KR102179759B1 - 열 에너지 회수 장치 및 그 운전 방법 - Google Patents

열 에너지 회수 장치 및 그 운전 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102179759B1
KR102179759B1 KR1020197014384A KR20197014384A KR102179759B1 KR 102179759 B1 KR102179759 B1 KR 102179759B1 KR 1020197014384 A KR1020197014384 A KR 1020197014384A KR 20197014384 A KR20197014384 A KR 20197014384A KR 102179759 B1 KR102179759 B1 KR 102179759B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure
evaporator
heating medium
adjustment
working medium
Prior art date
Application number
KR1020197014384A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190065442A (ko
Inventor
하루유키 마츠다
가즈오 다카하시
Original Assignee
가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 filed Critical 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Publication of KR20190065442A publication Critical patent/KR20190065442A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102179759B1 publication Critical patent/KR102179759B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/20—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/02—Plants modified to use their waste heat, other than that of exhaust, e.g. engine-friction heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/02—Arrangements or modifications of condensate or air pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

열 에너지 회수 장치이며, 증발기(10)와, 팽창기(12)와, 동력 회수부(14)와, 응축기(16)와, 펌프(18)와, 공급 유로(32)와, 배출 유로(34)와, 압력 조정 밸브(V1)와, 제어부(40)를 구비한다. 제어부(40)는, 증발기(10)에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력이 기준값 미만일 때 당해 가열 매체의 압력이 상기 기준값 이상이 되도록 압력 조정 밸브(V1)의 개방도를 조정하는 압력 조정부(42)와, 압력 조정부(42)에 의한 압력 조정 밸브(V1)의 개방도의 조정 후, 혹은, 압력 조정부(42)에 의한 압력 조정 밸브(V1)의 개방도의 조정과 동시에, 펌프(18)의 회전수를 올리는 회전수 조정부(44)를 갖는다.

Description

열 에너지 회수 장치 및 그 운전 방법
본 발명은, 열 에너지 회수 장치에 관한 것이다.
종래, 공장의 각종 설비로부터 배출되는 배기 가스 등의 증기(기상의 가열 매체)로부터 동력을 회수하는 열 에너지 회수 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 외부의 열원으로부터 공급되는 기상의 가열 매체에 의해 작동 매체를 가열하는 증발기와, 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기와, 팽창기에 접속된 발전기와, 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 응축기에서 응축된 작동 매체를 증발기에 보내는 순환 펌프와, 증발기에 접속된 증기 배관을 구비하는 바이너리 발전 장치(열 에너지 회수 장치)가 개시되어 있다. 증기 배관은, 증발기에 기상의 가열 매체를 공급하기 위한 공급 배관과, 증발기로부터 가열 매체를 배출하기 위한 배출 배관을 갖고 있다.
특허문헌 1에 기재된 바와 같은 열 에너지 회수 장치에서는, 동력 회수량을 가능한 한 크게 하는 것이 바람직하다.
일본 특허 공개 제2014-194210호 공보
본 발명의 목적은, 동력 회수량을 올리는 것이 가능한 열 에너지 회수 장치 및 그 운전 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은, 종래 조정되지 않았던 증기압(증발기에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력)에 주목하였다. 즉, 증발기에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력이 높아지면, 당해 가열 매체의 온도가 올라가므로, 그만큼 증발기에서 작동 매체가 가열 매체로부터 수취하는 것이 가능한 열량이 증가된다. 그리고, 증발기에서의 작동 매체의 가열 매체로부터의 수열량이 증가된 만큼 펌프의 회전수를 올리는 것이 가능해지고, 이에 의해 동력 회수량을 증가시키는 것이 가능한 것에 상도하였다.
