JP5478299B2 - Hot water supply system - Google Patents
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本発明は、加熱装置としてボイラを用いた温水供給システムに関し、より詳細には、燃焼ガス中の水蒸気の潜熱を回収してボイラ効率を高めるとともに、ボイラを出る温水の熱の一部を、ボイラ給水に与えてシステム全体の効率を向上させた温水供給システムに関する。 The present invention relates to a hot water supply system using a boiler as a heating device. More specifically, the present invention recovers the latent heat of water vapor in combustion gas to increase boiler efficiency, and a part of the heat of hot water exiting the boiler is The present invention relates to a hot water supply system that provides water supply to improve the efficiency of the entire system.
水を加熱して温水を作り、その温水を浴室、洗面所、キッチン、トイレ等へ供給する温水供給システムが、住宅、ホテル、保養施設、レジャー施設等に設けられている。 Hot water supply systems for heating water to make hot water and supplying the hot water to bathrooms, washrooms, kitchens, toilets, etc. are provided in houses, hotels, recreational facilities, leisure facilities, and the like.
近年、システム効率を向上させるため、ヒートポンプを利用した温水供給システムが採用されるようになってきている。しかしながら、このヒートポンプを利用した温水供給システムは、電力コストが安価な夜間電力を使用して１日に使用する温水を作り、それを貯留するため、温水の温度が次第に低下する。したがって、高温の湯を使用したくても、使用できない場合が生じる。また、温水の使用量が決まっているため、温水の残量を常に気にしながら使用しなければならない。 In recent years, a hot water supply system using a heat pump has been adopted in order to improve system efficiency. However, since the hot water supply system using this heat pump creates hot water to be used for one day using nighttime power with low power cost and stores it, the temperature of the hot water gradually decreases. Therefore, even if it is desired to use hot water, it may not be used. Moreover, since the amount of hot water used is fixed, it must be used while always paying attention to the remaining amount of hot water.
一方、ボイラを利用した温水供給システムは、ヒートポンプを利用したシステムに比較して効率が低く、また、燃料を燃焼させて必要な熱量を得るため、地球温暖化の要因の１つとなっている二酸化炭素が排出されるという問題があるものの、必要な温度の湯を使用することができ、温水の残量を気にする必要がないというメリットがある。 On the other hand, a hot water supply system that uses a boiler is less efficient than a system that uses a heat pump, and because it produces the necessary amount of heat by burning fuel, it is one of the factors that contribute to global warming. Although there is a problem that carbon is discharged, there is a merit that hot water at a necessary temperature can be used and there is no need to worry about the remaining amount of hot water.
このボイラを備える各種システムにおいて、排ガス中に含まれる水蒸気の潜熱を回収し、システム効率を向上させたシステムが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。 In various systems including this boiler, a system has been proposed in which the latent heat of water vapor contained in exhaust gas is recovered to improve system efficiency (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
これらのシステムでは、水蒸気が水へ凝縮する際の大きな潜熱を、熱として回収し、それを、温水等を作るための熱として利用することで、燃料消費量を減少させ、これにより温暖化ガスの排出量を削減することができ、システム全体の効率を高めている。 In these systems, large latent heat generated when water vapor condenses into water is recovered as heat, and this is used as heat for making hot water, etc., thereby reducing fuel consumption and thereby warming gas. Emissions can be reduced and the efficiency of the entire system is increased.
しかしながら、化石燃料の枯渇の問題や地球温暖化の問題に起因する装置やシステムの省エネルギー化を考慮すると、上記の潜熱回収だけでは充分ではなく、さらなるシステム効率の向上が求められている。 However, considering the energy savings of devices and systems resulting from fossil fuel depletion problems and global warming problems, the above-described latent heat recovery alone is not sufficient, and further improvements in system efficiency are required.
本発明の発明者は、鋭意検討の結果、温水供給システムに採用するボイラに、上記の潜熱回収を行うことができる潜熱回収式ボイラを採用し、かつプレート型熱交換器を並列に接続するように設けて、それぞれ、そのボイラから浴室等のユースポイントへ供給する温水と、そのボイラへ戻る温水および給水とを熱交換させるとともに、そのボイラから浴室等へ供給する各温水の、各プレート型熱交換器を通る流量をほぼ同じ流量に調整するように流量調整手段を設けた構成とすることにより、さらにシステム効率を向上させることができることを見出した。 As a result of intensive studies, the inventor of the present invention adopts a latent heat recovery type boiler capable of performing the above-described latent heat recovery for a boiler used in a hot water supply system, and connects plate type heat exchangers in parallel. The plate-type heat of each hot water supplied from the boiler to the bathroom, etc. is exchanged between the hot water supplied from the boiler to the use point such as the bathroom and the hot water and water supplied back to the boiler. It has been found that the system efficiency can be further improved by providing the flow rate adjusting means so as to adjust the flow rate through the exchanger to substantially the same flow rate.
したがって、上記構成を採用する本発明の温水供給システムを提供することにより、上記課題を解決することができる。 Therefore, the said subject can be solved by providing the warm water supply system of this invention which employ | adopts the said structure.
