(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収剤が溶存する溶液を加熱濃縮すると共に蒸気を生成する再生器と、その再生器で生成した蒸気を凝縮可能な凝縮器と、その凝縮器で凝縮した凝縮液を蒸発させる機能を有する蒸発器と、前記再生器で濃縮した濃縮溶液に前記蒸発器からの蒸気を吸収させて前記濃縮溶液を希釈する機能を有する吸収器とを備え、廃熱を保有する熱媒流体から回収した熱を前記再生器の駆動源とする吸収式廃熱回収設備であって、
前記再生器として、前記熱媒流体を直接導入して熱回収する高温再生器、前記高温再生器で濃縮した濃縮溶液を前記高温再生器からの蒸気を熱源として再濃縮する低温再生器、及び、前記高温再生器で熱回収した後の熱媒流体を導入して熱回収する補助再生器を設けるとともに、前記補助再生器で熱回収した後の熱媒流体を導入して熱回収する補助熱回収器を設け、
前記高温再生器及び前記低温再生器を備える二重効用サイクルと、前記補助再生器を備える一重効用サイクルとを、前記高温再生器及び前記低温再生器で生成した蒸気と前記補助再生器で生成した蒸気とを熱的に分離した経路で各別に前記凝縮器に供給し、且つ、前記高温再生器及び前記低温再生器で濃縮した濃縮溶液と前記補助再生器で濃縮した濃縮溶液とを熱的に分離した経路で各別に前記吸収器に供給するように形成し、
前記二重効用サイクルにおいて、前記吸収器から出た希釈溶液が前記低温再生器からの濃縮溶液と熱交換する低温熱交換器を通過した後、前記高温再生器からの濃縮溶液と熱交換する高温熱交換器に入る前に、前記希釈溶液を前記補助熱回収器に循環させて前記熱媒流体からの回収熱で加熱する吸収式廃熱回収設備。
【請求項２】
前記高温再生器からの蒸気経路、前記補助再生器からの蒸気経路、前記高温再生器からの濃縮溶液経路、及び、前記補助再生器からの濃縮溶液経路の夫々を、開閉式の閉路手段を介して前記吸収器に接続するバイパス経路を設け、前記閉路手段を開操作することで、前記吸収器又は前記蒸発器にて温水を生成可能に構成している請求項１記載の吸収式廃熱回収設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収剤が溶存する溶液を加熱濃縮すると共に蒸気を生成する再生器と、その再生器で生成した蒸気を凝縮可能な凝縮器と、その凝縮器で凝縮した凝縮液を蒸発させる機能を有する蒸発器と、前記再生器で濃縮した濃縮溶液に前記蒸発器からの蒸気を吸収させて前記濃縮溶液を希釈する機能を有する吸収器とを備え、廃熱を保有する熱媒流体から回収した熱を前記再生器の駆動源とする吸収式廃熱回収設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記従来の吸収式廃熱回収設備においては、吸収剤（例えば臭化リチウム）が溶存する溶液（例えば水溶液）を加熱して濃縮溶液とすると共に蒸気（例えば水蒸気）を生成する再生器と、その再生器で生成した蒸気を凝縮可能な凝縮器と、その凝縮器で凝縮した凝縮液を蒸発させる機能を有する蒸発器と、前記再生器で濃縮した濃縮溶液に前記蒸発器からの蒸気を吸収させて前記濃縮溶液を希釈する機能を有する吸収器とを備える吸収式冷温水発生装置を設け、上記再生器に、廃熱を保有する熱媒流体（例えば、ガスタービンからの排ガス）を導入して希釈溶液の濃縮熱として熱回収するように構成してある。
【０００３】
上記吸収式冷温水発生装置は、冷水生成の際には、前記再生器で生成した蒸気を前記凝縮器で凝縮させ、この凝縮させた凝縮液を前記蒸発器に導いてその蒸発器に配置した冷水生成用の伝熱管に接触させ、その凝縮液が蒸発する際に蒸発潜熱を奪うことで前記伝熱管内の冷水を冷却する。上記蒸発器で蒸発した蒸気は前記吸収器に導かれて前記再生器で濃縮した濃縮溶液に吸収され、その濃縮溶液が希釈される。希釈されて温度が上昇した希釈溶液は、前記吸収器内で冷却されて前記再生器に還流される。
一方、温水生成の際には、前記再生器で加熱して生成された蒸気及び濃縮溶液の保有熱をそのまま利用して温水を生成する場合が多い。
【０００４】
上記従来の吸収式廃熱回収設備においては、その熱回収効率を高めるために、吸収式冷温水発生装置は、高温再生器と低温再生器の二つの再生器を備える二重効用サイクルを用いることが多い。しかし、熱媒流体の保有熱を高温再生器で十分に回収することは困難であり、さらなる熱回収効率の向上が望まれていた。つまり、例えば熱電併給発電設備からの排ガスの温度は、通常約２００〜３００℃程度であり、前記高温再生器に送り込まれる希釈溶液の温度は、そこで加熱された濃縮溶液と熱交換して予熱された後、約１３５〜１４０℃程度となっている。従って、排ガスの保有熱を十分に回収できないという問題を有している。
