(57)【要約】【課題】好適な運転状態に保ちつつ、熱の利用効率を向上させられるボイラシステムを提供すること。【解決手段】ボイラシステム１は、ボイラ１０と、ドレンタンク２０と、第１負荷機器４０とドレンタンク２０とを接続するドレン回収ラインＬ２と、ドレンタンク２０に収容されたドレンをボイラ１０に供給するドレン供給ラインＬ３と、オープンタンク３０と、ドレンタンク２０で発生したフラッシュ蒸気をオープンタンク３０に供給する第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１と、フラッシュ蒸気を第２負荷機器５０に供給する第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２と、第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１における一次側の圧力が第１設定圧力となるように開度調整される第１圧力調整弁５１と、第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２における一次側の圧力が第１設定圧力よりも低い第２設定圧力となるように開度調整される第２圧力調整弁５２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】
蒸気を生成して第１負荷機器に供給するボイラと、
前記第１負荷機器が蒸気を使用することによって凝縮して生じたドレンを大気に開放することなく回収するドレンタンクと、
前記第１負荷機器と前記ドレンタンクとを接続するドレン回収ラインと、
前記ドレンタンクと前記ボイラとを接続し前記ドレンタンクに収容されたドレンを前記ボイラに供給するドレン供給ラインと、
大気開放され、前記ボイラに供給する補給水を貯留するオープンタンクと、
前記ドレンタンクと前記オープンタンクとを接続し前記ドレンタンクで発生したフラッシュ蒸気を前記オープンタンクに供給する第１フラッシュ蒸気ラインと、
前記ドレンタンクと第２負荷機器とを接続し前記ドレンタンクで発生したフラッシュ蒸気を前記第２負荷機器に供給する第２フラッシュ蒸気ラインと、
前記第１フラッシュ蒸気ラインに配置され、該第１フラッシュ蒸気ラインにおける一次側の圧力が第１設定圧力となるように開度調整される第１圧力調整弁と、
前記第２フラッシュ蒸気ラインに配置され、該第２フラッシュ蒸気ラインにおける一次側の圧力が前記第１設定圧力よりも低い第２設定圧力となるように開度調整される第２圧力調整弁と、を備えるクローズドタイプのボイラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラシステムに関する。より詳細には、負荷機器から排出されるドレンを、大気に開放することなく回収してボイラに給水するクローズドタイプのボイラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラによって生成された蒸気を負荷機器に供給し、負荷機器において熱源として使用された蒸気が凝縮して発生するドレンを、耐圧性を有する密閉型のドレンタンクに高温・高圧の状態で回収して、再度ボイラに給水するクローズドタイプのボイラシステムが提案されている。
【０００３】
このようなボイラシステムでは、ドレンタンクにおいてドレンから発生したフラッシュ蒸気を大気開放されたオープンタンク側に逃がすフラッシュ蒸気ラインと、このフラッシュ蒸気ラインに配置されフラッシュ蒸気ラインの一次側の圧力が所定の圧力となるように調整する圧力調整弁と、が設けられる（例えば、特許文献１参照）。
これにより、ドレンタンクにおいて発生したフラッシュ蒸気をオープンタンクに供給してオープンタンクに貯留された水の加熱に用いることで、フラッシュ蒸気が保有する熱を回収している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０４９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ドレンタンクの内部の圧力は、ボイラシステムを安定的に運転させるために、所定の範囲に保つことが求められる。そのため、ボイラシステムの運転状況によっては、ドレンタンクの内部の圧力を好適な範囲まで低下させるために、多量のフラッシュ蒸気をオープンタンクに逃す場合が生じる。このように、フラッシュ蒸気の発生量が多くなった場合には、フラッシュ蒸気の保有する熱をオープンタンクに貯留された水によって十分に回収できなくなってしまう。