본 발명은, 상기 관점에 기초하여 이루어진 것이다. 구체적으로, 본 발명의 일 국면에 따르는 열 에너지 회수 장치는, 외부로부터 공급되는 기상의 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기와, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기와, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수부와, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기에 보내는 펌프와, 상기 증발기에 상기 가열 매체를 공급하기 위한 공급 유로와, 상기 증발기로부터 상기 가열 매체를 배출하기 위한 배출 유로와, 상기 배출 유로에 마련되어 있으며, 상기 증발기에 공급되는 상기 가열 매체의 압력을 조정 가능한 압력 조정 밸브와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 증발기에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력이 기준값 미만일 때 당해 가열 매체의 압력이 상기 기준값 이상이 되도록 상기 압력 조정 밸브의 개방도를 조정하는 압력 조정부와, 상기 압력 조정부에 의한 상기 압력 조정 밸브의 개방도의 조정 후, 혹은, 상기 압력 조정부에 의한 상기 압력 조정 밸브의 개방도의 조정과 동시에, 상기 펌프의 회전수를 올리는 회전수 조정부를 갖는다.
또한, 본 발명의 일 국면에 따르는 열 에너지 회수 장치의 운전 방법은, 외부로부터 공급되는 기상의 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기와, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기와, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수부와, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기에 보내는 펌프를 구비하는 열 에너지 회수 장치의 운전 방법이며, 상기 증발기에 공급되는 가열 매체의 압력이 기준값 미만일 때 당해 가열 매체의 압력이 상기 기준값 이상이 되도록 상기 가열 매체의 압력을 조정하는 압력 조정 공정과, 상기 압력 조정 공정 후, 상기 펌프의 회전수를 올리는 회전수 조정 공정을 포함한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 열 에너지 회수 장치의 구성의 개략을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 열 에너지 회수 장치의 제어부의 제어 내용을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태의 열 에너지 회수 장치의 구성의 개략을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 열 에너지 회수 장치의 제어부의 제어 내용을 설명하는 흐름도이다.
(제1 실시 형태)
본 발명의 제1 실시 형태의 열 에너지 회수 장치에 대하여, 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열 에너지 회수 장치는, 증발기(10)와, 팽창기(12)와, 동력 회수부(14)와, 응축기(16)와, 펌프(18)와, 순환 유로(20)와, 공급 유로(32)와, 배출 유로(34)와, 제어부(40)를 구비하고 있다. 순환 유로(20)는, 증발기(10), 팽창기(12), 응축기(16) 및 펌프(18)를 이 순서로 직접 접속하고 있다.
증발기(10)는, 외부의 가열 매체 공급원(100)(예를 들어 보일러)으로부터 공급되는 기상의 가열 매체(증기)와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 작동 매체를 증발시킨다. 증발기(10)는, 가열 매체가 흐르는 제1 유로(10a)와, 작동 매체가 흐르는 제2 유로(10b)를 갖고 있다.
공급 유로(32)는, 가열 매체 공급원(100)에서 발생한 가열 매체를 증발기(10)에 공급하기 위한 유로이며, 제1 유로(10a)의 상류측의 단부에 접속되어 있다. 이 때문에, 제1 유로(10a)에는, 공급 유로(32)를 통해 가열 매체 공급원(100)으로부터 기상의 가열 매체가 공급된다.
배출 유로(34)는, 증발기(10)로부터 가열 매체를 배출하기 위한 유로이며, 제1 유로(10a)의 하류측의 단부에 접속되어 있다. 이 때문에, 증발기(10)에서 작동 매체와 열 교환한 후의 가열 매체(예를 들어 드레인)는, 배출 유로(34)를 통해 증발기(10)로부터 배출된다. 배출 유로(34)에는, 가열 매체 공급원(100)으로부터 증발기(10)에 공급되는 가열 매체의 압력을 조정 가능한 압력 조정 밸브 V1이 마련되어 있다.
본 실시 형태의 열 에너지 회수 장치는, 공급 유로(32)로부터 분기된 분기 유로(36)를 더 구비하고 있다. 분기 유로(36)는, 가열 매체 공급원(100)에서 생성된 기상의 가열 매체의 일부를 부하측(프로세스측)에 공급하기 위한 유로이다. 분기 유로(36)에는, 가열 매체 공급원(100)으로부터 분기 유로(36)로 유입되는 기상의 가열 매체의 유량과, 가열 매체 공급원(100)으로부터 공급 유로(32)로 유입되는 기상의 가열 매체의 유량을 조정하는 유량 조정 밸브 V2가 마련되어 있다.