【０００５】
そこで、この熱回収効率の向上のために、例えば特開平１１−３０４２７４号公報に見るように、吸収式冷温水発生装置にもう一つの再生器、即ち補助再生器を設けて、その補助再生器に高温再生器で熱回収した後の熱媒流体を導入して、さらなる熱回収をはかることが提案されている。前記公報に記載の発明においては、前記補助再生器で熱回収した後の濃縮溶液の温度よりも前記高温再生器で分離された蒸気の温度が高いことを利用するために、リバースフローが採用されており、前記補助再生器からの濃縮溶液を低温再生器に導き、これを前記高温再生器で分離した蒸気で加熱して再濃縮するように構成している。つまり、熱の流れが交差する二重効用サイクルを構成している。
【０００６】
詳しくは、吸収器から希釈溶液を補助再生器に供給し、補助再生器で濃縮した濃縮溶液を低温再生器に供給する。この低温再生器に供給された濃縮溶液は、前記高温再生器で分離された蒸気により加熱されて濃縮され、この低温再生器で濃縮した濃縮溶液の一部は、高温再生器に供給される。そして、前記高温再生器で再濃縮された濃縮溶液は、前記低温再生器からの一部の濃縮溶液を予熱した後、前記低温再生器からの濃縮溶液の他部と共に吸収器に供給される。一方、前記高温再生器で分離され、前記低温再生器で濃縮溶液を加熱した後の蒸気と、前記低温再生器で分離された蒸気と、前記補助再生器で分離された蒸気は、凝縮器に導かれ、冷却されて凝縮する。前記凝縮器で凝縮した凝縮液は、蒸発器に導かれて蒸発し、その蒸発潜熱によって伝熱管を冷却して冷水を生成することができる。そして、上記吸収器に供給された濃縮溶液は、前記蒸発器で蒸発した蒸気を吸収して希釈される。
また、前記低温再生器で前記補助再生器からの濃縮溶液を加熱した後の、前記高温再生器からの蒸気を、バイパス路を介してそのまま前記蒸発器に導けば、これに合流する前記補助再生器からの蒸気及び前記低温再生器からの蒸気が共に前記蒸発器に導かれ、その蒸気の熱によって伝熱管を加熱して温水を生成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
例えばエンジン等の燃焼装置で代表される熱源系は、その負荷変動に伴い、その廃熱を保有する排ガスの保有熱量が変動するので、吸収式廃熱回収設備の吸収式冷温水発生装置では、濃縮溶液及び蒸気の熱授受に伴って順次低下する圧力に従って、前記濃縮溶液及び蒸気が、再生器から各部を経て吸収器に向けて通流するために、吸収剤を溶存する溶液の循環量を調節すると共に、その圧力関係を調整する必要がある。ところが、前記公報記載の吸収式廃熱回収設備においては、吸収式冷温水発生装置のサイクルが複雑であり、特に、低温再生器においては、補助再生器からの濃縮溶液を高温再生器からの蒸気で加熱するのであるから、前記排ガスの量並びに温度が変動した場合に、少なくとも前記低温再生器における被加熱溶液の温度と加熱蒸気の温度とのバランスを制御することが非常に難しく、その制御機構が複雑にならざるを得ないと思われる。仮に、前記温度のバランスが崩れると、低温再生器において圧力変動が起こり、さらに、一重効用の補助再生器からの蒸気が凝縮器に入ることにより凝縮器における圧力関係も変化し、出力低下を招くことが懸念される。このように、前記高温再生器と前記補助再生器との間で、相互干渉があるため、前記公報記載の吸収式冷温水発生装置では、制御条件が非常に困難になり、系の制御機構が複雑になるという問題を有していると考えられる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、廃熱を保有する熱媒流体からの熱回収効率の向上を実現し、且つ、吸収式冷温水発生装置のサイクルの制御機構を簡素化することが可能である吸収式廃熱回収設備を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る吸収式廃熱回収設備は、吸収剤が溶存する溶液を加熱濃縮すると共に蒸気を生成する再生器と、その再生器で生成した蒸気を凝縮可能な凝縮器と、その凝縮器で凝縮した凝縮液を蒸発させる機能を有する蒸発器と、前記再生器で濃縮した濃縮溶液に前記蒸発器からの蒸気を吸収させて前記濃縮溶液を希釈する機能を有する吸収器とを備え、廃熱を保有する熱媒流体から回収した熱を前記再生器の駆動源とするものであって、
