(57)【要約】【課題】  たとえば石油化学プラントで発生する廃熱を、有効に利用することができ、かつ全システムの熱効率を一層高めることができ、特に産業的実施の観点から優れた効果を有する廃熱の利用システムを提供する。【解決手段】  廃熱を有する流体を加熱して所望の温度レベルに昇温し、その後、該昇温された廃熱を利用して他の非加熱流体を加熱するシステムであって、廃熱を加熱するための熱源の廃熱への供給量を最小化するために該昇温された廃熱を利用して他の非加熱流体を加熱するシステムの制約条件である流体の合計流量、合計流量調節弁開度、流体の差圧調節弁開度、流体温度、該昇温された廃熱を有する流体を熱媒とする熱交換器の熱媒流量とその流量調節弁開度の測定値を入力値として算出される出力値により廃熱を加熱するための熱源の廃熱への供給量を制御する廃熱の利用システム。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃熱を有する流体を加熱して所望の温度レベルに昇温し、その後、該昇温された廃熱を利用して他の非加熱流体を加熱するシステムであって、廃熱を加熱するための熱源の廃熱への供給量を最小化するために該昇温された廃熱を利用して他の非加熱流体を加熱するシステムの制約条件である流体の合計流量、合計流量調節弁開度、流体の差圧調節弁開度、流体温度、該昇温された廃熱を有する流体を熱媒とする熱交換器の熱媒流量とその流量調節弁開度の測定値を入力値として算出される出力値により廃熱を加熱するための熱源の廃熱への供給量を制御する廃熱の利用システム。
【請求項２】
廃熱が液体の熱である請求項１記載のシステム。
【請求項３】
廃熱を有する流体が熱水である請求項２記載のシステム。
【請求項４】
廃熱を有する流体の加熱が水蒸気により行われる請求項１記載のシステム。
【請求項５】
廃熱を有する流体の加熱が水蒸気を加熱源とする熱交換器により行われる請求項１記載のシステム。
【請求項６】
廃熱の利用が蒸留塔のリボイラーで行われる請求項１記載のシステム。
【請求項７】
廃熱を有する流体がエチレンプラントのクエンチウォータータワーで用いられる熱水である請求項３記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃熱の利用システムに関するものである。更に詳しくは、本発明は、たとえば石油化学プラントで発生する廃熱を、有効に利用することができ、かつ全システムの熱効率を一層高めることができ、特に産業的実施の観点から優れた効果を有する廃熱の利用システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば石油化学プラントにおいては、各所で廃熱が発生する。廃熱の利用方法については、たとえば非特許文献１に紹介されている。ここで廃熱とは、加熱に使用された後の熱媒体が有する熱をいう。
【０００３】
ところで、廃熱はその熱量と温度レベルにより特徴づけることができる。これら廃熱のうち、温度レベルが低いものは利用できる箇所が限定され、利用されることなく廃棄されることが少なくなかった。
【０００４】
【非特許文献１】（社）日本伝熱学会編 「エネルギー新技術大系」（有）編集室アイ・ティー・オウ、１９９６年８月２４日  、ｐ９１３−９２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる状況において、本発明が解決しようとする課題は、たとえば石油化学プラントで発生する廃熱を、有効に利用することができ、かつ全システムの熱効率を一層高めることができ、特に産業的実施の観点から優れた効果を有する廃熱の利用システムに関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は、廃熱を有する流体を加熱して所望の温度レベルに昇温し、その後、該昇温された廃熱を利用して他の非加熱流体を加熱するシステムであって、廃熱を加熱するための熱源の廃熱への供給量を最小化するために該昇温された廃熱を利用して他の非加熱流体を加熱するシステムの制約条件である流体の合計流量、合計流量調節弁開度、流体の差圧調節弁開度、流体温度、該昇温された廃熱を有する流体を熱媒とする熱交換器の熱媒流量とその流量調節弁開度の測定値を入力値として算出される出力値により廃熱を加熱するための熱源の廃熱への供給量を制御する廃熱の利用システムに係るものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、たとえば石油化学プラントで発生する廃熱を、有効に利用することができ、かつ全システムの熱効率を一層高めることができ、特に産業的実施の観点から優れた効果を有する廃熱の利用システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
