(57)【要約】【課題】蒸気ドレンの熱エネルギーを有効に活用することのできる蒸気システムを提供すること。【解決手段】蒸気システム１は、ボイラ缶体に供給した第１ボイラ給水をバーナにより加熱して第１蒸気を発生させる第１蒸気発生装置１０と、第１蒸気発生装置１０で発生した第１蒸気を利用する高圧蒸気利用設備１００と、高圧蒸気利用設備１００から排出された蒸気ドレンを回収して再蒸発させ、第２蒸気と温水とを発生させる第２蒸気発生装置２０と、第２蒸気発生装置２０で発生した温水を熱源流体として第２ボイラ給水を加熱して第３蒸気を発生させる第３蒸気発生装置３０と、第２蒸気発生装置２０で発生した第２蒸気及び第３蒸気発生装置３０で発生した第３蒸気を利用する低圧蒸気利用設備１１０と、第３蒸気発生装置３０で利用後の温水及び補給水を第１ボイラ給水及び／又は第２ボイラ給水として貯留する給水タンク４０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ缶体に供給した第１ボイラ給水をバーナにより加熱して第１蒸気を発生させる第１蒸気発生装置と、
前記第１蒸気発生装置で発生した第１蒸気を利用する高圧蒸気利用設備と、
前記高圧蒸気利用設備から排出された蒸気ドレンを回収して再蒸発させ、第２蒸気と温水とを発生させる第２蒸気発生装置と、
前記第２蒸気発生装置で発生した温水を熱源流体として第２ボイラ給水を加熱して第３蒸気を発生させる第３蒸気発生装置と、
前記第２蒸気発生装置で発生した第２蒸気及び前記第３蒸気発生装置で発生した第３蒸気を利用する低圧蒸気利用設備と、
前記第３蒸気発生装置で利用後の温水及び補給水を第１ボイラ給水及び／又は第２ボイラ給水として貯留する給水タンクと、を備える蒸気システム。
【請求項２】
前記第２蒸気発生装置は、蒸気ドレンを再蒸発させて第２蒸気と温水とに分離するフラッシュタンクを有して構成され；前記第３蒸気発生装置は、温水を熱源流体として流通させるチューブ、及び前記チューブに第２ボイラ給水をボイラ水として噴霧する噴霧ノズルが容器内部に配置された蒸発器を有して構成され、
前記フラッシュタンクで分離した温水を前記チューブに供給する第１温水ラインと、
前記チューブを通過後の温水を前記給水タンクに供給する第２温水ラインと、
前記第１温水ラインに設けられた第１流量調整弁と、
前記第２温水ラインに設けられた第２流量調整弁と、
前記第１流量調整弁の下流側の前記第１温水ラインを流通する温水の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて前記第２流量調整弁の開度を制御する制御手段と、を備える請求項１に記載の蒸気システム。
【請求項３】
前記第１流量調整弁の下流側の前記第１温水ラインから分岐し、前記第１温水ラインを流通する温水を前記給水タンクに供給するバイパスラインと、
前記バイパスラインに設けられるバイパス弁と、
前記フラッシュタンクの水位を検出する水位検出手段と、を備え、
前記制御手段は、水位検出手段の検出水位に基づいて前記第１流量調整弁及び前記バイパス弁の開度を制御する請求項２に記載の蒸気システム。
【請求項４】
前記第１蒸気発生装置で発生させた第１蒸気を送気する第１蒸気送気ラインと、
前記第３蒸気発生装置で発生させた第３蒸気を前記第１蒸気送気ラインに供給する第３蒸気送気ラインと、
前記第１蒸気送気ラインと前記第３蒸気送気ラインとの接続部分に設けられ、第１蒸気を駆動流体として第３蒸気を吸引するエゼクタと、
第２蒸気発生装置で発生させた第２蒸気を、前記エゼクタの吐出側の前記第１蒸気送気ラインに合流させる第２蒸気送気ラインと、を備える請求項１〜３のいずれかに記載の蒸気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気ドレンの熱エネルギーを有効に活用することのできる蒸気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１及び２に示されるように、フラッシュ蒸気発生装置は、蒸気システムに組み込まれて使用され、高圧蒸気利用設備から排出される０．５〜０．８ＭＰａ程度の有圧蒸気ドレン（蒸気凝縮水）をフラッシュタンクに回収し、この回収した蒸気ドレンをフラッシュタンクの内部で再蒸発させてフラッシュ蒸気と温水とに分離すると共に、フラッシュ蒸気を低圧蒸気利用設備に供給するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−７７６２号公報
