JPS60221602A - 蒸気製造方法 - 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９０℃〜１００℃程度の比較的低温の流体の有
する熱を回収して蒸気を製造する方法に関する。

〔従来技術〕

化学プラント等はその生成物に多量な熱を含んでおり、
これを廃棄することはエネルギーの無駄となる。しかし
、このような生成物の温度せいぜい９０’Ｃ〜１００℃
程度の低温であり、この低温の熱源より熱を回収するこ
とは困難な場合が多い。

９０℃〜１００℃程度の熱源から、熱を蒸気として回収
する手段としてはヒートポンプが採用されている。この
ヒートポンプにより熱出力を得る場合、通常のヒートポ
ンプで良好７１成績係数ｃａｐ＜熱出力／投入動力の熱
当量）を得るには、蒸気の温度は排出される熱媒体の温
度差をせいぜい蒸発温度を５０°Ｃの差、つまり蒸気温
度を８０℃程度とする必要がある。この場合、当然熱源
は８０℃以下に降下させることは不可能であり、回収熱
量に制限があり、従ってヒートポンプを使用して熱を充
分に回収し、これを有効に利用することは不可能であっ
た。

また、例えば５０°Ｃ程度の低温の蒸気の圧力と温度を
上昇させる手段としては、断熱的に圧縮して高圧にして
蒸気温度を上昇させる必要があるが、この断熱的な圧縮
行程において大量の動力を必要とするたφに前記成績係
数ｃｏｐが低下せざるを得なかったのである。

更に、通常ヒートポンプにおいて、熱出力は凝縮器を介
して、間接的な熱移動によって取り出されるが、このよ
うに間接的に熱交換をする場合には当然のことながら適
度な温度差を必要とする。

例えば、熱出力レベルである蒸気の温度を１３０℃とす
ると、加熱側温度の凝縮温度は１３５°Ｃ以上必要であ
る。この被加熱側（蒸気）と加熱側との５℃の温度差は
圧縮機の圧縮動力をその分だけ増大するものであり、結
局成績係数の低下につながるのである。

〔発明の目的と概要〕

本発明は前記従来の低温の熱源から蒸気を製造する際に
低い成績係数ｃｏｐ　シか得られなかった点を解消する
ことを目的とするものであって、その目的を達成するた
めの本発明の構成は、熱交換器を複数配列し、これらの
各熱交換器に接続された複数の圧縮機を有し、これらの
圧縮機は直列に接続され、最終段の圧縮機より排出され
る蒸気を緩熱器に供給すると共に、この緩熱器に水を供
給して前記蒸気の熱により供給された水を蒸発させるこ
とを特徴とするものである。

（実施例〕 次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係る蒸気製造方法を実施するだめの装
置を示す概略図である。

■は蒸気を製造するための給水ラインで、これより分岐
された配管２ａ、２ｂ、２ｃを通して蒸発器３内の熱交
換器４ａ、４ｂ、４ｃ内に供給される。この蒸発器３に
は（低温の）熱源より供給される流体を供給する配管１
５が接続されている。

この低温側の熱交換器４ａ内に於いて配管２ａより供給
された水が昇温されて発生した蒸気は配管５ａを通じて
低圧圧縮機６ａに供給され、圧縮されて配管７ａを通じ
て中圧圧縮機６ｂに供給される。また、熱交換機４ｂ内
に於いて発生した蒸気は配管５ｂを通して中圧圧縮機６
ｂに供給されて低圧圧縮ａ６ａで圧縮された蒸気と混合
され、更に圧縮されて配管７ｂを通して高圧圧縮機６ｃ
に供給される。そして高温側の熱交換器４ｃで発生した
蒸気は配管５ｃを通じて高圧圧縮機６ｃに供給され、前
記中圧圧縮機６ｂで加圧された蒸気と混合して更に圧縮
されて高温高圧の蒸気となる。

この高圧圧縮機６ｃによって製造された高温・高圧とな
った蒸気は緩熱器８　（一種のエバポレーター）に供給
され、これの内部で給水ラインｌに接続された配管９で
供給された噴霧を蒸発して工場用に使用可能な比較的低
温・低圧、例えば３〜５　ｋｇ　／　ｃＪ　、　１３０
１５０℃程度の蒸気となって配管１０より必要な個所に
供給される。

なお、低圧圧縮機６ａ、中圧圧縮ａ６ｂ、高圧圧縮機６
Ｇは１本の軸１６によって直結され、この軸１６端に設
けたモーフ１７によって前記圧縮機は一斉に駆動される
。

さて、本発明の特徴は、配管１５を経由して供給される
比較的低温の熱源の熱によって得られた蒸気を１段で断
熱的に加圧するのではなく、多段に蒸発させた蒸気を多
段の圧縮機に供給して混合させ、エンタルピの増加を抑
制しながら昇圧し、更に最終段で得られた蒸気を緩熱器
８内において噴霧と混合して高温の蒸気の温度を低下さ
せて低温の蒸気を製造する点に特徴がある。