팽창기(12)는, 순환 유로(20)에 있어서의 증발기(10)의 하류측의 부위에 마련되어 있다. 팽창기(12)는, 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체를 팽창시킨다. 본 실시 형태에서는, 팽창기(12)로서, 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 회전 구동되는 스크루 로터를 갖는 용적식의 스크루 팽창기가 사용되고 있다.
동력 회수부(14)는 팽창기(12)에 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 동력 회수부(14)로서 발전기가 사용되고 있다. 이 동력 회수부(14)는, 팽창기(12)의 스크루 로터에 접속된 회전축을 갖고 있다. 동력 회수부(14)는, 상기 회전축이 상기 스크루 로터의 회전에 수반되어 회전함으로써 전력을 발생시킨다. 또한, 동력 회수부(14)로서, 발전기 외에, 압축기 등이 사용되어도 된다.
응축기(16)는, 순환 유로(20)에 있어서의 팽창기(12)의 하류측의 부위에 마련되어 있다. 응축기(16)는, 팽창기(12)로부터 유출된 작동 매체를 외부로부터 공급되는 냉각 매체(냉각수 등)로 냉각함으로써 응축(액화)시킨다.
펌프(18)는, 순환 유로(20)에 있어서의 응축기(16)의 하류측의 부위(응축기(16)와 증발기(10) 사이의 부위)에 마련되어 있다. 펌프(18)는, 액상의 작동 매체를 소정의 압력까지 가압하여 증발기(10)로 송출한다. 펌프(18)로서는, 임펠러를 로터로서 구비하는 원심 펌프나, 로터가 한 쌍의 기어를 포함하는 기어 펌프, 스크루 펌프, 트로코이드 펌프 등이 사용된다.
제어부(40)는, 부하측에 대한 기상의 작동 매체의 공급량을 확보한 후에, 가능한 한 동력 회수부(14)에서의 동력의 회수량(본 실시 형태에서는 발전량)을 증가시키기 위해 압력 조정 밸브 V1의 개방도, 유량 조정 밸브 V2의 개방도 및 펌프(18)의 회전수를 제어한다. 구체적으로, 제어부(40)는, 압력 조정부(42)와, 회전수 조정부(44)와, 유량 조정부(46)를 갖고 있다.
압력 조정부(42)는, 증발기(10)에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력 Pv0이 기준값 x 미만일 때 당해 가열 매체의 압력 Pv0이 기준값 x 이상이 되도록 압력 조정 밸브 V1의 개방도를 조정한다(내린다). 또한, 증발기(10)에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력 Pv0은, 공급 유로(32)에 마련된 압력 센서(51)에 의해 검출된다.
회전수 조정부(44)는, 압력 조정부(42)에 의한 압력 조정 밸브 V1의 개방도의 조정 후, 혹은, 압력 조정부(42)에 의한 압력 조정 밸브 V1의 개방도의 조정과 동시에, 펌프(18)의 회전수를 올린다. 구체적으로, 회전수 조정부(44)는, 팽창기(12)에 유입되는 작동 매체의 과열도 Tro가 하한값 α 이상이 되는 범위에서 펌프(18)의 회전수를 올린다. 또한, 팽창기(12)에 유입되는 작동 매체의 과열도 Tro는, 순환 유로(20) 중 증발기(10)와 팽창기(12) 사이의 부위에 마련된 온도 센서(52) 및 압력 센서(53)의 각 검출값에 기초하여 구해진다.
유량 조정부(46)는, 분기 유로(36)에 대한 기상의 가열 매체의 공급량이 소정량 이상이 되도록 유량 조정 밸브 V2의 개방도를 조정한다. 본 실시 형태에서는, 분기 유로(36)에 대한 기상의 가열 매체의 공급량은, 분기 유로(36)에 마련된 압력 센서(54)의 검출값 Pv2에 기초하여 산출된다.
이하, 도 2를 참조하면서, 제어부(40)의 제어 내용에 대하여 설명한다.
