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例3の蒸気システムも、基本的には前記実施例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. 4 is a schematic view showing a third embodiment of the
前記実施例1では、缶体3〜5の数と対応したエコノマイザ34〜36を設けたが、本実施例3では、エコノマイザ67は一つとされる。この場合、各缶体3〜5に共通のエコノマイザ67にて予熱された水は、分岐されて各缶体3〜5へ供給される。給水ポンプ68を作動させた状態で、各缶体3〜5への給水路16〜18に個別に設けた給水弁69〜71を制御することで、各缶体3〜5への給水を個別に制御することができる。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。
In the first embodiment, the
ところで、各缶体3〜5に共通のエコノマイザ67とすることは、前記実施例1だけでなく前記実施例2にも同様に適用される。つまり、図3における複数のエコノマイザ34〜36を共通化して、図4に示すように一つのエコノマイザ67とし、その共通のエコノマイザ67から各缶体3〜5へ給水可能としてもよい。
By the way, it is similarly applied not only to the said Example 1 but the said Example 2 to make the
また、図4では、共通のエコノマイザ67からの水は、共通の給水ポンプ68を介した後、分岐して各缶体3〜5へ供給され、その各缶体3〜5への給水路16〜18に設けた給水弁69〜71で、各缶体3〜5への給水が制御されたが、共通の給水ポンプ68と各給水弁69〜71に代えて、各缶体3〜5への給水路16〜18に給水ポンプを設置してもよい。この場合、共通のエコノマイザ67からの水は、分岐して各缶体3〜5へ供給され、その各缶体3〜5への給水路16〜18に個別に設けた給水ポンプで、各缶体3〜5への給水が個別に制御される。
Further, in FIG. 4, the water from the
次に、前記実施例1および前記実施例2における各缶体3〜5への給水方式の類型について説明する。図5から図7は、前記実施例1および前記実施例2の蒸気システム1における各缶体3〜5への給水方式の類型を示す概略図であり、缶体3〜5とエコノマイザ34〜36のみを示している。なお、図5から図7では、給水ポンプ72からの水は、逆止弁73を介した後に分岐して、それぞれ給水弁74〜76および逆止弁77〜79を介してエコノマイザ34〜36へ供給され、エコノマイザ34〜36で予熱された後、缶体3〜5へ供給されている。この場合、給水ポンプ72を作動させた状態で、各給水弁74〜76の開閉を制御することで、各エコノマイザ34〜36および各缶体3〜5への給水の有無を切り替えることができる。但し、図1および図3に示すように、エコノマイザ34〜36ごとに給水ポンプ37〜39を設けて、各給水ポンプ37〜39を制御することで、各エコノマイザ34〜36および各缶体3〜5への給水の有無を切り替えてもよい。
Next, the type of the water supply system to each can 3-5 in the said Example 1 and the said Example 2 is demonstrated. FIG. 5 to FIG. 7 are schematic views showing types of water supply methods to the
図5では、エコノマイザ34〜36は、排ガス流に沿って直列に設置されると共に、エコノマイザを複数設置する場合には、排ガス流の上流側に設置されるものほど、排ガス流の上流側に設置される缶体への給水を予熱する例を示している。ここでは、排ガス流の上流側から順に、第一缶体3、第二缶体4および第三缶体5が設置され、その後、所望により、第一エコノマイザ34、第二エコノマイザ35および第三エコノマイザ36の内のいずれか一以上が設置される。
In FIG. 5, the
図6では、エコノマイザ34〜36は、排ガス流に沿って直列に設置されると共に、エコノマイザを複数設置する場合には、排ガス流の上流側に設置されるものほど、排ガス流の下流側に設置される缶体への給水を予熱する例を示している。ここでは、排ガス流の上流側から順に、第一缶体3、第二缶体4および第三缶体5が設置され、その後、所望により、第三エコノマイザ36、第二エコノマイザ35および第一エコノマイザ34の内のいずれか一以上が設置される。
In FIG. 6, the
図7では、エコノマイザ34〜36は、排ガス流に沿って並列に設置された例を示している。ここでは、排ガス流の上流側から順に、第一缶体3、第二缶体4および第三缶体5が設置され、その後、所望により、第一エコノマイザ34、第二エコノマイザ35および第三エコノマイザ36の内のいずれか一以上が並列に設置される。
FIG. 7 shows an example in which the
