鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)以及鍋爐用給水預(yù)熱方法
【專利說明】鍋妒用給水預(yù)熱系統(tǒng)從及鍋妒用給水預(yù)熱方法
[0001] 本申請基于2013年7月26日在日本申請的特愿2013-155754號主張優(yōu)先權(quán)，并 在此引用其內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)W及鍋爐用給水預(yù)熱方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 在鍋爐的技術(shù)領(lǐng)域中，進(jìn)行有如下的給水方法：如例如下述專利文獻(xiàn)1所公開的 廢熱回收鍋爐那樣，利用燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣（高溫氣體）將給水預(yù)先加熱（預(yù)熱）之后使其 水蒸氣化（氣化）。目P，該給水方法是通過使用熱交換器來用燃燒廢氣對給水進(jìn)行加熱（預(yù) 熱）。在使用運(yùn)樣的給水方法的鍋爐系統(tǒng)中，在鍋爐主體中使該預(yù)熱后的給水被水蒸氣化。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 陽00引專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平08-93412號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明要解決的課題
[0008] 上述給水方法是用于提高鍋爐系統(tǒng)的能效（鍋爐效率）的一種方法。但是，在現(xiàn)時 的鍋爐市場中，要求不是鍋爐效率的簡單提高，而是提高鍋爐系統(tǒng)中的有效能的回收量。 因此，作為鍋爐制造商，需要切實地回應(yīng)運(yùn)樣的市場要求。
[0009] 另外，上述有效能是也被稱為蜘的熱力學(xué)概念，作為從某一系統(tǒng)取出而完成力學(xué) 工作的能量而廣為人知。本申請發(fā)明中的有效能意味著鍋爐的熱源所具有的總能量中能夠 作為力學(xué)的工作（電氣等的動力）回收的能量（工作量）。
[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種有效能的回收量比W往高的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)W 及鍋爐用給水預(yù)熱方法。
[0011] 用于解決課題的技術(shù)手段
[0012] 本發(fā)明的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)的第1技術(shù)方案，是通過預(yù)定的預(yù)熱機(jī)構(gòu)對供給到 鍋爐的水（鍋爐供給水）進(jìn)行預(yù)熱的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)，上述預(yù)熱機(jī)構(gòu)是熱循環(huán)，通過使 用預(yù)定的熱媒使上述鍋爐中廢熱源的熱移動到上述鍋爐供給水，對上述鍋爐供給水進(jìn)行預(yù) 熱并且產(chǎn)生電力。
[0013] 本發(fā)明的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)的第2技術(shù)方案，在上述第1技術(shù)方案中，上述預(yù)熱 機(jī)構(gòu)，除上述熱循環(huán)之外，還具備使上述廢熱源與上述鍋爐供給水熱交換而對上述鍋爐供 給水進(jìn)行預(yù)熱的輔助熱交換器。
[0014] 本發(fā)明的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)的第3技術(shù)方案，在上述第1或第2技術(shù)方案中，上 述廢熱源是將上述鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣使用于預(yù)定用途而得到的凝結(jié)溫水。