본 에너지 회수 장치가 기동되면, 제어부(40)(유량 조정부(46))는, 압력 센서(54)의 검출값 Pv2가 소정값 ε보다도 큰지 여부, 즉, 부하측에 공급되는 기상의 가열 매체가 소정량보다도 많은지 여부를 판정한다(스텝 S11). 이 결과, 상기 검출값 Pv2가 소정값 ε 이하인 경우, 제어부(40)(유량 조정부(46))는, 유량 조정 밸브 V2의 개방도를 올리고(스텝 S12), 스텝 S11로 되돌아간다. 한편, 상기 검출값 Pv2가 소정값 ε보다도 큰 경우, 제어부(40)(회전수 조정부(44))는, 팽창기(12)에 유입되는 작동 매체의 과열도 Tro가 하한값 α 이상이면서 또한 상한값 β 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S13).
이 결과, 과열도 Tro가 하한값 α 이상이면서 또한 상한값 β 이하가 아닌 경우, 제어부(40)(회전수 조정부(44))는, 과열도 Tro가 상한값 β보다도 큰지 여부를 판정한다(스텝 S14). 그리고, 과열도 Tro가 상한값 β보다도 큰 경우, 제어부(40)(회전수 조정부(44))는, 펌프(18)의 회전수를 올리고(스텝 S15), 스텝 S11로 되돌아가는 한편, 과열도 Tro가 상한값 β보다도 크지 않은 경우, 즉, 과열도 Tro가 하한값 α보다도 작은 경우, 제어부(40)(회전수 조정부(44))는, 펌프(18)의 회전수를 내리고(스텝 S16), 스텝 S11로 되돌아간다.
스텝 S13에 있어서, 과열도 Tro가 하한값 α 이상이면서 또한 상한값 β 이하인 경우(스텝 S13에서 "예"의 경우), 제어부(40)(압력 조정부(42))는, 증발기(10)에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력 Pv0이 기준값 x 이상이면서 또한 설정값 y 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S17). 이 결과, 압력 Pv0이 기준값 x 이상이면서 또한 설정값 y 이하인 경우, 제어부(40)(압력 조정부(42))는, 스텝 S11로 되돌아가는 한편, 압력 Pv0이 기준값 x 이상이면서 또한 설정값 y 이하가 아닌 경우, 제어부(40)(압력 조정부(42))는, 압력 Pv0이 기준값 x 미만인지 여부를 판정한다(스텝 S18). 또한, 설정값 y는, 기준값 x보다도 큰 값이며, 예를 들어 가열 매체 공급원(100)에 허용되는 압력의 상한값으로 설정된다.
그 결과, 압력 Pv0이 기준값 x 미만이 아닌 경우, 즉, 압력 Pv0이 설정값 y보다도 큰 경우, 제어부(40)(압력 조정부(42))는, 압력 Pv0의 값을 작게 하기 위해 압력 조정 밸브 V1의 개방도를 올리고(스텝 S19), 스텝 S11로 되돌아간다. 한편, 압력 Pv0이 기준값 x 미만인 경우, 제어부(40)(압력 조정부(42))는, 증발기(10)에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력 Pv0을 올리기 위해 압력 조정 밸브 V1의 개방도를 내린다(스텝 S20). 이에 의해, 증발기(10)에 공급되는 기상의 가열 매체의 온도가 상승한다. 이 때문에, 증발기(10)에서 작동 매체가 가열 매체로부터 수취하는 것이 가능한 열량이 증대된다.
따라서, 제어부(40)(회전수 조정부(44))는, 펌프(18)의 회전수를 올린다(스텝 S21). 이에 의해, 동력 회수부(14)에서의 동력의 회수량이 증대된다.
