(57)【要約】【課題】給水を予熱する熱交換器での熱吸収量を増大させ、ボイラの効率を向上させる。【解決手段】常温給水タンク１０と温水給水タンク７からなる２つの給水タンクと、前記の常温給水タンク１０と温水給水タンク７の間をつないでおり、途中に水ポンプ９と熱交換器３を設置している予熱経路５を持った給水予熱装置において、常温給水タンク１０には水位を所定の高さに保つ水位調節装置１２、常温給水タンク１０と温水給水タンク７の間には、常温給水タンク下部と温水給水タンク下部の間を連結しており、途中には常温給水タンク側から温水給水タンク側への流れのみ可能とした逆止弁１１を設置している連結配管６と、一端は温水給水タンク７の下部に接続し、他端は常温給水タンク１０内の前記水位調節装置によって調節している水位位置よりも上部で開口している還水管８を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温給水タンクと温水給水タンクからなる２つの給水タンクと、前記の常温給水タンクと温水給水タンクの間をつないでおり、途中に水ポンプと熱交換器を設置している予熱経路を持ち、熱交換器は温度の低下した排ガスと排ガスよりも温度の低い水の間で熱交換を行うものであって、常温給水タンクにためておいた常温水を熱交換器で加熱することで温水とし、加熱した温水は一旦温水給水タンクにためておき、温水給水タンクからボイラに温水を供給するようにしている給水予熱装置において、常温給水タンクには水位を所定の高さに保つ水位調節装置、常温給水タンクと温水給水タンクの間には、常温給水タンク下部と温水給水タンク下部の間を連結しており、途中には常温給水タンク側から温水給水タンク側への流れのみ可能とした逆止弁を設置している連結配管と、一端は温水給水タンクの下部に接続し、他端は常温給水タンク内の前記水位調節装置によって調節している水位位置よりも上部で開口している還水管を設けていることを特徴とする給水予熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の給水予熱装置において、予熱経路に設置している水ポンプはボイラ運転時には基本的に連続作動するものであり、前記温水給水タンク内の温水をボイラへ給水する温水ポンプはボイラ内水位に基づいて給水を制御するものとしておき、前記水ポンプの通水能力は前記温水ポンプの通水能力と同等、又は若干多くなるように設定したものであることを特徴とする給水予熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボイラへの給水経路途中で水の予熱を行う給水予熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００６−６８６８７号公報には、ボイラへ供給する水を予熱している装置の記載がある。ここでは、常温給水をためている給水タンクの水を熱交換器で加熱し、加熱した温水はタンク内に噴射してフラッシュ脱気させるようにしており、その後にボイラへ給水する構成が記載されている。温水給水タンク内の水をボイラに供給している構成の場合、温水給水タンク内の水がなくなり、ボイラへの給水が行えないことでボイラ内水位が異常に低下すると、ボイラ内の水管が過熱されて危険である。そのため、温水給水タンクには常に所定量以上の水をためておく必要がある。
【０００３】
特開２００６−６８６８７号公報に記載の発明では、温水給水タンクと常温給水タンクの間を連通管でつなぎ、温水給水タンクでの余剰水は連通管を通して常温給水タンクに戻すようにしておき、常温給水タンクから温水給水タンクへ送る水ポンプの通水量をボイラが使用する水量よりも大きくしている。ボイラが使用する水量よりも常温給水タンクから温水給水タンクへ送る通水量が大きいと、温水給水タンク内の水位は常に高く保つことができ、かつ余剰水は連通管を通して常温給水タンクに戻すために温水給水タンク内水位が高くなりすぎることも防止できる。そして温水給水タンクと常温給水タンクをつなぐ連通管は、温水給水タンク側を高くしておくことで、温水給水タンク内の水位を常温給水タンクよりも高くすることができ、常温給水タンク内の常温水が連通管を通じて温水給水タンクに流れ込むことを防止することができる。