その第１特徴構成は、請求項１に記載のごとく、前記再生器として、前記熱媒流体を直接導入して熱回収する高温再生器、前記高温再生器で濃縮した濃縮溶液を前記高温再生器からの蒸気を熱源として再濃縮する低温再生器、及び、前記高温再生器で熱回収した後の熱媒流体を導入して熱回収する補助再生器を設けるとともに、前記補助再生器で熱回収した後の熱媒流体を導入して熱回収する補助熱回収器を設け、
前記高温再生器及び前記低温再生器を備える二重効用サイクルと、前記補助再生器を備える一重効用サイクルとを、前記高温再生器及び前記低温再生器で生成した蒸気と前記補助再生器で生成した蒸気とを熱的に分離した経路で各別に前記凝縮器に供給し、且つ、前記高温再生器及び前記低温再生器で濃縮した濃縮溶液と前記補助再生器で濃縮した濃縮溶液とを熱的に分離した経路で各別に前記吸収器に供給するように形成し、
前記二重効用サイクルにおいて、前記吸収器から出た希釈溶液が前記低温再生器からの濃縮溶液と熱交換する低温熱交換器を通過した後、前記高温再生器からの濃縮溶液と熱交換する高温熱交換器に入る前に、前記希釈溶液を前記補助熱回収器に循環させて前記熱媒流体からの回収熱で加熱する点にある。
【００１０】
同第２特徴構成は、請求項２に記載のごとく、上記第１特徴構成に加えて、前記高温再生器からの蒸気経路、前記補助再生器からの蒸気経路、前記高温再生器からの濃縮溶液経路、及び、前記補助再生器からの濃縮液経路の夫々を、開閉式の閉路手段を介して前記吸収器に接続するバイパス経路を設け、前記閉路手段を開操作することで、前記吸収器又は前記蒸発器にて温水を生成可能に構成している点にある。
【００１１】
次に、上記特徴構成による作用及び効果について説明する。
本発明に係る吸収式廃熱回収設備の第１特徴構成によれば、廃熱を保有する熱媒流体に対して、熱媒流体を直接導入して熱回収する高温再生器と、高温再生器で熱回収した後の熱媒流体を導入して熱回収する補助再生器と、補助再生器で熱回収した後の熱媒流体を導入して熱回収する補助熱回収器とで三段階に熱回収することで、前記熱媒流体の保有熱を効率的に回収することができる。
しかも、二重効用サイクル側の前記高温再生器及び前記低温再生器で生成した蒸気と一重効用サイクル側の前記補助再生器で生成した蒸気とを熱的に分離した経路で各別に凝縮器に供給し、また、二重効用サイクル側の前記高温再生器及び前記低温再生器で濃縮した濃縮溶液と一重効用サイクル側の前記補助再生器で濃縮した濃縮溶液とを熱的に分離した経路で各別に吸収器に供給することで、仮に二重効用サイクル側の入熱器である前記高温再生器における回収熱量と一重効用サイクル側の入熱器である前記補助再生器における回収熱量との間にバランスを崩すような変動が生じた場合でも、二重効用サイクルと一重効用サイクルとの間で相互干渉を殆ど生じない状態で夫々のサイクルにおいて各入熱器への希釈溶液の循環量の調節制御を独立して行うことで対処できる。
さらに、二重効用サイクルにおいて、低温熱交換器を通過して昇温された希釈溶液が上記補助熱交換器に循環して前記熱媒流体からの回収熱で加熱昇温された後、高温熱交換器を通過して昇温されてから高温再生器に供給されるので、高温再生器に入る希釈溶液の温度が補助熱交換器において加熱されない場合に比べて高くなり、二重効用サイクルにおける熱効率を向上させることができる。
【００１２】
従って、吸収剤の飽和温度が高い二重効用サイクルと吸収剤の飽和温度が低い一重効用サイクルとを併用しながら、高温再生器と補助再生器と補助熱回収器とで三段階に熱回収を行い、廃熱を保有する熱媒流体から充分に熱回収するための効率的な熱回収系を構成することにより、熱媒流体からの熱回収効率の向上を実現し、かつ、上記サイクルの制御機構を簡素化することが可能である吸収式廃熱回収設備を提供することができる。
【００１３】
本発明に係る吸収式廃熱回収設備の第２特徴構成によれば、高温再生器からの蒸気経路と、補助再生器からの蒸気経路と、高温再生器からの濃縮溶液経路と、補助再生器からの濃縮溶液経路の夫々を前記吸収器に接続するバイパス経路に設けた開閉式の閉路手段を閉操作した状態で、前記蒸発器にて冷水を生成し、前記閉路手段を開操作することで、前記吸収器又は前記蒸発器にて温水を生成することができる。