스텝 S20에 있어서 압력 조정 밸브 V1의 개방도를 내림으로써, 분기 유로(36)를 통해 부하측에 공급되는 기상의 가열 매체의 유량이 증가되므로, 제어부(40)는 유량 조정 밸브 V2의 개방도를 내리고(스텝 S22), 스텝 S11로 되돌아간다. 또한, 스텝 S20 내지 S22는 동시에 행해져도 된다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 열 에너지 회수 장치에서는, 압력 조정부(42)에 의한 압력 조정 밸브 V1의 개방도의 조정(스텝 S20의 조작)에 의해 증발기(10)에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력 Pv0이 기준값 x 이상으로 조정됨으로써, 증발기(10)에서 작동 매체가 기상의 가열 매체로부터 수취하는 것이 가능한 열량이 크게 확보된다. 이 때문에, 회전수 조정부(44)가 펌프(18)의 회전수를 올림(스텝 S21의 조작)으로써 증발기(10)에서의 작동 매체의 수열량, 즉, 동력 회수부(14)에서의 동력의 회수량이 증대된다.
또한, 회전수 조정부(44)는, 팽창기(12)에 유입되는 작동 매체의 과열도 Tro가 하한값 α 이상이 되는 범위에서 펌프(18)의 회전수를 올리므로, 작동 매체가 기액 2상의 상태에서 팽창기(12)에 유입되는 것을 억제하면서, 동력 회수부(14)에서의 동력의 회수량을 증가시키는 것이 가능해진다.
또한, 유량 조정부(46)는, 분기 유로(36)에 대한 기상의 가열 매체의 공급량이 소정량 이상이 되도록 유량 조정 밸브 V2의 개방도를 조정하므로, 부하측에 대한 기상의 가열 매체의 공급량을 소정량 이상 확보하면서, 동력 회수부(14)에서의 동력 회수량을 증가시키는 것이 가능해진다.
(제2 실시 형태)
다음에, 도 3 및 도 4를 참조하면서, 본 발명의 제2 실시 형태의 열 에너지 회수 장치에 대하여 설명한다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 상이한 부분에 대해서만 설명을 행하고, 제1 실시 형태와 동일한 구조, 작용 및 효과의 설명은 생략한다.
본 실시 형태의 열 에너지 회수 장치는, 분기 유로(36), 유량 조정 밸브 V2 및 유량 조정부(46)를 갖고 있지 않다. 본 실시 형태에서는, 제어부(40)의 회전수 조정부(44)는, 증발기(10)로부터 유출된 가열 매체(예를 들어 드레인)의 온도 T1이 규정값 T0 이상이 되고, 또한, 팽창기(12)에 유입되는 작동 매체의 과열도 Tro가 하한값 α 이상이 되는 범위에서 펌프(18)의 회전수를 올린다. 또한, 증발기(10)로부터 유출된 가열 매체의 온도 T1은, 배출 유로(34)에 마련된 온도 센서(55)에 의해 검출된다. 이하, 도 4를 참조하면서, 본 실시 형태의 제어부(40)의 제어 내용에 대하여 설명한다.
본 열 에너지 회수 장치가 기동되면, 제어부(40)는, 증발기(10)로부터 유출된 가열 매체의 온도 T1이 규정값 T0보다도 큰지 여부를 판정한다(스텝 S31). 그 결과, 상기 온도 T1이 규정값 T0 이하이면, 제어부(40)(압력 조정부(42))는, 증발기(10)에서 가열 매체가 작동 매체에 부여하는 열량을 감소시키기 위해 압력 조정 밸브 V1의 개방도를 올리고(스텝 S32), 스텝 S11로 되돌아간다. 한편, 상기 온도 T1이 규정값 T0보다도 큰 경우, 제어부(40)는 스텝 S13으로 진행한다. 또한, 스텝 S13 이후의 플로우에 대해서는, 스텝 S22를 구비하지 않는 점을 제외하고, 제1 실시 형태의 그것과 동일하므로, 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 증발기(10)로부터 유출된 가열 매체(예를 들어 드레인)의 온도 T1을 규정값 T0 이상으로 유지하면서, 즉, 당해 가열 매체의 유효 활용을 가능하게 하면서, 동력 회수부(14)에서의 동력 회수량을 증가시키는 것이 가능해진다.
또한, 금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태의 설명이 아니라 특허 청구 범위에 의해 나타내어지고, 또한 특허 청구 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.
