JP2004211933A

JP2004211933A - カスケードタンクユニット及びボイラ用給水システム

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Publication number: JP2004211933A
Application number: JP2002379915A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Hirao; 多布平尾; Ryoichi Nakasuga; 良一中須賀; Yasuhiro Uesono; 康弘上園
Original assignee: Shinko Co Ltd
Current assignee: Shinko Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP4084184B2

Abstract

【課題】船内の省スペース化、及び艤装の合理化を達成する、カスケードタンクユニット及びボイラ用給水システムを提供する。
【解決手段】カスケードタンク１２０に凝縮器１１０及び給水ポンプ１４０を取り付けたことにより、カスケードタンク、凝縮器、及び給水ポンプを別々に据え付けていた従来に比べて、機器の据付スペースを大幅に削減することができる。又、各機器間の配管を削減することができ、さらに据付スペースの削減に寄与することができる。又、これらのコンパクト化に伴い、艤装の合理化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船内に据え付けられ、例えばメインエンジン及びディーゼル発電機用の燃料を加熱した後の蒸気を復水しボイラへ給水する、カスケードタンクユニット、及び該カスケードタンクユニットを備えたボイラ用給水システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
船において、メインエンジン及びディーゼル発電機における燃料タンク、及び上記メインエンジン及びディーゼル発電機へ噴射前の燃料は、排気ガスを熱源としたボイラにて発生させた蒸気にて加熱される。一方、使用後の蒸気及びドレンは、図７に示すように、海水である冷却水が供給される船内の凝縮器１へ導かれ、冷却されて復水される。得られた凝縮水は、上記ドレンとともに、船内の凝縮水配管２を通りカスケードタンク３へ回収される。尚、該カスケードタンクは、大気圧ドレンタンク、又は大気圧タンクとも呼ばれる。
【０００３】
カスケードタンク３内には、上記凝縮水に含まれる油分を除去するスポンジ４が設けられるとともに、堰が設けられ、カスケードタンク３に注入された凝縮水は、スポンジ４、及び上記堰を越えることで、上記油分が除去され、凝縮水のみがカスケードタンク３から排出される。カスケードタンク３の出口には、出口配管５が接続され、該出口配管５は、分岐後、弁５ａ，５ｂを介して第１給水ポンプ６及び第２給水ポンプ７の吸引口にそれぞれ接続されている。ここで第１給水ポンプ６及び第２給水ポンプ７は、同一のポンプであり、通常一方のポンプのみが動作し、該動作中のポンプが故障したときには、他方のポンプが動作するように構成されている。このような第１給水ポンプ６及び第２給水ポンプ７の吐出口に接続される吐出側配管８ａ，８ｂは、それぞれ、補助ボイラへ接続されている。よって、カスケードタンク３から排出される凝縮水は、第１給水ポンプ６又は第２給水ポンプ７にて上記補助ボイラへ供給される。尚、図７では、弁５ａを開き、第１給水ポンプ６にてカスケードタンク３から上記補助ボイラへ凝縮水が供給される状態を図示している（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
【非特許文献１】
「「舶用機関計画便覧」コロナ社、昭和４４年９月１５日初版発行、Ｐ８１８〜８１９、図１．５〜図１．８」
