JP5758191B2

JP5758191B2 - Performance verification system for thermal energy recovery system

Info

Publication number: JP5758191B2
Application number: JP2011106954A
Authority: JP
Inventors: 勝久山本; 北山　英博; 英博北山; 泰手島; 佳成小村
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Mayekawa Manufacturing Co; Kanden Plant Corp
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Mayekawa Manufacturing Co; Kanden Plant Corp
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: JP2012237510A

Description

本発明は、製品の製造工程で排出される温排水中の熱エネルギーを回収して、製造工程で再利用するとともに、温排水の熱量を施設外へ放出あるいは排水処理可能な温度まで低減するシステムを導入する前に、その機能と効果等を事前に評価するための熱エネルギー回収システムの性能検証装置に関するものである。 The present invention collects thermal energy in hot wastewater discharged in the manufacturing process of products, reuses it in the manufacturing process, and reduces the amount of heat of the hot wastewater to a temperature at which it can be discharged outside the facility or treated with wastewater. It is related with the performance verification apparatus of the thermal energy recovery system for evaluating the function, the effect, etc. in advance before introducing.

工場等の製造工程から排出される排水は、７０〜４０℃の温排水が多くを占めており、排水処理または構外（下水等を含む）に放出するためには常温まで排水温度を低下させる必要がある。このため、特許文献１に示すような強制冷却（ヒートポンプの冷水生成機能を利用したものを含む）や、加水冷却が行われている。 Wastewater discharged from manufacturing processes such as factories is mostly warm wastewater at 70 to 40 ° C, and it is necessary to lower the wastewater temperature to room temperature in order to discharge it into wastewater treatment or off-site (including sewage). There is. For this reason, forced cooling as shown in Patent Document 1 (including the one using the cold water generation function of the heat pump) and water cooling are performed.

特開平１１−２５７７９１号公報JP-A-11-257771

前記特許文献１のような、ヒートポンプを利用して温排水の冷却を行うシステムの導入に当たっては多額の設備費用を必要とするため、本格システム設置前に十分な事前評価が求められる。しかしながら、製造工程等から排出される温排水の熱エネルギーを回収する（これにより、温排水温度を常温まで低下させる）とともに、高温水を生成して製造工程の熱消費設備に供給するシステムにおける事前評価（検証）用の装置はない。 In order to introduce a system that cools hot wastewater using a heat pump as in Patent Document 1, a large amount of equipment costs are required, and therefore sufficient prior evaluation is required before installing the full-scale system. However, in advance in a system that collects the thermal energy of hot wastewater discharged from the manufacturing process etc. (this reduces the temperature of the hot wastewater to room temperature) and generates high-temperature water and supplies it to the heat consumption equipment in the manufacturing process. There is no device for evaluation (verification).

また、事前評価用の装置は、本格システムとは異なって長期間設置するものではなく、複数個所において、複数回にわたって使用できるようにするのが望ましい。このため、装置が小型なもので、可搬性に優れたものが望ましい。 In addition, unlike a full-scale system, a device for prior evaluation is not installed for a long period of time, and it is desirable that it can be used multiple times at a plurality of locations. For this reason, it is desirable that the apparatus is small and has excellent portability.

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、小型で可搬性に優れており、製造工程等から排出される温排水の熱エネルギーを回収するとともに、高温水を生成して製造工程の熱消費設備に供給するシステムの事前評価ができる熱エネルギー回収システムの性能検証装置を提供する。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention is small and excellent in portability, collects the thermal energy of hot wastewater discharged from the manufacturing process, etc., and generates high-temperature water as a heat consumption facility for the manufacturing process. Provided is a thermal energy recovery system performance verification device capable of evaluating a supplied system in advance.

本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置は、ヒートポンプシステムを利用して、排水中の熱エネルギーを回収し、温排水を常温まで冷却するとともに、給水から高温水を生成する熱エネルギー回収システムの導入前に、前記システムの、温排水の熱エネルギーを回収するとともに高温水を生成する性能の事前評価を行う性能検証装置であって、温排水が貯蔵された温排水槽と、圧縮器と加熱器と冷却器とを有する検証用ヒートポンプシステムと、温排水との熱交換によって温排水の熱エネルギーを回収し、前記検証用ヒートポンプシステムとの間で第１伝熱媒体が循環して、この第１伝熱媒体と温排水との間で熱交換を行って温排水を冷却する冷却側熱交換器と、給水との熱交換によって、前記検証用ヒートポンプシステムとの間で第２伝熱媒体が循環して、この第２伝熱媒体と給水との間で熱交換を行って給水から高温水を生成する加熱側熱交換器と、前記高温水を貯留する高温水槽と、温排水の冷却側熱交換器への入口温度及び出口温度の温度差を検出する第１温度測定部と、温排水の流量を測定する第１流量測定部と、給水の加熱側熱交換器への入口温度及び出口温度の温度差を検出する第２温度測定部と、給水の流量を測定する第２流量測定部と、前記検証用ヒートポンプシステムの圧縮機の動力を検出する動力測定部とを有する測定手段と、前記温排水槽、検証用ヒートポンプシステム、高温水槽、冷却側熱交換器、加熱側熱交換器、及び測定手段を一体化して移動可能とする移動手段とを備え、前記検証用ヒートポンプシステムを稼動させるとともに、前記温排水及び給水を流通させて、前記測定手段にて測定されたデータに基づいて前記検証用ヒートポンプシステムの圧縮器の消費電力、加熱器の加熱能力、及び冷却器の冷却能力を監視することにより、前記熱エネルギー回収システムの性能の事前検証を行うものである。 The performance verification device of the thermal energy recovery system of the present invention uses a heat pump system to recover thermal energy in the wastewater, cool the hot wastewater to room temperature, and generate high-temperature water from the feed water . Before the introduction, a performance verification apparatus for performing a preliminary evaluation of the performance of recovering the thermal energy of the hot effluent and generating high-temperature water in the system, the hot effluent tank storing the hot effluent, a compressor and heating The heat energy of the hot waste water is recovered by heat exchange with the heat drainage system and the heat pump system for verification having the cooler and the cooler, and the first heat transfer medium is circulated between the heat pump system for verification and 1 Between the heat pump system for verification by heat exchange with the cooling side heat exchanger that performs heat exchange between the heat transfer medium and the hot waste water to cool the hot waste water, and the water supply A heating-side heat exchanger that circulates the second heat transfer medium and exchanges heat between the second heat transfer medium and the feed water to generate high-temperature water from the feed water; a high-temperature water tank that stores the high-temperature water; , A first temperature measuring unit for detecting the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the warm drainage on the cooling side heat exchanger, a first flow rate measuring unit for measuring the flow rate of the warm drainage, and a heating side heat exchanger for the feed water A second temperature measuring unit for detecting a temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature, a second flow rate measuring unit for measuring the flow rate of the feed water, and a power measuring unit for detecting the power of the compressor of the verification heat pump system; comprising a measuring means for chromatic, said thermal discharge vessel, verification heat pump system, the hot water tank, the cooling-side heat exchanger, the heating-side heat exchanger, and a moving means for enabling the mobile integrated with the measuring means, the While operating the verification heat pump system, Drainage and by circulating the water supply, power consumption of the compressor of the verification heat pump system based on the measured data by the measuring means, a heater heating capacity, and by monitoring the cooler cooling capacity, The performance of the thermal energy recovery system is verified in advance .

