JPS618450A - 熱機関の排熱回収方法及び装置 - Google Patents
熱機関の排熱回収方法及び装置Info
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- JPS618450A JPS618450A JP59128029A JP12802984A JPS618450A JP S618450 A JPS618450 A JP S618450A JP 59128029 A JP59128029 A JP 59128029A JP 12802984 A JP12802984 A JP 12802984A JP S618450 A JPS618450 A JP S618450A
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 69
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- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 36
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- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 21
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業よ＋７）ＩＪ里分野
この発明は、熱機関の排熱回収方法及びその装置に関す
るものであり、ディーゼル機関、ガス機関、デュアル機
関、ガスタービン機関等の熱機関から排出される排気ガ
スの排熱を回収し、温水暖房ライン、空気ライン、油ラ
イン等の流体を加熱する排熱回収方法、装置により排熱
を効率良く回収するようにしたものである。
るものであり、ディーゼル機関、ガス機関、デュアル機
関、ガスタービン機関等の熱機関から排出される排気ガ
スの排熱を回収し、温水暖房ライン、空気ライン、油ラ
イン等の流体を加熱する排熱回収方法、装置により排熱
を効率良く回収するようにしたものである。
従来技術
一般に、上記熱機関の排気ガス温度は１５０℃〜６００
℃であるか、排熱が３００°Ｃ以下の低温の場合は、熱
交換器で排熱回収力化にくいため、熱機関から排出され
た排気ガスは、そのまま大気中へ放出させてしまい、熱
回収を行なっていない状況である。（排ガス未利用） 他方、排熱が３００℃をこえる場合は、第６図に示すよ
うに、熱機関１がら熱交換器３へ、直接、排気ガスを導
き、熱交換器３で回収した熱量によって、温水ライン、
空気ライン、油ライン等の熱回収流体ライン１５の流体
を加熱している。
℃であるか、排熱が３００°Ｃ以下の低温の場合は、熱
交換器で排熱回収力化にくいため、熱機関から排出され
た排気ガスは、そのまま大気中へ放出させてしまい、熱
回収を行なっていない状況である。（排ガス未利用） 他方、排熱が３００℃をこえる場合は、第６図に示すよ
うに、熱機関１がら熱交換器３へ、直接、排気ガスを導
き、熱交換器３で回収した熱量によって、温水ライン、
空気ライン、油ライン等の熱回収流体ライン１５の流体
を加熱している。
（排ガス利用による熱回収）
発明が解決しようとする問題点
上記の通り、排熱が低温である場合は、排気ガスが未利
用であるし、また、高温の場合でも、熱回収可であるが
、熱交換器３自体の規模が、異常に大きなものとなって
しまうと共に、伝熱効率等技術上、好適な状態が得られ
難いという問題点がある。
用であるし、また、高温の場合でも、熱回収可であるが
、熱交換器３自体の規模が、異常に大きなものとなって
しまうと共に、伝熱効率等技術上、好適な状態が得られ
難いという問題点がある。
発明の目的
従って、この発明の目的は、上記従来のもののような問
題点のない熱機関の排熱回収方法、及びその装置を提供
することである。
題点のない熱機関の排熱回収方法、及びその装置を提供
することである。
問題点を解決するための構成及び作用
この発明によるものは、熱機関から排出される排気ガス
を、熱交換器へ直接導入し、熱交換器で回収した熱量に
