(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排気中の水蒸気の凝縮により生成されるドレンを中和する装置であって、前記生成されたドレンが流入するように設けられ且つ中和剤を収容した中和容器(3)と、この中和容器(3)に設けられ且つ前記中和容器(3)から前記ドレンを流出させる孔部(4)と、を具備し、前記孔部(4)の大きさは、少なくとも前記流入の初期にて前記流出の流量が前記流入の流量よりも小さくなるように設定されるドレン中和装置であり、
前記生成されたドレンを貯めるドレン貯留部(2)と、このドレン貯留部(2)のドレン貯留量が所定量となった時点で前記ドレン貯留部(2)から一定量のドレンを前記中和容器(3)に流入させるドレン供給手段(2a)とを具備し、
前記ドレン供給手段(2a)はサイフォン(21)からなり、このサイフォン(21)は、下端の連通孔(25a)を介してドレン貯留部(2)と連通した空室(25)と、この空室(25)内に鉛直姿勢にて設けられ且つ中和容器(3)内に連通したドレン排出管(26)とを有し、前記ドレン排出管(26)と前記空室(25)の天板(27)との間には水位上昇時に天板(27)の下方に空気溜りを生じさせない程度の間隙が設けられているドレン中和装置。
【請求項２】
前記中和容器(3)の底部は、前記孔部(4)側に向って下るように形成される請求項１に記載のドレン中和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ドレン中和装置、特に、燃焼排気中の水蒸気の凝縮により生成されるドレンを中和する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の技術に於ける熱交換装置(1)のドレン中和装置(1a)の説明図である。
同図に示すように、熱交換装置(1)は、缶体(10)内に主熱交換器(12)及び副熱交換器(13)を収容した構成である。この熱交換装置(1)では、主・副熱交換器(12)(13)によって、バーナ(14)からの燃焼排気が露点以下となるまで吸熱される。従って、この熱交換装置(1)の熱交換効率が高いものとなっている。そして、缶体(10)内では、前記吸熱により、前記燃焼排気中の水蒸気が凝縮してドレンとなり、このドレンは、缶体(10)に接続されたドレン排出経路(11)により熱交換装置(1)から排出される。
【０００３】
前記ドレンには、前記燃焼排気中に含まれる窒素酸化物等の酸性成分が溶け込んでおり、このドレンを中和する為のドレン中和装置(1a)がドレン排出経路(11)に挿入されている。このドレン中和装置(1a)は、ドレン排出経路(11)の構成配管よりも大径の略鉛直姿勢の筒体に形成された中和容器(3) に、中和剤を収容した構成となっている。
【０００４】
このものでは、熱交換装置(1) からのドレンが中和容器(3) を通過する際に、中和剤と接触し、前記ドレンの酸性成分（例えば、ｐＨ３）が中和される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の技術では、熱交換装置(1) からのドレンは、中和容器(3) 内に於ける前記ドレンの到達した内周部を下方に通過するから、中和容器(3) の外周部に位置する中和剤にはドレンが及びにくい。従って、中和容器(3) 内には、前記中和に寄与しない中和剤があることとなり、中和容器(3) 内の中和剤が効率的に使用されない。
【０００６】
請求項１の発明は、上記ドレン中和装置において、中和剤を効率的に使用できるようにすることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の課題解決手段は、『燃焼排気中の水蒸気の凝縮により生成されるドレンを中和する装置であって、前記生成されたドレンが流入するように設けられ且つ中和剤を収容した中和容器(3)と、この中和容器(3)に設けられ且つ前記中和容器(3)から前記ドレンを流出させる孔部(4)と、を具備し、前記孔部(4)の大きさは、少なくとも前記流入の初期にて前記流出の流量が前記流入の流量よりも小さくなるように設定されるドレン中和装置であり、
前記生成されたドレンを貯めるドレン貯留部(2)と、このドレン貯留部(2)のドレン貯留量が所定量となった時点で前記ドレン貯留部(2)から一定量のドレンを前記中和容器(3)に流入させるドレン供給手段(2a)とを具備し、
