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JP2001133060A - バッチプラント用熱回収装置 - Google Patents

バッチプラント用熱回収装置

Info

Publication number
JP2001133060A
JP2001133060A JP31367499A JP31367499A JP2001133060A JP 2001133060 A JP2001133060 A JP 2001133060A JP 31367499 A JP31367499 A JP 31367499A JP 31367499 A JP31367499 A JP 31367499A JP 2001133060 A JP2001133060 A JP 2001133060A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
temperature
heat storage
storage tank
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31367499A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromichi Noma
弘道 野間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority to JP31367499A priority Critical patent/JP2001133060A/ja
Publication of JP2001133060A publication Critical patent/JP2001133060A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッチプラントから回収した熱エネルギーを
効率よく蓄えておき、必要なときに供給できるようにす
る。 【解決手段】 バッチプラント4において、設定蓄熱温
度に相対的に高低差のある高温用蓄熱槽5、中温用蓄熱
槽7、低温用蓄熱槽9を設ける。各蓄熱槽5,7,9に
接続された循環管6,8,10を熱回収部に導き、作動
流体による吸熱により熱回収させる。蓄熱槽5と7の間
にヒートポンプ20aを、蓄熱槽7と9の間にヒートポ
ンプ20bをそれぞれ組み付けて、回収した熱エネルギ
ーを設定温度に保持させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は洗剤や原薬、化学品
の原材料等を製造するプラントの如き高温と低温の温度
差が大きくないバッチプラントで用いる熱回収装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】バッチプラントにおいて、加熱プロセス
や冷却プロセスに熱エネルギーを供給する従来方式とし
ては、一般に、ボイラ、冷水塔、冷凍機等が用いられて
いる。すなわち、図3にその一例の概略を示す如く、高
温プロセス部1、中温プロセス部2、低温プロセス部3
を有するバッチプラント4において、循環ポンプ21を
備えた循環管22の途中にボイラ23を設置して、循環
管22を高温プロセス部1に導くようにし、又、循環ポ
ンプ24を備えた循環管25の途中に冷水塔26を設置
して、循環管25を中温プロセス部2に導くようにし、
更に、循環管27の途中に冷凍機28を設置して、循環
管27を低温プロセス部3に導くようにし、各プロセス
部1,2,3で熱エネルギーが必要なときに、ボイラ2
3、冷水塔26、冷凍機28からそれぞれ必要な熱エネ
ルギーを供給するようにしている。しかし、これらの熱
エネルギーは有効に回収されていないのが実状である。
【0003】具体的に説明すると、たとえば、窯等の容
器を有する高温プロセス部1において、容器を加熱して
ある物を作ると、通常、その温度を下げてから作った物
を取り出すようにしており、この際、熱エネルギーを回
収して他の加熱プロセス等に利用できれば省エネルギー
化を図ることができることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、バッチプラ
ントの場合、連続プラントとは異なり、上記プロセス部
