發電及廢熱供暖裝置的製作方法
2023-06-02 20:32:11 1
專利名稱：發電及廢熱供暖裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有利用燃料的燃燒獲得驅動發電機的動力的原動機，從該原動機排出的排放氣體中回收熱能的廢熱鍋爐，通過與從前述廢熱鍋爐排出從排放氣體進行熱交換加熱導入空調機的空氣的空氣加熱用熱交換器的發電機廢熱供暖裝置。
背景技術：
這種發電及廢熱供暖裝置，例如，在日本特開平4-342807號公報等中是已知的，在將從原動機中排出的排放氣體保有的熱能用廢熱鍋爐回收後，在空氣加熱用熱交換器中與排放氣體進行熱交換加熱空調用空氣，有效地回收廢熱能量。
不過，在處於廢熱鍋爐下遊側與排放氣體進行熱交換的空氣加熱用熱交換器中，通過與導入空調機的空氣的熱交換被冷卻，排放氣體中的水分的一部分冷凝，作為排洩水被排出，這種排洩水的溫度比較高，但在現有技術中，從這種排洩水中不能有效地回收熱能。
發明內容
鑑於上述情況，本發明的目的是提供一種通過在從廢熱鍋爐排出的排放氣體與用於空調的空氣進行熱交換時獲得排洩水有效地回收熱能，進一步提高廢熱能的回收效率的發電及廢熱供暖裝置。
為達到上述目的，本發明的發電及廢熱供暖裝置具有利用燃料的燃燒獲得驅動發電機的動力的原動機，從該原動機排出的排放氣體回收熱能的廢熱鍋爐，以及通過與從前述廢熱鍋爐排出的排放氣體進行熱交換加熱導入空調機的空氣的空氣加熱用熱交換器，其第一個特徵為，它包括回收從在前述空氣加熱用熱交換器中通過與導入前述空調機中的空氣進行的熱交換被冷卻的排放氣體中產生的排洩水，同時能夠將所回收的前述排洩水供應給需要比較高的溫度的水的設備的排洩水回收供應機構。
根據這種具有第一個特徵的結構，通過將從空氣加熱用熱交換器中回收的排洩水用於需要較高溫度的設備，可以進一步提高廢熱能的回收效率。即，在使用常溫水的情況下，需要加熱裝置，但由於可以供應溫度較高的排洩水，所以可以避免過多能量的消耗。
此外，本發明在上述第一種特徵的結構的基礎上，還具有第二個特徵，它包括產生供應給前述廢熱鍋爐的純水的純水發生裝置，通過與從前述廢熱鍋爐排出的排放氣體進行熱交換將從該純水發生裝置排放的水加熱的排放水加熱用熱交換器，其中，前述排洩水回收供應機構，具有將用前述排放水加熱用熱交換器加熱的前述排放水及前述排洩水混合的水槽，根據這種結構，即使由排放氣體產生的排洩水是鹼性的，通過與純水發生裝置來排放水在水槽內混合被稀釋，可以減弱其鹼性，所以，可以將水槽內的水有效地用於更多的設備，可以擴大用途。
本發明在上述第二個特徵的結構的基礎上，還具有第三個特徵前述排洩水回收供應機構，能夠將在前述排放水加熱用熱交換器中通過與前述排放水進行熱交換被冷卻的前述排放氣體產生的排洩水回收並供應給前述設備，根據這種結構，可以更有效地回收含在排放氣體中的水分，可以更進一步提高廢熱能的回收效率。
本發明在上述第二個或第三個特徵的結構的基礎上，還具有第四個特徵中間經由前述空氣加熱用熱交換器，在連接前述空調機的空調用空氣供應路徑上，連接有將空氣加熱用熱交換器旁路的同時根據外部氣體的溫度切換其開閉狀態的旁通路徑，根據這種結構，可以根據季節的變化，妥善地改變所需的排洩水量和空調溫度。
本發明在上述第一個或第三個特徵的結構的基礎上，還具有第五個特徵前述設備是空調用加溼器，根據這種結構，可以用空調用空氣加溼器將含在排放氣體中的水分有效地回收。
