JPH05502932A - 密閉加熱プラントにおける方法および装置 - 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】 密閉加熱プラントにおける方法および装置本発明は、密閉ボイラーシステムにお いて、ボイラーシステム内で生成された煙道ガスを冷却するために空気を冷却す る熱交換器と空気熱ポンプとを含み、前記熱交換が熱交換器を通る２つの空気流 の間で生ずる処理装置の助けを借りて、化石燃料の高いエネルギー量価値を効率 的に利用する方法に関する。また本発明は、該方法を実施するための装置に関す る。

この様な装置は、スウェーデン特許明細書第７９０９５２８号および８３０６２ ５９−６号によって従来より知られており、また、スウェーデン特許出願第８３ ００６０９−８号によっても知られている。

本発明の主な目的は、この種の装置の動作を改良することにあり、特に、熱交換 器の誤動作あるいはこれに類似した誤動作が生じた場合でも、煙道ガスが必ずボ イラーシステムから流出することを保証することに関して改良を行なうことにあ る。

本発明の別の１つの目的は、使用される化石燃料のエネルギー量価値が効率的に 利用され得るようにボイラーシステムを改良することにある。

本発明のこれらおよびその他の目的は、後記した請求の範囲に示された特徴を有 する本発明の方法および装置によって達成される。

以下、添付した図面を参、照して本発明のより詳しい説明を行なう。

第１図は本発明に係るボイラーシステムの断面図であり　。

第２図は前記システムに含まれる凝縮トラップ乃至コレクターの断面図であり： 第３図は、該システムの変形された態様について、第１図と同様にその断面を図 示したものである。

第１図に描かれたシステムは、ボイラー２に取り付けられたオイルまたはガスバ ーナー１を含んでいる。ボイラー２は、以下により詳しく述べるように、流路３ によって凝縮トラップＫに接続されており、前記凝縮トラップには、熱交換器４ の上流に接続されている。流路３には、システムから流出する排出空気あるいは 煙道ガス／空気混合物の通る排気管ないし煙突９まで延びた分流路１１が接続さ れている。システムは、閉止弁■　、■２及び■３を含み、これら閉止弁によっ て、煙道ガスあるいは煙道ガス／空気混合物は選択的に流路３を経て凝縮トラッ プにへ、または流路１１を経て煙突９へ流れることかできるようになっており、 後者のケースは例えば熱ポンプや熱交換器等の処理装置構成要素のメンテナンス あるいは修理を行なう際に適用される。

熱交換器４の上方には吸引室６が配置されており、この吸引室６は吸引管９に接 続されたファン７を備えている。システムはまた熱交換器４と間隔をおいて設け られた空気熱ポンプ５を含んでいる。この間隔空間には、外気取り入れ流路１２ に接続されたファン１０が配置されている。凝縮ライン１３は凝縮トラップＫか ら中和容器１４に延びている。システム全体は、密閉されたボイラー室内に組み 込まれており、通常は空気流入口、空気流出口及び煙突だけが外気雰囲気と通じ ている。

第１図に描かれたシステムは次のように動作する・破線で示されているように、 システムはボイラー室の空気かそこを巡って循環する第１の循環流Ｃ１を含んで おり、前記空気はファン１０によって熱ポンプ５に引き込まれ、バーナー１が動 作中には以下に述べる如く、管１２内に２点鎖線で示したように随意に外気が添 加混合された上で熱交換器に強制的に送り込まれる。このようにして、外気の添 加混合は２つの機能を持つことになる；燃焼過程で水素ガスが発生するので、外 気を導入して煙道ガスを低温にまで冷却する二とによって、生成される凝縮物の 量を３倍に増やすことが可能であり；また、生成される凝縮物の量が増加するこ とによって、煙道ガスからの硫黄汚染物の抽出の改善が行なわれるが、これを言 い換えれば、凝縮物の腐食性が低減し、それ故に設備に与える腐食損傷が少なく なるということである。熱交換器４からの空気はボイラー室に還流する。ボイラ ー１が動作すると、ボイラー室内に負圧が発生し、それと共に外気がボイラー内 に引き込まれ、バーナーに酸素が送られる。バーナーが動作していない時には、 第１の循環流が、この空気はバーナー１を通り流路３及び凝縮トラ・ンプＫを経 由し主として熱交換器４に流入する。ノく−ナーを通る空気のうち混合用空気の 割合は極めて小さいので、混合用空気としては副次的なものである。この混合用 空気は、その内部に設けられた孔１５を通って凝縮トラップの真下に流入する。