前記ドレン供給手段(2a)はサイフォン(21)からなり、このサイフォン(21)は、下端の連通孔(25a)を介してドレン貯留部(2)と連通した空室(25)と、この空室(25)内に鉛直姿勢にて設けられ且つ中和容器(3)内に連通したドレン排出管(26)とを有し、前記ドレン排出管(26)と前記空室(25)の天板(27)との間には水位上昇時に天板(27)の下方に空気溜りを生じさせない程度の間隙が設けられている』ことを特徴とする。
【０００８】
このものでは、前記生成されたドレンは、前記中和容器(3) に流入し、この中和容器(3) の孔部(4) から流出する。このとき、前記孔部(4) の大きさは、少なくとも前記流入の初期に於いて前記孔部(4) からの流出の流量が前記中和容器(3) への流入の流量よりも小さくなるように設定されているから、前記中和容器(3) に前記ドレンが貯められる。これにより、前記中和容器(3) 内の中和剤がドレンに浸った状態となる。この状態で、前記ドレンが前記中和剤により中和されて、前記中和容器(3) から排出される。
【０００９】
ここで、前記生成されたドレンを貯めるドレン貯留部(2)と、このドレン貯留部(2)のドレン貯留量が所定量となった時点で前記ドレン貯留部(2)から一定量のドレンを前記中和容器(3)に流入させるドレン供給手段(2a)とを具備するので、前記生成されたドレンは、前記ドレン貯留部(2)に貯められる。そして、このドレン貯留部(2)でのドレン貯留量が所定量となった時点で、前記ドレン供給手段(2a)によって、前記ドレン貯留部(2)から一定量のドレンが前記中和容器(3)に流入する。これにより、前記一定量のドレンが前記中和容器(3)に一時的に貯められた状態となり、前記ドレンは、徐々に前記孔部(4)から排出される。
【００１０】
又、請求項２の発明のように、『前記中和容器(3)の底部は、前記孔部(4)側に向って下るように形成される』ものでは、前記中和容器(3)に流入したドレンは、この中和容器(3)内を前記孔部(4)に向って流れるものとなる。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、中和剤がドレンに浸った状態となるから、この浸った状態の中和剤の全てにドレンが接触するものとなり、前記中和剤が効率的に使用できる。そして、前記中和容器(3)に、一定量のドレンが一時に流入するから、前記中和剤が確実に前記ドレンに浸った状態となる。これにより、前記した中和剤の使用効率がより一層向上する。又、前記ドレンと中和剤との中和反応が常時、一定条件下で実行されるから、前記中和反応後のｐＨのバラツキが抑えられる。
【００１３】
請求項２の発明では、前記中和容器(3)に流入したドレンが前記孔部(4)側に向って流れるから、前記孔部(4)からのドレンの排出がスムーズである。又、前記中和容器(3)の底部にドレンが滞留しないものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本願発明の実施の形態の熱交換装置(1)のドレン中和装置(1a)の説明図である。図２は、図１のドレン中和装置(1a)の拡大説明図であり、図３は、図２のドレン中和装置(1a)のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。又、図４は、図１のドレン中和装置(1a)の動作説明図である。
【００１５】
＊熱交換装置(1) ＊
同図に示すように、熱交換装置(1) は、缶体(10)に、バーナ(14)と、その下方に位置する主・副熱交換器(12)(13)とを内蔵すると共に、缶体(10)の上端にバーナ(14)に燃焼用の空気を供給する為のファン(15)が連設された構成となっている。主熱交換器(12)は、副熱交換器(13)よりもバーナ(14)側にあり、しかも、主熱交換器(12)の通水管は、副熱交換器(13)の通水管の下流側に接続されている。従って、バーナ(14)からの燃焼排気は、まず主熱交換器(12)を通過する。このとき、主熱交換器(12)によって前記燃焼排気から顕熱が吸収される。この後、副熱交換器(13)を通過するときには、この副熱交換器(13)によって前記燃焼排気から潜熱が吸収される。この潜熱吸収によって、前記燃焼排気が露点以下に冷やされ、主に副熱交換器(13)にドレンが生じる。このドレンには、前記燃焼排気に含まれる窒素酸化物等の酸性の腐食成分が溶け込んでいる。
【００１６】