【特許文献２】特開２００９−１９８０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フラッシュ蒸気の発生に伴って分離された温水は、蒸気ボイラの給水タンクに回収されてボイラ給水として利用されている。しかしながら、フラッシュタンクから排出される温水は０．０５〜０．３ＭＰａ程度の飽和水であるため、給水タンクで大気開放されると、フラッシュ蒸気が発生することがある。例えば、給水タンクの貯留水が常温であれば、温水の持つエンタルピーは貯留水の加熱に全て使うことができる。一方、給水タンクの貯留水が予熱により高温になっていると、温水の持つエンタルピーが余ってフラッシュ蒸気が発生する。給水タンクで発生するフラッシュ蒸気は利用されずに排出されるため、蒸気ドレンの熱エネルギーが有効に活用されない状態になってしまう。
【０００５】
従って、本発明は、蒸気ドレンの熱エネルギーを有効に活用することのできる蒸気システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ボイラ缶体に供給した第１ボイラ給水をバーナにより加熱して第１蒸気を発生させる第１蒸気発生装置と、前記第１蒸気発生装置で発生した第１蒸気を利用する高圧蒸気利用設備と、前記高圧蒸気利用設備から排出された蒸気ドレンを回収して再蒸発させ、第２蒸気と温水とを発生させる第２蒸気発生装置と、前記第２蒸気発生装置で発生した温水を熱源流体として第２ボイラ給水を加熱して第３蒸気を発生させる第３蒸気発生装置と、前記第２蒸気発生装置で発生した第２蒸気及び前記第３蒸気発生装置で発生した第３蒸気を利用する低圧蒸気利用設備と、前記第３蒸気発生装置で利用後の温水及び補給水を第１ボイラ給水及び／又は第２ボイラ給水として貯留する給水タンクと、を備える蒸気システムに関する。
【０００７】
また、前記第２蒸気発生装置は、蒸気ドレンを再蒸発させて第２蒸気と温水とに分離するフラッシュタンクを有して構成され；前記第３蒸気発生装置は、温水を熱源流体として流通させるチューブ、及び前記チューブに第２ボイラ給水をボイラ水として噴霧する噴霧ノズルが容器内部に配置された蒸発器を有して構成され、前記フラッシュタンクで分離した温水を前記チューブに供給する第１温水ラインと、前記チューブを通過後の温水を前記給水タンクに供給する第２温水ラインと、前記第１温水ラインに設けられた第１流量調整弁と、前記第２温水ラインに設けられた第２流量調整弁と、前記第１流量調整弁の下流側の前記第１温水ラインを流通する温水の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて前記第２流量調整弁の開度を制御する制御手段と、を備えることが好ましい。
【０００８】
また、蒸気システムは、前記第１流量調整弁の下流側の前記第１温水ラインから分岐し、前記第１温水ラインを流通する温水を前記給水タンクに供給するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられるバイパス弁と、前記フラッシュタンクの水位を検出する水位検出手段と、を備え、前記制御手段は、水位検出手段の検出水位に基づいて前記第１流量調整弁及び前記バイパス弁の開度を制御することが好ましい。
【０００９】
また、蒸気システムは、前記第１蒸気発生装置で発生させた第１蒸気を送気する第１蒸気送気ラインと、前記第３蒸気発生装置で発生させた第３蒸気を前記第１蒸気送気ラインに供給する第３蒸気送気ラインと、前記第１蒸気送気ラインと前記第３蒸気送気ラインとの接続部分に設けられ、第１蒸気を駆動流体として第３蒸気を吸引するエゼクタと、第２蒸気発生装置で発生させた第２蒸気を、前記エゼクタの吐出側の前記第１蒸気送気ラインに合流させる第２蒸気送気ラインと、を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の蒸気システムによれば、蒸気ドレンの熱エネルギーを有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る蒸気システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の蒸気システムの好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の蒸気システム１は、高圧蒸気（例えば、０．８ＭＰａ以上の蒸気）を利用する高圧蒸気利用設備、及び低圧蒸気（例えば、０．２ＭＰａ以下の蒸気）を利用する低圧蒸気利用設備を有する蒸気利用設備において好適に用いられる。