回路Ｃ２を経由して吸引作用によって引き出された空気は、熱ポンプ５と熱交換 器４との間に位置したファン１０を経由して流入する。ファン７が起動されると 、ボイラー室内に負圧が発生し、配管乃至導管１２を通って外気の流入が起こる 。このようにして煙道ガスは、ファン７によって大気中に吹き出されるに先立っ て、熱交換器４内での最終の冷却段階を経ることになる。

ボイラー室内の空気を循環させるファン１０の下流に十字流熱交換器４は位置し ているので、ボイラー室内空気の循環流Ｃ１によって熱交換器の冷却側に超過圧 力が作り出され、一方、前記熱交換器の他方の側においては空気排ａファン７に よって負圧が形成され、前記ファンは吸引作用によって排出空気あるいは煙道ガ ス／空気温金物を前記熱交換器の他方側を通して引き出す。このことは、予め定 められた負圧が熱交換器内に生成されるまでは、オイルバーナーが起動されない ような配置か可能であるということを意味する。ファン１０が熱交換器の冷却側 で超過圧力を維持するので、本発明に従えば、いかなる時でも、例えば熱交換器 に欠陥か生した場合てあっても、煙道ガスの自由大気中への流出か保証される。

処理装置のメンテナンスを行なう場合、例えば熱交換器を洗浄したり熱ポンプの 保守を行なったりする場合には、閉止弁Ｖ、Ｖ、及び■３を、煙道ガスか導管１ １経由で煙突９を通って大気中に直接流れるように接続する。処理装置が無い場 合には、システムは建造物にエネルギーを供給する為の通常のボイラーシステム として運転される。

第２図に描かれた凝縮トラップには、上述したように熱交換器の上流で空気を煙 道ガスに添加混合する為の孔１５がその内部に設けられたハウジング１８を含み 、また、トラップ内で空気及び煙道ガスが上向きに通り抜ける有孔板１７を含ん でいる。板１７の上方には、上方より到達した凝縮物を補集乃至収集して出口導 管１３に導くコレクター１８が配置されている。凝縮物の小滴が／％ウジング１ ６の下部に落下するのを防止する為に、バッフル１９が互いに隣接し合うコレク ター１８間の各空間の上方にそれらコレクター間空間と間隔をおいて取り付けら れており、それによって、熱交換器上流の空気及び煙道ガスが、凝縮トラップに 内でコレクターと前記バッフルの間を矢印で示したように上向きに通過出来るよ うになっている。凝縮トラップにの下方には、流路３からの煙道ガスをトラップ Ｋに通す管継手２０が取り付けられており、煙道ガスはそこから熱交換器４に流 れる。孔１５を通過する混合空気は、孔１５の露出領域を大きくあるいは小さく するよう矢印の方向に上下に可動なダンパー弁２３の助けを借りることによって 調節出来る。

ここで記述を簡潔にする為に、バーナー１か動作中、言い換えれば、ボイラー２ 内で発生した煙道ガスが凝縮トラップＫに流れ、ボイラー室内の空気がタービユ レータ−１７（有孔板）を経由して添加混合され、第２図に示されている上方バ ッフル１９から凝縮物が排出される場合についてシステムの説明を行なうことに する。煙道ガスは、外界から取り込まれた外気と共に熱ポンプ５を経由してボイ ラー室内空気が通過する熱交換器４内で冷却される。煙道ガスの温度は、前記シ ステム内で１７０℃から５乃至１０℃にまで低下する。第３図に描かれたシステ ムの場合には、煙道ガスは冷却装置２１を通過するので、第１図及び第２図に描 かれた孔１５を通る流路内において、ボイラー室内空気を添加混合されることな く冷却されるようになっており、ここに描かれたケースでは冷却装置２１はフラ ンジ付管形冷却装置であって、煙道ガスは熱交換器４から流れ来たり冷却装置２ １上のフランジまたはフィンを通り越して行く空気によって冷却される。冷却は 水によっても可能であり、その場合にはやはり硫黄汚染物の抽出量が増加し、そ れによって腐食の危険性がいっそう減ぜられる。