又、缶体(10)には、バーナ(14)にガスを供給する為のガス供給経路(14a) と、前記潜熱吸収後の燃焼排気を外部に排出する為の排気通路(16)と、前記ドレンを外部に排出する為のドレン排出経路(11)が接続されている。ドレン排出経路(11)には、後述のドレン中和装置(1a)が挿入されている。
＊ドレン中和装置(1a)＊
このドレン中和装置(1a)は、全体として、矩形箱状に形成されている。そして、このドレン中和装置(1a)は、ドレン排出経路(11)に接続されたドレン流入管(220) を上方から挿入した封水室(22)と、この封水室(22)の上半部に連続し且つ前記封水室(22)からオーバーフローしたドレンを貯める貯留室(23)と、この貯留室(23)に於ける前記封水室(22)の反対側に連続するサイフォン(21)と、貯留室(23)及びサイフォン(21)の下方に配置される中和容器(3) と、この中和容器(3) の下方に配置された補助室(5) と、からなる。
【００１７】
サイフォン(21)は、貯留室(23)の下端に対して連通孔(25a) を介して連通した空室(25)と、この空室(25)内に鉛直姿勢にて設けられ且つ中和容器(3) 内に連通したドレン排出管(26)と、からなり、ドレン排出管(26)（例えば、直径６ｍｍ）と空室(25)の天板(27)との間には、ドレン排出管(26)の径及びドレンの表面張力とドレンの水位上昇スピードを考慮して、水位上昇時に天板(27)の下方に空気溜りを生じさせない程度の間隙（例えば、５ｍｍ）が設けられている。又、天板(27)は、封水室(22)のオーバーフロー水位よりも僅かに低位に設けられている。
【００１８】
このサイフォン(21)の作動によって、後述のように、空室(25)及び貯留室(23)から中和容器(3) に一定量のドレンが流入する。この中和容器(3) の容量は、中和容器(3) に流入する前記流入するドレンの量よりも大きく設定されている。
中和容器(3) 内には、酸化マグネシウムや炭酸カルシウム等の粒体からなる中和剤(30)(30)が収容されている。そして、この中和容器(3) の底壁(31)は、封水室(22)側がサイフォン(21)側よりも下位にあるように傾斜した構成であり、サイフォン(21)から排出されたドレンがこの底壁(31)に沿って封水室(22)側に流れる。そして、底壁(31)に於いて前記ドレンの流下方向に対して直角な断面は、略Ｖ字状に形成されており、底壁(31)に於ける封水室(22)側の端部で且つ前記断面の中央の水平部(311) には、この中和容器(3) 内のドレンを補助室(5) に流出させる孔部(4) が設けられている。
【００１９】
この孔部(4) の大きさは、サイフォン(21)から中和容器(3) への一定量のドレンの流入開始から流入終了までの間、中和容器(3) からのドレンの流出流量が前記流入の流量よりも小さくなるように設定されている。従って、前記流入によって、貯留ドレンの水頭による圧力が大きくなり、孔部(4) からの流出の速度、つまり、前記流出流量が大きくなっても、前記流入終了までは、中和容器(3) 内のドレンの水位が上昇するものとなる。これにより、中和容器(3) 内の中和剤のほぼ全てが前記ドレンにより浸かる。
【００２０】
又、孔部(4) の大きさは、サイフォン(21)の作動後に次のサイフォン(21)の作動までに中和容器(3) 内のドレンが全て排出されるようにも設定されている。
尚、孔部(4) の大きさは、前記流入の途中で、中和容器(3) 内の貯留ドレンが所定の水位に達したとき、前記貯留ドレンの水頭による圧力が大きくなり、前記流出流量が前記流入流量よりも大きくなるように、設定されるものでもよい。
【００２１】
補助室(5) は、その底壁(52)から上方に突出すると共に底壁(52)から下方に延びる排出管(51)を具備する構成であり、この排出管(51)は、下流側のドレン排出経路(11)に接続されている。
＊ドレン中和装置(1a)の動作について＊
上記構成の熱交換装置(1) が運転状態となると、上記したように、副熱交換器(13)にドレンが生じる。このドレンは、ドレン排出経路(11)によって缶体(10)から排出され、ドレン流入管(220) を介して封水室(22)に流入する。このとき、ドレン流入管(220) は、封水室(22)内のドレンに没入しているから、熱交換装置(1) 内の燃焼排気が、このドレン中和装置(1a)に流入する不都合が防止されている。
【００２２】