蒸気システム１は、高圧蒸気利用設備１００と、低圧蒸気利用設備１１０と、第１蒸気発生装置１０と、第２蒸気発生装置２０と、第３蒸気発生装置３０と、給水タンク４０と、制御手段としての制御装置５０と、を備える。
また、蒸気システム１は、蒸気及び水等の流体を流通させるラインとして、高圧設備向けラインＬ１と、ドレンラインＬ２と、第１温水ラインＬ３と、第２温水ラインＬ４と、バイパスラインＬ５と、第１蒸気送気ラインＬ６と、第２蒸気送気ラインＬ７と、第３蒸気送気ラインＬ８と、補給水ラインＬ９と、を備える。尚、本明細書において「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【００１３】
高圧蒸気利用設備１００は、熱源として、高圧蒸気（例えば、０．８ＭＰａ以上の蒸気）を利用する。高圧蒸気利用設備１００としては、例えば、リネン等のクリーニング工場における乾燥機やロールアイロナーが挙げられる。
低圧蒸気利用設備１１０は、熱源として、低圧蒸気（例えば、０．２ＭＰａ以下の蒸気）を利用する。低圧蒸気利用設備１１０としては、例えば、クリーニング工場における連続洗濯機の洗濯槽が挙げられる。
【００１４】
第１蒸気発生装置１０は、第１蒸気（例えば、０．８ＭＰａ以上の高圧蒸気）を発生させる。本実施形態では、第１蒸気発生装置１０は、複数台の小型貫流ボイラ１１と、蒸気ヘッダ１２と、集合蒸気ライン１３と、を備える。
小型貫流ボイラ１１は、ボイラ缶体及びバーナ（いずれも図示せず）を含んで構成され、第１ボイラ給水をバーナにより加熱して第１蒸気を発生させる。蒸気ヘッダ１２は、複数台の小型貫流ボイラ１１で発生させた蒸気を集合させる。集合蒸気ライン１３は、複数台の小型貫流ボイラ１１で発生させた第１蒸気を蒸気ヘッダ１２に供給する。
第１蒸気発生装置１０において発生した第１蒸気は、蒸気ヘッダ１２から高圧蒸気利用設備１００に供給される。
【００１５】
第２蒸気発生装置２０は、高圧蒸気利用設備１００から排出された蒸気ドレンから、第２蒸気（例えば、０．２ＭＰａ程度の低圧蒸気）を発生させる。本実施形態では、第２蒸気発生装置２０は、フラッシュ蒸気発生装置により構成される。第２蒸気発生装置２０は、フラッシュタンク２１と、水位検出手段としての水位センサ２２と、を備える。
フラッシュタンク２１は、圧力容器により構成され、高圧蒸気利用設備１００から排出された蒸気ドレンを回収し、この回収した蒸気ドレンを再蒸発させて第２蒸気と温水とに分離する。フラッシュタンク２１において蒸気ドレンから分離された温水は、第２蒸気よりも低圧（例えば、０．１５ＭＰａ以下）の飽和水である。
水位センサ２２は、フラッシュタンク２１における温水の水位を検出する。水位センサ２２は、例えば、複数本の電極棒を利用したレベルスイッチである。
【００１６】
第３蒸気発生装置３０は、第２蒸気発生装置２０において分離された温水（有圧の飽和水）を熱源利用してボイラ水を蒸発させて第３蒸気（例えば、０．１ＭＰａ程度の低圧蒸気）を発生させる。本実施形態では、第３蒸気発生装置３０は、シェルアンドチューブ型の蒸発器を備える蒸気発生装置により構成される。
【００１７】
第３蒸気発生装置３０は、蒸発器３１と、蒸発器３１の内部に配置されたチューブ３１１及び噴霧ノズル３１２と、水ヘッダ３２と、水位センサ３３と、水噴霧ライン３４と、を備える。
蒸発器３１は、圧力容器により構成され、第３蒸気を発生させる。チューブ３１１は、蒸発器３１の内部に水平方向に延びて配置される。チューブ３１１の内部には、熱源流体としての温水が流通する。噴霧ノズル３１２は、蒸発器３１の内部におけるチューブ３１１よりも上方に配置される。この噴霧ノズル３１２は、チューブ３１１に向けてボイラ水を噴霧する。
【００１８】
水ヘッダ３２は、蒸発器３１の下方に配置される。水ヘッダ３２には、後述する補給水ラインＬ９から供給される第２ボイラ給水がボイラ水として貯留されると共に、蒸発器３１の内部で蒸気にならなかったボイラ水が貯留される。蒸発器３１と水ヘッダ３２とは、配管３５を介して接続される。
【００１９】
水位センサ３３は、水ヘッダ３２の内部に貯留されるボイラ水の水位を検出する。水位センサ３３は、例えば、複数本の電極棒を利用したレベルスイッチである。
【００２０】
水噴霧ライン３４は、水ヘッダ３２と、噴霧ノズル３１２とを接続し、水ヘッダ３２に貯留されたボイラ水を噴霧ノズル３１２に供給する。水噴霧ライン３４には、水噴霧ポンプ３４１が配置されている。
水噴霧ポンプ３４１は、水ヘッダ３２に貯留されたボイラ水を噴霧ノズル３１２まで汲み上げる。