【０００６】
従って、本発明は、好適な運転状態に保ちつつ、熱の利用効率を向上させられるボイラ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】
【０００７】
本発明は、蒸気を生成して第１負荷機器に供給するボイラと、前記第１負荷機器が蒸気を使用することによって凝縮して生じたドレンを大気に開放することなく回収するドレンタンクと、前記第１負荷機器と前記ドレンタンクとを接続するドレン回収ラインと、前記ドレンタンクと前記ボイラとを接続し前記ドレンタンクに収容されたドレンを前記ボイラに供給するドレン供給ラインと、大気開放され、前記ボイラに供給する補給水を貯留するオープンタンクと、前記ドレンタンクと前記オープンタンクとを接続し前記ドレンタンクで発生したフラッシュ蒸気を前記オープンタンクに供給する第１フラッシュ蒸気ラインと、前記ドレンタンクと第２負荷機器とを接続し前記ドレンタンクで発生したフラッシュ蒸気を前記第２負荷機器に供給する第２フラッシュ蒸気ラインと、前記第１フラッシュ蒸気ラインに配置され、該第１フラッシュ蒸気ラインにおける一次側の圧力が第１設定圧力となるように開度調整される第１圧力調整弁と、前記第２フラッシュ蒸気ラインに配置され、該第２フラッシュ蒸気ラインにおける一次側の圧力が前記第１設定圧力よりも低い第２設定圧力となるように開度調整される第２圧力調整弁と、を備えるクローズドタイプのボイラシステムに関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のボイラシステムによれば、好適な運転状態を保ちつつ、熱の利用効率を向上させられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るボイラ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】
【００１０】
以下、本発明のボイラ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。
本実施形態のボイラシステム１は、図１に示すように、ボイラ装置１０と、ドレンタンク２０と、オープンタンク３０と、を備える。また、ボイラシステム１は、これらの機器を接続し、蒸気又は水が流通する複数のラインを備える。具体的には、ボイラシステム１は、ラインとして、第１蒸気供給ラインＬ１と、ドレン回収ラインＬ２と、ドレン供給ラインＬ３と、第２蒸気供給ラインＬ４と、第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１と、第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２と、第１補給水ラインＬ６と、ドレン返送ラインＬ７と、ドレン逃がしラインＬ８と、第２補給水ラインＬ９と、を備える。
【００１１】
ボイラ装置１０は、図１に示すように、複数の貫流ボイラ１１と、これら複数の貫流ボイラ１１で生成された蒸気が集合される蒸気ヘッダ１２と、貫流ボイラ１１と蒸気ヘッダ１２とを連結する連結管１３と、を備える。
【００１２】
貫流ボイラ１１は、内部に供給された給水を燃焼ガスにより加熱して蒸気を生成する。本実施形態では、貫流ボイラ１１には、後述のドレンタンク２０に回収されたドレンが給水として供給される。
【００１３】
図１に示すように、貫流ボイラ１１で生成された蒸気は、連結管１３を通って蒸気ヘッダ１２に供給される。蒸気ヘッダ１２は、貫流ボイラ１１で生成された蒸気を貯留し、第１負荷機器４０に供給する。
第１負荷機器４０は、貫流ボイラ１１で生成された蒸気を熱源として利用し、加熱対象物の直接加熱又は間接加熱を行う。
【００１４】
ドレンタンク２０は、耐圧性を有する圧力容器により構成される。このドレンタンク２０は、貫流ボイラ１１により生成された蒸気が第１負荷機器４０で利用されることで凝縮して生じたドレンを高温高圧の状態で回収する。
【００１５】
オープンタンク３０は、大気に開放されている。このオープンタンク３０は、貫流ボイラ１１に供給される補給水を貯留する。また、オープンタンク３０には、ドレンタンク２０においてドレンから発生し後述する第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１を流通するフラッシュ蒸気、及び後述するドレン逃がしラインＬ８を流通するドレンが導入される。
【００１６】
