(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラで発生した蒸気を蒸気配管を経由して蒸気の使用先に供給する蒸気供給系統の前記蒸気配管内のドレンの発生防止のために前記蒸気配管に設けられた放散弁の開度を制御する放散弁制御装置において、前記蒸気配管内の蒸気圧力を検出する蒸気圧力検出器で検出された前記蒸気圧力を入力し前記蒸気圧力を前記蒸気配管内の蒸気の飽和蒸気温度に変換して出力する飽和蒸気温度演算部と、前記飽和蒸気温度演算部で求められた前記飽和蒸気温度に予め定めた余裕値を加算して蒸気管理温度を演算する蒸気管理温度演算部と、前記蒸気管理温度演算部で求められた前記蒸気管理温度と前記蒸気配管内の蒸気温度を検出する蒸気温度検出器で検出された前記蒸気配管内の蒸気温度との蒸気温度偏差を求める蒸気温度偏差演算部と、前記蒸気温度偏差演算部で求められた蒸気温度偏差に基づいて前記蒸気配管内の蒸気温度が前記飽和蒸気温度以上になるように前記放散弁の開度指令を演算し前記放散弁に出力する蒸気温度調節器とを備えたことを特徴とする放散弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気ボイラで発生した蒸気を蒸気配管を経由して蒸気の使用先に供給する蒸気供給系統の蒸気配管内のドレンの発生防止のために蒸気を大気に放散する放散弁を制御する放散弁制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蒸気配管内の蒸気は周囲温度より高温であるため、蒸気の保有する熱は配管内外壁を通じて大気へ放熱される。この熱損失により蒸気は凝縮してドレンが発生する場合がある。このドレンが蒸気システム内に介在していると熱効率の低下をもたらし、さらに、蒸気配管内のドレンは管底部に溜り、高速で流れる蒸気に押されウォーターハンマーの発生を促すなどの悪影響を及ぼすことが知られている。
【０００３】
このため、蒸気配管内で発生したドレンを蒸気システムから排出するドレン回収システムを蒸気システム内に設けたものがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１のものは、発電所内のドレンタンクによりドレンを回収するだけでなく、回収されたドレンが保有する熱を有効活用して、発電効率の向上を図ったものである。
【０００４】
一方、蒸気の供給は、蒸気圧力や流量を考慮して制御されている。例えば、蒸気の供給の際に蒸気圧力を制御するのは、蒸気圧力が高すぎると蒸気配管等の設備に悪影響を及ぼすためである。そのため、蒸気圧力が許容圧力以上に上昇した場合に蒸気を大気に放散する放散弁を蒸気配管に設けたものがある（例えば特許文献２参照）。特許文献２のものは、ガスタービンの排熱回収蒸気ボイラで発生した蒸気を蒸気タービンに送る主蒸気配管に、蒸気圧力の異常上昇を防止するため放散弁を設けたものである。
【０００５】
また、蒸気の流量制御のために放散弁を設けたものがある（例えば特許文献３参照）。特許文献３のものは、特許文献２のものと同じくガスタービンの排熱回収蒸気ボイラから蒸気タービンに蒸気を送る主蒸気配管に放散弁を設け、放散弁を適宜開くことで蒸気タービンに流入する蒸気流量を制御し、ガスタービンと蒸気タービンとの出力比を調整するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８２９０号公報（請求項１等）
【特許文献２】特開２００８−７５９９６号公報（請求項１等）
【特許文献３】特開２００７−９２７２１号公報（請求項５等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のもののようにドレンタンクを設けてドレンを回収することは、発電所内など蒸気関連設備が比較的近接している場合には適しているが、蒸気ボイラで発生した蒸気を広範囲に供給する蒸気供給事業を行う場合には、供給経路が長くなり、コストが上昇するため効果的でない。また、蒸気供給事業では、ドレンの発生は蒸気のロスを意味するため、そもそもドレンの発生を防止することが望ましい。
【０００８】
一方、特許文献２や特許文献３のものでは、放散弁は蒸気の圧力や流量を制御対象としており、蒸気温度を制御するものではないので、ドレンの発生を未然に防止することができない。
【０００９】