【０００４】
給水を予熱する熱交換器は、ボイラから排出されてきた排ガスを通す排ガス通路に設置しておき、ボイラで熱を吸収した後の排ガスから熱を回収するようにしておくと、熱を有効に活用することができるため、ボイラの効率は向上する。ボイラの下流に設置した熱交換器部分での排ガス温度は、ボイラ部分の温度に比べると低くなっているが、給水の温度はさらに低いため、低温の給水と熱交換を行わせることで熱を回収することができる。
この場合、熱交換器に供給する給水温度が高くなると、熱交換器で回収することのできる熱量は低下するため、常温給水タンクから熱交換器へ送る給水温度は低い方がよい。しかし特開２００６−６８６８７号公報に記載のように熱交換器を通して温水給水タンクへ送る水量を大きくしておき、温水給水タンクでの余剰水は常温給水タンクに戻すようにしている場合、温水給水タンクから常温給水タンクに大量の温水が環流することになり、しかも温水給水タンク内で最も温度の高い部分の温水が環流するため、常温給水タンクの水温が高くなる。すると、熱交換器で吸収することのできる熱量は少なくなり、温水給水タンクの温水温度は低下することになるため、ボイラの効率が低下するという問題があった。また、熱交換器へ送る水ポンプの通水量を大きくした場合、水ポンプによる電力消費量が大きくなるということも問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６８６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、給水を予熱する熱交換器での熱吸収量を増大させ、ボイラの効率を向上させることのできる給水予熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
常温給水タンクと温水給水タンクからなる２つの給水タンクと、前記の常温給水タンクと温水給水タンクの間をつないでおり、途中に水ポンプと熱交換器を設置している予熱経路を持ち、熱交換器は温度の低下した排ガスと排ガスよりも温度の低い水の間で熱交換を行うものであって、常温給水タンクにためておいた常温水を熱交換器で加熱することで温水とし、加熱した温水は一旦温水給水タンクにためておき、温水給水タンクからボイラに温水を供給するようにしている給水予熱装置において、常温給水タンクには水位を所定の高さに保つ水位調節装置、常温給水タンクと温水給水タンクの間には、常温給水タンク下部と温水給水タンク下部の間を連結しており、途中には常温給水タンク側から温水給水タンク側への流れのみ可能とした逆止弁を設置している連結配管と、一端は温水給水タンクの下部に接続し、他端は常温給水タンク内の前記水位調節装置によって調節している水位位置よりも上部で開口している還水管を設ける。そして、前記温水給水タンク内の温水をボイラへ給水する温水ポンプはボイラ内水位に基づいて給水を制御するものとし、前記水ポンプの通水能力は前記温水ポンプの通水能力と同等、又は若干多くなるようにしておく。
【発明の効果】
【０００８】
温水給水タンク内水位が低くなった場合でも、連結配管を通じて常温給水タンク内の水が温水給水タンクに送られるため、ボイラへの給水に支障が生じることはない。そのため、熱交換器を通して温水給水タンクへ送る通水量を大幅に大きくする必要はなく、温水給水タンクへの供給水量を削減することで温水給水タンクから常温給水タンクに戻す温水の量を少なくすることができる。温水給水タンクから常温給水タンクへの環水量が少なくなると、常温給水タンクでの水温上昇が抑えられる。また、連結配管と還水管は温水給水タンクの底部に接続しているため、還水管を通して常温給水タンクに戻る温水は温水給水タンク内で最も温度の低い所のものであり、そのことでも常温給水タンクでの水温上昇が抑えられる。常温給水タンクから熱交換器へ送る水の温度を低く保つことで、熱交換器での熱吸収量を大きくすることができるため、ボイラの効率は高くなる。