JP2004044957A - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明が解決しようとする課題は、蓄熱量の増大を図るとともに、信頼のおける蓄熱装置を提供することである。
【解決手段】二次蒸気を発生させる蓄熱部２の下部に一次蒸気を導入する導入手段１４を備えるとともに、前記導入手段１４が一次蒸気を噴出するための多数の噴出孔１７，１７，…を有するパイプ１５を備えていることを特徴としている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蓄熱した熱量を蒸気として取り出す蓄熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蒸気を使用する機器における蒸気発生手段は、省エネルギーと設備の小型化等の要請から、その能力を最小限に押さえたものとして設置されている。このような場合、蒸気の使用状況にピーク負荷があるようなときに対応するため、前記蒸気発生手段に加えて、水を高温高圧の状態として熱量を蓄える蓄熱装置が用いられる。そして、この蓄熱装置から蒸気を発生させてピーク負荷に対応するようにしている。
【０００３】
従来の蓄熱装置は、圧力容器の構造上、円筒状で横型のタンク形式のものが多く採用されている。そして、このタンク形式の場合、蓄熱部への蓄熱，すなわち一次蒸気の前記蓄熱部への供給は、タンクの上部から一次蒸気を吹き込むことにより行われている。あるいは、前記タンク上部から前記タンクの下部まで配管を差し込み、この配管の先にノズルを設け、このノズルから一次蒸気を吹き込むことにより行われている。
【０００４】
前記タンク上部から吹き込む場合は、水面付近ばかり水温が上昇し、前記蓄熱部内の水温を均一化できない。したがって、充分な蓄熱ができなかった。また、前記ノズルを設けた場合は、構造が複雑になり、前記蓄熱装置の故障時には、迅速なメンテナンス対応ができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、蓄熱量の増大を図るとともに、信頼のおける蓄熱装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、二次蒸気を発生させる蓄熱部の下部に一次蒸気を導入する導入手段を備えるとともに、前記導入手段が一次蒸気を噴出するための多数の噴出孔を有するパイプを備えていることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明は、蒸気の使用状況にピーク負荷があるようなとき、水を高温高圧の状態として熱量を蓄え、この高温高圧の水から蒸気を発生させてピーク負荷に対応する蓄熱装置において好適に実施することができる。
【０００８】
前記蓄熱装置は、熱を蓄える熱媒体として、たとえば水を貯留する蓄熱部を備えている。前記蓄熱部は、その内部が高温高圧となる圧力容器であるので、その両端部に鏡板を備えた円筒状で縦型のタンク形式に構成するのが好ましい。
【０００９】
そして、前記蓄熱部は、この蓄熱部内へ水を供給するための給水手段と、この蓄熱部の内部が所定の水位となるよう制御する水位制御手段とを備えている。また、前記蓄熱部は、発生させた蒸気を取り出す蒸気取出し手段と、蓄熱する熱量を導入する導入手段とを備えている。この導入手段は、たとえば別に設置された一次側蒸気発生手段と接続されている。
【００１０】
前記導入手段の先端部は、前記貯水部内の水中に水没するように設けられている。前記先端部について詳細に説明する。前記先端部は、一次側蒸気を水と混合する機能を備えており、多数の蒸気の噴出孔を有するパイプにより構成されている。前記各噴出孔は、蒸気の噴出時に発生する騒音を小さくするため、小径なものとして穿設されている。前記パイプの横断面形状は、たとえば円形状が好適であるが、多角形状，偏平な状態に形成された筒のような形状も好適である。また、前記パイプにおいて、前記各噴出孔を穿設した部分の長手方向の長さは、前記耐圧容器内に満遍なく一次蒸気を噴出することができる長さ（たとえば、前記耐圧容器の直径より若干短い長さ）としている。
【００１１】
ここにおいて、前記先端部は、前記蓄熱部の下部に一次側蒸気を導入するように設けられている。具体的に説明すると、前記導入手段は、取り外し自在となるように、たとえばフランジを介して、前記蓄熱部の外壁の開口部に取り付けるのが好ましい。
【００１２】
このような構成の前記蓄熱装置の作用について説明する。まず、この蓄熱装置の運転開始に際し、蓄熱媒体としての水を前記蓄熱部内へ供給する。具体的に説明すると、前記給水手段を作動させて、前記蓄熱部内へ前記水位制御手段により所定の水位まで水を供給し、所定量の水を貯留する。この水位制御手段により、前記蓄熱部内は、貯水部と蒸気部とが形成される。
【００１３】