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、船においても可能な限り大きな積荷スペースを確保する目的で機関室の縮小化が図られたり、又、造船所における艤装の合理化を図るため、各種装置の省スペース化が叫ばれている。上述のように、燃料加熱系に含まれる機器について、従来、上述の凝縮器１、カスケードタンク３、及び給水ポンプ６，７は、それぞれ別々に機関室に据え付けられている。したがって、従来、凝縮器１、カスケードタンク３、及び給水ポンプ６，７を設置するための、それぞれの据付スペースを確保する必要があり、かつ、このように各機器が離れて配置されることから、上記凝縮水配管２及び上記出口配管５用のスペースも必要となる。
このようなことから、船内の燃料加熱系においては、省スペース化は進んでいないのが現状であり、かつ各機器を別々に据え付けなければならず、及び凝縮水配管２及び上記出口配管５を施工しなければならないことから、造船所における艤装作業においても非常に手間を要している。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、船内の省スペース化、及び艤装の合理化を達成する、カスケードタンクユニット、及び該カスケードタンクユニットを備えたボイラ用給水システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様のカスケードタンクユニットは、船内で使用した蒸気を復水する凝縮器と、
上記凝縮器を取り付け、上記凝縮器から供給された凝縮水から不純物を除去するカスケードタンクと、
上記カスケードタンクに取り付けられ、上記蒸気を発生するボイラへ当該カスケードタンクから上記凝縮水を給水する給水ポンプと、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
又、上記給水ポンプは、該ポンプのインペラ駆動軸を鉛直方向に沿って配置した縦型であって２台存在し、それぞれのポンプの吐出口を対向させて、かつ上記カスケードタンクの側面でポンプ取付面に互いに隣接して取り付けることもできる。
【０００８】
さらに、上記凝縮器は、上記カスケードタンクの上部に取り付けられ、上記凝縮器の凝縮水出口は、鉛直方向に配向されて上記凝縮水は重力にて上記カスケードタンクへ注入するようにしてもよい。
【０００９】
さらに、上記凝縮器は、上記カスケードタンクの上記上部であって、上記ポンプ取付面に取り付けられる上記２台の給水ポンプに対して、上記カスケードタンクを挟んで対角に位置する凝縮器取付位置に取り付けるようにしてもよい。
【００１０】
さらに、上記給水ポンプの吐出側に取り付けられ、上記ボイラへの上記凝縮水の給水が遮断されたとき上記給水ポンプの過熱防止のために上記給水ポンプと上記カスケードタンクとの間で上記凝縮水を循環させる配管であって上記給水ポンプから吐出した上記凝縮水を上記カスケードタンク内へ戻すバイパス配管をさらに備えるようにしてもよい。
【００１１】
又、本発明の第２態様のボイラ用給水システムは、上記第１態様のカスケードタンクユニットと、
ボイラで生成され使用後の蒸気を上記カスケードタンクユニットに備わる凝縮器へ導く蒸気配管と、
上記カスケードタンクユニットに備わる給水ポンプの吐出側に接続され、上記カスケードタンクユニットに備わるカスケードタンクから上記ボイラへ凝縮水を導く凝縮水供給配管と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態である、カスケードタンクユニット及び該カスケードタンクユニットを備えたボイラ用給水システムについて、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同じ構成部分については同じ符号を付している。
図１〜図３に示すように、本実施形態のカスケードタンクユニット１００は、凝縮器１１０と、カスケードタンク１２０と、給水ポンプ１４０とを備え、これらの構成部分１１０、１２０、１４０を一体的に構成した形態にてなり、船内の例えば機関室内に据え付けられる。
【００１３】
