特許 6675174 廃熱回収システム及びコージェネレーションシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6675174

(24)【登録日】2020年3月12日

(45)【発行日】2020年4月1日

(54)【発明の名称】廃熱回収システム及びコージェネレーションシステム

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/00 20060101AFI20200323BHJP

   F24H 9/00 20060101ALI20200323BHJP

   F02G 5/04 20060101ALI20200323BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/00 631D

   F24H9/00 A

   F02G5/04 H

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-220725(P2015-220725)

(22)【出願日】2015年11月10日

(65)【公開番号】特開2017-89973(P2017-89973A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2018年10月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000221834

【氏名又は名称】東邦瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 敏春

(72)【発明者】

【氏名】井上 未来

【審査官】 豊島 ひろみ

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−００９８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０６９５３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／００ − ４／０６

Ｆ２４Ｈ ９／００

Ｆ０２Ｇ １／００ − ５／０４

Ｆ２２Ｂ １／００ − ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムから排気される第１排ガスの排熱を回収する排ガスボイラの、上記第１排ガスの流れの下流側に配設される廃熱回収システムであって、
上記排ガスボイラから排気される第２排ガスの排熱を回収する１段目温水ボイラと、
該１段目温水ボイラから排気される第３排ガスの排熱を回収する２段目温水ボイラと、を備え、
上記１段目温水ボイラは、上記第２排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第２排ガスの排熱を回収して、該第２排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第３排ガスを排気するよう構成されており、
上記２段目温水ボイラは、上記第３排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第３排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第４排ガスを排気するよう構成されている、廃熱回収システム。

【請求項2】

エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムから排気され、未燃オイルを分解する機能を有する触媒を通過した第１排ガスの排熱を回収する排ガスボイラの、上記第１排ガスの流れの下流側に配設される廃熱回収システムであって、
上記排ガスボイラから排気される第２排ガスの排熱を回収する１段目温水ボイラと、
該１段目温水ボイラから排気される第３排ガスの排熱を回収する２段目温水ボイラと、を備え、
上記１段目温水ボイラは、上記第２排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第２排ガスの排熱を回収して、該第２排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能であって１１０〜１４０℃の温度の範囲内から選ばれる所定の温度である凝縮防止温度以上の上記第３排ガスを排気するよう構成されており、
上記２段目温水ボイラは、上記第３排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第３排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第４排ガスを排気するよう構成されている、廃熱回収システム。

【請求項3】

エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムから排気される第１排ガスの排熱を回収する排ガスボイラの、上記第１排ガスの流れの下流側に配設される廃熱回収システムであって、
上記排ガスボイラから排気される第２排ガスの排熱を回収する１段目温水ボイラと、
該１段目温水ボイラから排気される第３排ガスの排熱を回収する２段目温水ボイラと、を備え、
上記１段目温水ボイラは、上記第２排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第２排ガスの排熱を回収して、該第２排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第３排ガスを排気するよう構成されており、
上記２段目温水ボイラは、上記第３排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第３排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第４排ガスを排気するよう構成されており、
上記１段目温水ボイラ及び上記２段目温水ボイラは、上記第２排ガス及び上記第３排ガスの排熱によって吸収式冷凍機に用いられる温水を所定の温度に加熱するものであり、
上記１段目温水ボイラと上記２段目温水ボイラとには、上記温水を上記吸収式冷凍機との間で循環させる温水配管が並列に接続されている、廃熱回収システム。

【請求項4】

エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムから排気される第１排ガスの排熱を回収する排ガスボイラの、上記第１排ガスの流れの下流側に配設される廃熱回収システムであって、
上記排ガスボイラから排気される第２排ガスの排熱を回収する１段目温水ボイラと、
該１段目温水ボイラから排気される第３排ガスの排熱を回収する２段目温水ボイラと、を備え、
上記１段目温水ボイラは、上記第２排ガスが流通する第１容器と、該第１容器内に配置された、上記第２排ガスを通過させるフィン付チューブとを有し、該第２排ガスの排熱を回収して、該第２排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第３排ガスを排気するよう構成されており、
上記２段目温水ボイラは、上記第３排ガスが流通する第２容器と、該第２容器内に配置された、上記第３排ガスを通過させるフィン無チューブとを有し、該第３排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第４排ガスを排気するよう構成されており、
上記第１容器と上記第２容器とは、別々に形成されている、廃熱回収システム。