いずれの場合も、まず、エコノマイザ34〜36を全く設置せず、各缶体3〜5にエコノマイザなしに給水するパターンがある。あるいは、第一エコノマイザ34、第二エコノマイザ35および第三エコノマイザ36の内、いずれか一つのみを設置し、第一缶体3、第二缶体4および第三缶体5の内、いずれか一つのみはエコノマイザを介して給水するが、他の缶体へはエコノマイザなしに給水するパターンもある。
In any case, first, there is a pattern in which the
また、第一エコノマイザ34、第二エコノマイザ35および第三エコノマイザ36の内、いずれか二つを設置し、第一缶体3、第二缶体4および第三缶体5の内、いずれか二つはエコノマイザを介して給水するが、残りの缶体へはエコノマイザなしに給水するパターンもある。たとえば、図5において実線および一点鎖線で示すように、第一エコノマイザ34と第二エコノマイザ35を設置する。つまり、第一缶体3へは第一エコノマイザ34を介して給水し、第二缶体4へは第二エコノマイザ35を介して給水し、第三缶体5へはエコノマイザなしに給水する。この場合、排ガスからの熱回収量を高め、またエコノマイザにおける結露を防止することができる。
Further, any two of the
さらに、第一エコノマイザ34、第二エコノマイザ35および第三エコノマイザ36のすべてを設置するパターンもある。つまり、第一缶体3へは第一エコノマイザ34を介して給水し、第二缶体4へは第二エコノマイザ35を介して給水し、第三缶体5へは第三エコノマイザ36を介して給水する。
Further, there is a pattern in which all of the
本発明の蒸気システム1は、前記各実施例に限らず適宜変更可能である。特に、複数の缶体を設置して、各缶体において排熱を用いて蒸気を起こし、上流側に配置された缶体からの蒸気で、それよりも下流側に配置されて蒸気圧の低い缶体からの蒸気を昇圧する構成であれば、その昇圧機構50をはじめとして、各種構成および制御は適宜に変更可能である。
The
たとえば、図1において、第二缶体4を省略したり、第二缶体4の蒸気圧を第一缶体3と同等としたりしてもよい。また、第二缶体4の蒸気圧は、第三缶体5からの蒸気をエゼクタ51で昇圧後の蒸気圧と異ならしてもよい。その場合、第二缶体4からの蒸気は、第四蒸気路55へ合流させることなく用いられる。さらに、第二缶体4からの蒸気を用いて、昇圧機構50により第三缶体5からの蒸気を昇圧したり、第一缶体3からの蒸気を用いて、昇圧機構50により第二缶体4からの蒸気を昇圧したりしてもよい。それに応じて、蒸気路52〜55の合流の有無を変えることは言うまでもない。
For example, in FIG. 1, the
また、前記各実施例では、排ガスボイラ2の下流に一または複数のエコノマイザ34〜36,67を設置したが、エコノマイザの設置は必須ではない。さらに、前記各実施例では、三つの缶体3〜5を備えたが、缶体の数は適宜に変更可能である。また、各缶体3〜5の蒸気圧や蒸発量も適宜に変更可能である。
Moreover, in each said Example, although the one or some economizer 34-36,67 was installed downstream of the
1 蒸気システム
2 排ガスボイラ
3 第一缶体(上流缶体)
4 第二缶体(中流缶体)
5 第三缶体(下流缶体)
34 第一エコノマイザ
35 第二エコノマイザ
36 第三エコノマイザ
50 昇圧機構
51 エゼクタ
65 蒸気エンジン
66 蒸気圧縮機
67 エコノマイザ
1
4 Second can (middle-stream can)
5 Third can body (downstream can body)
34
Claims (3)
この上流缶体を通過後の排ガスが通され、前記上流缶体よりも低圧の蒸気を起こす下流缶体と、
前記上流缶体からの蒸気で、前記下流缶体からの蒸気を昇圧する昇圧機構とを備え、
前記昇圧機構は、エゼクタを備え、
このエゼクタは、そのノズルへ前記上流缶体からの蒸気が吹き込まれることで、前記下流缶体からの蒸気を吸引し、前記両缶体からの蒸気を混合して吐出し、
前記上流缶体と前記下流缶体との間に、前記上流缶体よりも低圧で前記下流缶体よりも高圧の蒸気を起こす中流缶体をさらに備え、
排ガスは、前記上流缶体、前記中流缶体および前記下流缶体を順に通され、
前記下流缶体からの蒸気が前記昇圧機構により昇圧された後の蒸気、前記上流缶体からの蒸気が前記昇圧機構により減圧された後の蒸気、および前記中流缶体からの蒸気が、圧力を互いに同等にされることで混合され、
前記上流缶体の圧力調整は、前記上流缶体へ供給する排ガス流量を調整することでなされ、
前記中流缶体の圧力調整は、前記エゼクタからの蒸気と前記中流缶体からの蒸気との合流蒸気の蒸気路に設けた圧力調整弁にて行われ、
前記下流缶体の圧力調整は、前記エゼクタの吸込口への蒸気路に設けた吸引弁と、前記エゼクタ以外の箇所へ蒸気を放出する放蒸弁とを制御することでなされる
ことを特徴とする蒸気システム。 An upstream can body through which exhaust gas is passed and generates steam using the exhaust gas heat;
The exhaust gas after passing through this upstream can body is passed, and a downstream can body that generates steam at a lower pressure than the upstream can body,
