JP6859656B2 - Water-added compressor system and heat recovery system - Google Patents
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Description
本発明は、水添加式圧縮機システム及び熱回収システムに関する。 The present invention relates to a water-added compressor system and a heat recovery system.
従来、水を添加した空気を圧縮する水添加式圧縮機システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。水添加式圧縮機システムは、添加された水(添加水)を潤滑シール剤として空気等の流体を圧縮する圧縮機と、この圧縮機から吐出された圧縮流体の気水分離を行うセパレータタンクと、圧縮機とセパレータタンクとの間で添加水を循環させる循環ラインと、を含んで構成される。 Conventionally, a water-added compressor system that compresses water-added air is known (see, for example, Patent Document 1). The water-added compressor system includes a compressor that compresses a fluid such as air using the added water (added water) as a lubricating sealant, and a separator tank that separates the compressed fluid discharged from the compressor into air-water. , A circulation line for circulating added water between the compressor and the separator tank, and the like.
圧縮機において潤滑シール剤として用いられた添加水は、セパレータタンクにおいて圧縮流体と分離された後、循環ラインを通じて圧縮機に戻され、再び潤滑シール剤として使用される。また、添加水は繰り返し使用される間に徐々に減少していくため、所定のタイミングで添加水の補給が行われる。 The added water used as the lubricating sealant in the compressor is separated from the compressed fluid in the separator tank, then returned to the compressor through the circulation line, and is used again as the lubricating sealant. Further, since the added water gradually decreases during repeated use, the added water is replenished at a predetermined timing.
ところで、添加水に硬度成分が多く含まれていると、圧縮機、セパレータタンク及び循環ライン等にスケール(例えば、炭酸カルシウム系スケールやケイ酸カルシウム系スケール)が発生し、圧縮機の不具合発生の原因となってしまう。そこで、添加水の供給ラインに純水装置(例えば、2床2塔式イオン交換装置や逆浸透膜装置等)を配置し、純水を添加水として用いる水添加式圧縮機システムも提案されている。 By the way, if the added water contains a large amount of hardness components, scales (for example, calcium carbonate scale and calcium silicate scale) are generated in the compressor, separator tank, circulation line, etc., and the compressor malfunctions. It will be the cause. Therefore, a water addition type compressor system has been proposed in which a pure water device (for example, a two-bed, two-tower ion exchange device, a reverse osmosis membrane device, etc.) is placed on the supply line of the added water and pure water is used as the added water. There is.
しかしながら、水添加式圧縮機システムを、純水装置を含んで構成した場合、純水装置の維持管理が煩雑となり、また水添加式圧縮機システムの運用に大きなコストがかかってしまう。 However, when the water-added compressor system is configured to include the pure water device, the maintenance and management of the pure water device becomes complicated, and the operation of the water-added compressor system requires a large cost.
従って、本発明は、大幅なコストアップを招くことなくスケールの発生を好適に防げる水添加式圧縮機システム及びこの水添加式圧縮機システムを備える熱回収システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a water-added compressor system capable of suitably preventing scale generation without causing a significant cost increase, and a heat recovery system including the water-added compressor system.
本発明は、水添加式の圧縮機と、前記圧縮機から吐出された圧縮流体の気水分離を行うセパレータタンクと、前記圧縮機と前記セパレータタンクとの間で添加水を循環させる循環ラインと、前記圧縮機に添加される水が流通する水供給ラインと、前記水供給ラインに配置され全硬度1mgCaCO3/L以下の軟化水を製造する硬水軟化装置と、を備え、前記水供給ラインには、純水を製造するための逆浸透膜装置及びイオン交換装置のいずれも配置されていない、水添加式圧縮機システムに関する。
The present invention includes a water addition type compressor, a separator tank that separates the compressed fluid discharged from the compressor into air and water, and a circulation line that circulates the added water between the compressor and the separator tank. includes a water supply line to water added to the compressor flows, a water softening device for producing the water supply is disposed in the line
また、水添加式圧縮機システムは、圧縮空気から熱回収するアフタークーラと、前記循環ラインに配置され添加水から熱回収する水クーラと、上流側が前記水供給ラインにおける前記硬水軟化装置の下流側に接続され、前記アフタークーラ及び前記水クーラに冷却水を供給する冷却水ラインと、を更に備えることが好ましい。 Further, the water addition type compressor system includes an aftercooler that recovers heat from compressed air, a water cooler that is arranged in the circulation line and recovers heat from the added water, and an upstream side is a downstream side of the hard water softening device in the water supply line. It is preferable to further include a cooling water line connected to the after-cooler and supplying cooling water to the water cooler.