예를 들어, 제1 실시 형태에서는, 압력 센서(54) 대신에 유량 센서가 마련되고, 유량 조정부(46)는, 그 유량 센서의 검출값이 소정량 이상이 되도록 유량 조정 밸브 V2의 개방도를 조정해도 된다. 또한, 분기 유로(36)에 유량 조정 밸브 V2가 마련되는 대신에, 공급 유로(32)와 분기 유로(36)의 접속부에 3방 밸브가 마련되어도 된다.
여기서, 상기 실시 형태에 대하여 개략적으로 설명한다.
상기 실시 형태의 열 에너지 회수 장치는, 외부로부터 공급되는 기상의 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기와, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기와, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수부와, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기에 보내는 펌프와, 상기 증발기에 상기 가열 매체를 공급하기 위한 공급 유로와, 상기 증발기로부터 상기 가열 매체를 배출하기 위한 배출 유로와, 상기 배출 유로에 마련되어 있으며, 상기 증발기에 공급되는 상기 가열 매체의 압력을 조정 가능한 압력 조정 밸브와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 증발기에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력이 기준값 미만일 때 당해 가열 매체의 압력이 상기 기준값 이상이 되도록 상기 압력 조정 밸브의 개방도를 조정하는 압력 조정부와, 상기 압력 조정부에 의한 상기 압력 조정 밸브의 개방도의 조정 후, 혹은, 상기 압력 조정부에 의한 상기 압력 조정 밸브의 개방도의 조정과 동시에, 상기 펌프의 회전수를 올리는 회전수 조정부를 갖는다.
본 열 에너지 회수 장치에서는, 압력 조정부에 의한 압력 조정 밸브의 개방도의 조정에 의해 증발기에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력이 기준값 이상으로 조정됨으로써, 증발기에서 작동 매체가 기상의 가열 매체로부터 수취하는 것이 가능한 열량이 크게 확보된다. 이 때문에, 회전수 조정부가 펌프의 회전수를 올림으로써 증발기에서의 작동 매체의 수열량, 즉, 동력 회수부에서의 동력의 회수량이 증대된다.
이 경우에 있어서, 상기 회전수 조정부는, 상기 팽창기에 유입되는 작동 매체의 과열도가 하한값 이상이 되는 범위에서 상기 펌프의 회전수를 올리는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 작동 매체가 기액 2상의 상태에서 팽창기에 유입되는 것을 억제하면서, 동력 회수부에서의 동력의 회수량을 증가시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 열 에너지 회수 장치에 있어서, 상기 공급 유로로부터 분기되어 있으며, 부하측에 상기 기상의 가열 매체를 공급하기 위한 분기 유로와, 상기 분기 유로에 대한 상기 기상의 가열 매체의 유입량과 상기 공급 유로에 대한 상기 기상의 가열 매체의 유입량을 조정하는 유량 조정 밸브를 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 분기 유로에 대한 상기 기상의 가열 매체의 공급량이 소정량 이상이 되도록 상기 유량 조정 밸브의 개방도를 조정하는 유량 조정부를 갖고, 상기 회전수 조정부는, 상기 유량 조정부에 의한 상기 유량 조정 밸브의 개방도의 조정 및 상기 압력 조정부에 의한 상기 압력 조정 밸브의 개방도의 조정 후, 혹은, 상기 유량 조정부에 의한 상기 유량 조정 밸브의 개방도의 조정 및 상기 압력 조정부에 의한 상기 압력 조정 밸브의 개방도의 조정과 동시에, 상기 펌프의 회전수를 올려도 된다.
이 양태에서는, 부하측에 대한 기상의 가열 매체의 공급량을 소정량 이상 확보하면서, 동력 회수부에서의 동력 회수량을 증가시키는 것이 가능해진다.
혹은, 상기 열 에너지 회수 장치에 있어서, 상기 회전수 조정부는, 상기 증발기로부터 유출된 가열 매체의 온도가 규정값 이상이 되는 범위에서 상기 펌프의 회전수를 올려도 된다.