上述したように、船内のメインエンジン及びディーゼル発電機における燃料タンク、及び上記メインエンジン及びディーゼル発電機へ噴射前の燃料は、排気ガスを熱源としたボイラ２４０にて発生させた蒸気にて加熱される。上記凝縮器１１０は、使用後の上記蒸気を復水する大気圧コンデンサであり、凝縮器１１０における蒸気入口１１１、ドレン入口１１２、及び冷却水出入口１１３に、船内に配管施工される、蒸気配管２１０、ドレン配管２２０、及び冷却水配管２５０がそれぞれ接続される。よって、凝縮器１１０は、蒸気配管２１０を通り供給された使用後の上記蒸気、さらにはドレン配管２２０を通り供給される蒸気を、冷却水配管２５０を通して供給された冷却水としての海水で冷却し復水する。得られた凝縮水を排出する凝縮水出口１１４は、鉛直方向に沿って下向きに配向して凝縮器１１０に設けられている。
【００１４】
このように構成された凝縮器１１０は、図２及び図３に示すように箱状にてなる上記カスケードタンク１２０の上部１２１で、かつ後述のポンプ取付面１２２に対向する対向面１２３側に位置する凝縮器取付位置１１６にて、カスケードタンク１２０に取り付けられる。
このようにカスケードタンク１２０の上部１２１に凝縮器１１０を設置することで、上記凝縮水は、凝縮水出口１１４に接続されている凝縮水注入配管１１５を通して上記カスケードタンク１２０へ自由落下により注入される。該構成により、凝縮水注入配管１１５の長さを低減でき、又、凝縮器１１０からカスケードタンク１１０へ凝縮水を供給するためのポンプ等を不要とすることができる。
尚、上記ドレン入口１１２には、該ドレン入口１１２にて分岐し上記凝縮水注入配管１１５に接続されるドレン分岐管１１８が接続されている。よって、凝縮水注入配管１１５からカスケードタンク１２０には、凝縮器１１０から排出された凝縮水と、ドレン配管２２０及びドレン分岐管１１８を通り供給されるドレンとが注入される。ここで、上記ドレンのみならず凝縮器１１０から排出された凝縮水にも不純物としての油分が含まれている。尚、以下の説明では、凝縮器１１０から排出された凝縮水及び上記ドレンを合せて単に凝縮水とし、符号１１７を付す。
【００１５】
上記カスケードタンク１２０は、上述のように箱状にてなり、その内部には、図３に示すように上記凝縮水注入配管１１５から注入される上記凝縮水１１７に含まれる不純物、例えば油分等を除去するスポンジを備えた複数のスチール製容器１２４、及び堰を備える。このようなカスケードタンク１２０は、上記対向面１２３の上部から内部へ注入された凝縮水１１７を、上記スポンジを備えた複数の容器１２４及び堰を通過させることで、上記不純物を除去し、凝縮水１１７のみを排出する。
又、カスケードタンク１２０の一側面は、上記ポンプ取付面１２２であり、該ポンプ取付面１２２の下部には、上記給水ポンプ１４０が取り付けられる。又、ポンプ取付面１２２の下部で、給水ポンプ１４０の取付部に近接する位置に、凝縮水１１７の排出口１２５が設けられている。尚、給水ポンプ１４０を取り付けるに当たり、ポンプ取付面１２２の強度を確保するため、ポンプ取付面１２２におけるタンク内側には補強用リブを設けている。
【００１６】
このように、ポンプ取付面１２２の下部に給水ポンプ１４０を取り付け、かつ、カスケードタンク１２０の上部１２１で上記対向面１２３側の凝縮器取付位置１１６に凝縮器１１０を取り付けることで、給水ポンプ１４０と凝縮器１１０とはカスケードタンク１２０を挟んで対角位置に配置される。該配置により当該カスケードタンクユニット１００のバランスをとることができ安定性を増すことができる。この点は、揺動する船に据え付けられるカスケードタンクユニット１００において重要である。
【００１７】
上記給水ポンプ１４０は、本実施形態では、第１給水ポンプ１４０−１と第２給水ポンプ１４０−２との２台を備えている。両ポンプ１４０−１、１４０−２は、ともに同じ能力を有し、通常いずれか一方が作動し、故障等にて一方が動作不可となった場合に、他方が作動する。尚、図１では、第１給水ポンプ１４０−１を作動させる場合を図示している。又、給水ポンプ１４０は、図３に示すように、ポンプ駆動源であるモータ１４１とポンプ内インペラとを接続するインペラ駆動軸１４２を鉛直方向に沿って配置した縦型である。縦型とすることで、上記ポンプ取付面１２２に据え付けることが可能となり、２台のポンプ１４０−１、１４０−２の設置スペースの削減を図ることができる。尚、ポンプ台数は２台に限定するものではない。
