JPH0231523Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は内燃機関の掃気、排ガスの廃熱回収を
行なつて熱水／蒸気を発生させ、ターボ発電機に
蒸気を送給して発電を行なう熱水フラツシユ発電
システムに関するものである。

従来技術 従来、内燃機関の廃熱回収、特に船舶における
廃熱回収システムの有効な一手法として熱水フラ
ツシユ発電システムがある。これは、主に主機掃
気エネルギーを回収して排ガスエコノマイザーへ
の給水加熱を行ない、主機排ガスエネルギーを回
収して高圧蒸気、中圧蒸気、熱水を発生させ、更
にその熱水を多段フラツシヤに導き、減圧蒸発に
より多段低圧蒸気を発生させている。

このうち、中圧蒸気の一部を利用して船内所要
加熱を行ない、高圧及び中圧、多段低圧蒸気を混
合タービンに導き発電するというシステムであ
る。

この考案が解決すべき問題点 しかしながら、従来のシステムでは主機ジヤケ
ツトの廃熱は利用されておらず、主機掃気エネル
ギーは排ガスエコノマイザへの給水加熱にのみ利
用されているのが現状で、主機関の発生する総熱
量の割には廃熱回収効率が低かつた。

このため、ターボ発電機による出力電力は相対
的に低めで、比較的大出力の主機関でないと船内
電力を充分に賄うことができず、中小出力の主機
関では補助発電システムが必要となる場合があつ
た。

そこで本考案は前記の様な従来型の熱水フラツ
シユ発電システムの不都合な点を改善して、より
廃熱回収効率を高め、省エネルギを実現できるフ
ラツシユ発電システムを提供することを目的とす
る。

更に本考案は、内燃機関の冷却液と掃気ガスの
両方より廃熱回収した熱エネルギーを用いてフラ
ツシヤでの発生蒸気量を増大させ、ターボ発電機
における発電量を増大させることを目的とする。

考案の構成 本考案による熱水フラツシユ発電システムは、
内燃機関のジヤケツト液冷サイクルを通過する作
動流体を多段フラツシヤの一方に環流させてジヤ
ケツト廃熱回収を行ない、かつ内燃機関の掃気冷
却器で掃気からエネルギーを回収した作動流体を
多段フラツシヤに還流させて掃気廃熱回収を行な
い、こうしてフラツシヤ内での蒸気発生量を増加
させてターボ発電機に送給し、熱回収効率の改善
を図つた点に特徴がある。

実施例 以下、本考案による熱水フラツシユ発電システ
ムについて、図示する実施例により説明する。

第１図に、船舶のデイーゼル機関に本考案を適
用したシステムの系統図を示した。

このシステムにおいて、デイーゼル機関１へ、
主機空気冷却器２を介して掃気用空気が送給され
る。この空気冷却器２は、通常140℃前後の空気
を45℃前後まで冷却する。また、デイーゼル機関
１からの排ガスは通常250℃前後あり、排ガスエ
コノマイザ４に送り込まれる。

一方、後述するドレンタンク２０及び復水器１
７からの水は復水ポンプ１６及び給水ポンプ３に
より主機空気冷却器２の高温部へ供給される。そ
して、主機空気冷却器２において主デイーゼル機
関１へ送られる空気との熱交換により120℃程度
に加熱された冷却水は多段フラツシヤの一方を構
成する低圧フラツシヤ９に送られる。この低圧フ
ラツシヤ９は前記主機空気冷却器２で掃気廃熱回
収を行なつた給水により加熱され、別途供給され
る中圧飽和水からの低圧蒸気発生量が増大する。

この低圧フラツシヤ９を通過した給水は90℃程
度の温水となつて排ガスエコノマイザ４に送給さ
れる。ここで、主機空気冷却器２と低圧フラツシ
ヤ９及び排ガスエコノマイザ４との間を結ぶ管路
の連結部に設けられた三方弁２４及び弁２３を制
御することで、給水ポンプ３から直接排ガスエコ
ノマイザー４の側へ冷却水を送給することも可能
である。

ここで、排ガスエコノマイザ４は予熱部４Ａ、
中圧蒸発部４Ｂ、高圧蒸発部４Ｃ及び過熱部４Ｄ
の２段圧力式であり、前記低圧フラツシヤ９から
の給水は90℃前後の温度で予熱部４Ａに送給され
る。

