(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラと、前記ボイラで発生させた高圧蒸気を利用する高圧蒸気利用設備と、前記ボイラで発生させた高圧蒸気を減圧した低圧蒸気を利用する低圧蒸気利用設備と、前記ボイラへの給水を貯留する開放型のドレンタンクと、を備える蒸気システムで利用されるフラッシュ蒸気発生装置であって、
前記高圧蒸気利用設備で発生したドレンを再蒸発させてフラッシュ蒸気と温水とに分離するフラッシュタンクと、
前記高圧蒸気利用設備で発生したドレンを前記フラッシュタンクに回収する第１ドレン回収ラインと、
前記フラッシュタンクで分離したフラッシュ蒸気を前記低圧蒸気利用設備に供給する蒸気供給ラインと、
前記フラッシュタンクで分離した温水を前記ドレンタンクに回収する第２ドレン回収ラインと、
前記蒸気供給ラインに設けられた第１流量調整バルブと、
前記第２ドレン回収ラインに設けられた第２流量調整バルブと、
前記フラッシュタンク内の水位を検出する水位センサと、
前記フラッシュタンク内の蒸気圧を検出する圧力センサと、
制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
前記圧力センサの検出圧力が設定範囲の上限値よりも大きい場合、前記第１流量調整バルブを開放し、前記圧力センサの検出圧力が設定範囲の下限値よりも小さい場合、前記第１流量調整バルブを閉鎖し、前記圧力センサの検出圧力が設定範囲にある場合、検出圧力が大きくなるに従って前記第１流量調整バルブの開度が大きくなるように調整し、
前記水位センサの検出水位が設定範囲に収まるように、前記第２流量調整バルブの開度を調整する
ことを特徴とするフラッシュ蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラッシュ蒸気発生装置及びボイラシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フラッシュ蒸気発生装置として、上流側の蒸気利用設備からのドレンをフラッシュタンクに回収し、得られたフラッシュ蒸気を他の蒸気利用設備に供給するようにしたものが公知である（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、前記従来のフラッシュ蒸気発生装置では、発生させたフラッシュ蒸気を他の蒸気利用設備に供給する際に、流量調整バルブだけでなく、逆止弁をも通過させなければならず、大きく減圧されてしまう。つまり、圧力損失が大きく、他の蒸気利用設備に十分な量の蒸気を供給できなかったり、蒸気の供給が遅れたり、あるいは、流量調整バルブが頻繁に開閉される、いわゆるハンチング現象が発生したりする恐れがある。また流量調整バルブだけでなく、逆止弁でも故障が発生する恐れがあり、そのための対策が必要である上、コストアップを招来する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
【０００５】
本発明は、簡単かつ安価な構成で、フラッシュ蒸気発生装置への蒸気の逆流を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
ボイラと、前記ボイラで発生させた高圧蒸気を利用する高圧蒸気利用設備と、前記ボイラで発生させた高圧蒸気を減圧した低圧蒸気を利用する低圧蒸気利用設備と、前記ボイラへの給水を貯留する開放型のドレンタンクと、を備える蒸気システムで利用されるフラッシュ蒸気発生装置であって、
前記高圧蒸気利用設備で発生したドレンを再蒸発させてフラッシュ蒸気と温水とに分離するフラッシュタンクと、
前記高圧蒸気利用設備で発生したドレンを前記フラッシュタンクに回収する第１ドレン回収ラインと、
前記フラッシュタンクで分離したフラッシュ蒸気を前記低圧蒸気利用設備に供給する蒸気供給ラインと、
前記フラッシュタンクで分離した温水を前記ドレンタンクに回収する第２ドレン回収ラインと、
前記蒸気供給ラインに設けられた第１流量調整バルブと、
前記第２ドレン回収ラインに設けられた第２流量調整バルブと、
前記フラッシュタンク内の水位を検出する水位センサと、
前記フラッシュタンク内の蒸気圧を検出する圧力センサと、
制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
前記圧力センサの検出圧力が設定範囲の上限値よりも大きい場合、前記第１流量調整バルブを開放し、前記圧力センサの検出圧力が設定範囲の下限値よりも小さい場合、前記第１流量調整バルブを閉鎖し、前記圧力センサの検出圧力が設定範囲にある場合、検出圧力が大きくなるに従って前記第１流量調整バルブの開度が大きくなるように調整し、
前記水位センサの検出水位が設定範囲に収まるように、前記第２流量調整バルブの開度を調整するフラッシュ蒸気発生装置を提供する。
【０００７】