本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置によれば、システム（本発明の性能検証装置にて性能を検証すべき本格システム）の設置前に、システムの性能の事前評価を行うことができ、本格システム展開時の効果や運用上の課題を確認できる。すなわち、本発明の装置を設置して実際に稼動させることによって、機器の稼動能力だけでなく、稼動上の問題（例えば、温排水中の異物の存在、長時間の使用による機器の汚れや損傷、温排水の性状が系統に及ぼす影響）を含めた性能評価を行うことができる。この稼動上の問題は、コンピュータシミュレーションでは得ることができないため、本発明では、コンピュータシミュレーションよりも正確な性能評価を行うことができる。この場合、本格システムは、温排水槽、いわゆる熱回収型のヒートポンプシステム、高温水槽、冷却側熱交換器、加熱側熱交換器を備え、強制冷却や加水冷却が不要となり、温排水は熱回収されて冷却されるとともに、温排水にて回収された熱により高温水を生成できるシステムである。このシステムは、温排水の冷却と高温水の生成を同時に行うため、回収された熱エネルギーを製造工程の一部エネルギーとして利用することも可能であり、事前検証の期間中も消費および生成されたエネルギーを有効活用できるものである。 According to the performance verification device of the thermal energy recovery system of the present invention, prior to the installation of the system (a full-scale system whose performance should be verified by the performance verification device of the present invention), the system performance can be evaluated in advance. You can check the effects and operational issues when deploying a full-scale system. That is, by installing the apparatus of the present invention and actually operating it, not only the operation capability of the device but also operational problems (for example, the presence of foreign matter in hot waste water, the contamination and damage of the device due to long-term use) The performance evaluation including the influence of the properties of hot wastewater on the system can be performed. Since this operational problem cannot be obtained by computer simulation, the present invention can perform more accurate performance evaluation than computer simulation. In this case, the full-scale system is equipped with a hot drainage tank, so-called heat recovery type heat pump system, high-temperature water tank, cooling side heat exchanger, heating side heat exchanger, and no forced cooling or hydration cooling is required. The system is capable of generating high-temperature water by the heat recovered by the hot waste water while being cooled. This system simultaneously cools the hot wastewater and generates hot water, so the recovered thermal energy can be used as part of the manufacturing process and is consumed and generated during the pre-validation period. Energy can be used effectively.

しかも、移動手段を備えているため、性能を検証すべきシステムの設置場所又はその近傍まで、温排水槽、検証用ヒートポンプシステム、高温水槽、冷却側熱交換器、加熱側熱交換器、及び測定手段を移動させて、その場所で実際に性能検証することが可能となる。ここで、本明細書において「移動」とは、本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置が、ある場所から別の場所に位置を変える（変位する）ことを意味している。この場合、変位の程度は問わず、変位後の位置と変位前の位置とが遠距離である場合も近距離である場合も含む。また、変位させるための経路は問わず、地面に沿った経路での変位、地面に沿わない経路での変位、地面に沿った経路と沿わない経路との両方の変位を含み、平面視においても、直線的な経路での変位、迂回した経路での変位を含む。 In addition, since it is equipped with moving means, the hot drainage tank, the verification heat pump system, the high temperature water tank, the cooling side heat exchanger, the heating side heat exchanger, and the measurement up to or near the installation location of the system whose performance should be verified By moving the means, it is possible to actually verify the performance at that location. Here, “move” in this specification means that the performance verification device of the thermal energy recovery system of the present invention changes (displaces) from one place to another. In this case, the degree of displacement is not limited and includes the case where the position after displacement and the position before displacement are a long distance and a short distance. In addition, the path for displacement is not limited, and includes displacement along a path along the ground, displacement along a path not along the ground, and displacement along both a path along the ground and a path not along the ground. , Including displacement in a straight path, displacement in a detour path.

前記移動手段は、前記温排水槽、検証用ヒートポンプシステム、高温水槽、冷却側熱交換器、加熱側熱交換器、及び測定手段を設置する板状部材を備えることが好ましい。これにより、板状部材の上で温排水槽、検証用ヒートポンプシステム、高温水槽、冷却側熱交換器、加熱側熱交換器、及び測定手段を一体化させることができて、輸送手段（本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置を輸送するもの）により移動させやすいものとなる。また、設置、除去作業も容易なものとなる。 The moving means preferably includes a plate-like member on which the hot drainage tank, a verification heat pump system, a high temperature water tank, a cooling side heat exchanger, a heating side heat exchanger, and a measuring means are installed. As a result, the hot drainage tank, the verification heat pump system, the high temperature water tank, the cooling side heat exchanger, the heating side heat exchanger, and the measuring means can be integrated on the plate-like member, and the transportation means (the present invention). It can be easily moved by transporting the performance verification device of the thermal energy recovery system. In addition, installation and removal operations are facilitated.