【００１８】
第１給水ポンプ１４０−１及び第２給水ポンプ１４０−２の各吸引口には、カスケードタンク１２０における各凝縮水排出口１２５からそれぞれ弁を介して吸引側配管１４３−１、１４３−２が接続される。さらに、ポンプ吐出側の配管１４５をよりコンパクトに配置するため、第１給水ポンプ１４０−１及び第２給水ポンプ１４０−２は、図２に示すように、両ポンプ１４０−１、１４０−２の各吐出口１４４−１、１４４−２を互いに対向させ、かつ両ポンプ１４０−１、１４０−２を水平方向に互いに隣接させて、カスケードタンク１２０のポンプ取付面１２２に取り付けられる。尚、このようなポンプ形状及び配置に起因して、第１給水ポンプ１４０−１及び第２給水ポンプ１４０−２の各インペラの回転方向は互いに逆方向となっている。
上記各吐出口１４４−１、１４４−２には、それぞれ弁を有するポンプ吐出側配管１４５−１、１４５−２（総称して「ポンプ吐出側配管１４５」と記す場合もある）が接続される。該ポンプ吐出側配管１４５−１、１４５−２には、船内に配管施工されて上記ボイラ２４０へ接続されている凝縮水供給配管２３０が接続される。
【００１９】
尚、図１は、配管図であり、カスケードタンク１２０における、第１給水ポンプ１４０−１及び第２給水ポンプ１４０−２の配置位置や、凝縮水１１７の排出口１２５の位置等は、実際の配置、並びに図２及び図３に示す配置とは異なる。又、本実施形態では、上述のようにポンプ吐出側配管１４５−１、１４５−２のコンパクト化、施工の容易化等を図る観点から、第１給水ポンプ１４０−１及び第２給水ポンプ１４０−２の各吐出口１４４−１、１４４−２を互いに対向させた形態を採ったが、該形態に限定されるものではなく、同形状の２台の給水ポンプを上記ポンプ取付面１２２に取り付けてもよい。
【００２０】
又、本実施形態では、上記ボイラ２４０の給水入口が閉状態にあるにもかかわらず、第１給水ポンプ１４０−１又は第２給水ポンプ１４０−２を運転した場合に生じる、作動している第１給水ポンプ１４０−１又は第２給水ポンプ１４０−２の過熱を防止するため、上記ポンプ吐出側配管１４５−１、１４５−２と、カスケードタンク１２０との間に、それぞれバイパス配管１５０、１５０を設けている。該バイパス配管１５０は、ポンプ吐出側配管１４５からカスケードタンク１２０へ凝縮水１１７を流し逆流を防止する逆止弁と、適度な圧力損失を生じさせるためのオリフィスとを備えている。
【００２１】
このようなバイパス配管１５０を設けることで、上記ボイラ２４０の給水入口が閉状態で給水ポンプを運転した場合でも、上記過熱を防止するに足りる流量にてなる凝縮水１１７を、バイパス配管１５０を通してカスケードタンク１２０へ戻すことができる。よって、作動中の第１給水ポンプ１４０−１又は第２給水ポンプ１４０−２が過熱するのを防止することができる。
尚、本実施形態では、カスケードタンクユニット１００に含ませてコンパクト化を図る目的から、上述のようにバイパス配管１５０は、ポンプ吐出側配管１４５に接続している。しかしながら該構成に限定されず、上記凝縮水供給配管２３０に接続してもよい。又、図２及び図３には、バイパス配管１５０は図示しておらず、図２及び図３は、後述の図５に示す形態に相当する図である。
【００２２】
