(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラからブローダウンされたボイラ水を導入し、減圧して蒸気と温水に分離するフラッシュタンクと、
前記フラッシュタンクで分離した蒸気を吸い込んで、圧縮して吐出する圧縮機と、
前記圧縮機の吐出する蒸気を、前記ボイラの発生した蒸気と合流させる合流流路と、
前記合流流路から分岐し、前記圧縮機の吐出する蒸気を、減圧弁を介して、前記ボイラの補給水に導入する予熱流路と、
前記予熱流路が分岐した後の前記合流流路の圧力が一定になるように、前記減圧弁の開度を調節する合流圧力制御装置とを有することを特徴とするボイラブローダウンエネルギ回収システム。
【請求項２】
前記フラッシュタンクの圧力を一定に保つように、前記圧縮機の出力を制御するフラッシュ圧力制御装置をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のボイラブローダウンエネルギ回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラのブローダウンからエネルギを回収するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラでは、蒸気を発生することによってボイラ水の中のミネラル分等の不純物が濃縮される。ボイラ水の不純物の濃度が高くなると生成する蒸気の乾き度の維持が困難になるなどの不具合が生じる。このため、ボイラでは、特許文献１および２に記載されているように、濃縮したボイラ水の一部を外部に排出（ブローダウン）し、残ったボイラ水を補給水で希釈することで、ボイラ水の水質を一定基準以下に保つ必要がある。
【０００３】
このようなブローダウンの制御に係る技術として、例えば、特許文献１には、ボイラ水の硬度に基づいてブロー量を調節する技術が記載され、特許文献２には、ボイラ水の電気伝導率に基づいてブロー量を調節する技術が記載されている。
【０００４】
また、ブローダウンされたボイラ水は、かなりの熱エネルギを有しており、これらのエネルギを回収して再利用することが望まれる。特許文献３には、ブローされたボイラ水をフラッシュタンクに導入して、ブローされたボイラ水から低圧の蒸気を分離し、この低圧蒸気を脱気器の補給水に導入することで、ブローダウンされたボイラ水のエネルギの一部を回収する公知技術が記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献３のシステムでは、さらに、フラッシュタンクで低圧蒸気と分離された温水を用いてタービンを回し、このタービンによって駆動されるポンプを、蒸気式空気予熱機のドレンを低圧給水加熱器にさらに移送するために用いることで、さらにエネルギ効率を改善している。
【０００６】
しかしながら、小型のボイラでは、ブローダウンされるボイラ水が少量であるため、タービンを回すことができるだけの流量がなく、エネルギの回収が困難であった。
【０００７】
例えば繊維染色プラントのような小規模なプラントにあっては、ボイラ設置に関する法規制等もあって、大型ボイラを採用せず、小型貫流ボイラを複数併設することがよくある。このようなプラントでは、ブローダウンしたボイラ水のエネルギはまったく回収されず、全て廃棄されているのが実情である。実際に、小型貫流ボイラを２２缶併設したプラントにおけるブローダウン量を調査した結果、３００〜２０００ｋｇ／ｈｒもの蒸気が廃棄されていることが判明した。
【特許文献１】特開２００８−２７３９号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５４０３号公報
【特許文献３】特開平１１−３４４２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記問題点に鑑みて、本発明は、小型のボイラにも適用可能なボイラブローダウンエネルギ回収システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明によるボイラブローダウンエネルギ回収システムは、ボイラからブローダウンされたボイラ水を導入し、減圧して蒸気と温水に分離するフラッシュタンクと、前記フラッシュタンクで分離した蒸気を吸い込んで、圧縮して吐出する圧縮機と、前記圧縮機の吐出する蒸気を、前記ボイラの発生した蒸気と合流させる合流流路と、前記合流流路から分岐し、前記圧縮機の吐出する蒸気を、減圧弁を介して、前記ボイラの補給水に導入する予熱流路と、前記予熱流路が分岐した後の前記合流流路の圧力が一定になるように、前記減圧弁の開度を調節する合流圧力制御装置とを有するものとする。
