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JP5686285B2 - Boiler blow water heat recovery system - Google Patents

Boiler blow water heat recovery system Download PDF

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JP5686285B2
JP5686285B2 JP2010284816A JP2010284816A JP5686285B2 JP 5686285 B2 JP5686285 B2 JP 5686285B2 JP 2010284816 A JP2010284816 A JP 2010284816A JP 2010284816 A JP2010284816 A JP 2010284816A JP 5686285 B2 JP5686285 B2 JP 5686285B2
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Description

本発明は、ボイラから排出されるブロー水の熱を回収してボイラの給気(燃焼用空気)を加熱(予熱)するようにしたボイラブロー水の熱回収システムに関するものである。   The present invention relates to a heat recovery system for boiler blow water that recovers heat of blow water discharged from a boiler and heats (preheats) supply air (combustion air) of the boiler.

ボイラにおいては、腐食を防止するためにカルシウムイオンやマグネシウムイオンをナトリウムイオンに交換したイオン交換水等の軟水が用いられるとともに、アルカリ性剤が添加剤としてボイラ水に加えられ、ボイラ水のpHが11前後(アルカリ性)に調整されて運転管理されている。   In the boiler, soft water such as ion-exchanged water obtained by exchanging calcium ions or magnesium ions with sodium ions is used to prevent corrosion, and an alkaline agent is added to the boiler water as an additive, so that the pH of the boiler water is 11 The operation is adjusted to the front and back (alkaline).

而して、ボイラでは、蒸気の発生によってボイラ水中のミネラル分等の不純物やアルカリ性剤が濃縮されるが、ボイラ水中の不純物やアルカリ性剤の濃度が高くなるとスケール等が発生したり、蒸気の乾き度の維持が困難となるという問題が発生する。このため、ボイラでは、不純物やアルカリ性剤の濃度が高いボイラ水の一部をブロー水として排出(ブローダウン)し、残ったボイラ水を補給水で希釈することが行われている。この場合、排出されるブロー水のpHは11前後とアルカリ性が強いため、中和装置において酸を用いてブロー水のpHが5〜9程度の中性領域の値となるよう中和してから放流するようにしている(例えば、特許文献1参照)。   Thus, in the boiler, the generation of steam concentrates impurities such as minerals in the boiler water and the alkaline agent. However, when the concentration of the impurity and alkaline agent in the boiler water becomes high, scale and the like are generated, and the steam is dried. The problem that the maintenance of the degree becomes difficult occurs. For this reason, in boilers, a part of boiler water having a high concentration of impurities and alkaline agent is discharged (blow down) as blow water, and the remaining boiler water is diluted with makeup water. In this case, since the pH of the blown water discharged is strong at around 11, it is neutralized with an acid in the neutralizer so that the pH of the blown water becomes a value in the neutral region of about 5-9. It is made to discharge (for example, refer patent document 1).

中和装置には、炭酸ガスをブロー水に混合させることによって、ブロー水中に含まれる強アルカリ成分由来のNa やK 等の陽イオンに炭酸塩を形成させ、ブロー水のpHを緩やかに中性領域の値に導くようにしたものが知られている。この場合、炭酸ガスは高温のブロー水に吸収されにくいため、中和装置においてブロー水を多量の冷却水によって希釈して温度を40℃以下まで下げた後、このブロー水に炭酸ガスを吹き込んで吸収させるようにしている。 In the neutralizer, carbon dioxide is mixed with blow water to form carbonates on cations such as Na + and K + derived from strong alkali components contained in the blow water, and the pH of the blow water is moderated. The one that leads to the value of the neutral region is known. In this case, since carbon dioxide gas is difficult to be absorbed by the high-temperature blow water, the blow water is diluted with a large amount of cooling water in the neutralizer and the temperature is lowered to 40 ° C. or lower, and then carbon dioxide gas is blown into the blow water. I try to absorb it.

ところで、ボイラから排出されるブロー水はかなりの熱エネルギを有しているため、この熱エネルギを回収して再利用することが望まれる。例えば、特許文献2には、ボイラから排出されるブロー水をフラッシュタンクに導入して減圧することによって低圧蒸気と温水とに分離し、分離された低圧蒸気を圧縮機によって圧縮して高圧の蒸気にして吐出するようにしたエネルギ回収システムが提案されている。   By the way, since the blow water discharged | emitted from a boiler has considerable thermal energy, it is desired to collect | recover and reuse this thermal energy. For example, in Patent Document 2, blow water discharged from a boiler is introduced into a flash tank and decompressed to separate low-pressure steam and hot water, and the separated low-pressure steam is compressed by a compressor to generate high-pressure steam. Thus, an energy recovery system that discharges the water has been proposed.