すなわち、この温水供給システムは、燃料を燃焼することにより生成される排ガスの熱および排ガスに含まれる水蒸気が凝縮する際の潜熱を与えて水を加熱する潜熱回収式ボイラ等の加熱装置と、複数に分岐されて加熱装置へ供給される水の各々と加熱装置から複数に分岐されて送出される温水の各々との間の熱交換をそれぞれが行う複数の熱交換器と、各熱交換器を通過する温水の流量を調節するための流量調節装置とを含む構成とされる。 That is, this hot water supply system includes a heating device such as a latent heat recovery boiler that heats water by providing latent heat when the heat of exhaust gas generated by burning fuel and water vapor contained in the exhaust gas condenses, A plurality of heat exchangers each performing heat exchange between each of the water branched and supplied to the heating device and each of the hot water branched and sent from the heating device, and each heat exchanger And a flow rate adjusting device for adjusting the flow rate of the hot water passing therethrough.
この流量調節装置は、各熱交換器を通過する温水がほぼ同じ流量になるように調節される。このようにして、熱交換器相互の流量アンバランスを回避することで、熱交換器の熱交換効率が低下するのを防止することができる。 This flow control device is adjusted so that the hot water passing through each heat exchanger has substantially the same flow rate. In this way, it is possible to prevent the heat exchange efficiency of the heat exchanger from being lowered by avoiding the flow rate imbalance between the heat exchangers.
また、熱交換器は、複数のプレートが一定間隔で離間して配置され、各プレート間を交互に水と温水とを流すことにより、当該水と温水との間の熱交換を行うプレート型熱交換器であることが好ましい。このプレート型熱交換器は、コンパクトかつ軽量で、流体の圧力損失が小さく、熱交換効率が高いことから、システム効率をさらに向上させる点で好ましい。 In addition, the heat exchanger is a plate type heat exchanger in which a plurality of plates are spaced apart at regular intervals, and water and hot water are alternately flowed between the plates to exchange heat between the water and hot water. An exchanger is preferred. This plate type heat exchanger is preferable in terms of further improving system efficiency because it is compact and lightweight, has a small pressure loss of fluid, and has high heat exchange efficiency.
また、温水供給システムは、複数の熱交換器により熱交換された温水を貯留し、底部に補給水を受け入れる貯留槽と、その底部の水を吸引し、複数の熱交換器へ供給するための給水手段と、貯留槽に貯留される温水を、浴室等の利用者が温水を利用する場所（ユースポイント）へ供給するための温水供給手段とを含む。 The hot water supply system stores hot water that has been heat-exchanged by a plurality of heat exchangers, a storage tank that receives makeup water at the bottom, and sucks the water at the bottom to supply to the plurality of heat exchangers Water supply means and hot water supply means for supplying hot water stored in a storage tank to a place (use point) where a user such as a bathroom uses hot water are included.
複数の熱交換器により熱交換された後の温水を、対流が起こらないように、貯留槽の水面付近に受け入れ貯留し、温水より温度が低い補給水を、対流が起こらないように、貯留槽の底部に受け入れ貯留することで、温度の高い温水は水面付近に、温度の低い補給水は底部に温度分布をもって貯留することができる。このため、２つの槽を設けることなく、底部に貯留される温度の低い水を、給水手段により吸引して、複数の熱交換器へ供給することができ、温水を、この温水を利用する利用者へ供給するために温水供給手段によりユースポイントへ供給することができる。 The hot water after heat exchange by multiple heat exchangers is received and stored near the water surface of the storage tank so that convection does not occur, and makeup water whose temperature is lower than that of the hot water is stored so that convection does not occur. By receiving and storing at the bottom of the water, hot water having a high temperature can be stored near the water surface, and makeup water having a low temperature can be stored at the bottom with a temperature distribution. For this reason, without providing two tanks, the low temperature water stored at the bottom can be sucked by the water supply means and supplied to the plurality of heat exchangers, and the hot water can be used using this hot water. It can be supplied to the point of use by hot water supply means for supply to the person.
本発明の温水供給システムは、燃焼ガス中の水蒸気の潜熱を回収してボイラ効率を高めるとともに、ボイラを出る温水の熱の一部を、ボイラ給水に与えてシステム全体の効率向上を図ることができるシステムである。 The hot water supply system of the present invention improves the boiler efficiency by recovering the latent heat of water vapor in the combustion gas, and can improve the efficiency of the entire system by giving a part of the heat of the hot water exiting the boiler to the boiler feed water. It is a system that can.
図１は、本発明の温水供給システムの概略構成図である。この温水供給システムは、燃料を燃焼することにより生成される排ガスの熱および排ガスに含まれる水蒸気が凝縮する際の潜熱を与えて水を加熱する加熱装置としての潜熱回収式ボイラ１０と、分岐管により２つに分岐されてボイラ１０へ供給される水の各々とボイラ１０から、分岐管により２つに分岐されて送出される温水の各々との間の熱交換をそれぞれが行う２つの熱交換器１１、１２と、各熱交換器１１、１２を通過する温水の流量を調節するための流量調節弁１３〜１６とを含む構成とされている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hot water supply system of the present invention. This hot water supply system includes a latent heat recovery boiler 10 as a heating device that heats water by providing latent heat when the heat of exhaust gas generated by burning fuel and water vapor contained in the exhaust gas condenses, and a branch pipe Heat exchange between each of the water branched into two by the above and supplied to the boiler 10 and each of the hot water branched from the boiler 10 into two by the branch pipe and sent out It is set as the structure containing the flow volume control valves 13-16 for adjusting the flow volume of the hot water which passes the heat exchangers 11 and 12 and each heat exchanger 11 and 12. FIG.
