JPS60162038A - 排熱回収発電設備の排温水供給装置 - 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】 （産業上の利用分野ならびに背景技術）この発明は、た
とえば転炉の燃焼排ガスのような比較的低温の排熱源の
保有する熱エネルギー金有効に利用する排熱回収光１設
備に対する排温水供給装置に関するものである。

近来省エネルギーの要請にこたえて、排温水を利用して
低沸点媒体、たとえばフロ′／ｆを作動媒体とした排熱
利用による発成設備がクローズアップされているが、か
＼る発成設備にあっては、低温度差発成であるため、熱
源の温度レベルが回収電力量に与える影響がきわめて大
きく、また稼動中に発生する温度レベルの変動は、発成
プラントの設備規模の設定に対して非常に大きい影響を
与える。したがって、か＼る低温度熱源利用のエネルギ
ー回収設備にあっては、熱源の温度はでき得る限シ高温
であることが要求され、また温度変化はできるだけ少な
くすることが要求される。

（従来技術） 従来よシ熱源の平準化に主眼を置いた装置として、高低
温タンク方式が採用され、連続した高温熱源が供給され
るが、この方式のものは密閉化が困難であり、７０００
６以上の温水とすることが困難であった。一方、アキュ
ムレータ方式では、装置を密閉化して温水温度金／θθ
０Ｃ以上に保持することは可能であるが、平準化が困難
という欠点がある＠ たとえば、第３図およびオダ図は従来装置の一種として
のアキュムレータ方式の一例を示し、図においてポンプ
ｌにより転炉２の排ガス管内を貫通した温水は、三方切
換式の温度調節弁３に送られる。ダは、該弁３の水入口
−！は高温水出口であり、乙は低温水出口である。高温
水出口ｊから出た高温水は、循環管路２によってフロン
熱交換器ｔに導かれ、フロンとの間で熱交換を行ったの
ち低温化し、ボンプデによシ循環管路１０ｆ経てポンプ
ｌの方向に還流せしめられる。図中の実線矢印は高温水
の流れ方向を示し、破線矢印は低温水の流れ方同金示す
、１／は低温バイパス管路で、温度調節弁３の低温水出
口ごと循環管路１０とを連結する。１２はアキュムレー
タで、循環管路２と循環管路１０との間をバイパスの要
領で連結される。

／３はフロンタービンで、発１機／グに直結される。ｉ
ｓは凝縮器で、二重実線で示すフロン管路ｌ乙内のフロ
ンは、ポンプ／２によって矢印の方向に循環せしめられ
、フロン熱交換器♂で熱を供給されて気化したフロンガ
スによってフロンタービン／３を駆動し、凝縮器ｌ！で
凝縮液化せしめられ、このサイクルを繰返すことにより
、転炉２の排熱源によって発電機ｌグを用いて動力を得
ようとするものである。

この場合の転炉の操業方式は、第１図の曲線Ａで示すよ
うに、吹錬と非吹錬とを交互に繰返すバッチ方式で１）
、そのため転炉の排ガス管から導かれる温水は、吹錬時
には高温水となり、非吹錬時には低温水となる。したが
って、転炉出口温度は第５図の曲線Ｂで示されるように
周期的に変化するため、温度調節弁３の切替操作によっ
て、吹錬時の高温水のみをアキュムレータ１２ならびに
フロン熱交換器？に流すようにし、非吹錬時の低温水は
低温バイパス管路／／によってバイパスせしめるように
される。第１図の曲線Ｃはその要領を示し、曲線Ｃの破
線部分はアキュムレータないしフロン熱交換器には流入
せしめない部分を示す。第３図は、吹錬時の温水の循環
態様を示し、オグ図は非吹錬時の温水の循環態様を示し
、図中の実線矢印は高温水を、破線矢印は低温水を表示
する。

