JPS60259802A - 舶用デイ−ゼル主機械の廃熱回収ヒ−トポンプシステム - 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】 一イ、産業上の利用分野 本発明は、船舶のディーゼル推進プラント等で、比較的
低温の廃熱源から、高温で利用価値の高い熱源を回収す
るシステムに関する。

Ｒ従来の技術 船舶のディーゼル推進プラントでは、従来その排気ガス
熱をエコノマイザで回収し、蒸気を発生させてタービン
発電機を駆動し、航海中船内の所要電力を賄っている。

この場合、排気ガス温度が硫酸の露点以下になると、排
気ガス中の亜硫酸が硫酸として凝縮し、接ガス部の材料
を腐食する。したがって、エコノマイザへの給水は２通
例硫酸の露点である１３０℃程度以上に加熱して送る必
要があり、このためエコノマイザ発生蒸気で駆動される
タービンの、中間段の適当な温度のところから抽気し、
その蒸気で給水を加熱している。

第２図は従来の一般的な排ガス発電システムを示す。Ｉ
Ｏは排ガスエコノマイザで、この中を矢印の方向にディ
ーゼル機関の排気ガスが通過し、高温側より順にエコノ
マイザ１０の過熱部１５．蒸発部１４．予熱部１３が配
置されている。ここで発生した蒸気は、タービン１と直
結発電機１６を駆動し、その後復水器２で海水冷却によ
って凝縮水となる。この復水は復水ポンプ３により給水
予熱器５ａに送られ、ここでタービンｌの中間段より抽
気した蒸気によって硫酸の露点である約１３０℃程度以
上に加熱される。この高温水は、給水ポンプ９によって
エコノマイザ１０の予熱部１３に送られ、蒸発部。

過熱部を経て再び蒸気となり循環する。

ハ９発明が解決しようとする問題点 以上の従来技術においては、抽気によって給水を加熱し
ており、この蒸気はタービン駆動に参加していない。し
たがって、できれば他の熱源によって給水の加熱を行い
、タービン出力の増大を図りたい。

また、最近省エネルギが強く叫ばれ、ディーゼル機関の
効率が著しく向上し２機関出口の排気ガス温度は低下の
傾向にある。一方燃料費の高騰によってＣ重油等粗悪燃
料の使用が増大し。

これらの燃料は比較的硫黄含有量が多いので。

（３） 排ガス中の硫酸もその露点が」＝昇傾向にある。

したがって、エコノマイザ入口ガス温度の低下と、エコ
ノマイザ出口ガス湿度上昇傾向は２回収エネルギ減少の
傾向にあり、タービン出力の増大を図ることはこの点か
らも要求される問題点である。

二０間顆点を解決するための手段 船舶のディーゼル推進プラントでは、前述のエコノマイ
ザで回収する排気ガス熱以外に、シリンダジャケット冷
却水の熱、ターボ過給機出口の圧縮空気熱、潤滑油熱等
がある。これらはあまり温度が高くないので通常海水で
冷却し。

その熱は船外に捨てられている。

本発明は、これら比較的低温の排熱を、その温度レベル
によって、低温でそのまま利用する部分と、ヒートポン
プを利用して高熱源を得るために利用する部分に分け、
ヒートポンプシステム自体は、その作動媒体を発電シス
テムの媒体と同一とし、その結果１両者媒体を混合接触
させることが可能で、熱交換の高効率化と装置（４） のコンパクト化が図れる直接接触型凝縮器を採用し、わ
ずかな動力の付加によって有効な廃熱の回収を行おうと
するものである。

ホ、実施例 第１図は１本発明の舶用エコノマイザ発電プラントへの
適用実施例を示す。同図でｔｆｌ、ｔ、・・・・ｔａ、
Ｔ＋・・・・Ｔ４はその部分の流体の温度を示す。

排気ガスエコノマイザで発生した蒸気は、温度ｔｏでタ
ービンｌに送られ発電機１６を駆動する。タービン１を
出た蒸気は復水器２に至り。

海水で冷却され凝縮し、復水ポンプ３により温度ｔ２＝
３５℃程度で熱交換器４に送られる。

熱交換器４へは、シリンダジャケット冷却水がシリンダ
で加熱され、Ｔｌ＝８０℃程度で入ってくるので、これ
により復水は温度ｔ３が約７０℃近く加熱され直接接触
型凝縮器５に入る。ここでは圧縮機８から高圧高温蒸気
が温度ｔ７で送られてきて前記復水と接触混合し、凝縮
してｔ４＝１４０℃程度の温水となり、これがエコノマ
イザ予熱部へ、給水ポンプ９によって送られる。

