JPH01150763A - 廃熱回収冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、排ガスの熱を回収して熱源とする廃熱回収冷
房装置に係り、特に廃熱回収熱媒体の圧力を低くして安
全性を高めた廃熱回収冷房装置に関する。

〔従来の技術〕

吸収冷凍機の加熱源として他の熱機関の排ガスから回収
した熱を使用した廃熱回収冷房装置としては、昭和６２
年５月２８月及び２９日に行われた第３回コ・ジェネレ
ーション研究セミナーで発表された論文［電力系統連系
に関する技術問題と石油ガスＴＥＳの最新事例」に記載
された装置がある。第２図は、この装置の発電機３を駆
動する熱機関１が排出する排ガスの熱を回収する１次熱
回収器５と、前記熱機関１の冷却ケース２と冷却水循環
ポンプ１１とを直列に接続する冷却水循環配管９に設け
られて冷却水の熱を回収する熱交換器１ｏと、吸収冷凍
機１８と、該吸収冷凍機１８と前記１次熱回収器５と前
記熱交換器１０とを直列に接続して熱媒体である水を内
包する温水循環配管１２と、該温水循環配管１２に設け
られて該配管内の水を循環させる温水循環ポンプ１３と
を示している。温水循環配管１２内の水は、温水循環ポ
ンプ１３によって循環されつつ熱交換器１０において熱
機関１の冷却水から熱を回収し、次いで１次熱回収器で
排ガスの熱を回収した後吸収冷凍機１８の再生器に熱を
放出する。この方式では、熱を回収する水の温度は１０
０℃未満であり、再生器の加熱温度が低いので吸収冷凍
機の成績系数も小さかった。

また、昭和６２年８月２５日に発行された日立評論第６
９巻８号に掲載された論文「都市開発における地域冷暖
房システム（坂内他）」には、第３図に示す圧縮機１９
で圧縮された空気を用いる燃焼器２０で生成された燃焼
ガスで発電機３に接続された熱機関１を駆動し、排ガス
を連絡ダクト４を経て１次熱回収器５に送りこみ、この
排ガスを１次熱回収器５に設けられたボイラ２１とエコ
ノマイザ２２との加熱源とし、ボイラ２１で発生した蒸
気を蒸気連絡管２３を通じて吸収冷凍機の高温再生器１
５へ送りこみ、高温再生器１５で発生された冷媒蒸気を
冷媒蒸気管１６を通じて吸収冷凍機の低温再生器１７へ
送りこんで加熱源とする装置の例が記載されている。こ
の装置において　　　　。

は、ボイラ２１で発生される蒸気は、圧力が高く、蒸気
温度を１５０℃以上とすることが可能であり、二重効用
吸収冷凍機として成績系数を高めることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述の装置の場合、熱回収媒体である水を大気
圧における沸点以上の温度で保有することとなり、構造
及び運転面で法規制を受けると共に、１次熱回収器５が
ら排出される排ガスの温度が１５０　℃以上となり、熱
回収量そのものが低下した。上記従来技術は、経済性を
確保しながら冷凍能力を上げる配慮が不充分であり、冷
凍能力が低い状態で使用するか、冷凍能力を高めると共
に熱回収媒体の圧力・温度に相応した構造とし、運転に
資格を有する管理者を置くことが必要であった。

本発明の課題は、排ガスから熱を回収する熱媒体の圧力
を高くすることなく熱媒体の温度を高くして、吸収冷凍
機の能力を高めるにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の課題は、高温の排ガスを発生する熱源と、該排ガ
スから熱を回収する熱回収部と、該熱回収部で回収され
た熱を高温再生器の熱源とする二重効用吸収冷凍機とを
備えた廃熱回収冷房装置において、前記熱回収部で排ガ
スから熱を回収する熱媒体が負圧の高沸点熱媒体である
廃熱回収冷房装置により達成される。

上記の課題は、また、熱回収部で排ガスから熱を回収す
る熱媒体を負圧の高沸点熱媒体とし、前記熱回収部の排
ガス下流側に第２の熱回収部が設けられ、第２の熱回収
部で熱を回収する第２の熱媒体を低温再生器に循環させ
る配管が設けられている廃熱回収冷房装置によっても達
成される。

〔作用〕

高沸点熱媒体が、熱回収部において負圧下で排ガスによ
り加熱されると、大気圧における沸点以下の温度で蒸発
する。負圧の大きさを調整することにより、吸収冷凍機
の加熱源として適した温度である１７０℃〜２００℃の
前記高沸点熱媒体の蒸気が生成され、吸収冷凍機の高温
再生器へ送られる。

