JPS6246770B2

JPS6246770B2 -

Info

Publication number: JPS6246770B2
Application number: JP54103130A
Authority: JP
Inventors: Tomihisa Oochi; Sanpei Usui
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-08-15
Filing date: 1979-08-15
Publication date: 1987-10-05
Also published as: JPS5627802A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、ボイラから排出される燃焼ガスの
熱を回収する装置に関する。

従来、ボイラから排出される燃焼ガスの熱を回
収することは提案されている。

たとえば、特開昭54−81549号公報に示されて
いるようにボイラを備えた二重効用吸収式冷温水
機において、ボイラの排ガス通路に熱回収用の熱
交換器を配設し、暖房運転時、この熱交換器に蒸
発器で生成された冷水あるいは凝縮器で凝縮した
冷媒液を供給して、冷水あるいは冷媒液に排ガス
の熱を吸収させて排ガスの熱を回収することが知
られている。

しかし、このような熱回収技術においては、回
収用の熱交換器ならびに煙道の腐食をさけるた
め、排気ガス温度を排気ガス中の水分が凝縮しな
い温度にすることが必要であるとされている。

そのため、排気ガス温度は、相当高く制御する
必要があるとともに熱回収用熱交換器の媒体温度
と排気ガス温度との差を大きくとれなくなるので
十分な熱回収は期待できない。

この発明の目的は、燃焼排気ガスのもつている
熱をほぼ100％回収することができる排ガス熱回
収装置を提供することにある。

この発明の特徴は、熱回収用の熱交換器に流通
させる熱媒体の温度を、燃焼ガス中の水分が凝縮
する温度以下にし、燃焼ガス中の水分を凝縮させ
て排出するとともに、前記熱交換器の燃焼ガス流
出側と流入側とにわたつて配置され、燃焼ガス流
出側で燃焼ガスから水分を吸収し、この水分を燃
焼ガス流入側で燃焼ガスに放出する除湿熱交換器
を備えたものである。

上記のように、除湿熱交換器により、燃焼ガス
流出側における燃焼ガス中の水分を吸収し、この
水分を燃焼ガス流入側に放出し、燃焼ガス流出側
すなわち、大気中にすてられようとしているガス
中の水分が保有している熱を燃焼ガス流入側（熱
回収用の熱交換器の流入側）に運び込んでいるの
で、水分（細かい液滴）として大気中にすてられ
ようとしているものを熱回収用の熱交換器で回収
することができる。これによつて、燃焼ガスのも
つているほぼ100％回収することができる。

以下、この発明の実施例を第１図、第２図およ
び第３図により説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すものであ
る。

ボイラ（図示せず）から排出される燃焼ガスの
排出通路１の途中に温度センサー２とダンパ３と
が設置され、またダンパ３の両側を連絡するバイ
パス通路４が設置されている。

バイパス通路４の排出ガス出入口にまたがつ
て、和紙に塩化リチウム水溶液を含浸させてなる
コルゲート状のマトリツクス５（５ａ，５ｂ）
と、駆動装置６とからなる除湿熱交換器７が設置
されている。マトリツクス５は円環状に形成して
もよい。

バイパス通路４の途中には、鉄製の伝熱管８と
この伝熱管８に嵌め込まれたアルミニウム製の多
数のプレートフイン９とからなる熱回収用熱交換
器１０が設置されている。

熱回収用熱交換器１０の下部のバイパス通路４
には、できる限り金属材料と凝縮水とが接しない
ように、たとえば有機ライニングを施した凝縮水
の受け皿１１が形成されている。この受け皿１１
には、凝縮水を排出する排出管１２と、排ガスの
流出を防止するトラツプ１３とが備えられいる。

また、熱回収用熱交換器１０の下流部はミスト
セパレータ１４、フアン１５および温度センサー
１６が設置されている。

熱回収用熱交換器１０には冷媒導管１７が接続
され、その途中に温度センサー１８、フロースイ
ツチ１９が配設されている。

温度センサー２，１６，１８およびフロースイ
ツチ１９は制御回路２０に、ダンパ３、フアン１
５および除湿熱交換器７の駆動装置６は、制御回
路２０にそれぞれ連結されている。