前記構成において、板状部材を鋼製とするのが望ましい。 In the above configuration, it is desirable that the plate-like member is made of steel.

前記測定手段とは離間した位置に、前記測定手段にて取得したデータの処理を行う処理手段を備え、測定手段のデータを処理手段へ伝送する通信手段を備えることができる。 A processing unit for processing the data acquired by the measuring unit may be provided at a position separated from the measuring unit, and a communication unit for transmitting the data of the measuring unit to the processing unit.

本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置は、小型で可搬性に優れており、製造工程等から排出される温排水の熱エネルギーを回収するとともに、高温水を生成して製造工程の熱消費設備に供給するシステムの事前評価が可能なものとなる。 The performance verification device of the thermal energy recovery system of the present invention is small and excellent in portability, recovers the thermal energy of the hot effluent discharged from the manufacturing process, etc., and generates high-temperature water to consume heat in the manufacturing process. Pre-evaluation of the system supplied to the facility will be possible.

本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the performance verification apparatus of the thermal energy recovery system of this invention. 本発明の熱エネルギー回収システムのブロック図である。It is a block diagram of the thermal energy recovery system of this invention. 本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置の正面図である。It is a front view of the performance verification apparatus of the thermal energy recovery system of this invention. 本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置の平面図である。It is a top view of the performance verification apparatus of the thermal energy recovery system of this invention. 本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置の側面図である。It is a side view of the performance verification apparatus of the thermal energy recovery system of this invention. 本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置にて性能を検証すべき本格システムの概念図である。It is a conceptual diagram of the full-scale system which should verify performance with the performance verification apparatus of the thermal energy recovery system of this invention.

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

図１は、本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置の概念図である。このシステムは、本格システム（温排水槽、いわゆる熱回収型のヒートポンプシステム、高温水槽、冷却側熱交換器、加熱側熱交換器を備え、強制冷却や加水冷却が不要となり、温排水は熱回収されて冷却されるとともに、温排水にて回収された熱により高温水を生成できる熱エネルギー回収システム）の導入前に、本格システムの性能検証を行うものである。 FIG. 1 is a conceptual diagram of a performance verification apparatus for a thermal energy recovery system according to the present invention. This system is equipped with a full-scale system (hot drainage tank, so-called heat recovery type heat pump system, high temperature water tank, cooling side heat exchanger, heating side heat exchanger, and no forced cooling or hydration cooling is required. In addition, the performance of the full-scale system is verified before the introduction of a thermal energy recovery system) that is cooled and cooled and that can generate high-temperature water by the heat recovered in the hot wastewater.

本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置は、検証用ヒートポンプシステム１と、温排水が貯蔵された温排水槽２と、冷却側熱交換器３と、加熱側熱交換器４と、高温水槽５と、測定手段７と、移動手段とを備えている。 The performance verification device of the thermal energy recovery system of the present invention includes a verification heat pump system 1, a warm drainage tank 2 in which warm drainage is stored, a cooling side heat exchanger 3, a heating side heat exchanger 4, and a high temperature water tank. 5, measuring means 7, and moving means.

検証用ヒートポンプシステム１は、いわゆる熱回収型のヒートポンプシステムである。すなわち、検証用ヒートポンプシステム１は、図１に示すように、圧縮器１６、加熱器１７、膨張弁１８、及び冷却器１９とを備え、これらの各機器は、冷媒通路２０を介して接続されており、冷媒通路２０内には、冷媒が充填されている。そして、検証用ヒートポンプシステム１と冷却側熱交換器３とで、後述する熱交換回路２１が形成され、検証用ヒートポンプシステム１と加熱側熱交換器４とで後述する給水回路２５が形成されている。本実施形態では、冷媒としてＣＯ_２を使用している。 The verification heat pump system 1 is a so-called heat recovery type heat pump system. That is, the verification heat pump system 1 includes a compressor 16, a heater 17, an expansion valve 18, and a cooler 19 as shown in FIG. 1, and these devices are connected via a refrigerant passage 20. The refrigerant passage 20 is filled with a refrigerant. The verification heat pump system 1 and the cooling side heat exchanger 3 form a heat exchange circuit 21 to be described later, and the verification heat pump system 1 and the heating side heat exchanger 4 form a water supply circuit 25 to be described later. Yes. In this embodiment, CO ₂ is used as the refrigerant.

図１において圧縮器１６は、冷媒を断熱圧縮して高温・高圧のガス（超臨界状態）にするものであり、加熱器１７（水熱交換部）は、圧縮器１６から供給された高温・高圧のガス（超臨界状態）と、この検証用ヒートポンプシステム１へ導入された給水との間で熱交換することにより給水を加熱させるものである。膨張弁１８は、加熱器１７で低温・高圧となったガス（超臨界状態）冷媒を膨張させて低温・低圧の液体とする弁である。冷却器１９（冷熱交換部）は、膨張弁１８を通過した低温・低圧の冷媒と後述する熱交換回路２１の伝熱媒体との間で熱交換することにより冷媒を蒸発させるものである。 In FIG. 1, the compressor 16 adiabatically compresses the refrigerant into a high-temperature / high-pressure gas (supercritical state), and the heater 17 (hydrothermal exchange unit) is a high-temperature / high-pressure gas supplied from the compressor 16. The feed water is heated by exchanging heat between the high-pressure gas (supercritical state) and the feed water introduced into the verification heat pump system 1. The expansion valve 18 is a valve that expands the low-temperature / high-pressure gas (supercritical state) refrigerant in the heater 17 to form a low-temperature / low-pressure liquid. The cooler 19 (cold heat exchange unit) evaporates the refrigerant by exchanging heat between the low-temperature and low-pressure refrigerant that has passed through the expansion valve 18 and the heat transfer medium of the heat exchange circuit 21 described later.

