JP2017089973A - Waste heat recovery system and cogeneration system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン発電システムから排気される排ガスの排熱を回収するための廃熱回収システム及びコージェネレーションシステムに関する。 The present invention relates to a waste heat recovery system and a cogeneration system for recovering exhaust heat of exhaust gas exhausted from an engine power generation system.
エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムにおいては、エンジン発電システムから排気される排ガスの排熱を排ガスボイラによって回収して、コージェネレーションシステムを構築している。そして、排ガスボイラにおいては、排ガスから回収した排熱によって蒸気等を作り出している。また、排ガスボイラの、排ガスの流れの下流側には、排熱蒸気ボイラへの給水の予熱を行う熱交換器(エコノマイザ)を配置し、この熱交換器によって更なる排熱の回収を行う場合もある。 In an engine power generation system that generates power by combustion of an engine, the exhaust heat of exhaust gas exhausted from the engine power generation system is recovered by an exhaust gas boiler to construct a cogeneration system. In the exhaust gas boiler, steam or the like is produced by exhaust heat recovered from the exhaust gas. In addition, a heat exchanger (economizer) that preheats water to the exhaust heat steam boiler is placed downstream of the exhaust gas flow of the exhaust gas boiler, and further exhaust heat recovery is performed by this heat exchanger. There is also.
このような排ガスボイラとしては、例えば、特許文献1の排熱回収ボイラの缶体構造に開示されたものがある。この排熱回収ボイラの缶体構造においては、排ガス通路内に多数の水管を挿設し、排ガス通路を画成する側壁を、水冷壁と、水冷壁の下流側に位置するケーシング壁とによって構成している。そして、水冷壁とケーシング壁とを組み合わせて用いることにより、排ガスの温度変化による側壁の熱膨張を小さく抑え、簡単な構成の缶体の形成を可能にしている。 As such an exhaust gas boiler, for example, there is one disclosed in the can structure of an exhaust heat recovery boiler of Patent Document 1. In the can structure of this exhaust heat recovery boiler, a large number of water pipes are inserted into the exhaust gas passage, and the side wall defining the exhaust gas passage is constituted by a water cooling wall and a casing wall located downstream of the water cooling wall. doing. Further, by using the water cooling wall and the casing wall in combination, the thermal expansion of the side wall due to the temperature change of the exhaust gas is suppressed, and the can body having a simple configuration can be formed.
ところで、エンジン発電システムから排気される排ガスには、水分や、燃焼されずに排出された潤滑剤等の未燃オイル等が含まれる。特に、未燃オイルは、特定の温度以上の環境下においては気体状態にある一方、特定の温度未満の環境下においては凝縮し、排ガスが通過する熱交換器の内壁面に付着して蓄積される。そのため、従来の熱交換器においては、未燃オイルが凝縮しない程度の温度、例えば120〜140℃程度の温度になるまでしか排ガスの排熱を回収していない。従って、排熱の回収量を高めるためには、未燃オイルが凝縮する温度よりも低い温度まで排熱を回収する必要が生じる。しかし、この場合、排ガスが通過する熱交換器の内壁面に蓄積した未燃オイルを除去する作業が容易ではない。 By the way, the exhaust gas exhausted from the engine power generation system includes moisture and unburned oil such as a lubricant discharged without being burned. In particular, unburned oil is in a gaseous state in an environment above a specific temperature, but condenses in an environment below a specific temperature, and accumulates on the inner wall surface of the heat exchanger through which exhaust gas passes. The Therefore, in the conventional heat exchanger, the exhaust heat of exhaust gas is recovered only until the temperature at which the unburned oil does not condense, for example, a temperature of about 120 to 140 ° C. Therefore, in order to increase the recovery amount of exhaust heat, it is necessary to recover exhaust heat to a temperature lower than the temperature at which unburned oil is condensed. However, in this case, it is not easy to remove unburned oil accumulated on the inner wall surface of the heat exchanger through which the exhaust gas passes.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、排熱の回収量を効果的に高めるとともに、未燃オイルの除去作業を容易にすることができる廃熱回収システム及びコージェネレーションシステムを提供しようとして得られたものである。 The present invention has been made in view of such problems, and it is intended to provide a waste heat recovery system and a cogeneration system that can effectively increase the amount of exhaust heat recovered and facilitate the removal of unburned oil. It was obtained as.