よって、熱回収流体ラインを加熱する排熱回収方法にお
いて、熱機関と熱交換器の間に設けられる燃焼器の燃焼
用酸素源として、熱機関の排気ガス中の酸素を用いた、
ことを特徴とし、また上記排熱回収方法において、燃焼
器の燃焼用酸素源として、その一部に熱機関の排気ガス
を用いると共に、残部に外からの新空気を用いた、こと
を特徴とするものである。
を、熱交換器へ直接導入し、熱交換器で回収した熱量に
よって、熱回収流体ラインを加熱する排熱回収方法にお
いて、熱機関と熱交換器の間に設けられる燃焼器の燃焼
用酸素源として、熱機関の排気ガス中の酸素を用いた、
ことを特徴とし、また上記排熱回収方法において、燃焼
器の燃焼用酸素源として、その一部に熱機関の排気ガス
を用いると共に、残部に外からの新空気を用いた、こと
を特徴とするものである。
さらに、この発明によるものは、熱機関と、熱機関の排
気ガスか直接導入される熱交換器と、熱交換器での回収
熱量によって加熱される熱回収流体ラインとで構成した
排熱回収装置において、熱機関と熱交換器の間の排気ガ
ス導入路上に、燃焼器を設け、燃焼器の燃焼用酸素源で
ある排気ガス中の酸素の流入路として、排気ガス導入路
の一部を利用した、ことを特徴とし、また上記排熱回収
装置において、燃焼器の燃焼用酸素源である酸素の流入
路として、一方は、排気ガス導入路の一部を利用すると
共に、他方は外からの新空気の導入路を設けるようにし
たことを特徴とするものである。
気ガスか直接導入される熱交換器と、熱交換器での回収
熱量によって加熱される熱回収流体ラインとで構成した
排熱回収装置において、熱機関と熱交換器の間の排気ガ
ス導入路上に、燃焼器を設け、燃焼器の燃焼用酸素源で
ある排気ガス中の酸素の流入路として、排気ガス導入路
の一部を利用した、ことを特徴とし、また上記排熱回収
装置において、燃焼器の燃焼用酸素源である酸素の流入
路として、一方は、排気ガス導入路の一部を利用すると
共に、他方は外からの新空気の導入路を設けるようにし
たことを特徴とするものである。
ヌ蔑倒
以下、この発明を第１図から第３図に示す図面を参照し
て説明する。
て説明する。
まず、理論的には、ディーゼル機関、ガス機関、デュア
ル機関、ガスタービン機関等の熱機関から排出される排
気ガスの温度を１１℃、排気ガス重量をＧ、 ｋ）（／
ｓ 、比熱をＣｐｌ Ｋｃａｌ／ｋｇ ”Ｃ１空気過剰
率をλ１、及びこの排気ガスが大気温度Ｔ。
ル機関、ガスタービン機関等の熱機関から排出される排
気ガスの温度を１１℃、排気ガス重量をＧ、 ｋ）（／
ｓ 、比熱をＣｐｌ Ｋｃａｌ／ｋｇ ”Ｃ１空気過剰
率をλ１、及びこの排気ガスが大気温度Ｔ。
°Ｃのと外の比熱、をＣｐ。Ｋｃａｌ／ｋｇ℃とすると
、排気ガスの保有する熱量Ｑ１は、 Ｑ＋ ＝ Ｃ１ｈ ｓＱ、 ・ＴＩ −Ｃｐｏ”Ｇ１’
Ｔ。
、排気ガスの保有する熱量Ｑ１は、 Ｑ＋ ＝ Ｃ１ｈ ｓＱ、 ・ＴＩ −Ｃｐｏ”Ｇ１’
Ｔ。
Ｋｃａ、ｇ／ｓである。
排気ガスの温度Ｔ５℃が３００℃以下の低温で熱交換器
で排熱回収が行ないにくい場合、排熱回収が容易に行な
える温度Ｔ２℃（約３００℃以上）に加温する必要があ
る。よって、図示の如く、熱機関１０より排出された排
気ガスを排気ガス導入路（イ）を通して燃焼器１１へ導
入して燃焼加熱し、３００℃以上とした後、排気ガス導
入路（イ゛）を通して熱交換器１２へと送っている。
で排熱回収が行ないにくい場合、排熱回収が容易に行な
える温度Ｔ２℃（約３００℃以上）に加温する必要があ
る。よって、図示の如く、熱機関１０より排出された排
気ガスを排気ガス導入路（イ）を通して燃焼器１１へ導
入して燃焼加熱し、３００℃以上とした後、排気ガス導
入路（イ゛）を通して熱交換器１２へと送っている。
燃焼器１１及び熱交換器１２としては、ボイラ、温水器
、ヒートポンプ、給湯用熱交換器、空調機、吸収冷凍機
等の実施例への適用が考えられる。
、ヒートポンプ、給湯用熱交換器、空調機、吸収冷凍機
等の実施例への適用が考えられる。
尚、熱機関の排気ガス温度は機種及び負荷により種々雑
多であり、約６００°Ｃ〜１５０°Ｃであるが、３００
℃以上の高温の場合は燃焼器で加熱する必要はない。
多であり、約６００°Ｃ〜１５０°Ｃであるが、３００