すなわち、前記閉路手段を開操作してバイパス路を開路状態にすれば、前記高温再生器からの蒸気経路と濃縮溶液経路、及び、前記補助再生器からの蒸気経路と濃縮溶液経路の各終端圧力が、全て最低圧力となっている吸収器内の圧力となり、バイパス路を経て濃縮溶液と蒸気のほぼ全てが前記吸収器に流入するようになる。その結果、吸収器に備える冷却管で温水を生成し、或いは、その熱を蒸発器に伝えて、蒸発器に備える伝熱管で温水を生成することが可能になる。
従って、上記第１特徴構成の作用効果を奏しながら、簡単に温水供給ができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る吸収式廃熱回収設備の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明に係る吸収式廃熱回収設備は、図１及び図２に示すように、吸収剤が溶存する溶液Ｌ２を濃縮すると共に蒸気Ｓを生成する再生器１と、その再生器１で生成した蒸気Ｓを凝縮可能な凝縮器２と、その凝縮器２で凝縮した凝縮液Ｄを蒸発させる機能を有する蒸発器３と、前記再生器１で濃縮した濃縮溶液Ｌ１に蒸発器３からの蒸気Ｓを吸収させて前記濃縮溶液Ｌ１を希釈する機能を有する吸収器４とを備え、廃熱を保有する熱媒流体Ｈから回収した熱を上記再生器１の駆動源としている。なお、上記吸収剤は臭化リチウムであり、溶液Ｌ１，Ｌ２は臭化リチウム水溶液であり、蒸気Ｓは水蒸気であ、凝縮液Ｄは凝縮水である。また、熱媒流体Ｈとしてガスタービンからの排ガスを用いている。
【００１５】
具体的には、前記再生器１として、前記熱媒流体Ｈを直接導入して熱回収する高温再生器１Ｈ、前記高温再生器１Ｈで濃縮した濃縮溶液Ｌ１を前記高温再生器１Ｈからの蒸気Ｓを熱源として再濃縮する低温再生器１Ｌ、及び、前記高温再生器１Ｈで熱回収した後の熱媒流体Ｈを導入して熱回収する補助再生器１Ｓを設けている。さらに、前記補助再生器１Ｓで熱回収した後の熱媒流体Ｈを導入して熱回収する補助熱回収器１５を設けている。すなわち、熱媒流体Ｈの保有熱を、高温再生器１Ｈと、補助再生器１Ｓと、補助熱回収器１５によって３段階に熱回収している。
【００１６】
そして、前記高温再生器１Ｈ及び前記低温再生器１Ｌを備える二重効用サイクルと、前記補助再生器１Ｓを備える一重効用サイクルとを、前記高温再生器１Ｈ及び前記低温再生器１Ｌで生成した蒸気Ｓと前記補助再生器１Ｓで生成した蒸気Ｓとを熱的に分離した経路７で各別に前記凝縮器２に供給し、且つ、前記高温再生器１Ｈ及び前記低温再生器１Ｌで濃縮した濃縮溶液Ｌ１と前記補助再生器１Ｓで濃縮した濃縮溶液Ｌ１とを熱的に分離した経路８で各別に前記吸収器４に供給するように形成している。
【００１７】
すなわち、前記低温再生器１Ｌでの熱源として使用された後の前記高温再生器１Ｈからの蒸気Ｓ及び前記低温再生器１Ｌで分離した蒸気Ｓを前記凝縮器２に導いて凝縮させる共に、前記低温再生器１Ｌで再濃縮した濃縮溶液Ｌ１を前記吸収器４に導き、前記凝縮器２で凝縮した凝縮水Ｄを前記蒸発器３に導いて蒸発させ、吸収器４において上記濃縮溶液Ｌ１に前記蒸発器３からの蒸気を吸収させて希釈するように構成し、前記高温再生器１Ｈと前記低温再生器１Ｌと前記凝縮器２と前記蒸発器３と前記吸収器４とで二重効用サイクルを形成している。
【００１８】
一方、前記補助再生器１Ｓで分離した蒸気Ｓを前記凝縮器２に導いて凝縮させる共に、前記補助再生器１Ｓで濃縮した濃縮溶液Ｌ１を前記吸収器４に導き、前記凝縮器２で凝縮した凝縮水Ｄを前記蒸発器３に導いて蒸発させ、吸収器４において前記濃縮溶液Ｌ１に前記蒸発器３からの蒸気を前記吸収器４で吸収させて希釈するように構成し、前記補助再生器１Ｓと前記凝縮器２と前記蒸発器３と前記吸収器４とで一重効用サイクルを形成している。
【００１９】
従って、前記熱媒流体Ｈを直接熱源とする高温再生器１Ｈと前記低温再生器１Ｌとで構成される二重効用サイクルと、前記高温再生器１Ｈで熱回収した後の熱媒流体Ｈを熱源とする補助再生器１Ｓで構成される一重効用サイクルとは、前記凝縮器２と前記蒸発器３と前記吸収器４とを共用する。
【００２０】
さらに、前記二重効用サイクルにおいて、前記吸収器４から出た希釈溶液Ｌ２が前記低温再生器１Ｌからの濃縮溶液Ｌ１と熱交換する低温熱交換器５Ｌを通過した後、前記高温再生器１Ｈからの濃縮溶液Ｌ１と熱交換する高温熱交換器５Ｈに入る前に、前記希釈溶液Ｌ２を前記補助熱回収器１５に循環させて前記熱媒流体Ｈからの回収熱で加熱するように構成している。
【００２１】
具体的には、前記吸収器４の底部に第一希釈液管路６Ａを接続し、第一希釈液管路６Ａの終端は前記高温再生器１Ｈの底部に接続している。前記吸収器４で蒸気Ｓを吸収して希釈された希釈溶液Ｌ２は、第一希釈液管路６Ａに設けた第一供給ポンプ１２により循環駆動されて、低温熱交換器５Ｌ、前記補助熱回収器１５及び高温熱交換器５Ｈを経て前記高温再生器１Ｈに供給される。
