(57)【要約】【課題】従来のエコノマイザよりも効率よく排ガスから熱回収を図り、蒸気を発生させたり、ボイラへの給水を予熱したりする。【解決手段】蒸気圧縮機１３は、貯水タンク１１内の気体を吸引排出して、貯水タンク１１内を減圧すると共に、貯水タンク１１から吸引した水蒸気を圧縮する。貯水タンク１１内の水は、排ガス熱交換器１２へ循環供給され、ボイラ１からの排ガスとの熱交換により加温される。蒸気圧縮機１３から吐出される蒸気は、蒸気利用機器７へ送られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水部内の気体を吸引排出して、前記貯水部内を減圧すると共に、前記貯水部から吸引した水蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と、
前記貯水部の水とボイラからの排ガスとを熱交換する排ガス熱交換器と
を備えることを特徴とする排ガス熱回収装置。
【請求項２】
前記貯水部として、水が貯留される貯水タンクを備え、
この貯水タンクと前記排ガス熱交換器との間で、前記貯水タンク内の水が循環可能とされた
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス熱回収装置。
【請求項３】
前記貯水タンクと前記排ガス熱交換器との間の循環水は、前記排ガス熱交換器から前記貯水タンク内へ噴霧されて戻される
ことを特徴とする請求項２に記載の排ガス熱回収装置。
【請求項４】
前記排ガス熱交換器は、排ガス流路と水流路とを有する間接熱交換器とされ、
前記排ガス流路には、前記ボイラからの排ガスが通され、
前記水流路には、水が貯留されて前記貯水部とされる
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス熱回収装置。
【請求項５】
前記蒸気圧縮機からの蒸気は、蒸気利用機器へ供給される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置。
【請求項６】
前記蒸気圧縮機からの蒸気は、ボイラへの給水タンクへ供給される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置。
【請求項７】
前記蒸気圧縮機からの蒸気は、補給水と間接熱交換して前記貯水部へ供給され、
その補給水は、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により蒸気化されて蒸気利用機器へ供給される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置。
【請求項８】
前記蒸気圧縮機からの蒸気は、補給水と間接熱交換して前記貯水部へ供給され、
その補給水は、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により加温されて、前記ボイラまたはその給水タンクへ供給される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置。
【請求項９】
前記蒸気圧縮機は、蒸気を用いて動力を起こす蒸気エンジンにより駆動され、
この蒸気エンジンへは、前記ボイラからの蒸気が供給される
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置。
【請求項１０】
前記蒸気圧縮機にて圧縮される蒸気には、前記蒸気圧縮機自体またはその前段もしくは後段において注水される
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラからの排ガスを用いてボイラへの給水を予熱する排ガス熱回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラからの排ガスを用いてボイラへの給水を予熱するエコノマイザが知られている。この場合、ボイラへの給水は、エコノマイザにおいて排ガスにより予熱を図られた後、ボイラへ供給され蒸発化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６１７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のエコノマイザでは、蒸気利用システム全体の熱効率に改善の余地があった。特に、給水温度が高い場合、従来のエコノマイザでは、給水の加熱を十分に行うことができなかった。すなわち、ボイラへの給水タンクに蒸気利用機器から高温のドレンを戻して熱回収を図ると、高温のドレンにより給水タンク内の水は昇温し、給水温度が常温よりもかなり高くなることがあるが、その場合、従来のエコノマイザでは、給水の加熱を十分に行うことができなかった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、排ガスからの熱回収を一層効率よく行うことにある。