さらに水ポンプによる通水量を少なくすることで、水ポンプでの電力消費量を削減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を実施している給水予熱装置のフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１はボイラ１へ供給する水を予熱する給水予熱装置のフロー図である。ボイラへの給水経路には、水位調節装置１２を設けた常温給水タンク１０と、熱交換器３で加熱した温水をためる温水給水タンク７を設けている。常温給水タンク１０の水位調節装置１２は、常温給水タンク１０内の水位が設定水位よりも低くなると常温給水タンク１０への給水を行い、常温給水タンク１０内水位が設定水位よりも高くなると常温給水タンク１０への給水を停止するものであり、水位調節装置としてはフロートバルブが安価であるために広く使われている。
【００１１】
常温給水タンク１０の下部には、ボイラ１への供給前に水を予熱するための予熱経路５を接続しており、予熱経路５は途中に水ポンプ９と熱交換器３を設け、予熱経路５の他端は熱交換器３で加熱を行った温水をためておく温水給水タンク７に接続している。熱交換器３は排ガス通路２に設置したものであって、ボイラ１が熱を吸収することによって温度の低下した排ガスからさらに熱を回収するようにしている。予熱経路５は水ポンプ９を作動することで常温給水タンク１０にためておいた水を熱交換器３へ送り、熱交換器で排ガスとの熱交換を行うことで加熱した温水を温水給水タンク７にためる。温水給水タンク７の下部にはボイラ１へ給水するためのボイラ給水配管１３を接続しており、ボイラ給水配管１３の途中に温水ポンプ４を設けている。水ポンプ９と温水ポンプ４は、同等の通水能力、又は水ポンプ９の通水能力の方が若干高いものとしておく（温水ポンプ能力≦水ポンプ能力＜温水ポンプ能力×１．１）。
【００１２】
温水ポンプ４はボイラ内水位が低下すると給水を行い、ボイラ内水位が上昇すると給水を停止することでボイラ内の水位を所定の値に保っており、短時間の作動と短時間の停止を繰り返している。水ポンプ９の場合は、温水給水タンク７に温水をためるものであり、温水給水タンク７内の水位が多少変動しても大きな影響はないため、一定の通水量で連続的に通水する。そして水ポンプ９の通水能力は温水ポンプ４の通水能力と同等、又は温水ポンプ４の通水能力よりも若干高い能力としているため、一定時間内に予熱経路５を通して温水給水タンク７に入る温水量は、温水給水タンク７からボイラ１へ送られる温水量以上となり、通常運転時には温水給水タンク７の水位が大きく低下することはなく、余剰温水が発生することになる。
【００１３】
また、常温給水タンク１０の下部と、温水給水タンク７の下部をつなぐ連結配管６を設けておき、連結配管６の途中には常温給水タンク１０から温水給水タンク７へのみ流れる逆止弁１１を設ける。そして一端を温水給水タンク７の下部に接続し、他端は常温給水タンク１０内であって、水位調節装置１２の設定水位よりも高い位置で開口させた還水管８を設けておく。なお、連結配管６と還水管８は、いずれも温水給水タンク７の下部に接続するというものであるため、連結配管６と還水管８を合流させた後に温水給水タンク７に接続するようにしてもよく、常温給水タンク１０と温水給水タンク７は隔壁で区画した一体型の構成とし、還水管８は常温給水タンク１０と温水給水タンク７の隔壁を貫通させた構成にしてもよい。
【００１４】
連結配管６は逆止弁１１を設けているため、連結配管６を通して温水給水タンク７から常温給水タンク１０へ温水が流れることはなく、常温給水タンク１０内の水位よりも温水給水タンク７内の水位が低い場合にのみ、常温給水タンク１０内の水が連結配管６を通して温水給水タンク７へ流れる。還水管８は常温給水タンク１０内の開口部を水位調節装置１２の設定水位より高くしているため、温水給水タンク内の水位が常温給水タンク１０内にある還水管開口部よりも高い場合に、温水給水タンク７内の水が還水管８を通して常温給水タンク１０へ流れる。なお、常温給水タンク１０内の水位は、水位調節装置１２の設定水位より高くなると給水を停止するため、常温給水タンク１０内水位が還水管８の開口部まで高くなることはなく、常温給水タンク１０の水が還水管８を通して温水給水タンク７へ流れることはない。