本発明の一態様は、エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムから排気される第1排ガスの排熱を回収する排ガスボイラの下流側に配設される廃熱回収システムであって、
上記排ガスボイラから排気される第2排ガスの排熱を回収する1段目温水ボイラと、
該1段目温水ボイラから排気される第3排ガスの排熱を回収する2段目温水ボイラと、を備え、
上記1段目温水ボイラは、上記第2排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第2排ガスの排熱を回収して、該第2排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第3排ガスを排気するよう構成されており、
上記2段目温水ボイラは、上記第3排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第3排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第4排ガスを排気するよう構成されている、廃熱回収システムにある。
One aspect of the present invention is a waste heat recovery system disposed on the downstream side of an exhaust gas boiler that recovers exhaust heat of a first exhaust gas exhausted from an engine power generation system that generates power by combustion of an engine,
A first stage hot water boiler that recovers exhaust heat of the second exhaust gas exhausted from the exhaust gas boiler;
A second-stage hot water boiler that recovers exhaust heat of the third exhaust gas exhausted from the first-stage hot water boiler;
The first stage hot water boiler has a finned tube that allows the second exhaust gas to pass through, recovers exhaust heat of the second exhaust gas, and prevents condensation of unburned oil contained in the second exhaust gas. It is configured to exhaust the third exhaust gas above the condensation prevention temperature,
The second stage hot water boiler has a finless tube that allows the third exhaust gas to pass through, collects exhaust heat of the third exhaust gas, and exhausts the fourth exhaust gas lower than the condensation prevention temperature. Is in the waste heat recovery system.
本発明の他の態様は、エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムと、
該エンジン発電システムから排気される第1排ガスの排熱を回収する排ガスボイラと、
該排ガスボイラから排気される第2排ガスの排熱を回収する1段目温水ボイラと、
該1段目温水ボイラから排気される第3排ガスの排熱を回収する2段目温水ボイラと、を備え、
上記エンジン発電システムと上記排ガスボイラとの間には、上記第1排ガスに含まれる未燃オイルを分解する触媒が配置されており、
上記1段目温水ボイラは、上記第2排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第2排ガスの排熱を回収して、該第2排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第3排ガスを排気するよう構成されており、
上記2段目温水ボイラは、上記第3排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第3排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第4排ガスを排気するよう構成されている、コージェネレーションシステムにある。
Another aspect of the present invention is an engine power generation system that generates power by combustion of an engine;
An exhaust gas boiler for recovering exhaust heat of the first exhaust gas exhausted from the engine power generation system;
A first stage hot water boiler for recovering exhaust heat of the second exhaust gas exhausted from the exhaust gas boiler;
A second-stage hot water boiler that recovers exhaust heat of the third exhaust gas exhausted from the first-stage hot water boiler;
Between the engine power generation system and the exhaust gas boiler, a catalyst for decomposing unburned oil contained in the first exhaust gas is disposed,
The first stage hot water boiler has a finned tube that allows the second exhaust gas to pass through, recovers exhaust heat of the second exhaust gas, and prevents condensation of unburned oil contained in the second exhaust gas. It is configured to exhaust the third exhaust gas above the condensation prevention temperature,
The second stage hot water boiler has a finless tube that allows the third exhaust gas to pass through, collects exhaust heat of the third exhaust gas, and exhausts the fourth exhaust gas lower than the condensation prevention temperature. Is in the cogeneration system.