この緩熱器８は本体６ごノズル８ａを設けた直接接触式
の蒸発器であって、間接的な蒸発器の場合に比較してそ
の温度差を取る必要がない点に特徴がある。

第２図は、従来の蒸気製造方法と本発明に係る蒸気製造
方法の比較を示す蒸気線図である。

従来の方法においては、Ａ点にある水を蒸発させてＢ点
の蒸気を得る場合、Ａ点の水をＣ点まで加熱して蒸気と
し、この蒸気を圧縮機によって加圧してＢ点の蒸気とす
る必要がある。槌って、このＣ点とＢ点の間のエンタル
ピの増加分が圧縮機で加圧に必要とする動力してある。

この１段加圧の場合には、断熱圧縮となり、動カＬは非
常に大きなものである。なお、Ｑは熱出力である。

一方、本発明においては蒸発器内における熱源の温度降
下に応じて適当な蒸発温度を有する蒸気を発生させ、こ
の蒸気を多段階の圧縮行程を経て最終の出力温度に到達
させることによって、トータルの圧縮行程（ジグザグ状
の点線で示す）に於いて、等温圧縮に近づけることがが
可能となるために熱源の有する熱量を充分に利用するこ
とが可能となる。

また、本発明に係る方法においては、第２図に示すよう
に圧縮に必要な動力はＬａとなり、前記従来の方法によ
る動力りに比較して著しく小さな値となる。

第３図は第１図に示した装置の蒸気線図であって、入力
Ｆ線上にて配管２ａより供給された水は熱交換器４ａ内
において４ａｓの蒸気となり、６ａの線に沿って低圧圧
縮機６ａによって加圧されると共に、“配管２ｂより供
給され、熱交換器４ｂ内において蒸発した蒸気４ｂｓと
混合して中圧圧縮機６ｂに供給され、先に得られた蒸気
４ａｓ、ｌ！：混合・加圧されて４ｂｓ’の状態の蒸気
となる。この４ｂｓ’の状態にある蒸気は、圧縮機６ｂ
において加圧されると共に、配管２ｃより供給された水
が熱交換器４ｃ内において蒸発した蒸気４ｃｓと混合し
て４ｃｓ’　の蒸気となる。この蒸気４ｃｓ’は、配管
７ｂを経由して高圧圧縮機６ｃ内において更に昇温・昇
圧されて蒸気６ｃｓとなって暖熱器８内に供給され、こ
の暖熱器８内において配管９を経由してノズル８ａより
供給された水と混合されて１０ｓの蒸気となって配管１
０より所定の場所に供給されるのである。

前記のように本発明に係る方法によれば、第１図に示す
ように熱源より供給される比較的低温の熱、例えば熱水
や加熱状態にある石油生成物の熱を熱交換器２ａ、２ｂ
、”２ｃによって回収し、これによって得れた蒸気を低
圧圧縮機６ａ、中圧圧縮機６ｂ及び高圧圧縮機６ｃによ
って多段に圧縮して昇圧・昇温さ廿、最後に暖熱器Ｂ内
において高温の蒸気に配管９を通して水を噴霧すること
によって温度を低下させているために少ない動力によっ
て大量の比較的低温の蒸気を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明は蒸発器中に多段に加熱器を設け
てその温度に応じた蒸気を発生させ、その蒸気を多段に
加圧して昇圧・昇温すると共に、高圧の圧縮機より排出
される蒸気を緩熱器中に導き、その中で水゛を噴霧して
温度を低下させるように構成した点に特徴がある。

このように本発明は蒸気を多段階で発生させ、この蒸気
を多段階で圧縮してエンタルピが増加しないように構成
しているので、圧縮に要する動力を軽減しながらも、得
られた蒸気の温度を適温に低下させることができる。ま
た、成績係数を良好に維持させ、かつ多段階に蒸発温度
を有するため回収熱量を増大させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る蒸気製造方法を実施するための装
置の概略説明図、第２図は本発明と従来技術との比較を
するだめの蒸気線図、第３図は第１図に示した装置によ
る蒸気線図である。 １・・・給水ライン、２ａ、２ｂ、２ｃ・・・配管、３
・・・蒸発器、４ａ、４ｂ、４ｃ・・・熱交換器、５ａ
、５ｂ、５ｃ・・・配管、 ６ａ・・・低圧圧縮機、６ｂ・・・中圧圧縮機、６ｃ・
・・高圧圧縮機、７ａ、７ｂ、７ｃ・・・配管、８・・
・暖熱器（エバポレーター）、８ａ・・・ノズル、９．
１０・・・配管。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士　斎　下　和　彦 第１図 １ｎ エンタルピ　−一 第３図 エンタルピ　−一伽

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数配列された熱交換器と、これらのそれぞれの熱交換
   器に接続された複数の圧縮機を有し、これらの圧縮機は
   直列に接続され、最終段の圧縮機より排出される蒸気を
   暖熱器に供給すると共に、この暖熱器に水を噴霧して前
   記蒸気の熱により供給された水を蒸発させることを特徴
   とする蒸気製造方法。