本発明の目的は、蒸気配管内のドレンの発生を防止でき、安定して蒸気供給できる放散弁制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明に係わる放散弁制御装置は、ボイラで発生した蒸気を蒸気配管を経由して蒸気の使用先に供給する蒸気供給系統の前記蒸気配管内のドレンの発生防止のために前記蒸気配管に設けられた放散弁の開度を制御する放散弁制御装置において、前記蒸気配管内の蒸気圧力を検出する蒸気圧力検出器で検出された前記蒸気圧力を入力し前記蒸気圧力を前記蒸気配管内の蒸気の飽和蒸気温度に変換して出力する飽和蒸気温度演算部と、前記飽和蒸気温度演算部で求められた前記飽和蒸気温度に予め定めた余裕値を加算して蒸気管理温度を演算する蒸気管理温度演算部と、前記蒸気管理温度演算部で求められた前記蒸気管理温度と前記蒸気配管内の蒸気温度を検出する蒸気温度検出器で検出された前記蒸気配管内の蒸気温度との蒸気温度偏差を求める蒸気温度偏差演算部と、前記蒸気温度偏差演算部で求められた蒸気温度偏差に基づいて前記蒸気配管内の蒸気温度が前記飽和蒸気温度以上になるように前記放散弁の開度指令を演算し前記放散弁に出力する蒸気温度調節器とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の放散弁制御装置によれば、蒸気温度を考慮して蒸気配管内の蒸気温度が飽和蒸気温度以上になるように放散弁を制御するので、蒸気配管内のドレンの発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係わる放散弁制御装置が適用される蒸気供給系統の一例を示す蒸気供給系統図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる放散弁制御装置の一例を示すブロック構成図。
【図３】本発明の実施の形態における飽和蒸気温度演算部で蒸気圧力Ｐｓを飽和蒸気温度Ｔｓｏに変換する関数の一例の特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。以下の実施の形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係わる放散弁制御装置が適用される蒸気供給系統の一例を示す蒸気供給系統図である。蒸気供給系統は、蒸気を生成する蒸気ボイラ１と、蒸気ボイラ１からの蒸気供給を制御する蒸気供給弁２と、蒸気を送る蒸気配管３と、送られた蒸気を使用する複数の使用先４ａ〜４ｎと、各使用先４ａ〜４ｎへの蒸気供給を制御する使用先制御弁５ａ〜５ｎと、蒸気を大気に放散するための放散弁６とから構成されている。この放散弁６から適宜蒸気を大気に放散することで、蒸気配管３内に一定の蒸気の流れが確保され、蒸気の滞留によるドレンの発生が防止される。
【００１５】
そして、蒸気供給弁２は蒸気供給弁制御装置７で制御され、放散弁６は放散弁制御装置８で制御される。また、図１では放散弁６は蒸気配管３の終端部分に設けられた場合を示している。
【００１６】
蒸気配管３の終端に設けられた放散弁６の開度は、蒸気配管３内のドレンの発生を防止できるように放散弁制御装置８で制御され、蒸気ボイラ１と蒸気配管３との境界（蒸気ボイラ１の蒸気出口）に設けられた蒸気供給弁２の開度は、蒸気供給弁制御装置７で制御される。
【００１７】
このような蒸気供給系統での蒸気の流れは次の通りである。蒸気ボイラ１で生成された蒸気は、蒸気供給弁制御装置７により蒸気供給弁２で蒸気圧力と蒸気流量とが調整された上で蒸気配管３に送られる。蒸気配管３から使用先制御弁５ａ〜５ｎを介して使用先４ａ〜４ｎでの使用量に応じた蒸気が送られる。また、蒸気配管３内での蒸気の滞留を防ぐため、放散弁６から適宜蒸気が大気に放散され、蒸気の一定の流れが確保される。
【００１８】
蒸気ボイラ１には、十分な量の蒸気が生成可能であれば、蒸気ボイラの型式は問わない。例えば、燃料を燃焼させて蒸気を発生させる石炭蒸気ボイラ、重油蒸気ボイラ等だけでなく、ガスタービンからの排ガスを導入してその排熱で蒸気を発生させる排熱回収蒸気ボイラ等も用いられる。
【００１９】