上記廃熱回収システムは、排ガスボイラの下流側に配設して、排ガスボイラから排気される排ガスの排熱の回収を更に行うものである。廃熱回収システムは、フィン付チューブを有する1段目温水ボイラと、フィン無チューブを有する2段目温水ボイラとを適切に組み合わせることによって、排熱の回収量の向上と未燃オイルの付着によるトラブル回避とを両立させるものである。
ここで、説明を明確にする観点から、各要素から排気される排ガスは、エンジン発電システムから排気される排ガスを第1排ガス、排ガスボイラから排気される排ガスを第2排ガス、1段目温水ボイラから排気される排ガスを第3排ガス、及び2段目温水ボイラから排気される排ガスを第4排ガスとして表す。
The waste heat recovery system is disposed downstream of the exhaust gas boiler and further recovers exhaust heat of the exhaust gas exhausted from the exhaust gas boiler. The waste heat recovery system uses an appropriate combination of a first-stage hot water boiler having a finned tube and a second-stage hot water boiler having a finless tube, thereby improving the amount of exhaust heat recovered and attaching unburned oil. This is to achieve both trouble avoidance.
Here, from the viewpoint of clarifying the explanation, the exhaust gas exhausted from each element is the exhaust gas exhausted from the engine power generation system as the first exhaust gas, the exhaust gas exhausted from the exhaust gas boiler as the second exhaust gas, and the first stage hot water boiler. The exhaust gas discharged from the third exhaust gas is represented as a third exhaust gas, and the exhaust gas exhausted from the second stage hot water boiler is represented as a fourth exhaust gas.
1段目温水ボイラによる第2排ガスの排熱の回収は、第3排ガスの温度が、第3排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上にある範囲内で行われる。そして、1段目温水ボイラにおいては、フィン付チューブを用いて排熱を回収することにより、排ガスから熱回収媒体への伝熱効率を高めることができる。また、フィン付チューブを用いた排熱の回収は、第3排ガスの温度が凝縮防止温度以上にある範囲内までしか行われず、洗浄が困難である伝熱フィンに、未燃オイルが凝縮して付着することを防止することができる。 The recovery of the exhaust heat of the second exhaust gas by the first stage hot water boiler is performed within a range where the temperature of the third exhaust gas is equal to or higher than the condensation prevention temperature at which condensation of unburned oil contained in the third exhaust gas can be prevented. In the first stage hot water boiler, the heat transfer efficiency from the exhaust gas to the heat recovery medium can be increased by recovering the exhaust heat using the finned tube. In addition, exhaust heat recovery using a finned tube is performed only within a range where the temperature of the third exhaust gas is equal to or higher than the condensation prevention temperature, and unburned oil is condensed on heat transfer fins that are difficult to clean. Adhesion can be prevented.
また、2段目温水ボイラによる第3排ガスの排熱の回収は、第4排ガスの温度が、凝縮防止温度よりも低い温度になるまで行う。そして、2段目温水ボイラにおいては、フィン無チューブを用いて排熱を回収することにより、洗浄が困難である伝熱フィンが存在せず、チューブに付着した未燃オイルを容易に洗浄することができる。
それ故、上記廃熱回収システムによれば、排熱の回収量を効果的に高めるとともに、未燃オイルの除去作業を容易にすることができる。
Further, the recovery of the exhaust heat of the third exhaust gas by the second stage hot water boiler is performed until the temperature of the fourth exhaust gas becomes lower than the condensation prevention temperature. And in the second stage hot water boiler, by collecting exhaust heat using a finless tube, there is no heat transfer fin that is difficult to wash, and the unburned oil adhering to the tube can be easily washed Can do.
Therefore, according to the waste heat recovery system, the amount of exhaust heat recovered can be effectively increased, and unburned oil can be easily removed.
なお、未燃オイルとは、エンジン発電システムにおけるエンジンにおいて使用される潤滑油等が、エンジンにおける燃料とともに燃焼されずに、第1排ガス中に残留したもののことをいう。 Note that the unburned oil means that the lubricating oil or the like used in the engine in the engine power generation system remains in the first exhaust gas without being burned together with the fuel in the engine.
上記コージェネレーションシステムにおいては、エンジン発電システムと排ガスボイラとの間に、第1排ガスに含まれる未燃オイルを分解する触媒が配置されている。
そして、触媒によって、第1排ガスに含まれる未燃オイルの多くを除去することにより、未燃オイルが1段目温水ボイラ及び2段目温水ボイラによる廃熱回収システムに到達する量を少なくすることができる。これにより、2段目温水ボイラのフィン無チューブへの未燃オイルの付着量を低減することができる。
In the cogeneration system, a catalyst for decomposing unburned oil contained in the first exhaust gas is disposed between the engine power generation system and the exhaust gas boiler.