【請求項5】

エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムと、
該エンジン発電システムから排気される第１排ガスの排熱を回収する排ガスボイラと、
該排ガスボイラから排気される第２排ガスの排熱を回収する１段目温水ボイラと、
該１段目温水ボイラから排気される第３排ガスの排熱を回収する２段目温水ボイラと、を備え、
上記エンジン発電システムと上記排ガスボイラとの間には、上記第１排ガスに含まれる未燃オイルを分解する触媒が配置されており、
上記１段目温水ボイラは、上記第２排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第２排ガスの排熱を回収して、該第２排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第３排ガスを排気するよう構成されており、
上記２段目温水ボイラは、上記第３排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第３排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第４排ガスを排気するよう構成されている、コージェネレーションシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジン発電システムから排気される排ガスの排熱を回収するための廃熱回収システム及びコージェネレーションシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムにおいては、エンジン発電システムから排気される排ガスの排熱を排ガスボイラによって回収して、コージェネレーションシステムを構築している。そして、排ガスボイラにおいては、排ガスから回収した排熱によって蒸気等を作り出している。また、排ガスボイラの、排ガスの流れの下流側には、排熱蒸気ボイラへの給水の予熱を行う熱交換器（エコノマイザ）を配置し、この熱交換器によって更なる排熱の回収を行う場合もある。

【0003】

このような排ガスボイラとしては、例えば、特許文献１の排熱回収ボイラの缶体構造に開示されたものがある。この排熱回収ボイラの缶体構造においては、排ガス通路内に多数の水管を挿設し、排ガス通路を画成する側壁を、水冷壁と、水冷壁の下流側に位置するケーシング壁とによって構成している。そして、水冷壁とケーシング壁とを組み合わせて用いることにより、排ガスの温度変化による側壁の熱膨張を小さく抑え、簡単な構成の缶体の形成を可能にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許２８４２１９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、エンジン発電システムから排気される排ガスには、水分や、燃焼されずに排出された潤滑剤等の未燃オイル等が含まれる。特に、未燃オイルは、特定の温度以上の環境下においては気体状態にある一方、特定の温度未満の環境下においては凝縮し、排ガスが通過する熱交換器の内壁面に付着して蓄積される。そのため、従来の熱交換器においては、未燃オイルが凝縮しない程度の温度、例えば１２０〜１４０℃程度の温度になるまでしか排ガスの排熱を回収していない。従って、排熱の回収量を高めるためには、未燃オイルが凝縮する温度よりも低い温度まで排熱を回収する必要が生じる。しかし、この場合、排ガスが通過する熱交換器の内壁面に蓄積した未燃オイルを除去する作業が容易ではない。