つぎに、前記導入手段を作動させて、前記貯水部内の水中へ一次蒸気を噴出する。そして、前記蓄熱部内が所定の圧力となるまで蒸気を噴出して蓄熱する。ここにおいて、一次蒸気は、蓄熱に伴ない熱量を水に奪われるので凝縮してドレンとなり、前記貯水部内に溜まる。このドレンは、前記水位制御手段の作動（前記蓄熱部内を所定の水位とする作動，たとえばスチームトラップによるドレンを排出するような作動）により、前記蓄熱部から排出され、前記貯水部の水位は、一定に維持される。
【００１４】
すなわち、前記蓄熱装置は、運転開始時に水を供給するのみで運転が始まると、それ以降は再供給しなくても、前記貯水部内の水位は、ドレンにより補給されるので、所定の水位に維持される。そして、前記蓄熱装置は、前記一次蒸気発生手段が最小限の能力であっても、前記蓄熱部内に貯留した水を高温高圧の状態として熱量を蓄熱し、ピーク負荷に対応することができる。
【００１５】
ここにおいて、一次蒸気を前記蓄熱部の下部から導入することにより、前記貯水部内の水が蒸気の噴出により攪拌され、前記貯水部の上部と下部との温度差を生じることがなく、均一に蒸気と混合されるので、充分に蓄熱される。
【００１６】
そして、蒸気使用機器の運転に際し、前記蓄熱装置は、前記蒸気使用機器が蒸気を必要とするとき、前記貯水部内の高温高圧の水から蒸気を前記蒸気部内へ発生させて、前記蒸気使用機器へ蒸気を供給する。これにより、前記蒸気使用機器は、ピーク負荷があっても安定して運転を行うことができる。
【００１７】
一方、前記導入手段の故障時等，いわゆるメンテナンスが必要な場合において、メンテナンスの必要な前記導入手段は、前記フランジを取り外すことにより、迅速にメンテナンスを行うことができる。
【００１８】
以上のように、この実施の形態によれば、蓄熱量の増大を図るとともに、信頼のおける蓄熱装置を提供することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、この発明の具体的な実施例について、図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る蓄熱装置１の概略構成を示す説明図である。この蓄熱装置１は、水を高温高圧の状態として熱量を蓄え、この高温高圧の水から蒸気を発生させてピーク負荷に対応する構成としている。図１において、前記蓄熱装置１は、熱を蓄える熱媒体として、水を貯留する蓄熱部２と、前記蓄熱装置１を制御する制御器３とを備えている。
【００２０】
前記蓄熱部２は、円筒状の耐圧容器４と、後述する付属機器および配管とにより構成されている。前記耐圧容器４は、その内部が高温高圧となるので、両端部に鏡板（符号省略）を備えた円筒状に形成されている。前記蓄熱部２は、その内部へ水を供給するための給水配管５と接続されている。この給水配管５には、給水バルブ６が設けられている。
【００２１】
前記蓄熱部２は、その内部が所定の水位となるように、水位制御手段として作動するスチームトラップ７を備えている。このスチームトラップ７は、前記耐圧容器４のほぼ２／３の高さである位置の側壁（符号省略）に接続された排水配管８と接続されている。ここにおいて、前記スチームトラップ７は、蒸気は排出しないが、水および蒸気が凝縮したドレンを排出する作用をなすように構成されている。このスチームトラップ７による水位制御を行うことにより、前記蓄熱部２の内部は、貯水部９と蒸気部１０とをそれぞれ形成するように構成されている。
【００２２】
前記蓄熱部２は、発生させた蒸気を前記蒸気部１０から取り出す蒸気配管１１と接続されており、この蒸気配管１１には、別に設置された蒸気使用機器（図示省略）への蒸気の供給を制御する蒸気バルブ１２が設けられている。また、前記蒸気部１０には、前記蓄熱部２内の圧力を検出する圧力センサ１３が設けられている。
【００２３】
そして、前記蓄熱部２は、蓄熱する熱量を導入する導入手段１４を備えている。この導入手段１４は、前記貯水部９内において蒸気を噴出するパイプ１５と、一次蒸気の供給を制御する一次蒸気バルブ１６とにより構成されている。
【００２４】
前記パイプ１５は、前記貯水部９内の水中に水没するようにほぼ水平に設けられており、多数の蒸気の噴出孔１７，１７，…を有している。そして、前記各噴出孔１７は、蒸気の噴出時に発生する騒音を小さくするため、小径なものとして穿設されており、前記パイプ１５の周面部（符号省略）に多数穿設されている。
【００２５】
そして、前記パイプ１５において、前記各噴出孔１７を穿設した部分の長手方向の長さは、前記耐圧容器４内に満遍なく一次蒸気を噴出することができる長さであり、前記耐圧容器４の直径より若干短い長さとしている。ここにおいて、前記長手方向の長さは、実施に応じ、適宜な長さ（たとえば、前記耐圧容器４の直径の約半分の長さ）のものとして選定することも好適である。
【００２６】
また、前記一次蒸気バルブ１６の上流側は、別に設置された一次側蒸気発生手段（図示省略）と導入配管１８を介して接続されている。前記一次蒸気バルブ１６の下流側の前記導入配管１８は、前記耐圧容器４の外壁１９を貫通した状態で取り付けられた前記パイプ１５と接続されている。
【００２７】