以上のように構成したカスケードタンクユニット１００によれば、凝縮器１１０、給水ポンプ１４０、さらには、凝縮器１１０とカスケードタンク１２０との間の配管、及びカスケードタンク１２０と給水ポンプ１４０との間の配管を、カスケードタンク１２０に取り付けたことから、各機器を別々に据え付けていた従来に比べて据付スペースを大幅に削減することができる。即ち、上記各機器の設置箇所が、船内、さらには機関室という限られたスペースであることから、カスケードタンクユニット１００による省スペース化率は非常に大きく、積荷スペースの拡張等、その効果は絶大なものがある。さらに又、凝縮器１１０とカスケードタンク１２０との間の配管に要するスペース、及びカスケードタンク１２０と給水ポンプ１４０との間の配管に要するスペースを削減することができ、機関室内の省スペース化にさらに寄与することができる。又、上記カスケードタンクユニット１００によれば、各機器をそれぞれ据え付け、配管施工を行う必要のある従来に比べて、艤装の合理化を図ることができる。よって、造船所側においても製造コストの低減、納期短縮等を図ることができ、その効果は絶大なものがある。
【００２３】
尚、上述の実施形態では、第１給水ポンプ１４０−１及び第２給水ポンプ１４０−２の各吐出側に、ポンプ吐出側配管１４５−１、１４５−２を設けているが、図４に示すようにポンプ吐出側配管１４５−１、１４５−２を一本にまとめたポンプ吐出側配管１４６を設けることもでき、該ポンプ吐出側配管１４６と、上記ボイラ２４０へ接続されている凝縮水供給配管２３０とを接続するようにしてもよい。ポンプ吐出側配管１４６には、上記バイパス配管１５０を接続している。
【００２４】
又、図５及び図６に示すように、上記ポンプ吐出側配管１４５−１、１４５−２、及び上記ポンプ吐出側配管１４６から、上記バイパス配管１５０を削除した形態を採ることもできる。この場合、上述した過熱防止を図るため、上記ボイラ２４０の給水入口の閉状態を検出したときには、第１給水ポンプ１４０−１及び第２給水ポンプ１４０−２のモータ１４１、１４１を自動停止させる制御回路が設けられる。
【００２５】
尚、本実施形態のカスケードタンクユニット１００には、ポンプ吐出側配管１４５−１、１４５−２を含む構成を採ったが、ポンプ吐出側配管１４５−１、１４５−２を含まなくてもよい。つまり、第１給水ポンプ１４０−１及び第２給水ポンプ１４０−２の各吐出口１４４−１、１４４−２を、凝縮水供給配管２３０との取合点としてもよい。
【００２６】
次に、上述のような構成を有するカスケードタンクユニット１００を備えたボイラ用給水システムについて説明する。
図１に示すように、ボイラ用給水システム２００は、上記カスケードタンクユニット１００と、蒸気配管２１０と、凝縮水供給配管２３０とを備える。上記蒸気配管２１０は、ボイラ２４０で生成され、使用後の蒸気を上記カスケードタンクユニット１００に備わる凝縮器１１０の上記蒸気入口１１１へ導く配管であり、船内に配管施工され、蒸気入口１１１と接続される。上記凝縮水供給配管２３０は、カスケードタンクユニット１００に備わる給水ポンプ１４０の吐出側の上記ポンプ吐出側配管１４５に接続される配管であり、上記カスケードタンク１２０からボイラ２４０へ、ポンプ吐出側配管１４５から吐出した凝縮水１１７を導く。
【００２７】
このように構成されるボイラ用給水システム２００では、ボイラ２４０にて発生し、例えば、燃料タンク、及び上記メインエンジン及びディーゼル発電機へ噴射前の燃料の加熱を行った後の蒸気は、図２に「Ｉ」にて示すように、蒸気配管２１０を通してカスケードタンクユニット１００の凝縮器１１０へ供給される。又、船内で発生したドレンもドレン配管２２０を通して凝縮器１１０へ供給することもできる。蒸気配管２１０及びドレン配管２２０にて凝縮器１１０へ供給された蒸気は、凝縮器１１０にて復水される。得られた凝縮水はドレンとともに、図３に「II」にて示すように、カスケードタンクユニット１００に注入される。カスケードタンクユニット１００内にて、凝縮水１１７は、図３に「III」、「IＶ」にて示すように、不純物を除去された後、給水ポンプ１４０にて、図２に「Ｖ」にて示すように、ポンプ吐出側配管１４５及び凝縮水供給配管２３０を通して、再びボイラ２４０へ給水される。
【００２８】