次にこの実施例の動作について説明する。ボイ
ラの燃焼排ガスは、排気通路１ａより流入し、ダ
ンパ３を経て、排気通路１ｂより排出される。そ
の際に排気通路１の途中に設置した温度センサー
２により排ガス温度を検出さ熱回収可能か否かを
制御装置２０で判別する。ここで、制御装置２０
には、熱回収用熱交換器１０への熱媒体の供給
を、フロースイツチ１９で検出した信号と、該熱
媒体の温度を温度センサー１８で検出した信号と
が送られている。すなわち、熱回収用熱交換器１
０へ熱媒体が供給されており、その熱媒体温度
が、排ガス中の水分を凝縮するのに十分低い温度
であり、かつ排気通路１に流れる排ガスの温度が
十分高い場合には、制御装置２０より信号が送ら
れダンパ３を切り換えると同時に、フアン１５を
動作させ、ボイラの排ガスを排気通路１ａを通つ
て、除湿熱交換器７のマトリツクス５ａ、熱回収
用熱交換器１０、ミストセパレータ１４、フアン
１５、除湿熱交換器７のマトリツクス５ｂからな
るバイパス通路４を経て排気通路１ｂに排出され
るようにする。

また、制御装置２０より除湿熱交換器７は駆動
装置６により回転され、マトリツクス５ａとマト
リツクス５ｂとは交互に入れ換わる。マトリツク
ス５ａに流入する排ガスは高温であり、したがつ
てマトリツクス５ａに含浸させてある吸湿剤、た
とえば塩化リチウム水溶液は加熱され、水分を放
出し、乾燥する。このようにして、水分を付加さ
れた排ガスは熱回収用熱交換器１０に流入する。

熱回収用熱交換器１０に冷媒導管１７を経て導
入された熱媒体は伝熱管群８内部を流れ、熱回収
用熱交換器１０の伝熱管群８の外部を流れる排ガ
スと熱交換し、熱媒体は除々に高温となり、排ガ
スのもつている熱を回収する。

一方排ガス、伝熱管群８内を通る熱媒体に熱を
放出することによつて熱媒体より若干高い温度ま
で温度が低下するので、排ガス中に含まれている
水分がフアン９および伝熱管群８の表面で凝縮
し、これが受皿１１に落下する。受皿１１の凝縮
水はトラツプ１３を経由して、排出管１２より排
出される。低温になつた排ガスはミストセパレー
タ１４で凝縮水滴を除去し、フアン１５で吸引昇
圧され、除湿熱交換器７のマトリツクス５ｂで除
湿され、排気通路１ｂに排出される。ここでマト
リツクス５ｂに流入する排ガスは低温で、相対湿
度100％という飽和状態に水分を含有しているの
で、マトリツクス５ｂに含浸させてある吸湿剤が
水分を吸収する。したがつてマトリツクス５ａを
通過した排ガスは相対温度が低く、排気通路１ｂ
内を流れる間に少しくらい冷却されても機壁に凝
縮することが防止される。

またマトリツクス５ａと５ｂとは、駆動装置６
により回転しており、５ｂには乾燥状態のマトリ
ツクスが、５ａには水分を十分含有したマトリツ
クスが順次送られているので、排ガス中の水分は
マトリツクス５ｂで回収され、再び排ガスにマト
リツクス５ａで放出される。

水分の凝縮潜熱は約540kcal／Kgと大きいの
で、上述のように、水分を吸収したマトリツクス
５ｂをマトリツクス５ａの位置に移動させ、熱回
収用熱交換器１０に流入する以前の排気ガス中に
放出することは、低温側から高温側に熱を移動さ
せることに相当し、その移動した熱は、結局熱回
収用熱交換器１０内を流れる熱媒体に回収される
から、熱回収が効果的に行なわれるという効果が
得られる。

なお、マトリツクス５ｂと熱回収用熱交換器１
０との間に設置された温度センサー１６は、熱回
収後の排ガス温度を検知し、低温度になつていな
い場合は、バイパス通路４内を流れる排ガス量が
多すぎる場合であるから、ダンパ３の開度を開い
て、バイパス通路４の排ガス流量を調節する。

第２図はこの発明の他の実施例を示すものであ
る。

この実施例では、排ガスの排出通路１ａおよび
１ｂの途中に、除湿熱交換器７および熱回収用熱
交換器１０が配設されている。除湿熱交換器７は
多孔質材に吸湿剤を含浸させた直交流マトリツク
ス５から構成され、一方の通路を排出通路１ａよ
り熱回収用熱交換器１０に流入する高温排ガスが
流れ、多孔質材に吸湿剤を含浸された壁を介した
他方の通路を熱回収用熱交換器１０より排出され
る低温で相対湿度ほぼ100％の排ガスが流れ、こ
の壁を介して除湿され排出通路１ｂより排出され
る。