【0006】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、排熱の回収量を効果的に高めるとともに、未燃オイルの除去作業を容易にすることができる廃熱回収システム及びコージェネレーションシステムを提供しようとして得られたものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１態様は、エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムから排気される第１排ガスの排熱を回収する排ガスボイラの下流側に配設される廃熱回収システムであって、
上記排ガスボイラから排気される第２排ガスの排熱を回収する１段目温水ボイラと、
該１段目温水ボイラから排気される第３排ガスの排熱を回収する２段目温水ボイラと、を備え、
上記１段目温水ボイラは、上記第２排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第２排ガスの排熱を回収して、該第２排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第３排ガスを排気するよう構成されており、
上記２段目温水ボイラは、上記第３排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第３排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第４排ガスを排気するよう構成されている、廃熱回収システムにある。
本発明の第２態様は、エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムから排気され、未燃オイルを分解する機能を有する触媒を通過した第１排ガスの排熱を回収する排ガスボイラの、上記第１排ガスの流れの下流側に配設される廃熱回収システムであって、
上記排ガスボイラから排気される第２排ガスの排熱を回収する１段目温水ボイラと、
該１段目温水ボイラから排気される第３排ガスの排熱を回収する２段目温水ボイラと、を備え、
上記１段目温水ボイラは、上記第２排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第２排ガスの排熱を回収して、該第２排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能であって１１０〜１４０℃の温度の範囲内から選ばれる所定の温度である凝縮防止温度以上の上記第３排ガスを排気するよう構成されており、
上記２段目温水ボイラは、上記第３排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第３排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第４排ガスを排気するよう構成されている、廃熱回収システムにある。
本発明の第３態様は、エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムから排気される第１排ガスの排熱を回収する排ガスボイラの、上記第１排ガスの流れの下流側に配設される廃熱回収システムであって、
上記排ガスボイラから排気される第２排ガスの排熱を回収する１段目温水ボイラと、
該１段目温水ボイラから排気される第３排ガスの排熱を回収する２段目温水ボイラと、を備え、
上記１段目温水ボイラは、上記第２排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第２排ガスの排熱を回収して、該第２排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第３排ガスを排気するよう構成されており、
上記２段目温水ボイラは、上記第３排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第３排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第４排ガスを排気するよう構成されており、
上記１段目温水ボイラ及び上記２段目温水ボイラは、上記第２排ガス及び上記第３排ガスの排熱によって吸収式冷凍機に用いられる温水を所定の温度に加熱するものであり、
上記１段目温水ボイラと上記２段目温水ボイラとには、上記温水を上記吸収式冷凍機との間で循環させる温水配管が並列に接続されている、廃熱回収システムにある。
本発明の第４態様は、エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムから排気される第１排ガスの排熱を回収する排ガスボイラの、上記第１排ガスの流れの下流側に配設される廃熱回収システムであって、
上記排ガスボイラから排気される第２排ガスの排熱を回収する１段目温水ボイラと、
該１段目温水ボイラから排気される第３排ガスの排熱を回収する２段目温水ボイラと、を備え、
上記１段目温水ボイラは、上記第２排ガスが流通する第１容器と、該第１容器内に配置された、上記第２排ガスを通過させるフィン付チューブとを有し、該第２排ガスの排熱を回収して、該第２排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第３排ガスを排気するよう構成されており、
上記２段目温水ボイラは、上記第３排ガスが流通する第２容器と、該第２容器内に配置された、上記第３排ガスを通過させるフィン無チューブとを有し、該第３排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第４排ガスを排気するよう構成されており、
上記第１容器と上記第２容器とは、別々に形成されている、廃熱回収システムにある。

【0008】

本発明の第５態様は、エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システムと、
該エンジン発電システムから排気される第１排ガスの排熱を回収する排ガスボイラと、
該排ガスボイラから排気される第２排ガスの排熱を回収する１段目温水ボイラと、
該１段目温水ボイラから排気される第３排ガスの排熱を回収する２段目温水ボイラと、を備え、
上記エンジン発電システムと上記排ガスボイラとの間には、上記第１排ガスに含まれる未燃オイルを分解する触媒が配置されており、
上記１段目温水ボイラは、上記第２排ガスを通過させるフィン付チューブを有し、該第２排ガスの排熱を回収して、該第２排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上の上記第３排ガスを排気するよう構成されており、
上記２段目温水ボイラは、上記第３排ガスを通過させるフィン無チューブを有し、該第３排ガスの排熱を回収して、上記凝縮防止温度よりも低い第４排ガスを排気するよう構成されている、コージェネレーションシステムにある。

【発明の効果】

【0009】

上記廃熱回収システムは、排ガスボイラの下流側に配設して、排ガスボイラから排気される排ガスの排熱の回収を更に行うものである。廃熱回収システムは、フィン付チューブを有する１段目温水ボイラと、フィン無チューブを有する２段目温水ボイラとを適切に組み合わせることによって、排熱の回収量の向上と未燃オイルの付着によるトラブル回避とを両立させるものである。
ここで、説明を明確にする観点から、各要素から排気される排ガスは、エンジン発電システムから排気される排ガスを第１排ガス、排ガスボイラから排気される排ガスを第２排ガス、１段目温水ボイラから排気される排ガスを第３排ガス、及び２段目温水ボイラから排気される排ガスを第４排ガスとして表す。

【0010】

１段目温水ボイラによる第２排ガスの排熱の回収は、第３排ガスの温度が、第３排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上にある範囲内で行われる。そして、１段目温水ボイラにおいては、フィン付チューブを用いて排熱を回収することにより、排ガスから熱回収媒体への伝熱効率を高めることができる。また、フィン付チューブを用いた排熱の回収は、第３排ガスの温度が凝縮防止温度以上にある範囲内までしか行われず、洗浄が困難である伝熱フィンに、未燃オイルが凝縮して付着することを防止することができる。