この予熱部４Ａである程度にまで予熱された給
水は弁２６により中圧蒸発部４Ｂと高圧分離ドラ
ム（又は補助ボイラ）５とに送給される。この高
圧分離ドラム５からはボイラ水循環ポンプ６によ
り高圧ドレインが高圧蒸発部４Ｃに送給され、高
圧蒸気となつて高圧分離ドラムに環流される。さ
らに、この高圧蒸気は高圧分離ドラム５から過熱
部４Ｄと船内所要加熱器１８′に供給される。過
熱部４Ｄへ流入した高圧蒸気は排ガスとの熱交換
により過熱高圧蒸気となりターボ発電機８に供給
される。

一方、中圧蒸発部４Ｂへ送給された熱水は中圧
蒸気となつて中圧分離ドラム７に送給され、中圧
飽和蒸気と中圧ドレインである中圧飽和水とに分
離される。ここで、中圧飽和蒸気はターボ発電機
８と船内所要加熱器１８に送給され、中圧ドレイ
ンは低圧フラツシヤ９と後述する低低圧フラツシ
ヤ１０に送給されて各々低圧及び低低圧蒸気とな
つてターボ発電機８へと導かれる。このターボ発
電機８からの排気蒸気は復水器１７で水となり復
水ポンプ１６へ戻る。

また、船内所要加熱器１８，１８′からのドレ
ンはドレンクーラ１９及びドレンタンク２０を経
て復水器１７のホツトウエル部側へと送給され
る。

ここで、ジヤケツトの廃熱回収を行なうものと
して前記多段フラツシヤのもう一方を構成する低
低圧フラツシヤ１０が設けられており、主機ジヤ
ケツト冷却水ポンプ１１によりジヤケツト内を通
つて冷却水が送給されてジヤケツト廃熱回収を行
なうよう構成されている。このジヤケツト廃熱を
回収した冷却水は造水装置１３にも供給され、し
ぼり弁２１により造水装置１３を通過する冷却水
量が調節可能となつている。また、低低圧フラツ
シヤ１０及び造水装置１３から還流する冷却水は
三方弁２２により主機ジヤケツト冷却機１４を経
て、又は直接主機ジヤケツト冷却水ポンプ１１へ
と冷却水を送出する。ここで、冷却水は主機出口
ジヤケツト冷却水温度が85℃になるように三方弁
２２を自動制御する。

以上の構成において、給水ポンプ３から圧送さ
れた給水は主機空気冷却器２で主機掃気の廃熱回
収を行ない、その一部は低圧フラツシヤ９加熱に
用いられ、残りは排ガスエコノマイザ４に導びか
れる。

排ガスエコノマイザ４の予熱部４Ａでは給水が
更に加熱され、その一部は中圧蒸発部４Ｂへ導か
れ、中圧蒸気分離ドラム７にて中圧蒸気と中圧ド
レインが発生する。ここで、予熱部４Ａを出た給
水の残りは高圧分離ドラム５へ入りボイラ水循環
ポンプ６にて高圧蒸発部４Ｃを循環した後、高圧
分離ドラム５にて高圧蒸気を発生する。高圧蒸気
の一部は船内所要加熱器１８′で使用されるが、
大半は過熱部４Ｄで過熱蒸気となりターボ発電機
８へ導かれる。

また、中圧蒸気分離ドラム７で生じた中圧飽和
蒸気は主として船内所要加熱器１８に使用される
が、残りはターボ発電機８の駆動用に使用され
る。

中圧蒸気分離ドラム７で生じた中圧ドレイン
（中圧飽和水）は多段フラツシヤ９，１０へ導か
れ減圧されて低圧、低低圧蒸気を発生する。

ここで、低圧フラツシヤ９は主機空気冷却器２
で掃気廃熱回収を行つた給水で加熱され、蒸気発
生量が増大する。また、低低圧フラツシヤ１０は
主機シリンダジヤケツト１２で主機廃熱回収を行
つた主機ジヤケツト冷却水により加熱され、蒸気
発生量が増大する。こうして多段フラツシヤ９，
１０で発生した蒸気はターボ発電機８の駆動に使
用される。

