JPS60132055A - デイ−ゼル機関の排熱回収装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえば船舶用機関などとして用いられるデ
ィーゼル機関の排熱回収装置に関する。

〔従来技術〕

近年、変型なる石油価格の高騰によって各方面において
省エネルギ化を図ることがめられており、これは重油等
を燃料とするディーゼル機関も例外ではなく、その高効
率化を図るべく各種の改善が進められ、またこれに合わ
せて従来無駄に廃棄されていた排ガスのもつ熱エネルギ
をも効率よく回収してその再利用化を図ることが望まれ
ている。特に、後者のように排熱を回収しこれを他の機
器、装置のエネルギ源として利用することは、余分なエ
ネルギの浪費を力＜シ、その節減化を図るうえでその効
果は大きいものである。

そして、この種の排熱回収装置として、比較的高温域に
ある排熱を回収して再利用するようにしたものについて
は従来から種々提案されているが、効率面からまだまだ
改善の余地が残されておシ、また中、低温域にある排熱
をも合わせて効率よく回収してその再利用化を図ること
ができ得るものは未だ提案されておらず、何らかの対策
を講じることが必要とされている。

これを第１図に示す従来例を用いて簡単に説明すると、
図中符号１は、ディーゼル機関、２，３は、それぞれそ
の吸、排気管で、これら吸、排気管２，３にまたがって
排気タービン式の過給機４が設けられている。この過給
機４は排気管３内の排ガスにより吸気管２内の吸入空気
を加圧するためのもので、これによう排ガスのもつ熱エ
ネルギの一部が吸入空気加圧用として回収利用される。

５は過給機４を通過した排ガスが導入されることによシ
その熱エネルギを回収する排熱回収ボイラで、このボイ
ラ５内には排熱回収サイクル系６を構成する蒸発部Ｔ、
給給水熟熱部が設けられている。そして、これら蒸発部
Ｔおよび給水予熱部８にて水タンク９から給水ポンプ１
０によ如供給される水が排ガスのもつ熱エネルギを回収
して順次蒸発し、そお熱水が蒸発部７および給水予熱部
８の下流側に設けられた気水分離器１１にて分離されて
蒸気として取出される。この取出された蒸気は、たとえ
ば発電機を駆動する蒸気タービン等の熱利用機器１２の
エネルギ源として使用されるほか、その一部は燃料油ス
トレージタンク１３の加熱用々どに利用されている。そ
して、この熱利用された蒸気は復水されて戻り凝縮水と
してタンク９に戻り、再びボイラ５側に給水されるもの
である。なお、前記気水分離器１１は、ボイラ５の給水
予熱部８の出口側に接続されるとともに、この給水予熱
部８から導入された熱水が蒸発部７に接続された循環路
１４を循環ポンプ１４ａにて順次流れることにより加熱
されて気水分離が行なわれるものである。また、図中１
５はディーゼル機関１の各部を冷却する冷却水循環路で
、海水等により熱せられた冷却水を冷却するクー２１５
ａと、その循環用のポンプ１５ｂとを備えている。

ところで、上述したように過給機４を用いたディーゼル
機関１にあっては、吸気管２を流れる吸入空気が過給機
４にて断熱圧縮されるため発熱し、その温度が約１６０
℃程度まで上昇してしまうものであった。そして、この
ままでは空気の容積が増３− えすぎ、その吸入空気密度が低下するため、吸気管２の
途中に空気冷却器１６を設け、空気温度を約６０℃程度
まで低下させて所望の機関出力が得られるようにするこ
とが従来から行なわれている。

ここで、図中１７はこの空気冷却器１６の冷却水循環路
で、ポンプ１７ａと海水等による間接的な冷却を行なう
クー）１７ｂとが設けられている。

しかしながら、このような構成では、せっかく排ガスを
利用して加圧した吸入空気のもつ熱エネルギを単に空気
冷却器１６にて冷却して廃棄しているだけであり、無駄
であるばかりで力く、空気冷却器１６としてもある程度
の容量をもつものが必要で、省エネルギ対策上からその
改善がめられている。

ｔた、上述した構成において、ボイラ５゛の入口側排ガ
ス温度は約３２０℃程度で、一方出口側温度は約１７１
℃程度であり、より一層回収効率を高めることが望まれ
ており、さらに回収した熱エネルギの再利用化にあたっ
てもその多様化を図ることが要求されている。