使用先４ａ〜４ｎには、工場、ビルなど蒸気を熱源等に利用できる設備・施設が広く含まれる。蒸気配管３で蒸気が供給できる範囲であれば蒸気ボイラ１と使用先４ａ〜４ｎとの離隔は問わないが、後述するように本発明の実施の形態に係わる放散弁制御装置は、特に使用先４ａ〜４ｎが広範囲に分散している蒸気供給系統に好適に用いられる。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態に係わる放散弁制御装置の一例を示すブロック構成図である。放散弁制御装置８は、蒸気圧力検出器９で検出される蒸気配管３内の蒸気圧力Ｐｓを入力するとともに、蒸気温度検出器１０で検出される蒸気温度Ｔｓを入力する。
【００２１】
蒸気圧力検出器９で検出された蒸気圧力Ｐｓは、放散弁制御装置８の飽和蒸気温度演算部１１に入力され、飽和蒸気温度演算部１１により飽和蒸気温度Ｔｓｏに変換される。図３は、飽和蒸気温度演算部１１で蒸気圧力Ｐｓを飽和蒸気温度Ｔｓｏに変換する関数の一例の特性図である。図３に示すように、飽和蒸気温度Ｔｓは蒸気圧力Ｐｓの関数で示され、蒸気圧力Ｐｓが大きくなれば飽和蒸気温度Ｔｓも大きくなる特性を有する。飽和蒸気温度演算部１１は、この図３に示す関数に基づいて蒸気圧力Ｐｓを飽和蒸気温度Ｔｓｏに変換する。
【００２２】
次に、飽和蒸気温度演算部１１で求められた飽和蒸気温度Ｔｓｏは加算器１２に入力され、余裕値設定器１３に予め設定された余裕値αが加算され、蒸気管理温度Ｔｓｒ（＝Ｔｓｏ＋α）が求められる。この蒸気管理温度Ｔｓｒは蒸気温度Ｔｓの目標値となるので、蒸気配管３内でドレンが発生しないように、飽和蒸気温度Ｔｓｏに余裕値αを加算した値としている。加算器１２で求められた蒸気管理温度Ｔｓｒは蒸気温度偏差演算部１４に入力される。
【００２３】
蒸気温度偏差演算部１４には、加算器１２からの蒸気管理温度Ｔｓｒと蒸気温度検出器１０で検出された蒸気温度Ｔｓとが入力され、その蒸気温度偏差ΔＴｓ（＝Ｔｓｒ−Ｔｓ）が求められる。蒸気温度偏差演算部１４で求められた蒸気温度偏差ΔＴｓは蒸気温度調節器１５に入力され、蒸気温度調節器１５は、蒸気温度偏差ΔＴｓが零となるように放散弁６の開度指令ｓを演算し放散弁６に出力する。これにより、蒸気配管３内の蒸気温度Ｔｓが飽和蒸気温度Ｔｓｏ以上になるように制御される。
【００２４】
ここで、ドレンは蒸気配管３内の蒸気温度Ｔｓが飽和蒸気温度Ｔｓｏを下回ると発生するため、放散弁制御装置８は、この蒸気温度Ｔｓが飽和蒸気温度Ｔｓｏ以上となるように放散弁６の開度を制御するようにしている。
【００２５】
そこで、余裕値αは蒸気配管３内の蒸気温度Ｔｓが飽和蒸気温度Ｔｓｏ以上になるようにするために決められるが、一般に、余裕値αは飽和蒸気温度Ｔｓｏの数％の範囲の値を設定するのが好ましい。この余裕値αがこの範囲より小さいと制御が甘くなりドレンが発生する可能性が高くなり、逆に大きいと制御が厳しくなりすぎて放散弁６から放散される蒸気が増えてロスが多くなる。
【００２６】
蒸気配管３内の蒸気温度Ｔｓが管理値Ｔｓｒ（飽和蒸気温度Ｔｓｏ＋α）以下となった場合には、放散弁６が開いて温度が低くなった蒸気を大気に放散し、より新鮮な蒸気を流入させることで、蒸気配管３内の蒸気温度Ｔｓを飽和蒸気温度Ｔｓｏ以上に上昇させて、ドレンの発生を防止する。
【００２７】
蒸気配管３内の蒸気圧力Ｐｓを検出する蒸気圧力検出器９には既存の各種の圧力計を用いることができ、同様に蒸気温度検出器１０には既存の各種の温度計を用いることができる。
【００２８】
蒸気圧力検出器９および蒸気温度検出器１０の設置位置は、蒸気配管３内であればどの位置でもよいが、放散弁６に近接した蒸気配管３の終端付近とするのが好ましい。これは、蒸気配管３の終端付近は蒸気配管３内でも最も蒸気温度Ｔｓが低くなりドレンが発生しやすい領域であるため、この領域の蒸気温度Ｔｓを基準に放散弁６の開度を制御すれば、ドレンの発生を効果的に防止できるためである。
【００２９】
本発明の実施の形態によれば、蒸気配管３内の蒸気温度Ｔｓが飽和蒸気温度Ｔｓｏ以上になるように放散弁６の開度を制御するので、蒸気配管３内にドレンが発生することを確実に防止できる。
【符号の説明】
【００３０】
１…蒸気ボイラ、２…蒸気供給弁、３…蒸気配管、４…使用先、５…使用先制御弁、６…放散弁、７…蒸気供給弁制御装置、８…放散弁制御装置、９…蒸気圧力検出器、１０…蒸気温度検出器、１１…飽和蒸気温度演算部、１２…加算器、１３…余裕値設定器、１４…蒸気温度偏差演算部、１５…蒸気温度調節器、
【図１】
0005422452.tif 000002
【図２】
0005422452.tif 000003
【図３】
0005422452.tif 000004