また、水添加式圧縮機システムは、前記圧縮機と前記セパレータタンクとの間に配置され該セパレータタンクの上流側においてプレ気水分離を行うプレセパレータを更に備え、前記循環ラインは、前記圧縮機と前記プレセパレータとを接続する第1吐出ラインと、前記プレセパレータの気相部と前記セパレータタンクの気相部とを接続する第2吐出ラインと、前記プレセパレータの液相部と前記セパレータタンクの液相部とを接続する第3吐出ラインと、前記セパレータタンクに貯留された添加水を前記圧縮機に戻す戻しラインと、を備え、前記アフタークーラは、前記第2吐出ラインに配置され、前記水クーラは前記第3吐出ラインに配置されることが好ましい。 Further, the water addition type compressor system further includes a pre-separator which is arranged between the compressor and the separator tank and performs pre-air-water separation on the upstream side of the separator tank, and the circulation line is the compressor. The first discharge line connecting the pre-separator and the pre-separator, the second discharge line connecting the gas phase portion of the pre-separator and the gas phase portion of the separator tank, the liquid phase portion of the pre-separator and the separator tank. A third discharge line for connecting the liquid phase portion of the above and a return line for returning the added water stored in the separator tank to the compressor are provided, and the aftercooler is arranged in the second discharge line. The water cooler is preferably arranged in the third discharge line.
また、前記硬水軟化装置は、電気伝導率150mS/m以下の軟化水を製造することが好ましい。 Further, the hard water softening device preferably produces softened water having an electric conductivity of 150 mS / m or less.
また、前記硬水軟化装置は、Na型陽イオン交換樹脂を備え、該Na型陽イオン交換樹脂により硬度成分を含む水を軟水化処理することが好ましい。 Further, it is preferable that the hard water softening apparatus includes a Na-type cation exchange resin and softens water containing a hardness component with the Na-type cation exchange resin.
また、本発明は、上述の水添加式圧縮機システムと、前記冷却水ラインの下流側に接続される蒸気ボイラと、を備える熱回収システムに関する。 The present invention also relates to a heat recovery system including the above-mentioned water-added compressor system and a steam boiler connected to the downstream side of the cooling water line.
本発明によれば、大幅なコストアップを招くことなくスケールの発生を好適に防げる水添加式圧縮機システム及びこの水添加式圧縮機システムを備える熱回収システムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a water-added compressor system capable of suitably preventing scale generation without causing a significant cost increase, and a heat recovery system including the water-added compressor system.
以下、本発明の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the "line" in this specification is a general term of a line capable of flowing a fluid such as a flow path, a path, and a pipeline.
図1は、本発明の第1実施形態に係る水添加式圧縮機システム1を備える熱回収システム100の構成を示す概略図である。
図1に示すように、第1実施形態の熱回収システム100は、水添加式圧縮機システム1と、蒸気ボイラ70と、を備える。
水添加式圧縮機システム1は、水添加式の圧縮機2と、圧縮機2の原動機としての電気モータ20と、圧縮機2から吐出された圧縮空気の気水分離を行うセパレータタンク3と、セパレータタンク3で気水分離された圧縮空気を冷却すると共に熱回収するアフタークーラ34と、セパレータタンク3で気水分離された添加水を冷却すると共に熱回収する水クーラ25と、水添加式圧縮機システム1に用いられる水の軟化処理を行う硬水軟化装置60と、硬水軟化装置60において軟化処理された水を脱気する脱気処理装置61と、を主要な構成として備える。
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a
As shown in FIG. 1, the
The water addition
また、本実施形態の熱回収システム100は、水や空気等の流体が流通するラインとして、給気ラインL1と、水供給ラインL2と、循環ラインL3と、圧縮空気送出ラインL4と、放気ラインL5と、排水ラインL6と、冷却水ラインL7と、ボイラ給水ラインL8と、を備える。
Further, in the
<圧縮機>
圧縮機2は、水添加式の空気圧縮機である。第1実施形態の圧縮機2はスクロール式に構成されており、旋回スクロールを固定スクロール(何れも図示省略)に対して回転させることにより、空気を圧縮して添加水を含む圧縮空気を吐出する。本実施形態では、旋回スクロールの両側面に旋回ラップが設けられ、当該旋回スクロールを挟むように一対の固定スクロールが配置されるタイプのスクロール流体機械が用いられる。尚、圧縮機2は、スクロール式以外のもの、例えばスクリュー式圧縮機を用いることができる。
<Compressor>
The
本実施形態の圧縮機2の駆動源には電気モータ20が用いられる。電気モータ20は、その回転数がインバータ21から出力される駆動周波数によって制御される。尚、駆動源としては電気モータ20以外のもの、例えば蒸気で駆動する蒸気エンジン(例えば、スクロール式の膨張機)を用いることができる。
An
<セパレータタンク>
セパレータタンク3は、圧縮空気から水を分離する気水分離器である。セパレータタンク3には圧縮機2から水を含んだ圧縮空気が送られ、セパレータタンク3で圧縮空気と水に分離される。セパレータタンク3の内部は、気水分離によって上方の気相部と下方の液相部に分かれる。
<Separator tank>
The
セパレータタンク3には、内部の水位を検出する水位検出器32が配置される。水位検出器32は、セパレータタンク3の内部の水位を検出する。水位検出器32としては、その構成が特に限定されるものではなく、フロート式や電極式のレベルスイッチ、静電容量式のレベルセンサ等が用いられる。本実施形態では、低水位、中水位、高水位が検出可能な水位検出器32が用いられる。
A
次に、各ライン及び各ラインに配置される機器について説明する。
以上の圧縮機2には、給気ラインL1から圧縮対象の流体として空気が供給されると共に、水供給ラインL2から添加水が供給される。また、圧縮機2とセパレータタンク3との間では、循環ラインL3としての吐出ラインL31及び戻しラインL32により添加水が循環される。
Next, each line and the equipment arranged in each line will be described.