【0011】

また、２段目温水ボイラによる第３排ガスの排熱の回収は、第４排ガスの温度が、凝縮防止温度よりも低い温度になるまで行う。そして、２段目温水ボイラにおいては、フィン無チューブを用いて排熱を回収することにより、洗浄が困難である伝熱フィンが存在せず、チューブに付着した未燃オイルを容易に洗浄することができる。
それ故、上記廃熱回収システムによれば、排熱の回収量を効果的に高めるとともに、未燃オイルの除去作業を容易にすることができる。

【0012】

なお、未燃オイルとは、エンジン発電システムにおけるエンジンにおいて使用される潤滑油等が、エンジンにおける燃料とともに燃焼されずに、第１排ガス中に残留したもののことをいう。

【0013】

上記コージェネレーションシステムにおいては、エンジン発電システムと排ガスボイラとの間に、第１排ガスに含まれる未燃オイルを分解する触媒が配置されている。
そして、触媒によって、第１排ガスに含まれる未燃オイルの多くを除去することにより、未燃オイルが１段目温水ボイラ及び２段目温水ボイラによる廃熱回収システムに到達する量を少なくすることができる。これにより、２段目温水ボイラのフィン無チューブへの未燃オイルの付着量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態１にかかる、エンジン発電システム及び排ガスボイラに対して配設した廃熱回収システムを示す説明図。

【図2】実施形態１にかかる、廃熱回収システムを拡大して示す説明図。

【図3】実施形態１にかかる、１段目温水ボイラの構造を概略的に示す説明図。

【図4】実施形態１にかかる、２段目温水ボイラの構造を概略的に示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

上述した廃熱回収システム及びコージェネレーションシステムにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
廃熱回収システム１は、図１に示すように、エンジンの燃焼によって発電を行うエンジン発電システム１１から排気される第１排ガスＧ１の排熱を回収する排ガスボイラ１２の下流側に配設される。廃熱回収システム１は、排ガスボイラ１２から排気される第２排ガスＧ２の排熱を回収する１段目温水ボイラ２と、１段目温水ボイラ２から排気される第３排ガスＧ３の排熱を回収する２段目温水ボイラ３とを備える。

【0016】

図２、図３に示すように、１段目温水ボイラ２は、第２排ガスＧ２を通過させるフィン付チューブ２１を有しており、第２排ガスＧ２の排熱を回収して、第２排ガスＧ２に含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度の第３排ガスＧ３を排気するよう構成されている。２段目温水ボイラ３は、第３排ガスＧ３を通過させるフィン無チューブ３１を有しており、第３排ガスＧ３の排熱を回収して、凝縮防止温度よりも低い第４排ガスＧ４を排気するよう構成されている。
なお、排ガスボイラ１２、１段目温水ボイラ２及び２段目温水ボイラ３の各ボイラ１２，２，３を通過する排ガスを、便宜上、第１排ガスＧ１、第２排ガスＧ２、第３排ガスＧ３及び第４排ガスＧ４として表す。

【0017】

以下、本形態の廃熱回収システム１及びコージェネレーションシステム１０をさらに詳説する。
図１、図２に示すように、廃熱回収システム１は、排ガスボイラ１２の下流側に配設され、排ガスボイラ１２から排気される排ガスの排熱の回収を更に行うものである。廃熱回収システム１は、フィン付チューブ２１を有する１段目温水ボイラ２と、フィン無チューブ３１を有する２段目温水ボイラ３とを適切に組み合わせたものである。

【0018】

エンジン発電システム１１は、定置式のガスエンジン、定置式のディーゼルエンジン等のエンジンにおける燃料混合気の燃焼による回転力を利用して、発電機による発電を行うものである。エンジン発電システム１１においては、エンジンの燃焼によって生じる排ガスの排熱（熱エネルギー）と、エンジンを冷却する際に昇温される冷却水の排熱（熱エネルギー）とを回収するコージェネレーションシステムが構築される。排ガスの排熱は、排ガスボイラ１２による水の蒸気化及び廃熱回収システム１による温水の昇温に利用され、冷却水の排熱は、空調用の熱源等として利用される。

