JPS61282702A

JPS61282702A - 水蒸気発生方法

Info

Publication number: JPS61282702A
Application number: JP12497185A
Authority: JP
Inventors: 賢士保田; 勉中村; 真一冨田
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1986-12-12

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】産業上の利用分野この発明は熱ポンプを利用した水蒸気発生方法に関し、
さらに詳しくは臭化ストロンチウムの水和および脱水反
応を利用して低圧水蒸気を効率よく発生させる方法に関
するものである。

従来技術磐よびその問題点従来、この種の水蒸気発生方法としては、臭化カルシウ
ムの水和および脱水反応を利用した方法が知られている
。しかしこの方法では低圧水蒸気の発生効率がまだ満足
なものではなかった。

この発明は、このような実情からなされたものであって
、低圧水蒸気を効率よく発生させることのできる方法を
提供することを目的とする。

問題点の解決手段この発明による水蒸気発生方法は、上記目的の達成のた
めに、高温熱源によって臭化ストロンチウムの一水塩を
加熱して、脱水熱Ｑ、により次式（Ｉ）の反応に従って
脱水せしめ、ＳｒＢｒ２　・＋２Ｏ（固）十Ｑ１→ ＳｒＢｒ２　　（固）＋Ｈ２Ｏ（気）　　・　（Ｉ）生
じた水蒸気を次式（Ｉｆ）の反応に従って凝縮させて、
凝縮熱Ｑ２を得、＋２Ｏ（気）→Ｈ２Ｏ（液〉＋Ｑ２　・・・（ＩＩ）得
られた凝縮熱Ｑ２を所望の低圧水蒸気の発生熱源として
用い、他方、上記式（Ｉ）の脱水反応終了後は低温熱源
から得られた蒸発熱Ｑ２’で、上記反応式（ＩＩ）によ
り生じた凝縮水を次式（Ｉ［［）の反応に従って蒸発せ
しめ、＋２Ｏ（液）＋Ｑ２’→Ｈ２Ｏ（気）・・・（Ｉ
［ｌ）生じた水蒸気で臭化ストロンチウムの無水物を次
式（ＩＶ）の反応に従って水和させて、水和熱Ｑ、ｌ　
を得、ＳｒＢｒ２　（固）＋１−（２Ｏ（気）→ＳｒＢｒ２・
＋２Ｏ（固）　＋　Ｑｌ　’−（ＩＶ　）得られた水和
熱Ｑ１′　を所望の低圧水蒸気の発生熱源として用いる
ことを特徴とする。

始めに、臭化ストロンチウムの一水塩（ＳｒＢｒ２　・
＋２Ｏ）を用いた熱ポンプの基本原理について説明する
。

第２図は、本発明者らが測定した臭化ストロンチウムの
一水塩の水蒸気圧曲線および水内体の蒸気圧曲線を示し
たものである。

まず高温熱源によって３ｒＢｒ２　・１」２Ｏを温度２
２Ｏ℃に加熱すると、次式（Ｉ＞の反応に従って脱水反
応が生じる。

ＳｒＢｒ２　・＋２Ｏ（固）＋Ｑ＋→ ＳｒＢｒ２　（固）＋Ｈ２Ｏ（気）　　・　（Ｉ）（式
中、脱水熱Ｑ、は１７　、８　Ｋｃａｌ／ｍｏｌテある
）この脱水反応の結果、上記−水塩から放出された水蒸
気は、平衡状態では、第２図中に矢印（ａ＞（ｂ）で示
すように、１９５０　ｍｍ１１ｇの氷水蒸気圧を示す。