이 양태에서는, 증발기로부터 유출된 가열 매체(예를 들어 드레인)의 온도를 규정값 이상으로 유지하면서, 즉, 당해 가열 매체의 유효 활용을 가능하게 하면서, 동력 회수부에서의 동력 회수량을 증가시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시 형태의 열 에너지 회수 장치의 운전 방법은, 외부로부터 공급되는 기상의 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기와, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기와, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수부와, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기에 보내는 펌프를 구비하는 열 에너지 회수 장치의 운전 방법이며, 상기 증발기에 공급되는 가열 매체의 압력이 기준값 미만일 때 당해 가열 매체의 압력이 상기 기준값 이상이 되도록 상기 가열 매체의 압력을 조정하는 압력 조정 공정과, 상기 압력 조정 공정 후, 상기 펌프의 회전수를 올리는 회전수 조정 공정을 포함한다.
본 운전 방법에서는, 압력 조정 공정에서 증발기에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력이 기준값 이상으로 조정됨으로써, 증발기에서 작동 매체가 기상의 가열 매체로부터 수취하는 것이 가능한 열량이 크게 확보된다. 이 때문에, 회전수 조정 공정에서 펌프의 회전수를 올림으로써 증발기에서의 작동 매체의 수열량, 즉, 동력 회수부에서의 동력의 회수량이 증대된다.
상기 회전수 조정 공정에서는, 상기 팽창기에 유입되는 작동 매체의 과열도가 하한값 이상이 되는 범위에서 상기 펌프의 회전수를 올리는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 작동 매체가 기액 2상의 상태에서 팽창기에 유입되는 것을 억제하면서, 동력 회수부에서의 동력의 회수량을 증가시키는 것이 가능해진다.

Claims (6)

  1. 외부로부터 공급되는 기상의 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기와,
    상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기와,
    상기 팽창기에 접속된 동력 회수부와,
    상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와,
    상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기에 보내는 펌프와,
    상기 증발기에 상기 가열 매체를 공급하기 위한 공급 유로와,
    상기 증발기로부터 상기 가열 매체를 배출하기 위한 배출 유로와,
    상기 배출 유로에 마련되어 있으며, 상기 증발기에 공급되는 상기 가열 매체의 압력을 조정 가능한 압력 조정 밸브와,
    제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 증발기에 공급되는 기상의 가열 매체의 압력이 기준값 미만일 때, 상기 증발기에 공급되는 당해 가열 매체의 압력이 상기 기준값 이상이 되도록 상기 압력 조정 밸브의 개방도를 조정하는 압력 조정부와,
    상기 압력 조정부에 의한 상기 압력 조정 밸브의 개방도의 조정 후, 혹은, 상기 압력 조정부에 의한 상기 압력 조정 밸브의 개방도의 조정과 동시에, 상기 펌프의 회전수를 올리는 회전수 조정부를 갖는, 열 에너지 회수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전수 조정부는, 상기 팽창기에 유입되는 작동 매체의 과열도가 하한값 이상이 되는 범위에서 상기 펌프의 회전수를 올리는, 열 에너지 회수 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공급 유로로부터 분기되어 있으며, 부하측에 상기 기상의 가열 매체를 공급하기 위한 분기 유로와,
    상기 분기 유로에 대한 상기 기상의 가열 매체의 유입량과 상기 공급 유로에 대한 상기 기상의 가열 매체의 유입량을 조정하는 유량 조정 밸브를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 분기 유로에 대한 상기 기상의 가열 매체의 공급량이 소정량 이상이 되도록 상기 유량 조정 밸브의 개방도를 조정하는 유량 조정부를 갖고,
    상기 회전수 조정부는, 상기 유량 조정부에 의한 상기 유량 조정 밸브의 개방도의 조정 및 상기 압력 조정부에 의한 상기 압력 조정 밸브의 개방도의 조정 후, 혹은, 상기 유량 조정부에 의한 상기 유량 조정 밸브의 개방도의 조정 및 상기 압력 조정부에 의한 상기 압력 조정 밸브의 개방도의 조정과 동시에, 상기 펌프의 회전수를 올리는, 열 에너지 회수 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전수 조정부는, 상기 증발기로부터 유출된 가열 매체의 온도가 규정값 이상이 되는 범위에서 상기 펌프의 회전수를 올리는 열 에너지 회수 장치.