夏季の間には、ボイラー室の壁に取り付けられたファン２２によってボイラー室 が換気されるので、外の暖かい空気のボイラー室内への流入が起こり得る。熱ポ ンプは夏季に要求される温水を単独で加熱出来る大きさのものであって良い。そ の場合、バーナー１は、夏の間の特別の熱量が要求されるピーク時にのみ一緒に 運転される本発明を実施した場合には、従来技術を実施した場合に比べ、煙道ガ スによる表面の汚れの度合か非常に少ない。換言すれば、１）関与する建造物に よってそのパーセンテージは変わるが、５０％乃至７０％のオイル消費量削減が 達成されるので、これに対応して外界空気中への硫黄汚染物及び窒素汚染物の５ ０％乃至７０％の放出量削減が実現され、また、２）煙道ガスを凝縮する際にオ イルの残りのエネルギー価値か利用され、一方、煙道ガスから放出される硫黄分 の６０％乃至８０％が凝縮されて凝縮液の形で中和容器１４に送られる。中和さ れる前の凝縮液のｐＨは２．５乃至３．５程度であり、中和後のｐＨは６乃至８ となる。従って、１リツトルのオイルを燃焼させた時、ｐＨ２，５乃至３．５の 酸凝縮液約１リットルが得られる。

ここに描かれ説明されたシステムでは、全体で約５０％の省エネルギーがなされ る。例えば、もしシステムの最大パワーが１００　ｋＷであり、熱ポンプが約５ ±２ｋＷで運転されるならば、この熱ポンプによって送り出されるエネルギーは 、約９乃至２１ｋＷとなる。熱ポンプは年間を通して３の省エネルギー因子を持 つ。システムが据え付けられる場所の地理的緯度によるが、低めのエネルギー量 価値に基づいて計算して、年平均効率が１３０％と１４０％の間となる。すべて のオイルと電気がシステムに適用された電力量として計算されるならば、年平均 効率はシステムの省エネルギー因子としても表現し得る。こうしてこの省エネル ギー因子は、システムが据え付けられる場所の地理的緯度によるが、１年間にわ たって１．３乃至１．４となる。

熱ポンプは、実質的に年間を通して連続的に運転されるが、バーナー１の運転は 断続的に行われる。例えば、熱ポンプ５はディーゼルモーター（図示せず）によ って駆動されるか、あるいは、システムが全体として別のデイーゼル発電機で発 電された電気によって電力供給され、該発電機の排気ガスがボイラーの煙道ガス と共に冷却及び凝縮される様にしても良い。システムが自立形でディーゼル発電 機で稼働される場合には、外部のエネルギー源から電気的エネルギー等のエネル ギーをシステムに供給する必要がない。

以上記述し図解した本発明の態様は、本発明か実際化され得る様を例示しただけ のものであって、後記した請求の範囲内で変形を加えることが可能なことは理解 されるであろう。

要　約　書 セントラルヒーティングボイラーシステムにおいて、化石燃料の高いエネルギー 量価値を利用する方法。ボイラーシステムは、凝縮作用によってシステムの煙道 ガスを冷却する働きを有する空気熱ポンプ（５）を含む処理装置を包含している 。第１のファン（１０）は、空気熱ポンプ（５）を経由するボイラー室の空気の 第１の循環流（Ｃ１）を発生させ、この循環空気流はまた、煙道ガすとの間で熱 交換を行なう熱交換器を通って流れる。吸引作用によってボイラーから煙道ガス を除去する煙道ガスファン（７）の助けを借りることによって第２の空気循環流 Ｃ２が作り出され、これにより外界から外気を引き込むような負圧かボイラー室 内に発生し、その引き込まれた空気は熱交換器（４）を通って流れる。熱交換器 （４）の空気／煙道ガス混合物（Ｃ２）が流れ込む側では低圧力が維持される一 方、熱交換器（４）の冷却ボイラー室空気（ＣＩ）が循環する側では高圧力が維 持される。これにより、常に煙道ガスが熱交換器（４）を通って自由大気中に流 出することか保証される。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成４年７月８日