℃以上の高温の場合は燃焼器で加熱する必要はない。
上記熱機関の排気ガス中の酸素は、機種により相違する
が、約２０〜０％である。排気ガス中の空気過剰率λ１
が大きく、酸素力４０％（λ１＝２）以上の時は、排気
ガス中の酸素で、加温に必要な燃料燃焼用酸素をまかな
えることができ、第１図に示す如く、排気ガス導入路（
イ）の一部を酸素流入路（ロ）として利用しており、燃
焼器１１には燃料のみを供給すれば良く、燃焼用新空気
を供給する必要はない。この場合の燃焼器１１における
必要な加温熱量Ｑ２は、加熱後の温度をＴ２）排気ガス
重量を６２）比熱をＣＩ］２とすると、Ｇ２ユＧ、 、
ＣＩ）２ユＣＤＩであるため、Ｑ２二６２・ＣＩ〕２・
Ｔ２− Ｇ、・Ｃｐ、・Ｔ１ユＧ１ ・ Ｃρ、・ （
Ｔ２− Ｔ、）となる。
が、約２０〜０％である。排気ガス中の空気過剰率λ１
が大きく、酸素力４０％（λ１＝２）以上の時は、排気
ガス中の酸素で、加温に必要な燃料燃焼用酸素をまかな
えることができ、第１図に示す如く、排気ガス導入路（
イ）の一部を酸素流入路（ロ）として利用しており、燃
焼器１１には燃料のみを供給すれば良く、燃焼用新空気
を供給する必要はない。この場合の燃焼器１１における
必要な加温熱量Ｑ２は、加熱後の温度をＴ２）排気ガス
重量を６２）比熱をＣＩ］２とすると、Ｇ２ユＧ、 、
ＣＩ）２ユＣＤＩであるため、Ｑ２二６２・ＣＩ〕２・
Ｔ２− Ｇ、・Ｃｐ、・Ｔ１ユＧ１ ・ Ｃρ、・ （
Ｔ２− Ｔ、）となる。
即ち、＄４図（Ａ）の線図に示す斜線の熱量のみが必要
となる。
となる。
例えば、ディーゼル機関にＡ重油を用いた場合、排気ガ
スの温度が２００℃の時、Ｃｐ＝０．２６Ｋｃａｆ／Ｋ
ｇ”Ｃ１λ、＝ ２．０ （０２＝１０％）の状態にあ
る。該排気ガスおおむね２９ｋｇを排気ガス導入路（伺
を通して燃焼器１１へ導入し、燃焼器１１に燃料だけを
およそ０．２ｋｇ〜１ 、 Ｏｋｇ供給すると、燃料は
排気ガス導入路（イ）の一部を利用した酸素流入路（ロ
）より流入する酸素により燃焼し、該燃焼ガス温度は約
４００℃〜１２００℃に上昇して、この時の酸素量は８
％〜０％となる。
スの温度が２００℃の時、Ｃｐ＝０．２６Ｋｃａｆ／Ｋ
ｇ”Ｃ１λ、＝ ２．０ （０２＝１０％）の状態にあ
る。該排気ガスおおむね２９ｋｇを排気ガス導入路（伺
を通して燃焼器１１へ導入し、燃焼器１１に燃料だけを
およそ０．２ｋｇ〜１ 、 Ｏｋｇ供給すると、燃料は
排気ガス導入路（イ）の一部を利用した酸素流入路（ロ
）より流入する酸素により燃焼し、該燃焼ガス温度は約
４００℃〜１２００℃に上昇して、この時の酸素量は８
％〜０％となる。
４００°Ｃ以上に加温された燃焼ガスは、排気ガス導入
路（イ゛）を通って熱交換器１２に導入され、熱交換さ
れて熱量が熱回収ライン１５へ導びかれる一方、低温ガ
スは外部へ排出される。
路（イ゛）を通って熱交換器１２に導入され、熱交換さ
れて熱量が熱回収ライン１５へ導びかれる一方、低温ガ
スは外部へ排出される。
排気ガス中の酸素で、加温に必要な燃料燃焼用酸素をま
かなえない場合は、第２図及び第３図に示す如く酸素流
入路（口゛）となる空気流入路を燃焼器１１に接続して
設け、新しい燃焼用新空気を燃料と共に燃焼器１１へ供
給する。該場合の必要な加温熱量Ｑ２はＧ２”Ｇ２・Ｃ
ｐ２・Ｔ２−Ｇ、・Ｃｐ＋・Ｔ１でＣｐ２ユＣｐ １で
あるため、Ｇ２ユ（Ｇ２・Ｔ２ Ｇｌ−Ｔ１）Ｃｐ＋
となり、第４図（Ｂ）の斜線に示す熱量が必要となる。
かなえない場合は、第２図及び第３図に示す如く酸素流
入路（口゛）となる空気流入路を燃焼器１１に接続して
設け、新しい燃焼用新空気を燃料と共に燃焼器１１へ供
給する。該場合の必要な加温熱量Ｑ２はＧ２”Ｇ２・Ｃ
ｐ２・Ｔ２−Ｇ、・Ｃｐ＋・Ｔ１でＣｐ２ユＣｐ １で
あるため、Ｇ２ユ（Ｇ２・Ｔ２ Ｇｌ−Ｔ１）Ｃｐ＋
となり、第４図（Ｂ）の斜線に示す熱量が必要となる。
この燃焼用酸素源の一部に排気がス中の酸素を利用する
場合は、第４図（Ａ）に示す如く、燃焼器１１に直接排
気ガス、燃焼用新空気、及び燃料を供給して燃焼器１１
で燃焼加温する方法と、第４図（Ｂ）に示す如く、排気
ガスに新空気を混合した後に燃焼器１１へ供給し、該燃
焼器１１へ供給される燃料で燃焼加温する方法とがあり
