JPS60132057A - 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っ熱エネルギ
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
ネルギの浪費をなくし、その節減化を図るうえでその効
果は太きいものである。

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り、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、これにより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り
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７．
給給水熟熱８が設けられている。そして、これら蒸発部
７．給給水熟熱８にて水タンク９から給水ポンプ１０に
より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、その熱水が蒸発部７．給給水熟熱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の給水子熱部８
の出口側に接続されるとともに、この給水子熱部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
水分離が行表われるものである。また、図中１５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
によシ熱せられた冷却水を冷却するクーラ１５ａ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、３− 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々う
クーラ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
であるばかりでなく、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。

そして、同様の理由から機関１の冷却水循環路１５のク
ーラ１５ａにて廃棄する熱エネルギ等をも有効に回収す
ることも望まれている。

また、上述した構成において、ボイラ５の入口４− 側排ガス温度は約３２０℃程度で、−刃出口側温度は約
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
あたってもそめ多様化を図ることが要求されている。

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）分の酸化による無水硫酸（Ｓ
０３）が水分と化合し硫酸（Ｈ２ＳＯ４）とたってボイ
ラ５等の伝熱管管壁に結露することかがいようにその管
壁温度を酸露点（約１３５℃）以上に保つことである。

すなわち、上述したよりな８０３分の結露がボイラ５の
伝熱管の管壁力どに付着すると、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シ、
ディーゼル機関の吸気管で過給機よりも下流側に排熱回
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り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、かつこのバイ
パス路の分岐部よりも上流側に機関の冷却水循環路をも
接続するようにし、さらにこの高温加熱部の出口側にフ
ラッシャタンクを設けるという簡単な構成によって、従
来無駄に捨てられていた吸入空気の熱エネルギや機関で
の発生熱を効率よく回収し、その再利用化を図るととも
に、ボイラ伝熱管管壁での温度をＳＯａ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、さらにフラッシャタンクにて
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な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り、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を構成する予熱器２０を設け
、この予熱器２０に熱利用機器１２（１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃ）や燃料油ストレージタンク１３からの戻υ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１８の入口側に接続され、前記予熱器
２Ｏ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１８の入口側
に接続＝７＝ されている。さらに、このバイパス路２３の分岐部よ、
りも上流側には、ディーゼル機関１の冷却水循環路１５
が接続されており、戻り凝縮水にて機関１での発生熱を
も回収し得るように構成されている。

そして、このような構成によれば、熱利用機器１２（１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）等測からの戻り凝縮水は、その
途中で機関冷却系からの熱回収により若干昇温された後
、ポンプ２１ａにて予熱器２０側に送られる。さらに、
この熱せられた循環路２１内の戻り凝縮水は、前記予熱
器２０とボイ２５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、機関の発生熱および
吸入空気の熱を効率よく回収するとともに、ボイラ５内
で特に低温域にある伝熱管管壁温度を、排ガス中に含ま
れる８０３分の酸露点以上に保ち、この管壁々どへの結
露による腐蝕を防止す＝８＝ 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、さらに機関発生熱を回収した温度が約９５℃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、その効率のよい熱回収が行なえない
ばかりで々く、ボイラ５の低温加熱部１９の入口側温度
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２０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９５℃）を、ボイ
ラ５の低温加熱部１９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℃
程度以上としてボイラ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１００１：まで
低減されるもので、これを約６０℃程度の機関導入温度
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１６ｆ：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、暖房用な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り全体としてのシス
テム効率が大幅に向上する。ここで、図中２５は温水循
環ポンプである。

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。

たとえばその図示を省略したところもあるが、各循環路
にはポンプや各種制御弁、さらには逆流防止弁等が適宜
設けられるものであり、またフラッシュタンク２４にて
得られる蒸気と熱水との用途例としては種々のものが考
えられることも言うまでもない。

〔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１１− 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、かつその分岐部上
流側に機関冷却水系を接続するとともに、前記高温加熱
部の出口側にフラッシャ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や機関冷却水中の
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、ボイラ伝熱管管壁を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、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１２− 一実施例を示す系統図である。 １−・・寺ディーゼル機関、２，３拳−・・吸。 排気管、４・・命−過給機、５畳・・・排熱回収ボイラ
、６・会・φ排熱回収サイクル系、１２・・・曝熱利用
機器、１３・・・・燃料油ストレージタンク、１５・・
・・機関冷却水循環路、１６・・・・空気冷却器、１８
．１９・・・・高、低温加熱部、２０・・・・予熱器、
２１．２２・・・・サイクル循環路、２３・・・Φバイ
パス路、２４・拳・φ７ラツシヤタンク。 特許出願人　宇部興産株式会社 代理人　山川政樹（ほか１名）

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
   を加圧する過給機と、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シ凝縮水を加熱し
   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
   に接続される予熱器が設けられるとともに、その上流側
   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、かつこのバイパス路よりも上流側の
   戻り凝縮水循環路には前記ディーゼル機関の冷却水循環
   路が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。