このように本実施形態のボイラ用給水システムによれば、上述のカスケードタンクユニット１００を備えていることから、上述した、省スペース化及び艤装の合理化を図ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様のカスケードタンクユニット、及び第２態様のボイラ用給水システムによれば、カスケードタンクに凝縮器及び給水ポンプを取り付けたことにより、カスケードタンク、凝縮器、及び給水ポンプを別々に据え付けていた従来に比べて、機器の据付スペースを大幅に削減することができる。又、該コンパクト化に伴い、凝縮器とカスケードタンクとの間の配管、及びカスケードタンクと給水ポンプとの間の配管を削減することができ、さらに据付スペースの削減に寄与することができる。又、これらのコンパクト化に伴い、艤装の合理化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるカスケードタンクユニット及びボイラ用給水システムを示す配管図である。
【図２】図１に示すカスケードタンクユニットの正面図である。
【図３】図１に示すカスケードタンクユニットの右側面図である。
【図４】図１に示すカスケードタンクユニットに備わるポンプ吐出側配管の変形例を示す配管図である。
【図５】図１に示すカスケードタンクユニットに備わるポンプ吐出側配管の変形例を示す配管図である。
【図６】図１に示すカスケードタンクユニットに備わるポンプ吐出側配管の変形例を示す配管図である。
【図７】従来のボイラ給水系を示す配管図である。
【符号の説明】
１００…カスケードタンクユニット、１１０…凝縮器、
１１４…凝縮水出口、１１６…凝縮水取付位置、
１２０…カスケードタンク、１２１…カスケードタンク上部、
１２２…ポンプ取付面、１４０…給水ポンプ、
１４０−１…第１給水ポンプ、１４０−２…第２給水ポンプ、
１４２…インペラ駆動軸、１４４−１、１４４−２…吐出口、
１５０…バイパス配管、
２００…ボイラ用給水システム、２１０…蒸気配管、
２３０…凝縮水供給配管。

Claims

船内で使用した蒸気を復水する凝縮器（１１０）と、
上記凝縮器を取り付け、上記凝縮器から供給された凝縮水から不純物を除去するカスケードタンク（１２０）と、
上記カスケードタンクに取り付けられ、上記蒸気を発生するボイラへ当該カスケードタンクから上記凝縮水を給水する給水ポンプ（１４０）と、
を備えたことを特徴とするカスケードタンクユニット。
上記給水ポンプは、該ポンプのインペラ駆動軸（１４２）を鉛直方向に沿って配置した縦型であって２台存在し、それぞれのポンプ（１４０−１、１４０−２）の吐出口（１４４−１、１４４−２）を対向させて、かつ上記カスケードタンクの側面でポンプ取付面（１２２）に互いに隣接して取り付けられる、請求項１記載のカスケードタンクユニット。
上記凝縮器は、上記カスケードタンクの上部（１２１）に取り付けられ、上記凝縮器の凝縮水出口（１１４）は、鉛直方向に配向されて上記凝縮水は重力にて上記カスケードタンクへ注入される、請求項２記載のカスケードタンクユニット。
上記凝縮器は、上記カスケードタンクの上記上部であって、上記ポンプ取付面に取り付けられる上記２台の給水ポンプに対して、上記カスケードタンクを挟んで対角に位置する凝縮器取付位置（１１６）に取り付けられる、請求項３記載のカスケードタンクユニット。
上記給水ポンプの吐出側に取り付けられ、上記ボイラへの上記凝縮水の給水が遮断されたとき上記給水ポンプの過熱防止のために上記給水ポンプと上記カスケードタンクとの間で上記凝縮水を循環させる配管であって上記給水ポンプから吐出した上記凝縮水を上記カスケードタンク内へ戻すバイパス配管（１５０）をさらに備えた、請求項１から４のいずれかに記載のカスケードタンクユニット。
請求項１から５のいずれかに記載のカスケードタンクユニット（１００）と、
ボイラで生成され使用後の蒸気を上記カスケードタンクユニットに備わる凝縮器（１１０）へ導く蒸気配管（２１０）と、
上記カスケードタンクユニットに備わる給水ポンプ（１４０）の吐出側に接続され、上記カスケードタンクユニットに備わるカスケードタンク（１２０）から上記ボイラへ凝縮水を導く凝縮水供給配管（２３０）と、
を備えたことを特徴とするボイラ用給水システム。