前記制御器３は、前記給水バルブ６，前記蒸気バルブ１２，前記圧力センサ１３および前記一次蒸気バルブ１６とそれぞれ回線２０を介して接続されている。そして、前記制御器３は、前記各バルブ６，１２，１６の開閉をそれぞれ制御するように構成されている。
【００２８】
ここにおいて、前記パイプ１５の前記耐圧容器４への取り付けについて、図２に基づいて詳細に説明する。図２は、前記パイプ１５を取り外し自在としたときの取付け状態を説明する拡大断面図であり、図１と同じ構成の部材については、同じ符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
図２において、前記耐圧容器４の下部の前記外壁１９には、開口部２１が設けられており、この開口部２１から前記パイプ１５を前記貯水部９内へ挿入している。具体的に説明すると、一端に第一フランジ２２を備えた中空のガイド２３を前記開口部２１へ取り付ける。すなわち、前記ガイド２３の他端２４（前記第一フランジ２２側の反対側）を前記開口部２１の周囲の縁部（符号省略）に溶接等で固定する。つぎに、第二フランジ２５を備えた前記パイプ１５を前記ガイド２３内を貫通して配置し、前記開口部２１から前記貯水部９内まで挿入する。そして、前記両フランジ２２，２５を複数のボルト２６，２６，…とナット２７，２７，…で締結し、前記パイプ１５を前記耐圧容器４へ取り付ける。
【００３０】
つぎに、このような構成の前記蓄熱装置１の作用を説明する。まず、この蓄熱装置１の運転開始に際し、前記給水バルブ６を開き、前記蓄熱部２内へ前記スチームトラップ７の作動により決められる所定の水位まで水を供給し、前記貯水部９へ所定量の水を貯留する。そして、前記貯水部９への水の貯留が終わると、前記給水バルブ６を閉じる。
【００３１】
つぎに、前記一次蒸気バルブ１６を開いて、前記各噴出孔１７から前記貯水部９内の水中へ一次蒸気を噴出する。そして、前記蓄熱部２内が所定の圧力となるまで蒸気を噴出して蓄熱する。すなわち、前記制御器３は、前記耐圧容器４内が前記圧力センサ１３により検出される所定の圧力値となるまで、蒸気を噴出させる。つぎに、前記制御器３は、所定の圧力値となると、前記一次蒸気バルブ１６を閉じる。これ以降は、この制御を繰り返し、前記蒸気部１０内の圧力を維持する。
【００３２】
ここにおいて、一次蒸気は、蓄熱に伴ない熱量を水に奪われるので凝縮してドレンとなり、前記貯水部９内に溜まる。このドレンは、前記スチームトラップ７の作動により、前記排水配管８を介して前記蓄熱部２から排出される。したがって、前記貯水部９の水位は、一定に維持される。すなわち、前記蓄熱装置１は、運転開始時に水を供給するのみで運転が始まると、それ以降は再供給しなくても、前記貯水部９内の水位は、ドレンにより補給されるので、所定の水位に維持される。
【００３３】
また、一次蒸気を前記蓄熱部２の下部から導入することにより、前記貯水部９内の水が蒸気の噴出により攪拌され、前記貯水部９の上部と下部との温度差を生じることがなく、均一に蒸気と混合されるので、充分に蓄熱される。また、前記各噴出孔１７は、前記のようにその孔径が小さいので、蒸気の噴出に伴なう騒音も小さい。
【００３４】
そして、前記蓄熱装置１は、前記一次蒸気発生手段が最小限の能力であっても、前記蓄熱部２内に貯留した水を高温高圧の状態として熱量を蓄熱し、ピーク負荷に対応する。すなわち、前記蒸気使用機器の運転に際し、前記蓄熱装置１は、前記蒸気使用機器が蒸気を必要とするとき、前記貯水部９内の高温高圧の水から蒸気を前記蒸気部１０内へ発生させ、前記蒸気バルブ１２を介して、前記蒸気配管１１から前記蒸気使用機器へ蒸気を供給する。したがって、前記蒸気使用機器は、ピーク負荷があっても安定して運転を行うことができる。
【００３５】
一方、前記パイプ１５の故障時等，いわゆるメンテナンスが必要な場合において、前記パイプ１５は、前記耐圧容器４の下部にあるので、床面からの高さも低く、前記各バルブ６，１２，１６を閉じて、前記第一フランジ２２と前記第二フランジ２５との締結を解除することにより、容易に引き出すことができるので、迅速なメンテナンスを行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、蓄熱量の増大を図るとともに、信頼のおける蓄熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る蓄熱装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】パイプの取付け状態を説明する拡大断面図である。
【符号の説明】
２　蓄熱部
１４　導入手段
１５　パイプ
１７　噴出孔

Claims (1)

1. 二次蒸気を発生させる蓄熱部２の下部に一次蒸気を導入する導入手段１４を備えるとともに、前記導入手段１４が一次蒸気を噴出するための多数の噴出孔１７，１７，…を有するパイプ１５を備えていることを特徴とする蓄熱装置。

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