A pressure increasing mechanism for increasing the pressure of the steam from the downstream can body with the steam from the upstream can body ,
The boost mechanism includes an ejector,
The ejector, by steam from the upstream boiler body to the nozzle is blown, sucks steam from the downstream boiler body, and discharging a mixture of vapor from the two can body,
Further comprising a midstream can body that generates steam at a lower pressure than the upstream can body and higher pressure than the downstream can body between the upstream can body and the downstream can body,
The exhaust gas is passed through the upstream can body, the midstream can body and the downstream can body in order,
The steam after the steam from the downstream can body has been pressurized by the pressurizing mechanism, the steam after the steam from the upstream can body has been decompressed by the pressurizing mechanism, and the steam from the midstream can body have a pressure. Mixed by equalizing each other ,
The pressure adjustment of the upstream can body is made by adjusting the exhaust gas flow rate supplied to the upstream can body,
The pressure adjustment of the intermediate flow can body is performed by a pressure adjustment valve provided in the steam path of the combined steam of the steam from the ejector and the steam from the intermediate flow can body,
The pressure adjustment of the downstream can body is performed by controlling a suction valve provided in a steam path to the suction port of the ejector and a steaming valve that discharges steam to a place other than the ejector. Steam system.
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 , further comprising an economizer through which the exhaust gas after passing through the downstream can body is passed and preheats water supplied to each can body.
この複数のエコノマイザは、排ガス流の上流側に設置されるものほど、排ガス流の上流側に設置される缶体への給水を予熱する
ことを特徴とする請求項2に記載の蒸気システム。 As the economizer, comprising a plurality of economizers through which the exhaust gas after passing through each can body is passed in order,
The steam system according to claim 2 , wherein the plurality of economizers preheats water supplied to a can body installed upstream of the exhaust gas flow as it is installed upstream of the exhaust gas flow.
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