第１蒸気供給ラインＬ１は、蒸気ヘッダ１２と第１負荷機器４０とを接続し、複数の貫流ボイラ１１で生成された蒸気を第１負荷機器４０に供給する。
ドレン回収ラインＬ２は、第１負荷機器４０とドレンタンク２０とを接続し、第１負荷機器４０で発生したドレンをドレンタンク２０に供給する。このドレン回収ラインＬ２には、スチームトラップ２１、逆止弁２２、及びドレン回収弁２３が配置される。
スチームトラップ２１は、ドレン回収ラインＬ２における第１負荷機器４０の下流側に配置され、第１負荷機器４０において発生したドレンを排出し、かつ、蒸気の排出を防ぐ。逆止弁２２は、スチームトラップ２１の下流側に配置され、ドレン回収ラインＬ２においてドレンが第１負荷機器４０側に逆流することを防ぐ。ドレン回収弁２３は、ドレン回収ラインＬ２におけるドレンタンク２０との接続部分の近傍に配置される。ドレン回収弁２３は、モータバルブにより構成され、ドレン回収ラインＬ２の流路を開閉させる。
【００１７】
ドレン供給ラインＬ３は、ドレンタンク２０と貫流ボイラ１１とを接続し、ドレンタンク２０に回収されたドレンを複数の貫流ボイラ１１に供給する。ドレン供給ラインＬ３の上流側の端部は、ドレンタンク２０の下部に接続される。また、ドレン供給ラインＬ３の下流側は、複数の貫流ボイラ１１のそれぞれに接続されるように分岐している。ドレン供給ラインＬ３には、ドレンポンプ３１及びドレン供給弁３２が配置される。
ドレンポンプ３１は、ドレン供給ラインＬ３における分岐部分よりも上流側に配置され、ドレンタンク２０から供給されたドレンを昇圧して貫流ボイラ１１側に送り出す。ドレン供給弁３２は、ドレン供給ラインＬ３における分岐部分よりも下流側に、複数の貫流ボイラ１１それぞれに対応して配置される。ドレン供給弁３２は、モータバルブにより構成され、開度を調整することで複数の貫流ボイラ１１に供給されるドレンの量を調節する。
【００１８】
第２蒸気供給ラインＬ４は、蒸気ヘッダ１２とドレンタンク２０とを接続する。この第２蒸気供給ラインＬ４は、貫流ボイラ１１で生成された蒸気をドレンタンク２０に供給し、ドレンタンク２０の内部の圧力を調節する。第２蒸気供給ラインＬ４には、圧力調整弁４１及びモータバルブ４２が配置される。
圧力調整弁４１は、第２蒸気供給ラインＬ４における圧力調整弁４１よりも下流側を流通する蒸気の圧力が所定の圧力となるように調整する。モータバルブ４２は、制御装置１００により開度が調整され、これにより、ドレンタンク２０に供給される蒸気の量が調整され、ドレンタンク２０の内部の圧力が所定圧力となるように制御される。
【００１９】
第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１は、ドレンタンク２０とオープンタンク３０とを接続し、ドレンタンク２０で発生したフラッシュ蒸気をオープンタンク３０に排出する。第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１には、第１圧力調整弁５１が配置される。
第１圧力調整弁５１は、第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１における一次側の圧力が第１設定圧力（例えば、０．５ＭＰａ）となるように開度調整される。即ち、第１圧力調整弁５１は、ドレンタンク２０の内部の圧力が第１設定圧力を超えた場合に、フラッシュ蒸気をオープンタンク３０側に逃がして、ドレンタンク２０の内部の圧力を低下させる。
【００２０】
第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２は、ドレンタンク２０と第２負荷機器５０とを接続し、ドレンタンク２０で発生したフラッシュ蒸気を第２負荷機器５０に供給する。本実施形態では、第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２の一次側の端部は、第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１における第１圧力調整弁５１よりも一次側に接続される。第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２には、第２圧力調整弁５２が配置される。
第２圧力調整弁５２は、第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２における一次側の圧力が第１設定圧力よりも低い第２設定圧力（例えば、０．３ＭＰａ）となるように開度調整される。即ち、第２圧力調整弁５２は、ドレンタンク２０の内部の圧力が第２設定圧力を超えた場合に、フラッシュ蒸気を第２負荷機器５０側に流通させる。