そして、排ガスから回収した熱を用いて、蒸気を発生させたり、ボイラへの給水を予熱したりすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、貯水部内の気体を吸引排出して、前記貯水部内を減圧すると共に、前記貯水部から吸引した水蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と、前記貯水部の水とボイラからの排ガスとを熱交換する排ガス熱交換器とを備えることを特徴とする排ガス熱回収装置である。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ボイラからの排ガスを用いて貯水部の水を加温し、さらに貯水部内の水を蒸気圧縮機により蒸気化して、蒸気利用機器にて使用したり、ボイラへの給水の予熱などに利用したりできる。貯水部内の水は、ボイラからの排ガスとの熱交換により加温を図られるが、蒸気圧縮機による減圧で冷却も図られるので、排ガス熱交換器における水と排ガスとの熱交換は有効になされる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記貯水部として、水が貯留される貯水タンクを備え、この貯水タンクと前記排ガス熱交換器との間で、前記貯水タンク内の水が循環可能とされたことを特徴とする請求項１に記載の排ガス熱回収装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、排ガス熱交換器とは別に貯水タンクを備える。貯水タンクをバッファタンクとすることで、排ガス熱交換器における水と排ガスとの熱交換や、蒸気圧縮機における蒸気の発生を安定して行うことができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記貯水タンクと前記排ガス熱交換器との間の循環水は、前記排ガス熱交換器から前記貯水タンク内へ噴霧されて戻されることを特徴とする請求項２に記載の排ガス熱回収装置である。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、排ガス熱交換器で加温された水を貯水タンク内へ噴霧して戻すことで、蒸気の発生を一層促すことができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記排ガス熱交換器は、排ガス流路と水流路とを有する間接熱交換器とされ、前記排ガス流路には、前記ボイラからの排ガスが通され、前記水流路には、水が貯留されて前記貯水部とされることを特徴とする請求項１に記載の排ガス熱回収装置である。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、貯水タンクを別途設けることなく、簡易な構成で排ガス熱回収装置を実現することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記蒸気圧縮機からの蒸気は、蒸気利用機器へ供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置である。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、蒸気圧縮機により得られる蒸気を、各種の蒸気利用機器において利用することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記蒸気圧縮機からの蒸気は、ボイラへの給水タンクへ供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置である。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、蒸気圧縮機により得られる蒸気を給水タンクへ吹き込んで、ボイラの給水の予熱を図ることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、前記蒸気圧縮機からの蒸気は、補給水と間接熱交換して前記貯水部へ供給され、その補給水は、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により蒸気化されて蒸気利用機器へ供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置である。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、蒸気圧縮機により得られる蒸気を用いて、補給水を蒸気化し、その蒸気を各種の蒸気利用機器において利用することができる。蒸気圧縮機からの蒸気を直接に蒸気利用機器へ送る場合と比べて、蒸気利用機器へ送り込む蒸気の質を維持しやすい。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、前記蒸気圧縮機からの蒸気は、補給水と間接熱交換して前記貯水部へ供給され、その補給水は、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により加温されて、前記ボイラまたはその給水タンクへ供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置である。