また、図１において検証用ヒートポンプシステム１の冷却器１９は、熱交換回路２１の一部を構成する。すなわち、熱交換回路２１は、熱交換器３と冷却器１９とを循環する配管にて接続されることにより形成されており、熱交換器３と冷却器１９との間で第１伝熱媒体（低温冷媒）が循環する。これにより、冷却器１９にて冷却された伝熱媒体（例えば２０℃）が、熱交換器３に導入され、後述するように温排水との間で熱交換を行うことにより、伝熱媒体が例えば２５℃に加熱される。伝熱媒体としては、例えば、水等の液体を使用することができる。 In FIG. 1, the cooler 19 of the verification heat pump system 1 constitutes a part of the heat exchange circuit 21. That is, the heat exchange circuit 21 is formed by being connected by a pipe that circulates between the heat exchanger 3 and the cooler 19, and the first heat transfer medium between the heat exchanger 3 and the cooler 19. (Low temperature refrigerant) circulates. Thereby, the heat transfer medium (for example, 20 ° C.) cooled by the cooler 19 is introduced into the heat exchanger 3, and heat exchange with the warm waste water is performed as described later. For example, it is heated to 25 ° C. As the heat transfer medium, for example, a liquid such as water can be used.

また、図１において検証用ヒートポンプシステム１の加熱器１７は、給水回路２５の一部を構成する。すなわち、給水回路２５は、熱交換器４と加熱器１７とを循環する配管にて接続されることにより形成されており、熱交換器４と加熱器１７との間で第２伝熱媒体（高温冷媒）が循環する。これにより、加熱器１７にて加熱された伝熱媒体（例えば９０℃）が、熱交換器４に導入され、後述するように給水との間で熱交換を行うことにより、伝熱媒体が例えば２０℃に冷却される。伝熱媒体としては、例えば、水等の液体を使用することができる。 In FIG. 1, the heater 17 of the verification heat pump system 1 constitutes a part of the water supply circuit 25. That is, the water supply circuit 25 is formed by being connected by a pipe that circulates between the heat exchanger 4 and the heater 17, and a second heat transfer medium (between the heat exchanger 4 and the heater 17 ( High temperature refrigerant) circulates. Thereby, the heat transfer medium (for example, 90 degreeC) heated with the heater 17 is introduce | transduced into the heat exchanger 4, and heat transfer medium is obtained by exchanging heat with water supply so that it may mention later, for example. Cool to 20 ° C. As the heat transfer medium, for example, a liquid such as water can be used.

図１において熱交換器３、４は、例えば凹凸に表面が加工された金属製の板を合わせて温冷媒体の通路を形成したプレート形熱交換器である。冷却側熱交換器３は、配管を介して温排水が流通するようになっており、温排水からの熱は、前記した熱交換回路２１を循環する低温冷媒と熱交換し、例えば４０℃の温排水を３０℃に冷却する。加熱側熱交換器４は、配管を介して給水が流通するようになっており、給水は、前記した給水回路２５を循環する高温冷媒と熱交換し、例えば１５℃の給水を８５℃に加熱する。 In FIG. 1, heat exchangers 3 and 4 are plate-type heat exchangers in which, for example, a metal plate whose surface is processed into irregularities is combined to form a passage of a warm refrigerant body. The cooling-side heat exchanger 3 is configured such that hot drainage circulates through piping, and heat from the warm drainage exchanges heat with the low-temperature refrigerant circulating in the heat exchange circuit 21 described above, for example, at 40 ° C. Cool the warm wastewater to 30 ° C. The heating-side heat exchanger 4 is configured such that feed water flows through a pipe, and the feed water exchanges heat with the high-temperature refrigerant circulating in the feed water circuit 25 described above, and heats the feed water at 15 ° C. to 85 ° C., for example. To do.

図１において温排水槽２は、温排水を貯蔵するものであり、例えばタンクにて構成されている。そして、このタンクは、その温排水の温度（例えば６０℃）に保温できる機能を有している。温排水槽２からは、温排水が流通する配管２３が連結されており、この配管２３は、冷却側熱交換器３内を通って冷却側熱交換器３の外に出る。この配管２３の先端部は、温排水を排出する排出口となる。 In FIG. 1, the warm drainage tank 2 stores warm drainage, and is constituted by a tank, for example. And this tank has the function which can be kept warm at the temperature (for example, 60 degreeC) of the warm waste_water | drain. A pipe 23 through which the hot drainage circulates is connected from the hot drain tank 2, and this pipe 23 passes through the cooling side heat exchanger 3 and goes out of the cooling side heat exchanger 3. The distal end portion of the pipe 23 serves as a discharge port for discharging hot waste water.

図１において高温水槽５は、高温水を貯蔵するものであり、例えばタンクにて構成されている。そして、このタンクは、その高温水の温度（例えば８５℃）に保温できる機能を有している。給水が流通する配管２４は、加熱側熱交換器４内を通って加熱側熱交換器４の外に出て、高温水槽５に連結されている。 In FIG. 1, a high-temperature water tank 5 stores high-temperature water, and is constituted by a tank, for example. The tank has a function of keeping the temperature of the high-temperature water (for example, 85 ° C.). The pipe 24 through which the water supply flows passes through the heating side heat exchanger 4 and out of the heating side heat exchanger 4, and is connected to the high temperature water tank 5.