Air is supplied to the
給気ラインL1は、外気を吸引し、吸引した空気を圧縮機2に供給する。この給気ラインL1にはエアフィルタ22が配置され、エアフィルタ22を通った清浄な空気が圧縮機2に供給される。
The air supply line L1 sucks the outside air and supplies the sucked air to the
水供給ラインL2は、上流側の端部が給水源(図示せず)に接続され、下流側が給気ラインL1におけるエアフィルタ22の下流側に接続される。水供給ラインL2は、給気ラインL1を通じて圧縮機2に添加水を供給する。水供給ラインL2には、上流側から順に、硬水軟化装置60と、脱気処理装置61と、給水弁24と、が配置される。
The upstream end of the water supply line L2 is connected to a water supply source (not shown), and the downstream side is connected to the downstream side of the
硬水軟化装置60は、給水源から供給される水(硬水)を軟化処理し、軟化水を製造する。硬水軟化装置60は、供給される水に含まれる硬度成分、具体的には、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンを除去・低減し、軟化水を製造する。
本実施形態では、硬水軟化装置60は、全硬度1mgCaCO3/L以下の軟化水を製造する。全硬度1mgCaCO3/L以下の軟化水を添加水に用いることで、硬水に由来して添加水の炭酸水素イオン濃度やシリカ濃度が高い場合であっても、水添加式圧縮機システム1におけるスケール(炭酸カルシウム系スケール、ケイ酸カルシウム系スケール)の発生を効果的に抑制できる。また、硬水軟化装置60は、電気伝導率150mS/m以下の硬水を軟化処理することにより、電気伝導率150mS/m以下の軟化水を製造する。電気伝導率150mS/m以下の軟化水を添加水に用いることで、硬水に由来して添加水の腐食性イオン濃度(塩化物イオン濃度及び硫酸イオン濃度)が高い場合であっても、水添加式圧縮機システム1における腐食の発生を効果的に抑制できる。
The hard
In the present embodiment, the hard
硬水軟化装置60は、イオン交換樹脂等の軟化処理材の除去能力が低下した場合に再生処理が可能なものであれば、特に制限されない。硬水軟化装置60としては、ナトリウム塩による再生処理を行ったNa型陽イオン交換樹脂からなる単床を利用してイオン交換を行うことにより、軟化処理を行う陽イオン交換装置が特に好ましい。硬水軟化装置60の再生方式は、高硬度かつ高電気伝導率の硬水に対して全硬度1mgCaCO3/L以下かつ電気伝導率150mS/m以下の軟化水を確実に得ることのできるスプリットフロー再生方式や向流再生方式であることが望ましい。
The hard
脱気処理装置61は、水供給ラインL2における硬水軟化装置60の下流側に配置され、硬水軟化装置60で製造された軟化水に含まれる溶存酸素を、気体分離膜モジュールにより脱気処理する。気体分離膜モジュールとしては、中空糸膜からなる内部灌流式の気体分離膜モジュールを用いることができる。
本実施形態では、脱気処理装置61は、溶存酸素濃度0.5mg/L以下の脱気軟化水を製造する。溶存酸素濃度0.5mg/L以下の脱気軟化水を添加水に用いることで、水添加式圧縮機システム1における腐食の発生を効果的に抑制できる。
The
In the present embodiment, the
給水弁24は、例えば電磁弁により構成される。給水弁24の開閉により水供給ラインL2を通じた圧縮機2への添加水の供給、停止及び流量の調整が行われる。
The
循環ラインL3は、吐出ラインL31と、戻しラインL32と、を備える。
吐出ラインL31は、圧縮機2とセパレータタンク3の気相部とを接続し、圧縮機2から吐出される水を含んだ圧縮空気をセパレータタンク3に供給する。吐出ラインL31には、逆止弁31が配置される。尚、第1実施形態の吐出ラインL31は、圧縮機2の両側スクロール機構のそれぞれから圧縮空気を取り出して合流させた後、セパレータタンク3に送る経路となっており、逆止弁31は合流する部分の下流側に配置される。
The circulation line L3 includes a discharge line L31 and a return line L32.