また、前記吸収器４の底部に第二希釈液管路６Ｂを接続し、第二希釈液管路６Ｂの終端は前記補助再生器１Ｓの底部に接続している。前記希釈溶液Ｌ２は、第二希釈液管路６Ｂに設けた第二供給ポンプ１３により循環駆動されて、補助熱交換器５Ｓを経て前記補助再生器１Ｓに供給される。
【００２２】
前記高温再生器１Ｈ及び前記補助再生器１Ｓに供給された希釈溶液Ｌ２は、夫々、高温再生器１Ｈ及び補助再生器１Ｓの夫々の加熱部で、廃熱を保有する熱媒流体Ｈの熱により加熱され、濃縮されて濃縮溶液Ｌ１と蒸気Ｓを生成する。これらの濃縮溶液Ｌ１と蒸気Ｓは気液分離部で濃縮溶液Ｌ１から分離される。
【００２３】
蒸気空間に分離された蒸気Ｓを導く蒸気経路７のうち、前記高温再生器１Ｈからの蒸気Ｓを導く第一蒸気管路７Ａを前記低温再生器１Ｌの加熱管路１ａに接続し、前記補助再生器１Ｓからの蒸気を導く第二蒸気管路７Ｂを前記凝縮器２に接続する。前記第二蒸気管路７Ｂ及び前記低温再生器１Ｌの加熱管路１ａは、前記凝縮器２の気相空間Ａ２に開口させる。尚、図示のように、前記低温再生器１Ｌと前記凝縮器２とを一体に形成し、前記低温再生器１Ｌの気相空間Ａ１と、前記凝縮器２の気相空間Ａ２とを、通気性の隔壁であるエリミネータＷｐで仕切っておけば、前記低温再生器１Ｌで分離した蒸気Ｓを前記凝縮器２に導入する蒸気管路が省略できるのみならず、両気相空間Ａ１，Ａ２の圧力バランスが好適に維持される。
【００２４】
前記凝縮器２で凝縮した凝縮水Ｄを前記蒸発器３に導く凝縮水管路９を、前記蒸発器３のシャワーノズル３ｂに接続し、前記蒸発器３内の蒸発空間Ａｖに配置された伝熱管３ａに向けて前記凝縮水Ｄを流下させ、減圧下で蒸発させて前記伝熱管３ａ内の冷水Ｗｃを冷却する。前記蒸発器３の底部に溜まった凝縮水Ｄは、循環ポンプ１４により前記シャワーノズル３ｂに還流される。
【００２５】
一方、濃縮溶液Ｌ１を導く濃縮溶液経路８のうち、前記高温再生器１Ｈで濃縮された濃縮溶液Ｌ１を導く第一濃縮溶液管路８Ａは、前記高温熱交換器５Ｈを介して前記低温再生器１Ｌに接続し、前記低温再生器１Ｌで再濃縮された濃縮溶液Ｌ１を導く再濃縮溶液管路８Ｃは、前記低温熱交換器５Ｌを介して前記吸収器４に接続し、前記補助再生器１Ｓで濃縮された濃縮溶液Ｌ１を導く第二濃縮溶液管路８Ｂは、前記補助熱交換器５Ｓを介した後、前記再濃縮溶液管路８Ｃと合流させて前記吸収器４に接続する。こうして、前記低温再生器１Ｌで再濃縮された濃縮溶液Ｌ１及び前記高温再生器１Ｈで濃縮された濃縮溶液Ｌ１は、前記高温再生器１Ｈに供給される前記第一希釈液管路６Ａの希釈溶液Ｌ２を夫々予熱し、前記補助再生器１Ｓで濃縮された濃縮溶液Ｌ１は、補助再生器１Ｓに供給される前記第二希釈液管路６Ｂの希釈溶液Ｌ２を予熱する。
【００２６】
前記吸収器４には、前記濃縮溶液Ｌ１を、器内に形成した接触空間Ａｃに向けて流下する濃縮液ノズル４ａと、前記濃縮液ノズル４ａから流下する溶液を冷却する冷却管４ｂとを設けてあり、前記蒸発器３で蒸発した蒸気Ｓを吸収して昇温した希釈溶液Ｌ２の熱を奪うように構成してある。前記冷却管４ｂに供給される冷却水Ｃｗは、前記接触空間Ａｃ内で吸熱した後、前記凝縮器２に備える冷却伝熱管２ａに供給される。前記吸収器４の下部には希釈液溜まりが形成され、前記第一希釈液管路６Ａ及び第二希釈液管路６Ｂに連通している。尚、図示のように、前記蒸発器３と前記吸収器４とを一体に形成し、前記蒸発器３の蒸発空間Ａｖと、前記吸収器４の接触空間Ａｃとを、通気性の隔壁であるエリミネータＷｐで仕切っておけば、前記蒸発器３で蒸発させた蒸気Ｓを前記吸収器４に導入する蒸気管路が省略できるのみならず、極めて高速で通流する蒸気流に対しても障害となるような通気抵抗を生ずることなく、前記蒸発空間Ａｖと前記接触空間Ａｃとの間の圧力バランスが好適に維持される。
【００２７】
以上の構成により、前記高温再生器１Ｈ及び前記補助再生器１Ｓで希釈溶液Ｌ２を加熱濃縮して、分離した蒸気Ｓと濃縮溶液Ｌ１とを系内に循環させることで、前記蒸発器３の伝熱管３ａ内に通流する冷水Ｗｃを冷却する。こうして、廃熱を利用して冷水を供給する冷水供給システムが構築されている。ここで、前記濃縮溶液Ｌ１と前記蒸気Ｓの循環は、各供給ポンプ１２，１３と、系を構成する各器内の圧力差によって実現されるのであるが、各器内の圧力はその内部温度に依存する。そこで、ここに形成されている高温再生器１Ｈで入熱する二重効用サイクルと、補助再生器１Ｓで入熱する一重効用サイクルとは、凝縮器２、蒸発器３及び吸収器４を共用しているが、両サイクルの間で、各再生器から凝縮器２に至る蒸気Ｓの経路と、各再生器から吸収器４に至る濃縮溶液Ｌ１の経路とにおいて、相互の熱授受が行われないから、凝縮器２及び吸収器４における条件は共有するものの、両サイクルをほぼ独立して制御することができる。
