JPS6115004A - 熱媒体循環熱交換装置 - 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、ボイラ排熱回収装置及び熱媒水又は低沸点熱
媒体熱交換器を用いた全ての熱交換装置に応用できる熱
媒体循環装置に関するものである。

従来の技術 従来、この種の熱交換装置の構成を第２図に示、す。同
図において、加熱流体１は、高温側熱交換器２において
、後記する循環水管６中の熱媒水を加熱する。他方、被
加熱流体３は、低温側熱交換器において熱媒水からの熱
を受は取る。熱媒水は、循環ポンプ５によって循環水管
６を通って高温側熱交換器２と低温側熱交換器３との間
を循環し熱を運ぶ。

ここで、熱媒水の温度上昇に伴なう蒸気の発生を防止す
るために、蒸気ドラム７に設けられた降水管８と循環水
管６とを連結する与圧管９を設け、ボイラ等の自己圧力
を利用して循環系の圧力を、熱媒水の飽和圧力以上に与
圧していると共に、熱媒水の循環を可能ならしめるため
に、自由水面を蒸気ドラム７に確保している。

上記装置は、正常運転中には何等問題を生じないが、熱
媒水の与圧をボイラ等の圧力に頼っているため、ボイラ
起動時は与圧圧力が不足し、装置の起動が不能となる。

即ち、ボイラ起動時は、蒸気ドラム７の圧力上昇と排ガ
ス（即ち加熱流体１）の温度上昇の関係は、第３図に示
す特性を呈する。

第３図において、蒸気ドラム圧力は、起動初期において
圧力上昇が小さく序々に上昇率が大きくなる。他方、排
ガス温度は、起動初期で温度上昇が大きく、序々に上昇
率は小さくなる。このため、蒸気ドラム圧力が、排ガス
温度に相当する飽和圧力と等しくなる時間（Ｔ）以降で
は、安定して運転出来るが、時間（Ｔ）以前では、熱媒
水循環系の中で、蒸気が発生し、装置の運転が不能であ
る。

一方、起動初期から循環ポンプ５を運転して熱媒水の温
度を下げる運転を行なうと、高温側熱交換器２の温度が
低くなり過ぎ、低温腐蝕を招来し、実用上採用不能であ
るという問題があった。

発明が解決しようとする問題点 本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもの
で、ボイラ起動時における与圧圧力を高めると共に、高
温側熱交換器の過冷却を防止すること罠よって、常に安
定して運転できる熱媒体循環熱交換装置を提供すること
Ｋある。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明は、加熱流体が流
れる高温側熱交換器と、被加熱流体が流れる低温側熱交
換器とを連結して閉管路を形成し、閉管路に封入した熱
媒体を循環させると共に自由液面を有するドラムと閉管
路を与圧管で連結した熱媒体循環熱交換装置において、
ドラムと高温側熱交換器とを連絡する連絡管を設けて、
自然循環回路を構成させると共に、連絡管に調節オリア
イスを設けて、循環熱媒体量を調節するように構成する
ものである。

作用 本発明は、上記構成を有することによりボイラ起動時に
は、ドラムと高温側熱交換器と連絡管等で構成される自
然循環系として作動し、高温側熱交換器における加熱量
に応じて自然循環力が発生し、熱媒体が循環し、受熱量
を処理することができる。また、自然循環力が大きく、
高温側熱交換器が過冷却されるようであれば、連絡管に
設けたオリアイスの抵抗を加減し、循環熱媒量を調節す
る。

これらの構成により、循環系統の与圧圧力を外部に求め
ることなく、最イラ圧力により賄ないながら、ボイラ起
動から常用運転まで本発明の装置が使用できる。

実施例 以下、本発明を第１図に示す実施例に基づいて説明する
。

第１図において、加熱流体（例えば排ガス）１と熱交換
を行ない熱媒水に熱を受は取る高温側熱交換器゛２に対
して、被加熱流探叡熱交換を行ない、熱媒水から被加熱
流体３に熱を渡す低温側熱交換器４を設ける。