この構成により、フラッシュタンク内の蒸気圧が大きい場合にのみ開度調整手段の開度を大きくしているので、頻繁に開閉されることがなく、フラッシュタンク内への蒸気の逆流も防止することができる。またフラッシュタンクから供給されたフラッシュ蒸気は開度調整手段を通過するだけであるので、圧力損失が少なく、遅延を発生させずに、所望量をスムーズに下流側の蒸気利用設備に供給することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フラッシュタンク内の蒸気圧が大きい場合にのみ開度調整手段の開度を大きくしているので、開度調整手段が頻繁に開閉されることがなく、フラッシュタンク内への蒸気の逆流を防止することができる。また、逆止弁を設ける必要がないので、簡単かつ安価な構成とすることができ、故障発生箇所を減らすことができると共に、圧力損失を抑えることができる上、所望量の蒸気を遅延を生じさせることなくスムーズに供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るボイラシステムの概略説明図である。
【図２】図１のボイラシステムに於ける動作内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。
【００１４】
図１は本実施形態に係るボイラシステムを示す。このボイラシステムでは、ボイラ１で発生させた蒸気を、スチームヘッダ２を介して蒸気利用設備である高圧機器３と低圧機器４にそれぞれ供給している。そして、高圧機器３で発生したドレンを、スチームトラップ５を介してフラッシュ蒸気発生装置６へと回収し、そこで発生させたフラッシュ蒸気を低圧機器４で再利用するようにしている。また、低圧機器４からのドレンはスチームトラップ１１を介して、フラッシュ蒸気発生装置６からのドレンは、直接、ドレンタンク７に回収してボイラ１に還流させている。
【００１５】
ボイラ１には、例えば、多管貫流ボイラ等が使用され、エコノマイザ８が取り付けられている。エコノマイザ８は、ボイラ１への給水をボイラ１からの排ガスによって予備加熱（予熱）するための熱交換器の一例である。
【００１６】
スチームヘッダ２は、ボイラ１で発生した蒸気を一時的に貯留して高圧機器３及び低圧機器４に供給するために設けられている。
【００１７】
高圧機器３は、ボイラ１から供給された高圧蒸気の熱を利用して他の機器でその熱を利用可能とする熱交換器等で構成されている。
【００１８】
低圧機器４は、ボイラ１からの高圧蒸気を減圧した低圧蒸気の熱のほか、フラッシュ蒸気発生装置６で発生させたフラッシュ蒸気の熱をも他の機器で利用可能とする熱交換器等で構成されている。スチームヘッダ２から低圧機器４までの経路の途中には自力式の減圧バルブ９が設けられている。これにより、低圧機器４への供給蒸気が低圧（ここでは、０．３ＭＰａ）となるように調整される。
【００１９】
フラッシュ蒸気発生装置６は、ボイラ１から高圧機器３に蒸気が供給され、そこで発生した高温のドレン（温水）を回収し、そのドレンから発生させたフラッシュ蒸気を再利用するためのものである。
【００２０】
フラッシュ蒸気発生装置６はフラッシュタンク１０を備える。フラッシュタンク１０には、高圧機器３から延びる第１ドレン回収ライン１２が接続されている。そして、回収されたドレンを減圧してフラッシュ蒸気を発生させ、低圧機器４へと供給するようになっている。なお、フラッシュ蒸気とは、高温高圧の凝縮水(復水又はドレン水ともいう)が低圧の雰囲気に晒されたときに、凝縮水の一部が蒸気になったものをいい、再蒸発蒸気とも呼ばれる。
【００２１】
また、フラッシュ蒸気発生装置６は、水位センサ１３と、本発明に係る圧力検出手段である第１圧力センサ１４とを備える。水位センサ１３は、フラッシュタンク１０に貯留されたドレンの水位を検出する。第１圧力センサ１４は、フラッシュタンク１０の上方空間の蒸気圧を検出する。水位センサ１３での検出水位及び第１圧力センサ１４での検出圧力は制御装置２５に出力される。
【００２２】
また、フラッシュ蒸気発生装置６は、本発明に係る開度調整手段である第１流量調整バルブ１６と、第２圧力センサ１７とを備える。第１流量調整バルブ１６及び第２圧力センサ１７は、フラッシュタンク１０の上面と低圧機器４とを接続する供給ラインすなわち蒸気供給ライン１５の途中に設けられている。第２圧力センサ１７での検出圧力は制御装置２５に出力される。
【００２３】
さらに、フラッシュ蒸気発生装置６は第２流量調整バルブ１９を備える。第２流量調整バルブ１９は、フラッシュタンク１０の下面とドレンタンク７とを接続する第２ドレン回収ライン１８の途中に設けられている。第２流量調整バルブ１９の開度は、前記水位センサ１３での検出水位に基づいて調整されている。すなわち、制御装置２５では、水位センサ１３からの検出圧力に基づいて、この検出水位が予め設定した水位（設定水位）となるように、第２流量調整バルブ１９を開閉するオン・オフ制御を行う。勿論、オン・オフ制御に限らず、予め設定した範囲（設定範囲）に収まるようにリニア制御する比例制御を採用することもできる。
【００２４】
ドレンタンク７はオープン方式の開放型であり、このドレンタンク７とエコノマイザ８とは給水ライン２０で接続されている。給水ライン２０の途中には、ドレンタンク７側から順に、給水ポンプ２１、及び、第１逆止弁２２が設けられている。また、ドレンタンク７には、送水ポンプ２３及び第２逆止弁２４を有する配管が接続されている。ドレンの使用量が多く、ドレンタンク７内の水位が下限水位より低下すれば、送水ポンプ２３を駆動してドレンタンク７に給水できるようになっている。