、適宜に選択して採用できる。
場合は、第４図（Ａ）に示す如く、燃焼器１１に直接排
気ガス、燃焼用新空気、及び燃料を供給して燃焼器１１
で燃焼加温する方法と、第４図（Ｂ）に示す如く、排気
ガスに新空気を混合した後に燃焼器１１へ供給し、該燃
焼器１１へ供給される燃料で燃焼加温する方法とがあり
、適宜に選択して採用できる。
また、第３図に示す如く、排気ガス導入路（イ）の一部
を燃焼用新空気予熱路（）Ｘ）として利用し、排気ガス
で燃焼用新空気を予熱し、予熱源として排気ガスを利用
して後、予熱した燃焼用新空気と上記予熱源として利用
した排気ガスを混合して燃焼器１１へ供給し、燃焼器Ｘ
１へ直妹供給した燃料で燃焼加熱している。
を燃焼用新空気予熱路（）Ｘ）として利用し、排気ガス
で燃焼用新空気を予熱し、予熱源として排気ガスを利用
して後、予熱した燃焼用新空気と上記予熱源として利用
した排気ガスを混合して燃焼器１１へ供給し、燃焼器Ｘ
１へ直妹供給した燃料で燃焼加熱している。
上記本発明に係る排気ガスの熱量を燃焼器で加温する際
に利用する場合と、従来の排気ガスを利用せずに加温熱
量を燃料にたよる場合とを比較すると、第５図において
、従来の場合は、Ｑ＋”ＣａＣ２（Ｔ２−Ｔ、）Ｋｃａ
Ｊｇ／ｓで、鎖線で示す全体が必要であるのに対し、本
発明方法、装置によると、排気ガスの熱量Ｑ＋ ＝Ｃｐ
ｅ Ｇｌ（ＴＩＴ２）ＫｃａＪ２／ｓ（図中、斜線Ｚ
、）を利用するため、加温熱量は、Ｇ２−１＝ｃｌｌ’
（Ｇ２’Ｔ２−Ｇ＋Ｔ＋）Ｋｃａｆ／ｓ（図中、斜線Ｚ
２）となり大幅に低下で外る。よって、従来方法、装置
と比較して、燃焼器での必要燃料の低下が図られる。
に利用する場合と、従来の排気ガスを利用せずに加温熱
量を燃料にたよる場合とを比較すると、第５図において
、従来の場合は、Ｑ＋”ＣａＣ２（Ｔ２−Ｔ、）Ｋｃａ
Ｊｇ／ｓで、鎖線で示す全体が必要であるのに対し、本
発明方法、装置によると、排気ガスの熱量Ｑ＋ ＝Ｃｐ
ｅ Ｇｌ（ＴＩＴ２）ＫｃａＪ２／ｓ（図中、斜線Ｚ
、）を利用するため、加温熱量は、Ｇ２−１＝ｃｌｌ’
（Ｇ２’Ｔ２−Ｇ＋Ｔ＋）Ｋｃａｆ／ｓ（図中、斜線Ｚ
２）となり大幅に低下で外る。よって、従来方法、装置
と比較して、燃焼器での必要燃料の低下が図られる。
刀−禾
以上の説明より明らかなように、この発明に係わる排熱
回収方法及びその装置によれば、排気ガスが低温で燃焼
器に導いて加熱した後に熱交換器に導入する場合等、燃
焼器の燃焼用酸素源の一部又は全部を排気ガス中の酸素
を用いて、排気ガスの熱量を利用しているため、燃焼器
で燃料を用いる加温熱量は減少し、燃料費の節減が図れ
る効果を有する。また、熱交換器の規模を小さくできる
ため、伝熱効率が向上し、従って、利用温度範囲が拡大
して、排熱回収効率が格段に向上し、省エネルギー化が
図れる等の種々の利点を有するものである。
回収方法及びその装置によれば、排気ガスが低温で燃焼
器に導いて加熱した後に熱交換器に導入する場合等、燃
焼器の燃焼用酸素源の一部又は全部を排気ガス中の酸素
を用いて、排気ガスの熱量を利用しているため、燃焼器
で燃料を用いる加温熱量は減少し、燃料費の節減が図れ
る効果を有する。また、熱交換器の規模を小さくできる
ため、伝熱効率が向上し、従って、利用温度範囲が拡大
して、排熱回収効率が格段に向上し、省エネルギー化が
図れる等の種々の利点を有するものである。
第１図はこの発明の一実施例を示すシステム図、第２図
（’Ａ）（Ｂ）は他の実施例を示すシステム図、第３図
も他の実施例を示すシステム図、第４図（Δ）（Ｂ）は
本発明方法、装置による必要加温熱量を示す線図、第５
図は本発明のものと従来のものの加温熱量の相違を示す
線図、第６図は従来方法、装置を示すシステム図である
。 １０・・・熱機関、 １１・・・燃焼器、 １２・
・・熱交換器、 （イ）（イ゛）・・・排気ガス導入路
、 （ロ）（口゛）・・・酸素流入路。
（’Ａ）（Ｂ）は他の実施例を示すシステム図、第３図
も他の実施例を示すシステム図、第４図（Δ）（Ｂ）は
本発明方法、装置による必要加温熱量を示す線図、第５
図は本発明のものと従来のものの加温熱量の相違を示す
線図、第６図は従来方法、装置を示すシステム図である