【0019】

図１に示すように、本形態においては排熱回収システム１を用いてコージェネレーションシステム１０が形成されている。コージェネレーションシステム１０は、エンジン発電システム１１と、触媒１３と、排ガスボイラ１２と、１段目温水ボイラ２と、２段目温水ボイラ３とを備えている。
触媒１３は、エンジン発電システム１１におけるエンジンの排気口１１２と排ガスボイラ１２の給気口１２１との間に配置されており、エンジン発電システム１１から排気される第１排ガスＧ１に含まれる揮発している未燃オイルを分解する機能を有する。触媒１３は、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属を用いて構成されている。

【0020】

そして、触媒１３によって、第１排ガスＧ１に含まれる未燃オイルの多くを除去することにより、未燃オイルが１段目温水ボイラ２及び２段目温水ボイラ３による廃熱回収システム１に到達する量を少なくすることができる。これにより、２段目温水ボイラ３のフィン無チューブ３１への未燃オイルの付着量を低減することができる。

【0021】

図１に示すように、本形態の排ガスボイラ１２は、排ガスを利用して水蒸気を作り出す排ガス蒸気ボイラである。排ガスボイラ１２の給気口１２１には、エンジン発電システム１１から３００℃以上の第１排ガスＧ１が供給され、排ガスボイラ１２の排気口１２２からは、１６０℃程度（１５０〜１７０℃の範囲内）の第２排ガスＧ２が排気される。排ガスボイラ１２によって作られる水蒸気は、工場等の種々のプロセスにおいて使用される。
なお、排ガスボイラ１２は、排ガスを利用して水を昇温する排ガス温水ボイラとすることもできる。この場合にも、第２排ガスＧ２の温度は、１５０〜１７０℃の範囲内となる。

【0022】

１段目温水ボイラ２及び２段目温水ボイラ３は、第２排ガスＧ２及び第３排ガスＧ３の排熱によって吸収式冷凍機６に用いられる温水Ｗを所定の温度に加熱する熱交換器である。吸収式冷凍機６は吸収式冷温水機と呼ばれることもある。
図２、図３に示すように、１段目温水ボイラ２は、第２排ガスＧ２が流通する容器（図示略）と、容器内に、互いに平行に複数本並べられたフィン付チューブ２１とを有している。１段目温水ボイラ２における給気口２２と排気口２３とは、互いに対向する位置に設けられており、複数本のフィン付チューブ２１は、給気口２２と排気口２３とが対向する方向に直交する方向に沿って配置されている。複数本のフィン付チューブ２１には、温水入口２４と温水出口２５とを介して、吸収式冷凍機６において用いられる温水Ｗが流通する。そして、第２排ガスＧ２が１段目温水ボイラ２の容器内を流れ、温水Ｗがフィン付チューブ２１内を流れる際には、フィン付チューブ２１を介して第２排ガスＧ２の排熱が温水Ｗに伝達される。

【0023】

図２、図４に示すように、２段目温水ボイラ３は、第３排ガスＧ３が流通する容器（図示略）と、容器内に、互いに平行に複数本並べられたフィン無チューブ３１とを有している。２段目温水ボイラ３においては、給気口３２と排気口３３とが互いに対向する位置に設けられており、複数本のフィン無チューブ３１は、給気口３２と排気口３３とが対向する方向に直交する方向に沿って配置されている。複数本のフィン無チューブ３１には、温水入口３４と温水出口３５とを介して、吸収式冷凍機６において用いられる温水Ｗが流通する。そして、第３排ガスＧ３が２段目温水ボイラ３の容器内を流れ、温水Ｗがフィン無チューブ３１内を流れる際には、フィン無チューブ３１を介して第３排ガスＧ３の排熱が温水Ｗに伝達される。

【0024】

図３に示すように、１段目温水ボイラ２におけるフィン付チューブ２１は、チューブ２１１の外周に複数の伝熱フィン２１２を設けて形成されている。そのため、１段目温水ボイラ２は、伝熱効率が良く、コンパクトに形成することができ、排熱の単位回収量当たりの製造コストが安価である。一方、図４に示すように、２段目温水ボイラ３におけるフィン無チューブ３１は、伝熱フィンを有しないチューブ３１１から形成されているために、シンプルな構造であり、高圧洗浄等が容易である。また、２段目温水ボイラ３は、フィン無チューブ３１を用いていることにより、チューブ３１１の外周面に未燃オイルが蓄積したとしても、この未燃オイルが容器内を閉塞しにくくすることができる。ただし、フィン無チューブ３１を用いる場合には、伝熱効率が悪く、装置が大型化し、排熱の単位回収量当たりの製造コストも高価である。
１段目温水ボイラ２による排熱の回収量と、２段目温水ボイラ３による排熱の回収量とは、工場等における廃熱回収システム１の配置スペースの制約、設備投資予算等に応じて適切に設定することができる。