【００２５】
制御装置２５は、以下に説明するように、第１圧力センサ１４及び第２圧力センサ１７での検出圧力に基づいて第１流量調整バルブ１６の開度を調整して、スチームヘッダ２からの蒸気がフラッシュタンク１０へと逆流するのを防止する。また、水位センサ１３での検出水位に基づいて第２流量調整バルブ１９の開度を調整して、フラッシュタンク１０内のドレンをドレンタンク７へとスムーズに流動させる。
【００２６】
次に、前記構成からなるボイラシステムのフラッシュ蒸気発生装置６での動作について説明する。
【００２７】
フラッシュ蒸気発生装置６では、高圧機器３からドレンが回収されており、減圧してフラッシュ蒸気を発生させている。そして、低圧機器４には、スチームヘッダ２を介してボイラ１からの蒸気が所定の低圧状態で供給されている。
【００２８】
まず、第１圧力センサ１４での検出圧力を読み込む（ステップＳ１）。また、第２圧力センサ１７での検出圧力を読み込む（ステップＳ２）。そして、第１圧力センサ１４での検出圧力（第１検出圧力）と第２圧力センサ１７での検出圧力（第２検出圧力）とを比較する。ここでは、予め第２検出圧力に対して加算する値に所定の範囲（設定範囲）を決めておき、第１検出圧力が設定範囲の上限値を超えているか否かを判断する（ステップＳ３）。
【００２９】
第１検出圧力が上限値よりも大きい場合、第１流量調整バルブ１６を開放し、フラッシュタンク１０内のフラッシュ蒸気を、第１ドレン回収ライン１５を介して低圧機器４へと供給する（ステップＳ４）。
【００３０】
一方、第１検出圧力が前記設定範囲の下限値よりも小さい場合、第１流量調整バルブ１６を閉鎖し、スチームヘッダ２からの蒸気がフラッシュタンク１０へと逆流するのを防止する（ステップＳ５）。
【００３１】
なお、設定範囲の下限値は０よりも大きい値とするのが好ましい。０（同じ）あるいはその近傍の値とすると、センサでの検出精度等の影響を受けて、蒸気がフラッシュタンク１０へと逆流する危険性があるからである。また、設定範囲を設けることにより第１流量調整バルブ１６の頻繁な開閉が防止される。つまり、第１検出圧力が設定範囲内にあれば、第１流量調整バルブ１６はその前の状態（開ならば開、閉ならば閉）を維持する。
【００３２】
このように、蒸気供給ライン１５に於いて、蒸気がフラッシュタンク１０へと逆流しない条件でのみ第１流量調整バルブ１６を開放するようにしたので、逆止弁を設ける必要がない。このため、圧力損失を抑制し、故障の発生原因を軽減し、構成を簡略化して安価に製作することができる。さらに既存の設備に対しても簡単に採用することが可能となる。
【００３３】
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００３４】
前記実施形態では言及しなかったが、第１ドレン回収ライン１２はフラッシュタンク１０に接続するだけでなく、第２ドレン回収ライン１８の途中（第２流量調整バルブ１９の下流側）に接続する第１バイパスラインを設けるようにしてもよい。これにより、フラッシュタンク１０内のドレンの水位が急激に上昇する恐れがある場合等の緊急時に対応することができる。
【００３５】
また、第１ドレン回収ライン１２は、ボイラ１側へと接続する第２バイパスラインを設けるようにしてもよい。これにより、低圧のドレンをフラッシュタンク１０へと流動させないようにすることができ、フラッシュ蒸気の発生をより効果的に行わせることができる。
【００３６】
前記実施形態では、第１検出圧力と第２検出圧力とを比較することにより、第１流量調整バルブ１６の開度を調整するようにしたが、第１検出圧力と、予め設定した圧力（設定圧力）とを比較することにより行うようにしてもよい。これにより、第２圧力センサ１７を省略して制御自体も簡素化することができる。
【００３７】
また、第１流量調整バルブ１６の開度は、開放又は閉鎖のみとしたが、第１検出圧力の違いに応じて、この値が大きくなるに従って、段階的あるいは無段階で開度が大きくなるように調整することも可能である。
【００３８】
また、前記実施形態では、ドレンタンク７にオープン方式の開放型のものを使用したが、クローズド方式の密閉型であっても、前記構成を採用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１…ボイラ
２…スチームヘッダ
３…高圧機器
４…低圧機器（蒸気利用設備）
５…スチームトラップ
６…フラッシュ蒸気発生装置
７…ドレンタンク
８…エコノマイザ
９…減圧バルブ
１０…フラッシュタンク
１１…スチームトラップ
１２…第１ドレン回収ライン
１３…水位センサ
１４…第１圧力センサ（タンク圧力検出手段）
１５…蒸気供給ライン（供給ライン）
１６…第１流量調整バルブ（開度調整手段）
１７…第２圧力センサ（ライン圧力検出手段）
１８…第２ドレン回収ライン
１９…第２流量調整バルブ
２０…給水ライン
２１…給水ポンプ
２２…第１逆止弁
２３…送水ポンプ
２４…第２逆止弁
２５…制御装置（制御手段）
【図１】
0006330423.tif 000002
【図２】
0006330423.tif 000003