【００２８】
次に、前記熱媒流体Ｈの保有熱を、高温再生器１Ｈ、補助再生器１Ｓ、補助熱回収器１５によって３段階に熱回収する場合の熱計算データの一例を説明する。
熱媒流体Ｈである排ガス（例えば２８ｋＷのマイクロガスタービンからの排ガス）の条件を、流量８２０ｍ3（標準状態）／ｈ、温度２８０℃とする。高温再生器１Ｈでは、溶液温度が１５５℃であるため、排ガスとのアプローチ温度差を２０℃とすると、排ガス温度が１７５℃になるまで熱回収され、また、補助再生器１Ｓでは、溶液温度が９０℃であるため排ガスとのアプローチ温度差を２５℃とすると、排ガス温度が１１５℃になるまで熱回収される（図４参照）。
【００２９】
さらに、図３（イ）に示すように、二重効用サイクルの低温熱交換器５Ｌの出口側での希釈溶液Ｌ２の温度は約７０〜７５℃程度（尚、図３では、希釈溶液Ｌ２の温度を７５．５℃としている）であるため、補助熱回収器１５では、排ガスとのアプローチ温度差を２５℃とすると、排ガス温度が９５〜１００℃程度になるまで熱回収される。尚、図３（ロ）に、比較例として、前記補助熱回収器１５を設けていない従来構成を示す。
【００３０】
上記補助熱回収器１５での熱回収量を計算する。入口側での排ガス条件は、流量８２０ｍ3（標準状態）／ｈ、温度１１５℃、エンタルピ１５１．１６ｋＪ／ｍ3（標準状態）であり、出口側での排ガス条件は、流量８２０ｍ3（標準状態）／ｈ、温度９５〜１００℃、エンタルピ１３１．４４ｋＪ／ｍ3（標準状態）であるから、熱回収量は、流量８２０ｍ3（標準状態）／ｈ×〔１５１．１６ｋＪ／ｍ3（標準状態）−１３１．４４ｋＪ／ｍ3（標準状態）〕＝１６１６７．４ｋＪ／ｈ（４．４９ｋＷ）となる。尚、上記熱量の表示において、１５１．１６ｋＪは３６．１１ｋｃａｌに、１３１．４４ｋＪは３１．４ｋｃａｌに、１６１６７．４ｋＪは３８６２．２ｋｃａｌに夫々対応する。
【００３１】
上記補助熱回収器１５での回収熱によって、低温熱交換器５Ｌから出た希釈溶液Ｌ２の温度は、７５．５℃から８５℃まで上昇し、さらに高温熱交換器５Ｈで１４５℃まで上昇した後、高温再生器１Ｈに送られ、高温再生器１Ｈで２８０℃の排ガスとの熱交換で１５５℃まで上昇することになる。従って、補助熱回収器１５で排ガスから熱回収することが十分可能である。この場合に、補助熱回収器１５において、希釈溶液Ｌ２と排ガス温度とで十分な温度差を維持することができるので、補助熱回収器１５での伝熱面積を小さくすることが可能となる。
【００３２】
なお、上記のように高温再生器１Ｈに流入する希釈溶液Ｌ２の温度が高くなるので、希釈溶液Ｌ２の流量が同じであると、高温再生器１Ｈでの熱回収量が減少することになるが、希釈溶液Ｌ２の流量を増加させて、高温再生器１Ｈでの熱回収量を減少させないようにすることで、以下のようにシステム全体の冷水生成能力（冷房）を高くすることができる。
【００３３】
上記補助熱回収器１５での熱回収による冷房能力への寄与について説明する。すなわち、上述のように、二重効用サイクルでの溶液循環量を増加させることにより、冷房能力が向上する。図４（イ）にそのデータ例を示す。尚、比較例として、高温再生器１Ｈと補助再生器１Ｓの２段階に熱回収する場合の冷房能力を求めている。尚、図４（ロ）に参考として一重効用サイクルだけのシステムのデータを示す。
例えば２８ｋＷのマイクロガスタービンからの排ガス（排ガス流量８２０ｍ3（標準状態）／ｈ、温度２８０℃）を、高温再生器１Ｈと補助再生器１Ｓの２段階に熱回収するシステムでは、二重効用サイクルにおいて、排熱回収量３２．７ｋＷ、成績係数（ｃｏｐ）１．１５、冷房能力３７．６ｋＷが得られ、一重効用サイクルにおいて、排熱回収量１７．３ｋＷ、成績係数（ｃｏｐ）０．７、冷房能力１２．１０ｋＷが得られ、合計の冷房能力は４９．７ｋＷとなる。
一方、高温再生器１Ｈと補助再生器１Ｓと補助熱回収器１５の３段階に熱回収するシステムでは、二重効用サイクルと一重効用サイクルのデータは同じであるが、補助熱回収器１５による寄与として、排熱回収量４．４９ｋＷ、成績係数（ｃｏｐ）０．８６、冷房能力３．９ｋＷが得られるため、合計の冷房能力は５３．６ｋＷとなり、約８％の能力アップする。