1,2,3の如く、各プロセス同士のタイミングが合わ
ない場合が多いため、すなわち、加熱プロセスと冷却プ
ロセスのタイミングを合わせることが困難であるため、
これまでは、捨てられる熱エネルギーを回収して有効利
用することが困難であった。
【0005】因に、一部では、蒸気を媒体として熱回収
を図るようにしたものはあるが、必要なときに熱エネル
ギーを供給できるものではない。
【0006】そこで、本発明は、回収した熱エネルギー
を効率よく蓄えておくことができるようにし、且つ必要
なときに熱エネルギーを供給することができるようなバ
ッチプラント用熱回収装置を提供しようとするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、設定蓄熱温度に相対的に高低差のある複
数の蓄熱槽を備えて、該各蓄熱槽に接続した作動流体の
循環管を、バッチプラントの所要の熱回収部に導くよう
にし、且つ圧縮機で圧縮した冷媒を凝縮用熱交換部を通
した後蒸発用熱交換部を通して上記圧縮機に戻すように
してあるヒートポンプを、設定蓄熱温度が相対的に高い
方の上記蓄熱槽内に凝縮用熱交換部が、又、設定蓄熱温
度が相対的に低い方の上記蓄熱槽内に蒸発用熱交換部が
それぞれ導入されるように設置した構成とする。
【0008】作動流体の吸熱により熱回収部から回収し
た熱エネルギーは、ヒートポンプの運転による蓄熱槽で
設定温度に蓄熱されることになり、熱回収部で熱エネル
ギーが必要になったときに、蓄熱槽で蓄熱させておいた
熱エネルギーを放熱により与えるようにする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0010】図1は本発明の実施の一形態を示すもの
で、熱回収部として、たとえば、高温プロセス部1、中
温プロセス部2、低温プロセス部3を有するバッチプラ
ント4において、上記高温プロセス部1からの熱回収を
行うために、高温用蓄熱槽5を設けて、該高温用蓄熱槽
5に接続した循環管6を上記高温プロセス部1に導くよ
うにし、又、上記中温プロセス部2からの熱回収を行う
ために、中温用蓄熱槽7を設けて、該中温用蓄熱槽7に
接続した循環管8を上記中温プロセス部2に導くように
し、更に、上記低温プロセス部3からの熱回収を行うた
めに、低温用蓄熱槽9を設けて、該低温用蓄熱槽9に接
続した循環管10を上記低温プロセス部3に導くように
し、且つ上記各循環管6,8,10の途中に、それぞれ
作動流体としてのブライン11の流通、停止を行わせる
循環ポンプ12,13,14を装備させる。
【0011】又、圧縮機15aで圧縮した冷媒(熱媒)
16aを、凝縮用熱交換部17aを通して凝縮させた
後、膨張弁18aを経て減圧してから蒸発用熱交換部1
9aを通して上記圧縮機15aへ戻すようにしてあるヒ
ートポンプ20aと、同様に、圧縮機15bで圧縮した
冷媒16bを、凝縮用熱交換部17bを通して凝縮させ
た後、膨張弁18bを経て減圧してから蒸発用熱交換部
19bを通して上記圧縮機15bへ戻すようにしてある
ヒートポンプ20bとを備え、上記ヒートポンプ20a
の凝縮用熱交換部17aを高温用蓄熱槽5に導入して該
高温用蓄熱槽5内のブライン11を加熱できるようにす
ると共に、蒸発用熱交換部19aを中温用蓄熱槽7に導
入して該中温用蓄熱槽7内のブライン11を冷却できる
ようにし、一方、上記ヒートポンプ20bの凝縮用熱交
換部17bを中温用蓄熱槽7に導入して該中温用蓄熱槽
7内のブライン11を加熱できるようにすると共に、蒸
発用熱交換部19bを低温用蓄熱槽9に導入して該低温
用蓄熱槽9内のブライン11を冷却できるようにする。
【0012】なお、本実施の形態では、ヒートポンプ2
0aの冷媒16aとしては炭化水素を、又、ヒートポン
プ20bの冷媒としてはフロンを採用している。
【0013】高温用蓄熱槽5の循環管6に装備されてい
る循環ポンプ12を駆動すると、高温用蓄熱槽5内のブ
ライン11が循環管6内を流通させられることにより、
高温プロセス部1の熱を吸熱して、たとえば、100℃
程度の温度として高温用蓄熱槽5内に回収することがで
きる。又、同様に、中温用蓄熱槽7には、中温プロセス
部2の熱を、たとえば、40℃程度の温度として回収す
ることができ、低温用蓄熱槽9には、低温プロセス部3