The discharge line L31 connects the
戻しラインL32は、セパレータタンク3の液相部と給気ラインL1におけるエアフィルタ22の下流側とを接続する。戻しラインL32は、セパレータタンク3における気水分離で生じた水を、給気ラインL1を通じて添加水として圧縮機2に供給する。これにより、セパレータタンク3で気水分離された添加水が再利用される。
The return line L32 connects the liquid phase portion of the
戻しラインL32には、上流側から順に、水クーラ25、水フィルタ23、及び添加水弁30が配置される。
水クーラ25は、戻しラインL32を流通する水と、後述の冷却水ラインL7を流通する冷却水との間で熱交換を行い、添加水が吸収した圧縮熱を除熱しつつ熱回収する。
水フィルタ23は、戻しラインL32を流通する水を濾過する。
添加水弁30は、例えば電磁弁により構成される。添加水弁30の開閉により戻しラインL32を通じた圧縮機2への添加水の供給、停止及び流量の調整が行われる。
A
The
The
The
圧縮空気送出ラインL4は、上流側がセパレータタンク3の気相部に接続され、セパレータタンク3で気水分離された圧縮空気を圧縮空気使用機器(図示せず)に供給する。圧縮空気送出ラインL4には、上流側から順に、一次圧調整弁33、及びアフタークーラ34が配置される。
一次圧調整弁33は、セパレータタンク3の内部圧力を設定圧力に保持する。
アフタークーラ34は、圧縮空気送出ラインL4を流通する圧縮空気と、後述の冷却水ラインL7を流通する冷却水との間で熱交換を行い、空気の圧縮過程で生じた圧縮熱を除熱しつつ熱回収する。
The upstream side of the compressed air delivery line L4 is connected to the gas phase portion of the
The primary
The
放気ラインL5は、上流側がセパレータタンク3の気相部に接続される。放気ラインL5には、セパレータタンク3の内部を大気(外部)に開放する放気弁40及び安全弁42が配置される。
放気弁40は制御部(図示せず)からの指令で動作する電磁弁であり、放気弁40が開くとセパレータタンク3の内部が大気に開放される。圧縮機2の運転中は、放気弁40は閉状態に制御される。
安全弁42は、セパレータタンク3の内部圧力が所定以上になると作動し、放気ラインL5を開放する。
The upstream side of the air release line L5 is connected to the gas phase portion of the
The
The
排水ラインL6は、上流側がセパレータタンク3の液相部に接続される。排水ラインL6には、排水弁50が配置される。排水弁50は、例えば、電磁弁により構成され、この排水弁50を開くことで、セパレータタンク3の内部の水が排水ラインL6を通じて外部に排出される。
The upstream side of the drainage line L6 is connected to the liquid phase portion of the
冷却水ラインL7は、上流側が水供給ラインL2における脱気処理装置61の下流側に接続され、アフタークーラ34及び水クーラ25に冷却水を供給する。即ち、冷却水ラインL7には、硬水軟化装置60で軟水化され、脱気処理装置61で脱気された軟化水が冷却水として流通する。そして、冷却水ラインL7を流通する冷却水は、アフタークーラ34において圧縮空気から熱回収を行った後、水クーラ25において添加水から更に熱回収を行う。
The upstream side of the cooling water line L7 is connected to the downstream side of the
冷却水ラインL7におけるアフタークーラ34の上流側には、モータバルブ35が配置される。モータバルブ35の開度を調整することで、冷却水ラインL7を流通する冷却水の流量が制御される。
冷却水ラインL7の下流側は、ボイラ給水ラインL8に接続され、この冷却水ラインL7を流通して熱回収を行った冷却水は、予熱されたボイラ給水として、ボイラ給水ラインL8を通じて蒸気ボイラ70に供給される。
A
The downstream side of the cooling water line L7 is connected to the boiler water supply line L8, and the cooling water that has been circulated through the cooling water line L7 to recover heat is used as preheated boiler water supply and is
ボイラ給水ラインL8は、上流側が水供給ラインL2における脱気処理装置61の下流側に接続され、下流側が蒸気ボイラ70に接続される。ボイラ給水ラインL8は、水添加式圧縮機システム1の運転が停止され、熱回収システム100による熱回収も停止されている場合(即ち、給水弁24及びモータバルブ35が閉止されている場合)等に、硬水軟化装置60で軟水化され、脱気処理装置61で脱気された軟化水をボイラ給水として蒸気ボイラ70に供給するバイパスラインとして機能する。
ボイラ給水ラインL8には、モータバルブ36が配置される。モータバルブ36の開閉により、ボイラ給水ラインL8を通じた蒸気ボイラ70への水の供給、停止及び流量の調整が行われる。
The upstream side of the boiler water supply line L8 is connected to the downstream side of the