又、特許文献3には、ボイラへの給水をヒートポンプによって加熱(予熱)したり、ボイラに供給される給気(燃焼用空気)をボイラからの排出ガスによって加熱(予熱)するようにした蒸気供給システムが提案されている。   In Patent Document 3, steam supplied to a boiler is heated (preheated) with a heat pump, or supply air (combustion air) supplied to the boiler is heated (preheated) with exhaust gas from the boiler. A supply system has been proposed.

特開2005−000755号公報JP 2005-000755 A 特開2009−250582号公報JP 2009-250582 A 特開2006−308164号公報JP 2006-308164 A

しかしながら、従来のようにボイラから排出されるブロー水を中和装置において多量の冷却水で希釈して温度を40℃以下まで下げ、pHを中性付近にするためには、多量の冷却水を必要とするという問題がある。又、かなりの熱エネルギを有するブロー水をそのまま排出することはエネルギの利用効率が悪く、ボイラの運転コストを下げることができないという問題もある。   However, in order to reduce the temperature to 40 ° C. or less by diluting the blow water discharged from the boiler with a large amount of cooling water in the neutralizer as in the prior art, and to make the pH near neutral, a large amount of cooling water is used. There is a problem of need. Further, discharging blow water having a considerable amount of thermal energy as it is has a problem that the efficiency of energy use is poor and the operating cost of the boiler cannot be reduced.

特許文献2において提案されたエネルギ回収システムにはフラッシュタンクと圧縮機を要する他、フラッシュタンクにおいて分離された温水をそのまま排出するため、この温水が有する熱エネルギを回収することができないという問題がある。又、特許文献3において提案された蒸気供給システムはブロー水の熱エネルギを回収する方式を採用していない。   In addition to requiring a flash tank and a compressor, the energy recovery system proposed in Patent Document 2 has a problem that the hot water separated in the flash tank is discharged as it is, so that the thermal energy of the hot water cannot be recovered. . Further, the steam supply system proposed in Patent Document 3 does not employ a method for recovering the thermal energy of blow water.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とする処は、ブロー水を多量の冷却水によって冷却する必要がなく、ブロー水が有する熱エネルギを回収してボイラへの給気を加熱することによってボイラの運転コストを下げることができるボイラブロー水の熱回収システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is that it is not necessary to cool the blow water with a large amount of cooling water, and the heat energy of the blow water is recovered to supply air to the boiler. It is providing the heat recovery system of the boiler blow water which can reduce the operating cost of a boiler by heating.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、ボイラから排出されるブロー水の熱をヒートポンプによって汲み上げ、その熱によってボイラへの給気を加熱するボイラブロー水の熱回収システムであって、ボイラから排出されるブロー水は、冷却用熱交換器を介さずに、ブロー槽に導入されて貯留され、ブロー槽に貯留されたブロー水を、前記ヒートポンプのエバポレータに循環させて、前記ヒートポンプのエバポレータにおける冷媒との熱交換によって冷却するとともに、ヒートポンプのコンデンサにおける冷媒の凝縮熱によってボイラへの給気を加熱し、前記ヒートポンプのエバポレータにおける冷媒との熱交換によって冷却されたブロー槽内のブロー水を、排水ポンプを介して中和装置に送り、炭酸ガスボンベからの炭酸ガスと混合して中和することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a heat recovery system for boiler blow water that pumps up heat of blow water discharged from the boiler by a heat pump and heats supply air to the boiler by the heat. The blow water discharged from the boiler is introduced and stored in the blow tank without going through the cooling heat exchanger, and the blow water stored in the blow tank is circulated to the evaporator of the heat pump, so that the heat pump The blow water in the blow tank is cooled by heat exchange with the refrigerant in the evaporator, the supply air to the boiler is heated by the heat of condensation of the refrigerant in the condenser of the heat pump, and is cooled by the heat exchange with the refrigerant in the evaporator of the heat pump. Is fed to the neutralizer via a drain pump and mixed with carbon dioxide from a carbon dioxide cylinder. Characterized in that it to neutralize.

