JPH052881B2 - - Google Patents

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JPH052881B2
JPH052881B2 JP3311888A JP3311888A JPH052881B2 JP H052881 B2 JPH052881 B2 JP H052881B2 JP 3311888 A JP3311888 A JP 3311888A JP 3311888 A JP3311888 A JP 3311888A JP H052881 B2 JPH052881 B2 JP H052881B2
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Jo Hanazaki
Shunichiro Fukuda
Akira Ooi
Yasuo Fukutome
Minoru Miura
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はエンジンの排ガスがもつ熱エネルギー
を利用して蒸気を発生する排ガスエコノマイザー
の制御方法とその装置に関するもので、とくに、
船舶などのエンジンの低速運転時における排ガス
エコノマイザーの低圧蒸発部の伝熱管表面に煤が
付着するのを防止するための制御方法とその装置
に関するものである。
(従来の技術) 石油価格の高騰以来、燃料節減のための省エネ
ルギー対策が推進され、エンジン等の排ガスエネ
ルギーの利用についても種々工夫をこらし、より
多くのエネルギーを利用するための対策がとられ
て来た。排ガスエコノマイザーにおける高・低圧
二重圧力方式もその一つである。
蒸気サービスのうち最も高い圧力を必要とする
ものに圧力を合わせて蒸気を得ようとすると、そ
の圧力に相当する水の飽和温度と排ガスの温度と
の温度差から、ある限度を越えるといくら伝熱面
積を増しても蒸発量がほとんど増えなくなる。そ
こでそれ程高圧を要しない蒸気サービスをまとめ
て低圧蒸気系統を構成し、低圧の蒸気発生部を設
ければ、循環水の温度が低くなる為、排ガスとの
温度差が大きくなり、より多くの排ガスエネルギ
ーを利用出来、より多くの蒸気を発生することが
できる。これが高・低圧2重圧力方式の原理であ
る。
従来の高・低圧2重圧力方式の排ガスエコノマ
イザーを第3図によつて説明すると、高圧蒸気を
供給する高圧循環水系統および低圧蒸気を供給す
る低圧循環水系統は、それぞれに独立の気水分離
ドラム1,2を有している。すなわち、高圧気水
分離ドラム1内の循環水が高圧循環水ポンプ7に
よつて排ガス流路3の高圧蒸発部4に供給され、
加熱された飽和水が高圧気水分離ドラム1に戻る
独立の循環水系統を有する。それとは別に、低圧
気水分離ドラム2内の循環水が低圧循環水ポンプ
8によつて給水加熱器12に供給され、次いで排
ガス流路3の低圧予熱部6、低圧蒸発部5を通つ
て低圧気水分離ドラム2に戻るようにした低圧循
環水系統を備えている。前記給水加熱器12は低
圧循環水によつて補給水を加熱するもので、低圧
循環水側に給水加熱器12へのバイパス管路が設
けられ、給水加熱器12への出入口にはそれぞれ
入口弁21と出口弁22が設けられ、両者は通常
全開とされるが、バイパスした一方の管路の弁2
3は通常全閉とされている。補給水は給水タンク
20より給水ポンプ11によつて吸引されて給水
加熱器12に供給され、高低圧気水分離ドラム
1,2にそれぞれ独立に設けられた給水加減弁
9,10によつて制御されながら高圧気水分離ド
ラム1と低圧気水分離ドラム2に分岐して給水さ
れる。高圧気水分離ドラム1の蒸気出口には高圧
蒸気供給管路31が接続され、低圧気水分離ドラ
ム2の蒸気出口には逆止弁19を介して低圧蒸気
供給管路32が接続されている。両者は低圧蒸気
圧制御の為の蒸気補給弁15を介して連通されて
おり、圧力設定器16であらかじめ設定された蒸
気圧力になる様に不足蒸気が高圧蒸気管路31よ
り自動的に送気されて低圧蒸気管路32の蒸気圧