And, by removing most of the unburned oil contained in the first exhaust gas with the catalyst, the amount of unburned oil reaching the waste heat recovery system by the first stage hot water boiler and the second stage hot water boiler is reduced. Can do. Thereby, the adhesion amount of unburned oil to the finless tube of the second stage hot water boiler can be reduced.
上述した廃熱回収システム及びコージェネレーションシステムにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
(実施形態1)
廃熱回収システム1は、図1に示すように、エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システム11から排気される第1排ガスG1の排熱を回収する排ガスボイラ12の下流側に配設される。廃熱回収システム1は、排ガスボイラ12から排気される第2排ガスG2の排熱を回収する1段目温水ボイラ2と、1段目温水ボイラ2から排気される第3排ガスG3の排熱を回収する2段目温水ボイラ3とを備える。
A preferred embodiment according to the above-described waste heat recovery system and cogeneration system will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the waste heat recovery system 1 is disposed downstream of an
図2、図3に示すように、1段目温水ボイラ2は、第2排ガスG2を通過させるフィン付チューブ21を有しており、第2排ガスG2の排熱を回収して、第2排ガスG2に含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度の第3排ガスG3を排気するよう構成されている。2段目温水ボイラ3は、第3排ガスG3を通過させるフィン無チューブ31を有しており、第3排ガスG3の排熱を回収して、凝縮防止温度よりも低い第4排ガスG4を排気するよう構成されている。
なお、排ガスボイラ12、1段目温水ボイラ2及び2段目温水ボイラ3の各ボイラ12,2,3を通過する排ガスを、便宜上、第1排ガスG1、第2排ガスG2、第3排ガスG3及び第4排ガスG4として表す。
As shown in FIGS. 2 and 3, the first stage
For convenience, the exhaust gas passing through the
以下、本形態の廃熱回収システム1及びコージェネレーションシステム10をさらに詳説する。
図1、図2に示すように、廃熱回収システム1は、排ガスボイラ12の下流側に配設され、排ガスボイラ12から排気される排ガスの排熱の回収を更に行うものである。廃熱回収システム1は、フィン付チューブ21を有する1段目温水ボイラ2と、フィン無チューブ31を有する2段目温水ボイラ3とを適切に組み合わせたものである。
Hereinafter, the waste heat recovery system 1 and the
As shown in FIGS. 1 and 2, the waste heat recovery system 1 is disposed on the downstream side of the
エンジン発電システム11は、定置式のガスエンジン、定置式のディーゼルエンジン等のエンジンにおける燃料混合気の燃焼による回転力を利用して、発電機による発電を行うものである。エンジン発電システム11においては、エンジンの燃焼によって生じる排ガスの排熱(熱エネルギー)と、エンジンを冷却する際に昇温される冷却水の排熱(熱エネルギー)とを回収するコージェネレーションシステムが構築される。排ガスの排熱は、排ガスボイラ12による水の蒸気化及び廃熱回収システム1による温水の昇温に利用され、冷却水の排熱は、空調用の熱源等として利用される。
The engine
図1に示すように、本形態においては排熱回収システム1を用いてコージェネレーションシステム10が形成されている。コージェネレーションシステム10は、エンジン発電システム11と、触媒13と、排ガスボイラ12と、1段目温水ボイラ2と、2段目温水ボイラ3とを備えている。
触媒13は、エンジン発電システム11におけるエンジンの排気口112と排ガスボイラ12の給気口121との間に配置されており、エンジン発電システム11から排気される第1排ガスG1に含まれる揮発している未燃オイルを分解する機能を有する。触媒13は、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属を用いて構成されている。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a