温排水槽２の上流側に、冷却側熱交換器３への異物の流入を規制するフィルタを設けている。すなわち、温排水槽２の上流側には、除塵装置６が設けられており、この除塵装置６は旋回流またはフィルタを利用して異物を分離する機能を備えたものとなっている。ここで旋回流式の除塵装置６に導入された温排水は、旋回流が発生し、温排水内の塵および残留固形物は、旋回流に合わせて分離されケーシング外に排出される。除塵装置としては、例えば特開２００９−４４９８５に記載された除塵装置と同様のものを使用する。これにより、温排水中の塵や残留固形物等の異物が冷却側熱交換器３内へ混入するのを防止することができる。 A filter that restricts the inflow of foreign matter into the cooling side heat exchanger 3 is provided on the upstream side of the warm drainage tank 2. That is, a dust removing device 6 is provided on the upstream side of the warm drainage tank 2, and this dust removing device 6 has a function of separating foreign substances using a swirling flow or a filter. Here, swirl flow is generated in the warm wastewater introduced into the swirl type dust remover 6, and dust and residual solid matter in the warm drainage are separated in accordance with the swirl flow and discharged out of the casing. As the dust removing device, for example, the same dust removing device as described in JP-A-2009-44985 is used. Thereby, it is possible to prevent foreign matters such as dust and residual solids in the hot waste water from entering the cooling side heat exchanger 3.

図１において測定手段７は、検証用ヒートポンプシステム１の稼動能力を測定するものである。測定手段７は、第１温度測定部３０と、第１流量測定部３４と、第２温度測定部３２と、第２流量測定部３５と、検証用ヒートポンプシステム１の圧縮機１６の動力を検出する動力測定部３６とを備えている。 In FIG. 1, the measuring means 7 measures the operating capacity of the verification heat pump system 1. The measurement means 7 detects the power of the first temperature measurement unit 30, the first flow rate measurement unit 34, the second temperature measurement unit 32, the second flow rate measurement unit 35, and the compressor 16 of the verification heat pump system 1. And a power measuring unit 36 for

第１温度測定部３０は、冷却側熱交換器３の温排水の上流側（入口側）の温排水の温度を検出する上流側温度センサ３０ａと、下流側（出口側）の温排水の温度を検出する温排水の下流側温度センサ３０ｂとで構成されている。第１流量測定部３４は、温排水の流量を検出する流量センサにて構成されている。これにより、温排水の冷却側熱交換器３への入口温度及び出口温度の温度差と、温排水の流量とから、冷却側熱交換器３の冷却能力が算出できる。冷却側熱交換器３の冷却能力は、冷却器１９の冷却能力と等しくなる。従って、第１温度測定部３０と、第１流量測定部３４とから、冷却器１９の冷却能力がわかる。 The first temperature measurement unit 30 includes an upstream temperature sensor 30a that detects the temperature of the warm drainage upstream (inlet side) of the warm drainage of the cooling heat exchanger 3, and the temperature of the downstream (exit side) warm drainage. And a temperature sensor 30b on the downstream side of the hot waste water. The 1st flow measurement part 34 is comprised by the flow sensor which detects the flow volume of warm waste_water | drain. Thereby, the cooling capacity of the cooling side heat exchanger 3 can be calculated from the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the warm drainage to the cooling side heat exchanger 3 and the flow rate of the warm drainage. The cooling capacity of the cooling side heat exchanger 3 is equal to the cooling capacity of the cooler 19. Therefore, the cooling capacity of the cooler 19 is known from the first temperature measurement unit 30 and the first flow rate measurement unit 34.

第２温度測定部３２は、加熱側熱交換器４の給水の上流側（入口側）の給水の温度を検出する上流側温度センサ３２ａと、下流側（出口側）の給水（この場合、高温水）の温度を検出する給水の下流側温度センサ３２ｂとで構成されている。第２流量測定部３５は、高温水の流量を検出する流量センサにて構成されている。これにより、給水の加熱側熱交換器４への入口温度及び出口温度の温度差と、高温水の流量とから、加熱側熱交換器４の加熱能力が算出できる。加熱側熱交換器４の加熱能力は、加熱器１７の加熱能力と等しくなる。従って、第２温度測定部３２と、第２流量測定部３５とから、加熱器１７の加熱能力がわかる。 The second temperature measuring unit 32 includes an upstream temperature sensor 32a that detects the temperature of the upstream (inlet side) feed water of the heating side heat exchanger 4 and the downstream (outlet side) feed water (in this case, high temperature). And a downstream temperature sensor 32b for detecting the temperature of the water supply. The 2nd flow measurement part 35 is comprised by the flow sensor which detects the flow volume of high temperature water. Thereby, the heating capability of the heating side heat exchanger 4 can be calculated from the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature to the heating side heat exchanger 4 of the feed water and the flow rate of the high temperature water. The heating capacity of the heating side heat exchanger 4 is equal to the heating capacity of the heater 17. Therefore, the heating capability of the heater 17 is known from the second temperature measurement unit 32 and the second flow rate measurement unit 35.

図２に示すように、測定手段７（つまり、本発明の熱エネルギー回収システムの性能評価検証装置）とは離間した位置に、測定手段７にて取得したデータの処理を行う処理手段３７を備える。そして、測定手段７と処理手段３７とは、公知公用の通信手段３３を介して、測定手段７のデータが処理手段３７へ伝送できるようになっている。通信手段３３は有線であっても無線であってもよい。このようにして、評価用に収集・保存されたデータは予めプログラムされた周期で評価検証データを処理する遠隔地にも無線や有線の通信で伝送されるとともにシステム異常の警報や保護装置の動作も通信手段を介して確認することができる。 As shown in FIG. 2, a processing unit 37 for processing the data acquired by the measuring unit 7 is provided at a position separated from the measuring unit 7 (that is, the performance evaluation verification apparatus of the thermal energy recovery system of the present invention). . The measuring means 7 and the processing means 37 can transmit the data of the measuring means 7 to the processing means 37 via the publicly known communication means 33. The communication means 33 may be wired or wireless. In this way, data collected and stored for evaluation is transmitted to a remote location that processes evaluation verification data in a preprogrammed cycle by wireless or wired communication, and system abnormality alarms and protection device operations Can also be confirmed via the communication means.