また、この温水供給システムは、２つの熱交換器１１、１２により熱交換された温水を貯留し、底部に補給水を受け入れる貯留槽１７と、その底部の水を吸引し、２つの熱交換器１１、１２へ供給するための給水手段としての給水ポンプ１８と、貯留槽１７に貯留される温水を、浴室、洗面所、キッチン、トイレ等の利用者が温水を利用するユースポイントへ供給するための温水供給手段としての温水ポンプ１９とをさらに含んで構成されている。 In addition, this hot water supply system stores the hot water heat-exchanged by the two heat exchangers 11 and 12 and sucks the water at the bottom of the storage tank 17 that receives makeup water at the bottom, and the two heat exchangers In order to supply hot water stored in the storage tank 17 to a use point where a user such as a bathroom, a washroom, a kitchen, and a toilet uses hot water as a water supply means for supplying water to And a hot water pump 19 as a hot water supply means.
さらに、図１に示す実施形態では、補給水を貯留槽１７へ供給するための補給水ポンプ２０と、ボイラ１０から出た温水を、各熱交換器１１、１２へ供給するための温水ポンプ２１とを備えている。 Further, in the embodiment shown in FIG. 1, a makeup water pump 20 for supplying makeup water to the storage tank 17 and a warm water pump 21 for supplying warm water discharged from the boiler 10 to the heat exchangers 11 and 12. And.
ボイラ１０は、供給された水を通す複数の伝熱管を有する。ボイラ１０の燃焼室で燃料が燃焼されることにより生成された高温の排ガスが、例えば上側から複数の伝熱管に接触しながら下側へと流れ、その間に複数の伝熱管内を流れる水に熱を与え、さらに排ガス中の蒸気からも潜熱を回収するように構成されている。したがって、排ガス中の一部の蒸気は凝縮し、凝縮水となって排出され、残りの蒸気は排ガス中の他の成分、窒素、酸素、二酸化炭素とともに充分に温度が下げられて大気中へ放出される。このような潜熱回収式ボイラを採用することで、充分に熱回収を行い、システム全体の効率を向上させることができる。 The boiler 10 has a plurality of heat transfer tubes through which the supplied water passes. Hot exhaust gas generated by burning fuel in the combustion chamber of the boiler 10 flows downward from, for example, the upper side while contacting the plurality of heat transfer tubes, and heats the water flowing in the plurality of heat transfer tubes therebetween. And latent heat is also recovered from the steam in the exhaust gas. Therefore, some of the vapor in the exhaust gas is condensed and discharged as condensed water, and the remaining vapor is released into the atmosphere after the temperature has been sufficiently lowered along with other components in the exhaust gas, nitrogen, oxygen, and carbon dioxide. Is done. By adopting such a latent heat recovery boiler, it is possible to sufficiently recover heat and improve the efficiency of the entire system.
ボイラ１０へは、ボイラ１０から出る温水と熱交換を行うために、２つの熱交換器１１、１２を通して給水される。２つの熱交換器１１、１２は、ボイラ１０に対し、並列に接続される。これら熱交換器１１、１２は、給水ポンプ１８により吸引された貯留槽１７の底部付近の、ほぼ補給水の温度に近い水を、ボイラ１０から出た高い温度に加熱された温水と熱交換する。これにより、ボイラ１０への給水温度を出来るだけ高くし、ボイラ負荷を出来るだけ軽減して、燃料使用量を大幅に低減し、温暖化ガスである二酸化炭素の排出量を抑制する。 The boiler 10 is supplied with water through the two heat exchangers 11 and 12 in order to exchange heat with the hot water discharged from the boiler 10. The two heat exchangers 11 and 12 are connected to the boiler 10 in parallel. These heat exchangers 11 and 12 heat-exchange the water close to the temperature of the makeup water near the bottom of the storage tank 17 sucked by the feed water pump 18 with hot water heated to a high temperature from the boiler 10. . Thereby, the feed water temperature to the boiler 10 is made as high as possible, the boiler load is reduced as much as possible, the amount of fuel used is greatly reduced, and the emission of carbon dioxide, which is a warming gas, is suppressed.
本発明では、２つの熱交換器１１、１２を用い、これらをボイラ１０に対して並列に接続する。１つの熱交換器では、２つの熱交換器を利用する場合に比較して、２倍の流量の給水および温水を流すことから、２倍の伝熱面積を有するとともに、圧力損失を考慮して２倍の流路面積を確保しなければならない。圧力損失が大きく、流速が低下すると、単位面積当たりの熱交換量が低減し、熱効率が低下するからである。このようにすることで、２つの熱交換器を利用する場合と同等の能力にすることができるが、熱交換器の容量が大きくなり、また、容量が大きくなることにより表面積が大きくなって放熱量も大きくなることから、熱効率が低下する。このため、本発明では、複数の熱交換器を用い、熱交換器の容量を小さくし、放熱量を低減して熱効率を向上させる。 In the present invention, two heat exchangers 11 and 12 are used and connected to the boiler 10 in parallel. One heat exchanger has twice the flow rate of feed water and hot water as compared to the case of using two heat exchangers, so it has twice the heat transfer area and takes pressure loss into consideration. A double flow area must be ensured. This is because when the pressure loss is large and the flow velocity is reduced, the heat exchange amount per unit area is reduced and the thermal efficiency is lowered. In this way, it is possible to achieve the same capacity as when two heat exchangers are used, but the capacity of the heat exchanger is increased and the surface area is increased due to the increased capacity. Since the amount of heat increases, the thermal efficiency decreases. For this reason, in this invention, a some heat exchanger is used, the capacity | capacitance of a heat exchanger is made small, the emitted heat amount is reduced, and thermal efficiency is improved.