この水蒸気圧は、同図中に矢印（ｂ）（ｃ）で示すよう
に、温度１３０℃における水の飽和水蒸気圧に等しい。

したがって水蒸気は１３０℃より低い温度に冷却される
と、潜熱Ｑ２を凝縮熱として放出して次式（Ｉ）の反応
に従って凝縮して水となる。

＋２Ｏ（気）→Ｈ２Ｏ（液）＋０２　・・・（ＩＩ）（
式中、Ｑ２は１０．５にＣａｌ／ｍａｌである）そこで
、得られた凝縮熱を熱源として、伝熱性能のよいボイラ
ーを用いて水を加熱すると、水はほぼ１３０℃の温度で
沸騰して、圧力２゜６５　Ｋｇ／　ｃｄの低圧水蒸気が
得られる。

他方、上記脱水反応が終了した後は、上記反応式（Ｉ）
の逆反応すなわち次式（ＩＶ）の反応に従って、水蒸気
を臭化ストロンチウムの無水物に反応させて、上記無水
物を水和させる。

ＳｒＢｒ２　（固）＋ｆ１２Ｏ（気）→ＳｒＢｒ２　１
（２Ｏ（固）＋Ｑ＋−（ＴＶ）いま、この反応に使用さ
れる水蒸気を、次式（ＩＩＩ）の反応に従って、＋２Ｏ（液）十Ｑ２→Ｈ２Ｏ（気）・・・（Ｉ［Ｉ）−
４一温度２５℃の水から沸騰させて得たとすると、第１図中
に矢印（ｄ）（ｅ）で示すように、その水蒸気圧は温度
１３０℃のＳｒＢｒ２　・１」２Ｏの水蒸気圧に等しい
。上記反応式（ＴＶ）に従って水蒸気吸収によって発生
した水和熱Ｑ１を伝熱性能のよいボイラーによる水蒸気
発生用熱源として回収すると、前述と同様に温度１３０
℃で沸騰した圧力２．６５に９／ｃｒＡの低圧水蒸気が
得られる。

以上の説明においては、反応熱を温度２５℃および圧力
１気圧基準として表わし、伝熱時の温度差をＯとした。

上記基本原理における熱収支を第３図に概略的に示す。

実　　施　　例つぎに、この発明を実施例によりさらに具体的に説明す
る。

第１図は高温熱源として排煙を用い、かつ低温熱源とし
て河川水を用いて、この発明の方法により低圧水蒸気を
発生させる装置を示すものである。

臭化ストロンチウムの水和、脱水反応用の反応器（ＩＩ
）は頂部にて頂部水蒸気通路（２）を介して凝縮器（３
）と連通し、凝縮器（３）の底部は底部水蒸気通路（４
）を介して蒸発器（５）に連通している。凝縮器（３）
内には第１ボイラー（６）が配され、反応器（ＩＩ）内
には第２ボイラー（７）が配され、蒸発器（５）内には
伝熱部（８）が設（」られている。また反応器（ＩＩ）
内には所要量のＳｒＢｒ２１１２Ｏの粒子が装填されて
粒子層（９）が形成され、反応器（ＩＩ）にはジャケッ
ト（ＩＩｏ）が外装されている。そして、ジャケラ１〜
（ＩＩ０）には排煙ライン（ＩＩ１）が接続され、また
蒸発器（５）の伝熱部（８）には河川水ライン（ＩＩ２
）が接続され、排煙ライン（ＩＩ１）が通る熱交換器（
ＩＩ３）を水蒸気用水ラ−１’　ン（ＩＩ４）が通過シ
、ソノ分岐部（ＩＩ４ａ）（ＩＩ４ｂ）がそれぞれ第１
ボイラー（６）および第２ボイラー（７）に接続されて
いる。

上記構成の装置において、排煙ライン（ＩＩ１）に温度
３５０℃の排煙を流すと、同排煙はＳｒＢｒ２　・Ｈ２
Ｏの粒子層（９）を加熱して、同粒子層（９）に脱水熱
を同一水塩１１１１０＋当り１７゜８にｃａｌ与え、温
度２２５℃で熱交換器（ＩＩ３）に至る。反応器（ＩＩ
）の伝熱面積は、ＳｒＢｒ２　・Ｈ２Ｏの粒子層（９）
の温度が排煙による加熱の結果２２Ｏ℃になるように設
に１されている。