本發明在上述第一個或第三個特徵的結構的基礎上，還具有第六個特徵前述設備是熱水清洗機，根據這種結構，可以用熱水清洗機將含在排放氣體中的水分有效地回收。
進而，本發明在上述第一～第六個特徵的任一個特徵的結構的基礎上，還具有第七個特徵為了能夠將在前述廢熱鍋爐中獲得的水蒸氣的一部分供應給前述燃氣輪機的燃燒機，將該廢熱鍋爐連接在作為前述原動機的燃氣輪機的燃燒機上，根據這種結構，通過增大經由燃燒機導入渦輪機的氣體的重量，增大渦輪機的旋轉速度，增大發電機的發電能力，同時，可以將返回到燃氣輪機側的水蒸氣作為排洩水有效地進行回收。
圖1及圖2表示本發明的一個實施例，圖1是發電及廢熱供暖裝置的整個系統圖，圖2是表示發電裝置的結構的系統圖。
具體實施例方式
下面根據圖1及圖2所述的本發明的一個實施例說明本發明的實施形式，首先在圖1中，從發電裝置1排出的排放氣體被導入煙囪2。經由開閉閥3將抽風機4的吸引側連接到該煙囪2上，抽風機4的排出側經由空氣加熱用熱交換器5，連接到該空氣加熱用熱交換器5下遊側的排水加熱用熱交換器6連接到煙囪7上。
在圖2中，發電裝置1包括作為原動機的燃氣輪機8，用該燃氣輪機8驅動的發電機9，通過與從燃氣輪機8的燃燒機排出的排放氣體進行熱交換器回收熱能的廢熱鍋爐10，從廢熱鍋爐10排出的排放氣體被導入到前述煙囪2。
燃氣輪機8備有渦輪機11，與該渦輪機11同軸連接的壓縮機12，以及燃燒機13，在燃燒機13上，供應由壓縮機12加壓的空氣和由氣體壓縮機14壓縮的燃料氣體、例如城市煤氣，同時，將由廢熱鍋爐10獲得的水蒸氣的一部分也供應給燃燒機13。
通過燃料氣體在燃燒機13中的燃燒，從該燃燒機13排出含有水蒸氣的排放氣體，通過用該排放氣體旋轉渦輪機11，驅動發電機9，將從渦輪機11排出的燃燒排放氣體導入到廢熱鍋爐10中。
該廢熱鍋爐10包括通過與從前述渦輪機11排放的氣體進行的熱交換加熱在該廢熱鍋爐10中獲得的水蒸氣的一部分的加熱器15，脫氮裝置16，和預熱器17。
將被加熱器15加熱的水蒸氣，供應給前述燃氣輪機8的燃燒機13。採取脫氮裝置16，其結構為，由多個噴嘴21，21…將由鼓風機18供應的空氣和利用泵20將從氨氣罐19來的氨氣噴霧到廢熱鍋爐10內，使包含在從燃燒機13來的排放氣體中的NOx氨氣(NH3)進行的反應，儘可能地除去排放氣體中的NOx。
預熱器17設置在位於脫氮裝置16的下遊側的廢熱鍋爐10上，用泵23進給的從純水罐22來的純水，在前述預熱器17內通過與排放氣體進行的熱交換被加熱，並供應給廢熱鍋爐10。用泵27將在純水發生裝置26中除去鈣的純水供應給純水罐22。此外，利用泵23將從苛性鈉罐24中將NaOH供應到由泵25供應給預熱器17的純水中，當在廢熱鍋爐10中生成的水蒸氣經過燃燒機13到達廢熱鍋爐10時，該NaOH起著保護該廢熱鍋爐10的壁的作用。
在這種發電裝置1中，從燃氣輪機8的燃燒機13排出的排放氣體保有的熱能的一部分，通過將前述純水在廢熱鍋爐10中製成水蒸氣被回收。而且，在廢熱鍋爐10中獲得的水蒸氣的一部分如上所述，被供應給燃燒機13，殘餘的水蒸氣作為工場用水蒸氣使用。進而，從廢熱鍋爐10排出的排放氣體，被導入到煙囪2。