【００１０】
この構成によれば、ブローダウンされたボイラ水をフラッシュタンクで減圧して一部を蒸発させ、得られた低圧蒸気を圧縮機で利用可能な圧力に加圧することでその熱エネルギを回収可能とすることができる。
【００１２】
また、この構成によれば、回収したエネルギをボイラの出力または入力として再利用できるので、ロスがなく効率が高い。
【００１３】
また、本発明のボイラブローダウンエネルギ回収システムは、前記フラッシュタンクの圧力を一定に保つように、前記圧縮機の出力を制御するフラッシュ圧力制御装置をさらに有してもよい。
【００１４】
この構成によれば、フラッシュタンクで分離した蒸気温度が一定になり、安定したエネルギ回収ができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ボイラからブローダウンされたボイラ水を減圧して得られる蒸気を、圧縮機で利用可能な圧力にまで加圧して再利用するので、ブローダウン量が少なくても、効率よく安定して熱エネルギを回収できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
これより、本発明の参考例および実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１参考例のブローダウンエネルギ回収システム１を備えるスチーム発生装置を示す。ブローダウンエネルギ回収システム１は、約０．５ＭＰａＧの蒸気を生成して需要設備に供給するボイラ２からブローダウンされたボイラ水が導入され、導入されたボイラ水を減圧して低圧蒸気と温水とに分離するフラッシュタンク３と、フラッシュタンク３で分離した低圧蒸気を吸い込んで圧縮し、高圧の蒸気にして吐出するスクリュ圧縮機４とを有する。
【００１７】
ボイラ２は、蒸気の発生およびブローダウンによって減少したボイラ水を、給水タンク５から供給される補給水によって補うようになっている。尚、給水タンク５には、水量が一定になるように、不図示の軟水器から自動的に軟水が供給されるようになっている。
【００１８】
また、ブローダウンエネルギ回収システム１は、フラッシュタンク３内の圧力Ｐｓを検出するフラッシュ圧力計６と、スクリュ圧縮機４を駆動するモータ７に駆動電流を供給するインバータ（可変周波数電源）８の出力周波数を、フラッシュ圧力計６の検出値に基づいてＰＩＤ制御するフラッシュ圧力制御装置９とを有する。
【００１９】
ブローダウンエネルギ回収システム１において、フラッシュ圧力制御装置９は、フラッシュタンク３の圧力Ｐｓを略大気圧（０ＭＰａＧ）に保つように、スクリュ圧縮機４の回転数、換言すればスクリュ圧縮機４の出力を制御する。スクリュ圧縮機４は、フラッシュタンク３で分離された低圧蒸気を圧縮して、ボイラ２が生成する蒸気と略同じ約０．５ＭＰａＧに加圧して吐出する。スクリュ圧縮機４が吐出した蒸気は、合流流路１０を介してボイラ２が発生した蒸気に合流し、需要設備に供給される。
【００２０】
本参考例では、フラッシュタンク３で、ブローダウンされたボイラ水を減圧することで、飽和温度を低下させて低圧蒸気を発生させる。つまり、フラッシュタンク３では、導入されたボイラ水を、全体の温度（顕熱）の低下分を蒸発熱（潜熱）として保有する低圧蒸気と、低圧蒸気に熱エネルギを奪われ、低圧蒸気の脱離によって不純物がさらに濃縮された温水とに分離する。ブローダウンエネルギ回収システム１では、この濃縮された温水のみを外部に排出する。
【００２１】
フラッシュタンク３で分離された蒸気は、圧力が低いために、そのままでは有効に利用できないが、スクリュ圧縮機４で圧縮して高圧蒸気にすることで、ボイラ２が供給すべき高圧蒸気の一部に置き換えることができるようになる。つまり、圧縮機４で圧縮することで、フラッシュタンク３で分離した低圧蒸気の熱エネルギをスチーム発生装置に回収することが可能になる。
【００２２】
本参考例では、フラッシュ圧力制御装置９により、スクリュ圧縮機４の出力を調節し、フラッシュタンク３の内圧を、略大気圧（０ＭＰａＧ）に低く保つので、ブローダウンされたボイラ水からの蒸発量が多くなるように維持でき、エネルギ回収率を高くするとともに、スクリュ圧縮機４の吐出圧を安定させることもできる。
【００２３】
尚、簡易的には、ボイラ２のブローダウンの度に、所定時間だけスクリュ圧縮機４を所定の出力で運転するようにしてもよい。
【００２４】
続いて、図２に、本発明の第２参考例のブローダウンエネルギ回収システム１ａを備えるスチーム発生装置を示す。尚、本参考例において、第１参考例と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【００２５】