力を一定に制御する。
(発明が解決しようとする問題点) 上記のような高・低圧2重圧力方式の排ガスエ
コノマイザーでは、排ガスエネルギーの利用率が
高いので排ガス流路3の出口付近に於ける排ガス
25の温度が低く、また排ガス流路3の低圧予熱
部6の循環水温が低く設定されているため、この
部分の伝熱管表面に煤が付着しやすい状況にあ
る。特にタンカー等の船舶ではエネルギー節減の
ため、主機エンジンでは定格出力よりも低い負荷
で連続運転される事が多いが、低負荷運転が長時
間続くと、排ガス量の減少およびこれに起因する
排ガス温度の低下に伴い、排ガス流路3の特に前
記低圧予熱部6の伝熱管に大量の煤が付着して、
熱交換効率を悪化させ蒸発量の低下を招くと共
に、主機排ガス背圧が上昇し主機運転不能の状態
を招くことがある。
本発明はエンジン等の低負荷連続運転時であつ
ても、伝熱管表面に煤の付着しにくい排ガスエコ
ノマイザーの制御方法とその装置を提供するもの
である。
(問題点を解決するための手段) 上記した目的を達成するための、第1の発明で
ある排ガスエコノマイザーの制御方法の要旨は、
エンジン排ガスの熱エネルギーを利用して蒸気を
発生する排ガスエコノマイザーの循環水系統を、
高圧蒸発部と高圧気水分離ドラムを備えた高圧系
および低圧蒸発部と低圧気水分離ドラムを備えた
低圧系の2系統に分け、前記低圧蒸発部の上流側
に、補給水の加熱器に循環水を放熱流体として迂
回させるバイパス管路を設けた排ガスエコノマイ
ザーにおいて、エンジン負荷が定格負荷よりも低
くなつた場合に、前記低圧気水分離ドラム内の圧
力を定格負荷時の設定圧力よりも高めるととも
に、低圧気水分離ドラムから前記補給水の加熱器
への循環水の供給を制限して、前記低圧蒸発部へ
の循環水の温度を上昇することである。また、第
2の発明であるその装置としての排ガスエコノマ
イザーは、エンジン排ガスの熱エネルギーを利用
して蒸気を発生する排ガスエコノマイザーの循環
水系統を、高圧蒸発部と高圧気水分離ドラムを備
えた高圧系および低圧蒸発部と低圧気水分離ドラ
ムを備えた低圧系の2系統に分け、前記高圧気水
分離ドラムと前記低圧気水分離ドラムとを圧力調
整弁を介して接続するとともに、前記低圧蒸発部
の上流側に、補給水の加熱器に循環水を放熱流体
として迂回させるバイパス管路を設けた排ガスエ
コノマイザーにおいて、前記低圧気水分離ドラム
から前記補給水の加熱器への循環水供給量を調整
するための流量調整弁を、前記バイパス管路の出
口付近又は入口付近に設けるとともに、エンジン
負荷変動に基づいて前記低圧気水分離ドラムの圧
力を設定し且つ該ドラム内の圧力がその設定圧力
になるように前記圧力調整弁を制御する圧力制御
手段と、低圧気水分離ドラム内の圧力に基づいて
低圧蒸発部への循環水温度を設定し且つ該循環水
が設定温度になるように前記バイパス流量調整弁
を制御する温度制御手段とを備えたことである。
(作用) この発明の排ガスエコノマイザーの制御方法及
びその装置によれば、圧力制御手段がエンジン負
荷に基づいて低圧気水分離ドラム内の圧力を設定
し、この設定圧力とドラム内の圧力とを比較した
うえ圧力調整弁を制御して、低圧気水分離ドラム
内の圧力を前記設定圧力にする。そして、前記低
圧気水分離ドラム内の圧力に基づいて、温度制御
手段が低圧蒸発部へ供給される循環水の温度を設
定し、この設定温度と循環水の温度とを比較した
うえバイパス流量調整弁を制御して前記ドラムか
ら補給水の加熱器への供給量を調整して、低圧蒸
発部への循環水温度を前記設定温度にすることに
より、エンジン負荷が低く低圧予熱部の伝熱管表
面に煤が付着しやすい場合には、低圧系循環水の
圧力を高めるとともに温度が高くなるように制御
されるので、低圧蒸発部の伝熱管表面に煤の付着
することが防止される。
(実施例) 第1図により実施例の説明をする。低圧循環水
の給水加熱器12の出口付近に三方制御弁13を
設け、その温度コントローラー14にマイクロプ
ロセツサー18からの信号を入力してバイパス量