【００２１】
以上の第３蒸気発生装置３０によれば、まず、熱源となる温水が、チューブ３１１に供給される。チューブ３１１に供給された温水は、蒸発器３１の内部を流通する。一方、蒸発器３１の内部においては、噴霧ノズル３１２からチューブ３１１に向けて、ボイラ水が噴霧される。また、蒸発器３１の内部は、負圧（例えば、−０．０４ＭＰａ程度）に維持されている。これにより、チューブ３１１を流通する温水は、噴霧されたボイラ水によって熱を奪われて降温し排出される。
【００２２】
また、温水が流通するチューブ３１１には、噴霧ノズル３１２からボイラ水が噴霧されることで、表面に薄い液膜が形成される。このように、負圧に維持された状態において、チューブ３１１の表面に薄い液膜が形成されることによって、チューブ３１１内を流通する温水と、噴霧ノズル３１２によって噴霧されるボイラ水との温度差が比較的小さい場合であっても効率的に低圧蒸気を発生させることが可能になる。
【００２３】
給水タンク４０は、第３蒸気発生装置３０で利用後の温水及び補給水（常温の新水）を貯留する。給水タンク４０に貯留された水は、第１ボイラ給水及び／又は第２ボイラ給水として、第１蒸気発生装置１０（複数の小型貫流ボイラ１１）及び／又は第３蒸気発生装置（水ヘッダ３２）に供給される。
【００２４】
制御装置５０は、記憶部及び制御部を備える。制御装置５０は、記憶部に記憶された情報及び各種センサにより検出された情報に基づいて、各種ポンプ、弁等を制御することで蒸気システム１全体の動作を制御する。制御装置５０による制御の詳細については後述する。
【００２５】
次に、蒸気システム１を構成する各ラインについて説明する。
高圧設備向けラインＬ１は、第１蒸気発生装置１０（蒸気ヘッダ１２）と、高圧蒸気利用設備１００と、を接続する。高圧設備向けラインＬ１は、第１蒸気発生装置１０で発生させた第１蒸気を高圧蒸気利用設備１００に供給する。
【００２６】
ドレンラインＬ２は、高圧蒸気利用設備１００と、第２蒸気発生装置２０（フラッシュタンク２１）と、を接続する。ドレンラインＬ２は、高圧蒸気利用設備１００から排出された蒸気ドレンをフラッシュタンク２１に供給する。ドレンラインＬ２には、スチームトラップ８１が配置される。スチームトラップ８１は、高圧蒸気利用設備１００において発生した蒸気ドレンを排出し、かつ、第１蒸気のドレンラインＬ２側への流出を防ぐ。
【００２７】
第１温水ラインＬ３は、第２蒸気発生装置２０（フラッシュタンク２１）と、第３蒸気発生装置３０（チューブ３１１）と、を接続する。より詳細には、第１温水ラインＬ３の上流側は、フラッシュタンク２１の下部に接続され、下流側がチューブ３１１の上流側の端部に接続される。第１温水ラインＬ３は、フラッシュタンク２１において、蒸気ドレンから分離された温水をチューブ３１１に供給する。
【００２８】
第１温水ラインＬ３には、第１流量調整弁Ｖ１、温水流量センサ８２、圧力検出手段としての温水圧力センサ８３及び温水温度センサ８４が配置される。第１流量調整弁Ｖ１は、開度調整可能なモータバルブ等により構成され、第１温水ラインＬ３を流通する温水の流量を調整する。温水流量センサ８２は、第１流量調整弁Ｖ１よりも下流側に配置され、第１温水ラインＬ３を第３蒸気発生装置３０側に向けて流通する温水の流量を検出する。
温水圧力センサ８３は、第１流量調整弁Ｖ１よりも下流側に配置される。温水圧力センサ８３は、第１流量調整弁Ｖ１の下流側において第１温水ラインＬ３を流通する温水の圧力を検出する。温水温度センサ８４は、第１流量調整弁Ｖ１よりも下流側に配置される。温水温度センサ８４は、第１温水ラインＬ３を流通する温水の温度を検出する。
【００２９】
第２温水ラインＬ４は、第３蒸気発生装置３０（チューブ３１１）と、給水タンク４０と、を接続する。より詳細には、第２温水ラインＬ４の上流側は、チューブ３１１の下流側の端部に接続され、下流側は給水タンク４０の上部に接続される。第２温水ラインＬ４は、チューブ３１１を通過後の温水を給水タンク４０に供給する。
第２温水ラインＬ４には、第２流量調整弁Ｖ２及び給水熱交換器８５が配置される。第２流量調整弁Ｖ２は、開度調整可能なモータバルブ等により構成され、第２温水ラインＬ４を流通する温水の流量を調整する。
給水熱交換器８５は、第２温水ラインＬ４における第２流量調整弁Ｖ２よりも上流側に配置される。給水熱交換器８５は、第２温水ラインＬ４を流通する温水と第３蒸気発生装置３０（水ヘッダ３２）に供給される第２ボイラ給水との間で熱交換を行い、第２ボイラ給水を予熱する。
【００３０】