The
そして、触媒13によって、第1排ガスG1に含まれる未燃オイルの多くを除去することにより、未燃オイルが1段目温水ボイラ2及び2段目温水ボイラ3による廃熱回収システム1に到達する量を少なくすることができる。これにより、2段目温水ボイラ3のフィン無チューブ31への未燃オイルの付着量を低減することができる。
The
図1に示すように、本形態の排ガスボイラ12は、排ガスを利用して水蒸気を作り出す排ガス蒸気ボイラである。排ガスボイラ12の給気口121には、エンジン発電システム11から300℃以上の第1排ガスG1が供給され、排ガスボイラ12の排気口122からは、160℃程度(150〜170℃の範囲内)の第2排ガスG2が排気される。排ガスボイラ12によって作られる水蒸気は、工場等の種々のプロセスにおいて使用される。
なお、排ガスボイラ12は、排ガスを利用して水を昇温する排ガス温水ボイラとすることもできる。この場合にも、第2排ガスG2の温度は、150〜170℃の範囲内となる。
As shown in FIG. 1, the
The
1段目温水ボイラ2及び2段目温水ボイラ3は、第2排ガスG2及び第3排ガスG3の排熱によって吸収式冷凍機6に用いられる温水Wを所定の温度に加熱する熱交換器である。吸収式冷凍機6は吸収式冷温水機と呼ばれることもある。
図2、図3に示すように、1段目温水ボイラ2は、第2排ガスG2が流通する容器(図示略)と、容器内に、互いに平行に複数本並べられたフィン付チューブ21とを有している。1段目温水ボイラ2における給気口22と排気口23とは、互いに対向する位置に設けられており、複数本のフィン付チューブ21は、給気口22と排気口23とが対向する方向に直交する方向に沿って配置されている。複数本のフィン付チューブ21には、温水入口24と温水出口25とを介して、吸収式冷凍機6において用いられる温水Wが流通する。そして、第2排ガスG2が1段目温水ボイラ2の容器内を流れ、温水Wがフィン付チューブ21内を流れる際には、フィン付チューブ21を介して第2排ガスG2の排熱が温水Wに伝達される。
The first stage
As shown in FIGS. 2 and 3, the first stage
図2、図4に示すように、2段目温水ボイラ3は、第3排ガスG3が流通する容器(図示略)と、容器内に、互いに平行に複数本並べられたフィン無チューブ31とを有している。2段目温水ボイラ3においては、給気口32と排気口33とが互いに対向する位置に設けられており、複数本のフィン無チューブ31は、給気口32と排気口33とが対向する方向に直交する方向に沿って配置されている。複数本のフィン無チューブ31には、温水入口34と温水出口35とを介して、吸収式冷凍機6において用いられる温水Wが流通する。そして、第3排ガスG3が2段目温水ボイラ3の容器内を流れ、温水Wがフィン無チューブ31内を流れる際には、フィン無チューブ31を介して第3排ガスG3の排熱が温水Wに伝達される。
As shown in FIGS. 2 and 4, the second stage
図3に示すように、1段目温水ボイラ2におけるフィン付チューブ21は、チューブ211の外周に複数の伝熱フィン212を設けて形成されている。そのため、1段目温水ボイラ2は、伝熱効率が良く、コンパクトに形成することができ、排熱の単位回収量当たりの製造コストが安価である。一方、図4に示すように、2段目温水ボイラ3におけるフィン無チューブ31は、伝熱フィンを有しないチューブ311から形成されているために、シンプルな構造であり、高圧洗浄等が容易である。また、2段目温水ボイラ3は、フィン無チューブ31を用いていることにより、チューブ311の外周面に未燃オイルが蓄積したとしても、この未燃オイルが容器内を閉塞しにくくすることができる。ただし、フィン無チューブ31を用いる場合には、伝熱効率が悪く、装置が大型化し、排熱の単位回収量当たりの製造コストも高価である。
1段目温水ボイラ2による排熱の回収量と、2段目温水ボイラ3による排熱の回収量とは、工場等における廃熱回収システム1の配置スペースの制約、設備投資予算等に応じて適切に設定することができる。
As shown in FIG. 3, the
The amount of exhaust heat recovered by the first-stage
廃熱回収システム1は、図1に示すように、1段目温水ボイラ2及び2段目温水ボイラ3以外に、主排気管41、主ダンパ51、バイパス排気管42、バイパスダンパ52等を備えている。主排気管41は、排ガスボイラ12の排気口122に接続されている。主排気管41には、1段目温水ボイラ2と、1段目温水ボイラ2の、第3排ガスG3の流れの下流側に位置する2段目温水ボイラ3とが直列に並ぶ状態で配置されている。
ここで、図1、図2においては、1段目温水ボイラ2と2段目温水ボイラ3との間に主排気管41の一部が配置された状態を示す。1段目温水ボイラ2と2段目温水ボイラ3とは、主排気管41の一部を介さずに直結されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the waste heat recovery system 1 includes a
