JPS6037364B2 - 蒸発量の変動を少なくできる廃熱ボイラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、製鋼電炉に付設した廃熱回収ボイラーの如く
、熱量変動の極めて激しい廃ガス源を用いる廃熱ボイラ
ーの特性の改良に係り、廃ガス熱量に大幅な変動を生じ
ても、ボイラーの蒸発量を略一定に保ち得るようにした
廃熱ボイラーに関する。

熱量的に変動の激しい廃ガス源に対して、一般的な廃熱
ボイラーを適用した場合には、廃ガス源の熱量変動の影
響を受けて発生蒸気量が激しく変動する。

而して、ボイラーの発生蒸気量に激しい変動が生じると
、ドラムの水位制御等が著しく困難になるだけでなく、
蒸気使用側のプロセスに与える悪影響が無視し得なくな
る。

これ等の問題を解決するために、従来から、この種廃熱
ボイラーに於ける発生蒸気量の変動を押える方策が数多
く開発され、且つ実施に移されて釆ている。第１図及び
第２図はその代表的な方策を示すものであり、何れもア
キュームレータを使用するものである。

即ち、第１図に示すシステムは、廃熱回収部１の廃ガス
２入口側の高温域に高圧蒸発器３を、又その低温城には
低圧蒸発器４を各配設し、夫々に高圧汽水ドラム５と低
圧汽水ドラム６を循環用配管７，８及び９，１０を介し
て連結すると共に、高圧気水ドラム５の気室と低圧気水
ドラム６の気室間を配管１１で連結することにより構成
されている。

そして、前記高圧気水ドラム５に充分な容積を持たせる
ことにより、これをアキユームレーターとして作動させ
、廃ガス熱量の変動に起因するプロセス１２側への蒸気
流量の変動を蒸気流量計１３によって検出し、該検出信
号により制御弁１４の開閉を制御することによって、前
記アキュームレータ５から蒸気を補給してプロセス１２
側への蒸気流量を略一定に保つものである。

尚、第１図に於いて、１５，１６は循環ポンプ、１７，
１８は給水ラインである。

然し乍ら、当該システムは、プロセス１２側に適合した
圧力のボイラーシステムと、これよりも少くとも数１０
ｋｇ／の以上の高圧力を有するボイラーシステムの二組
のボイラーシステムの組合せから構成されており、且つ
、蒸気変動分を略完全に吸収するためには、高圧側気水
ドラム５の蒸気室が相当大容積なものになる。

又、循環ポンプ１５も高圧仕様となる等、設備費が著し
く高騰するという欠点がある。一方、第２図に示したシ
ステムは、１組の蒸気発生器１９と気水ドラム２０を使
用し、且つプロセス１２側の蒸気圧力ランクに合致した
蒸気アキュームレータ２１を酉己設して、これに蒸気の
変動分を吸収し得る容積を持たせることにより、蒸気流
量を略一定に保持せんとするものである。

当該システムにあっては、プロセス１２側の蒸気圧力が
低ければ、必然的にアキュームレータ２１の容積が大き
くなり、又、逆に蒸気圧力が高くなれば、容積的には小
さくできても、アキュームレータ２１の板厚をかなり部
厚くしなければならない。何れにしても、当該システム
によって、熱量変動分を略完全に吸収してプロセス１２
側の蒸気の変動を押えるには、膨大な容積を有する蒸気
アキュームレータ２１を必要とすることになり、設備費
の低減を図り難いという大きな欠点がある。本発明は、
熱量変動の極めて激しい廃ガス源を用いる廃熱ボイラー
に於ける上述の如き欠点の除去を課題とするものであり
、従前の方式に対して設備機器の小型簡素化によって設
備費の著しい低減が図れると共に、運転及び制御特性が
極めて安定で、然かも、熱量変動分を効率的に吸収して
蒸気発生量の変動を略完全に防止し得るようにした、廃
熱ボイラーシステムの提供を目的とするものである。以
下、第３図乃至第５図に示す本発明の各実施例に基づい
て、その詳細を説明する。

第３図は本発明の第１実施例を示すものであり、図に於
いて、２２はボイラーの廃熱回収部であり、廃ガス源か
らの高温廃ガスＡが一次側から供給されている。

前記廃熱回収部２２の廃ガスＡが流入する一次側高温域
には、収熱器２３が配設されており、又、廃ガスＡの流
出側の二次側低温城には蒸発器２４が設置されている。

前記収熱器２３は蓄熱タンク２５と循環配管２６，２７
を介して連結されており、循環ポンプ２８によって熱媒
体Ｂが循環されている。熱媒体Ｂとしては、熱容量が大
きく沸点が高く、且つ温度に対する安定性の高い液状物
質が望ましく、本発明にあっては、熱媒体Ｂとして熱煤
油が使用されている。尚、２９は循環配管２６に装着さ
れた熱煤油Ｂの制御用温度計であり、３０は切替バルブ
、３０ａは熱煤油のバイパスラインである。