の熱を、たとえば、3℃程度の温度として回収すること
ができる。
【0014】上記において、高温用蓄熱槽5には、ヒー
トポンプ20aの凝縮用熱交換部17aが導入され、中
温用蓄熱槽7にはヒートポンプ20aの蒸発用熱交換部
19aとヒートポンプ20bの凝縮用熱交換部17bが
導入され、低温用蓄熱槽9にはヒートポンプ20bの蒸
発用熱交換部19bが導入されているため、圧縮機15
a,15bの回転数や膨張弁18a,18bの開度を制
御することにより、凝縮用熱交換部17a,17bによ
る加熱作用と蒸発用熱交換部19a,19bによる冷却
作用を調整して、高温用蓄熱槽5内、中温用蓄熱槽7
内、低温用蓄熱槽9内のブライン11の温度を、それぞ
れ、たとえば、130℃、30℃、0℃程度の設定温度
として蓄熱させるようにする。
【0015】高温プロセス部1に熱エネルギーを与える
場合は、循環ポンプ12を駆動することにより、高温用
蓄熱槽5内のブライン11を循環管6を通して高温プロ
セス部1へ送るようにして、高温用蓄熱槽5で蓄熱して
おいた熱エネルギーを放熱により高温プロセス部1に与
えるようにする。同様に、中温プロセス部2に熱エネル
ギーを与える場合は、循環ポンプ13を駆動することに
より、中温用蓄熱槽7で蓄熱しておいた熱エネルギーを
ブライン11の流通を介して放熱により与えるように
し、又、低温プロセス部3に熱エネルギーを与える場合
は、循環ポンプ14を駆動することにより、低温用蓄熱
槽9で蓄熱しておいた熱エネルギーを流通を介して放熱
により与えるようにする。なお、この際、各温度レベル
のエネルギー使用量がアンバランスになる場合は、ボイ
ラ又は冷凍機を用いてバランスをとるようにすればよ
い。
【0016】このように、本発明では、高温プロセス部
1、中温プロセス部2、低温プロセス部3等で不要とな
った熱エネルギーを回収して蓄熱槽5,7,9等で蓄熱
しておくことができるので、加熱プロセスと冷却プロセ
スのタイミングによらず、熱エネルギーが必要となった
ときにいつでも供給することができ、積極的に省エネル
ギー化を図ることができる。
【0017】次に、図2は本発明の他の実施の形態を示
すもので、図1に示したものと同様な構成において、高
温用蓄熱槽5と中温用蓄熱槽7との間にヒートポンプ2
0aを、又、中温用蓄熱槽7と低温用蓄熱槽9との間に
ヒートポンプ20bをそれぞれ設置することに代えて、
高温用蓄熱槽5と低温用蓄熱槽9との間にヒートポンプ
20aを、又、高温用蓄熱槽5と中温用蓄熱槽7との間
にヒートポンプ20bをそれぞれ設置したものである。
なお、図1に示したものと同一部分には同一符号が付し
てある。
【0018】図2に示す実施の形態の場合にも、圧縮機
15a,15bの回転数や膨張弁18a,18bの開度
を制御することにより、凝縮用熱交換部17a,17b
による加熱作用と蒸発用熱交換部19a,19bによる
冷却作用を調整して、各蓄熱槽5,7,9内のブライン
11の温度を蓄熱させておくことができるので、加熱プ
ロセスと冷却プロセスのタイミングによらず熱エネルギ
ーが必要となったときにいつでも供給することができ
る。
【0019】ここで、図2に示す方式と図3に示す従来
方式とを比較検討する。
【0020】高温プロセス部1、中温プロセス部2、低
温プロセス部3を運転する場合に、それぞれQ1
2 、Q3 の熱エネルギーが必要であるとする。このと
き、図2の方式におけるトータル入力エネルギーをQA
+QB とし、図3の方式におけるトータル入力エネルギ
ーをQS +QC +QR (但し、QS :ボイラ燃料+ポン
プ動力、QC :冷水塔ファン動力+ポンプ動力、QR
冷凍機コンプレッサ動力+ファン動力)とする。
【0021】上記において、図3の方式のボイラ23の
効率を考えると、Q1 <QS (ボイラ効率は90%前
後)となる。一方、図2の方式の場合、Q1 はヒートポ
ンプ20a,20bで供給するので、Q1 >QA +QB
となる。
【0022】よって、QS +QC +QR >QA +QB
なり、図2の方式の方が省エネルギー化となる。
【0023】なお、ヒートポンプ20a,20bで用い
る冷媒16a,16bと蓄熱槽5,7,9側で用いる作
動流体は、バッチプラント4の熱回収部の温度条件によ
って適宜選定し得ること、又、実施の形態では、設定蓄