移動手段は、少なくとも板状部材１０を備える。本実施形態では、移動手段は、板状部材１０と吊下手段９とで構成されている。すなわち、前記した検証用ヒートポンプシステム１、温排水槽２、高温水槽５、冷却側熱交換器３、加熱側熱交換器４、及び測定手段７は、図３及び図４に示すように矩形状の板状部材１０に載置されている。この板状部材１０は鋼製としている。この板状部材１０に、吊下手段９が設けられている。 The moving means includes at least a plate-like member 10. In this embodiment, the moving means is composed of the plate-like member 10 and the suspending means 9. That is, the verification heat pump system 1, the hot water drain tank 2, the high temperature water tank 5, the cooling side heat exchanger 3, the heating side heat exchanger 4, and the measuring means 7 are rectangular as shown in FIGS. The plate-like member 10 is mounted. The plate member 10 is made of steel. Suspension means 9 is provided on the plate-like member 10.

吊下手段９は、４本のロープ材１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ（図３〜図５参照）と、吊下棒１３と、嵌合孔部１４とからなる。２本のロープ材１１ａ、１２ａが、板状部材１０の長手方向辺部の一方に離間して固定されており、別の２本のロープ材１１ｂ、１２ｂが、板状部材１０の長手方向辺部の他方に、ロープ材１１ａ、１２ａと相対向するように設けられている。そして、相対向する一対のロープ材１１ａ、１２ａは、図５に示すように吊下棒１３の一端部に連結されるとともに、相対向する一対のロープ材１２ａは、吊下棒１３の他端部に連結されている。吊下棒１３の中央部には、嵌合孔部１４が設けられており、この嵌合孔部１４に、例えば小型クレーンのクレーンフック１５等を嵌合させて、板状部材１０に設置された装置全体を持ち上げることができる。 The suspension means 9 includes four rope members 11 a, 11 b, 12 a, 12 b (see FIGS. 3 to 5), a suspension rod 13, and a fitting hole portion 14. Two rope members 11a and 12a are fixed to one of the longitudinal sides of the plate-like member 10 so as to be separated from each other, and the other two rope members 11b and 12b are arranged in the longitudinal direction of the plate-like member 10. The other part is provided so as to face the rope members 11a and 12a. The pair of opposing rope members 11a and 12a are connected to one end of the suspension bar 13 as shown in FIG. 5, and the pair of opposite rope members 12a is the other end of the suspension bar 13. It is connected to the part. A fitting hole 14 is provided in the central portion of the suspension bar 13. The fitting hole 14 is fitted with, for example, a crane hook 15 of a small crane and is installed in the plate-like member 10. Can lift the entire device.

次に、本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置を使用する方法について説明する。本実施形態では、輸送手段としてクレーンを使用する場合について説明する。まず、嵌合孔部１４にクレーンフック１５等を嵌合させて上方へ持ち上げると、吊下棒１３は、ロープ材１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを介して板状部材１０より上方に離間した状態となる。さらに上方へ持ち上げると、板状部材１０がクレーンフック１５から吊下状態となって、温排水槽２、検証用ヒートポンプシステム１、高温水槽５、冷却側熱交換器３、加熱側熱交換器４、及び測定手段７が持ち上げられた宙吊り状態となる。これにより、熱エネルギー回収システムの性能検証装置を、一般輸送手段に積載し、設置すべき所望の位置にまで移動させる。 Next, a method of using the performance verification device for the thermal energy recovery system of the present invention will be described. This embodiment demonstrates the case where a crane is used as a transportation means. First, when the crane hook 15 or the like is fitted into the fitting hole 14 and lifted upward, the suspension bar 13 is separated from the plate-like member 10 via the rope members 11a, 11b, 12a, and 12b. It becomes. When the plate member 10 is further lifted upward, the plate-like member 10 is suspended from the crane hook 15, and the hot drainage tank 2, the verification heat pump system 1, the high temperature water tank 5, the cooling side heat exchanger 3, and the heating side heat exchanger 4. , And the measurement means 7 is lifted. Thereby, the performance verification apparatus of the thermal energy recovery system is loaded on the general transportation means and moved to a desired position to be installed.

そして、熱エネルギー回収システムの性能検証装置を稼動させて性能評価を行う。すなわち、温排水系統から検証用ヒートポンプシステム１への送水系統と給水系統から検証用ヒートポンプシステム１への給水系統が確保されていることを確認し、検証用ヒートポンプシステム１を作動させる。このとき、図１に示すように給水回路２５に例えば１５℃の水を給水し、配管２４を介して加熱側熱交換器４を流通させる。これにより、給水は加熱側熱交換器４にて、給水回路２５を循環する高温冷媒と熱交換して、例えば８５℃の高温水となる。この高温水は、高温水槽５に貯留される。 Then, the performance verification apparatus for the thermal energy recovery system is operated to perform performance evaluation. That is, it is confirmed that the water supply system from the hot drainage system to the verification heat pump system 1 and the water supply system from the water supply system to the verification heat pump system 1 are secured, and the verification heat pump system 1 is operated. At this time, as shown in FIG. 1, for example, 15 ° C. water is supplied to the water supply circuit 25, and the heating side heat exchanger 4 is circulated through the pipe 24. Thereby, the feed water is heat-exchanged with the high-temperature refrigerant circulating in the feed water circuit 25 in the heating-side heat exchanger 4 to become high-temperature water at 85 ° C., for example. This high temperature water is stored in the high temperature water tank 5.