オグ図に示すように、非吹錬時のフロン熱交換器♂に対
する温水供給は、アキュムレータ１２によってまかなわ
れるが、アキュムレータ１２の内部における高温水と低
温水との区分は必ずしも明確に区分されているわけでは
なく、そのためアキュムレータ１２に蓄積された高温水
を高温のま＼でフロン熱交換器に送シ込むことができず
、アキュムレータ１２の出口温度に対する平準化は実現
が困難で、たとえば第６図の曲線Ｅにその一例を示すよ
うに、温度変化は〃０Ｃにも達し、排熱回収発電設備の
効率向上を著しく阻害する。

（発明の目的） 本発明は、アキュムレータ方式によって温水の高温化を
実現するとともに、複数個のアキュムレータと温度調節
弁とをそれぞれ適切に組合せて連結することによって、
高温熱源の連続供給金何い得るようにして伝熱媒体の温
度の平準化を図９、もって従来装置の欠点を排除するこ
とを目的としてなされたものである。

（発明の構成） 本発明は上記の目的を達成するための手段として、排熱
源によって昇温せしめられた温水を熱交換器に送って発
電媒体との間で熱交換する循環回路をそなえる排温水供
給装置において、該回路は、水入口と高温水出口と低温
水出口とをそなえる三方切換式の温度調節弁と、混合用
アキュムレータと高温用アキュムレータと、低温用アキ
ュムレータとをそれぞれそなえ、温度調節弁の高温水出
口と混合用アキュムレータの入口とを高温水管路によっ
て連結し、混合用アキュムレータの出口と上記熱交換器
とを循環管路によって連結し、上記高温水管路の途中か
ら分岐する枝管の途中に順次に上記高温用アキュムレー
タならびに上記低温用アキュムレータをいずれも直列に
連結して該枝管の下流端を上記熱交換器から排熱源に還
流する循環管路の途中に合流せしめ、上記温度調節弁の
低温水出口と上記排熱源に還流する循環管路とを低温バ
イパス管によって連結したこと金特柩とする◇（実施例
の説明） つぎに本発明装置の一実施例を図面によって詳細に説明
する。７１図および第２図くおいて、従来装置の説明に
用いた第３図、オダ図と同一の部材に対しては共通の符
号を用いて表示するものとする。ｌ？は混合用アキュム
レータ、ｌワは高温用アキュムレータ、〃は低温用アキ
ュムレータである。図例では各アキュムレータをそれぞ
れ１個づつそなえる例が示されるが、複数個をそなえる
ことは一向差支えない。２／は高温水管路で、温度調節
弁３の高温水出口ｊと混合用アキュムレータｌ？の入口
とを連結する。混合用アキュムレータｌ♂の出口とフロ
ン熱交換器ｔとを循環管路７によって連結し、高温水管
路２１の途中から分岐する枝管２２の途中に順次に高温
用アキュムレータｌりならびに低温用アキュムレータＪ
をいずれも直列に連結して、枝管ｎの下流端２３は、フ
ロン熱交換器♂から転炉コに還流する循環管路／θの途
中に合流せしめられる。温度調節弁３の低温水出口６と
鍾環管路１０とを低温バイパス管ｌ／によって連結する
構造は、従来装置の第３図およびオダ図の構造と同等で
ある。

〔作用の説明」 このように構成される本発明装置において、転炉の吹錬
時における温水循Ｒ態様を示す第１図では、転炉λにお
いて収態した高温水は、温度調節弁３の高温水出口ｊか
ら混合用アキュムレータｌ♂に至９、ここから流出する
高温水は循環管路７を経てフロン熱交換器ざに至り、フ
ロン管路１６内のフロンと熱交換を何なったのち低温化
し、ボンブタ、循環管路１０、ポンプｌを経て転炉コに
送られて循環する。また、高温水管路２／の高温水の一
部は枝管２２に進み、高温用アキュムレータｌりならび
に低温用アキュムレータＪの内部の低温水を排除して高
温水を充満し貯蔵する。このとき、谷アキュムレータ／
９．．２０から排除された低温水は、下流端２３ヲ経て
循環管路ｌθに合流し、転炉２の方向に還流する。温度
調節弁３の低温水出口６はこの場合は閉じられており、
したがって低温バイパス管路／／内の温水は流動しない
。