熱温度が異なる蓄熱槽を3段配置として設けた場合を示
したが、熱回収部の数、温度に応じて任意に段数を選定
し得ること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。
【0024】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のバッチプラン
ト用熱回収装置によれば、設定蓄熱温度に相対的に高低
差のある複数の蓄熱槽を備えて、該各蓄熱槽に接続した
作動流体の循環管を、バッチプラントの所要の熱回収部
に導くようにし、且つ圧縮機で圧縮した冷媒を凝縮用熱
交換部を通した後蒸発用熱交換部を通して上記圧縮機に
戻すようにしてあるヒートポンプを、設定蓄熱温度が相
対的に高い方の上記蓄熱槽内に凝縮用熱交換部が、又、
設定蓄熱温度が相対的に低い方の上記蓄熱槽内に蒸発用
熱交換部がそれぞれ導入されるように設置した構成とし
てあるので、熱回収部から熱エネルギーを吸熱により回
収して蓄熱槽で設定温度に蓄熱させておくことができ、
必要なときにいつでも熱エネルギーを与えることができ
ることにより、バッチプラントにおいて積極的に省エネ
ルギー化を図ることができる、という優れた効果を発揮
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバッチプラント用熱回収装置の実施の
一形態を示す概略図である。
【図2】本発明の他の実施の形態を示す概略図である。
【図3】バッチプラントにおける従来のエネルギー供給
方式の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 高温プロセス部(熱回収部) 2 中温プロセス部(熱回収部) 3 低温プロセス部(熱回収部) 4 バッチプラント 5 高温用蓄熱槽 6 循環管 7 中温用蓄熱槽 8 循環管 9 低温用蓄熱槽 10 循環管 11 ブライン(作動流体) 15a,15b 圧縮機 16a,16b 冷媒 17a,17b 凝縮用熱交換部 19a,19b 蒸発用熱交換部 20a,20b ヒートポンプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 設定蓄熱温度に相対的に高低差のある複
    数の蓄熱槽を備えて、該各蓄熱槽に接続した作動流体の
    循環管を、バッチプラントの所要の熱回収部に導くよう
    にし、且つ圧縮機で圧縮した冷媒を凝縮用熱交換部を通
    した後蒸発用熱交換部を通して上記圧縮機に戻すように
    してあるヒートポンプを、設定蓄熱温度が相対的に高い
    方の上記蓄熱槽内に凝縮用熱交換部が、又、設定蓄熱温
    度が相対的に低い方の上記蓄熱槽内に蒸発用熱交換部が
    それぞれ導入されるように設置した構成を有することを
    特徴とするバッチプラント用熱回収装置。
JP31367499A 1999-11-04 1999-11-04 バッチプラント用熱回収装置 Pending JP2001133060A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011058367A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Nippon Eco Solutions Inc 複合エネルギー利用システム
JP2014098366A (ja) * 2012-11-15 2014-05-29 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 蓄熱発電装置及びその制御方法
JP2014134310A (ja) * 2013-01-08 2014-07-24 Tokyo Electric Power Co Inc:The 熱供給システム
JP2015045483A (ja) * 2013-08-29 2015-03-12 文雄 高崎 発電システム及び発電方法
JP2016138722A (ja) * 2015-01-28 2016-08-04 三浦工業株式会社 蓄熱タンク及び蓄熱タンクを備えた熱交換システム

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