本発明によれば、ボイラから排出されるブロー水をヒートポンプのエバポレータにおける冷媒との熱交換によって冷却するようにしたため、ブロー水を多量の冷却水によって冷却する必要がなく、冷却設備が不要となって設備費を削減することができる。又、ヒートポンプのコンデンサにおける冷媒の凝縮熱によってボイラへの給気(燃焼用空気)を加熱(予熱)するようにしたため、所定温度及び所定量の蒸気を発生させるために必要な燃料が少なくて済み、その分だけ燃料コストを削減しボイラの運転コストを下げることこができる。   According to the present invention, since the blow water discharged from the boiler is cooled by heat exchange with the refrigerant in the evaporator of the heat pump, it is not necessary to cool the blow water with a large amount of cooling water, and cooling equipment is unnecessary. Equipment costs can be reduced. Also, since the supply air (combustion air) to the boiler is heated (preheated) by the heat of condensation of the refrigerant in the heat pump condenser, less fuel is required to generate a predetermined temperature and a predetermined amount of steam. Therefore, the fuel cost can be reduced by that amount, and the operating cost of the boiler can be reduced.

更に、中和装置においては、ヒートポンプのエバポレータにおける冷媒との熱交換によって冷却されたブロー水に例えば炭酸ガスを吹き込むことによって、炭酸ガスがブロー水に混合されて該ブロー水が効率良く中和される。   Further, in the neutralization device, for example, carbon dioxide gas is blown into blow water cooled by heat exchange with the refrigerant in the evaporator of the heat pump, so that carbon dioxide gas is mixed with the blow water and the blow water is efficiently neutralized. The

本発明に係るボイラブロー水の熱回収システムの構成図である。It is a lineblock diagram of the heat recovery system of boiler blow water concerning the present invention. 本発明に係るボイラブロー水の熱回収システムに用いられるヒートポンプにおける冷媒の状態変化を示すモリエル線図である。It is a Mollier diagram which shows the state change of the refrigerant | coolant in the heat pump used for the heat recovery system of the boiler blow water which concerns on this invention.

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明に係るボイラブロー水の熱回収システムの構成図、図2は同熱回収システムに用いられるヒートポンプにおける冷媒の状態変化を示すモリエル線図である。   FIG. 1 is a configuration diagram of a heat recovery system for boiler blow water according to the present invention, and FIG. 2 is a Mollier diagram showing changes in refrigerant state in a heat pump used in the heat recovery system.

図1に示す熱回収システムは、ボイラ1から排出されるブロー水の熱をヒートポンプ2によって汲み上げ、その熱によってボイラ1への給気(燃焼用空気)を加熱(予熱)するものであって、ボイラ1からはブロー水導入管3が延びており、このブロー水導入管3は、ブロー水を貯留するブロー槽4の上部に開口している。尚、本実施の形態に係るボイラ1では、ファン5によって給気(燃焼用空気)が供給され、この給気に燃料(油又はガス)が噴射されて所定空燃比(A/F)の混合気が形成され、この混合気がボイラ1の燃焼部において燃焼することによってボイラ1において所定温度及び所定量の蒸気が発生する。   The heat recovery system shown in FIG. 1 pumps up the heat of blow water discharged from the boiler 1 by a heat pump 2, and heats (preheats) the supply air (combustion air) to the boiler 1 by the heat. A blow water introduction pipe 3 extends from the boiler 1, and the blow water introduction pipe 3 is opened at an upper portion of a blow tank 4 for storing blow water. In the boiler 1 according to the present embodiment, supply air (combustion air) is supplied by the fan 5, and fuel (oil or gas) is injected into the supply air to mix a predetermined air-fuel ratio (A / F). Gas is formed, and this air-fuel mixture burns in the combustion section of the boiler 1, thereby generating a predetermined temperature and a predetermined amount of steam in the boiler 1.

上記ブロー槽4からはブロー水排出管6が延びており、このブロー水排出管6には排水ポンプ7と炭酸ガス吸込部8及び反応筒9が設けられている。又、ブロー水排出管6の前記排水ポンプ7と前記炭酸ガス吸込部8の間には炭酸ガスボンベ10から延びるガス吹込管11が接続されている。ここで、炭酸ガス吸込部8と反応筒9及び炭酸ガスボンベ10は中和装置12を構成している。   A blow water discharge pipe 6 extends from the blow tank 4, and a drain pump 7, a carbon dioxide suction part 8, and a reaction cylinder 9 are provided in the blow water discharge pipe 6. A gas blowing pipe 11 extending from the carbon dioxide gas cylinder 10 is connected between the drain pump 7 of the blow water discharge pipe 6 and the carbon dioxide suction section 8. Here, the carbon dioxide suction part 8, the reaction cylinder 9, and the carbon dioxide cylinder 10 constitute a neutralizer 12.