【0025】

廃熱回収システム１は、図１に示すように、１段目温水ボイラ２及び２段目温水ボイラ３以外に、主排気管４１、主ダンパ５１、バイパス排気管４２、バイパスダンパ５２等を備えている。主排気管４１は、排ガスボイラ１２の排気口１２２に接続されている。主排気管４１には、１段目温水ボイラ２と、１段目温水ボイラ２の、第３排ガスＧ３の流れの下流側に位置する２段目温水ボイラ３とが直列に並ぶ状態で配置されている。
ここで、図１、図２においては、１段目温水ボイラ２と２段目温水ボイラ３との間に主排気管４１の一部が配置された状態を示す。１段目温水ボイラ２と２段目温水ボイラ３とは、主排気管４１の一部を介さずに直結されていてもよい。

【0026】

図２に示すように、主ダンパ５１は、主排気管４１における、排ガスボイラ１２の給気口１２１の付近と、主排気管４１における、２段目温水ボイラ３の排気口３３の付近とに配置されている。主ダンパ５１は、主排気管４１内において回動可能である。バイパス排気管４２は、排ガスボイラ１２の給気口１２１の付近において主排気管４１から分岐しており、２段目温水ボイラ３の排気口３３の付近に位置する主排気管４１に繋がっている。バイパス排気管４２は、排ガスボイラ１２に供給される第１排ガスＧ１を、排ガスボイラ１２、１段目温水ボイラ２及び２段目温水ボイラ３を通過させずにバイパスさせるものである。バイパスダンパ５２は、バイパス排気管４２内に回動可能に配置されている。
図１に示すように、主排気管４１は、排熱が回収された後の第４排ガスＧ４を大気に排気するための煙突４３に繋がれている。

【0027】

そして、排ガスボイラ１２、１段目温水ボイラ２及び２段目温水ボイラ３のメンテナンス等を行う際には、主ダンパ５１によって主排気管４１を閉じるとともにバイパスダンパ５２によってバイパス排気管４２を開ける。これにより、バイパス排気管４２を利用して、第１排ガスＧ１を、排ガスボイラ１２、１段目温水ボイラ２及び２段目温水ボイラ３を通過させずに煙突４３等へ排気させることができる。

【0028】

１段目温水ボイラ２と２段目温水ボイラ３とには、吸収式冷凍機６に用いられる温水Ｗを吸収式冷凍機６との間で循環させる温水配管６１が並列に接続されている。温水配管６１は、１段目温水ボイラ２の温水入口２４と温水出口２５とを介して１段目温水ボイラ２に接続され、また、２段目温水ボイラ３の温水入口３４と温水出口３５とを介して２段目温水ボイラ３に接続されている。各温水ボイラ２，３の温水入口２４，３４に繋がる温水配管６１には、吸収式冷凍機６と各温水ボイラ２，３との間において温水Ｗを循環させるための温水用ポンプ６２が配設されている。

【0029】

排ガスに含まれる未燃オイルの凝縮温度は、エンジン発電システム１１におけるエンジンに使用されるオイルの種類によって異なる。凝縮防止温度は、未燃オイルの凝縮温度よりも高い温度として設定され、１１０〜１４０℃の温度の範囲内から選ばれる所定の温度とすることができる。これにより、１段目温水ボイラ２におけるフィン付チューブ２１に、種々の未燃オイルが付着することを防止することができる。本形態においては、凝縮防止温度は、１２０℃として設定する。
本形態の廃熱回収システム１においては、１段目温水ボイラ２から排気される第３排ガスＧ３の温度は、第２排ガスＧ２及び第３排ガスＧ３から温水Ｗへの熱回収量の設定を適切に行うことによって、凝縮防止温度以上に維持される。

【0030】

吸収式冷凍機６は、冷媒を蒸発させて気化熱によって冷水を作り出す蒸発器、冷媒を吸収溶液に吸収させる吸収器、吸収溶液を濃縮するとともに吸収溶液と蒸気冷媒とを分離する再生器、及び蒸気冷媒を凝縮する擬縮器を有するものである。温水Ｗは、再生器において用いることができる。