つぎにオコ図は、転炉の非吹錬の状態を示す。このとき
は、温度１節弁３の切換に−よって水入ログと低温水出
口ごとが連通し、高温水出口！は閉じられる。この場合
の水の循環回路は、ポンプ／によって転炉コ、温度調節
弁３、および低温バイパス管路／ｌの間を循環する図の
左方に位置するオｌの回路と、ボンブタによって下流端
ｎ、枝管ｕ１低温用アキュムレータＪ１高温用アキュム
レータ１９、混合用アキュムレータ！？、循環管路７、
およびフロン熱交換器との間を循環する図の右方に位置
するオコの回路との二つの回路が構成さｎ、オｌの回路
では低温水のみの単なる循環が行われる。オコの回路で
は、各アキュムレータが、蓄積された高温水によって充
たされていた状態から、フロン熱文換器し！′’ｉ経由
して低温化した低温水がボンブタによって破線矢印の方
向にアキュムレータに向って押し込まれるが、各アキュ
ムレータが枝管ｎに沿って順次に直列に連結されている
ため、高温水と低温水との置換が整然と何われ、転炉の
吹錬時に蓄えられた高温水の温度を殆どそのま＼の状態
で１ごく僅かの温度降下を生じるのみの状態でアキュム
レータから送り出すことが可能となる。第６図の曲線り
はこの状悪全示すもので、本例ではアキュムレータ出口
温度の変動は僅かに３°Ｃにとｙめられている。

（発明の効果） この発明装置は以上のように構成され、三方切換式の温
度調節弁と、混合用アキュムレータ、高温用アキュムレ
ータ、ならびに低温用アキュムレータの各アキュムレー
タとをそなえ、その間を前記のように適切に組合せて連
結したから、高温熱源の連続供給を介うことを可能なら
しめ、伝熱媒体の温度の高温化と同時にその平準化を実
現して、排熱回収発′也設備の効率を向上するうえにす
ぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第７図およびオコ図はいずれも本発明装置のそれぞれ異
なる作用状息を示す配置系統図、第３図およびオグ図は
いずれも従来装置のそれぞれ異なる作用状態を示す配置
系統図、第１図および第６図はいずれも本発明の利用対
象とする排熱特性を示す曲線図である。 ｌ、力／７．、、ポンプ、２２６．転炉、３８１．温度
ｆＡ＃ｌ弁、ダ、・、水入口、！００．高温水出口、６
０ン熱文換器、ｌ〆・０．°低温バイパス管路、！２・
０．アキュムレータ、／Ｊ’、、、フロンタービン、ｌ
り１００発゛屯機、ｉｓ、、、凝縮器、ｌ乙２９．フロ
ン管路、ｌど０．。混合用アキュムレータ、ｌり１０．
冒温用アキュムレータ、ｒ、、、低温用アキュムレータ
、２ノ。１．高温水管路いＵ５０．枝管１．２３．．．
下流端。 出願人　川崎重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排熱源によって昇温せしめられた温水を熱交換器に送っ
   て発゛亀媒体との間で熱交換する循環回路をそなえる排
   温水供給装置において、該回路は、水入口と高温水出口
   と低温水出口とをそなえる三方切換式の温度調節弁と、
   混合用アキュムレータと、高温用アキュムレータと、低
   温用アキュムレータとをそれぞれそなえ、温度調節弁の
   高温水出口と混合用アキュムレータの入口と全高温水管
   路によって連結し、混合用アキュムレータの出口と上記
   熱９Ｓ換器どを循環管路によって連結し、上記高温水管
   路の途中から分岐する枝管の途中に順次に上記高温用ア
   キュムレータならびに上記低温用アキュムレータをいず
   れも直列に連結して該枝管の下流端を上記熱交換器から
   排熱源に還流する循環管路の途中に合流せしめ、上記温
   度調節弁の低温水出口と上記排熱源に還流する循環管路
   とを低温バイパス管によって連結したこと全特徴とする
   排熱回収発成設備の排温水供給装置。