熱媒水を高温側熱交換器２と低温側熱交換器４との間に
循環させるための循環水管６を設け、循環水管６中に循
環ポンプを設ける。そして循環水管６を、それぞれ高温
側熱交換器２と低温側熱交換器４とに接続し、循環系を
形成する。この循環系中の熱媒水の蒸気発生を防止する
ために行なう与圧を得るために、蒸気ドラム７に接続さ
れた降・水管８と、循環ポンプ５の吸込側循環水管６と
を連結する与圧管９を設け、与圧管９に止弁１０を設け
る。

ボイラ起動中、蒸気ドラム７の与圧圧力不足時に、高温
側熱交換器２の熱媒水の循環路を確保するために、降水
管８と高温側熱交換器２人口側の循環水管６とを連結す
る連絡管１１を設け、連絡管１１に止弁１２を設ける。

同様に高温側熱交換器２の出口側循環水管６と蒸気ドラ
ム７に接続された上昇管１３とを連結する連絡管１４を
設け、連絡管１４に止弁１５を設ける。また、この連絡
管１４の途中に循環水量を調節するためのオリフィス１
６を設ける。

更に、循環系切替時の安全確認のため、加熱流体１の温
度を検出する温度検出器１７を加熱流体路−に設け、循
環水系の圧力と温度を検出するため、高温側熱交換器２
の出口側に圧力検出器１８と温度検出器１９を設ける。

次に、上記熱媒水循環熱交換装置の作用について説明す
る。

第１図において、高温側熱交換器２は、加熱流体１と熱
交換を行ない、循環水管６の内部の熱媒水に熱を４える
。一方、低温側熱交換器４は、被加熱流体３と熱交換を
行ない、循環水管内部の熱媒水から被加熱流体３に熱を
与える。

熱媒水は、循環水管６と循環ポンプ５によって、高温側
熱交換器２と低温側熱交換器４との間を循環し、熱を移
動させる。この結果、熱媒水を通して加熱流体１から被
加熱流体３へ熱が伝達され、熱交換装置として作動する
。

そして、熱媒水の循環を確保するため、通常運転中は止
弁１０を開いておき、ボイラ圧力を蒸気ドラム７に接続
された降水管８と、与圧管９を通して循環水管６に伝達
し、循環系の圧力を保つと共に、循環系を蒸気ドラム７
内の自由水面と連通させ、循環ポンプ５の作動を可能な
らしめる。

ボイラ起動中等のボイラ圧力がない場合は、止８、連絡
管１１、高温側熱交換器２、連絡管１４、上昇管１３で
構成される循環系を作動させ、これによって高温側熱交
換器２における加熱量に応じて自然循環力が発生し、熱
媒水が循環して受熱量を処理することが可能になる。

また、自然循環力が大きく、高温側熱交換器２が過冷却
されるようであれば、連絡管１４の中に設けたオリフィ
ス１６の抵抗を加減し、自然循環系の循環水量を調節す
る。逆に自然循環力が少な目で高温側熱交換器２におい
て蒸気が発生するようであれば、発生蒸気が停滞するこ
となく、蒸気ドラム７へ抜けるように、高温側熱交換器
２、連絡管１４を予め計画しておく。

ボイラ圧力が上昇し、蒸気ドラム７の圧力が充分に上昇
すれば、下記の手順で起動系統から常用系統へ切替える
。

即ち、加熱流体１の温度（Ｔｇ）を温度検出器１７で検
出し、相当飽和圧力Ｐｇ　＝　ｆ　（Ｔｇ）を求める。

ついで、循環水管６中の熱媒水圧力Ｐｗを圧力検出器１
８で検出する。なお、念のため、温度検出器１９で熱媒
水の温度（Ｔｗ）を検出し、相当飽和圧力ＰＷＴ＝　ｆ
（Ｔｗ）を求める。これらが次式の関係を満足したこと
を確認する。

Ｐｗ　＞　Ｐｇ＋α＞　Ｐｗ’Ｆ＋α ここでαは、本装置を安定して運転するのに必要な適当
な余裕である。相当飽和圧力（ｐｇ）を確認するのは、
万一、循環ポンプ５等に異常が起り、熱媒水循環量が減
少した場合でも、系統内で蒸気が発生することを防止す
るためである。