前記ヒートポンプ2は、基本的にコンプレッサ13、コンデンサ14、減圧手段としての膨張弁15及びエバポレータ16を冷媒配管L1,L2,L3,L4によって接続して構成されている。そして、エバポレータ16と前記ブロー槽4とはブロー水管17,18によって接続されており、一方のブロー水管17には循環ポンプ19が設けられている。又、前記コンデンサ14は、ボイラ1の燃焼部に給気が供給される給気通路に設置されている。尚、本実施の形態では、ヒートポンプ2を循環する冷媒としてはフロン系のHCFC(R−22)を用いた。   The heat pump 2 is basically configured by connecting a compressor 13, a condenser 14, an expansion valve 15 as a decompression means, and an evaporator 16 by refrigerant pipes L1, L2, L3, and L4. The evaporator 16 and the blow tank 4 are connected by blow water pipes 17 and 18, and a circulation pump 19 is provided in one blow water pipe 17. The condenser 14 is installed in an air supply passage through which air is supplied to the combustion section of the boiler 1. In the present embodiment, a chlorofluorocarbon-based HCFC (R-22) is used as the refrigerant circulating in the heat pump 2.

而して、ボイラ1が運転されて蒸気が発生すると、ボイラ水中のミネラル分等の不純物やアルカリ性剤が濃縮されるため、濃縮された濃度の高いボイラ水の一部がブロー水としてブロー水導入管3からブロー槽4へと導入されて貯留される。尚、ボイラ1に残ったボイラ水は補給水によって希釈されて所定の水質が保持される。   Thus, when the boiler 1 is operated and steam is generated, impurities such as minerals and alkaline agent in the boiler water are concentrated, so that a part of the concentrated high boiler water is introduced as blow water. It is introduced from the tube 3 into the blow tank 4 and stored. The boiler water remaining in the boiler 1 is diluted with makeup water to maintain a predetermined water quality.

ブロー槽4に貯留された高温のブロー水は、循環ポンプ19によってブロー水管17からヒートポンプ2のエバポレータ16へと導入され、ここでの冷媒との熱交換によって冷却される。即ち、後述のようにブロー水が保有する熱はエバポレータ16において冷媒の蒸発潜熱として奪われるために該ブロー水が冷却され、冷却されたブロー水はブロー水管18を通ってブロー槽4へと戻され、以下、同様の作用が繰り返されてブロー槽4内のブロー水が順次冷却される。   The high-temperature blow water stored in the blow tank 4 is introduced from the blow water pipe 17 to the evaporator 16 of the heat pump 2 by the circulation pump 19 and cooled by heat exchange with the refrigerant here. That is, as will be described later, since the heat held in the blow water is taken away as latent heat of evaporation of the refrigerant in the evaporator 16, the blow water is cooled, and the cooled blow water returns to the blow tank 4 through the blow water pipe 18. Thereafter, the same operation is repeated, and the blow water in the blow tank 4 is sequentially cooled.

上述のようにして冷却されたブロー槽4内のブロー水は、排水ポンプ7によって汲み上げられてブロー水排出管6を流れるが、その過程で炭酸ガスボンベ10からガス吹込管11を経て供給される炭酸ガスが炭酸ガス吸込部8に吸い込まれ、吸い込まれた炭酸ガスは反応筒9においてブロー水と接触してブロー水に混合され、pH11程度のアルカリ性の強いブロー水が中和されてそのpHが5〜9程度に中和される。この場合、ブロー水は冷却されてその温度が下げられているため、炭酸ガスのブロー水への吸収が効率良くなされる。尚、本実施の形態では、温度80℃のブロー水が冷却されて温度40℃まで下げられる。   The blow water in the blow tank 4 cooled as described above is pumped up by the drain pump 7 and flows through the blow water discharge pipe 6. In the process, carbon dioxide supplied from the carbon dioxide gas cylinder 10 through the gas blow pipe 11 is supplied. The gas is sucked into the carbon dioxide suction section 8, and the sucked carbon dioxide gas is brought into contact with the blow water in the reaction tube 9 and mixed with the blow water, and the alkaline alkaline blow water having a pH of about 11 is neutralized to have a pH of 5 Neutralized to about ~ 9. In this case, since the blow water is cooled and the temperature thereof is lowered, the carbon dioxide gas is efficiently absorbed into the blow water. In the present embodiment, blow water having a temperature of 80 ° C. is cooled to a temperature of 40 ° C.