一方、これと同時に、例えば４０℃の温排水は、配管２３を介して冷却側熱交換器３を流通する。これにより、温排水は冷却側熱交換器３にて、熱交換回路２１を循環する低温冷媒と熱交換して、例えば３０℃の排水となる。 On the other hand, at the same time, hot waste water of, for example, 40 ° C. flows through the cooling side heat exchanger 3 via the pipe 23. As a result, the hot waste water is heat-exchanged with the low-temperature refrigerant circulating in the heat exchange circuit 21 in the cooling side heat exchanger 3, and becomes, for example, 30 ° C. waste water.

このとき、測定手段７は、表１に示すように、冷却側熱交換器３の上流側（入口側）の温排水の温度と流量を検出するととともに、下流側（出口側）の温排水の温度を検出する。そして、温度及び流量の差から回収熱量を算出し、冷却器１９の冷却能力を算出する。また、同様に加熱側熱交換器の上流側（入口側）の給水の温度を検出するとともに、下流側（出口側）の給水（この場合、高温水）の流量、温度を検出する。これにより、加熱器１７の加熱能力を算出する。それに加えて、動力測定部３６から、消費電力を測定する。このように検出されたデータは、通信手段３３を介して処理手段３７に伝達されて、処理手段３７にて前記データに基づいて回収熱量を算出する。このように、検証用ヒートポンプシステム１を稼動させるとともに、温排水及び給水を流通させて、測定手段７にて測定されたデータに基づいて検証用ヒートポンプシステム１の稼働能力を監視することにより、本格システム（熱エネルギー回収システム）の性能の事前検証を行うことができる。

At this time, as shown in Table 1, the measuring means 7 detects the temperature and flow rate of the warm drainage on the upstream side (inlet side) of the cooling side heat exchanger 3 and also the warm drainage on the downstream side (outlet side). Detect temperature. Then, the amount of recovered heat is calculated from the difference in temperature and flow rate, and the cooling capacity of the cooler 19 is calculated. Similarly, the temperature of the water supply on the upstream side (inlet side) of the heating side heat exchanger is detected, and the flow rate and temperature of the water supply in the downstream side (outlet side) (in this case, high temperature water) are detected. Thereby, the heating capacity of the heater 17 is calculated. In addition, power consumption is measured from the power measurement unit 36. The data detected in this way is transmitted to the processing unit 37 via the communication unit 33, and the processing unit 37 calculates the amount of recovered heat based on the data. In this way, the verification heat pump system 1 is operated, the hot waste water and the supply water are circulated, and the operation capability of the verification heat pump system 1 is monitored based on the data measured by the measuring means 7. Prior verification of the performance of the system (thermal energy recovery system) can be performed.

図６に、本格システムの概念図を示す。本格システムはヒートポンプシステムが７台カスケード接続されたものであり、１台の検証用ヒートポンプシステム１の性能を検証することにより、図６に示すような本格システムの性能を検証することができる。このシステムは、図６に示すように、冷却手段５５と、保温水槽５４とを備え冷温併給ヒートポンプシステム５２ａ〜５２ｇと保冷水槽６０とを備えている。冷却手段５５は、７台のヒートポンプシステム５２ａ〜５２ｇと、ヒートポンプシステム５２ａ〜５２ｇに対応する熱交換器５３ａ〜５３ｇとから構成されており、ヒートポンプシステム５２ａ〜５２ｇと熱交換器５３ａ〜５３ｇと保温水槽５４と温熱消費設備５１が配管で接続されている。また、１台のヒートポンプシステム６１が、保冷水槽６０を介して冷熱消費設備６２に配管で接続されている。 FIG. 6 shows a conceptual diagram of the full-scale system. The full-scale system has seven heat pump systems connected in cascade, and the performance of the full-scale system as shown in FIG. 6 can be verified by verifying the performance of one verification heat pump system 1. As shown in FIG. 6, this system includes a cooling means 55, a heat retaining water tank 54, and a cold / heated combined heat pump system 52 a to 52 g and a cold retaining water tank 60. The cooling means 55 includes seven heat pump systems 52a to 52g and heat exchangers 53a to 53g corresponding to the heat pump systems 52a to 52g. The heat pump systems 52a to 52g and the heat exchangers 53a to 53g The water tank 54 and the heat consumption equipment 51 are connected by piping. In addition, one heat pump system 61 is connected to the cold energy consumption facility 62 via a cold water tank 60 by piping.

前記構成を備えた本格システムは、温排水との熱交換によって温排水の熱エネルギーを回収し、ヒートポンプシステムとの間で伝熱媒体が循環して、この伝熱媒体と温排水との間で熱交換を行うものである。すなわち、本格システムは、温熱消費設備（高温水を消費する設備であり、例えば、清涼飲料水や薬品等の製造工程において、残渣洗浄やプロセス殺菌のための洗浄、加熱殺菌が実施される設備）から放出された温排水を所定冷却温度まで冷却して外部へ排出するとともに温排水から回収した熱エネルギーで高温水や冷水を生成して製造工程の温熱消費設備や冷熱消費設備に再利用するものである。 The full-scale system having the above configuration recovers the thermal energy of the hot effluent by heat exchange with the hot effluent, and the heat transfer medium circulates between the heat pump system and the heat transfer medium and the hot effluent. Heat exchange is performed. In other words, the full-scale system is a heat consumption facility (a facility that consumes high-temperature water, for example, a facility that performs cleaning for residue cleaning, process sterilization, and heat sterilization in the manufacturing process of soft drinks, chemicals, etc.) The hot water discharged from the plant is cooled to the specified cooling temperature and discharged to the outside, and high-temperature water and cold water are generated from the heat energy recovered from the hot water and reused for the hot and cold consumption equipment in the manufacturing process. It is.

本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置は、小型で可搬性に優れており、製造工程等から排出される温排水の熱エネルギーを回収するとともに、高温水や冷水を生成して製造工程の熱消費設備や冷熱消費設備に供給する本格システムの事前評価が可能なものとなる。 The performance verification device of the thermal energy recovery system of the present invention is small and excellent in portability, recovers the thermal energy of the hot wastewater discharged from the manufacturing process, etc., and generates high-temperature water or cold water for the manufacturing process. Pre-evaluation of a full-scale system that supplies heat and cold energy consumption equipment is possible.