また、２つの熱交換器を直列に接続すると、各熱交換器において、温水と給水との間の温度差が小さくなり、充分な熱を回収するためには充分な伝熱面積が必要となる。これでは、伝熱面積を小さくし、容量を小さくするため、２つの熱交換器に分けた意味がなくなってしまう。したがって、直列に接続することは好ましくなく、本発明のように、並列に接続することが望ましいことがわかる。なお、図１に示す実施形態では、２つの熱交換器を２つ並列に接続しているが、２つに限られるものではなく、３つ以上を並列に接続する構成にしてもよいものである。 Moreover, when two heat exchangers are connected in series, the temperature difference between the hot water and the feed water is reduced in each heat exchanger, and a sufficient heat transfer area is required to recover sufficient heat. . In this case, since the heat transfer area is reduced and the capacity is reduced, the meaning divided into two heat exchangers is lost. Therefore, it is not preferable to connect in series, and it is desirable to connect in parallel as in the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, two heat exchangers are connected in parallel. However, the number of heat exchangers is not limited to two, and three or more may be connected in parallel. is there.
各熱交換器１１、１２の熱交換を行う能力であるが、熱交換器は、給水量、温水量、それらの入口温度および出口温度、それらの入口圧力および出口圧力等の条件からこれらの条件を満足するように設計されるが、一般にいくらか余裕を見て設計され、作製される。これでは余分なコストがかかってしまう。したがって、本発明では余裕を見ないように設計し、作製する。これにより、装置コストを削減し、安価で提供することが可能となる。 The heat exchangers 11 and 12 are capable of performing heat exchange. However, the heat exchangers have these conditions based on conditions such as the amount of water supply, the amount of hot water, their inlet temperature and outlet temperature, their inlet pressure and outlet pressure, etc. However, it is generally designed and manufactured with some allowance. This adds extra cost. Accordingly, the present invention is designed and manufactured so as not to allow a margin. As a result, the apparatus cost can be reduced and the apparatus can be provided at a low cost.
流量調節弁１３〜１６は、２つの熱交換器１１、１２の温水が流れる上流側と下流側のそれぞれに配設される。これらの流量調節弁１３〜１６は、破線で示すように、流量調整器２２と電気的に接続される。流量調整器２２は、流量調節弁１３〜１６の上流側または下流側に配設される流量計２３〜２６とも電気的に接続され、流量計２３〜２６により計測した温水の流量を基に、それらの流量がすべてほぼ同じ流量になるように流量調節弁１３〜１６により調節される。これは、流量のアンバランスを回避するためである。 The flow control valves 13 to 16 are disposed on the upstream side and the downstream side, respectively, through which the hot water of the two heat exchangers 11 and 12 flows. These flow control valves 13 to 16 are electrically connected to the flow controller 22 as indicated by broken lines. The flow regulator 22 is also electrically connected to flow meters 23 to 26 disposed upstream or downstream of the flow regulating valves 13 to 16, and based on the flow rate of hot water measured by the flow meters 23 to 26, These flow rates are adjusted by the flow rate adjusting valves 13 to 16 so that all the flow rates become substantially the same. This is to avoid flow rate imbalance.
仮に、熱交換器１１、１２を流れる温水の流量がアンバランスになり、熱交換器１１に多くの温水が流れ、熱交換器１２には少量の温水しか流れないとすれば、熱交換器１１、１２の能力には限界があるため、熱交換器１１において多くの温水が流れたとしても、熱交換器１１に入る直前の温水の温度以上に給水の温度を上げることはできず、その結果、熱交換器１１、１２を出た給水が合流し、ボイラ１０へ入るときの温度が予想した温度より低くなる場合がありうる。これでは所望の温度にまで加熱する必要がある場合、ボイラ１０の負荷を上げなければならない。そうすると、燃料の消費量も増加し、排出される温暖化ガス量も増加してしまい、システム全体の効率が低下してしまう。このことから、本発明では、上記の流量調節弁１３〜１６により各熱交換器１１、１２を流れる温水の流量を調節し、流量のアンバランスを回避することとしている。 If the flow rate of the hot water flowing through the heat exchangers 11 and 12 becomes unbalanced, a large amount of hot water flows through the heat exchanger 11 and only a small amount of hot water flows through the heat exchanger 12, the heat exchanger 11 Therefore, even if a large amount of hot water flows in the heat exchanger 11, the temperature of the feed water cannot be raised above the temperature of the hot water just before entering the heat exchanger 11, and as a result The water supply from the heat exchangers 11 and 12 may merge and the temperature when entering the boiler 10 may be lower than the expected temperature. In this case, when it is necessary to heat to a desired temperature, the load on the boiler 10 must be increased. If it does so, the amount of consumption of fuel will also increase, the amount of greenhouse gas discharged will also increase, and the efficiency of the whole system will fall. Therefore, in the present invention, the flow rate adjustment valves 13 to 16 adjust the flow rate of the hot water flowing through the heat exchangers 11 and 12 to avoid flow rate imbalance.