Here, FIGS. 1 and 2 show a state in which a part of the
図2に示すように、主ダンパ51は、主排気管41における、排ガスボイラ12の給気口121の付近と、主排気管41における、2段目温水ボイラ3の排気口33の付近とに配置されている。主ダンパ51は、主排気管41内において回動可能である。バイパス排気管42は、排ガスボイラ12の給気口121の付近において主排気管41から分岐しており、2段目温水ボイラ3の排気口33の付近に位置する主排気管41に繋がっている。バイパス排気管42は、排ガスボイラ12に供給される第1排ガスG1を、排ガスボイラ12、1段目温水ボイラ2及び2段目温水ボイラ3を通過させずにバイパスさせるものである。バイパスダンパ52は、バイパス排気管42内に回動可能に配置されている。
図1に示すように、主排気管41は、排熱が回収された後の第4排ガスG4を大気に排気するための煙突43に繋がれている。
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 1, the
そして、排ガスボイラ12、1段目温水ボイラ2及び2段目温水ボイラ3のメンテナンス等を行う際には、主ダンパ51によって主排気管41を閉じるとともにバイパスダンパ52によってバイパス排気管42を開ける。これにより、バイパス排気管42を利用して、第1排ガスG1を、排ガスボイラ12、1段目温水ボイラ2及び2段目温水ボイラ3を通過させずに煙突43等へ排気させることができる。
When performing maintenance on the
1段目温水ボイラ2と2段目温水ボイラ3とには、吸収式冷凍機6に用いられる温水Wを吸収式冷凍機6との間で循環させる温水配管61が並列に接続されている。温水配管61は、1段目温水ボイラ2の温水入口24と温水出口25とを介して1段目温水ボイラ2に接続され、また、2段目温水ボイラ3の温水入口34と温水出口35とを介して2段目温水ボイラ3に接続されている。各温水ボイラ2,3の温水入口24,34に繋がる温水配管61には、吸収式冷凍機6と各温水ボイラ2,3との間において温水Wを循環させるための温水用ポンプ62が配設されている。
The first stage
排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮温度は、エンジン発電システム11におけるエンジンに使用されるオイルの種類によって異なる。凝縮防止温度は、未燃オイルの凝縮温度よりも高い温度として設定され、110〜140℃の温度の範囲内から選ばれる所定の温度とすることができる。これにより、1段目温水ボイラ2におけるフィン付チューブ21に、種々の未燃オイルが付着することを防止することができる。本形態においては、凝縮防止温度は、120℃として設定する。
本形態の廃熱回収システム1においては、1段目温水ボイラ2から排気される第3排ガスG3の温度は、第2排ガスG2及び第3排ガスG3から温水Wへの熱回収量の設定を適切に行うことによって、凝縮防止温度以上に維持される。
The condensation temperature of the unburned oil contained in the exhaust gas varies depending on the type of oil used in the engine in the engine
In the waste heat recovery system 1 of this embodiment, the temperature of the third exhaust gas G3 exhausted from the first stage
吸収式冷凍機6は、冷媒を蒸発させて気化熱によって冷水を作り出す蒸発器、冷媒を吸収溶液に吸収させる吸収器、吸収溶液を濃縮するとともに吸収溶液と蒸気冷媒とを分離する再生器、及び蒸気冷媒を凝縮する擬縮器を有するものである。温水Wは、再生器において用いることができる。
The
廃熱回収システム1においては、1段目温水ボイラ2による第2排ガスG2の排熱の回収は、第3排ガスG3の温度が、第3排ガスG3に含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上にある範囲内で行われる。そして、1段目温水ボイラ2においては、フィン付チューブ21を用いて排熱を回収することにより、第2排ガスG2から、吸収式冷凍機6に用いる温水Wへの伝熱効率を高めることができる。また、フィン付チューブ21を用いた排熱の回収は、第3排ガスG3の温度が凝縮防止温度以上にある範囲内までしか行われず、洗浄が困難である伝熱フィン212に、未燃オイルが凝縮して付着することを防止することができる。
なお、第3排ガスG3の温度は、1段目温水ボイラ2の排気口23に配置した温度計を用いて監視することができる。
In the waste heat recovery system 1, the exhaust heat recovery of the second exhaust gas G2 by the first stage