【００１５】
常温給水タンク１０での水位は、水位調節装置１２によって調節しているためにほぼ一定の水位となる。温水給水タンク７での水位は、水ポンプ９が温水給水タンク７へ送る水量と、温水ポンプ４がボイラ１へ送る水量のバランスによって定まる。水ポンプ９の通水能力は温水給水タンク７と同等、又は温水給水タンク７より若干大きなものを設置し、しかも温水給水タンク７では発停を行っているのに対し、水ポンプ９は連続運転である。そのため、通常の場合には、予熱経路５から温水給水タンク７へ送る水量の方が、温水給水タンク７からボイラ１へ送る水量よりも多くなる。すると、温水給水タンク７内では水位が高くなり、温水給水タンク７内の水位が常温給水タンク１０内に設けている還水管８の開口部よりも高くなった場合には、還水管８を通して温水給水タンク７の水が常温給水タンク１０に送られる。
【００１６】
予熱した温水を温水給水タンク７にため、温水給水タンク７からボイラ１へ給水を行うシステムの場合、温水給水タンク７内の余剰温水が常温給水タンク１０に戻すと、常温給水タンク内の水温が上昇することになる。熱交換器３はボイラ１で温度の低下した排ガスから熱を回収しているものであるため、常温給水タンク１０の水温が上昇すると、排ガスとの温度差が縮小して熱交換器３で回収することのできる熱量が少なくなる。熱交換器３での回収熱量が低下すると、温水給水タンク７での温水温度が低下し、ボイラの効率が低下するため、温水給水タンク７から常温給水タンク１０へ環流する温水量は少ない方がよい。しかし、温水給水タンク７内水位が低下してボイラ１への給水が行えなくなった場合、ボイラに関係する多くの装置が操業できなくなるといった大きな影響が出るため、従来の水ポンプ９では、ボイラへの給水必要量に対して過大な能力のものを使用しており、そのために余剰温水量が多くなっていた。
【００１７】
しかし本発明の構成であれば、温水給水タンク７内の水位が低下した場合には、常温給水タンク１０内の水が連結配管６を通して温水給水タンク７へ送られる。そのため、水ポンプ９の能力が低下する異常が発生し、水ポンプ９による通水量よりも温水ポンプ４による通水量の方が大きくなっても、ボイラ１への給水に支障が生じるような事態にはならない。そのため、水ポンプ９の通水量をむやみに大きくする必要はなく、水ポンプ９の通水量を削減することができる。水ポンプ９の通水量を従来よりも削減すると、温水給水タンク７から常温給水タンク１０に環流する温水量が少なくなり、温水が常温給水タンク１０へ環流することによる水温上昇を抑えることができる。常温給水タンク１０の水温が低いと、熱交換器３での熱吸収量が多くなるためにボイラの効率を向上させることができる。
【００１８】
また、還水管８は温水給水タンク７の下部に接続しており、温水給水タンク７内では最も温度の低い部分から温水を取り出すようにしている。このようにすることで、温水給水タンク７から常温給水タンク１０への熱移動量は最小限に抑えることができ、ボイラの効率低下を防止することができる。さらにまた、水ポンプ９の通水量を削減することで、水ポンプ９が消費する電力量も削減できるため、省エネルギー化することもできる。
【符号の説明】
【００１９】
１  ボイラ        
２  排ガス通路          
３  熱交換器          
４  温水ポンプ          
５  予熱経路          
６  連結配管          
７  温水給水タンク              
８  還水管            
９  水ポンプ        
１０  常温給水タンク            
１１  逆止弁
１２  水位調節装置
１３  ボイラ給水配管            
【図１】
2011122742.tif 000003