なお、流量を調節するだけである場合、流量調節弁を、熱交換器１１、１２の上流側または下流側のいずれか一方に設けるだけでよい。しかしながら、一方のみに配設した場合、上流側または下流側の圧力いかんで、熱交換器１１、１２内を流れる温水の流れやすさが変化し、熱交換器内では流れやすい方の熱交換器により多くの温水が流れてしまう。これでは、２つの熱交換器１１、１２を効率良く使用することができず、能力に無駄を生じてしまう。このため、本発明では、両方に配設し、熱交換器１１、１２内を流れる温水の流量をより正確に制御して、確実に流量アンバランスを回避し、熱交換器１１、１２を効率良く、無駄なく使用するようにしている。 Note that when only the flow rate is adjusted, the flow rate adjustment valve may be provided only on either the upstream side or the downstream side of the heat exchangers 11 and 12. However, when it is disposed only on one side, the flowability of the hot water flowing in the heat exchangers 11 and 12 changes depending on the pressure on the upstream side or the downstream side, and the heat exchanger that is easier to flow in the heat exchanger. More hot water will flow. In this case, the two heat exchangers 11 and 12 cannot be used efficiently, and the capacity is wasted. For this reason, in this invention, it arrange | positions in both and controls the flow volume of the warm water which flows in the heat exchangers 11 and 12 more correctly, avoids flow volume imbalance reliably, and makes the heat exchangers 11 and 12 efficient. Good and use without waste.
本発明では、これらの流量調節弁１３〜１６、流量調整器２２、流量計２３〜２６を、流量調節装置として温水供給システムに含むことができる。流量調節弁１３〜１６としては、液体である温水の流量を適切に調整することができるグローブ弁、ボール弁、ゲート弁等を採用することができる。流量計２３〜２６としては、電磁流量計、オリフィス流量計、しぼり流量計等を採用することができる。また、流量調整器２２は、予め設定された流量を設定値として保持し、流量計２３〜２６で計測された流量が、その設定値から所定範囲内に入っているか否かを判断し、入っていない場合、流量調節弁１３〜１６のいずれか、または全部の弁開度を変更させ、弁を開閉させることによりその所定範囲内に入るように調整する。このため、その設定値や所定範囲というデータを記憶するためのメモリ、計測された流量値を受け取り、所定範囲内に入っているか否かを判断し、入っていない場合、所定の流量調節弁１３〜１６に対し、弁開度を変更するように指示するプロセッサを含むことができる。 In this invention, these flow control valves 13-16, the flow regulator 22, and the flow meters 23-26 can be included in a warm water supply system as a flow control apparatus. As the flow rate adjusting valves 13 to 16, a globe valve, a ball valve, a gate valve, or the like that can appropriately adjust the flow rate of the hot water that is a liquid can be employed. As the flow meters 23 to 26, electromagnetic flow meters, orifice flow meters, squeezing flow meters, or the like can be employed. The flow rate regulator 22 holds a preset flow rate as a set value, and determines whether the flow rate measured by the flow meters 23 to 26 is within a predetermined range from the set value. If not, any or all of the flow rate adjusting valves 13 to 16 are changed, and the valves are adjusted so as to fall within the predetermined range by opening and closing the valves. For this reason, a memory for storing data such as the set value and a predetermined range and a measured flow rate value are received, and it is determined whether or not they are within the predetermined range. A processor may be included that directs ˜16 to change the valve opening.
熱交換器１１、１２により熱交換された後の温水は、対流が起こらないように、貯留槽１７の水面付近に受け入れ貯留される。また、温水より温度が低い補給水は、対流が起こらないように、貯留槽１７の底部に受け入れ貯留される。このようにすることで、２つの槽を設けることなく、１つの槽で、温度の高い温水は水面付近に、温度の低い補給水は底部に温度分布をもって貯留することができる。貯留槽１７は、所定量の温水および補給水を貯留することができる容量の容器とされ、ＦＲＰ、鋼、コンクリート等から作製したものを使用することができる。貯留槽１７に貯留された温水は、温水ポンプ１９により吸引して、ユースポイントへ供給することができ、底部に貯留する水は、給水として、給水ポンプ１８により熱交換器１１、１２へ供給することができる。 The hot water after heat exchange by the heat exchangers 11 and 12 is received and stored near the water surface of the storage tank 17 so that convection does not occur. Further, makeup water having a temperature lower than that of the warm water is received and stored at the bottom of the storage tank 17 so that convection does not occur. In this way, it is possible to store hot water having a high temperature in the vicinity of the water surface and supplying water having a low temperature with a temperature distribution at the bottom in one tank without providing two tanks. The storage tank 17 is a container having a capacity capable of storing a predetermined amount of warm water and make-up water, and one made of FRP, steel, concrete, or the like can be used. The hot water stored in the storage tank 17 can be sucked by the hot water pump 19 and supplied to the use point, and the water stored at the bottom is supplied to the heat exchangers 11 and 12 by the water supply pump 18 as water supply. be able to.
図２を参照して、潜熱回収式ボイラについて詳細に説明する。図２に示すボイラ１０は、一例であるので、この構成に限定されるものではない。図２に示すボイラ１０は、燃焼室３０と、エコノマイザー３１とを含んで構成されている。燃焼室３０は、燃焼バーナー３２を備え、燃焼バーナー３２は、燃料を噴射させるための噴射ノズル、空気を噴射させるための空気ノズル、それらの流量および圧力を調節するための弁、放電し、燃料に着火するための点火プラグを備える。燃焼室３０の内部は、例えば、耐火レンガ等で覆うことができる。この燃焼室３０は、天井部分に燃焼バーナー３２が配設され、天井から下側の床に向けて火炎が発生するように構成されている。 The latent heat recovery boiler will be described in detail with reference to FIG. The boiler 10 shown in FIG. 2 is an example, and is not limited to this configuration. The boiler 10 shown in FIG. 2 includes a combustion chamber 30 and an economizer 31. The combustion chamber 30 includes a combustion burner 32. The combustion burner 32 is an injection nozzle for injecting fuel, an air nozzle for injecting air, a valve for adjusting their flow rate and pressure, a discharge, and a fuel. A spark plug for igniting is provided. The interior of the combustion chamber 30 can be covered with, for example, refractory bricks. The combustion chamber 30 is configured such that a combustion burner 32 is disposed in the ceiling portion and a flame is generated from the ceiling toward the lower floor.