また前記熱回収部の排気ガス下流側に設けられた第２の
熱回収部で排気ガスから熱を回収した第２の熱媒体が吸
収冷凍機の低温再生器へ送られてその加熱源として使用
される。

〔実施例〕 高温の排ガスを発生する熱源をディーゼルエンジン等の
熱機関とした本発明の第１の実施例を第１図を参照して
説明する。

熱機関１で発生する排ガスの温度は通常４ＦＯ℃〜６０
０℃であり、この排ガスはガスタービンエンジンの廃熱
の大部分を、ディーゼルエンジンやガスエンジンでは約
９０℃のエンジン冷却水として放出される廃熱についで
廃熱の約４０％を占めている。

発電機３を駆動する熱機関１は冷却ケース２を備えてお
り、この冷却ケース２に冷却水を循環させる冷却水循環
ポンプ１１を設けた冷却水循環系配管９が接続されてい
る。熱機関１の排ガス出口には連絡ダクト４を介して熱
回収部である１次熱回収器５が接続され、１次熱回収器
５の排ガス出口には連絡ダクト６を介して第２の熱回収
部である２次熱回収器７が接続されている。また、１次
熱回収器５に内装された伝熱管２６と、二重効用吸収冷
凍機の高温再生器１５に内装された伝熱管２８とを連通
して高沸点熱媒体である５Ｋ−１７０を循環させる熱媒
循環系配管工４が設けられている。該配管１４の内圧は
負圧となっている。更に、冷却水循環系配管９には冷却
水からの熱回収を行う伝熱管３ｏを内装した熱交換器１
０が設けられ、伝熱管３０と２次熱回収器７に内装され
た伝熱管２７と吸収冷凍機の低温再生器に内装された伝
熱管２９とは、温水循環系配管１２により直列に接続さ
れており、該配管１２内を流れる温水を循環させる温水
循環ポンプ１３が設けられている。

熱機関１から排出される排ガスは１次熱回収器５におい
て伝熱管２６内を流れる負圧の５Ｋ−１７０により熱回
収され、更に２次熱回収器７において伝熱管２７内を流
れる温水により熱回収されたのち排気ダクト８を経て排
出される。１次熱回収器で５Ｋ−１７０により回収され
た熱は、吸収冷凍機の高温再生器１５に内装された伝熱
管２９を介して吸収冷凍機の吸収溶液に供給され、２次
熱回収器７で温水により回収された熱は吸収冷凍機の低
温再生器１７に内装された伝熱管２９を介して低温再生
器１５内の吸収液に供給される。本実施例においては、
温水循環系配管１２を循環して２次熱交換器７で回収し
た熱を低温再生器１７へ供給する温水は、２次熱回収器
７へ流入する前に熱交換器１０において冷却水から熱回
収を行い冷却水に放出される廃熱の利用を行っている。

１次熱回収器５．２次熱回収器７及び熱交換器１０で回
収された熱は更に熱交換器（図示省略）により給湯、暖
房等の熱源にも用いられる。

高温再生器１５及び低温再生器１７は、凝縮器（図示省
略）、吸収器（図示省略）及び蒸発器（図示省略）とを
備えた二重効用吸収冷凍機の一部をなし、この二重効用
吸収冷凍機は、排ガスの熱源や熱回収部と共に廃熱回収
冷房装置をなしている。

以下、更に詳細に説明する。連絡ダクト４を通過する特
約５００℃である排ガスは１次熱回収器５において高沸
点熱媒体である５Ｋ−１７０により約２００℃まで冷却
され、次いで２次熱回収器７において温水により１００
℃〜１２０℃まで冷却されたのち、大気へ放出される。

高温再生器１５内の吸収溶液の温度は、吸収剤の腐食性
の問題等から通常５０℃〜１８０℃で運転されており、
この温度に加熱するための熱源温度つまり伝熱管２９内
を流れる熱媒体の温度は１７０℃〜２００℃が適当であ
る。伝熱管２９内を流れる熱媒体はアルキルベンゼン系
熱媒体５Ｋ−１７’Ｏであるから大気圧における沸点が
１７６℃であり、熱媒循環系配管１４の内圧を負圧とし
て、１７０℃以」二の熱媒体温度が得られた。