そして、中和装置12において炭酸ガスによって中和されたブロー水は、反応筒9からブロー水排出管6を通って放流される。   Then, the blow water neutralized with carbon dioxide gas in the neutralizer 12 is discharged from the reaction tube 9 through the blow water discharge pipe 6.

他方、ヒートポンプ2のコンデンサ14においては、ここを通過する給気が冷媒の凝縮熱によって加熱(予熱)され、この加熱された給気がボイラ1へと供給されて混合気の形成に供される。尚、本実施の形態では、温度20℃の給気が温度36.5℃まで加熱される。   On the other hand, in the condenser 14 of the heat pump 2, the supply air that passes through the condenser 14 is heated (preheated) by the heat of condensation of the refrigerant, and this heated supply air is supplied to the boiler 1 to be used for forming an air-fuel mixture. . In the present embodiment, the supply air at a temperature of 20 ° C. is heated to a temperature of 36.5 ° C.

ここで、ヒートポンプ2における冷媒の状態変化を図2に示すモリエル線図(P−i線図)に基づいて説明する。   Here, the state change of the refrigerant in the heat pump 2 will be described based on the Mollier diagram (Pi diagram) shown in FIG.

コンプレッサ13が不図示の電動モータによって駆動されると、図2のaにて示す状態(圧力P 、エンタルピi )にあるガス冷媒(温度20℃)がコンプレッサ13によって圧縮されて図2にbにて示す状態(圧力P 、エンタルピi )の高温(70℃)・高圧のガス冷媒となり(圧縮行程)、このガス冷媒は冷媒配管L1を通ってコンデンサ14へと導入される。尚、このときのコンプレッサ13の圧縮動力W(熱量換算)は(i −i )で表され、本実施の形態ではW=30kJ/kgである。 When the compressor 13 is driven by an electric motor (not shown), the gas refrigerant (temperature 20 ° C.) in the state (pressure P 1 , enthalpy i 1 ) shown in FIG. It becomes a high-temperature (70 ° C.) and high-pressure gas refrigerant in the state indicated by b (pressure P 2 , enthalpy i 2 ) (compression stroke), and this gas refrigerant is introduced into the condenser 14 through the refrigerant pipe L1. Note that the compression power W (calorie conversion) of the compressor 13 at this time is represented by (i 2 −i 1 ), and in this embodiment, W = 30 kJ / kg.

コンデンサ14では高温(70℃)・高圧のガス冷媒が給気に凝縮潜熱Q を放出して該給気を加熱(予熱)し、図2のb→cへと状態変化(相変化)して液化し(凝縮行程)、図2にcにて示す過冷却状態(圧力P 、エンタルピi )の高圧液冷媒(温度20℃)となる。尚、このときの冷媒の凝縮潜熱Q は(i −i )で表され、本実施の形態ではQ =190kJ/kgであって、この凝縮潜熱Q によって温度20℃の給気が温度36.5℃まで加熱(予熱)される。 In the condenser 14, the high-temperature (70 ° C.) and high-pressure gas refrigerant releases the condensation latent heat Q 2 to the supply air to heat (preheat) the supply air, and the state changes from b to c in FIG. 2 (phase change). Then, it is liquefied (condensation process) and becomes a high-pressure liquid refrigerant (temperature 20 ° C.) in a supercooled state (pressure P 2 , enthalpy i 3 ) shown in FIG. Incidentally, the condensation latent heat Q 2 of the refrigerant at this time is represented by (i 2 -i 3), in this embodiment a Q 2 = 190kJ / kg, the supply air temperature 20 ° C. This condensation latent heat Q 2 Is heated (preheated) to a temperature of 36.5 ° C.