上記手順で、上式を満足していることを確認できたら、
与圧管９中の止弁１０を開く。っ〜・で、連絡管１１中
の止弁１２を閉じる。循環ポンプ５の起動準備が完了し
ていることを確認した後、循環ポンプ５を起動する。ポ
ンプ５が起動したら、連絡管１４中の止弁１５を閉じる
。

上記手順によって、起動系統から常用系統への切替えが
完了する。

ボイラ停止時は、加熱流体１の温度降下速度が、蒸気ド
ラム７の圧力降下速度より大きいため、系統切替は不用
である。

なお、常用運転中は、上記圧力（Ｐｗ）と温度（Ｔｗミ
ＰＷＴ）の相対関係を常時監視し、運転の安全を確保す
るようにしておくのが望ましい。また、熱媒水の循環系
統が密閉化されないように、循環ポンプ５が運転中は、
止弁１０と止弁１２が同時に全閉とならないようにイン
ターロックしておくのが望ましい。

発明の効果 従来の熱媒水循環式熱交換装置は、ボイラ等の自己圧力
によって循環系統を与圧して、外部圧力による与圧が不
用であるとしているが、ボイラ等の起動時は与圧圧力が
不足し、運転が不能となる欠陥があり、このため何等か
の対策が必要であった。

これに対して、本発明では、ドラムと高温側熱交換器を
連結する連絡管及び連絡管中にオリフィスを設けること
によって、自然循環系統を構成させ、高温側熱交換器の
受熱量に応じて発生する自然循環力を利用して、高温側
熱交換器の受熱量を処理できる。このとき、蒸気が発生
する場合は、発生蒸気が容易に蒸気ドラムへ抜けるよう
に、予め配慮しておくことで対処することができる。ま
た、自然循環力が大きく、高温側熱交換器が過冷却され
るようであれば、オリフィスの抵抗を加減し、循環水量
を調節することができる°。

なお、ボイラ等の圧力が上昇し、起動系統から常用系統
へ切替える場合、循環系統の安全を確保するため、温度
検出器１７．１９及び圧力検出器１８を設け、前述した
インターロックを行なえば、安全に切替えることができ
る。

また、常用運転中も、上記温度検出器１９と圧力検出器
１８の相対関係を常時監視させ、更に止弁１０，１２が
共に全閉しないようインターロックを設ければ、より安
全が確保できる。

その他、本発明は、上記し図面に示す実施例にのみ限定
されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で適宜変形
して実施しうる。例えば与圧源をボイラ圧力に限らず、
その他の与圧源でもよい。

また、熱媒体も熱媒水に限らず、フレオンガス等の低沸
５点媒体全般にも適用できる。更に、熱交換器は高温側
熱交換器、低温側熱交換器各１台のものに限らず、熱交
換器の台数及びその組合せも任意に選択できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の熱媒体循環熱交換装置の系統図、第
２図は、従来の熱媒水循環熱交換装置の系統図、第３図
は、熱媒水循環熱交換装置における蒸気ドラム圧力及び
排ガス温度の時間に対する特性を示す特性図である。 １・・加熱流体、２・・高温側熱交換器、３・・被加熱
流体、４・・低温側熱交換器、５・・循環ポンプ、６・
・循環水管、７・・蒸気ドラム、８・・降水管、９・・
与圧管、１０．１２．１５・・止弁、１１．１４・・連
絡管、１６・・オリフィス、１７．１９・・温度検出器
、１８・・圧力検出器。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱流体の流路中に高温側熱交換器を、被加熱流体の流
   路中に低温側熱交換器を設け、前記高温側熱交換器と前
   記低温側熱交換器間に熱媒体を循環させるための循環管
   と循環ポンプを設けた密閉循環系と、前記熱媒体の温度
   上昇による蒸気発生を防止するための前記密閉循環系に
   連通する自由液面を有するドラムと、該ドラムと前記密
   閉循環系とを連通する与圧管とを設けた熱媒体循環熱交
   換装置において、自己与圧源である前記ドラムと前記高
   温側熱交換器とを連結する連絡管を設けて自然循環回路
   を構成、させると共に、前記高温側熱交換器の過冷却を
   防止し、循環熱媒体量を調節するために、前記連絡管に
   調節オリフィスを設けた熱媒体循環熱交換装置。