したがって、同粒子層く９）の加熱脱水によって生じた
水蒸気は、第２図に示すように、１９５０　ｍｍＪ＋の
水蒸気圧を有し、水蒸気通路（２）を経て凝縮器（３）
に入る。水蒸気用水ライン（ＩＩ４）の分岐部（ＩＩ４
ａ）の弁（ＩＩ５）は開かれ、分岐部（ＩＩ４ｂ）の弁
（ＩＩ６）は閉じられ、第１ボイラー（６）には熱交換
器（ＩＩ３）で温度２５℃から１０４℃まで予熱された
水蒸気用水が供給されている。なお、水蒸気用水は熱交
換器（ＩＩ３）を経な（でももちろんよい。したがって
上記水蒸気は、凝縮器（３）において、表面温度が１３
０℃以下に保たれている第１ボイラー（６）に接し、そ
の結果凝縮して該表面温度に等しい温度を有する水とな
る。凝縮器（３）内の第１ボイラー（６）の内部圧力が
１．２に９／ａ／ｒになるように第１ボイラー（６）の
頂部の弁（ＩＩ７）を調節すると、第１ボイラー（６）
内の水は水蒸気の凝縮熱によって温度１０４℃で沸騰せ
られ、低圧水蒸気が得られる。この場合低圧水蒸気で回
収される熱量は、Ｓｒ’８ｒ２　　・Ｈ２Ｏ１１１１０
１当り１０．５にｃａｌである。凝縮水は温度１０４℃
のまま凝縮器（３）から蒸発器（５）に流下してここに
溜まる。

脱水反応が完全に終了した後は、排煙の流通を停止し、
また分岐部（ＩＩ４ａ）の弁（ＩＩ５）を閉じて、分岐
部（ＩＩ４ｂ）の弁（ＩＩ６）を開く。その結果、第２
ボイラー（７）への水蒸気用水の供給によって粒子層（
９）の温度は２２Ｏ℃から１０４℃に降下し、第２ボイ
ラー（７）内で水蒸気が発生するので、第２ボイラー（
７）の頂部の弁（ＩＩ８）を、第２ボイラー（７）の内
部圧力が１．２Ｋｙ／ｃｄになるように調節する。粒子
層（９）の降温に要する熱量、すなわち粒子層（９）の鎮熱と蒸発器（５）内に溜まっ
た凝縮水の顕然との和は、次回の脱水反応に要する昇温
熱にほぼ等しい。

いま、粒子層（９）の温度が１０４℃で、蒸発器（５）
内に溜まった凝縮水の温度が２２℃である状態を想定す
ると、粒子層（９）の水蒸気圧は４．６＋ｕ＋Ｈｇであ
る。蒸発器（５）内に溜まった凝縮水の温度が２２℃で
あると、第１図に示すように、その水蒸気圧は２Ｏ　ｌ
ｌｌｍＨｇであるので、臭化ストロンチウムの無水物の
水和反応が生じ、粒子層（９）に水和熱が発生する。蒸
発器（５）内の凝縮水は自己蒸発により蒸発熱を奪われ
て温度降下するので、この温度を一定に保つように、伝
熱部（８）に温度２５℃の河川水を流す。伝熱部（８）
は蒸発器（５）内の水の温度が２Ｏ℃に保たれるように
設計されている。また量水には上記無水物１ｉ＋ｏｆ当
り１０゜５にｃａｌの熱量が与えられ、粒子層（９）で
発生する水和熱は同無水物１１０１当り１７．８Ｋｃａ
ｌである。この水和熱によって第２ボイラー（７）内の
水は温度１０４°Ｃで沸騰せられ、低圧水蒸気がｊ昇ら
れる。そして蒸発器（５）内の水が完全に蒸発した峙点
で、再び脱水工程が実施される。　熱収支はつきのとお
りである。