バイパスラインＬ５は、第１温水ラインＬ３における第１流量調整弁Ｖ１の下流側と、第２温水ラインＬ４における第２流量調整弁Ｖ２の下流側とを接続する。即ち、バイパスラインＬ５は、第１流量調整弁Ｖ１の下流側の第１温水ラインＬ３から分岐しており、第１温水ラインＬ３を流通する温水を、第３蒸気発生装置３０を通過させることなく給水タンク４０に供給する。
バイパスラインＬ５には、バイパス弁Ｖ３が配置される。バイパス弁Ｖ３は、開度調整可能なモータバルブ等により構成され、バイパスラインＬ５を流通する温水の流量を調整する。
【００３１】
第１蒸気送気ラインＬ６は、第１蒸気発生装置１０で発生させた第１蒸気を送気する。本実施形態では、第１蒸気送気ラインＬ６は、第１蒸気発生装置１０（蒸気ヘッダ１２）と低圧蒸気利用設備１１０とを接続し、第１蒸気を低圧蒸気利用設備１１０に向けて送気する。第１蒸気送気ラインＬ６は、メイン蒸気送気ラインＬ６１と、サブ蒸気送気ラインＬ６２と、を備える。
【００３２】
メイン蒸気送気ラインＬ６１には、エゼクタ８６と、上流側圧力センサ８７と、下流側圧力センサ８８と、第１蒸気送気弁Ｖ４と、が配置される。
エゼクタ８６は、第１蒸気送気ラインＬ６（メイン蒸気送気ラインＬ６１）を流れる第１蒸気を駆動蒸気として、後述する第３蒸気送気ラインＬ８から供給される第３蒸気を吸引する。そして、第２蒸気と同程度の圧力の蒸気（例えば、０．２ＭＰａ程度の低圧蒸気）を低圧蒸気利用設備１１０に供給する。
【００３３】
上流側圧力センサ８７は、メイン蒸気送気ラインＬ６１におけるエゼクタ８６の上流側に配置される。上流側圧力センサ８７は、エゼクタ８６の上流側において第１蒸気送気ラインＬ６を流通する第１蒸気の圧力を検出する。
下流側圧力センサ８８は、メイン蒸気送気ラインＬ６１におけるエゼクタ８６の上流側に配置される。下流側圧力センサ８８は、エゼクタ８６の下流側において第１蒸気送気ラインＬ６を流通する蒸気の圧力を検出する。
第１蒸気送気弁Ｖ４は、メイン蒸気送気ラインＬ６１におけるエゼクタ８６と上流側圧力センサ８７との間に配置される。第１蒸気送気弁Ｖ４は、開度調整可能なモータバルブ等により構成され、メイン蒸気送気ラインＬ６１を流通する第１蒸気の流量を調整する。
【００３４】
サブ蒸気送気ラインＬ６２は、メイン蒸気送気ラインＬ６１における上流側圧力センサ８７よりも上流側から分岐し、下流側圧力センサ８８よりも下流側においてメイン蒸気送気ラインＬ６１に合流する。サブ蒸気送気ラインＬ６２には、圧力調整弁８９が配置される。圧力調整弁８９は、例えば、機械式の減圧弁により構成され、第１蒸気を所定の圧力（例えば、エゼクタ８６の吐出側の蒸気圧力と同じ圧力）に減圧する。これにより、メイン蒸気送気ラインＬ６１からサブ蒸気送気ラインＬ６２に供給された第１蒸気は、圧力調整弁８９により減圧されてメイン蒸気送気ラインＬ６１に再び合流される。
【００３５】
第２蒸気送気ラインＬ７は、第２蒸気発生装置２０で発生させた第２蒸気を送気する。本実施形態では、第２蒸気送気ラインＬ７は、第２蒸気発生装置２０（フラッシュタンク２１）と、第１蒸気送気ラインＬ６（メイン蒸気送気ラインＬ６１）におけるエゼクタ８６よりも下流側と、を接続し、第２蒸気をエゼクタ８６の吐出側の第１蒸気送気ラインＬ６に合流させる。
第２蒸気送気ラインＬ７には、第２蒸気圧力センサ９１及び第２蒸気送気弁Ｖ５が配置される。第２蒸気圧力センサ９１は、第２蒸気送気ラインＬ７を流通する第２蒸気の圧力を検出する。第２蒸気送気弁Ｖ５は、第２蒸気圧力センサ９１の下流側に配置される。第２蒸気送気弁Ｖ５は、開度調整可能なモータバルブ等により構成され、第２蒸気送気ラインＬ７を流通する第２蒸気の流量を調整する。
【００３６】
第３蒸気送気ラインＬ８は、第３蒸気発生装置３０で発生させた第３蒸気を送気する。本実施形態では、第３蒸気送気ラインＬ８は、第３蒸気発生装置３０（蒸発器３１）とエゼクタ８６とを接続し、第３蒸気をエゼクタ８６により吸引させて第１蒸気に合流させ、第１蒸気送気ラインＬ６（メイン蒸気送気ラインＬ６１）に供給する。
第３蒸気送気ラインＬ８には、第３蒸気送気弁Ｖ６、第３蒸気圧力センサ９２及び第３蒸気流量センサ９３が配置される。
【００３７】
第３蒸気送気弁Ｖ６は、開度調整可能なモータバルブ等により構成され、第３蒸気送気ラインＬ８を流通する第３蒸気の流量を調整する。第３蒸気圧力センサ９２は、第３蒸気送気弁Ｖ６よりも上流側に配置される。第３蒸気圧力センサ９２は、第３蒸気送気ラインＬ８を流通する第３蒸気の圧力を検出する。第３蒸気流量センサ９３は、第３蒸気圧力センサ９２よりも上流側に配置される。第３蒸気流量センサ９３は、第３蒸気送気ラインＬ８を流れる第３蒸気の流量を検出する。