封水室(22)内のドレンは、この封水室(22)からオーバーフローして貯留室(23)内に流入し、この貯留室(23)に貯められる。このとき、貯留室(23)と空室(25)とがその下端の連通孔(25a) にて連通されていることから、これら貯留室(23)及び空室(25)のドレンの水位が同時に上昇する。
そして、空室(25)内のドレンは、その水位がドレン排出管(26)の上端を越えると、前記上端と天板(27)との間に表面張力により空気溜りのない状態で介在される。これにより、ドレン排出管(26)の上端開口がドレンにより塞がれる（図４−ａの状態）。この閉塞動作は、貯留室(23)のドレン水位の上昇よりも僅かに先行する。この後、貯留室(23)のドレン水位が天板(27)と同じ高さに達すると、空室(25)内の圧力が所定圧力に達して、ドレン排出管(26)の閉塞状態が破れる。これにより、空室(25)内のドレンがドレン排出管(26)内に流入し、その吸引負圧によって、空室(25)及び貯留室(23)のドレンがドレン排出管(26)に流入し、中和容器(3) 内に流出する。そして、前記ドレン水位が連通孔(25a) に一致した時点で、連通孔(25a) を介して空室(25)内に空気が入って前記吸引負圧が消失し、ドレン排出が終了する（図４−ｂの状態）。
【００２３】
このものでは、サイフォン(21)の作動する最高水位とサイフォン(21)によるドレン排出の終了する最低水位とが一定であるから、サイフォン(21)により排出されるドレン量が一定となる。
このとき、上記したように、サイフォン(21)から中和容器(3) への一定量のドレンの流入開始から流入終了までの間、中和容器(3) からのドレンの流出流量が前記流入の流量よりも小さくなるように設定されているから、前記一定量のドレンは、中和容器(3) にて一時的に貯められて、中和容器(3) 内のほぼ全ての中和剤を浸けた状態となる。これにより、前記中和剤のほぼ全てにドレンが接触し、前記中和剤が効率的に使用されるものとなる。
【００２４】
又、このものでは、サイフォン(21)によって、一定量のドレンが中和容器(3) に流入し、前記ドレンと中和剤との中和反応が、サイフォン(21)の排出動作毎に、一定条件下で実行されることから、前記排出動作毎のｐＨのバラツキが抑えられる。
そして、中和容器(3) 内のドレンは、孔部(4) を介して補助室(5) に徐々に流出する。そして、この補助室(5) の底壁(52)から排出管(51)が突出していることから、前記ドレンは、この補助室(5) 内に一時的に貯められた後、排出管(51)の内部にオーバーフローにより流入し、この排出管(51)を介して、ドレン排出経路(11)の下流側に排出される。
【００２５】
このものでは、中和容器(3) に貯められた状態から徐々に流出するドレンのｐＨが、前記流出の開始から終了までの間に経時的に変化しても、補助室(5) 内に貯留されている間にｐＨ値の高いドレンとｐＨ値の低いドレンとが混合され、排出管(51)から流出するドレンのｐＨ値の高低差が抑えられる。
又、中和容器(3) の底壁(31)が、孔部(4) に向って下方に傾斜した構成となっているから、中和容器(3) 内に流入したドレンは、孔部(4) に向って流れるものとなる。これにより、孔部(4) からのドレンの排出がスムーズとなっている。又、中和容器(3) にドレンが滞留しない。
【００２６】
このものでは、貯留室(23)が既述請求項１に記載のドレン貯留部(2)であり、サイフォン(21)が既述請求項１に記載のドレン供給手段(2a)である。
【００３１】
尚、燃焼排気から生成されるドレンを中和するものであるかぎり、熱交換装置(1) 以外にも実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の実施の形態の熱交換装置(1)のドレン中和装置(1a)の説明図
【図２】  図１のドレン中和装置(1a)の拡大説明図
【図３】  図２のドレン中和装置(1a)のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図
【図４】  図１のドレン中和装置(1a)の動作説明図
【図５】  従来の技術に於ける熱交換装置(1)のドレン中和装置(1a)の説明図
【符号の説明】
(3) ・・・中和容器
(4) ・・・孔部
(2) ・・・ドレン貯留部
(2a)・・・ドレン供給手段
(6) ・・・壁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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