このターボ発電機８の排気は復水器１７で復水
され、復水ポンプ１６により給水ポンプ３に送ら
れる。低低圧フラツシヤ１０で生ずる低低圧ドレ
イン（飽和水）はドレンブーストポンプ１５によ
り給水ポンプ３へ送られる。

また、船内所要加熱器１８，１８′からのドレ
ンはドレン冷却器１９を経てドレンタンク２０に
回収され、復水器１７のホツトウエル部へ導かれ
る。

主機ジヤケツト冷却水は主機ジヤケツト冷却水
ポンプ１１にて主機シリンダジヤケツト１２へ導
かれ、ジヤケツト廃熱回収を行つた後に低低圧フ
ラツシヤ１０の加熱及び造水装置１３の加熱を行
なう。この冷却水は、主機ジヤケツト冷却器１４
を経て主機ジヤケツト冷却水ポンプ１１へ導かれ
る。

第２図に主機関出力（常用出力）に対応したタ
ーボ発電機出力の例を示す。同図中で、Ｗ１は従
来の熱水フラツシユ発電システムに対応したター
ボ発電機出力、Ｗ２は本考案による熱水フラツシ
ユ発電システムのターボ発電機出力、Ｗ３は船内
所要電力を示す。

また、計算条件は各々機関室温度：27℃、造水
装置：20T／DAY、排ガスエコノマイザ入口で
の排ガス温度：250℃、機関出口での主機ジヤケ
ツト冷却水温度：85℃、空気冷却器出口での給水
温度：120℃、排ガスエコノマイザ入口での給水
温度：90℃とした。

第２図で示したデータの様に、造水装置での造
水量が20T／DAYの場合、本考案のシステムで
は従来システムと比較して発生電力量が約14％増
大している。

この14％のうち、約10％が主機ジヤケツト廃熱
回収による増分で、残り４％が主機掃気廃熱回収
による増分である。

これにより、従来システムでは主機出力約
16500PS以上で船内所要電力を全てターボ発電機
で賄えたものが本考案により約14000PS以上で賄
えることになり省エネルギー効果を高めることが
できる。

この実施例では、船舶の主機関に適用した場合
について記載したが、これに限らず陸上で使用さ
れる内燃機関の廃熱回収システムとしても有効で
ある。

考案の効果 本考案による熱水フラツシユ発電システムの実
施例は以上の通りであり、次に述べる効果を挙げ
ることができる。

熱水フラツシユ発電システムにおいて、内燃機
関のジヤケツト及び掃気からも廃熱回収を行ない
これらの廃熱利用により発生させた蒸気をターボ
発電機に送給して熱効率の改善が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示すシステム系統図
第２図は発電機出力−主機関出力線図である。 １……デイーゼル機関、２……主機空気冷却
器、３……給水ポンプ、４……排ガスエコノマイ
ザ、４Ａ……予熱部、４Ｂ……中圧蒸発部、４Ｃ
……高圧蒸発部、４Ｄ……過熱部、５……高圧分
離ドラム、６……ボイラ水循環ポンプ、７……中
圧蒸気分離ドラム、８……ターボ発電機、９……
低圧フラツシヤ、１０……低低圧フラツシヤ、１
１……主機ジヤケツト冷却水ポンプ、１８，１
８′……船内所要加熱器、１９……ドレンクーラ、
２０……ドレンタンク、２１……しぼり弁、２２
……三方弁、２３……弁、２４，２５，２６……
三方弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 多段フラツシヤを備え、内燃機関の掃気及び排
   ガスの廃熱回収を行なつて熱水／蒸気を発出させ
   ターボ発電機に蒸気を送給して発電を行なう熱水
   フラツシユ発電システムにおいて、 前記内燃機関のジヤケツト液冷サイクルを通過
   する作動流体を多段フラツシヤの一方に還流させ
   てジヤケツト廃熱回収を行ない、かつ前記内燃機
   関の掃気冷却器で掃気からエネルギーを回収した
   作動流体を多段フラツシヤのもう一方に還流させ
   て掃気廃熱回収とを行なうよう構成されたことを
   特徴とする熱水フラツシユ発電システム。