【００３８】
補給水ラインＬ９は、第１蒸気発生装置１０（複数の小型貫流ボイラ１１）にボイラ給水（第１ボイラ給水）を供給する第１補給水ラインＬ９１と、第１補給水ラインＬ９１から分岐して第３蒸気発生装置３０にボイラ給水（第２ボイラ給水）を供給する第２補給水ラインＬ９２と、を備える。
【００３９】
第２補給水ラインＬ９２には、補給水ポンプ９４及び給水熱交換器８５が配置される。補給水ポンプ９４は、給水タンク４０に貯留されたボイラ給水を第３蒸気発生装置３０に送り出す。給水熱交換器８５は、第２補給水ラインＬ９２を流通する第２ボイラ給水と第２温水ラインＬ４を流通する温水との間で熱交換を行い、第２ボイラ給水を予熱する。
尚、複数の小型貫流ボイラ１１のそれぞれは、給水タンク４０に貯留されたボイラ給水をボイラ缶体に供給するための給水ポンプ（図示せず）を有している。
【００４０】
次に、蒸気システム１の動作について説明する。
本実施形態の蒸気システム１では、まず、第１蒸気発生装置１０（小型貫流ボイラ１１）において、第１蒸気（例えば、０．８ＭＰａ以上の高圧蒸気）が発生される。第１蒸気は、高圧設備向けラインＬ１を通じて高圧蒸気利用設備１００に供給されると共に、第１蒸気送気ラインＬ６から導出される。
【００４１】
高圧蒸気利用設備１００に供給された第１蒸気は、熱源として利用される。そして、熱源として利用された第１蒸気からは蒸気ドレンが発生する。高圧蒸気利用設備１００において発生した蒸気ドレンは、ドレンラインＬ２を介して第２蒸気発生装置２０（フラッシュタンク２１）に供給される。
【００４２】
フラッシュタンク２１において、蒸気ドレンは再蒸発され、第２蒸気（例えば、０．２ＭＰａ程度の低圧蒸気）と、温水（例えば、０．１５ＭＰａ程度の飽和水）とに分離される。フラッシュタンク２１において蒸気ドレンから分離された第２蒸気は、第２蒸気送気ラインＬ７から導出される。蒸気ドレンから分離された温水は、フラッシュタンク２１に貯留される。フラッシュタンク２１に貯留された温水の水位は、水位センサ２２により検出される。フラッシュタンク２１に貯留された温水は、第１温水ラインＬ３から排出され、第３蒸気発生装置３０（チューブ３１１）に供給される。
【００４３】
第３蒸気発生装置３０において第１温水ラインＬ３からチューブ３１１に供給された温水は、蒸発器３１の内部を流通する。一方、蒸発器３１の内部においては、噴霧ノズル３１２からチューブ３１１に向けて、ボイラ水が噴霧される。また、蒸発器３１の内部は、負圧に維持されている。これにより、蒸発器２１１の内部において、チューブ３１１の表面に噴霧されたボイラ水が蒸発して第３蒸気（例えば、０．１ＭＰａ程度の低圧蒸気）が発生する。また、チューブ３１１を流通する温水は、噴霧されたボイラ水によって熱を奪われて降温し、第２温水ラインＬ４を通じて排出される。
【００４４】
第２温水ラインＬ４を流通する温水は、給水熱交換器８５において、第２補給水ラインＬ９２を流通する第２ボイラ給水との間で熱交換を行い、第２ボイラ給水を予熱する。給水熱交換器８５において第２ボイラ給水の予熱に用いられた温水は、給水タンク４０に回収される。
【００４５】
また、第１温水ラインＬ３からは、バイパスラインＬ５が分岐しており、バイパス弁Ｖ３の開度を調整することで、第３蒸気発生装置３０で利用されない余剰の温水がバイパスラインＬ５を通じて、給水タンク４０に回収される。
【００４６】
給水タンク４０には、第２温水ラインＬ４から温水の供給が、また外部の給水ライン（図示せず）から補給水の供給が行われ、それぞれボイラ給水として貯留される。
給水タンク４０に貯留されたボイラ給水は、補給水ラインＬ９（第１補給水ラインＬ９１及び第２補給水ラインＬ９２）を通じて、第１蒸気発生装置１０及び／又は第３蒸気発生装置３０に供給される。
【００４７】
一方、低圧蒸気利用設備１１０に向けては、第１蒸気送気ラインＬ６、第２蒸気送気ラインＬ７及び第３蒸気送気ラインＬ８を通じて蒸気が供給される。
まず、第１蒸気送気ラインＬ６には、第１蒸気発生装置１０から第１蒸気（例えば、０．８ＭＰａ以上ａの高圧蒸気）が導入される。また、第３蒸気送気ラインＬ８には、第３蒸気発生装置３０から第３蒸気（例えば、０．１ＭＰａ程度の低圧蒸気）が導入される。第１蒸気送気ラインＬ６（メイン蒸気送気ラインＬ６１）と第３蒸気送気ラインＬ８との接続部分には、エゼクタ８６が設けられている。これにより、第１蒸気送気ラインＬ６を流れる第１蒸気を駆動蒸気として第３蒸気送気ラインＬ８から供給される第３蒸気が吸引される。そして、エゼクタ８６において第１蒸気と第３蒸気とが合流して、第２蒸気と同程度の圧力の蒸気（例えば、０．２ＭＰａ程度の低圧蒸気）がエゼクタ８６から吐出され、低圧蒸気利用設備１１０に供給される。