を調節して低圧循環水の温度を制御出来る様にし
た、温度制御手段を設けている。給水加熱器の入
口弁21、出口弁22、バイパス弁23はいずれ
も全開とする。また、従来技術では低圧蒸気系統
の圧力制御の為の蒸気補給弁15の設定圧力があ
らかじめ一定値に設定されていたのに対し、本発
明ではその圧力コントローラー16にマイクロプ
ロセツサー18からの信号を入力し、マイクロプ
ロセツサー18の信号によつて設定圧力を調節出
来る様にした、圧力制御手段を設けている。マイ
クロプロセツサー18にはエンジン等の負荷信号
(例えばエンジンの掃気圧力又は船舶等ではエン
ジン回転数等)を入力し、その信号によりあらか
じめ設定されたプログラムに従つて蒸気補給弁1
5の蒸気圧力を設定し、更にその蒸気圧力に応じ
て三方制御弁13の温度コントローラー14の設
定温度を変更出来る様にしている。なお、気水分
離ドラム2において蒸気は循環水に接しているた
め、蒸気圧力は循環水圧力にほぼ等しい。
この制御系統によればエンジン等の負荷に応じ
て低圧循環水の圧力と温度を変えて運転すること
ができる。
排ガスエコノマイザーは通常エンジン等の常用
(定格)出力時に必要な蒸気量を発生する様に設
計されている。従つて低負荷運転中にあつては、
当然蒸気の発生量は減少して、排ガスエコノマイ
ザーだけでは必要な蒸気の全量をまかなう事がで
きない。その様な場合に於いては蒸発量の減少は
問題とならない。そこで蒸発量は減少するが低圧
蒸気系統の圧力をあげて低圧循環水の温度を上げ
ると共に、給水加熱器12へのバイパス流量を減
らして低圧循環水の低圧予熱部6への入口温度を
上昇させ、煤の付着を防止することとした。
次に、この発明の制御方法を第2図によつて説
明すると、この場合エンジン負荷の85%が設計点
で、85%以上のエンジン負荷ではエンジンの負荷
信号(例えば掃気圧力又は回転数等)を受けたマ
イクロプロセツサー18によつて蒸気補給弁15
の圧力コントローラー16は設計圧力のPA(例え
ば2atg)に設定される。すると低圧気水分離ドラ
ム2の蒸気出口に逆止弁19がある為、低圧気水
分離ドラム2内の圧力もPA以上となる。このと
き三方制御弁13の温度コントローラー14はマ
イクロプロセツサー18によつて設計温度のTA
(例えば120℃)に設定される。そこで排ガスエコ
ノマイザー3の低圧予熱部6は設計温度条件であ
るTAで運転され、排ガスエコノマイザーは定格
以上の蒸気量を発生する。この場合定格循環水は
全量給水加熱器12を通過する様に設計されてい
る。
エンジンの負荷が50%となると、その負荷信号
を受けたマイクロプロセツサ18の演算により蒸
気補給弁15の圧力コントローラー16はPmax
(例えば3atg)に設定される。その時の三方制御
弁13の温度コントローラー14はマイクロプロ
セツサ18の演算によりTmax(例えば130℃)に
設定される。エンジン負荷が85%と50%の間のと
きは圧力コントローラー16はあらかじめ定めら
れたマイクロプロセツサ18のプログラムによつ
てPxに設定され、それに応じて温度コントロー
ラー14もあらかじめ定められたマイクロプロセ
ツサ18のプログラムによつてTxに設定される。
エンジン負荷が50%以下のときはそれぞれ
Pmax,Tmaxの一定値となる様にマイクロプロ
セツサ18が作られている。
かくしてエンジン負荷が85%以下のときは、低
圧予熱部6の入口における低圧循環水の温度が蒸
気量設計点よりも上昇し、蒸発量は減少するが、
低圧予熱部6の温度が上昇して煤の付着が大巾に
減少し、従つてエンジンの減速連続運転に於いて
も、熱交換効率の低下を防止することができる。
(発明の効果) 以上説明したように、この発明の排ガスエコノ
マイザーの制御方法およびその装置によれば、特
にエンジンの低速運転時に、低圧蒸発部へ供給さ
れる循環水の温度が従来の排ガスエコノマイザー
に比べて上昇するので、エンジンが低負荷の為排
ガス量が減り排ガス温度も低下するにもかかわら
ず、低圧蒸発部の伝熱管表面への煤の付着が大幅