另外，在圖1中，空氣加熱用熱交換器5，加設在連接鼓風機29和空調機30之間的空調用空氣供應路徑31的中途，從鼓風機29供應給空調機30的空氣與從前述煙囪2導入的排放氣體進行熱交換，通過與排放氣體的熱交換被加熱的空氣，從空氣加熱用熱交換器5經由過濾器32被導入到空調機30內。
在前述空調用空氣供應路徑31上，旁通路徑34的一端經由切換機構33連接到鼓風機29和空氣加熱用熱交換器5之間，該旁通路徑34的另一端，在空氣用空氣供應路徑31上，連接在空氣加熱用熱交換器5及排放水加熱用熱交換器6之間。
前述切換機構33，能夠在使從鼓風機29來的排放氣體在旁通路徑34側流動的第一狀態，以及使從鼓風機29來的排放氣體在空氣加熱用熱交換器5側流動的第二狀態之間進行切換，第一狀態選擇在外部氣體溫度比較高的時期，第二狀態選擇在外部氣體溫度比較低的時期。即，在中間經由空氣加熱用熱交換器5連接到空調即30上的空調用空氣供應路徑31上，連接旁通路徑34，所述旁通路徑34將空氣加熱用熱交換器5旁路的同時，根據外部氣體的溫度切換開閉狀態的。
在空氣加熱用熱交換器5中進行熱交換後的排放氣體，經由排放水加熱用熱交換器6，從煙囪7中排放到大氣中。利用排水泵35將產生供應給廢熱鍋爐10的純水的純水發生裝置26來的排放水供應給該排放水加熱用熱交換器6，通過與從空氣加熱用熱交換器5來的排放氣體的熱交換，將前述排放水在排放水加熱用熱交換器6中加熱。
不過，在空氣加熱用熱交換器5內，排放氣體通過與空氣進行熱交換被冷卻，通過這種冷卻含在排放氣體中的水分的一部分冷凝，作為排洩水從空氣加熱用熱交換器5中被排出。此外，在排放水加熱用熱交換器6中，排放氣體通過與排放水進行熱交換被冷卻，含在排放氣體中的水分的一部分在排放水加熱用熱交換器6中也被冷凝，作為排洩水從排放水加熱用熱交換器6中被排出。
然而，從空氣加熱用熱交換器5和排放水加熱用熱交換器6來的排洩水，被排洩水回收供應機構36回收，由排洩水回收供應機構36將回收的前述排洩水供應給作為需要較高溫度的設備的空調用空氣加溼器37及對噴漆完畢後的車身進行清洗的熱水清洗機38。
排洩水回收供應機構36，包括引導從空氣加熱用熱交換器5及排放水加熱用熱交換器6來的排洩水的管路40，連接管路40的同時引導在排放水加熱用熱交換器6中被加熱的前述排放水的第一水槽41，其一端經由三通閥42連接到前述管路40的途中的歧管43，該歧管43的另一端連接的第二導管44，吸入側連接到第一水槽41上的同時、排出側經由過濾器45及三通閥46連接到熱水清洗機38上的第一泵47，吸入側連接到第二導管44上的第二泵48，經由過濾器49連接到第二泵48的排出側的管路50，其中，管路50連接到在過濾器32的下遊側、配置在空調機30內的空調用加溼機37配備的多個噴嘴51、51…上，第一泵47的排出側經由前述過濾器45和三通閥46也連接到管路50上。
採用這種排洩水回收供應機構36，可以將由空氣加熱用熱交換器5及排放水加熱用熱交換器6來的排洩水與從純發生裝置26來的排放水在第一水槽41內混合。其中，由於向發電裝置1中的脫氮裝置16中的排放氣體中噴霧氨氣，以及由注入苛性鹼的純水在廢熱鍋爐10中產生的水蒸氣供應給燃燒機13，由排放氣體產生的排洩水成為鹼性，但通過與純水發生裝置26來的排放水在第一水槽41內混合將其稀釋，鹼性變弱。
在空調機30上附加設置風機52，由空調機30來的加溼空氣由風機52經由空調導管54供應給汽車噴漆設備53等。