【００４８】
また、第１蒸気送気ラインＬ６を流通する第１蒸気の一部は、サブ蒸気送気ラインＬ６２に導入される。サブ蒸気送気ラインＬ６２には、圧力調整弁８９が配置されており、サブ蒸気送気ラインＬ６２を流通する第１蒸気は、圧力調整弁８９により所定の圧力（例えば、第２蒸気と同じ０．２ＭＰａ程度）に減圧されてメイン蒸気送気ラインＬ６１におけるエゼクタ８６よりも下流側に合流される。
【００４９】
第２蒸気送気ラインＬ７には、第２蒸気発生装置２０から第２蒸気（例えば、０．２ＭＰａ程度の低圧蒸気）が導入される。第２蒸気送気ラインＬ７に導入された第２蒸気は、エゼクタ８６よりも下流側において第１蒸気送気ラインＬ６（メイン蒸気送気ラインＬ６１）に合流され、低圧蒸気利用設備１１０に供給される。
【００５０】
以上の蒸気システム１によれば、第２蒸気発生装置２０（フラッシュタンク２１）において蒸気ドレンから分離された温水を熱源として、第３蒸気発生装置３０において第３蒸気を発生させ、更に、第３蒸気発生装置で熱源として利用された後の温水を給水タンク４０に貯留して、第１蒸気発生装置１０及び第３蒸気発生装置３０のボイラ給水として利用する。よって、低圧蒸気の発生量を増やしつつ、飽和度の低い温水を再利用することで、蒸気ドレンの熱エネルギーを最大限に活用することができる。
【００５１】
また、蒸気システム１は、第２温水ラインＬ４を流通する温水と補給水ラインＬ９（第２補給水ラインＬ９２）を流通するボイラ給水（第２ボイラ給水）との間で熱交換を行う給水熱交換器８５を含んで構成される。これにより、常温の新水が供給される給水タンク４０に温水を回収する前に、第２ボイラ給水の予熱に利用することで、熱エネルギーの利用効率をより高めることができる。
【００５２】
また、蒸気システム１は、第１蒸気送気ラインＬ６（メイン蒸気送気ラインＬ６１）を流通する第１蒸気により第３蒸気送気ラインＬ８を流通する第３蒸気を吸引するエゼクタ８６と、第２蒸気を送気すると共に第１蒸気送気ラインＬ６と合流し、第１蒸気送気ラインＬ６を通じて低圧蒸気利用設備１１０に接続される第２蒸気送気ラインＬ７と、を含んで構成される。これにより、第３蒸気を第２蒸気と同程度の圧力まで昇圧することで、よりエンタルピーの高い蒸気を低圧蒸気利用設備１１０に供給することができる。
【００５３】
次に、本実施形態の蒸気システム１における制御装置５０による制御について説明する。蒸気システム１では、第２蒸気発生装置２０において蒸気ドレンからフラッシュさせた第２蒸気を回収して利用し、更に温水を第３蒸気発生装置３０において熱源として利用している。ここで、本実施形態では、第２蒸気発生装置２０において発生する温水は、飽和温度が１００℃を超えた有圧の飽和水であるため、第３蒸気発生装置３０（チューブ３１１）に供給される温水は、所定の有圧状態を維持する必要がある。
【００５４】
そこで、本実施形態では、制御装置５０は、チューブ３１１を流通する温水が有圧を維持できるよう、温水圧力センサ８３の検出圧力に基いて、第２流量調整弁Ｖ２の開度を制御する。具体的には、制御装置５０は、温水圧力センサ８３により検出される温水の圧力が所定の圧力範囲に収まるように、第２流量調整弁Ｖ２の開度を制御する。これにより、第１温水ラインＬ３に供給される温水の量が少ない場合には、第２流量調整弁Ｖ２の開度を小さくすることで第２温水ラインＬ４を通過する温水の流量を減少させて、温水の圧力が維持される。また、第１温水ラインＬ３に供給される温水の量が多い場合には、第２流量調整弁Ｖ２の開度を大きくすることで第２温水ラインＬ４を通過する温水の流量を増加させて、温水の圧力が上がりすぎることが防止される。
【００５５】
また、制御装置５０は、フラッシュタンク２１から排出する温水の量（つまり、第１温水ラインＬ３に排出される温水の量）を、フラッシュタンク２１の水位に基いて制御する。具体的には、制御装置５０は、水位センサ２２により検出されるフラッシュタンク２１の温水の水位が、設定された範囲の水位となるように、第１流量調整弁Ｖ１及びバイパス弁Ｖ３の開度を制御する。
【００５６】
より詳細には、フラッシュタンク２１の水位が上昇した場合、制御装置５０は、第１流量調整弁Ｖ１を開状態とする。このとき、バイパス弁Ｖ３は閉止されている。第１流量調整弁Ｖ１を開放することで、フラッシュタンク２１に貯留された温水は、第３蒸気発生装置３０に供給される。