【００３４】
したがって、発電効率の高いガスタービン等では、排ガス温度が低く、排熱回収する場合、使用温度が低い給湯、暖房などしか利用できなかったが、二重効用サイクルと一重効用サイクルの併用により、吸収式冷温水発生装置に利用することが可能となり、しかも、排ガス温度が９５〜１００℃に低下するまで十分に熱回収しながら、冷房能力を大幅に向上させることが可能となった。
【００３５】
以上の構成に加えて、図２に示すように、前記高温再生器１Ｈからの蒸気経路７（第一蒸気管路７Ａ）、前記補助再生器１Ｓからの蒸気経路７（第二蒸気管路７Ｂ）、前記高温再生器１Ｈからの濃縮溶液経路８（第一濃縮溶液管路８Ａ）、及び、前記補助再生器１Ｓからの濃縮溶液経路８（第二濃縮溶液管路８Ｂ）の夫々を、開閉式の閉路手段１１を介して前記吸収器４に接続するバイパス経路１０を設け、前記開閉手段１１を開操作することで、前記蒸発器３にて温水を生成可能に構成している。
【００３６】
具体的には、前記第一蒸気管路７Ａから分岐した前記バイパス経路１０としての第一蒸気バイパス管路１０Ｃを前記吸収器４に接続し、この第一蒸気バイパス管路１０Ｃに、前記閉路手段１１として第一蒸気路バイパス開閉弁１１Ｃを付設し、また、前記第二蒸気管路７Ｂから分岐した前記バイパス経路１０としての第二蒸気バイパス管路１０Ｄを前記吸収器４に接続し、この第二蒸気バイパス管路１０Ｄに、前記閉路手段１１として第二蒸気路バイパス開閉弁１１Ｄを付設する。
さらに、前記第一濃縮溶液管路８Ａに対する前記バイパス経路１０としての第一溶液バイパス管路１０Ａを前記吸収器４に接続し、この第一溶液バイパス管路１０Ａに、前記閉路手段１１として第一溶液路バイパス開閉弁１１Ａを付設し、また、前記第二濃縮溶液管路８Ｂに対する前記バイパス経路１０としての第二溶液バイパス管路１０Ｂを前記吸収器４に接続し、この第二溶液バイパス管路１０Ｂに、前記閉路手段１１として第二溶液路バイパス開閉弁１１Ｂを付設する。なお、上記各開閉弁１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、冷水生成運転の場合（図２の状態）には夫々全閉しておく。
【００３７】
こうした構成により、図５に示すように、前記閉路手段１１（第一溶液路バイパス開閉弁１１Ａ、第二溶液路バイパス開閉弁１１Ｂ、第一蒸気路バイパス開閉弁１１Ｃ、及び第二蒸気路バイパス開閉弁１１Ｄの全て）を開操作して、前記バイパス経路１０（第一溶液バイパス管路１０Ａ、第二溶液バイパス管路１０Ｂ、第一蒸気バイパス管路１０Ｃ、及び第二蒸気バイパス管路１０Ｄの全て）を開路すれば、殆どの蒸気Ｓ及び濃縮溶液Ｌ１が前記バイパス経路１０を通流するようになり、前記高温再生器１Ｈと前記補助再生器１Ｓと前記補助熱回収器１５で回収したほぼ全ての熱が前記吸収器４に供給される。そこで、前記吸収器４の冷却管４ｂへの冷却水Ｃｗの供給を停止すれば、吸収器４に供給された熱は前記蒸発器３内の伝熱管３ａに伝達され、前記伝熱管３ａに供給される水が加熱され、その伝熱管３ａ出口から温水Ｗｈを供給できる。
【００３８】
つまり、前記閉路手段１１を開いて前記バイパス経路１０を開路することで、前記高温再生器１Ｈ及び前記補助再生器１Ｓはボイラとして機能し、前記蒸発器３においては、前記両再生器１Ｈ，１Ｌで生成した蒸気Ｓ及び加熱された濃縮溶液Ｌ１の熱を回収して、前記蒸発器３の伝熱管３ａで温水Ｗｈを生成する温水発生装置として機能する。一方、前記閉路手段１１を閉じて前記バイパス経路１０を閉路することで、前述のように、前記蒸発器３の伝熱管３ａで冷水を生成する冷水発生装置として機能する（図２参照）。
【００３９】
前記閉路手段１１を閉じた場合の一例を挙げると、熱媒流体Ｈの、高温再生器１Ｈ入口の温度を２９０℃とし、補助再生器１Ｓ出口の温度を１１０℃とした場合には、蒸発器３の伝熱管３ａに１２．５℃の冷水Ｗｃを還流すれば、その伝熱管３ａ出口の冷水温度は７℃となる。また、熱媒流体Ｈの条件を同じにして、前記閉路手段１１を開いた場合の一例を挙げると、蒸発器３の伝熱管３ａに５０℃の温水Ｗｈを還流すれば、その伝熱管３ａ出口の温水温度は５５℃となる。
【００４０】
〔別実施形態〕
上記実施の形態において示さなかった本発明に係る吸収式廃熱回収設備の他の実施の形態について以下に説明する。
【００４１】