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば、蒸気圧縮機により得られる蒸気を用いて、ボイラまたはその給水タンクへの給水の予熱を図ることができる。蒸気圧縮機からの蒸気を直接に給水タンクへ送る場合と比べて、水質の管理が容易となる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、前記蒸気圧縮機は、蒸気を用いて動力を起こす蒸気エンジンにより駆動され、この蒸気エンジンへは、前記ボイラからの蒸気が供給されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置である。
【００２３】
請求項９に記載の発明によれば、蒸気エンジンを用いることで、電動機のみを用いる場合と比べて、蒸気圧縮機の駆動コストを低減することができる。
【００２４】
さらに、請求項１０に記載の発明は、前記蒸気圧縮機にて圧縮される蒸気には、前記蒸気圧縮機自体またはその前段もしくは後段において注水されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の排ガス熱回収装置である。
【００２５】
請求項１０に記載の発明によれば、蒸気圧縮機またはその前段もしくは後段における注水量を調整することで、所望の蒸気を得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、排ガスからの熱回収を一層効率よく行うことができる。そして、排ガスから回収した熱を用いて、蒸気を発生させたり、ボイラへの給水を予熱したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の排ガス熱回収装置の実施例１の使用状態を示す概略図である。
【図２】本発明の排ガス熱回収装置の実施例２の使用状態を示す概略図である。
【図３】本発明の排ガス熱回収装置の実施例３の使用状態を示す概略図である。
【図４】本発明の排ガス熱回収装置の実施例４の使用状態を示す概略図である。
【図５】本発明の排ガス熱回収装置の実施例５の使用状態を示す概略図である。
【図６】本発明の排ガス熱回収装置の実施例６の使用状態を示す概略図であり、一部を省略して示している。
【図７】本発明の排ガス熱回収装置の実施例７の使用状態を示す概略図であり、一部を省略して示している。
【図８】本発明の排ガス熱回収装置の実施例８の使用状態を示す概略図であり、一部を省略して示している。
【図９】本発明の排ガス熱回収装置の実施例９の使用状態を示す概略図であり、一部を省略して示している。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の排ガス熱回収装置の実施例１の使用状態を示す概略図である。本実施例の排ガス熱回収装置は、ボイラ１からの排ガスの熱を用いて、蒸気を発生させる装置である。
【００３０】
ボイラ１は、蒸気ボイラであれば、その構成を特に問わない。ボイラ１には、給水タンク２の水が、給水路３を介して供給可能とされる。給水路３には、給水ポンプ４が設けられており、この給水ポンプ４の作動の有無により、ボイラ１への給水の有無が切り替えられる。給水タンク２は、補給水路５から適宜水が供給されて、所望水位に維持される。給水タンク２への補給水路５には純水装置または軟水装置（図示省略）が備えらており、純水または軟水が給水タンク２に供給される。
【００３１】
ボイラ１に供給された水は、ボイラ１で蒸気化される。ボイラ１からの蒸気は、所望により蒸気ヘッダ（図示省略）を介して、給蒸路６により一または複数の各種の蒸気利用機器７へ送られる。蒸気利用機器７にて生じるドレンは、スチームトラップ８を介して、ドレン回収路９により給水タンク２へ戻すのがよい。
【００３２】
ボイラ１では、給水を加熱して蒸気化するために燃料の燃焼がなされ、その排ガスは煙道１０を介して外部へ排出される。この煙道１０を通過する排ガスの熱を用いて、蒸気を発生させようとするのが、本実施例の排ガス熱回収装置である。
【００３３】
本実施例の排ガス熱回収装置は、水が貯留される貯水タンク１１と、この貯水タンク１１からの水とボイラ１からの排ガスとを熱交換する排ガス熱交換器１２と、前記貯水タンク１１内の気体を吸引排出して貯水タンク１１内を減圧すると共に貯水タンク１１から吸引した水蒸気を圧縮する蒸気圧縮機１３とを備える。
【００３４】
貯水タンク１１は、内部空間の減圧に耐える中空容器であり、貯水部として機能する。貯水タンク１１は、補水路１４から適宜水が供給されて、所望水位に維持される。たとえば、補水路１４に補水弁１５を設ける一方、貯水タンク１１に水位センサ（図示省略）を設け、この水位センサの検出信号に基づき補水弁１５を制御して、貯水タンク１１内の水位は所望に維持される。