４− しかし、その一方において、注意すべきことは、排ガス
中に含まれるイオウ（Ｓ）０の酸化による無水硫酸（Ｓ
０３）が水分と化合し硫酸（Ｈ２ＳＯ４）　とかってボ
イラ５等の伝熱管壁に結露することがないようにその管
壁温度を酸露点（約１３５℃）以上に保つことである。

すガわち、上述したような８０３分の結露がボイラ５の
伝熱管の管壁などに付着すると、その部分が腐蝕して損
傷してしまうもので、このような点を考慮することが必
要とされている。

〔発明の概要〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
ディーゼル機関の吸気管で過給機よ）も下流側に排熱回
収サイクル系の戻り凝縮水路が接続された予熱器を設け
、この予熱器を排熱回収ボイラの低温加熱部を介してそ
の高温加熱部の入口側に接続するとともに、この予熱器
よりも上流側から分岐した戻シ凝縮水のバイパス路を前
記ボイラの高温加熱部の入口側に接続し、かつこの高温
加熱部の出口側に７ラツシヤタンクを設けるという簡単
々構成によって、従来無駄に捨てられていた吸入空気の
熱エネルギを効率よく回収し、その再利用化を図るとと
もに、ボイラ伝熱管壁での温度を８０３分の酸露点以上
に保ち、その腐蝕防止を図ることができ、またボイラで
の回収効率をも向上させ、さらにフランシャタンクにて
蒸気および熱水を得てその再利用化にあたっての多様化
を図ることが可能とがるディーゼル機関の排熱回収装置
を提供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第２図は本発明に係るディーゼル機関の排熱回収装置の
一実施例を示すものであシ、同図において第１図と同一
または相当する部分には同一番号を付してその説明は省
略する。

さて、本発明によれば、機関吸気管２の過給機４下流側
に、排熱回収サイクル系６を横取する予熱器２０を設け
、この予熱器２０に熱利用機器１２Ｃ１２Ａ、　１２Ｂ
、　１２０）や燃料油ストレージタンク１３からの戻り
凝縮水の循環路２１を接続することにより、過給機４に
て昇温された吸入空気からの熱エネルギを効率よく回収
してその再利用化を図れるように構成している。そして
、この予熱器２０は循環路２２を介してボイラ５の低温
加熱部１９に接続されるとともに、この低温加熱部１９
の出口側は高温加熱部１Ｂの入口側に接続され、前記予
熱器２０にて予熱された熱水を排ガスにより加熱して昇
温させるように構成されている。また、前記予熱器２０
の上流側の循環路２１途中には、戻り凝縮水の一部が導
びかれるバイパス路２３が分岐して設けられており、こ
のバイパス路２３は前記ボイラ５の高温加熱部１Ｂの入
口側に接続されている。したがって、このような構成に
よれば、循環路２１内の戻り凝縮水は、前記予熱器２０
とボイラ５の低温加熱部１９とで熱せられたものと、バ
イパス路２３を通って導びかれたものとが、ボイラ５の
高温加熱部１８の入口側で合流されてボイラ５内に導入
され、排ガスにより加熱されることになる。

このような構成を採用した理由は、ボイラ５内７− で特に低温域にある伝熱管管壁の温度を、排ガス中に含
まれる８０３分の酸露点以上に保ち、との管壁などへの
結露による腐蝕を防止するためである。

すなわち、熱利用機器１２　（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ
）からの戻り凝縮水の温度が約７０℃程度である場合に
おいて、その流量が多いとき、これを全量予熱器２０を
通すと、ボイラ５の低温加熱部１９０入口側温度が上述
した酸露点以下となることがある。このため、本発明は
上述した予熱器２Ｏへの供給量をその一部をバイパスす
ることにより調整し、ボイラ５の入口側での温度が酸露
点、約１３５℃以上に維持できるように構成するととも
に、バイパスされた低温水（約７０℃）を、ボイラ５の
低温加熱８１Ｂにて加熱された高温水（約１６３℃）に
合流させて全体の温度を酸露点以上の約１４０℃程度と
してボイラ５内に導入するように構成している。