[0015] 本發(fā)明的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)的第4技術(shù)方案，在上述第3技術(shù)方案中，上述熱媒 是沸點(diǎn)比水低的低沸點(diǎn)熱媒。
[0016] 本發(fā)明的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)的第5技術(shù)方案，在上述第1或第2技術(shù)方案中，上 述廢熱源是由上述鍋爐的燃燒器產(chǎn)生的燃燒廢氣。
[0017] 本發(fā)明的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)的第6技術(shù)方案，在上述第5技術(shù)方案中，上述熱媒 是沸點(diǎn)比水高的高沸點(diǎn)熱媒。
[0018] 此外，本發(fā)明的鍋爐用給水預(yù)熱方法有關(guān)的技術(shù)方案，是鍋爐用給水預(yù)熱方法，對 供給到鍋爐的水（鍋爐供給水）進(jìn)行預(yù)熱，通過使用預(yù)定的熱循環(huán)，使上述鍋爐中廢熱源的 熱移動到上述鍋爐供給水而對上述鍋爐供給水進(jìn)行預(yù)熱并且產(chǎn)生電力。
[0019] 發(fā)明效果
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，具有使鍋爐中廢熱源的熱移動到鍋爐供給水而對上述鍋爐供給水進(jìn) 行預(yù)熱并且產(chǎn)生電力的熱循環(huán)，所W與將廢熱源與鍋爐供給水簡單地?zé)峤粨Q而對鍋爐供給 水進(jìn)行預(yù)熱的現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠提供有效能（炯）的回收量更高的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng) W及鍋爐用給水預(yù)熱方法。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的一實施方式的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
[0022] 圖2是表示本發(fā)明的一實施方式的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)的動作的特性圖。
【具體實施方式】
[0023] W下，參照上述附圖，對本發(fā)明的一實施方式的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)進(jìn)行說明。
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)使用凝結(jié)溫水Wl對供給到鍋爐的水 (鍋爐供給水W2)進(jìn)行預(yù)熱，由朗肯循環(huán)RW及輔助熱交換器H構(gòu)成。上述凝結(jié)溫水Wl是 由將在鍋爐中產(chǎn)生的水蒸氣使用于預(yù)定用途的結(jié)果得到的例如100-130°C左右的溫水。例 如在生成用于驅(qū)動蒸氣滿輪的水蒸氣的鍋爐的情況下，上述凝結(jié)溫水Wl是通過驅(qū)動蒸氣 滿輪而使水蒸氣冷凝并被回收的冷凝水。上述鍋爐供給水W2如上所述是供給到鍋爐中的 水，雖然根據(jù)鍋爐的系統(tǒng)構(gòu)成而溫度不同，但例如是20-50°C、優(yōu)選是30°C左右。
[0025] 朗肯循環(huán)R是使用沸點(diǎn)比水低的熱媒M(低沸點(diǎn)熱媒）的熱循環(huán)，如圖1所示，包 括第1熱交換器rl、第2熱交換器r2、累r3、滿輪r4W及發(fā)電機(jī)巧。上述熱媒M是例如苯 或氯氣控、硅油等。
[00%] 第1熱交換器rl是使從累r3供給的液體狀態(tài)的熱媒M與凝結(jié)溫水Wl進(jìn)行熱交 換的裝置。上述液體狀態(tài)的熱媒M在該第1熱交換器rl中通過被加熱而狀態(tài)變化為氣體 狀態(tài)，被供給到滿輪r4。目P、第1熱交換器rl從熱媒M來看起到氣化器的作用，另一方面， 從凝結(jié)溫水Wl來看起到冷卻器的作用。