入　　熱排煙からの熱（ｌｔｌ水熱）　　１７．８にｃａｌ／ｍ
ｏｌｉ１　２８．３にｃａｌ／ｍｏｌ出　　熱脱水時の水蒸気発生熱　　１０．５にｃａｌ／１ｏｌｉ
１　　２８．３にｃａｌ／ｎ＋ｏｆ上記実施例において、有価値のエネルギー諒としては温
度３５０℃のＩＪ）煙を用いるだ（Ｊである。通常、温
度を３５０°０から２２５°Ｃに下げる間に放出される
熱−１ネルギー１７．８Ｋｃａｌを用いて、温度２５℃
の水から温度１０４℃圧力１．２Ｋｇ／ｃｍの低圧水蒸
気を得る場合、同水蒸気の発生量は、１．７ｍｏｌ　　
（＝３０ｇ）である。

これに対してこの発明の方法によれば、上記と同じ条イ
！１で、水蒸気は２．７ｍｏｌ　　（−・４８）得られ
る。したがっＣ水蒸気の発生効率は約１゜６１８向［す
る。

発明の効果この発明による水蒸気発生方法は以上のとおり構成され
ているので、低圧水蒸気をりＪ率Ｊ、く発生さけること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水蒸気発生装置を示Ｊ系統図、第２図は臭化ス
ト［ｌンチウムの−・水塩の水魚気圧曲線おＪ、び水自
体の蒸気圧曲線を示すグラフ、第３図は熱収支を示−＝
ｌ−ＦＡ略図である。（ＩＩ）・・・反応器、（２）・・・頂部水蒸気通路、
（３）・・・凝縮器、（４）・・・底部水蒸気通路、（
５）・・・蒸発器、（６）・・・第１ボイラー、（７）
・・・第２ボイラー、（８）・・・伝熱部、（９）・・
・粒子層、（ＩＩ０）・・・ジャケラ１〜、（ＩＩ１）
・・・排煙ライン、（ＩＩ２）・・・河川水ライン、（
ＩＩ３）・・・熱交換器、（ＩＩ４）・・・水蒸気用水
ライン、（ＩＩ５）（ＩＩ６）（ＩＩ７）（ＩＩ８）・
・・弁。以　　」− ＝　１２　＝

Claims

【特許請求の範囲】高温熱源によって臭化ストロンチウムの一水塩を加熱し
て、脱水熱Ｑ＿１により次式（ I ）の反応に従って脱
水せしめ、ＳｒＢｒ＿２・Ｈ＿２Ｏ（固）＋Ｑ＿１→ ＳｒＢｒ＿２（固）＋Ｈ＿２Ｏ（気）・・・（ I ）生
じた水蒸気を次式（II）の反応に従って凝縮させて、凝
縮熱Ｑ＿２を得、Ｈ＿２Ｏ（気）→Ｈ＿２Ｏ（液）＋Ｑ＿２・・・（II）
得られた凝縮熱Ｑ＿２を所望の低圧水蒸気の発生熱源と
して用い、他方、上記式（ I ）の脱水反応終了後は低
温熱源から得られた蒸発熱Ｑ＿２′で、上記反応式（I
I）により生じた凝縮水を次式（III）の反応に従って蒸
発せしめ、Ｈ＿２Ｏ（液）＋Ｑ＿２′→Ｈ＿２Ｏ（気）・・・（I
II）生じた水蒸気で臭化ストロンチウムの無水物を次式
（IV）の反応に従って水和させて、水和熱Ｑ＿１′を得
、ＳｒＢｒ＿２（固）＋Ｈ＿２Ｏ（気）→ ＳｒＢｒ＿２・Ｈ＿２Ｏ（固）＋Ｑ＿１′・・・（IV）
得られた水和熱Ｑ＿１′を所望の低圧水蒸気の発生熱源
として用いることを特徴とする水蒸気発生方法。