。 １０・・・熱機関、 １１・・・燃焼器、 １２・
・・熱交換器、 （イ）（イ゛）・・・排気ガス導入路
、 （ロ）（口゛）・・・酸素流入路。
Claims (4)
- （１）熱機関から排出される排気ガスを、熱交換器へ直
接導入し、熱交換器で回収した熱量によって、熱回収流
体ラインを加熱する排熱回収方法において、 熱機関と熱交換器の間に設けられる燃焼器の燃焼用酸素
源として、熱機関の排気ガス中の酸素を用いた、 ことを特徴とする熱機関の排熱回収方法。 - （２）特許請求の範囲第１項に記載の排熱回収方法にお
いて、 燃焼器の燃焼用酸素源として、その一部に熱機関の排気
ガスを用いると共に、 残部に外からの新空気を用いた、 ことを特徴とする熱機関の排熱回収方法。 - （３）熱機関と、熱機関の排気ガスが直接導入される熱
交換器と、熱交換器での回収熱量によって加熱される熱
回収流体ラインとで構成した排熱回収装置において、 熱機関と熱交換器の間の排気ガス導入路上に、燃焼器を
設け、 燃焼器の燃焼用酸素源である排気ガス中の酸素の流入路
として、排気ガス導入路の一部を利用した、 ことを特徴とする熱機関の排熱回収装置。 - （４）特許請求の範囲第３項に記載の排熱回収装置にお
いて、 燃焼器の燃焼用酸素源である酸素の流入路として、一方
は、排気ガス導入路の一部を利用すると共に、他方は外
からの新空気の導入路を設けるようにした、 ことを特徴とする熱機関の排熱回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128029A JPS618450A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 熱機関の排熱回収方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128029A JPS618450A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 熱機関の排熱回収方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS618450A true JPS618450A (ja) | 1986-01-16 |
Family
ID=14974736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59128029A Pending JPS618450A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 熱機関の排熱回収方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS618450A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56138447A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Exhaust gas energy recovery device for diesel engine |
| JPS58190513A (ja) * | 1982-04-30 | 1983-11-07 | Niigata Eng Co Ltd | 内燃機関の排気ガスの有効利用法 |
-
1984
- 1984-06-20 JP JP59128029A patent/JPS618450A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56138447A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Exhaust gas energy recovery device for diesel engine |
| JPS58190513A (ja) * | 1982-04-30 | 1983-11-07 | Niigata Eng Co Ltd | 内燃機関の排気ガスの有効利用法 |
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