The temperature of the third exhaust gas G3 can be monitored using a thermometer arranged at the
また、2段目温水ボイラ3による第3排ガスG3の排熱の回収は、第4排ガスG4の温度が、凝縮防止温度よりも低い温度になるまで行う。そして、2段目温水ボイラ3においては、フィン無チューブ31を用いて排熱を回収することにより、洗浄が困難である伝熱フィンが存在せず、チューブ311の外周面に付着した未燃オイルを高圧洗浄等によって容易に洗浄することができる。
Further, the recovery of the exhaust heat of the third exhaust gas G3 by the second stage
それ故、本形態の廃熱回収システム1及びコージェネレーションシステム10によれば、排熱の回収量を効果的に高めるとともに、未燃オイルの除去作業を容易にすることができる。
Therefore, according to the waste heat recovery system 1 and the
(実施形態2)
本形態においては、廃熱回収システム1を設計する方法として、1段目温水ボイラ2のフィン付チューブ21の伝熱面積を設定する方法について説明する。
フィン付チューブ21の伝熱面積を設定するに当たっては、一般的な熱交換器の伝熱面積の設計に使用される計算式を用いることができる。
(Embodiment 2)
In this embodiment, as a method for designing the waste heat recovery system 1, a method for setting the heat transfer area of the
In setting the heat transfer area of the
具体的には、1段目温水ボイラ2の熱交換量Qは、1段目温水ボイラ2の熱通過率K、フィン付チューブ21の伝熱面積A、対数平均温度差ΔTmを用いて、Q=K・A・ΔTmの式によって表される。ここで、熱交換量Qは、1段目温水ボイラ2の給気口22における第2排ガスG2の温度、1段目温水ボイラ2の排気口23における第3排ガスG3の温度、第2排ガスG2の流量、及び第2排ガスG2の比熱を用いて計算される。また、熱通過率Kは、フィン付チューブ21の材質、厚み、形状、第2排ガスG2の流速、及び温水Wの流速を用いて計算される。また、対数平均温度差ΔTmは、1段目温水ボイラ2の給気口22における第2排ガスG2の温度、1段目温水ボイラ2の排気口23における第3排ガスG3の温度、フィン付チューブ21の温水入口24における温水Wの温度、及びフィン付チューブ21の温水出口25における温水Wの温度を用いて計算される。
Specifically, the heat exchange amount Q of the first-stage
そして、伝熱面積Aは、上記計算によって求められた熱交換量Q、熱通過率K及び対数平均温度差ΔTmをA=Q/(K・ΔTm)の式に代入して求められる。
このように、1段目温水ボイラ2の伝熱面積Aを適切に求めることにより、1段目温水ボイラ2による排熱の回収量を適切に設定することができる。そして、1段目温水ボイラ2から排気される第3排ガスG3の温度を、凝縮防止温度以上に保つことが容易になる。
また、2段目温水ボイラ3による排熱の回収量は、排熱を回収する最終温度である第4排ガスG4の温度に応じて適宜設定することができる。
なお、本形態においても、廃熱回収システム1の構成は、実施形態1と同様である。
The heat transfer area A is obtained by substituting the heat exchange amount Q, the heat passage rate K, and the logarithmic average temperature difference ΔTm obtained by the above calculation into an equation of A = Q / (K · ΔTm).
Thus, the amount of exhaust heat recovered by the first stage
Further, the amount of exhaust heat recovered by the second stage
In this embodiment, the configuration of the waste heat recovery system 1 is the same as that of the first embodiment.
本発明は、実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態に適用することが可能である。 The present invention is not limited only to the embodiments, and can be applied to further different embodiments without departing from the scope of the invention.
