JPS6365818B2 - - Google Patents

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JPS6365818B2
JPS6365818B2 JP58237889A JP23788983A JPS6365818B2 JP S6365818 B2 JPS6365818 B2 JP S6365818B2 JP 58237889 A JP58237889 A JP 58237889A JP 23788983 A JP23788983 A JP 23788983A JP S6365818 B2 JPS6365818 B2 JP S6365818B2
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JP
Japan
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boiler
heating section
temperature heating
preheater
temperature
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JP58237889A
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English (en)
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JPS60132055A (ja
Inventor
Sadahiko Maeda
Shinjiro Yokota
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

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
られるデイーゼル機関の排熱回収装置に関する。
〔従来技術〕
近年、度重なる石油価格の高騰によつて各方面
において省エネルギ化を図ることが求められてお
り、これは重油等を燃料とするデイーゼル機関も
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つ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大きいものである。
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、デイーゼル機関、2,3
は、それぞれその吸、排気管で、これら吸、排気
管2,3にまたがつ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、給水予熱部8が設けられて
いる。そして、これら蒸発部7および給水予熱部
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、そお熱水が蒸発部7および給水予熱部
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
加熱用な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
給水予熱部8の出口側に接続されるとともに、こ
の給水予熱部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なわ
れるものである。また、図中15はデイーゼル機
関1の各部を冷却する冷却水循環路で、海水等に
より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
イーゼル機関1にあつては、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、その温度が約160℃程度まで上昇してしまう
ものであつた。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
接的な冷却を行なうクーラ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、せつかく
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求めら
れている。
また、上述した構成において、ボイラ5の入口
側排ガス温度は約320℃程度で、一方出口側温度
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つてもその多様化を図ること
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(SO3)が水分と化合し硫酸
(H2SO4)となつてボイラ5等の伝熱管壁に結露
することがな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
したようなSO3分の結露がボイラ5の伝熱管の管
壁などに付着すると、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
であり、デイ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、かつこの高温
加熱部の出口側にフラツシユタンクを設けるとい
う簡単な構成によつて、従来無駄に捨てられてい
た吸入空気の熱エネルギを効率よく回収し、その
再利用化を図るとともに、ボイラ伝熱管壁での温
度をSO3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、さらにフラツシユタンクにて蒸気および
熱水を得てその再利用化にあたつての多様化を図
ることが可能となるデイ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イ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1
2(12A,12B,12C)や燃料油ストレー
ジタンク13からの戻り凝縮水の循環路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20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2
1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
口側に接続されている。したがつて、このような
構成によれば、循環路21内の戻り凝縮水は、前
記予熱器20とボイラ5の低温加熱部19とで熱
せられたものと、バイパス路23を通つて導びか
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、ボイラ5内
で特に低温域にある伝熱管管壁の温度を、排ガス
中に含まれるSO3分の酸露点以上に保ち、この管
壁などへの結露による腐蝕を防止するためであ
る。すなわち、熱利用機器12(12A,12
B,12C)からの戻り凝縮水の温度が約70℃程
度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、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70℃)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20を設けることにより約160℃から約85
℃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
を図れるといつた利点もある。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16を省略すること
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、多段フラツシヤ
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120℃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1
2などにより再利用し得るようにし、その多様化
を図つている。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120℃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。
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、またデイ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。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係るデイーゼル
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
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、かつこの高温加熱部の出口側にフラツシ
ヤ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
イラ伝熱管壁での温度をSO3分の酸露点以上に保
ち、その腐蝕防止を図ることができ、しかもこ
の、ボイラでの回収効率をも向上させ、またフラ
ツシヤ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
は本発明に係るデイーゼル機関の排熱回収装置の
一実施例を示す系統図である。 1……デイーゼル機関、2,3……吸、排気
管、4……過給機、5……排熱回収ボイラ、6…
…排熱回収サイクル系、12(12A,12B,
12C)……熱利用機器、13……燃料油ストレ
ージタンク、16……空気冷却器、18……高温
加熱部、19……低温加熱部、20……予熱器、
21,22……循環路、23……バイパス路、2
4……フラツシユタンク。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 デイ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出口側に接続
    され蒸気および熱水を得てこれらを熱利用機器に
    供給するフラツシユタンクとを備え、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り凝
    縮水を加熱する予熱器が設けられ、かつこの予熱
    器が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とともに、前記予熱器の
    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ていることを特徴
    とするデイーゼル機関の排熱回収装置。
JP58237889A 1983-12-19 1983-12-19 デイ−ゼル機関の排熱回収装置 Granted JPS60132055A (ja)

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JPS60132055A JPS60132055A (ja) 1985-07-13
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