以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、検証用ヒートポンプシステム１の数、及び熱交換器３、４の数を複数設けてもよい。検証用ヒートポンプシステム１を循環する伝熱媒体としては、水に限られず、種々の液体とすることができる。また、温排水を排水する際の温度や、加熱された後の給水温度、液体量、等は種々設定することができる。前記実施形態では、移動手段を板状部材１０と吊下手段９とで構成したが、温排水槽、検証用ヒートポンプシステム、高温水槽、冷却側熱交換器、加熱側熱交換器、及び測定手段を移動させるものであれば、板状部材１０を備えていなくてもよい。また、板状部材１０を備える場合は、吊下手段９を省略し、輸送手段をクレーン以外のものとしてもよい。すなわち、本発明の熱エネルギー回収システムの性能検証装置を宙吊り状態で移動させたが、宙吊りすることなく、例えばフォークリフト、トラック等に載置した状態で、設置位置まで移動させてもよい。この場合、輸送手段に載置した状態で使用してもよい。 While the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these and various modifications can be made. For example, a plurality of verification heat pump systems 1 and a plurality of heat exchangers 3 and 4 may be provided. The heat transfer medium circulating through the verification heat pump system 1 is not limited to water, and various liquids can be used. Moreover, the temperature at the time of draining warm waste water, the feed water temperature after heating, the amount of liquid, etc. can be set variously. In the said embodiment, although the moving means was comprised with the plate-shaped member 10 and the suspension means 9, a hot drainage tank, the heat pump system for verification, a high temperature water tank, a cooling side heat exchanger, a heating side heat exchanger, and a measurement means The plate-like member 10 may not be provided as long as it moves. When the plate-like member 10 is provided, the suspension means 9 may be omitted, and the transportation means may be other than the crane. That is, the performance verification device of the thermal energy recovery system of the present invention is moved in a suspended state, but may be moved to an installation position without being suspended, for example, mounted on a forklift or a truck. In this case, you may use it in the state mounted in the transport means.

検証評価システムの運転は自動プログラムで運転されていてもよい。すなわち、システム運転中の警報や保護装置に作動状況や検証用データの採取については、モデム通信や無線通信を介して、遠隔地でも確認できるように設計してもよい。また、前記実施形態では温排水槽の上流側に除塵装置を設けたが、このような除塵装置を省略してもよい。また、冷却側熱交換器にて冷却された温排水を、排水することなく冷水として供給することも可能である。 The verification evaluation system may be operated by an automatic program. That is, it may be designed so that alarms during operation of the system and the collection of operation data and verification data for the protection device can be confirmed at a remote location via modem communication or wireless communication. Moreover, in the said embodiment, although the dust removal apparatus was provided in the upstream of a warm drainage tank, you may abbreviate | omit such a dust removal apparatus. Moreover, it is also possible to supply the hot waste water cooled by the cooling side heat exchanger as cold water without draining.

１検証用ヒートポンプシステム
２温排水槽
３冷却側熱交換器
４加熱側熱交換器
５高温水槽
７測定手段
９吊下手段
１０板状部材
３７処理手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat pump system for verification 2 Warm drainage tank 3 Cooling side heat exchanger 4 Heating side heat exchanger 5 High temperature water tank 7 Measuring means 9 Suspension means 10 Plate-shaped member 37 Processing means

Claims

Use the heat pump system to recover the thermal energy in the wastewater, cool the hot wastewater to room temperature, and before introducing the thermal energy recovery system that generates high-temperature water from the feed water, Is a performance verification device that performs a preliminary evaluation of the performance of collecting high-temperature water while collecting
A warm drainage tank in which warm drainage is stored;
A verification heat pump system having a compressor, a heater and a cooler ;
The heat energy of the hot effluent is recovered by heat exchange with the hot effluent, and the first heat transfer medium circulates between the verification heat pump system and heat exchange between the first heat transfer medium and the hot effluent. A cooling side heat exchanger that cools the hot waste water by performing
The heat exchange with the feed water causes the second heat transfer medium to circulate with the verification heat pump system, and heat exchange is performed between the second heat transfer medium and the feed water to generate high-temperature water from the feed water. A heating side heat exchanger;
A high-temperature water tank for storing the high-temperature water;
To the first temperature measurement unit that detects the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the warm drainage to the cooling side heat exchanger, the first flow rate measurement unit that measures the flow rate of the warm drainage, and the heating side heat exchanger of the feed water A second temperature measuring unit for detecting a temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the first, a second flow rate measuring unit for measuring the flow rate of the feed water, and a power measuring unit for detecting the power of the compressor of the heat pump system for verification. and Yes to measurement means,
The thermal discharge vessel, verification heat pump system, the hot water tank, the cooling-side heat exchanger, the heating-side heat exchanger, and a moving means for the movable integrated with the measuring means,
While operating the heat pump system for verification, circulating the hot waste water and feed water, based on the data measured by the measuring means, power consumption of the compressor of the heat pump system for verification , heating capacity of the heater, And a performance verification device for the thermal energy recovery system, wherein the performance of the thermal energy recovery system is verified in advance by monitoring the cooling capacity of the cooler .

The moving means, the heated effluent tank, verification heat pump system, the hot water tank, the cooling-side heat exchangers, the heating-side heat exchanger, and characterized in that it comprises a plate-like member to install the measuring means 請 Motomeko 1 The performance verification device of the thermal energy recovery system.

The performance verification device for a thermal energy recovery system according to claim 2, wherein the plate member is made of steel.

The processing device for processing data acquired by the measurement device at a position separated from the measurement device, and a communication device for transmitting data of the measurement device to the processing device. The performance verification apparatus of the thermal energy recovery system according to any one of claims 1 to 3 .