燃料が燃焼した後に生成される高温の排ガスは、燃焼室３０とエコノマイザー３１とを連絡する連絡路３３を通してエコノマイザー３１の上部から中空とされたその内部へ供給される。エコノマイザー３１は、この排ガスから熱を回収して給水の予熱に利用する装置で、複数の伝熱管３４をその内部に備えている。また、エコノマイザー３１は、下部側面から排ガスを排出するための排気管３５と、底部に排ガス中の蒸気が凝縮することにより生成された凝縮水を排出するための排水管３６とが設けられている。 High-temperature exhaust gas generated after the fuel is combusted is supplied from the upper part of the economizer 31 to the inside thereof, which is hollow, through a communication path 33 that connects the combustion chamber 30 and the economizer 31. The economizer 31 is a device that recovers heat from the exhaust gas and uses it for preheating water supply, and includes a plurality of heat transfer tubes 34 therein. Further, the economizer 31 is provided with an exhaust pipe 35 for discharging exhaust gas from the lower side surface, and a drain pipe 36 for discharging condensed water generated by condensation of vapor in the exhaust gas at the bottom. Yes.
複数の伝熱管３４は、千鳥状に互い違いに規則正しく配列するように、また、各々が水平方向に延びるように配置され、互いがベント管によって連結され、一本の給水路を形成している。複数の伝熱管３４は、水平方向および鉛直方向に一定間隔で配置されることから、複数段からなる伝熱管として構成され、その最下段から給水を行い、最上段へ行くにつれてその外部を流れる排ガスにより加熱されて、所定の温度の温水となって熱交換器１１、１２へ送出される。 The plurality of heat transfer tubes 34 are arranged so as to be regularly arranged in a staggered manner in a staggered manner, and are arranged so as to extend in the horizontal direction, and are connected by a vent tube to form a single water supply channel. Since the plurality of heat transfer tubes 34 are arranged at regular intervals in the horizontal direction and the vertical direction, the heat transfer tubes 34 are configured as heat transfer tubes composed of a plurality of stages, supplying water from the lowest stage, and flowing to the outside as going to the uppermost stage Is heated to a predetermined temperature to be sent to the heat exchangers 11 and 12.
これらの伝熱管３４は、その外表面に、排ガスの熱を効率的に吸収するべく、フィンが設けられていてもよい。ここでは、複数の伝熱管３４のすべてがＵ字状のベント管で連結された構成としたが、給水を所定温度にまで加熱可能であれば、最下段から最上段までの、その鉛直方向に配置されている伝熱管同士をベント管で連結し、複数の給水路を形成する構成にしてもよい。 These heat transfer tubes 34 may be provided with fins on the outer surface in order to efficiently absorb the heat of the exhaust gas. Here, all of the plurality of heat transfer pipes 34 are connected by a U-shaped vent pipe. However, if the water supply can be heated to a predetermined temperature, the vertical direction from the lowest stage to the uppermost stage is used. You may make it the structure which connects the heat exchanger tubes arrange | positioned with a vent pipe, and forms a some water supply path.
このボイラ１０は、使用に際して、まず、伝熱管３４内に水を満たしておき、燃料および空気を供給するとともに点火プラグにより着火することで、その水の加熱を行うことができる。ボイラ１０の燃焼室３０において、燃焼により燃料と酸素とが反応し、高温の排ガスが生成されると、その排ガスは、連絡路３３を通してエコノマイザー３１内へ供給される。排ガスは、まず、最上段の伝熱管３４と接触し、その伝熱管３４内の水に熱を与え、自身は温度が低下する。これを、次の段、さらに次の段と繰り返し、最下段の伝熱管３４まで行い、その後、排気管３５を通して排出される。 In use, the boiler 10 can first heat the water by filling the heat transfer tube 34 with water, supplying fuel and air, and igniting with an ignition plug. In the combustion chamber 30 of the boiler 10, when the fuel and oxygen react by combustion and high-temperature exhaust gas is generated, the exhaust gas is supplied into the economizer 31 through the communication path 33. The exhaust gas first comes into contact with the uppermost heat transfer tube 34, gives heat to the water in the heat transfer tube 34, and the temperature of itself decreases. This is repeated for the next stage and further to the next stage, and is performed up to the heat transfer pipe 34 at the lowermost stage, and then discharged through the exhaust pipe 35.
この間、給水は、熱が与えられて所定温度の温水となり、排ガスは、温度が低下するとともに、その排ガス中に含まれる蒸気の一部が潜熱を与えて凝縮する。このため、排ガスは、約５０℃〜約７０℃の温度にまで低下し、排出されることとなる。凝縮することにより生成された凝縮水は、エコノマイザー３１の底に設けられた排水管３６から排水される。 During this time, the feed water is heated to become warm water at a predetermined temperature, and the temperature of the exhaust gas decreases, and a part of the steam contained in the exhaust gas gives latent heat and condenses. For this reason, exhaust gas falls to the temperature of about 50 degreeC-about 70 degreeC, and will be discharged | emitted. The condensed water generated by the condensation is drained from a drain pipe 36 provided at the bottom of the economizer 31.