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．密閉ボイラーシステムにおける化石燃料の高いエネルギー量価値を利用する 方法であって、空気熱ポンプと該システム内で生成された煙道ガスを冷却する作 用を有する空気ー空気間の熱交換器とを含み熱交換が該熱交換器を通る２つの空 気流の間で生ずる処理装置の助けを借りて空気加熱が行われる前記方法において ；該熱交換器の冷却ボイラー室空気が流通する側の超過圧力の作用によって、該 空気熱ポンプと該熱交換器とを経由するボイラー室空気の第１の循環流を発生さ せ、吸引により排出空気、煙道ガスまたはそれらの混合物を引き出すことによっ て第２の空気循環流を発生させ、前記第２の循環流によって、外部の外気が流入 して該熱交換器を通る流れを生起させるような負圧がボイラー室内に生み出され ることを特徴とする前記方法。
2. ２．前記第１の循環流中の空気のうち少なくとも一部が、前記空気が該熱交換器 を通過させられる以前に引き出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．該熱交換器を通る該第２の循環流中に負圧が生み出されるまでは、該ボイラ ーシステムのバーナーを不作動とすることを特徴とする請求項１または２に記載 の方法。
4. ４．該熱交換器を通過する以前に外気が第１の循環流に添加混合されることを特 徴とする請求項１、２または３に記載の方法。
5. ５．排出空気、煙道ガスまたはそれらの混合物が、前記第２の循環流中において 該熱交換器を通過する以前に冷却されることを特徴とする請求項１から請求項４ までのいずれか１項に記載の方法。
6. ６．空気熱ポンプ（５）と空気−空気間然交換器（４）とを含み、排出空気、煙 道ガスまたはそれらの混合物を吸引によって該熱交換器を通して引き出す作用を 有する吸引室（６）に該熱交換器の一方側が接続されている処理装置を包含する 、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の方法を実施する為の、密閉 ボイラーシステムにおける化石燃料の高いエネルギー量価値を利用する装置にお いて； ボイラー室の空気を、超過圧力の下で該熱交換器（４）の他方側を通るよう押し やる為のファン手段（１０）を備えていることを特徴とする前記装置。
7. ７．該ファン手段（１０）が、吸引によって該熱ポンプ（５）を通してボイラー 室の空気を引き込み、前記空気を該熱交換器（４）を通るよう押しやることを企 図していることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. ８．ボイラー室の空気に外気を、前記空気がファン手段（１０）によって該熱交 換器（４）内に押し込まれる以前に混合する手段（１２）を備えていることを特 徴とする請求項６または７に記載の装置。
9. ９．凝縮トラップ（Ｋ）が該ボイラーシステムのボイラー（２）と該熱交換器（ ４）の前記一方側の間に配置されており、排出空気、煙道ガスまたはそれらの混 合物が前記トラップを通して該熱交換器へ流れることを特徴とする請求項６、７ または８に記載の装置。
10. １０．冷却装置（２１）が該ボイラーシステムのボイラー（２）と該熱交換器（ ４）の間に取り付けられており、前記冷却装置は排出空気、煙道ガスまたはそれ らの混合物を、該熱交換器（４）への流入以前に冷却することを企図しているこ とを特徴とする請求項６から請求項４までのいずれか１項に記載の装置。
11. １１．該ボイラーシステムが内燃エンジンで駆動される独立乃至自立形発電機に よって発電された電気によって電力供給され、該エンジンの排気ガスが該ボイラ ーの煙道ガスと共に、あるいはそれとは別個に冷却及び凝縮されることを特徴と する請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載の装置。