一方、前記蒸発器２４には、循環配管３１，３２を介し
て汽水ドラム３３が接続されており、循環ポンプ３４に
よって缶水Ｃが循環されている。

尚、本実施例にあっては、ポンプ３４によって缶水Ｃの
強制循環をしているが、自然循環方式を採用しうろこと
が勿論である。前記汽水ドラム３３には、配管３５，３
６を介してリボィラー３７が接続されており、該リボィ
ラ−３７の伝熱体３７ａへは、前記蓄熱タンク２５から
熱煤油循環配管３８，３９を介して、循環ポンプ４川こ
より高温の熱煤油Ｂが送られる。

尚、４１は循環配管３９に装着された熱煤油切替弁、４
２は熱媒油のバイパス配管、４３は制御用温度計、４４
は不活性ガス沸入装置である。又、４５は主蒸気ライン
であり、蒸気流量計４６を介設してプロセス側４７へ蒸
気の供給が行なわれる。次に、本発明の作動について説
明する。

廃ガスＡの熱源に負荷変動があり、熱負荷が低くて熱媒
油Ｂの温度が所定の設定温度に達しない時には、切替弁
３川こより、熱媒油Ｂはバイパスライン３０ａ側へ流通
されるようになっている。

今、熱源の負荷変動により熱負荷が高くなり、熱煤油Ｂ
の温度が設定温度以上に達すれば、制御用温度計２９の
信号により切替弁３０が作動され熱媒油Ｂ、‘ま蓄熱タ
ンク２５側へ切替送給される。即ち、廃ガスＡの熱量の
高いときには、熱煤油Ｂを介して篭熱タンク２５内に余
剰熱量が蓄熱される。一方、プロセス４７側への蒸気流
量が予かじめ設定した平均流量に近い場合には、リポィ
ラー３７への熱煤油Ｂの送給は停止されている。

今、主蒸気ライン４５の蒸気流量が前記平均流量以下に
なれば、蒸気流量計４６の信号により切替弁４１が作動
され、蓄熱タンク２５から高温熱煤油Ｂがリポィラ−３
７へ送られる。リボイラー３７での発生蒸気は、汽水ド
ラム３３へ補給され、これによって、主蒸気ライン４５
の蒸気流量が廃熱ボイラーの平均蒸発量と略等しい値に
、常に保持されることになる。本実施例では、主蒸気ラ
イン４５の蒸気流量を検出することにより、蒸気量の定
植制御を行なうようにしているが、汽水ドラム３３の圧
力によって制御システムを構成しても良い。

前記熱媒油Ｂは、廃ガス源の熱量の変動幅を予かじめ相
定し、その変動幅内では熱媒油Ｂが変質点に至るまで過
熱されることのない様に、その総量と循環量が決められ
ている。

しかし、万一廃ガス源に想定値を越える熱量の変動があ
り、蓄熱タンク２５の出口側の温度計４３で測定した熱
媒油Ｂ温度が、その変質点温度に近くなれば、循環ポン
プＢを起動してリボィラー３７へ熱媒油Ｂを循環させ、
該熱媒油Ｂの過熱を防止するようにしている。第４図は
、本発明の第２実施例の要部を示す系統図であり、前記
リボィラー３７を削除して、熱煤油Ｂの伝熱体３７ａを
汽水ドラム３３の水室３３ａ内に設けることにより構成
されている。即ち、蓄熱タンク２５内の熱量を直薮汽水
ドラム３３内へ熱移動させるシステムである。尚、制御
システムそのものは、前記第１実施例の場合と同様であ
り、リボィラー３７の本体を削減し得るという利点であ
る。第５図は、本発明の第３実施例の要部を示す系統図
であり、蓄熱タンク２５内に熱交換器４８を設け、該熱
交換器４８と汽水ドラム３３とを循環配管４９，５０で
連結し、ポンプ５１により缶水を氏送する構成としてい
る。

尚、５１は制御弁であり、蒸気流量計の測定値又は蓄熱
タンク２５内の熱媒油Ｂの温度値によって、その開閉が
制御されるようになっている。本実施例にあっては、前
述と同様にリポィラー３７を削除することが出来、設備
費の大幅な低減を図り得る。本発明は上述の如く、熱容
量が大で、然かも高沸点であって熱的安定性が高いとい
う特質を有する熱煤油を、常圧液相使用することを特徴
とするものであり、従前の技術に比較して、下記の通り
多くの優れた特徴を有している。