【００２１】
第２負荷機器５０は、第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２を流通する比較的低圧の蒸気を熱源として加熱対象物の直接加熱又は間接加熱を行う。
【００２２】
第１補給水ラインＬ６は、オープンタンク３０とドレンタンク２０とを接続し、オープンタンク３０に貯留された水をドレンタンク２０に供給する。第１補給水ラインＬ６には、第１補給水ポンプ６１が配置されている。
【００２３】
ドレン返送ラインＬ７は、ドレン供給ラインＬ３とドレンタンク２０とを接続する。より具体的には、ドレン返送ラインＬ７の上流側（基端側）の端部は、ドレン供給ラインＬ３におけるドレンポンプ３１とドレン供給弁３２との間に接続される。ドレン返送ラインＬ７の下流側の端部は、ドレンタンク２０の上部に接続されるラインと、ドレンタンク２０の下部に接続されるラインとに分岐している。ドレンタンク２０の上部に接続されるラインには、モータバルブ７２が配置され、ドレンタンク２０の下部に接続されるラインには、オリフィス７１が配置される。
【００２４】
ドレン返送ラインＬ７は、ドレン供給ラインＬ３を流通するドレンの一部又は全部を、ドレンタンク２０に戻す。より詳細には、ドレンタンク２０の下部に接続されるラインからは、ドレンタンク２０の液相部にドレンが循環され、ドレンタンク２０の上部に接続されるラインからは、ドレンタンク２０の気相部にドレンが循環される。このドレン返送ラインＬ７では、液相部に循環されるドレンの流量を、オリフィス７１により調整してドレンタンク２０に貯留されるドレンの温度を均一化させつつ、気相部に循環させるドレンにより、ドレンタンク２０の内部で発生するフラッシュ蒸気を回収している。
【００２５】
ドレン逃がしラインＬ８は、ドレン回収ラインＬ２とオープンタンク３０とを接続する。このドレン逃しラインＬ８は、ドレンタンク２０に回収されるドレンが過剰になる場合に、ドレン回収ラインＬ２を流通するドレンをオープンタンク３０に逃がす。
ドレン逃がしラインＬ８には、ドレン逃がし弁８１が配置される。ドレン逃がし弁８１は、開状態と閉状態とを切り替え可能なモータバルブ又は電磁弁により構成される。ドレン逃がし弁８１は、ドレン逃がしラインＬ８の流路を開閉させる。
【００２６】
即ち、本実施形態では、ドレン回収ラインＬ２を流通するドレンをドレンタンク２０に回収する場合には、ドレン回収弁２３を開放し、ドレン逃がし弁８１を閉止する。一方、ドレン回収ラインＬ２を流通するドレンをオープンタンク３０に逃す場合には、ドレン回収弁２３を閉止し、ドレン逃がし弁８１を開放する。
【００２７】
第２補給水ラインＬ９は、オープンタンク３０と複数の貫流ボイラ１１とを接続する。この第２補給水ラインＬ９は、オープンタンク３０に貯留された水を、補給水として貫流ボイラ１１に給水する。本実施形態では、第２補給水ラインＬ９の上流側の端部は、オープンタンク３０の下部に接続される。また、第２補給水ラインＬ９の下流側は、複数の貫流ボイラ１１のそれぞれに接続されるように分岐している。
【００２８】
第２補給水ラインＬ９には、補給水ポンプ９１が配置される。補給水ポンプ９１は、オープンタンク３０から供給された補給水を昇圧して貫流ボイラ１１に供給する。補給水ポンプ９１は、第２補給水ラインＬ９における分岐部分よりも下流側に配置され、複数の貫流ボイラ１１に対応して複数設けられる。
【００２９】
次に、本実施形態のボイラシステム１の動作について説明する。本実施形態では、まず、複数の貫流ボイラ１１において蒸気が生成される。複数の貫流ボイラ１１において生成された蒸気は、連結管１３を介して蒸気ヘッダ１２に供給される。
蒸気ヘッダ１２に供給された蒸気は、第１負荷機器４０において利用された後ドレンとなり、高温高圧の状態でドレンタンク２０に貯留される。そして、ドレンタンク２０に貯留されたドレンは、ドレン供給ラインＬ３を通って貫流ボイラ１１に給水として供給される。
【００３０】