上述のようにコンデンサ14において液化及び過冷却された高圧液冷媒は、コンデンサ14から冷媒配管L2を通って膨張弁15に向かい、この膨張弁15を通過することによって減圧されて断熱膨張(等エンタルピ膨張)し(膨張行程)、図2のc→dの状態(圧力P 、エンタルピi )へと状態変化し、その一部がガス化する。そして、一部がガス化した冷媒(温度20℃)は冷媒配管L3を通ってエバポレータ16に導入され、該エバポレータ16を通過する過程でブロー水から蒸発潜熱Q を奪って蒸発及び過熱され(蒸発行程)、図2のd→aの状態(圧力P 、エンタルピi )のガス冷媒となる。このときの冷媒の蒸発潜熱Q は(i −i )で表され、本実施の形態ではQ =160kJ/kgであって、この蒸発潜熱Q によって温度80℃のブロー水は冷却されてその温度が40℃まで下がる。 The high-pressure liquid refrigerant liquefied and supercooled in the condenser 14 as described above passes from the condenser 14 through the refrigerant pipe L2 to the expansion valve 15 and is reduced in pressure by passing through the expansion valve 15 to be adiabatic expansion (isoenthalpy). 2) (expansion stroke), the state changes to the state of c → d (pressure P 1 , enthalpy i 3 ) in FIG. 2, and a part thereof is gasified. The partially gasified refrigerant (temperature 20 ° C.) is introduced into the evaporator 16 through the refrigerant pipe L3, evaporated and superheated by blowing water while passing through the evaporator 16 deprives vaporization latent heat Q 1 ( (Evaporation process), the gas refrigerant in the state of d → a (pressure P 1 , enthalpy i 1 ) in FIG. At this time, the latent heat of vaporization Q 1 of the refrigerant is expressed by (i 1 −i 3 ). In this embodiment, Q 1 = 160 kJ / kg, and the latent heat of vapor Q 1 cools the blow water having a temperature of 80 ° C. The temperature drops to 40 ° C.

而して、エバポレータ16において蒸発したガス冷媒(温度20℃)は、冷媒ラインL4を通ってコンプレッサ13へと導かれ、前述のようにコンプレッサ13によって再び圧縮され、以後は前述と同様の作用を繰り返してブロー水を冷却するとともに、給気を加熱(予熱)する。尚、本実施の形態に係るヒートポンプ2の成績係数(COP)はQ /W=190(kJ/h)/30(kJ/h)=6.3である。 Thus, the gas refrigerant (temperature 20 ° C.) evaporated in the evaporator 16 is guided to the compressor 13 through the refrigerant line L4, and is compressed again by the compressor 13 as described above. Thereafter, the same operation as described above is performed. The blow water is repeatedly cooled and the supply air is heated (preheated). The coefficient of performance (COP) of the heat pump 2 according to the present embodiment is Q 2 / W = 190 (kJ / h) / 30 (kJ / h) = 6.3.

以上のように、本実施の形態では、ボイラ1から排出される温度80℃のブロー水をヒートポンプ2のエバポレータ16における冷媒との熱交換(冷媒の蒸発潜熱Q )によって温度40℃まで冷却するようにしたため、従来のようにブロー水を多量の冷却水によって冷却する必要がなく、冷却設備が不要となって設備費を削減することができる。このときのブロー水からの熱回収量Qは、ブロー水の流量G(=250kg/h)、比熱c(=1kJ/kg℃)、温度差ΔT(=40℃)を用いて次式にて表される。 As described above, in the present embodiment, blow water having a temperature of 80 ° C. discharged from the boiler 1 is cooled to a temperature of 40 ° C. by heat exchange with the refrigerant in the evaporator 16 of the heat pump 2 (the latent heat of vaporization Q 1 of the refrigerant). As a result, it is not necessary to cool the blow water with a large amount of cooling water as in the prior art, so that no cooling equipment is required and equipment costs can be reduced. The heat recovery amount Q from the blow water at this time is expressed by the following equation using the flow rate G (= 250 kg / h) of the blow water, the specific heat c (= 1 kJ / kg ° C.), and the temperature difference ΔT (= 40 ° C.). expressed.

Q=G×c×ΔT=250(kg/h)×1(kJ/kg℃)×40(℃)
=10000kJ/h=11.6kW … (1)
又、ヒートポンプ2のコンデンサ14における冷媒の凝縮熱Q によってボイラ1への給気(燃焼用空気)を加熱(予熱)するようにしたため、所定温度及び所定量の蒸気を発生させるために必要な燃焼エネルギが下がり、その分だけ燃料コストが削減されてボイラ1の運転コストが下げられる。
Q = G × c × ΔT = 250 (kg / h) × 1 (kJ / kg ° C.) × 40 (° C.)
= 10000 kJ / h = 11.6 kW (1)
Furthermore, because of the by condensation heat Q 2 of the refrigerant in the condenser 14 of the heat pump 2 to heat the supply air (combustion air) to the boiler 1 (preheat) required for generating a predetermined temperature and a predetermined amount of steam The combustion energy is reduced, the fuel cost is reduced accordingly, and the operating cost of the boiler 1 is reduced.