【００３５】
貯水タンク１１内の水は、蒸気圧縮機１３により蒸気化され、蒸気利用機器７で使用された後、ドレンとして給水タンク２へ戻されてボイラ１へ供給され得る点を考慮すると、この場合には、貯水タンク１１内の水は純水または軟水とするのが好ましい。また、同様の理由で、後述する蒸気圧縮機１３において注水される水も、純水または軟水とするのが好ましい。
【００３６】
貯水タンク１１は、中途まで水が貯留され、気相部と液相部とに分けられる。貯水タンク１１の気相部には、蒸気圧縮機１３への吸入路１６が接続される。一方、貯水タンク１１の液相部には、排ガス熱交換器１２への送水路１７が接続される。
【００３７】
排ガス熱交換器１２は、貯水タンク１１からの水とボイラ１からの排ガスとの間接熱交換器である。そのために、排ガス熱交換器１２は、排ガス流路と水流路とを有し、排ガス流路には排ガスが通され、水流路には水が通される。本実施例では、排ガス熱交換器１２は、排ガス流路としての煙道１０内に、水流路としての管路１８が配置されて構成され、水と排ガスとを混ぜることなく熱交換する。この際、排ガス熱交換器１２は、煙道１０の一部を構成する筒体と、この筒体内に設けられる水流路とを、ユニットとして構成してもよい。また、煙道１０内に設けられる水流路は、煙道１０内において適宜蛇行させるなど、従来公知の各種のエコノマイザと同様に構成できる。
【００３８】
貯水タンク１１と排ガス熱交換器１２の水流路とは、送水路１７と戻し路１９とを介して接続される。また、送水路１７には、送水ポンプ２０が設けられる。これにより、貯水タンク１１内の水は、送水路１７を介して送水ポンプ２０により排ガス熱交換器１２へ送り込まれ、排ガス熱交換器１２において排ガスと熱交換された後、戻し路１９を介して貯水タンク１１へ戻される。戻し路１９から貯水タンク１１への水の吐出は、貯水タンク１１の液相部へ行ってもよいし、図示例のように気相部へ行ってもよい。
【００３９】
蒸気圧縮機１３は、その構成を特に問わず、また段数も問わない。たとえば、羽根車式（たとえば軸流式または遠心式）の圧縮機と、その後段にさらに容積式（たとえばスクリュ式）の圧縮機を設けてもよい。蒸気圧縮機１３は、貯水タンク１１内の気体を、吸入路１６を介して吸引排出して、貯水タンク１１内を減圧する。貯水タンク１１内が減圧されることで、貯水タンク１１内の水は沸騰し蒸発を図られる。そして、その水蒸気を蒸気圧縮機１３が吸引圧縮して吐出する。蒸気圧縮機１３から吐出された蒸気は、吐出路２１を介して各種の蒸気利用機器７へ送られて使用される。
【００４０】
貯水タンク１１からの水蒸気は、蒸気圧縮機１３において圧縮され、本来は過熱蒸気となる。従って、蒸気圧縮機１３からは過熱蒸気を得てもよいが、蒸気圧縮機１３自体またはその前段（蒸気圧縮機１３への吸込側）もしくは後段（蒸気圧縮機１３からの吐出側）において適宜注水して飽和蒸気を得てもよい。また同様に、蒸気圧縮機１３自体またはその前段もしくは後段において適宜注水して、所望の過熱度の過熱蒸気を得てもよい。つまり、注水量を調整することにより、所望の蒸気を得ることができる。
【００４１】
典型的には、蒸気圧縮機１３またはその前段もしくは後段への注水により、飽和蒸気を得る構成とされる。この際、蒸気圧縮機１３の前段に注水するのが好ましいが、ここでは説明の便宜上、図１において注水路２２として示すように、蒸気圧縮機１３へ注水するものとして説明する。注水路２２には注水ポンプ２３が設けられており、この注水ポンプ２３を制御することで、蒸気圧縮機１３への注水の有無または注水量を調整できる。但し、注水ポンプ２３に加えて、注水路２２に流量調整弁を設け、この流量調整弁の開度を調整して、蒸気圧縮機１３への注水量を調整してもよい。
【００４２】
ところで、図１では、貯水タンク１１と蒸気圧縮機１３とを注水路２２で接続して、貯水タンク１１の水を蒸気圧縮機１３へ供給しているが、貯水タンク１１とは別系統で蒸気圧縮機１３へ注水してもよい。また、貯水タンク１１の水を蒸気圧縮機１３へ供給する場合でも、図１において二点鎖線で示すように、貯水タンク１１から排ガス熱交換器１２への送水路１７を、送水ポンプ２０よりも下流で分岐させて、蒸気圧縮機１３への注水路２２としてもよい。その場合、注水路２２には注水ポンプ２３の設置を省略することができる。
【００４３】
蒸気圧縮機１３は、電動機２４により駆動されるが、電動機２４に代えてまたは電動機２４に加えて、蒸気エンジンにより駆動されてもよい。蒸気エンジンは、蒸気を用いて動力を起こす装置であり、好適にはスクリュ式蒸気エンジンである。蒸気エンジンは、蒸気利用機器７の一つとして、前記ボイラ１からの蒸気を用いて駆動することができる。蒸気エンジンへの給蒸の有無または量を調整することで、蒸気エンジンの作動の有無または出力を調整することができる。
【００４４】
排ガス熱回収装置は、さらに制御器（図示省略）を備える。本実施例では、制御器は、補水弁１５、送水ポンプ２０、注水ポンプ２３、電動機２４（または蒸気エンジン）などの他、各種のセンサに接続され、このセンサによる検出信号などに基づき、前記各手段を制御する。
【００４５】
センサによる検出対象としては、貯水タンク１１内の温度または圧力、蒸気圧縮機１３から吐出される蒸気の温度または圧力、ボイラ１からの排ガスの温度（たとえば排ガス熱交換器１２を通過後の排ガスの温度）などの内、いずれか一以上が採用される。
【００４６】
一方、制御対象としては、送水ポンプ２０、電動機２４（または蒸気エンジン）、蒸気圧縮機１３（具体的には蒸気圧縮機１３への注水量）、補水弁１５などの内、いずれか一以上が採用される。
【００４７】
以上のような構成であるから、ボイラ１からの排ガスは、煙道１０の排ガス熱交換器１２を通過した後、外部へ排出される。排ガスは、排ガス熱交換器１２を通過する間、貯水タンク１１からの水により冷却され、体積の減少が図られる。その一方、貯水タンク１１からの水は、排ガス熱交換器１２を通過する間、排ガスにより温められ、貯水タンク１１へ戻される。そして、排ガスによる加温と蒸気圧縮機１３による減圧とにより、貯水タンク１１内の水は蒸発を促され、その蒸気は蒸気圧縮機１３へ吸引される。蒸気圧縮機１３は、貯水タンク１１からの水蒸気を圧縮して吐出するが、注水の有無や量を調整されることで、所望の蒸気を得られる。
【００４８】
本実施例の排ガス熱回収装置は、水を排ガスとの熱交換により加温すると共に、蒸気圧縮機１３において蒸気化する。水を用いることで、水以外の冷媒を用いる場合よりも高温領域の蒸気を得ることができる。すなわち、たとえばフロン系冷媒（たとえばＲ−２４５ｆａ）による冷凍機の凝縮器の放熱を利用して蒸気を得ようとしても、その冷媒の臨界温度は低い（１５０℃程度）ため、低温領域の蒸気（実用的には１１０〜１３０℃程度）を得るのが限界であるが、本実施例によれば、臨界温度が高い水を排ガスとの熱交換により加温すると共に蒸気圧縮機１３を用いて蒸気化することで、より高温領域での蒸気を得ることもできる。
【００４９】
ところで、本実施例の排ガス熱回収装置は、排ガス熱交換器１２を煙道１０に設置するに際し、排ガスからの潜熱回収領域に設置することもできる。それにより、蒸気利用システム全体の熱効率の一層の向上を図ることができる。また、蒸気利用機器７からのドレンを給水タンク２へ戻して、ボイラ１への給水温度が排ガスの潜熱回収温度よりも高くなる場合でも、排ガスの潜熱の回収を図ることができる。但し、蒸気利用機器７から給水タンク２へのドレンの回収は、本発明において必須ではない。
【実施例２】
【００５０】
図２は、本発明の排ガス熱回収装置の実施例２の使用状態を示す概略図である。本実施例２の排ガス熱回収装置も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００５１】
前記実施例１では、蒸気圧縮機１３からの蒸気は、蒸気利用機器７へ送られて使用されたが、本実施例２では、蒸気圧縮機１３からの蒸気は、ボイラ１の給水タンク２内に吹き込まれる。これにより、ボイラ１の給水の予熱を図ることができる。蒸気圧縮機１３からの蒸気を給水タンク２へ供給することは、前記実施例１に限らず、後述の実施例６以降の各実施例にも同様に適用可能である。その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明は省略する。
【実施例３】
【００５２】
図３は、本発明の排ガス熱回収装置の実施例３の使用状態を示す概略図である。本実施例３の排ガス熱回収装置も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００５３】
前記実施例１では、蒸気圧縮機１３からの蒸気は、蒸気利用機器７へ直接に送られて使用されたが、本実施例３では、蒸気圧縮機１３からの蒸気は、補給水との間接熱交換器２５を介して、貯水部としての貯水タンク１１へ供給される。この間接熱交換器２５では、補給水ポンプ２６から供給された補給水（純水または軟水）が、蒸気圧縮機１３からの蒸気で加熱され、蒸気化される。そして、その蒸気は、ボイラ１から蒸気利用機器７への給蒸路６と合流するなどして、蒸気利用機器７へ送られる。蒸気圧縮機１３からの蒸気を直接に蒸気利用機器７へ送る場合と比べて、蒸気の質の管理が容易となる。なお、間接熱交換器２５への補給水は、二点鎖線で示すような補給水路２７により、給水タンク２からの水とすることもできる。
【００５４】
本実施例３では、間接熱交換器２５で補給水を蒸気化するが、そのようにして得られる蒸気の圧力または温度も、制御に用いる検出対象とするのがよい。また、制御対象として、間接熱交換器２５への給水量も採用するのがよい。具体的には、間接熱交換器２５へ補給水を供給する補給水ポンプ２６をインバータ制御するか、間接熱交換器２５への補給水路に流量調整弁を設け、その開度を調整すればよい。
【００５５】
蒸気圧縮機１３からの蒸気で補給水を蒸気化することは、前記実施例１に限らず、後述の実施例６以降の各実施例にも同様に適用可能である。その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明は省略する。
【実施例４】
【００５６】
図４は、本発明の排ガス熱回収装置の実施例４の使用状態を示す概略図である。本実施例４の排ガス熱回収装置も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００５７】
前記実施例１では、蒸気圧縮機１３からの蒸気は、蒸気利用機器７へ直接に送られて使用されたが、本実施例４では、蒸気圧縮機１３からの蒸気は、補給水との間接熱交換器２５を介して、貯水部としての貯水タンク１１へ供給される。この間接熱交換器２５では、補給水ポンプ２６から供給された補給水（純水または軟水）が、蒸気圧縮機１３からの蒸気で加熱される。そして、このようにして加熱された水は、ボイラ１の給水タンク２へ供給される。このようにして、ボイラ１への給水の予熱を図ることができる。蒸気圧縮機１３からの蒸気を直接に給水タンク２へ送る場合と比べて、水質の管理が容易となる。なお、間接熱交換器２５への補給水は、二点鎖線で示すような補給水路２７により、給水タンク２からの水とすることもできる。
【００５８】
本実施例４では、間接熱交換器２５で補給水を加熱するが、そのようにして得られる温水の温度も、制御に用いる検出対象としてもよい。また、制御対象として、間接熱交換器２５への給水の有無または量も採用してもよい。
【００５９】
間接熱交換器２５を用いて、蒸気圧縮機１３からの蒸気でボイラ１への給水を予熱することは、前記実施例１に限らず、後述の実施例６以降の各実施例にも同様に適用可能である。その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明は省略する。
【実施例５】
【００６０】
図５は、本発明の排ガス熱回収装置の実施例５の使用状態を示す概略図である。本実施例５の排ガス熱回収装置も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００６１】
前記実施例１では、蒸気圧縮機１３からの蒸気は、蒸気利用機器７へ直接に送られて使用されたが、本実施例５では、蒸気圧縮機１３からの蒸気は、補給水との間接熱交換器２５を介して、貯水部としての貯水タンク１１へ供給される。この間接熱交換器２５では、給水タンク２からボイラ１への補給水が、蒸気圧縮機１３からの蒸気で加熱される。間接熱交換器２５を用いて蒸気圧縮機１３からの蒸気でボイラ１への給水を予熱する点は、前記実施例４と共通するが、前記実施例４では、補給水が給水タンク２への補給水とされたのに対し、本実施例５では、補給水が給水タンク２からボイラ１への給水とされる点で異なる。本実施例５では、給水タンク２の水は、間接熱交換器２５において蒸気圧縮機１３からの蒸気で予熱された後、ボイラ１へ供給される。
【００６２】
間接熱交換器２５を用いて、蒸気圧縮機１３からの蒸気でボイラ１への給水を予熱することは、前記実施例１に限らず、後述の実施例６以降の各実施例にも同様に適用可能である。その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明は省略する。
【００６３】
本実施例５や前記実施例３および４では、貯水タンク１１内の水が、閉回路で流される。仮に、水ではなくフロン系冷媒を用いた場合、排ガス熱交換器１２においてフロン系冷媒は常に流れている状態に保持する必要がある。なぜなら、冷媒を動かす圧縮機が停止状態で、排ガス熱交換器１２においてフロン系冷媒が流れずに溜まった状態であると、一般にフロン系冷媒には圧縮機自体の保護を目的として油を含ませるため、フロン系冷媒が局所的に高温となるので、油が過熱される影響により油自体が劣化してしまうおそれがあるからである。また、フロン系冷媒を用いた場合、その管路に万一、亀裂が発生し、冷媒の漏れ出しが心配されるが、本実施例５や前記実施例３および４のように、冷媒として水を用い、しかもその水を閉回路で流すことで、そのような心配はなくなる。特に、蒸気圧縮機１３からの蒸気で、ボイラ１の給水の予熱を図ろうとする場合に有効である。なぜなら、ボイラ給水に油分が混入してしまうと、フォーミング（泡立ち）を起こしやすくなるが、本実施例の構成によれば、冷媒として水を用い、しかもその水を閉回路で流すことで、そのような事態を未然に防止できることになる。
【実施例６】
【００６４】
図６は、本発明の排ガス熱回収装置の実施例６の使用状態を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例６の排ガス熱回収装置も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００６５】
本実施例６は、排ガス熱交換器１２から戻し路１９を介して貯水タンク１１内へ水を吐出する際、貯水タンク１１の上部のノズル２８から貯水タンク１１内へ水を噴霧する点において、前記実施例１と異なる。水を噴霧することで、水の蒸発が一層促される。その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明は省略する。
【実施例７】
【００６６】
図７は、本発明の排ガス熱回収装置の実施例７の使用状態を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例７の排ガス熱回収装置は、基本的には前記実施例３〜５と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００６７】
本実施例７は、排ガス熱交換器１２から戻し路１９を介して貯水タンク１１内へ水を吐出する際、貯水タンク１１の上部のノズル２８から貯水タンク１１内へ水を噴霧する点において、前記実施例３〜５と異なる。水を噴霧することで、水の蒸発が一層促される。その他の構成および制御は、前記実施例３〜５と同様のため、説明は省略する。なお、本実施例７を前記実施例５に適用する場合、図７において、補給水ポンプ２６は給水ポンプ４となる。
【実施例８】
【００６８】
図８は、本発明の排ガス熱回収装置の実施例８の使用状態を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例８の排ガス熱回収装置も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００６９】
前記実施例１では、貯水タンク１１を設け、その貯水タンク１１と排ガス熱交換器１２との間で水を循環させたが、本実施例８では、貯水タンク１１の設置を省略し、補水路１４からの水を直接に排ガス熱交換器１２に供給する。本実施例８では、排ガス熱交換器１２の水流路は、その一部または全部に水を貯留して貯水部として機能し、一端に補水路１４が接続される一方、他端に蒸気圧縮機１３への吸入路１６が接続される。
【００７０】
補水路１４には、純水または軟水が、補水弁１５を介して供給される。また、補水路１４は、補水弁１５より下流において分岐し、その分岐路は、蒸気圧縮機１３への注水路２２とされる。そして、この注水路２２には、注水ポンプ２３が設けられる。一方、蒸気圧縮機１３は、排ガス熱交換器１２の水流路（貯水部）内を減圧し、これにより生じた水蒸気を圧縮して吐出する。その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明は省略する。
【実施例９】
【００７１】
図９は、本発明の排ガス熱回収装置の実施例９の使用状態を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例９の排ガス熱回収装置も、基本的には前記実施例３〜５と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００７２】
前記実施例３〜５では、貯水タンク１１を設け、その貯水タンク１１と排ガス熱交換器１２との間で水を循環させたが、本実施例９では、貯水タンク１１の設置を省略している。本実施例９では、排ガス熱交換器１２の水流路は、その一部または全部に水を貯留して貯水部として機能し、一端に間接熱交換器２５からの戻り路２９が接続される一方、他端に蒸気圧縮機１３への吸入路１６が接続される。
【００７３】
戻り路２９は、中途において分岐し、その分岐路は、蒸気圧縮機１３への注水路２２とされる。そして、この注水路２２には、注水ポンプ２３が設けられる。一方、蒸気圧縮機１３は、排ガス熱交換器１２の水流路（貯水部）内を減圧し、これにより生じた水蒸気を圧縮して吐出する。蒸気圧縮機１３からの蒸気は、間接熱交換器２５で補給水を加熱または蒸気化した後、戻り路２９を介して排ガス熱交換器１２の水流路（貯水部）に戻される。その他の構成および制御は、前記実施例３〜５と同様のため、説明は省略する。なお、本実施例９を前記実施例５に適用する場合、図９において、補給水ポンプ２６は給水ポンプ４となる。
【００７４】
本発明の排ガス熱回収装置は、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記各実施例において、従来公知のエコノマイザを併用することができる。特に、蒸気圧縮機１３からの蒸気でボイラ１またはその給水タンク２への給水を予熱するタイプの排ガス熱回収装置において、排ガス熱交換器１２よりも排ガス流路上流側に、従来公知のエコノマイザを設けてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１  ボイラ
２  給水タンク
７  蒸気利用機器
１０  煙道（排ガス流路）
１１  貯水タンク（貯水部）
１２  排ガス熱交換器
１３  蒸気圧縮機
１８  管路（水流路）
２２  注水路
２５  間接熱交換器
２８  ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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