本参考例のブローダウンエネルギ回収システム１ａでは、フラッシュタンク３で分離した低圧蒸気をスクリュ圧縮機４で圧縮し、予熱流路１１を介して給水タンク５に導入している。つまり、本参考例では、ブローダウンされたボイラ水から回収した熱エネルギおよびスクリュ圧縮機４で加えられたエネルギを、ボイラ２の補給水の温度を上昇させるために使用する。
【００２６】
本参考例では、フラッシュタンク３で分離した低圧蒸気を、スクリュ圧縮機４で加圧することで、加圧された給水タンク５に導入可能としている。ブローダウンされたボイラ水から回収した蒸気を導入することで補給水の温度が上昇し、これにより、ボイラ２が蒸気を発生させるために必要とするエネルギが少なくて済むため、ボイラ２の燃料消費量を低減できる。
【００２７】
さらに、図３に、本発明の実施形態のブローダウンエネルギ回収システム１ｂを備えるスチーム発生装置を示す。尚、本実施形態において、第１参考例または第２参考例と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本実施形態のブローダウンエネルギ回収システム１ｂは、例えば２ｔ／ｈ程度の小型貫流ボイラ２ａを２２缶並列して設置し、各ボイラ２ａには、給水ヘッダ１２を介して給水タンク５から補給水を供給し、各ボイラ２ａが発生した蒸気は、一端、スチームヘッダ１３に集められてから、需要設備に供給されるようになっている。
【００２９】
また、本実施形態では、各ボイラ２ａからブローダウンされるボイラ水を１つのフラッシュタンク３に導入し、フラッシュタンク３で分離した低圧蒸気をスクリュ圧縮機４で加圧して高圧蒸気を生成する。本実施形態は、第１参考例と同様に、スクリュ圧縮機４が吐出した高圧蒸気を、合流流路１０を介してスチームヘッダ１３から需要設備に供給される蒸気に合流させているが、さらに、合流流路１０から分岐して予熱流路１１が設けられており、予熱流路１１を介して、スクリュ圧縮機４が吐出した高圧蒸気の一部を給水タンク５に導入するようになっている。
【００３０】
さらに、予熱流路１１には、開度調節可能な減圧弁１４が設けられている。予熱流路１１が分岐した後の合流流路１０には、蒸気の圧力を計測する圧力計１５が設けられている。この圧力計１５の計測値に基づいて、合流圧力制御装置１６は、減圧弁１４の開度を制御し、圧力計１５の計測値をスチームヘッダ１３から供給される蒸気の設定圧力と等しくなるように維持する。
【００３１】
本実施形態では、合流圧力制御装置１６によってスクリュ圧縮機４が吐出した高圧蒸気の圧力が調節されるので、需要設備に供給される蒸気圧が変動しない。また、この圧力調節を安定して行うために、スクリュ圧縮機４の吐出圧は、需要設備に供給される蒸気の設定圧力より若干高めに設定されることが好ましい。そして、この圧力調節によって蒸気圧力を低下させるために合流流路１０から取り出された過剰な蒸気は、すべて給水タンク５に導入され、補給水の温度上昇に消費されるので、エネルギの無駄がない。
【００３２】
本実施形態のブローダウンエネルギ回収システム１ｂにおいて、フラッシュタンク３で分離してスクリュ圧縮機４で圧縮し、ブローダウンエネルギ回収システム１ｂに環流できた蒸気量をボイラ２ａの燃料消費量に換算すると、その蒸気量は、ボイラ２ａ全体のエネルギ消費量の０．３〜２％に相当する。
【００３３】
尚、このスチーム発生装置で回収したエネルギには、スクリュ圧縮機４で加えられたエネルギを含んでいるが、本実施形態において、ボイラ２ａにおいて０．５ＭＰａＧの蒸気を発生させるためには約４円／ｋｇの燃料費が必要であるのに対し、フラッシュタンク３で分離した低圧蒸気をスクリュ圧縮機４で０．５ＭＰａＧに圧縮するために必要な電気代は約０．７円／ｋｇに過ぎない。よって、本実施形態の経済的効果は決して小さくない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１参考例を含むスチーム発生装置の概略図。
【図２】本発明の第２参考例を含むスチーム発生装置の概略図。
【図３】本発明の１つの実施形態を含むスチーム発生装置の概略図。
【符号の説明】
【００３５】
１，１ａ，１ｂ…ブローダウンエネルギ回収システム
２，２ａ…ボイラ
３…フラッシュタンク
４…スクリュ圧縮機
５…給水タンク
６…フラッシュ圧力計
９…フラッシュ圧力制御装置
１０…合流流路
１１…予熱流路
１４…減圧弁
１５…合流圧力計
１６…合流圧力制御装置
【図１】
0005242225.tif 000002
【図２】
0005242225.tif 000003
【図３】
0005242225.tif 000004