其次，對該實施例的作用進行說明，從燃氣輪機8的渦輪機11排出的排放氣體所保有的熱能被廢熱鍋爐10回收後，在將開閉閥3打開的狀態下，將從廢熱鍋爐10來的排放氣體經由空氣加熱用熱交換器5及排放水加熱用熱交換器6從煙囪7中排出。
然而，由於在空氣加熱用熱交換器5中，供應給空調機30的空氣通過與前述排放氣體的熱交換被加熱，並且，在排放水加熱用熱交換器6中從純水發生裝置26來的排放水通過與前述排放氣體的熱交換而被加熱，所以，有效地從燃氣輪機8回收廢熱能。
此外，在空氣加熱用熱交換器5中，通過與導入空調機30中的空氣的熱交換被冷卻，排放氣體中的水分的一部分冷凝，冷凝的水分作為溫度較高的排洩水從空氣加熱用熱交換器5被排出，該排洩水被暫時貯存在排洩水回收機構36的水槽41或44中。此外，在排放水加熱用熱交換器6中，通過與排放水的熱交換被冷卻，排放氣體中的水分的一部分冷凝，冷凝的水分作為溫度較高的排洩水從排放水加熱用熱交換器6中被排出，該排洩水被暫時貯存在排洩水回收機構36的水槽41或44中。
而且，由於水槽41或44內的較高溫度的排洩水將導入空調機37內的空氣加溼，所以，由泵47或48供應給空調加溼器37的噴嘴51、51…，避免空調用空氣的溫度降低，可以進一步提高從燃氣輪機8回收廢熱能的回收效率。即，只簡單地加入常溫的水分，空調用空氣的溫度會下降，但通過將較高溫度的排洩水用於加溼明快要避免空調用空氣的溫度降低。
進而，也可以將從空氣加熱用熱交換器5回收的排洩水用於作為需要較高溫度的設備的熱水清洗機38，可以避免消耗多餘的能量。即，在使用常溫的水的情況下，需要加熱裝置，但由於可以供應較高溫度的排洩水，可以避免多餘能量的消耗，可以進一步提高廢熱能的回收效率。
這樣，通過不僅用空氣加熱用熱交換器5，而且用位於該空氣加熱用熱交換器5下遊側的排放水加熱用熱交換器6回收由排放氣體產生的排洩水，更有效地回收含在排放氣體中的水分，可以進一步提高廢熱能的回收效率。
此外，可以用排洩水回收供應機構36的水槽41混合用排放水加熱用熱交換器6加熱的排放水和從空氣加熱用熱交換器5和排放水加熱用熱交換器6來的排洩水。因此，由排放氣體產生的排洩水成為鹼性，但通過與從純水發生裝置26來的排放水在前述水槽41內的混合被稀釋，降低其鹼性，可以將水槽41內的水有效地用於空調用加溼器37之外的熱水清洗機38等更多的設備內，可以擴大用途。
進而，由於在中間經由空氣加熱用熱交換器5連接到空調機30上的空調用空氣供應路徑31上，連接將空氣加熱用熱交換器5旁路的同時，按照外部氣體的溫度切換開閉狀態的旁通路徑34，所以可以根據季節妥善地改變空調用加溼器37和熱水清洗機38所必須的排洩水量機空調溫度。
而且，在空調機30處獲得加溼空氣，利用風機52供應給汽車用噴漆設備53，可以更有效地將空氣加熱用熱交換器5和排放水加熱用熱交換器6來的排洩水靈活運用在將溫度和溼度保持恆定是非常重要的汽車噴漆設備53上。
此外，由於將廢熱鍋爐10獲得的水蒸氣的一部分供應給燃氣輪機8的燃燒機13，所以，增大經由燃燒機13被導入到渦輪機11的氣體的量，並增大渦輪機11的旋轉速度，藉此，在增大發電機G的發電能力的同時，作為排洩水還可以有效地回收返回到燃氣輪機8側的水蒸氣。
以上，說明了本發明的實施例，但本發明並不局限於上述實施例，在不超出權利要求的範圍內所述的本發明的情況下，可以進行各種設計變更。