[0027] 第2熱交換器r2是使從上述滿輪r4回收的熱媒M與鍋爐供給水W2進(jìn)行熱交換 的裝置。上述熱媒M在第2熱交換器r2中通過被冷卻而變成完全地冷凝后的液體狀態(tài)，被 供給到累r3。目P、第2熱交換器r2從熱媒M來看起到冷凝器的作用，另一方面，從鍋爐供給 水W2來看起到加熱器的作用。
[0028] 累r3為了使熱媒M在朗肯循環(huán)R內(nèi)循環(huán)而如圖示那樣設(shè)置在上述第1熱交換器 rl與第2熱交換器r2之間。滿輪r4是W從第1熱交換器rl供給的氣體狀態(tài)的熱媒M作 為驅(qū)動介質(zhì)來旋轉(zhuǎn)的動力源，如圖示那樣，設(shè)置在上述第I熱交換器rl與第2熱交換器r2 之間。目P、被供給到滿輪r4的氣體狀態(tài)的熱媒M是在第1熱交換器rl中氣化了的壓縮氣 體，使?jié)M輪r4產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動力。發(fā)電機(jī)巧的旋轉(zhuǎn)軸與上述滿輪r4軸結(jié)合，利用滿輪r4而旋 轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生交流電力P。
[0029] 在運(yùn)樣的朗肯循環(huán)R中，液體狀態(tài)的熱媒M從第2熱交換器r2經(jīng)由累r3被供給 到第1熱交換器rl，而氣體狀態(tài)的熱媒M從第1熱交換器rl經(jīng)由滿輪r4被供給到第2熱 交換器r2。換言之，在朗肯循環(huán)R中，熱媒M反復(fù)進(jìn)行液體與氣體間的狀態(tài)變化，同時在第 2熱交換器r2、累r3、第1熱交換器rlW及滿輪r4中循環(huán)。
[0030] 此外，在運(yùn)樣的朗肯循環(huán)R中，經(jīng)由熱媒M使凝結(jié)溫水Wl的熱移動到鍋爐供給水 W2,對鍋爐供給水W2進(jìn)行加熱（升溫），并且利用熱媒M來驅(qū)動滿輪r4進(jìn)行發(fā)電。目P、本實 施方式中的朗肯循環(huán)R同時具有熱輸送的功能和發(fā)電功能。
[0031] 輔助熱交換器H是使經(jīng)由上述第1熱交換器rl的凝結(jié)溫水Wl與經(jīng)由上述第2熱 交換器r2的鍋爐供給水W2進(jìn)行熱交換的裝置。從第1熱交換器rl供給到輔助熱交換器 H的凝結(jié)溫水Wl的溫度比從上述第2熱交換器r2供給到輔助熱交換器H的鍋爐供給水W2 的溫度高。因此，鍋爐供給水W2在輔助熱交換器H中被進(jìn)一步加熱（升溫）。
[0032] 經(jīng)由運(yùn)樣的輔助熱交換器H的鍋爐供給水W2是由朗肯循環(huán)R-次預(yù)熱，進(jìn)而由輔 助熱交換器H二次預(yù)熱的溫水，作為預(yù)熱水被供給到鍋爐。另一方面，經(jīng)由輔助熱交換器H 的凝結(jié)溫水Wl在由朗肯循環(huán)R-次冷卻，進(jìn)而由輔助熱交換器H被二次冷卻的狀態(tài)下被供 給到廢水處理裝置。
[0033] 接下來，也參照圖2,對于運(yùn)樣地構(gòu)成的本發(fā)明的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)的動作詳細(xì) 地進(jìn)行說明。
[0034] 在本發(fā)明的鍋爐用給水預(yù)熱系統(tǒng)中，凝結(jié)溫水Wl最初經(jīng)由第1熱交換器rl，進(jìn)而 經(jīng)由輔助熱交換器H后被供給到廢水處理裝置。一方面，鍋爐供給水W2最初經(jīng)由第2熱交 換器進(jìn)而經(jīng)由輔助熱交換器H后作為預(yù)熱水被供給到鍋爐。例如，凝結(jié)溫水Wl通過與 第1熱交換器rl中的液體狀態(tài)的熱媒M的熱交換而被冷卻到例如80-90°C，另一方面，鍋爐 供給水W2通過與第2熱交換器r2中的氣體狀態(tài)的熱媒M的熱交換而被加熱（預(yù)熱）到例 如40°C左右。
[0035] 而且，凝結(jié)溫水Wl利用與輔助熱交換器H中的鍋爐供給水W2的熱交換而被冷卻 到例如50°C左右，另一方面，鍋爐供給水W2利用與輔助熱交換器H中的凝結(jié)溫水Wl的熱交 換而被加熱（預(yù)熱）到例如65°C左右。目P、利用朗肯循環(huán)R與輔助熱交換器H使得凝結(jié)溫 水Wl的熱移動到鍋爐供給水W2,鍋爐供給水W2被加熱（預(yù)熱）到例如65°C左右。
[0036] 圖2是W交換熱量（橫軸）與溫度（縱軸）