これら排ガスおよび排水は、必要に応じて、活性炭等の吸着材が充填された吸着装置等を使用して、ＳＯｘやＮＯｘ等の不純物を除去した後、排出することができる。 These exhaust gases and waste water can be discharged after removing impurities such as SO x and NO x using an adsorbing device filled with an adsorbent such as activated carbon, if necessary.
次に、熱交換器１１、１２について説明するが、熱交換器としては、分解清掃やしやすく、コンパクトながら大きい伝熱面積をもち、圧力損失も小さいプレート型熱交換器が好ましい。図３を参照して、プレート型熱交換器について詳細に説明する。図３に示す熱交換器は、一例であるので、これに限定されるものではない。 Next, the heat exchangers 11 and 12 will be described. As the heat exchanger, a plate-type heat exchanger that is easy to disassemble and clean, has a large heat transfer area while being compact, and has a small pressure loss is preferable. The plate heat exchanger will be described in detail with reference to FIG. The heat exchanger shown in FIG. 3 is an example, and is not limited to this.
プレート型熱交換器は、金属板をプレス加工して表面に凹凸を設けた複数のプレート４０を、パッキン４１をそれぞれの間に挟み、重ね合わせることにより構成される。プレート間には、低温側の給水と、高温側の温水とが交互に流れるように流路が形成される。なお、プレート４０は、所定の大きさ、形状のアルミニウムやステンレス鋼等の薄板を用いて作製することができる。 The plate-type heat exchanger is configured by pressing a metal plate and forming a plurality of plates 40 having irregularities on the surface, sandwiching packings 41 therebetween, and overlapping them. A flow path is formed between the plates so that the low-temperature side water supply and the high-temperature side hot water flow alternately. The plate 40 can be manufactured using a thin plate made of aluminum or stainless steel having a predetermined size and shape.
プレート型熱交換器は、重ね合わされた複数のプレート４０を挟み込む側板４２、４３が設けられ、側板４２には、給水を受け入れる受入ノズル４４と、給水を送出する送出ノズル４５と、送出ノズル４５に隠れて図示されない温水を受け入れる受入ノズルと、受入ノズル４４に隠れて図示されない温水を送出する送出ノズルとをさらに備えている。 The plate-type heat exchanger is provided with side plates 42 and 43 that sandwich a plurality of stacked plates 40. The side plate 42 includes a receiving nozzle 44 that receives water supply, a delivery nozzle 45 that feeds water supply, and a delivery nozzle 45. The apparatus further includes a receiving nozzle that receives hot water that is hidden and is not shown, and a delivery nozzle that sends hot water that is hidden and not shown in the receiving nozzle 44.
図３では、構造を分かりやすくするためにプレート４０間の間隔が広く示されている。温水は、図示されない受入ノズルから受け入れられ、矢線Ａに示す方向へ流れ、給水は、受入ノズル４４から受け入れられ、温水の流れとは反対方向の矢線Ｂに示す方向へ流れ、その間プレート４０を介して温水から給水へ熱を与えることにより熱交換が行われる。 In FIG. 3, the distance between the plates 40 is widely shown for easy understanding of the structure. Hot water is received from a receiving nozzle (not shown) and flows in the direction indicated by arrow A, and water supply is received from the receiving nozzle 44 and flows in the direction indicated by arrow B in the direction opposite to the flow of hot water, during which plate 40 Heat exchange is performed by applying heat from the hot water to the feed water via the.
より具体的には、給水は、受入ノズル４４へ入った後、水平方向へ進むが、その一部は、鉛直方向である矢線Ｂに示す方向へ上昇するように流れ、残りは水平方向へ進み、その残りの一部が鉛直方向へ上昇するように流れるといったように、複数に分岐されてプレート４０間を流れる。温水も同様で、複数に分岐されてプレート４０間を流れるが、温水は、給水の流れに対向するように下方へと流れる。温水と給水は交互に流れるように流路が形成されているため、両端を流れる温水および給水を除き、給水は両側を流れる温水から熱が与えられ、効率良く熱交換を行うことができる。 More specifically, the water supply enters the receiving nozzle 44 and then proceeds in the horizontal direction, part of which flows so as to rise in the direction indicated by the arrow B which is the vertical direction, and the rest in the horizontal direction. Advancing and flowing between the plates 40 are branched into a plurality of parts such that the remaining part flows so as to rise in the vertical direction. Similarly, the hot water is branched into a plurality and flows between the plates 40, but the hot water flows downward so as to face the flow of the water supply. Since the flow path is formed so that the hot water and the feed water flow alternately, except for the warm water and the feed water flowing at both ends, the feed water is given heat from the hot water flowing on both sides, and heat exchange can be performed efficiently.
再び図１を参照して、本発明の温水供給システムの運転方法について説明する。温水供給システムは、ユースポイントにおいて温水の利用者が温水を使用するため、温水ポンプ１９が起動されており、利用者の使用によって貯留槽１７の水位が下がってくる。 With reference to FIG. 1 again, the operation method of the hot water supply system of the present invention will be described. In the hot water supply system, since the user of the hot water uses the hot water at the use point, the hot water pump 19 is activated, and the water level of the storage tank 17 is lowered by the use of the user.