‘１｝ 熱媒油経銃が全て常圧システムとなるために、
経統全体の低圧設計が可能となり、且つ熱煤油循環ポン
プ２８，４０の吐出圧もシステムの流動抵抗分だけで十
分であって、設備費の大幅な削減を図り得る。

又、系統全体が低圧システムであるために、安全性に富
み、且つシステムの制御が著しく容易なものになる。

【２１ 熱煤油は極めて高い熱的安定性を有するもので
あり、蒸気圧力では略９０ｋ９／のＧの圧力に相当する
３００ｏｏ位いまでその温度を上昇しても、何ら変質を
生じない。

｛３｝ 廃ガス源の熱量変動を同等とした場合に、その
変動分を吸収するに要する蓄熱タンクの容積は、従前の
蒸気アキュームレータ方式に比較して、略１１０〜１２
０に減少する。

例えば、熱量変動幅を土１．０×ｌぴｋｃａｌ／２瓜ｈ
ｉｎとした場合のプランント実験例によれば、本発明に
係る熱煤油システムであればその変動分を吸収して蒸気
発生量を平均値に近い略一定の値に保持するのに、約４
０での蓄熱タンクがあれば十分である。

これに対して、従前の蒸気アキュームレータ方式によれ
ば、蒸気発生量を平均値に近い値に保持するためには、
略８００あの容積を有するアキュームレータが必要にな
り、本願発明にあっては設備の著しい小型化と設備費の
大幅なコストダウンが可能となる。

本発明は上述の通り、運転特性に優れ且つ極めて小型・
低廉な設備でもつて、廃ガス源の熱量変動を効率よく蓄
熱吸収し、容易に蒸気発生量を予かじめ設定した一定値
に保持し得るという、優れた実用的効用を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、廃熱回収ボイラーに於ける従前の
蒸気発生量を一定値に保持するための方策を示す系統図
である。 第３図は本発明の第１実施例を示す系統概要図である。
第４図は、本発明の第２の実施例を示す系統概要図であ
る。第５図は本発明の第３実施例を示す系統概要図であ
る。Ａ……高温廃ガス、Ｂ・・…・熱媒体（熱煤油）、
Ｃ・・・・・・缶水、２２・・・・・・廃熱回収部、２
３・・・・・・収熱器、２４……蒸発器、２５・・・・
・・蓄熱タンク、２６，２７，３８，３９，４９，５０
……循環配管、２８，４０・・・・・・循環ポンプ、３
０・・・・・・切替バルブ、３３ａ・…・・汽水ドラム
の水室、３３・・・・・・汽水ドラム、３７ａ…・・・
熱媒油伝熱体、３７・・・・・・リボィラー、４５・・
・・・・主蒸気ライン、４６・・・・・・蒸気流量計、
４７・・・・・・プロセス側、４８・…・・熱交換器。
第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 廃熱回収部２２の１次側高温域に収熱器２３を、又
   その２次側高温域に蒸発器２４を夫々配設し、前記収熱
   器２３と蓄熱タンク２５間を循環配管２６，２７で連結
   して熱媒油Ｂを循環させることにより、廃ガス源の熱負
   荷の増加時には前記蓄熱タンク２５に熱媒油Ｂを介して
   蓄熱すると共に、前記蒸発発器２４と汽水ドラム３３と
   を循環配管３１，３２を介して連結し、該汽水ドラム３
   ３からプロセス４７側へ発生蒸気を供給し、発生蒸気の
   不足時には前記蓄熱タンク２５内の高温熱媒油Ｂを熱源
   として蒸気を発生させ、蒸気流量を略一定に保つことを
   特徴とする蒸発量の変動を少なくできる廃熱ボイラ。 ２ 高温熱媒油Ｂを熱源とするリボイラー３７を設け、
   該リボイラー３７での発生蒸気を汽水ドラム３３へ供給
   して成る特許請求の範囲第１項に記載の蒸発量の変動を
   少なくできる廃熱ボイラ。 ３ 汽水ドラム３３の水室３３ａ内に高温熱媒油Ｂを熱
   源とする伝熱体３７ａを配設するようにした特許請求の
   範囲第１項に記載の蒸発量の変動を少なくできる廃熱ボ
   イラ。 ４ 蓄熱タンク２５内に熱交換器４８を配設し、該熱交
   換器４８と汽水ドラム３３間を循環配管４９，５０で連
   結して成る特許請求の範囲第１項に記載の蒸発量の変動
   を少なくできる廃熱ボイラ。