に減少し、煤の除去作業や熱交換効率の低下など
の問題を一挙に解決することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る排ガスエコノマ
イザーを示す系統図、第2図は本発明に係る制御
方法に使用するマイクロプロセツサーの演算原理
図、第3図は従来の排ガスエコノマイザーの系統
図である。 1……高圧気水分離ドラム、2……低圧気水分
離ドラム、3……排ガス流路、4……高圧蒸発
部、5……低圧蒸発部、6……低圧予熱部、7…
…高圧循環水ポンプ、8……低圧循環水ポンプ、
9……高圧給水加減弁、10……低圧給水加減
弁、11……給水ポンプ、12……給水加熱器、
13……三方制御弁、14……温度コントローラ
ー、15……蒸気補給弁、16……圧力コントロ
ーラー、17……圧力センサー、18……マイク
ロプロセツサー、19……逆止弁、20……給水
タンク、21……入口弁、22……出口弁、23
……バイパス弁、24……エンジン負荷信号、2
5……排ガス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エンジン排ガスの熱エネルギーを利用して蒸
    気を発生する排ガスエコノマイザーの循環水系統
    を、高圧蒸発部と高圧気水分離ドラムを備えた高
    圧系および低圧蒸発部と低圧気水分離ドラムを備
    えた低圧系の2系統に分け、前記低圧蒸発部の上
    流側に、補給水の加熱器に循環水を放熱流体とし
    て迂回させるバイパス管路を設けた排ガスエコノ
    マイザーにおいて、 エンジン負荷が定格負荷よりも低くなつた場合
    に、前記低圧気水分離ドラム内の圧力を定格負荷
    時の設定圧力よりも高めるとともに、低圧気水分
    離ドラムから前記補給水の加熱器への循環水の供
    給を制限して、前記低圧蒸発部への循環水の温度
    を上昇することを特徴とする排ガスエコノマイザ
    ーの制御方法。 2 エンジン排ガスの熱エネルギーを利用して蒸
    気を発生する排ガスエコノマイザーの循環水系統
    を、高圧蒸発部と高圧気水分離ドラムを備えた高
    圧系および低圧蒸発部と低圧気水分離ドラムを備
    えた低圧系の2系統に分け、前記高圧気水分離ド
    ラムと前記低圧気水分離ドラムとを圧力調整弁を
    介して接続するとともに、前記低圧蒸発部の上流
    側に、補給水の加熱器に循環水を放熱流体として
    迂回させるバイパス管路を設けた排ガスエコノマ
    イザーにおいて、 前記低圧気水分離ドラムから前記補給水の加熱
    器への循環水供給量を調整するための流量調整弁
    を、前記バイパス管路の出口付近又は入口付近に
    設けるとともに、エンジン負荷変動に基づいて前
    記低圧気水分離ドラムの圧力を設定し且つ該ドラ
    ム内の圧力がその設定圧力になるように前記圧力
    調整弁を制御する圧力制御手段と、低圧気水分離
    ドラム内の圧力に基づいて低圧蒸発部への循環水
    温度を設定し且つ該循環水が設定温度になるよう
    に前記バイパス流量調整弁を制御する温度制御手
    段とを備えたことを特徴とする排ガスエコノマイ
    ザー。
JP3311888A 1988-02-16 1988-02-16 排ガスエコノマイザーの制御方法とその装置 Granted JPH01208602A (ja)

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JP5717998B2 (ja) * 2010-08-04 2015-05-13 川崎重工業株式会社 熱回収ユニット、排ガスエコノマイザ及び廃熱回収システム
JP5659981B2 (ja) * 2011-07-25 2015-01-28 新日鐵住金株式会社 焼結鉱冷却機における排熱回収設備の制御方法

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