ここで、ブロー水から回収した熱量Q(=10000kJ/h)、温度20℃の給気の温度上昇ΔT、給気の流量G(=2515kg/h)、空気の比熱c(=0.241kJ/kg℃)とすると次式が成り立つ。   Here, the amount of heat Q recovered from the blow water (= 10000 kJ / h), the temperature rise ΔT of the supply air at a temperature of 20 ° C., the flow rate G of the supply air (= 2515 kg / h), the specific heat c of the air (= 0.241 kJ / h) kg kg)), the following equation holds:

Q=G×c×ΔT … (2)
従って、(2)式より給気の温度上昇ΔTは次式によって求められる。
Q = G × c × ΔT (2)
Therefore, the temperature increase ΔT of the supply air can be obtained by the following equation from the equation (2).

ΔT=Q/(G×c)
=10000(kJ/h)/(2515(kg/h)×0.241kJ/kg℃))
=16.5℃ … (3)
従って、温度20℃の給気はコンデンサ14における冷媒との熱交換によって温度36.5℃まで加熱(予熱)される。
ΔT = Q / (G × c)
= 10000 (kJ / h) / (2515 (kg / h) × 0.241 kJ / kg ° C.))
= 16.5 ° C (3)
Accordingly, the supply air at a temperature of 20 ° C. is heated (preheated) to a temperature of 36.5 ° C. by heat exchange with the refrigerant in the condenser 14.

次に、本発明に係るボイラブロー水の熱回収システムを用いたときのボイラ1の運転コストの増減を試算すると以下のようになる。   Next, when the increase / decrease in the operating cost of the boiler 1 when using the boiler blow water heat recovery system according to the present invention is calculated, it is as follows.

燃料の発熱量は9700kcal/m Nであるため、ブロー水から回収した熱量10000kJ/h((1)式参照)によって燃料が次式によって求められる量だけ節約される。 Since the calorific value of the fuel is 9700 kcal / m 3 N, the amount of heat recovered from the blow water is 10000 kJ / h (see formula (1)), and the fuel is saved by the amount obtained by the following formula.

10000(kcal/h)/9700lcal(kcal/m N) =1.03m N/h
燃料の単価を60円/m Nとすると、燃費は、
60円/m N×1.03m N/h=61.8円/h … (4)
だけ節約される。
10,000 (kcal / h) / 9700 lcal (kcal / m 3 N) = 1.03 m 3 N / h
If the unit price of fuel is 60 yen / m 3 N, the fuel efficiency is
60 yen / m 3 N × 1.03m 3 N / h = 61.8 yen / h ... (4)
Only saved.

他方、ヒートポンプ2のコンプレッサ13を駆動するために必要に電力は、ブロー水からの熱回収量Q(=11.6kW(電力換算))と成績係数(COP)=6.3から次式のように求められる。   On the other hand, the electric power necessary for driving the compressor 13 of the heat pump 2 is expressed as the following equation from the heat recovery amount Q (= 11.6 kW (electric power conversion)) from the blow water and the coefficient of performance (COP) = 6.3. Is required.

11.6kW/6.3=1.84kW
電気料の単価を15円/kWhとすると、電気料は、
15円/kWh×1.84kW=27.6円/h … (5)
だけ増加する。
11.6kW / 6.3 = 1.84kW
If the unit price of electricity charges is 15 yen / kWh,
15 yen / kWh × 1.84 kW = 27.6 yen / h (5)
Only increase.

従って、(4)式と(5)式より、ボイラ1の運転コストは、
61.8円/h−27.6円/h=34.2円/h … (6)
だけ下がることとなる。
Therefore, from the equations (4) and (5), the operating cost of the boiler 1 is
61.8 yen / h-27.6 yen / h = 34.2 yen / h (6)
Will only go down.

又、本実施の形態では、中和装置12において、ヒートポンプ2のエバポレータ16における冷媒との熱交換によって40℃まで温度が下げられたブロー水に炭酸ガスを吹き込むようにしたため、炭酸ガスがブロー水に混合されてブロー水が効率良く中和されるという効果も得られる。   In the present embodiment, since carbon dioxide gas is blown into blow water whose temperature has been lowered to 40 ° C. by heat exchange with the refrigerant in the evaporator 16 of the heat pump 2 in the neutralization device 12, the carbon dioxide gas is blown water. It is also possible to obtain an effect that the blow water is neutralized efficiently.