A
蒸気ボイラ70は、給水源から供給される水を加熱して蒸気を生成する。第1実施形態では、蒸気ボイラ70は、冷却水ラインL7を流通した冷却水(加温水)、及び/又はボイラ給水ラインL8を流通する水(常温水)を利用して蒸気を生成する。なお、上記蒸気ボイラ70の前段には、給水タンク(図示省略)が設けられている。
The
次に、第1実施形態の水添加式圧縮機システム1及び熱回収システム100の動作につき、説明する。
水添加式圧縮機システム1の運転中は、圧縮機2において、インバータ21を介して電気モータ20が駆動され、水が添加された空気が圧縮される。圧縮機2から吐出された水を含んだ圧縮空気は、吐出ラインL31を通じてセパレータタンク3に送られ、セパレータタンク3で圧縮空気と水に分離される。セパレータタンク3で分離された圧縮空気は、圧縮空気送出ラインL4を流通し、アフタークーラ34で冷却された後、圧縮空気使用機器に送られる。また、セパレータタンク3で分離された水は、戻しラインL32で水クーラ25によって冷却され、水フィルタ23で濾過された後、給気ラインL1を通じて圧縮機2で再利用される。また、冷却水ラインL7を流通する冷却水は、アフタークーラ34及び水クーラ25において圧縮空気及び水(添加水)を冷却して熱回収した後、蒸気ボイラ70に供給される。
Next, the operation of the water addition
During the operation of the water-added
ここで、水添加式圧縮機システム1が運転されている状態では、ボイラ給水ラインL8のモータバルブ36が閉止される。また、水供給ラインL2の給水弁24及び冷却水ラインL7のモータバルブ35は、水添加式圧縮機システム1の駆動状態に応じて開閉が制御される。
例えば、給水弁24は、セパレータタンク3の水位検出器32により検出されるセパレータタンク3の水位が低下した場合に開放され、水位が上昇した場合に閉止される。また、モータバルブ36は、水クーラ25から流出する冷却水の温度に応じて開度が制御される。
Here, in the state where the water addition
For example, the
これにより、水添加式圧縮機システム1が運転されている状態では、硬水軟化装置60で軟化処理され、脱気処理装置61で脱気処理された水は、水供給ラインL2を通じて添加水として圧縮機2に供給されると共に、冷却水ラインL7に冷却水として供給されてアフタークーラ34及び水クーラ25における熱回収に用いられる。また、アフタークーラ34及び水クーラ25において熱を回収した冷却水は、予熱された状態で蒸気ボイラ70のボイラ給水として用いられる。
As a result, in the state where the water addition
一方、水添加式圧縮機システム1の運転が停止されている状態では、水供給ラインL2の給水弁24及び冷却水ラインL7のモータバルブ35は閉止される。そして、ボイラ給水ラインL8のモータバルブ36が開放され、また、このモータバルブ36の開度は、給水タンク(図示省略)の水位に応じて制御される。これにより、水添加式圧縮機システム1の運転が停止されている状態では、硬水軟化装置60で軟化処理され、脱気処理装置61で脱気処理された水は、ボイラ給水ラインL8を通じて蒸気ボイラ70のボイラ給水として用いられる。
On the other hand, when the operation of the water addition
このように、第1実施形態の水添加式圧縮機システム1及び熱回収システム100によれば、水供給ラインL2の上流側に配置した硬水軟化装置60により製造された全硬度1mgCaCO3/L以下の軟化水を、水添加式圧縮機システム1の運転状況に合わせて、圧縮機2に供給する添加水、アフタークーラ34及び水クーラ25に供給する冷却水、並びに蒸気ボイラ70に供給するボイラ給水という多様な用途に用いることができる。
As described above, according to the water addition
以上説明した第1実施形態の水添加式圧縮機システム1及び熱回収システム100によれば、以下のような効果を奏する。
According to the water-added
(1)水添加式圧縮機システム1を、硬水軟化装置60を含んで構成した。これにより、水供給ラインL2から圧縮機2に添加される添加水を、1mgCaCO3/L以下の軟化水にできるので、圧縮機2、セパレータタンク3及び循環ラインL3においてスケールが発生することを効果的に抑制できる。また、硬水軟化装置60による処理は、硬度成分の除去であり、添加水に過剰な水処理を行わないので、水添加式圧縮機システム1の運用において大きなコストアップを招かず、スケールの発生を抑制できる。
(1) The water-added
(2)水添加式圧縮機システム1を、圧縮空気から熱回収するアフタークーラ34と、添加水から熱回収する水クーラ25と、上流側が水供給ラインL2における硬水軟化装置60の下流側に接続され、アフタークーラ34及び水クーラ25に冷却水を供給する冷却水ラインL7と、を含んで構成した。これにより、硬水軟化装置60により製造された軟化水を用いて圧縮空気及び添加水から熱回収を行える。よって、水添加式圧縮機システム1の運用において、熱の有効利用も可能となり、また、硬水軟化装置60で処理された水をアフタークーラ34及び水クーラ25にも供給できるので、一の硬水軟化装置60を有効活用して、アフタークーラ34及び水クーラ25におけるスケールの発生も効果的に抑制できる。