  5. 외부로부터 공급되는 기상의 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기와,
    상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기와,
    상기 팽창기에 접속된 동력 회수부와,
    상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와,
    상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기에 보내는 펌프를 구비하는 열 에너지 회수 장치의 운전 방법이며,
    상기 증발기에 공급되는 가열 매체의 압력이 기준값 미만일 때 당해 가열 매체의 압력이 상기 기준값 이상이 되도록, 상기 증발기에 공급되는 상기 가열 매체의 압력을 조정하는 압력 조정 공정과,
    상기 압력 조정 공정 후, 상기 펌프의 회전수를 올리는 회전수 조정 공정을 포함하는, 열 에너지 회수 장치의 운전 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전수 조정 공정에서는, 상기 팽창기에 유입되는 작동 매체의 과열도가 하한값 이상이 되는 범위에서 상기 펌프의 회전수를 올리는, 열 에너지 회수 장치의 운전 방법.
KR1020197014384A 2016-10-24 2017-09-11 열 에너지 회수 장치 및 그 운전 방법 KR102179759B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-207929 2016-10-24
JP2016207929A JP6592418B2 (ja) 2016-10-24 2016-10-24 熱エネルギー回収装置及びその運転方法
PCT/JP2017/032626 WO2018079098A1 (ja) 2016-10-24 2017-09-11 熱エネルギー回収装置及びその運転方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190065442A KR20190065442A (ko) 2019-06-11
KR102179759B1 true KR102179759B1 (ko) 2020-11-17

Family

ID=62024635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197014384A KR102179759B1 (ko) 2016-10-24 2017-09-11 열 에너지 회수 장치 및 그 운전 방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6592418B2 (ko)
KR (1) KR102179759B1 (ko)
CN (1) CN109804141B (ko)
WO (1) WO2018079098A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012077630A (ja) 2010-09-30 2012-04-19 Sanden Corp 内燃機関の廃熱利用装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5233724B2 (ko) * 1974-05-13 1977-08-30
JPS58122308A (ja) * 1982-01-18 1983-07-21 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 排熱回収ランキンサイクル装置の蓄熱運転方法及びその装置
JPH05222906A (ja) * 1992-02-12 1993-08-31 Toshiba Corp 排熱利用発電プラントの制御装置
US7036315B2 (en) * 2003-12-19 2006-05-02 United Technologies Corporation Apparatus and method for detecting low charge of working fluid in a waste heat recovery system
JP6029533B2 (ja) 2013-02-26 2016-11-24 株式会社神戸製鋼所 バイナリー発電装置の運転方法及びバイナリー発電装置
JP6433749B2 (ja) * 2014-10-16 2018-12-05 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置
JP6170487B2 (ja) * 2014-12-22 2017-07-26 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012077630A (ja) 2010-09-30 2012-04-19 Sanden Corp 内燃機関の廃熱利用装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6592418B2 (ja) 2019-10-16
CN109804141B (zh) 2021-09-28
CN109804141A (zh) 2019-05-24
JP2018071356A (ja) 2018-05-10
KR20190065442A (ko) 2019-06-11
WO2018079098A1 (ja) 2018-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2998524B1 (en) Energy recovery device and compression device, and energy recovery method
JP6194273B2 (ja) 排熱回収装置及び排熱回収方法
JP6060040B2 (ja) 排熱回収装置および排熱回収装置の運転制御方法
JP5891146B2 (ja) 発電装置及び発電装置の制御方法
JP5871661B2 (ja) バイナリー発電装置の制御方法
JP5918117B2 (ja) 発電装置
JP6433749B2 (ja) 熱エネルギー回収装置
KR102179759B1 (ko) 열 에너지 회수 장치 및 그 운전 방법
US10234183B2 (en) Compressing device
US10060298B2 (en) Thermal energy recovery device and start-up method thereof
KR101639535B1 (ko) 열 에너지 회수 장치
JP6190330B2 (ja) 熱エネルギー回収装置
JP6647922B2 (ja) 熱エネルギー回収装置及びその起動方法
JP2018127970A (ja) 熱エネルギー回収装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant