(57)【要約】【課題】熱利用設備の停止時における熱媒体の噴き出しを抑制することが可能な熱利用システム及び熱利用システムの運転方法を提供する。【解決手段】熱利用システムは、熱源流体が流れる熱源流路と、熱源流路から熱源流体が流入する第１流路と熱媒体が流れる第２流路とを含み、熱源流体と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、熱媒体により回収された熱を利用する熱利用設備と、熱交換器の第２流路と熱利用設備とを接続する循環流路と、熱交換器を迂回するように熱源流路に接続されたバイパス流路と、熱源流路におけるバイパス流路の上流端と熱交換器との間に配置され、熱源流体の流通及び遮断を切り替える上流弁と、熱源流路におけるバイパス流路の下流端と熱交換器との間に配置され、熱源流体の流通及び遮断を切り替える下流弁と、上流弁と下流弁との間に位置する流路内に気体を導入することにより当該流路内を加圧する加圧部と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源流体が流れる熱源流路と、
前記熱源流路と連通すると共に前記熱源流路から熱源流体が流入する第１流路と、熱源流体から熱を回収するための熱媒体が流れる第２流路と、を含み、前記第１流路を流れる熱源流体と前記第２流路を流れる熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
熱媒体により回収された熱を利用する熱利用設備と、
熱媒体が循環可能なように前記熱交換器の前記第２流路と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、
前記熱交換器を迂回するように前記熱源流路に接続されたバイパス流路と、
前記熱源流路における前記バイパス流路の上流端と前記熱交換器との間に配置され、熱源流体の流通及び遮断を切り替える上流弁と、
前記熱源流路における前記バイパス流路の下流端と前記熱交換器との間に配置され、熱源流体の流通及び遮断を切り替える下流弁と、
前記上流弁と前記下流弁との間に位置する流路内に気体を導入することにより当該流路内を加圧する加圧部と、を備えた、熱利用システム。
【請求項２】
熱源流体が流れる熱源流路と、前記熱源流路と連通する第１流路及び熱媒体が流れる第２流路を含む熱交換器と、熱利用設備と、熱媒体が循環可能なように前記熱交換器の前記第２流路と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、前記熱交換器を迂回するように前記熱源流路に接続されたバイパス流路と、前記熱源流路における前記バイパス流路の上流端と前記熱交換器との間に配置された上流弁と、前記熱源流路における前記バイパス流路の下流端と前記熱交換器との間に配置された下流弁と、を備えた熱利用システムを運転する方法であって、
前記熱利用設備の動作時には、前記上流弁及び前記下流弁をそれぞれ開き、前記熱源流路から前記第１流路に流入した熱源流体と前記第２流路内の熱媒体との間で熱交換を行い、当該熱交換を介して熱源流体から熱を回収した熱媒体を前記循環流路を通じて前記熱利用設備に供給し、
前記熱利用設備の停止時には、前記上流弁及び前記下流弁をそれぞれ閉じると共に、前記上流弁と前記下流弁との間に位置する流路内に気体を導入することにより当該流路内を加圧する、熱利用システムの運転方法。
【請求項３】
熱源流体の温度よりも低い沸点を有する液状の熱媒体を用いる、請求項２に記載の熱利用システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱利用システム及び熱利用システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されるように、下水汚泥などを焼却する焼却炉より排出される高温の排ガスから熱を回収して利用する熱利用システムが知られている。このような熱利用システムは、排ガスが有する熱エネルギーの有効利用の観点から望ましく、近年注目を集めている技術である。
【０００３】
特許文献１に開示される熱利用システムは、下水汚泥の焼却炉から排出された排ガスの熱により白煙防止空気を加熱する白煙防止器と、加熱された白煙防止空気を煙突に導くルートに配置された熱回収用ボイラと、熱回収用ボイラの前後に配置された一対のダンパと、熱回収用ボイラを迂回するバイパスラインと、を備えるものである。このシステムによれば、熱回収用ボイラにおいて白煙防止空気を熱源として蒸気を発生させることにより、白煙防止空気を介して排ガスの熱エネルギーを回収することができる。そして、発生した蒸気は所定の利用先に送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４２０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された熱利用システムにおいて、蒸気の利用先が停止している間には、熱回収用ボイラの前後のダンパを閉じ、バイパスラインを通じて白煙防止空気（熱源流体）を煙突に直接導くことが考えられる。ここで、ダンパの前後には圧力差が生じるため、これにより白煙防止空気が閉状態のダンパから漏れてボイラ側にリークすることがある。その結果、利用先の停止中に白煙防止空気の熱によって熱媒体（蒸気の発生源）の沸騰や膨張が起こり、熱媒体が配管から噴き出すという問題が起こり得る。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱利用設備の停止時における熱媒体の噴き出しを抑制することが可能な熱利用システム及び熱利用システムの運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面に係る熱利用システムは、熱源流体が流れる熱源流路と、前記熱源流路と連通すると共に前記熱源流路から熱源流体が流入する第１流路と、熱源流体から熱を回収するための熱媒体が流れる第２流路と、を含み、前記第１流路を流れる熱源流体と前記第２流路を流れる熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、熱媒体により回収された熱を利用する熱利用設備と、熱媒体が循環可能なように前記熱交換器の前記第２流路と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、前記熱交換器を迂回するように前記熱源流路に接続されたバイパス流路と、前記熱源流路における前記バイパス流路の上流端と前記熱交換器との間に配置され、熱源流体の流通及び遮断を切り替える上流弁と、前記熱源流路における前記バイパス流路の下流端と前記熱交換器との間に配置され、熱源流体の流通及び遮断を切り替える下流弁と、前記上流弁と前記下流弁との間に位置する流路内に気体を導入することにより当該流路内を加圧する加圧部と、を備えている。
【０００８】
この熱利用システムにおいて、熱利用設備の動作時には、上流弁及び下流弁をそれぞれ開くことにより、熱交換器の第１流路内に熱源流体を流入させることができる。そして、熱交換器において熱源流体の熱を熱媒体により回収し、当該熱回収後の熱媒体を循環流路を通じて熱利用設備に供給することができる。
【０００９】
一方で、熱利用設備の停止時には、上流弁及び下流弁をそれぞれ閉じて熱交換器の第１流路への熱源流体の流通を遮断し、バイパス流路を通じて熱交換器を迂回するように熱源流体を流すことができる。ここで、加圧部によって上流弁と下流弁との間の流路内に気体を導入して加圧することにより、各弁の前後間における圧力差が低減され、閉状態の各弁から熱源流体が漏れて熱交換器側へリークするのを防止することができる。これにより、熱利用設備の停止時における熱媒体の沸騰や膨張を防ぎ、熱媒体の噴き出しを抑制することができる。
【００１０】
本発明の他局面に係る熱利用システムの運転方法は、熱源流体が流れる熱源流路と、前記熱源流路と連通する第１流路及び熱媒体が流れる第２流路を含む熱交換器と、熱利用設備と、熱媒体が循環可能なように前記熱交換器の前記第２流路と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、前記熱交換器を迂回するように前記熱源流路に接続されたバイパス流路と、前記熱源流路における前記バイパス流路の上流端と前記熱交換器との間に配置された上流弁と、前記熱源流路における前記バイパス流路の下流端と前記熱交換器との間に配置された下流弁と、を備えた熱利用システムを運転する方法である。この熱利用システムの運転方法において、前記熱利用設備の動作時には、前記上流弁及び前記下流弁をそれぞれ開き、前記熱源流路から前記第１流路に流入した熱源流体と前記第２流路内の熱媒体との間で熱交換を行い、当該熱交換を介して熱源流体から熱を回収した熱媒体を前記循環流路を通じて前記熱利用設備に供給する。またこの熱利用システムの運転方法において、前記熱利用設備の停止時には、前記上流弁及び前記下流弁をそれぞれ閉じると共に、前記上流弁と前記下流弁との間に位置する流路内に気体を導入することにより当該流路内を加圧する。
【００１１】
この熱利用システムの運転方法によれば、熱利用設備の動作時には、熱媒体が熱源流体から回収した熱を熱利用設備において利用することができる。一方で、熱利用設備の停止時には、それぞれ閉じた状態の上流弁と下流弁との間の流路内に気体を導入して加圧することにより、各弁の前後間における圧力差を低減することができる。これにより、閉状態の各弁から熱源流体が漏れて熱交換器側へリークするのを防ぐことができる。したがって、熱利用設備の停止時における熱媒体の沸騰や膨張が防止され、熱媒体の噴き出しを抑制することができる。
【００１２】
上記熱利用システムの運転方法において、熱源流体の温度よりも低い沸点を有する液状の熱媒体を用いてもよい。
【００１３】
熱源流体の温度よりも沸点が低い液状の熱媒体を用いる場合には、熱源流体のリークによる沸騰の問題が顕著であるが、上述のように上流弁と下流弁との間の流路内を加圧することでこれを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、熱利用設備の停止時における熱媒体の噴き出しを抑制することが可能な熱利用システム及び熱利用システムの運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係る熱利用システムが適用される廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る熱利用システムにおける熱利用設備の構成を詳細に示す図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る熱利用システムが適用される廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る熱利用システムが適用される廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る熱利用システム及び熱利用システムの運転方法について詳細に説明する。
【００１７】
（実施形態１）
＜廃棄物処理設備＞
まず、本発明の実施形態１に係る熱利用システム１０が適用される廃棄物処理設備１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、廃棄物処理設備１の全体構成を模式的に示している。廃棄物処理設備１は、下水汚泥などの廃棄物を焼却処理するものであり、焼却炉２と、空気予熱器３と、白煙防止予熱器４と、ガス冷却器５と、バグフィルタ６と、排煙処理塔７と、煙突８と、熱利用システム１０と、を主に備えている。
【００１８】
図１に示すように、廃棄物処理設備１においては、焼却炉２から排出される排ガスＧ１を煙突８まで導くための排ガス流路９が設けられている。この排ガス流路９上において、空気予熱器３、白煙防止予熱器４、ガス冷却器５、バグフィルタ６及び排煙処理塔７が、排ガスＧ１の流れ方向の上流から下流に向かって順に配置されている。
【００１９】
焼却炉２は、下水汚泥などの廃棄物を焼却処理するものである。図１に示すように、焼却炉２の底部には空気流路８２が接続されており、当該空気流路８２を通じて燃焼用空気Ａ１が焼却炉２内に供給される。また焼却炉２から排出された排ガスＧ１は、排ガス流路９を通じて空気予熱器３に向かって流れる。
【００２０】
空気予熱器３は、排ガスＧ１と燃焼用空気Ａ１との間で熱交換を行う熱交換器である。具体的には、ブロワ８１により圧送された燃焼用空気Ａ１が空気予熱器３に導入され、当該空気予熱器３において高温の排ガスＧ１により加熱される。そして、加熱された燃焼用空気Ａ１は、上述の通り空気流路８２を通じて焼却炉２内に導かれる。一方、燃焼用空気Ａ１との熱交換により温度が下がった排ガスＧ１は、空気予熱器３から排出された後、排ガス流路９を通じて白煙防止予熱器４に向かって流れる。
【００２１】
白煙防止予熱器４は、白煙防止空気Ａ２を排ガスＧ１の熱により加熱するための熱交換器である。具体的には、白煙防止ファン７１により圧送された白煙防止空気Ａ２は、白煙防止予熱器４において排ガスＧ１と熱交換することにより加熱される。白煙防止予熱器４で加熱された後の白煙防止空気Ａ２の温度は、４００℃程度である。
【００２２】
加熱された白煙防止空気Ａ２は、白煙防止予熱器４から排出された後、熱利用システム１０を通過して煙突８まで導かれる。後述する通り、熱利用システム１０によれば、排ガスＧ１により加熱された白煙防止空気Ａ２（熱源流体）の熱を回収して有効に利用することができる。一方、白煙防止空気Ａ２との熱交換によりさらに温度が下がった排ガスＧ１は、白煙防止予熱器４から排出された後、排ガス流路９を通じてガス冷却器５に導入される。
【００２３】
排ガスＧ１は、ガス冷却器５において冷却された後、バグフィルタ６を通過することによりダストが除去される。その後、排ガスＧ１は、排煙処理塔７においてＳＯｘなどが除去された後、煙突８から大気中に放出される。図１に示すように、白煙防止予熱器４で加熱された白煙防止空気Ａ２は、煙突８において排ガスＧ１に合流する。これにより、白煙防止空気Ａ２の熱で排ガスＧ１が加温され、排ガスＧ１に含まれる水蒸気の凝縮を抑制することにより、白煙の発生が防止される。
【００２４】
＜熱利用システム＞
次に、本実施形態に係る熱利用システム１０の構成について詳細に説明する。熱利用システム１０は、白煙防止予熱器４において排ガスＧ１により加熱された白煙防止空気Ａ２の熱を回収して利用するためのものである。図１に示すように、熱利用システム１０は、熱源流路２０と、熱交換器３０と、熱利用設備４０と、循環流路５０と、バイパス流路６０と、上流弁２１と、下流弁２２と、加圧部９０と、を主に備えている。以下、これらの構成要素についてそれぞれ説明する。また本実施形態においては、白煙防止予熱器４において排ガスＧ１により加熱された白煙防止空気Ａ２を「熱源流体」として説明する。
【００２５】
熱源流路２０は、熱源流体が流れる配管からなり、上流端が白煙防止予熱器４の出口に接続されると共に、下流端が煙突８に接続されている。より具体的には、熱源流路２０は、白煙防止予熱器４から流出した白煙防止空気Ａ２を熱交換器３０まで導く上流側熱源流路２３と、熱交換器３０から流出した白煙防止空気Ａ２を煙突８まで導く下流側熱源流路２４と、を含む。これにより、白煙防止予熱器４から排出された白煙防止空気Ａ２（熱源流体）を、熱交換器３０に通過させた後、煙突８まで導くことができる。
【００２６】
熱交換器３０は、熱源流体と熱媒体Ｈ１との間で熱交換を行うものである。図１に示すように、熱交換器３０は、熱源流路２０と連通すると共に熱源流路２０から熱源流体が流入する第１流路３１と、循環流路５０と連通すると共に熱媒体Ｈ１が流れる第２流路３２と、を含む。
【００２７】
熱媒体Ｈ１は、熱源流体から熱を回収するための媒体である。本実施形態における熱媒体Ｈ１は、水や有機溶媒などの液状のものであり、循環流路５０及び熱交換器３０の第２流路３２内に充填されている。また当該熱媒体Ｈ１は、熱源流体の温度よりも低い沸点を有するものである。熱交換器３０においては、第１流路３１を流れる熱源流体と第２流路３２を流れる熱媒体Ｈ１との間で熱交換が行われ、当該熱交換を介して熱媒体Ｈ１が熱源流体から熱を回収する。
【００２８】
熱利用設備４０は、熱交換器３０において熱媒体Ｈ１により熱源流体から回収された熱を利用する設備であり、本実施形態においてはバイナリー発電装置である。循環流路５０は、熱媒体Ｈ１が循環可能なように熱交換器３０の第２流路３２と熱利用設備４０とを接続している。図１に示すように、循環流路５０には、熱媒体Ｈ１を循環させる循環ポンプ５１と、膨張タンク５２と、がそれぞれ配置されている。
【００２９】
図２は、熱利用設備４０の具体的な構成を示している。熱利用設備４０は、熱媒体Ｈ１により熱源流体から回収した熱を利用して電気エネルギーを生成する装置である。図１に示すように、熱利用設備４０は、低沸点の冷媒である作動媒体Ｗ１が循環する循環経路４６と、当該循環経路４６に配置された作動媒体ポンプ４１、蒸発器４２、膨張機４３及び凝縮器４５と、を有している。
【００３０】
作動媒体Ｗ１は、作動媒体ポンプ４１により加圧されて蒸発器４２に向かって送り出される。蒸発器４２においては、熱交換器３０（図１）で熱源流体と熱交換した後の熱媒体Ｈ１が循環流路５０を通じて流入し、当該熱媒体Ｈ１の熱により作動媒体Ｗ１が蒸発する。そして、蒸発した作動媒体Ｗ１によって膨張機４３のタービンが回転し、その回転力により発電機４４において発電が行われる。このようにして、熱媒体Ｈ１が熱源流体から回収した熱をバイナリー発電に利用することができる。
【００３１】
図１に示すように、バイパス流路６０は、熱交換器３０を迂回するように熱源流路２０に接続されている。具体的には、バイパス流路６０の上流端は上流側熱源流路２３に接続されており、一方でバイパス流路６０の下流端は下流側熱源流路２４に接続されている。またバイパス流路６０には、当該バイパス流路６０における熱源流体の流通及び遮断を切り替えるバイパス弁６１が配置されている。
【００３２】
上流弁２１は、熱源流体の流通及び遮断を切り替える弁であり、図１に示すように、熱源流路２０（上流側熱源流路２３）におけるバイパス流路６０の上流端と熱交換器３０との間に配置されている。また下流弁２２は、上流弁２１と同様に熱源流体の流通及び遮断を切り替える弁であり、図１に示すように、熱源流路２０（下流側熱源流路２４）におけるバイパス流路６０の下流端と熱交換器３０との間に配置されている。つまり、上流弁２１及び下流弁２２は、熱源流路２０において熱交換器３０の前後に配置されている。
【００３３】
本実施形態における上流弁２１、下流弁２２及びバイパス弁６１は、それぞれバタフライ弁である。また本実施形態における上流弁２１、下流弁２２及びバイパス弁６１は、それぞれ手動弁であり、熱利用設備４０の動作状況に応じてユーザーが手動で開閉状態を切り替えることができる。
【００３４】
例えば、熱利用設備４０の動作時には、上流弁２１及び下流弁２２をそれぞれ開き且つバイパス弁６１を閉じることにより、熱源流体を熱交換器３０（第１流路３１）に流入させることができる。一方、熱利用設備４０の停止時には、上流弁２１及び下流弁２２をそれぞれ閉じ且つバイパス弁６１を開くことにより、熱交換器３０を迂回するように熱源流体をバイパス流路６０に流し、当該熱源流体を煙突８に直接導くことができる。
【００３５】
加圧部９０は、上流弁２１と下流弁２２との間に位置する流路内に気体を導入することにより、当該流路内を加圧するものである。この加圧対象となる流路は、上流弁２１と熱交換器３０との間に位置する上流側流路Ｆ１と、熱交換器３０の第１流路３１と、下流弁２２と熱交換器３０との間に位置する下流側流路Ｆ２と、を含む。上流側流路Ｆ１、第１流路３１及び下流側流路Ｆ２が互いに連通することにより、上流弁２１と下流弁２２との間において一つの流路空間が形成されている。
【００３６】
本実施形態における加圧部９０は、白煙防止空気Ａ２を圧送する白煙防止ファン７１と、白煙防止ファン７１と上流側流路Ｆ１とを接続する加圧流路７２と、により構成されている。この構成によれば、白煙防止ファン７１により圧送される白煙防止空気Ａ２（加圧空気）を、白煙防止予熱器４を通過させずに加圧流路７２を通じて上流側流路Ｆ１内に直接導入することができる。これにより、上流弁２１と下流弁２２との間に位置する流路内全体を白煙防止空気Ａ２により加圧することができる。つまり、本実施形態において「加圧部により上流弁と下流弁との間に位置する流路内に導入される気体」とは、白煙防止ファン７１から白煙防止予熱器４を通過せずに当該流路内に直接導入される気体である。
【００３７】
ここで、加圧流路７２を通じて導入される白煙防止空気Ａ２は、白煙防止予熱器４を通過した白煙防止空気Ａ２（熱源流体）よりも圧力が高くなる。これは、白煙防止空気Ａ２が白煙防止予熱器４を通過する際に生じる圧力損失に起因するものである。このため、本実施形態においては、加圧部９０により上流弁２１と下流弁２２との間に位置する流路内に導入される気体の圧力は、熱源流体の圧力よりも高くなる。
【００３８】
＜熱利用システムの運転方法＞
次に、上記のとおり説明した熱利用システム１０を運転する、本実施形態に係る熱利用システムの運転方法について説明する。
【００３９】
まず、熱利用設備４０の動作時における熱利用システム１０の運転について説明する。熱利用設備４０の動作時（図２の作動媒体ポンプ４１の作動時）には、上流弁２１及び下流弁２２をそれぞれ開き且つバイパス弁６１を閉じると共に、循環ポンプ５１を作動させる。
【００４０】
これにより、白煙防止予熱器４から流出した白煙防止空気Ａ２（熱源流体）が熱源流路２０（上流側熱源流路２３）を通じて熱交換器３０の第１流路３１に流入し、一方で循環流路５０から熱交換器３０の第２流路３２に熱媒体Ｈ１が流入する。そして、第１流路３１内を流れる熱源流体と第２流路３２内を流れる熱媒体Ｈ１との間で熱交換が行われ、当該熱交換を介して熱源流体の熱が熱媒体Ｈ１により回収される。
【００４１】
そして、熱源流体から熱を回収した熱媒体Ｈ１は、循環流路５０を通じて熱利用設備４０（図２の蒸発器４２）に供給される。これにより、熱媒体Ｈ１の熱によって作動媒体Ｗ１が蒸発し、蒸発した作動媒体Ｗ１によって膨張機４３のタービンを回転させることによりバイナリー発電が行われる。一方、熱媒体Ｈ１により熱を回収された熱源流体は、熱交換器３０から流出した後、熱源流路２０（下流側熱源流路２４）を通じて煙突８に導かれる。
【００４２】
次に、熱利用設備４０の停止時における熱利用システム１０の運転について説明する。熱利用設備４０の停止時（図２の作動媒体ポンプ４１の停止時）には、上流弁２１及び下流弁２２をそれぞれ閉じると共に、バイパス弁６１を開く。また循環ポンプ５１を停止させる。
【００４３】
これにより、白煙防止予熱器４から流出した白煙防止空気Ａ２（熱源流体）が、上流弁２１の手前でバイパス流路６０内に流入し、熱交換器３０を迂回するように流れる。そして、当該白煙防止空気Ａ２は、下流弁２２の直ぐ下流側において熱源流路２０（下流側熱源流路２４)内に流入し、その後煙突８に導かれる。このように、熱利用設備４０の停止時においては、熱交換器３０側へ熱源流体を流さないように各弁の開閉が切り替えられる。
【００４４】
しかしながら、上流弁２１及び下流弁２２がそれぞれ閉状態であるにも関わらず、熱源流体が上流弁２１及び下流弁２２から漏れて熱交換器３０側へリークしてしまうことがある。すなわち、熱利用設備４０の停止時においては、上流弁２１と下流弁２２との間の流路内が大気圧程度になるのに対して、当該流路の外側においてはより高圧になる。このため、上流弁２１及び下流弁２２の各々の前後において圧力差が生じ、これにより熱源流体が各弁から漏れて熱交換器３０側へリークしてしまうことがある。これにより、熱利用設備４０の停止時にも関わらず熱媒体Ｈ１が加熱され、熱媒体Ｈ１が沸騰し、その結果熱媒体Ｈ１が循環流路５０から噴き出すことがある。特に、本実施形態においては熱媒体Ｈ１の沸点が熱源流体の温度よりも低いため、このような問題が顕著である。これに対して、冷却装置を設けて熱媒体Ｈ１を冷却する対策も考えられるが、その場合にはコストの増加が問題となる。またこの問題は、熱利用設備４０の停止時に煙突８に供給される白煙防止空気Ａ２の熱損失にもつながる。
【００４５】
そこで、本実施形態に係る熱利用システムの運転方法では、熱利用設備４０の停止時において、上流弁２１と下流弁２２との間に位置する流路内に気体を導入することにより、当該流路内を加圧する。具体的には、白煙防止ファン７１により圧送した白煙防止空気Ａ２を、加圧流路７２を通じて上流側流路Ｆ１内に導入する。この白煙防止空気Ａ２は、白煙防止予熱器４を通過していないため、常温である。これにより、導入された白煙防止空気Ａ２が上流弁２１と下流弁２２との間の流路内全体に充満し、当該流路内全体が加圧される。その結果、上流弁２１及び下流弁２２の各々の前後における圧力差が低減され、熱交換器３０側への熱源流体のリークを防ぐことができる。
【００４６】
また上記の通り、本実施形態においては、上流弁２１と下流弁２２との間の流路内に導入される気体の圧力が熱源流体の圧力よりも高いため、熱交換器３０側への熱源流体のリークをより確実に防止することができる。なお、上流弁２１と下流弁２２との間の流路内の圧力が白煙防止ファン７１により圧送される白煙防止空気Ａ２の圧力と同じになると、それ以上は当該流路内へ白煙防止空気Ａ２は導入されない。
【００４７】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る熱利用システム１０Ａ及びその運転方法について、図３を参照して説明する。実施形態２に係る熱利用システム１０Ａ及びその運転方法は、基本的に実施形態１に係る熱利用システム１０及びその運転方法と同様であるが、上流弁２１と下流弁２２との間の流路内に導入される気体の供給源が異なっている。以下、実施形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００４８】
図３に示すように、実施形態２に係る熱利用システム１０Ａにおいて、加圧部９０は、燃焼用空気Ａ１を圧送するブロワ８１と、ブロワ８１と上流側流路Ｆ１とを接続する加圧流路８３と、により構成されている。この構成によれば、ブロワ８１により圧送される燃焼用空気Ａ１の一部（空気予熱器３に導入されない燃焼用空気Ａ１）を、加圧流路８３を通じて上流側流路Ｆ１内に導入することができる。
【００４９】
実施形態２に係る熱利用システムの運転方法では、熱利用設備４０の停止時において、上流弁２１及び下流弁２２をそれぞれ閉じた状態で、ブロワ８１により加圧流路８３を通じて上流側流路Ｆ１内に気体（燃焼用空気Ａ１の一部）を導入する。これにより、実施形態１と同様に上流弁２１と下流弁２２との間に位置する流路内全体が加圧され、その結果、熱利用設備４０の停止時における熱交換器３０側への熱源流体のリークを防止することができる。
【００５０】
なお、上流弁２１と下流弁２２との間の流路内に導入される気体の供給源として、ブロワ８１だけでなく、実施形態１で説明した白煙防止ファン７１を併用してもよい。
【００５１】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る熱利用システム１０Ｂ及びその運転方法について、図４を参照して説明する。実施形態３に係る熱利用システム１０Ｂ及びその運転方法は、基本的に実施形態１，２に係る熱利用システム１０，１０Ａ及びその運転方法と同様であるが、上流弁２１と下流弁２２との間に位置する流路内に導入される気体の供給源が異なっている。以下、実施形態１，２と異なる点についてのみ説明する。
【００５２】
図４に示すように、実施形態３に係る熱利用システム１０Ｂにおいて、加圧部９０は、コンプレッサ９１と、コンプレッサ９１と上流側流路Ｆ１とを接続する加圧流路９２と、加圧流路９２に配置された加圧用弁９３と、により構成されている。コンプレッサ９１は、廃棄物処理設備１Ｂにおける各種バルブの駆動用の空気（計装空気）を発生させるものである。加圧用弁９３は、手動式の開閉弁であり、加圧流路９２における空気の流通及び遮断を切り替える。
【００５３】
実施形態３に係る熱利用システムの運転方法では、熱利用設備４０の停止時において、上流弁２１及び下流弁２２をそれぞれ閉じ且つ加圧用弁９３を開いた状態で、コンプレッサ９１を作動させる。これにより、コンプレッサ９１において発生した空気を、加圧流路９２を通じて上流側流路Ｆ１内に導入することができる。これにより、実施形態１，２と同様に上流弁２１と下流弁２２との間に位置する流路内が加圧され、熱利用設備４０の停止時における熱交換器３０側への熱源流体のリークを防止することができる。つまり、実施形態３においては、計装空気の一部を上流弁２１と下流弁２２との間の流路内の加圧に利用することができる。
【００５４】
なお、上流弁２１と下流弁２２との間の流路内に導入される気体の供給源として、コンプレッサ９１だけでなく、白煙防止ファン７１及びブロワ８１の一方又は両方を併用してもよい。
【００５５】
（その他実施形態）
最後に、本発明の熱利用システム及びその運転方法のその他実施形態について説明する。
【００５６】
実施形態１〜３においては、上流弁２１と下流弁２２との間に位置する流路のうち、上流側流路Ｆ１に加圧流路７２，８３，９２が接続されている場合についてのみ説明したが、これに限定されない。例えば、加圧流路７２，８３，９２は、下流側流路Ｆ２にのみ接続されていてもよいし、熱交換器３０の第１流路３１にのみ接続されていてもよいし、上流側流路Ｆ１及び下流側流路Ｆ２にそれぞれ接続されていてもよいし、上流側流路Ｆ１及び第１流路３１にそれぞれ接続されていてもよいし、下流側流路Ｆ２及び第１流路３１にそれぞれ接続されていてもよいし、上流側流路Ｆ１、下流側流路Ｆ２及び第１流路３１にそれぞれ接続されていてもよい。
【００５７】
実施形態１においては、熱媒体Ｈ１が液状のものである場合についてのみ説明したがこれに限定されず、熱媒体は蒸気などの気体状のものであってもよい。この場合には、熱交換器３０側へリークした熱源流体の熱によって気体状の熱媒体Ｈ１が膨張するのが抑制され、その結果循環流路５０からの熱媒体Ｈ１の噴き出しを抑制することができる。
【００５８】
実施形態１においては、上流弁２１及び下流弁２２がそれぞれバタフライ弁である場合について説明したがこれに限定されず、他の種類の開閉弁も同様に用いることが可能である。
【００５９】
実施形態１においては、上流弁２１、下流弁２２及びバイパス弁６１がいずれも手動弁である場合についてのみ説明したが、これに限定されない。例えば、上流弁２１、下流弁２２及びバイパス弁６１が自動制御弁であり、熱利用設備４０の動作状況に応じて自動で開閉が切り替わるものであってもよい。具体的には、熱利用設備４０の動作時には上流弁２１及び下流弁２２が開くと共にバイパス弁６１が閉じるように自動制御され、一方で熱利用設備４０の停止時には上流弁２１及び下流弁２２が閉じると共にバイパス弁６１が開くように自動制御されてもよい。
【００６０】
実施形態３においては、加圧用弁９３が手動弁である場合についてのみ説明したがこれに限定されず、加圧用弁９３が熱利用設備４０の動作状況に応じて開閉が制御される自動制御弁であってもよい。すなわち、熱利用設備４０の動作時には加圧用弁９３が閉じるように自動制御され、一方で熱利用設備４０の停止時には加圧用弁９３が開くように自動制御されてもよい。
【００６１】
実施形態１においては、熱源流体の熱が熱媒体Ｈ１を介してバイナリー発電装置の作動媒体Ｗ１に伝わる場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、熱交換器３０の第２流路３２に作動媒体Ｗ１を流入させ、熱源流体と作動媒体Ｗ１との間で熱交換を行ってもよい。
【００６２】
実施形態１〜３においては、熱交換器３０と熱利用設備４０とが互いに独立した設備となっているが、両者が一体の設備として構成されていてもよい。
【００６３】
実施形態１〜３においては、上流弁２１と下流弁２２との間に位置する流路内に導入される気体が空気（つまり熱源流体と同じ種類の気体）である場合について説明したが、空気以外の気体が当該流路内に導入されてもよい。
【００６４】
実施形態１〜３においては、下水汚泥の焼却設備において熱利用システム１０，１０Ａ，１０Ｂが適用される場合を説明したが、例えばごみ処理設備においても熱利用システム１０，１０Ａ，１０Ｂを同様に適用することができる。
【００６５】
実施形態１〜３においては、白煙防止予熱器４から流出した白煙防止空気Ａ２を熱源流体の一例として説明したがこれに限定されず、例えば焼却炉２から排出される排ガスＧ１が熱源流体として用いられてもよい。
【００６６】
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  熱利用システム
２０  熱源流路
２１  上流弁
２２  下流弁
３０  熱交換器
３１  第１流路
３２  第２流路
４０  熱利用設備
５０  循環流路
６０  バイパス流路
９０  加圧部
Ａ２  白煙防止空気（熱源流体）
Ｈ１  熱媒体
【図１】
2019218890.tif 000003
【図２】
2019218890.tif 000004
【図３】
2019218890.tif 000005
【図４】
2019218890.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月12日(2019.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源流体が流れる熱源流路と、
前記熱源流路と連通すると共に前記熱源流路から熱源流体が流入する第１流路と、熱源流体から熱を回収するための熱媒体が流れる第２流路と、を含み、前記第１流路を流れる熱源流体と前記第２流路を流れる熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
熱媒体により回収された熱を利用する熱利用設備と、
熱媒体が循環可能なように前記熱交換器の前記第２流路と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、
前記熱交換器を迂回するように前記熱源流路に接続されたバイパス流路と、
前記熱源流路における前記バイパス流路の上流端と前記熱交換器との間に配置され、熱源流体の流通及び遮断を切り替える上流弁と、
前記熱源流路における前記バイパス流路の下流端と前記熱交換器との間に配置され、熱源流体の流通及び遮断を切り替える下流弁と、
前記熱利用設備の停止時であって前記上流弁及び前記下流弁が閉じている時に、前記上流弁と前記下流弁との間に位置する流路内に、前記熱源流体よりも温度が低い気体を導入することにより当該流路内を加圧する加圧部と、を備えた、熱利用システム。
【請求項２】
熱源流体が流れる熱源流路と、前記熱源流路と連通する第１流路及び熱媒体が流れる第２流路を含む熱交換器と、熱利用設備と、熱媒体が循環可能なように前記熱交換器の前記第２流路と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、前記熱交換器を迂回するように前記熱源流路に接続されたバイパス流路と、前記熱源流路における前記バイパス流路の上流端と前記熱交換器との間に配置された上流弁と、前記熱源流路における前記バイパス流路の下流端と前記熱交換器との間に配置された下流弁と、を備えた熱利用システムを運転する方法であって、
前記熱利用設備の動作時には、前記上流弁及び前記下流弁をそれぞれ開き、前記熱源流路から前記第１流路に流入した熱源流体と前記第２流路内の熱媒体との間で熱交換を行い、当該熱交換を介して熱源流体から熱を回収した熱媒体を前記循環流路を通じて前記熱利用設備に供給し、
前記熱利用設備の停止時には、前記上流弁及び前記下流弁をそれぞれ閉じると共に、前記上流弁と前記下流弁との間に位置する流路内に、前記熱源流体よりも温度が低い気体を導入することにより当該流路内を加圧する、熱利用システムの運転方法。
【請求項３】
熱源流体の温度よりも低い沸点を有する液状の熱媒体を用いる、請求項２に記載の熱利用システムの運転方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一局面に係る熱利用システムは、熱源流体が流れる熱源流路と、前記熱源流路と連通すると共に前記熱源流路から熱源流体が流入する第１流路と、熱源流体から熱を回収するための熱媒体が流れる第２流路と、を含み、前記第１流路を流れる熱源流体と前記第２流路を流れる熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、熱媒体により回収された熱を利用する熱利用設備と、熱媒体が循環可能なように前記熱交換器の前記第２流路と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、前記熱交換器を迂回するように前記熱源流路に接続されたバイパス流路と、前記熱源流路における前記バイパス流路の上流端と前記熱交換器との間に配置され、熱源流体の流通及び遮断を切り替える上流弁と、前記熱源流路における前記バイパス流路の下流端と前記熱交換器との間に配置され、熱源流体の流通及び遮断を切り替える下流弁と、前記熱利用設備の停止時であって前記上流弁及び前記下流弁が閉じている時に、前記上流弁と前記下流弁との間に位置する流路内に、前記熱源流体よりも温度が低い気体を導入することにより当該流路内を加圧する加圧部と、を備えている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の他局面に係る熱利用システムの運転方法は、熱源流体が流れる熱源流路と、前記熱源流路と連通する第１流路及び熱媒体が流れる第２流路を含む熱交換器と、熱利用設備と、熱媒体が循環可能なように前記熱交換器の前記第２流路と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、前記熱交換器を迂回するように前記熱源流路に接続されたバイパス流路と、前記熱源流路における前記バイパス流路の上流端と前記熱交換器との間に配置された上流弁と、前記熱源流路における前記バイパス流路の下流端と前記熱交換器との間に配置された下流弁と、を備えた熱利用システムを運転する方法である。この熱利用システムの運転方法において、前記熱利用設備の動作時には、前記上流弁及び前記下流弁をそれぞれ開き、前記熱源流路から前記第１流路に流入した熱源流体と前記第２流路内の熱媒体との間で熱交換を行い、当該熱交換を介して熱源流体から熱を回収した熱媒体を前記循環流路を通じて前記熱利用設備に供給する。またこの熱利用システムの運転方法において、前記熱利用設備の停止時には、前記上流弁及び前記下流弁をそれぞれ閉じると共に、前記上流弁と前記下流弁との間に位置する流路内に、前記熱源流体よりも温度が低い気体を導入することにより当該流路内を加圧する。