(2) The water addition
(3)硬水軟化装置60を、Na型陽イオン交換樹脂を含んで構成した。これにより、Na型陽イオン交換樹脂に硬度成分が吸着して硬水軟化能力(イオン交換能力)が低下した場合に、ナトリウム塩(NaCl水溶液)を用いて容易にNa型陽イオン交換樹脂を再生できる。よって、水添加式圧縮機システム1の運用コストをより抑制できる。
(3) The hard
(4)熱回収システム100を、上記の水添加式圧縮機システム1と、冷却水ラインL7の下流側に接続される蒸気ボイラ70と、を含んで構成した。これにより、水添加式圧縮機システム1において熱回収に用いられた冷却水を、予熱されたボイラ給水として蒸気ボイラ70に供給できるので、蒸気ボイラ70の燃料消費量を削減できる。また、硬水軟化装置60により硬度成分が除去された軟化水により熱回収を行っているため、熱回収を行った冷却水を処理することなく蒸気ボイラ70に供給できる。
(4) The
次に、水添加式圧縮機システム及び熱回収システムの第2実施形態につき、図2を参照しながら説明する。第2実施形態の水添加式圧縮機システム1Aは、主として、プレセパレータ8及び冷却水循環ラインL9を更に備える点、及びアフタークーラ34A及び水クーラ25Aの配置において第1実施形態と異なる。尚、第2実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
Next, the second embodiment of the water addition type compressor system and the heat recovery system will be described with reference to FIG. The water-added
第2実施形態の水添加式圧縮機システム1Aは、圧縮機2とセパレータタンク3との間に配置されるプレセパレータ8を更に備える。
プレセパレータ8は、圧縮機2とセパレータタンク3との間に配置され、セパレータタンク3の上流側においてプレ気水分離を行う。プレセパレータ8には圧縮機2から水を含んだ圧縮空気が送られ、プレセパレータ8で圧縮空気と水に分離される。プレセパレータ8の内部は、気水分離によって上方の気相部と下方の液相部に分かれる。
The water-added
The
また、第2実施形態では、循環ラインL3Aは、第1吐出ラインL311Aと、第2吐出ラインL312Aと、第3吐出ラインL313Aと、戻しラインL32Aと、を備える。 Further, in the second embodiment, the circulation line L3A includes a first discharge line L311A, a second discharge line L312A, a third discharge line L313A, and a return line L32A.
第1吐出ラインL311Aは、圧縮機2とプレセパレータ8の気相部とを接続し、圧縮機2から吐出される水を含んだ圧縮空気をセパレータタンク3に供給する。第1吐出ラインL311Aには、逆止弁31が配置される。
The first discharge line L311A connects the
第2吐出ラインL312Aは、プレセパレータ8の気相部とセパレータタンク3の気相部とを接続し、プレセパレータ8で気水分離された圧縮空気をセパレータタンク3に供給する。
The second discharge line L312A connects the gas phase portion of the
第3吐出ラインL313Aは、プレセパレータ8の液相部とセパレータタンク3の液相部とを接続し、プレセパレータ8で気水分離された水をセパレータタンク3に供給する。
戻しラインL32Aは、第1実施形態と同様、セパレータタンク3の液相部と給気ラインL1におけるエアフィルタ22の下流側とを接続する。
The third discharge line L313A connects the liquid phase portion of the
The return line L32A connects the liquid phase portion of the
また、第2実施形態では、アフタークーラ34Aは、第2吐出ラインL312Aに配置され、水クーラ25Aは、第3吐出ラインL313Aに配置される。つまり、第2実施形態では、冷却水ラインL7を流通する冷却水は、図2に示すように、まず、アフタークーラ34Aにおいて第2吐出ラインL312Aを流通する圧縮空気から熱回収を行った後、水クーラ25Aにおいて第3吐出ラインL313Aを流通する水から熱回収を行う。
Further, in the second embodiment, the
第2実施形態の冷却水ラインL7には、タンク62、冷却水ポンプ63、逆止弁64、冷却ファン65及びモータバルブ66が更に配置され、また、冷却水循環ラインL9が接続される。
タンク62は、モータバルブ35の下流側に配置される。このタンク62には、冷却水循環ラインL9の下流側が接続される。タンク62は、冷却水ラインL7及び冷却水循環ラインL9を流通する冷却水を貯留する。
冷却水ポンプ63は、タンク62の下流側に配置される。冷却水ポンプ63は、タンク62に貯留された冷却水を下流側に送出する。
逆止弁64は、冷却水ポンプ63の下流側に配置され、冷却水ラインL7を流通する冷却水の逆流を防ぐ。
A
The
The cooling
The
冷却ファン65は、逆止弁64の下流側かつアフタークーラ34Aの上流側に配置される。冷却ファン65は、例えば、後述するように、冷却水を循環させて使用する場合に駆動され、アフタークーラ34A及び水クーラ25Aに供給される冷却水を冷却する。
モータバルブ66は、冷却水ラインL7におけるボイラ給水ラインL8との接続部分の近傍に配置される。モータバルブ66は、冷却水を循環させて使用する場合に閉止され、冷却水を循環させない場合に開放される。
The cooling
The
冷却水循環ラインL9は、上流側が冷却水ラインL7における水クーラ25Aよりも下流側かつモータバルブ66の上流側に接続され、下流側がタンク62に接続される。冷却水循環ラインL9は、アフタークーラ34A及び水クーラ25Aにおいて熱回収を行った冷却水をタンク62に戻して循環させる。冷却水循環ラインL9には、モータバルブ67が配置される。モータバルブ67は、冷却水を循環させて使用する場合に開放され、冷却水を循環させない場合に閉止される。
The upstream side of the cooling water circulation line L9 is connected to the downstream side of the
次に、第2実施形態の水添加式圧縮機システム1Aが運転されている状態における冷却水の流れについて説明する。
第2実施形態の水添加式圧縮機システム1Aは、水添加式圧縮機システム1Aが運転されている状態において、冷却水を循環させて使用する冷却水循環モードと、冷却水を循環させずに蒸気ボイラ70に供給する冷却水非循環モードと、を備える。
Next, the flow of the cooling water in the state where the water-added
The water-added
冷却水循環モードにおいては、冷却水ラインL7のモータバルブ66が閉止され、冷却水循環ラインL9のモータバルブ67が開放される。また、冷却ファン65が駆動される。この場合、硬水軟化装置60で軟水化され、脱気処理装置61で脱気された軟化水は、冷却水ラインL7を流通してアフタークーラ34Aにおいて圧縮空気から熱回収を行った後、水クーラ25Aにおいて添加水から更に熱回収を行う。その後、熱回収を行った冷却水は、冷却水循環ラインL9を流通してタンク62に戻され、冷却水ポンプ63により再びアフタークーラ34A及び水クーラ25Aに向けて送出される。循環された冷却水は、圧縮空気と添加水の除熱により加温されているため、冷却ファン65により冷却されてから再びアフタークーラ34A及び水クーラ25Aに供給される。
以上の冷却水循環モードは、例えば、蒸気ボイラ70の運転停止時等、ボイラ給水が必要とされない場合に使用される。
In the cooling water circulation mode, the
The above cooling water circulation mode is used when boiler water supply is not required, for example, when the operation of the
冷却水非循環モードにおいては、冷却水ラインL7のモータバルブ66が開放され、冷却水循環ラインL9のモータバルブ67が閉止される。また、冷却ファン65の駆動は停止される。この場合、硬水軟化装置60で軟水化され、脱気処理装置61で脱気された軟化水は、冷却水ラインL7を流通してアフタークーラ34Aにおいて圧縮空気から熱回収を行った後、水クーラ25Aにおいて添加水から更に熱回収を行う。その後、熱回収により加温された冷却水は、ボイラ給水ラインL8を通じて蒸気ボイラ70に供給される。
In the cooling water non-circulation mode, the
以上説明した第2実施形態の水添加式圧縮機システム1A及び熱回収システム100Aによれば、上述の(1)〜(4)の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。
According to the water-added
(5)水添加式圧縮機システム1Aを、プレセパレータ8を含んで構成し、アフタークーラ34Aを、プレセパレータ8からセパレータタンク3に圧縮空気を供給する第2吐出ラインL312Aに配置し、水クーラ25Aを、プレセパレータ8からセパレータタンク3に水を供給する第3吐出ラインL313Aに配置した。これにより、水添加式圧縮機システム1Aを、プレセパレータ8を含んで構成した場合にも、硬水軟化装置60により製造された軟化水を用いて圧縮空気及び添加水から好適に熱回収を行える。
(5) The water-added
(6)水添加式圧縮機システム1Aを、冷却水循環ラインL9を含んで構成した。これにより、冷却水をボイラ給水として使用する蒸気ボイラ70の給水要求に応じて、冷却水を蒸気ボイラ70に供給せずに循環させる冷却水循環モードと、冷却水を循環させずに蒸気ボイラ70に供給する冷却水非循環モードと、を切り替えられる。よって、蒸気ボイラ70(冷却水が供給される機器)の給水要求に柔軟に対応させられる水添加式圧縮機システム1A及び熱回収システム100Aを実現できる。
(6) The water-added
以上、本発明の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、第1実施形態及び第2実施形態では、水添加式圧縮機システム1,1Aの冷却水ラインL7で熱回収した冷却水を、蒸気ボイラ70のボイラ給水として用いたが、これに限らない。即ち、熱回収した冷却水を温水ボイラのボイラ給水として用いてもよく、ボイラ以外の機器の給水に用いてもよい。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be appropriately modified.
For example, in the first embodiment and the second embodiment, the cooling water recovered by heat in the cooling water line L7 of the water-added
1,1A 水添加式圧縮機システム
2 圧縮機
3 セパレータタンク
8 プレセパレータ
25,25A 水クーラ
34,34A アフタークーラ
60 硬水軟化装置
70 蒸気ボイラ
100,100A 熱回収システム
L2 水供給ライン
L3,L3A 循環ライン
L7 冷却水ライン
L32 戻しライン
L311A 第1吐出ライン
L312A 第2吐出ライン
L313A 第3吐出ライン
1,1A Water addition
Claims (6)
前記圧縮機から吐出された圧縮流体の気水分離を行うセパレータタンクと、
前記圧縮機と前記セパレータタンクとの間で添加水を循環させる循環ラインと、
前記圧縮機に添加される水が流通する水供給ラインと、
前記水供給ラインに配置され全硬度1mgCaCO3/L以下の軟化水を製造する硬水軟化装置と、を備え、
前記水供給ラインには、純水を製造するための逆浸透膜装置及びイオン交換装置のいずれも配置されていない、水添加式圧縮機システム。 With a water-added compressor
A separator tank that separates the compressed fluid discharged from the compressor into brackish water and
A circulation line for circulating added water between the compressor and the separator tank,
A water supply line through which water added to the compressor flows,
A hard water softening device, which is arranged in the water supply line and produces softened water having a total hardness of 1 mgCaCO 3 / L or less, is provided.
A water-added compressor system in which neither a reverse osmosis membrane device nor an ion exchange device for producing pure water is arranged in the water supply line.
前記循環ラインに配置され添加水から熱回収する水クーラと、
上流側が前記水供給ラインにおける前記硬水軟化装置の下流側に接続され、前記アフタークーラ及び前記水クーラに冷却水を供給する冷却水ラインと、を更に備える請求項1に記載の水添加式圧縮機システム。 After-cooler that recovers heat from compressed air,
A water cooler placed on the circulation line to recover heat from the added water,
The water-added compressor according to claim 1, further comprising a cooling water line whose upstream side is connected to the downstream side of the hard water softening device in the water supply line and supplies cooling water to the aftercooler and the water cooler. system.
前記循環ラインは、
前記圧縮機と前記プレセパレータとを接続する第1吐出ラインと、
前記プレセパレータの気相部と前記セパレータタンクの気相部とを接続する第2吐出ラインと、
前記プレセパレータの液相部と前記セパレータタンクの液相部とを接続する第3吐出ラインと、
前記セパレータタンクに貯留された添加水を前記圧縮機に戻す戻しラインと、を備え、
前記アフタークーラは、前記第2吐出ラインに配置され、
前記水クーラは前記第3吐出ラインに配置される請求項2に記載の水添加式圧縮機システム。 A pre-separator which is arranged between the compressor and the separator tank and performs pre-brackish water separation on the upstream side of the separator tank is further provided.
The circulation line
A first discharge line connecting the compressor and the pre-separator,
A second discharge line connecting the gas phase portion of the pre-separator and the gas phase portion of the separator tank,
A third discharge line connecting the liquid phase portion of the pre-separator and the liquid phase portion of the separator tank,
A return line for returning the added water stored in the separator tank to the compressor is provided.
The aftercooler is arranged in the second discharge line.
The water-added compressor system according to claim 2, wherein the water cooler is arranged in the third discharge line.
前記冷却水ラインの下流側に接続される蒸気ボイラと、を備える熱回収システム。 The water-added compressor system according to claim 2 or 3.
A heat recovery system including a steam boiler connected to the downstream side of the cooling water line.
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