【００５７】
ここで、第３蒸気発生装置３０に供給される温水の量は、第２流量調整弁Ｖ２により制御されている。そのため、第３蒸気発生装置３０が停止して第２流量調整弁Ｖ２が閉止されている場合、又は、第１温水ラインＬ３における温水の有圧を維持するために第２流量調整弁Ｖ２の開度が絞られている（開度が小さくされている）場合には、第１流量調整弁Ｖ１を開放していてもフラッシュタンク２１の水位が上昇を続ける場合がある。
【００５８】
そこで、制御装置５０は、第１流量調整弁Ｖ１を開放した状態において、水位センサ２２にて検出される水位が所定の水位以上となった場合、又は第１流量調整弁Ｖ１を開放した状態において、所定時間水位が低下しなかった場合に、バイパス弁Ｖ３を開放させる。これにより、フラッシュタンク２１の水位に応じて第１流量調整弁Ｖ１の開度を調整して所定の流量で第３蒸気発生装置３０に温水を供給することでフラッシュタンク２１の水位を適切な水位に保つと共に、フラッシュタンク２１の水位が上昇しすぎた場合には、バイパス弁Ｖ３の開度を調整して過剰な温水を、第３蒸気発生装置３０をバイパスさせて給水タンク４０に供給する。よって、フラッシュタンク２１の水位を適切に保ちつつ、第３蒸気発生装置を安定的に運転させることができる。
【００５９】
更に、第３蒸気発生装置３０の給水制御に関し、制御装置５０は、温水流量センサ８２により所定の流量の温水の供給が検出され、かつ、水位センサ３３により水ヘッダ３２の水位が所定の水位未満である場合に、補給水ポンプ９４を駆動して給水タンク４０から水ヘッダ３２への第２ボイラ給水の供給を行わせる。これにより、第３蒸気発生装置３０に対して適切なタイミングで給水を行うことができる。
【００６０】
また、第３蒸気発生装置３０の運転制御に関し、制御装置５０は、温水流量センサ８２により所定の流量の温水の供給が検出され、かつ、水位センサ３３により水ヘッダ３２の水位が所定の水位以上である場合に、水噴霧ポンプ３４１を駆動させて噴霧ノズル３１２からチューブ３１１に向けて、ボイラ水を噴霧させる。これにより、第３蒸気発生装置３０を適切なタイミングで運転させて第３蒸気を発生させることができる。
【００６１】
以上、本発明の蒸気システムの好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、給水タンク４０から第３蒸気発生装置３０に第２ボイラ給水を供給する第２補給水ラインＬ９２に給水熱交換器８５を配置したが、給水タンクに貯留された温水を第２ボイラ給水として第３蒸気発生装置に供給する場合には、第２補給水ラインに給水熱交換器を設けなくてもよい。また、第３蒸気発生装置への給水源として給水タンクとは別の常温水の給水源を用い、この常温の給水源から第３蒸気発生装置にボイラ給水を供給する補給水ラインに給水熱交換器を設けてもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、一つの低圧蒸気利用設備１１０に第２蒸気及び第３蒸気を供給したが、これに限らない。即ち、蒸気システムを、利用する蒸気の圧力の異なる複数の低圧蒸気利用設備を含んで構成し、これら複数の低圧蒸気利用設備に対して、第２蒸気及び第３蒸気を個別に供給してもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、蒸気システム１を、エゼクタ８６を含んで構成し、第３蒸気を、エゼクタ８６及び第１蒸気を用いて昇圧したが、これに限らない。即ち、第３蒸気を、蒸気圧縮装置を用いて昇圧して低圧蒸気利用設備に供給してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  蒸気システム
１０  第１蒸気発生装置
２０  第２蒸気発生装置
２１  フラッシュタンク
２２  水位センサ（水位検出手段）
３０  第３蒸気発生装置
３１  蒸発器
４０  給水タンク
５０  制御装置（制御手段）
８３  温水圧力センサ（圧力検出手段）
８６  エゼクタ
１００  高圧蒸気利用設備
１１０  低圧蒸気利用設備
３１１  チューブ
３１２  噴霧ノズル
Ｌ３  第１温水ライン
Ｌ４  第２温水ライン
Ｌ５  バイパスライン
Ｌ６  第１蒸気送気ライン
Ｌ７  第２蒸気送気ライン
Ｌ８  第３蒸気送気ライン
Ｖ１  第１流量調整弁
Ｖ２  第２流量調整弁
Ｖ３  バイパス弁
【図１】
2020046141.tif 000003