廃熱を有する媒体としては、液体、気体等の流体が一般である。本発明は、特に液体が有する廃熱、すなわち熱水に適用するのが、実施容易性の観点から好ましい。廃熱の出所としては、特に制限はないが、石油化学プラント、製鉄所、発電所等の多量の熱を取り扱う場所で発生する廃熱を適用するのが好ましい。石油化学プラントのなかでも、エチレンプラントのクエンチウォータータワーを例示することができる。ここで、エチレンプラントのクエンチウォータータワーとは、分解ガスを冷却するタワーである。このタワーでは多量の廃熱が発生し、またその周辺には加熱を必要とする箇所が集中しているからである。
【０００９】
本発明においては、廃熱を利用するにあたり、廃熱を有する流体を加熱して所望の温度レベルに昇温し、その後、廃熱が利用される。つまり、前記のとおり、熱はその熱量と温度レベルにより特徴づけることができるが、温度レベルが低い熱は利用できる箇所が限定され、利用されることなく廃棄されることが少なくなかった。そこで、本発明においては、廃熱を有する流体を加熱して所望の温度レベルに昇温するステップを用いるのである。
【００１０】
昇温のための加熱源としては、水蒸気を用いることができ、つまり水蒸気を加熱源とする熱交換器により行うことが、工業上の実施容易性の観点から好ましい。
【００１１】
かくして、所望の温度レベルにまで昇温された廃熱は、該温度レベルと熱量にマッチする熱の需要箇所へ導かれて加熱源として利用される。利用する方法としては、熱交換器により行うのが一般である。需要箇所としては、加熱後の廃熱の温度より３０℃程度低い熱源を要する箇所が、熱交換のために必要な設備の大きさ等の観点から好ましい。需要箇所としては、たとえば蒸留塔のリボイラーをあげることができる。
【００１２】
本発明においては、廃熱を加熱するための熱源の廃熱への供給量を最小化するために該昇温された廃熱を利用して他の非加熱流体を加熱するシステムの制約条件である流体の合計流量、合計流量調節弁開度、流体の差圧調節弁開度、流体温度、該昇温された廃熱を有する流体を熱媒とする熱交換器の熱媒流量とその流量調節弁開度の測定値を入力値として算出される出力値により廃熱を加熱するための熱源の廃熱への供給量を制御する。このことにより、全システムの熱効率を一層高めることができる。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例１
図１に示すフローを用いた。エチレンプラントのクエンチウォータータワーで発生する熱水では、蒸留塔内で加熱される液の温度との温度差が足りず、必要とする熱量に対して利用可能な熱量が不足するため、蒸留塔のリボイラー（熱交換器）熱源として利用できるよう熱水（温度７７℃）を水蒸気を加熱源とする熱交換器で温度８２℃に昇温することで一定温度での熱水供給あるいは、蒸留塔内で加熱される液の温度変動に連動した温度での安定供給が可能となったが、クエンチウォータータワーで発生する熱水の温度は、エチレンプラントの負荷により変化しており、また、当該蒸留塔は、海水により冷却しているため、季節要因により運転圧力が変動し、リボイラーの熱負荷量が変わることで熱水の制約条件にかかり、制約条件から回避するために熱水を加熱する熱交換器の出口温度を８２℃から昇温する調整と熱水の制約条件から回避した後は熱交換器の出口温度を８２℃まで降温する調整が必要である。この調整を自動的に行なうことで熱交換器の加熱水蒸気量を最小化することができた。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１のフローの概略図である。
【図２】実施例１で用いた制御システムのフロー概略図である。
【符号の説明】
【００１７】
１    クエンチウォータータワー
２    リボイラー
３    蒸留塔
４    熱水加熱用熱交換器
５ａ  制御演算部
５ｂ  流体の合計流量計
５ｃ  合計流量調節弁
５ｄ  流体温度計
５ｅ  流体の差圧調節弁
５ｆ  熱媒流量調節弁
５ｇ  熱媒流量調節弁
５ｈ  リボイラー熱媒流量計
５ｊ  リボイラー熱媒流量調節弁
５ｋ  熱水加熱用熱水蒸気流量調節計
５ｍ  熱水加熱用熱交換器出口熱水温度調節計
【図１】
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【図２】
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