〈１〉上記実施の形態では、前記凝縮器２と、前記蒸発器３と、前記吸収器４との全てを、二重効用サイクルと一重効用サイクルとで共用形成する例について説明したが、少なくとも蒸発器３と吸収器４を共用し、凝縮器２を二重効用サイクルと一重効用サイクルとで別に備えさせてもよい。この構成においては、前記一重効用サイクルと前記二重効用サイクルとの間で、前記蒸発器３に至るまでの蒸気Ｓの経路における熱の相互授受がないようにできる。
【００４２】
〈２〉上記実施の形態では、蒸発器３と吸収器４とを一体に形成し、前記蒸発器３の蒸発空間Ａｖと、前記吸収器４の接触空間ＡｃとをエリミネータＷｐで仕切って、全てのバイパス経路１０を吸収器４に接続する例について説明したが、前記バイパス経路１０を、全て前記蒸発器３に直接接続してもよい。例えば、全てのバイパス経路１０を前記蒸発器３の蒸発空間Ａｖに開口させてもよいが、前記両溶液バイパス経路１０Ａ，１０Ｂは凝縮水管路９に合流させてもよい。この場合、前記伝熱管３ａに濃縮溶液Ｌ１を注ぐシャワーノズルを、上記実施の形態に示したシャワーノズル３ｂとは別体に設けてもよい。このように構成すれば、両蒸気バイパス経路１０Ｃ，１０Ｄからの蒸気は、前記蒸発空間Ａｖ内の温度を維持して前記蒸発器３内の伝熱管３ａを加温し、前記凝縮水管路９からの濃縮溶液Ｌ１は、前記蒸発器３内で蒸気を生成し、その熱が前記伝熱管３ａに伝達され、温水Ｗｈに対する熱伝達効率を改善できるのである。また、異なる接続形態として、前記バイパス経路１０のうちの、両蒸気バイパス経路１０Ｃ，１０Ｄは蒸発空間に開口させ、両溶液バイパス経路１０Ａ，１０Ｂは前記吸収器４の接触空間Ａｃに接続してもよい。この場合には、前者と同様に両蒸気バイパス経路１０Ｃ，１０Ｄからの蒸気は、前記蒸発空間Ａｖ内の温度を維持して前記蒸発器３内の伝熱管３ａを加温し、前記両溶液バイパス経路１０Ａ，１０Ｂからの濃縮溶液Ｌ１は、前記接触空間Ａｃ内で蒸気を生成し、その蒸気が前記蒸発空間Ａｖ内に至り、前記蒸発器３内の伝熱管３ａを加温する。従って、仮に前記濃縮溶液Ｌ１が前記接触空間Ａｃ内で完全に蒸発しないで、溶液Ｌとして液状のまま残った場合であっても、前記吸収器４の下方の液溜まりから系内に循環できる。
【００４３】
〈３〉上記実施の形態では、閉路手段１１の開操作によりバイパス経路１０を開路することで、蒸発器３で温水Ｗｈを生成するように構成したが、吸収器４で前記温水Ｗｈを生成するように構成してもよい。つまり、上記実施の形態で説明した吸収器４の冷却管４ｂを、例えば図６に示すように、温水生成管４ｂとして温水Ｗｈを生成するのである。例えば、前記バイパス経路１０を全て前記吸収器４の接触空間Ａｃ内に開口させれば、前記温水生成管４ｂが前記バイパス経路１０からの濃縮溶液Ｌ１と蒸気Ｓとにより加熱され、前記温水生成管４ｂに温水を還流すれば、さらに加熱された温水Ｗｈが前記温水生成管４ｂから供給されるようになる。ここで、前記両溶液バイパス経路１０を前記濃縮液ノズル４ａに合流接続してあれば、供給される濃縮溶液Ｌ１が、前記接触空間Ａｃ内で蒸気を生成し、その蒸気が前記温水生成管４ｂと接触するようになり、温水Ｗｈの加熱効率を改善できる。
【００４４】
上記実施の形態に於いて示した吸収剤、熱媒流体Ｈの種類・温度、冷水Ｗｃの温度、温水Ｗｈの温度等は例示に過ぎず、運転状態、設備の規模、構成等によって必ずしもこうした温度になるとは限らない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸収式廃熱回収設備の全体構成を示すブロック図
【図２】本発明に係る吸収式廃熱回収設備の具体構成の一例を示す接続図
【図３】本発明に係る吸収式廃熱回収設備の要部構成を示す接続図
【図４】本発明に係る吸収式廃熱回収設備による冷房運転データを示す図
【図５】図２に示した吸収式廃熱回収設備の他の状態を示す構成説明図
【図６】図２に示した吸収式廃熱回収設備の他の状態を示す構成説明図
【符号の説明】
１    再生器
１Ｈ  高温再生器
１Ｌ  低温再生器
１Ｓ  補助再生器
２    凝縮器
３    蒸発器
４    吸収器
５Ｈ  高温熱交換器
５Ｌ  低温熱交換器
７    蒸気経路
８    濃縮溶液経路
１０  バイパス経路
１１  閉路手段
１５  補助熱回収器
Ｈ    熱媒流体
Ｌ１  濃縮溶液
Ｌ２  希釈溶液
Ｓ    蒸気
Ｄ    凝縮液
Ｗｈ  温水
【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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