アルキルベンゼン系の熱媒体は、大気圧における沸点が
約１８０℃であり、大気圧に近い負圧のもとで、１７０
℃の蒸気温度が得られる。更に高い沸点（大気圧におい
て約２６０℃）を有するダウサムを熱媒体とし、１７０
℃で、蒸発−凝縮の潜熱を利用する運転を行うと、内圧
を約０．１気圧にする必要があり、内圧を低くするとダ
ウサム蒸気の比容積が大きくなるため、同一熱量を伝達
するのに必要な蒸気実容積流量が極めて大きくなって不
経済である。１７０℃で１００，０００ｋｃａｌ／Ｈの
熱量を送るには、水：４９．６ｍ／Ｈ１ＳＫ−１７０：
　２８　ｕｒｎ’／Ｈ、ダウサム：３７６０ｒｎ’／Ｈ
の流量が必要である。従って使用する高沸点熱媒体とし
ては、運転温度より若干高い程度の沸点を有する熱媒体
が圧力がひくすぎることがなくてよい。

本実施例によれば、二重効用吸収冷凍機の高温再生盤熱
源として適当な温度である１７０℃〜２ｏｏ’ｃの熱媒
体蒸気が得られたので吸収冷凍機の能力を高めることが
できたと共に、熱媒体は負圧で運転されているので配管
に損傷が生じても、熱媒体が外部へ噴出することはなく
、資格のある管理者を配置するよう法で規制されること
もなくなった・ 更に１次熱回収器の出口排ガス温度が約２００℃である
ので、第２の熱回収部を設けて洩れても急激な蒸発を生
ずることのない１００℃未満の温水として熱回収を行い
、回収した熱を運転温度が６０℃〜８０℃である低温再
生器の熱源として利用したので、吸収冷凍機の成績係数
を更に向上させることができた。この第２の熱回収部で
熱回収を行う熱媒体である温水は、熱機関１の約９０℃
の冷却水からも熱回収を行い、回収の効率を高めている
。

尚本実施例においては、高沸点熱媒体の循環は蒸発・凝
縮を伴う自然循環であるが、循環ポンプを設け、液相で
の循環を行わせることも可能である。自然循環の分離型
ヒートパイプを用いたシステムの場合、ポンプ等の補機
が不要であり、機器からの熱媒体の漏れ等のトラブルが
ないのでイ目頼性の高い冷房装置となる。

高沸点熱媒体としては、例えばアルキルベンゼン系熱媒
体の他、アルキルナフタリン系熱媒体、ビフェニール系
熱媒体等も使用可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、排ガスからの熱回収媒体として高沸点
熱媒体を用いたので、負圧下で熱回収部を運転して吸収
冷凍機の加熱源に必要な温度を得ることが可能になり、
熱回収部の圧力を高めることなく吸収冷凍機の能力を高
める効果がある。また、熱回収部の排ガス下流側に第２
の熱回収部を設けて温水により熱回収を行い、回収した
熱を吸収冷凍機の低温再生器の加熱源としたので、吸収
冷凍機の成績系数を更に高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す系統図であり、第２図及
び第３図は従来技術の例を示す系統図である。 １・・・熱源（熱機関）、 ５・・・熱回収部（１次熱回収器）、 ７・・・第２の熱回収部（２次熱回収器）、１２・・・
第２の熱媒体を低温再生器に循環させる配管（温水循環
系配管）、 １５・・・高温再生器、 １７・・・低温再生器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高温の排ガスを発生する熱源と、該排ガスから熱
   を回収する熱回収部と、該熱回収部で回収された熱を高
   温再生器の熱源とする二重効用吸収冷凍機とを備えた廃
   熱回収冷房装置において、前記熱回収部で排ガスから熱
   を回収する熱媒体が負圧の高沸点熱媒体であることを特
   徴とする廃熱回収冷房装置。
2. （２）高温の排ガスを発生する熱源と、該排ガスから熱
   を回収する熱回収部と、該熱回収部で回収された熱を高
   温再生器の熱源とする二重効用吸収冷凍機とを備えた廃
   熱回収冷房装置において、前記熱回収部で排ガスから熱
   を回収する熱媒体が負圧の高沸点熱媒体であることと、
   前記熱回収部の排ガス下流側に第２の熱回収部が設けら
   れ、第２の熱回収部で熱を回収する第２の熱媒体を低温
   再生器に循環させる配管が設けられていることとを特徴
   とする廃熱回収冷房装置。
3. （３）第２の熱回収部で熱を回収する熱媒体が水である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載された廃
   熱回収冷房装置。