なお、前記吸気管２内の吸入空気温度は、前記予熱器２
０を設けることにより約１６０℃から約８５℃まで低減
されるもので、これを約６０℃程度の８一 機関導入温度まで空気冷却器１６にて冷却したとしても
廃棄される熱量は少なく、省エネルギ化を図るうえで効
果的なものであり、しかもこの空気冷却器１６での負荷
が小さいことからその小型化を図れるといった利点もあ
る。勿論、上述した吸入空気を予熱器２０にて必要とさ
れる温度まで低減できる場合には空気冷却器１６を省略
することも可能である。さらに、本実施例によれば、ボ
イラ５での排ガスの入口側が約３２０℃程度であるとき
、その出口側を約１５５℃程度とすることができるもの
で、従来に比べ排熱回収効率を高めることも可能である
。

また、本発明によれば、上述したボイラ５にて得られる
約２３３℃程度の熱水を、多段フラッシャタンク２４（
本実施例では二段）を用いて二種類の低圧蒸気と約１２
０℃程度の熱水とを生じさせ、これらの蒸気および熱水
を、各種の熱利用機器１２などにより再利用し得るよう
にし、その多様化を図っている。蒸気の適用例としては
たとえばタービンを回して動力あるいは発電機を介して
電力として取出すほか、種々の用途が考えられる。また
、熱水は図示されるように燃料油ストレージタンク加熱
用や冷、暖房用々どに適用し得るもので、このような１
２０℃の温水をも利用することによシ全体としてのシス
テム効率が大幅に向上する。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を適宜変形、変更することは自由で、ま
たディーゼル機関としても船舶用に限定されず、種々の
ものに適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るディーゼル機関の排
熱回収装置によれば、吸気管の過給機下流側に排熱回収
サイクルの戻り凝縮水が流れる予熱器を設け、この予熱
器を排熱回収ボイラの低温加熱部を介してその高温加熱
部の入口側に接続する一方、前記予熱器の上流側から分
岐された戻り凝縮水のバイパス路もこの高温加熱部の入
口側に接続し、かつこの高温加熱部の出口側に７ラツシ
ヤタンクを設けて蒸気および熱水が得られるようにした
ので、簡単な構成にもかかわらず、従来無駄に捨てられ
ていた吸入空気の熱エネルギを効率よく回収し、その有
効利用化を図るとともに、ボイラ伝熱管壁での温度をＳ
０３分の酸露点以上に保ち、その腐蝕防止を図ることが
でき、しかもとのボイラでの回収効率をも向上させ、ま
たフラッシャタンクにて得られる蒸気および熱水にてそ
の熱エネルギの再利用化を図るうえでその多様化を図る
ことができる等の種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の概略を示す系統図、第２図は本発明
に係るディーゼル機関の排熱回収装置の一実施例を示す
系゛読図である。 １・・・・ディーゼル機関、２，３・・・Ｑ吸。 排気管、４・・・・過給機、５・・・・排熱回収ボイラ
、６・・・・排熱回収サイクル系、１２（１２Ａ、１２
Ｂ、１２Ｃ）　・・・会熱利用機器、１３・・・・燃料
油ストレージタンク、１６・Φ・・・空気冷却器、１８
・・・・高温加熱部、１９・・・・低温加熱部、２０・
・・・予熱器、２１．２２１１− ・・・・循環路、２３・・・・ノくイノくス路、２４Φ
・・・フラッシュタンク。 特許出願人　宇部興産株式会社 代理人　山川政樹（ほか１名） １２−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディーゼル機関からの排ガスにより吸気管内の吸入空気
   を加圧すゐ過給機と、この過給機を通過した排ガスが導
   入されその熱エネルギを回収する高温加熱部および低温
   加熱部を有する排熱回収ボイラと、このボイラの高温加
   熱部用口側に接続され蒸気および熱水を得てこれらを熱
   利用機器に供給するフラッシュタンクとを備え、前記吸
   気管の過給機下流側には前記熱利用機器からの戻り凝縮
   水を加熱する予熱器が設けられ、かつこの予熱器が前記
   ボイラの低温加熱部を経てその高温加熱部の入口側に接
   続されるとともに、前記予熱器の上流側から分岐された
   バイパス路が前記ボイラの高温加熱部の入口側に接続さ
   れていることを特徴とするディーゼル機関の排熱回収装
   置。