尚、本実施の形態では、ブロー水の中和に炭酸ガスボンベ10に充填された炭酸ガスを用いたが、ボイラ1から排出される排気ガスをブロー水に吹き込み、この排気ガス中に含まれる炭酸ガスによってブロー水を中和するようにしても良い。   In this embodiment, the carbon dioxide gas filled in the carbon dioxide gas cylinder 10 is used for neutralizing the blow water. However, the exhaust gas discharged from the boiler 1 is blown into the blow water, and the carbon dioxide contained in the exhaust gas. You may make it neutralize blow water with gas.

1 ボイラ
2 ヒートポンプ
3 ブロー水排出管
4 ブロー槽
5 ファン
6 ブロー水排出管
7 排水ポンプ
8 炭酸ガス吸込部
9 反応筒
10 炭酸ガスボンベ
11 ガス吹込管
12 中和装置
13 コンプレッサ
14 コンデンサ
15 膨張弁
16 エバポレータ
17,18 ブロー水管
19 循環ポンプ
L1〜L4 冷媒配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Boiler 2 Heat pump 3 Blow water discharge pipe 4 Blow tank 5 Fan 6 Blow water discharge pipe 7 Drain pump 8 Carbon dioxide suction part 9 Reactor 10 Carbon dioxide cylinder 11 Gas blow pipe 12 Neutralizer 13 Compressor 14 Capacitor 15 Expansion valve 16 Evaporator 17, 18 Blow water pipe 19 Circulation pump L1-L4 Refrigerant piping

Claims (1)

ボイラから排出されるブロー水の熱をヒートポンプによって汲み上げ、その熱によってボイラへの給気を加熱するボイラブロー水の熱回収システムであって、
ボイラから排出されるブロー水は、冷却用熱交換器を介さずに、ブロー槽に導入されて貯留され、
ブロー槽に貯留されたブロー水を、前記ヒートポンプのエバポレータに循環させて、前記ヒートポンプのエバポレータにおける冷媒との熱交換によって冷却するとともに、ヒートポンプのコンデンサにおける冷媒の凝縮熱によってボイラへの給気を加熱し、
前記ヒートポンプのエバポレータにおける冷媒との熱交換によって冷却されたブロー槽内のブロー水を、排水ポンプを介して中和装置に送り、炭酸ガスボンベからの炭酸ガスと混合して中和する
ことを特徴とするボイラブロー水の熱回収システム。
A heat recovery system for boiler blow water that pumps the heat of blow water discharged from the boiler by a heat pump and heats the supply air to the boiler by the heat,
The blow water discharged from the boiler is introduced and stored in the blow tank without going through the cooling heat exchanger,
The blow water stored in the blow tank is circulated to the evaporator of the heat pump and cooled by heat exchange with the refrigerant in the evaporator of the heat pump, and the supply air to the boiler is heated by the heat of condensation of the refrigerant in the condenser of the heat pump And
The blow water in the blow tank cooled by heat exchange with the refrigerant in the evaporator of the heat pump is sent to a neutralizer through a drainage pump, and mixed with carbon dioxide from a carbon dioxide cylinder to neutralize. Boiler blow water heat recovery system.
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US4660511A (en) * 1986-04-01 1987-04-28 Anderson J Hilbert Flue gas heat recovery system
JPH08168781A (en) * 1994-12-20 1996-07-02 Tokyo Gas Co Ltd Device for neutralizing boiler waste water
JP2004202386A (en) * 2002-12-25 2004-07-22 Kurita Water Ind Ltd Apparatus for neutralizing boiler blow water
JP2005000755A (en) * 2003-06-10 2005-01-06 Seiguchi:Kk Boiler blow water neutralization apparatus and method
JP4701816B2 (en) * 2005-04-27 2011-06-15 東京電力株式会社 Steam supply system
JP4554527B2 (en) * 2006-01-31 2010-09-29 株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス Energy-saving equipment using waste heat
JP5242225B2 (en) * 2008-04-10 2013-07-24 株式会社神戸製鋼所 Boiler blowdown energy recovery system
JP5339193B2 (en) * 2009-04-02 2013-11-13 三浦工業株式会社 Exhaust gas heat recovery device
JP2010276304A (en) * 2009-05-29 2010-12-09 Ebara Corp Steam generation system

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