例如，在上述實施例中，用燃氣輪機8作為驅動發電機9的原動機，但並不局限於此，也可以是柴油機。此外，也可以將從空調機30來的加是空氣用於工場內的各個樓層的供暖。
此外，在上述實施例中，將排放水加熱用熱交換器6串聯地連接在空氣加熱用熱交換器5的下遊側，但也可以將空氣加熱用熱交換器5和排放水加熱用熱交換器6並列地連接。
權利要求
1.一種發電及廢熱供暖裝置，包括利用燃料的燃燒獲得驅動發電機(9)的動力的原動機(8)，從該原動機(8)排出的排放氣體中回收熱能的廢熱鍋爐(10)，以及通過與從前述廢熱鍋爐(10)排出的排放氣體進行熱交換加熱導入空調機(30)的空氣的空氣加熱用熱交換器(5)，其特徵為，包括回收從在前述空氣加熱用熱交換器(5)中通過與導入前述空調機(30)中的空氣進行的熱交換被冷卻的排放氣體中產生的排洩水，同時能夠將所回收的前述排洩水供應給需要比較高的溫度的水的設備(37，38)的排洩水回收供應機構(36)。
2.如權利要求1所述的發電及廢熱供暖裝置，其特徵為，包括產生供應給前述廢熱鍋爐(10)的純水的純水發生裝置(26)，通過與從前述廢熱鍋爐(10)中排出的排放氣體進行熱交換將從該純水發生裝置(26)排放的水加熱的排放水加熱用熱交換器(6)，其中，前述排洩水回收供應機構(36)，具有將用前述排放水加熱用熱交換器(6)加熱的前述排放水及前述排洩水混合的水槽(41)。
3.如權利要求2所述的發電及廢熱供暖裝置，其特徵為，前述排洩水回收供應機構(36)這樣構成能夠將在前述排放水加熱用熱交換器(6)中通過與前述排放水進行熱交換被冷卻的前述排放氣體產生的排洩水回收並供應給前述設備(37，38)。
4.如權利要求2或3所述的發電及廢熱供暖裝置，其特徵為，中間經由前述空氣加熱用熱交換器(5)，在連接前述空調機(30)的空調用空氣供應路徑(31)上，連接有將空氣加熱用熱交換器(5)旁路的同時、根據外部氣體的溫度切換其開閉狀態的旁通路徑(34)。
5.如權利要求1或3所述的發電及廢熱供暖裝置，其特徵為，前述設備是空調用加溼器(37)。
6.如權利要求1或3所述的發電及廢熱供暖裝置，其特徵為，前述設備是熱水清洗機(38)。
7.如權利要求1至6中任何一項所述的發電及廢熱供暖裝置，其特徵為，為了能夠將在前述廢熱鍋爐(10)中獲得的水蒸氣的一部分供應給前述燃燒機(13)，將該廢熱鍋爐(10)連接到作為前述原動機(8)的燃氣輪機的燃燒機(13)上。
全文摘要
在具有利用燃料的燃燒獲得驅動發電機的動力的原動機，從該原動機排出的排放氣體回收熱能的廢熱鍋爐，以及通過與從前述廢熱鍋爐排出的排放氣體進行熱交換加熱導入空調機的空氣的空氣加熱用熱交換器的發電及廢熱供暖裝置中，利用排洩水回收供應機構(36)回收通過在空氣加熱用熱交換器(5)中與導入空調機(30)的空氣進行熱交換器而被冷卻的排放氣體產生的排洩水，排洩水回收供應機構(36)將回收的排洩水供應給需要較高溫度的水的設備(37，38)。藉此，也可以從廢熱鍋爐的下遊側的熱交換器排出的排洩水中有效地回收廢熱能，可以進一步提高廢熱能回收效率。
文檔編號F02G5/04GK1488060SQ02804003
公開日2004年4月7日 申請日期2002年1月21日 優先權日2001年1月23日
發明者早川努, 一, 鮫川惠一, 久米康廣, 廣, 司, 向野裕司 申請人:本田技研工業株式會社