【0031】

廃熱回収システム１においては、１段目温水ボイラ２による第２排ガスＧ２の排熱の回収は、第３排ガスＧ３の温度が、第３排ガスＧ３に含まれる未燃オイルの凝縮を防止可能な凝縮防止温度以上にある範囲内で行われる。そして、１段目温水ボイラ２においては、フィン付チューブ２１を用いて排熱を回収することにより、第２排ガスＧ２から、吸収式冷凍機６に用いる温水Ｗへの伝熱効率を高めることができる。また、フィン付チューブ２１を用いた排熱の回収は、第３排ガスＧ３の温度が凝縮防止温度以上にある範囲内までしか行われず、洗浄が困難である伝熱フィン２１２に、未燃オイルが凝縮して付着することを防止することができる。
なお、第３排ガスＧ３の温度は、１段目温水ボイラ２の排気口２３に配置した温度計を用いて監視することができる。

【0032】

また、２段目温水ボイラ３による第３排ガスＧ３の排熱の回収は、第４排ガスＧ４の温度が、凝縮防止温度よりも低い温度になるまで行う。そして、２段目温水ボイラ３においては、フィン無チューブ３１を用いて排熱を回収することにより、洗浄が困難である伝熱フィンが存在せず、チューブ３１１の外周面に付着した未燃オイルを高圧洗浄等によって容易に洗浄することができる。

【0033】

それ故、本形態の廃熱回収システム１及びコージェネレーションシステム１０によれば、排熱の回収量を効果的に高めるとともに、未燃オイルの除去作業を容易にすることができる。

【0034】

（実施形態２）
本形態においては、廃熱回収システム１を設計する方法として、１段目温水ボイラ２のフィン付チューブ２１の伝熱面積を設定する方法について説明する。
フィン付チューブ２１の伝熱面積を設定するに当たっては、一般的な熱交換器の伝熱面積の設計に使用される計算式を用いることができる。

【0035】

具体的には、１段目温水ボイラ２の熱交換量Ｑは、１段目温水ボイラ２の熱通過率Ｋ、フィン付チューブ２１の伝熱面積Ａ、対数平均温度差ΔＴｍを用いて、Ｑ＝Ｋ・Ａ・ΔＴｍの式によって表される。ここで、熱交換量Ｑは、１段目温水ボイラ２の給気口２２における第２排ガスＧ２の温度、１段目温水ボイラ２の排気口２３における第３排ガスＧ３の温度、第２排ガスＧ２の流量、及び第２排ガスＧ２の比熱を用いて計算される。また、熱通過率Ｋは、フィン付チューブ２１の材質、厚み、形状、第２排ガスＧ２の流速、及び温水Ｗの流速を用いて計算される。また、対数平均温度差ΔＴｍは、１段目温水ボイラ２の給気口２２における第２排ガスＧ２の温度、１段目温水ボイラ２の排気口２３における第３排ガスＧ３の温度、フィン付チューブ２１の温水入口２４における温水Ｗの温度、及びフィン付チューブ２１の温水出口２５における温水Ｗの温度を用いて計算される。

【0036】

そして、伝熱面積Ａは、上記計算によって求められた熱交換量Ｑ、熱通過率Ｋ及び対数平均温度差ΔＴｍをＡ＝Ｑ／（Ｋ・ΔＴｍ）の式に代入して求められる。
このように、１段目温水ボイラ２の伝熱面積Ａを適切に求めることにより、１段目温水ボイラ２による排熱の回収量を適切に設定することができる。そして、１段目温水ボイラ２から排気される第３排ガスＧ３の温度を、凝縮防止温度以上に保つことが容易になる。
また、２段目温水ボイラ３による排熱の回収量は、排熱を回収する最終温度である第４排ガスＧ４の温度に応じて適宜設定することができる。
なお、本形態においても、廃熱回収システム１の構成は、実施形態１と同様である。

【0037】

本発明は、実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0038】

１ 廃熱回収システム
１０ コージェネレーションシステム
１１ エンジン発電システム
１２ 排ガスボイラ
１３ 触媒
２ １段目温水ボイラ
３ ２段目温水ボイラ
２１ フィン付チューブ
３１ フィン無チューブ
６ 吸収式冷凍機
６１ 温水配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】