ここで、ドレンタンク２０の内部の圧力は、ボイラシステム１を安定的に運転させるために、所定の範囲に保つことが求められる。そのため、ボイラシステム１の運転状況によっては、ドレンタンク２０の内部の圧力を好適な範囲まで低下させるために、多量のフラッシュ蒸気を外部に排出する場合が生じる。そこで、本実施形態では、ボイラシステム１を、ドレンタンク２０で発生したフラッシュ蒸気をオープンタンク３０に供給する第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１と、フラッシュ蒸気を第２負荷機器５０に供給する第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２と、第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１の一次側の圧力が第１設定圧力（例えば、０．５ＭＰａ）となるように開度調整される第１圧力調整弁５１と、第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２の一次側の圧力が第１設定圧力よりも低い第２設定圧力（例えば、０．３ＭＰａ）となるように開度調整される第２圧力調整弁５２と、を含んで構成した。
【００３１】
これにより、ドレンタンク２０の内部の圧力が第２設定圧力を超えた場合には、第２圧力調整弁５２が二次側にフラッシュ蒸気を逃がすため、ドレンタンク２０の内部で発生するフラッシュ蒸気を、第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２を通じて第２負荷機器５０に供給できる。そして、この状態でドレンタンク２０の内部の圧力が更に上昇し、第１設定圧力を超えた場合には、第１圧力調整弁５１も二次側にフラッシュ蒸気を逃がすことでフラッシュ蒸気をオープンタンク３０に供給し、ドレンタンク２０の内部の圧力が上昇し過ぎることを防げる。よって、ドレンタンク２０の内部の圧力が第１設定圧力を超えてしまうことを防ぎつつ、第２負荷機器５０に過剰なフラッシュ蒸気を供給できるので、ボイラシステム１の運転を好適に保ちつつ、ボイラシステム１の熱の利用効率を向上させられる。
【００３２】
以上説明した本実施形態のボイラシステム１によれば、以下のような効果を奏する。
【００３３】
クローズドタイプのボイラシステム１では、ドレンタンク２０において発生したフラッシュ蒸気は、オープンタンク３０に供給されて補給水の加熱に用いられる。しかしながら、フラッシュ蒸気の発生量が多くなった場合には、フラッシュ蒸気の保有する熱を補給水によって十分に回収できない。そこで、ボイラシステム１を、フラッシュ蒸気をオープンタンク３０に供給する第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１と、フラッシュ蒸気を第２負荷機器５０に供給する第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２と、第１フラッシュ蒸気ラインＬ５１の一次側の圧力が第１設定圧力となるように開度調整される第１圧力調整弁５１と、第２フラッシュ蒸気ラインＬ５２の一次側の圧力が第１設定圧力よりも低い第２設定圧力となるように開度調整される第２圧力調整弁５２と、を含んで構成した。これにより、ドレンタンク２０の内部の圧力が第２設定圧力から第１設定圧力の間である場合には、ドレンタンク２０で発生するフラッシュ蒸気を低圧の蒸気を使用する第２負荷機器５０に供給でき、また、ドレンタンク２０の内部の圧力が第１設定圧力を超えた場合には、フラッシュ蒸気をオープンタンク３０にも供給することで、ドレンタンク２０の内部の圧力が上昇し過ぎることを防げる。よって、ドレンタンク２０の内部の圧力が第１設定圧力を超えてしまうことを防ぎつつ、第２負荷機器５０に過剰なフラッシュ蒸気を供給できるので、ボイラシステム１の運転を好適に保ちつつ、ボイラシステム１の熱の利用効率を向上させられる。
【００３４】
以上、本発明のボイラシステム１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、ボイラシステム１を、３台の貫流ボイラ１１により構成したが、これに限らない。即ち、ボイラシステムを、１台又は２台の貫流ボイラを含んで構成してもよく、４台以上の貫流ボイラを含んで構成してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  ボイラシステム
１０  ボイラ装置（ボイラ）
２０  ドレンタンク
３０  オープンタンク
４０  第１負荷機器
５０  第２負荷機器
５１  第１圧力調整弁
５２  第２圧力調整弁
Ｌ２  ドレン回収ライン
Ｌ３  ドレン供給ライン
Ｌ５１  第１フラッシュ蒸気ライン
Ｌ５２  第２フラッシュ蒸気ライン
【図１】
2016161220.tif 000003