JP2006002576A - 蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置 - Google Patents

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Takayuki Morii
高之 森井
Naoki Matsukawa
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Abstract

【課題】 装置の初期立ち上がりを短時間で行うことのできる、蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置を得ること。
【解決手段】 蒸気供給管１に蒸気流量計８と蒸気制御弁２を取り付けてプロセス蒸気管３と接続する。蒸気供給管１を分岐して分岐管４を接続する。分岐管４には蒸気流量計１４と緊急遮断弁１５を取り付ける。分岐管４の端部は蒸気タービン５の入口１７と接続する。蒸気タービン５の出口１８は連通管６によってプロセス蒸気管３と接続する。
蒸気供給管１を通過する蒸気量が流量計８で、また、蒸気タービン５を通過する蒸気量が流量計１４でそれぞれ検出され、タービン効率を最良に維持すると共に、蒸気使用箇所での必要蒸気量が供給できるように制御弁２，１３が制御される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蒸気供給管を介して蒸気使用箇所へ必要な蒸気を供給すると共に、蒸気タービンを介しても蒸気使用箇所へ蒸気を供給する蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置に関する。ここで、プロセス蒸気とは、蒸気使用箇所へ供給する蒸気を示す。
従来の蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置は、蒸気供給管と蒸気タービンを並列に配置して、蒸気供給管から所定量の蒸気を蒸気使用箇所へ供給しながら、蒸気タービンから不足分の蒸気を蒸気使用箇所へ供給することによって、蒸気タービンで機械エネルギーへ変換されることにより蒸気を所定圧力まで減圧させると共に、蒸気タービンで発生した機械エネルギーを別途使用することにより、蒸気エネルギーの有効活用を図るものである。
上記従来の蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置は、装置の初期立ち上がりに時間を要してしまう問題があった。これは、蒸気供給管から供給する蒸気量と、蒸気タービンを介して供給する蒸気量をそれぞれ最適化するために時間を要してしまうためである。蒸気タービンへの蒸気量は、タービン効率が最も良くなる値が好ましく、また、蒸気供給管からは蒸気使用箇所で必要とする最低蒸気量を供給しなければならないが、この供給量の初期設定に時間を要するのである。
特開２００３−３４３２７７号公報
解決しようとする課題は、装置の初期立ち上がりを短時間で行うことである。
本発明は、蒸気使用箇所へ必要な蒸気を供給する蒸気供給管と、当該蒸気供給管に取り付けた蒸気制御弁と、当該蒸気制御弁と蒸気使用箇所を接続するプロセス蒸気管と、蒸気供給管を分岐して蒸気タービンに接続する分岐管と、蒸気タービンの出口側をプロセス蒸気管と連通する連通管とからなるものにおいて、蒸気供給管と分岐管にそれぞれ流量検出手段を取り付けたものである。
本発明は、蒸気供給管と分岐管にそれぞれ流量検出手段を取り付けたことによって、蒸気供給管と分岐管すなわち蒸気タービンへ供給すべき蒸気量をこの流量検出手段で検出することができ、検出値に応じて制御弁等を制御して短時間で最適化することができる。
本発明の蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置は、流量検出手段として、カルマン渦式流量計等の蒸気流量を測定することに適した流量計を用いることが好ましい。
図１において、蒸気供給管１と蒸気制御弁２とプロセス蒸気管３と分岐管４と蒸気タービン５と連通管６、及び、流量検出手段８，１４とで本発明の蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置を構成する。
蒸気供給管１の左端部は図示しないボイラー等の蒸気供給源と接続する。蒸気供給管１に管内を通過する蒸気量を測定する流量検出手段としての蒸気流量計８を取り付ける。蒸気供給管１を直角に曲げて弁９を介して蒸気制御弁２と接続する。蒸気制御弁２の出口側に弁１０を介してプロセス蒸気管３を接続する。プロセス蒸気管３の右端部は図示しない蒸気使用箇所と接続する。プロセス蒸気管３と蒸気使用個所の間に、通過する蒸気の温度と圧力を検出する温度センサ１１と圧力センサ１２をそれぞれ取り付ける。
蒸気供給管１から分岐した分岐管４には、蒸気制御弁１３と、流量検出手段としての蒸気流量計１４及び緊急遮断弁１５を順次に取り付ける。緊急遮断弁１５は、蒸気タービン５に設けた回転数センサや温度センサからの検出信号が異常値となった場合に、蒸気タービン５への蒸気の供給を瞬時に遮断するものである。分岐管４の端部を蒸気タービン５の入口１７と接続し、出口１８はバルブ１６を介して連通管６と接続する。
蒸気タービン５は、入口１７から供給される高温高圧蒸気によって図示しない動翼が回転されて、この回転が回転軸を介して発電機等の機械エネルギー消費部材へ伝達され、所定の圧力まで減圧された蒸気が出口１８から連通管６を通ってプロセス蒸気管３と合流するものである。
分岐管４を更に分岐した第２分岐管７をプロセス蒸気管３と接続する。第２分岐管７には、緊急開閉弁１９を取り付ける。この緊急開閉弁１９は、蒸気タービン５と連通する緊急遮断弁１５が閉弁すると瞬時に開弁するものである。
蒸気供給管１から供給される蒸気の多くは蒸気制御弁２で所定の圧力に制御されてプロセス蒸気管３から蒸気使用箇所へ供給される。この場合、蒸気供給管１を通過する蒸気量は蒸気流量計８で検出される。一方、蒸気供給管１の一部の蒸気は、分岐管４から蒸気タービン５へ供給され、エネルギーを消費して所定の圧力へ減圧されて、プロセス蒸気管３で合流されて蒸気使用箇所へ供給される。この場合も、蒸気タービン５へ供給される蒸気量は蒸気流量計１４で検出される。
蒸気使用箇所へ供給される蒸気の温度と圧力は、温度センサ１１と圧力センサ１２で検出され、図示しないコントローラを介して蒸気制御弁２へフィードバックされ制御弁２の開度を制御することによって、供給蒸気の温度と圧力を所定範囲に維持するものである。
本制御装置の初期立ち上がりにおいては、緊急遮断弁１５と緊急開閉弁１９が閉弁し、蒸気制御弁２のみが蒸気を通過させており、蒸気流量計８の検出値が所定値を越えると、緊急遮断弁１５を開弁して蒸気タービン５にも蒸気を供給する。それぞれの蒸気流量計８，１４での検出値に応じて蒸気制御弁２，１３を適宜制御することによって、装置の立ち上がりを短時間で行うことができる。
本発明の蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置の構成図。
符号の説明
１ 蒸気供給管
２ 蒸気制御弁
３ プロセス蒸気管
４ 分岐管
５ 蒸気タービン
６ 連通管
８ 蒸気流量計
１３ 蒸気制御弁
１４ 蒸気流量計
１５ 緊急遮断弁
１９ 緊急開閉弁

Claims (1)

  1. 蒸気使用箇所へ必要な蒸気を供給する蒸気供給管と、当該蒸気供給管に取り付けた蒸気制御弁と、当該蒸気制御弁と蒸気使用箇所を接続するプロセス蒸気管と、蒸気供給管を分岐して蒸気タービンに接続する分岐管と、蒸気タービンの出口側をプロセス蒸気管と連通する連通管とからなるものにおいて、蒸気供給管と分岐管にそれぞれ流量検出手段を取り付けたことを特徴とする蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置。
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