1 廃熱回収システム
10 コージェネレーションシステム
11 エンジン発電システム
12 排ガスボイラ
13 触媒
2 1段目温水ボイラ
3 2段目温水ボイラ
21 フィン付チューブ
31 フィン無チューブ
6 吸収式冷凍機
61 温水配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waste
Claims (4)
上記排ガスボイラから排気される第2排ガスの排熱を回収する1段目温水ボイラと、
該1段目温水ボイラから排気される第3排ガスの排熱を回収する2段目温水ボイラと、を備え、
上記1段目温水ボイラは、上記第2排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第2排ガスの排熱を回収して、該第2排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第3排ガスを排気するよう構成されており、
上記2段目温水ボイラは、上記第3排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第3排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第4排ガスを排気するよう構成されている、廃熱回収システム。 A waste heat recovery system disposed on the downstream side of the flow of the first exhaust gas of an exhaust gas boiler that recovers exhaust heat of the first exhaust gas exhausted from an engine power generation system that generates power by combustion of the engine,
A first stage hot water boiler that recovers exhaust heat of the second exhaust gas exhausted from the exhaust gas boiler;
A second-stage hot water boiler that recovers exhaust heat of the third exhaust gas exhausted from the first-stage hot water boiler;
The first stage hot water boiler has a finned tube that allows the second exhaust gas to pass through, recovers exhaust heat of the second exhaust gas, and prevents condensation of unburned oil contained in the second exhaust gas. It is configured to exhaust the third exhaust gas above the condensation prevention temperature,
The second stage hot water boiler has a finless tube that allows the third exhaust gas to pass through, collects exhaust heat of the third exhaust gas, and exhausts the fourth exhaust gas lower than the condensation prevention temperature. Waste heat recovery system.
上記1段目温水ボイラと上記2段目温水ボイラとには、上記温水を上記吸収式冷凍機との間で循環させる温水配管が並列に接続されている、請求項1又は2に記載の廃熱回収システム。 The first-stage hot water boiler and the second-stage hot water boiler heat the hot water used in the absorption chiller to a predetermined temperature by exhaust heat of the second exhaust gas and the third exhaust gas,
The waste according to claim 1 or 2, wherein a warm water pipe for circulating the warm water between the first stage hot water boiler and the second stage warm water boiler is connected in parallel with the absorption refrigerator. Heat recovery system.
該エンジン発電システムから排気される第1排ガスの排熱を回収する排ガスボイラと、
該排ガスボイラから排気される第2排ガスの排熱を回収する1段目温水ボイラと、
該1段目温水ボイラから排気される第3排ガスの排熱を回収する2段目温水ボイラと、を備え、
上記エンジン発電システムと上記排ガスボイラとの間には、上記第1排ガスに含まれる未燃オイルを分解する触媒が配置されており、
上記1段目温水ボイラは、上記第2排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第2排ガスの排熱を回収して、該第2排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第3排ガスを排気するよう構成されており、
上記2段目温水ボイラは、上記第3排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第3排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第4排ガスを排気するよう構成されている、コージェネレーションシステム。 An engine power generation system that generates power by combustion of the engine;
An exhaust gas boiler for recovering exhaust heat of the first exhaust gas exhausted from the engine power generation system;
A first stage hot water boiler for recovering exhaust heat of the second exhaust gas exhausted from the exhaust gas boiler;
A second-stage hot water boiler that recovers exhaust heat of the third exhaust gas exhausted from the first-stage hot water boiler;
Between the engine power generation system and the exhaust gas boiler, a catalyst for decomposing unburned oil contained in the first exhaust gas is disposed,
The first stage hot water boiler has a finned tube that allows the second exhaust gas to pass through, recovers exhaust heat of the second exhaust gas, and prevents condensation of unburned oil contained in the second exhaust gas. It is configured to exhaust the third exhaust gas above the condensation prevention temperature,
The second stage hot water boiler has a finless tube that allows the third exhaust gas to pass through, collects exhaust heat of the third exhaust gas, and exhausts the fourth exhaust gas lower than the condensation prevention temperature. Cogeneration system.
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