除湿熱交換器７で水分を吸収した排ガスは、排
ガス熱回収用熱交換器１０に導かれ、伝熱管群８
内を流れる熱媒体と熱交換する。そのときフイン
９および伝熱管群８の表面に排ガス中の水分が凝
縮し、受皿１１に落下する。受皿１１の凝縮水
は、ドラツプ１３と排出管１２を経て排出され
る。なお、受皿１１の凝縮水中には、燃焼時の硫
黄酸化物、窒素酸化物、二酸化炭素等が溶解し、
酸性液となつているので中和処理を必要とする。

この実施例では、除湿熱交換器７がマトリツク
ス回転方式としないためにその回転駆動力を省略
できるという利点がある。

第３図はこの発明の他の実施例を示すものであ
る。

この実施例では、除湿装置として開放形吸収サ
イクルを用いたものである。排ガス排出通路１ａ
より発生器２１、熱回収用熱交換器１０、すなわ
ち、凝縮器伝熱管群８ａ、吸収器２８の伝熱管群
８ｂを経て、排出通路１ｂより排出される。各交
換器の後流側には、ミストセパレータ１４ａ，１
４ｂ，１４ｃが配設され、溶液、凝縮液の飛末が
排ガス流に同伴して流出することが防止される。
発生器２１内には、たとえば陶器あるいはガラス
制の充てん材２４が配置され、この充てん材２４
上方に配置した散布装置２２から液体吸湿剤たと
えば水酸化ナトリウム水溶液が散布される。この
吸湿剤は排ガスと熱交換し、加熱され水分を放出
し濃縮される。濃縮された液体吸湿剤は、ポンプ
２５より吸収器２８の散布装置２６に送られる。
発生器２１で加湿された排ガスは次の熱回収用熱
交換器１０に至り、内部を流れる熱媒体と熱交換
器し、ほぼ熱媒体温度に近い温度まで冷却され、
排ガス中のフイン（図示せず）および伝熱管群８
ａの表面に凝結し、受皿１１に落下する。受皿１
１の凝縮液は、この場合ほぼ中性で、若干の炭酸
を含むのみである。何故ならば、前段の発生器２
１で、強酸成分である。硫黄酸化物や塩素、
NOx等は、吸湿剤のNaOHと反応し、塩を生成す
るからである。したがつて、受皿１１の凝縮水
は、トラツプ１３、排出管１２を経て排出され、
ビルの中水として再利用できる。

排ガスは、次に、吸収器２８に送られる。吸収
器２８には、熱回収用熱交換器１０の伝熱管群８
ｂが配設され、該伝熱管群８ｂ上に、配設した散
布装置２６より濃い液体吸湿剤が散布され、フイ
ン（図示せず）伝熱管群８ｂの表面を流下し、そ
の間に、排ガス中の水分を吸収する。そのとき発
生する凝縮熱は、伝熱管群８ｂ内を流れる熱媒体
と熱交換し、さらに熱媒体に熱を回収することが
できる。水分を吸収して薄くなつた液体吸湿剤は
ポンプ２７より、発生器２１の散布装置２２に送
られる。

なお、除湿サイクルを効果的に作動させるため
に、ポンプ２５およびポンプ２７よりの吸収剤を
相互に熱交換することもできる。

前述の各実施例によれば、熱回収用熱交換器を
はさんで除湿装置を配設したので、排出される排
ガスの水分を十分に熱回収でき、さらに、排ガス
の相対湿度を低くできるので、熱回収効率の改善
ならびに、煙道内での水分の凝縮を防止する効果
がある。以上のようにこの発明によれば、燃焼排
気ガスのもつている熱をほぼ100％回収すること
ができる排ガス熱回収装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の説明図、第２
図、第３図はこの発明の他の実施例の説明図であ
る。１ｃ，１ｂ……排気通路、２，１６，１８……
センサー、３……ダンパ、４……バイパス通路、
５……マトリツクス、７……除湿熱交換器、１０
……熱回収用熱交換器、１１……受皿、１４……
ミストセパレータ、１５……フアン、１９……フ
ロースイツチ、２０……制御回路、２１……発生
器、２８……吸収器。

Claims

【特許請求の範囲】

１ボイラの燃焼ガスの排気路中に熱交換器を配
置し、熱交換器に熱媒体を循環させて、燃焼ガス
の排熱を回収するものにおいて、前記熱交換器に
流通させる熱媒体の温度を燃焼ガス中の水分が凝
縮する温度以下にし、燃焼ガス中の水分を凝縮さ
せて排出するとともに、前記熱交換器の燃焼ガス
流出側と流入側とにわたつて配置され、燃焼ガス
流出側で燃焼ガスから水分を吸収し、この水分を
燃焼ガス流入側で燃焼ガスに放出する除湿熱交換
器を備えたことを特徴とする排ガス熱回収装置。