このため、貯留槽１７には、水位を一定に保つため、補給水ポンプ２０が起動され、補給水が供給される。補給水が供給されると、貯留槽１７内に貯留される温水の温度が低下してくるので、給水ポンプ１８を起動し、貯留槽１７の底部にある水を熱交換器１１、１２へ通水し、ボイラ１０へ供給する。このとき、温水ポンプ２１は停止されており、また、流量調節弁１３〜１６は閉止されているので、それ以上に水は流れない。ボイラ１０内の伝熱管に水が満たされた後、燃焼バーナーにより燃料の燃焼を行い、高温の排ガスにより伝熱管内の水を加熱し、ボイラ１０の出口における温水の温度が所定温度に達した後、流量調節弁１３〜１６を所定の弁開度で開き、温水ポンプ２１を起動し、熱交換器１１、１２へ温水の供給を開始する。熱交換器１１、１２を流れる温水の流量のアンバランスを回避するため、流量計２３〜２６で流量を計測し、流量調整器２２が計測された流量に基づき上述した判断を行い、流量調節弁１３〜１６に指示を与え、流量調節弁１３〜１６が弁開度を制御する。 For this reason, in order to keep the water level constant in the storage tank 17, the makeup water pump 20 is activated and the makeup water is supplied. When the makeup water is supplied, the temperature of the hot water stored in the storage tank 17 decreases, so the water supply pump 18 is activated and the water at the bottom of the storage tank 17 is passed to the heat exchangers 11 and 12. Water is supplied to the boiler 10. At this time, the hot water pump 21 is stopped and the flow rate control valves 13 to 16 are closed, so that no more water flows. After the heat transfer tube in the boiler 10 is filled with water, the fuel is burned by the combustion burner, the water in the heat transfer tube is heated by the high-temperature exhaust gas, and the temperature of the hot water at the outlet of the boiler 10 reaches a predetermined temperature. Thereafter, the flow rate adjusting valves 13 to 16 are opened at a predetermined valve opening, the hot water pump 21 is started, and supply of hot water to the heat exchangers 11 and 12 is started. In order to avoid an imbalance in the flow rate of hot water flowing through the heat exchangers 11 and 12, the flow rate is measured by the flow meters 23 to 26, and the flow rate regulator 22 makes the above-described determination based on the measured flow rate, and the flow rate control valve Instructions are given to 13-16, and the flow control valves 13-16 control the valve opening.
このように各熱交換器１１、１２に温水が供給されると、温水と給水との間で熱交換が開始され、熱交換器１１、１２を出た温水は、貯留槽１７の水面付近へ戻され、熱交換器１１、１２を出た給水は、所定の温度に加熱されるので、燃料および空気の供給量を減少させ、ボイラ１０の負荷を低減し、定常運転に入る。 When hot water is supplied to the heat exchangers 11 and 12 in this way, heat exchange is started between the hot water and the water supply, and the hot water that has exited the heat exchangers 11 and 12 moves to the vicinity of the water surface of the storage tank 17. The feed water that has been returned and exits the heat exchangers 11 and 12 is heated to a predetermined temperature, so that the amount of fuel and air supplied is reduced, the load on the boiler 10 is reduced, and steady operation begins.
これまで本発明の温水供給システムを図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 So far, the hot water supply system of the present invention has been described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other embodiments, additions, Modifications, deletions, and the like can be made within the scope that can be conceived by those skilled in the art, and any aspect is included in the scope of the present invention as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited.
１０…ボイラ、１１、１２…熱交換器、１３〜１６…流量調節弁、１７…貯留槽、１８…給水ポンプ、１９…温水ポンプ、２０…補給水ポンプ、２１…温水ポンプ、２２…流量調整器、２３〜２６…流量計、３０…燃焼室、３１…エコノマイザー、３２…燃焼バーナー、３３…連絡路、３４…伝熱管、３５…排気管、３６…排水管、４０…プレート、４１…パッキン、４２、４３…側板、４４…受入ノズル、４５…送出ノズル DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Boiler, 11, 12 ... Heat exchanger, 13-16 ... Flow control valve, 17 ... Reservoir, 18 ... Feed water pump, 19 ... Hot water pump, 20 ... Makeup water pump, 21 ... Hot water pump, 22 ... Flow control , 23-26 ... flow meter, 30 ... combustion chamber, 31 ... economizer, 32 ... combustion burner, 33 ... communication path, 34 ... heat transfer pipe, 35 ... exhaust pipe, 36 ... drain pipe, 40 ... plate, 41 ... Packing, 42, 43 ... side plate, 44 ... receiving nozzle, 45 ... sending nozzle
Claims (3)
燃料を燃焼することにより生成される排ガスの熱および排ガスに含まれる水蒸気が凝縮する際の潜熱を与えて水を加熱する加熱装置と、
複数に分岐されて前記加熱装置へ供給される水の各々と、前記加熱装置から複数に分岐されて送出される温水の各々との間の熱交換をそれぞれが行う複数の熱交換器と、
各前記熱交換器を通過する前記温水の流量を調節するための流量調節装置とを含み、
前記流量調節装置は、各前記熱交換器を通過する前記水および前記温水が同じ流量になるように調節する、温水供給システム。 A hot water supply system for supplying hot water,
A heating device that heats water by providing latent heat when the heat of exhaust gas generated by burning fuel and water vapor contained in the exhaust gas condense, and
A plurality of heat exchangers each performing heat exchange between each of the water branched into a plurality and supplied to the heating device and each of the hot water branched out from the heating device and sent out;
A flow regulating device for regulating the hot water flow rate through each of said heat exchanger seen including,
The said flow control apparatus is a hot water supply system which adjusts so that the said water and the warm water which pass each said heat exchanger may become the same flow volume .
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