凝縮器５で凝縮した温水の一部は減圧弁６を通って膨張
し、熱交換器７で過給機出口空気Ｔａ　＝　１２０℃程
度によって加熱され、気化し温度ｔ６−１１０℃程度の
蒸気となって圧縮機８に吸入され、ここで圧力を高め温
度ｔ７となって凝縮器５に入り前述のサイクルに戻る。

熱交換器？で発生した低圧蒸気の一部は、そのままター
ビンｌの低圧部に送り、エコノマイザを通さないで動力
発生に使用し、あるいは船内で燃料油の加熱等の雑用蒸
気として使用することができる。

熱交換器７は第８図に示すように、廃熱の高温部７ａと
低温部？ｂに分割し、熱交換器４を出た渇水を更に７ｂ
を通して昇温後凝縮器に送り。

高温部７ａは蒸発部だけに使用する方法によって蒸発温
度をできるだけ高くする方法をとることもできる。廃熱
源はこの他にもあり、その組み合わせは上記に限定され
るものではなく、廃熱源のなかで比較的低温のものは直
接給水の加熱に、高温のものはヒートポンプシステムの
蒸発部に使用することが好ましい。

以上は舶用ディーゼル推進プラントについて説明したが
、このシステムは、当然陸上の化学プラント、産業プラ
ント等の場合にも適用可能で、化学プラント等の場合、
その特性により多種類の廃熱源があり１回収後の高熱源
のル途も多様であるが、これら多元廃熱源を組み合わせ
。

前述舶用の場合と同様直接接触型凝縮器を使用するヒー
トポンプシステムを適用し、比較的低温の廃熱源から利
用可能な高温熱源を回収利用することができる。

へ３発明の効果 本発明で従来技術に付加されるものは、圧縮機と凝縮器
だけであるが、凝縮器は、ヒートポンプの作動媒体と発
電システムの作動媒体とを同一として直接接触型凝縮器
を採用し、構造が簡単コンパクトで安価である。またヒ
ートポンプシステムは、蒸発温度ｔａ　、凝縮温度ｔ４
であるとき成績係数εｈ　＝　ｔ４／（ｔ４−　ｔａ　
）で、　ｔ４と七６の差が少ない程有利であるが２本発
明の場合５以上。

（７） 方法によっては８〜９といった成績係数が期待でき、圧
縮機に要する動力は、得られる廃熱回収エネルギに比べ
て僅少である。

すなわち、従来廃棄されていた比較的低温の廃熱を、一
般のヒートポンプに比べて、構成要素が少なく簡単安価
で、しかも成績係数が高いため消費動力の少ないヒート
ポンプシステムにより高温熱源として回収し、これによ
って従来抽気蒸気によって加熱していた排気ガスエコノ
マイザの給水を加熱する。またヒートポンプシステムの
蒸発部で発生した低圧蒸気は、タービン低圧部へ導き発
電量を増大し、あるいは雑用蒸気として使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による系統図、第２図は従来技
術の場合の系統図、第３図は本発明の第１図の場合と異
なった実施例の系統図である。 ■・・・蒸気タービン、２・・・復水器、８・・・復水
ポンプ、４・・・熱交換器、５・・・直接接触型凝縮器
（８） ５ａ・・・給水加熱器、６・・・膨張弁　？・・・熱交
換器、７ａ・・・高温部、７ｂ・・・低温部、８・・・
圧縮機、９・・・給水ポンプ、１０・・・排気ガスエコ
ノマイザ、１１・・・蒸発ドラム、１２・・・循環ポン
プ。 １３・・・予熱部、１４・・・蒸発部、１５・・・過熱
部。 １６・・・発電機 特許出願人　三井造船株式会社 第１図 Ｔ３　Ｔ４　ＴＩ　Ｔ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 舶用ディーゼル主機械の排気ガス熱を利用する発電シス
   テムにおいて１発電システムと同一の作動媒体と、直接
   接触型凝縮器を使用するヒートポンプシステムにより、
   ディーゼル主機械の比較的低温の廃熱源を、その温度レ
   ベルにより組み合わせ、高温度の熱源として回収し、該
   発電システムのエコノマイザ給水の加熱に利用するとと
   もに、該ヒートポンプシステムの蒸発部で発生した蒸気
   の一部は１発電システムのタービン低圧部に導き、動力
   として回収し、又は雑用蒸気として利用することを特徴
   とする舶用ディーゼル主機械の廃熱回収ヒートポンプシ
   ステム０