JP2006130390A

JP2006130390A - 脱気流体貯留槽及び脱気流体の貯留方法

Info

Publication number: JP2006130390A
Application number: JP2004320246A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Abe; 嘉人安部; Kunio Iwai; 邦夫岩井
Original assignee: HOKKAIDO POWER ENGINEERING KK; Cosmo Engineering Co Ltd
Current assignee: HOKKAIDO POWER ENGINEERING KK; Cosmo Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】不活性気体で封入することなく、脱気液体を貯留し、脱気状態を維持しつつ排出することができ、且つランニングコストが低減された脱気流体貯留槽及び脱気流体の貯留方法を提供する。
【解決手段】脱気流体を貯留する貯留槽本体１１と、貯留槽本体１１の側壁１２下方に付設される脱気流体吐出ノズル１３と、脱気流体吐出ノズル１３から吐出される脱気流体１４が流入する開口部２１と、開口部２1から脱気流体１４の吐出方向に延出する周壁２２を備える行き止まりの囲み部２０と、貯留槽本体１１の側壁１２下方又は底板１２２に付設される貯留流体を排出する流出口１６を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、不活性気体で封入することなく、脱気液体を貯留し、脱気状態を維持しつつ排出することが可能な脱気流体貯留槽及び脱気流体の貯留方法に関するものである。

各種製造プラント及び各種実験プラントにおいては、脱気装置による脱気処理された液体（以下、脱気流体とも言う。）を貯留し、脱気状態を維持しつつ排出する貯留槽を設置することがある。例えば、脱気装置で溶存酸素が低減された脱気水を溶存酸素濃度が低減された用水を必要とするボイラー装置などに連続的に供給する際、脱気装置とボイラー装置の中間位置にこの貯留槽を設置する場合がその一例である。この場合、脱気水を直接、ボイラー装置に供給しないのは、例えば脱気装置が半連続的な装置の場合、脱気水を連続的にボイラー装置に給水できないこと、また脱気装置が万一故障し一時停止した場合でも、連続給水する必要があるなどの理由からである。

従来、このような脱気流体を貯留する貯留槽においては、何の対策も講じないと、図３に示すように、貯留槽１ａの気相部１８の空気が貯留流体１５に溶解して溶存酸素濃度を高める一方、吐出ノズル１３から流入した脱気流体１４が上下方向に対流する流れを起こし、溶存酸素濃度が高められた貯留流体１５を流出配管１９から排出させることになる。このため、この貯留槽を密閉容器とし、窒素などの不活性気体で封入するか、あるいは貯留槽の排水を再度、脱気装置に返送するか等の対策を施して脱気状態を維持していた。
特開平６−５５００３号公報（請求項１、図１、図４）特開平７−８０４４２号公報（請求項１、図１）

しかしながら、窒素などの不活性気体で封入する方法は、不活性気体供給手段等の付帯設備の設置が必要であり、また、不活性気体の封入状態等を監視する必要があり、設置コスト及びランニングコストを押し上げていた。また、貯留槽の排水を再度、脱気装置に返送する方法の場合、消費電力等のランニングコストを押し上げていた。

従って、本発明の目的は、不活性気体で封入することなく、脱気液体を貯留し、脱気状態を維持しつつ排出することができ、且つランニングコストが低減された脱気流体貯留槽及び脱気流体の貯留方法を提供することにある。

かかる実情において、本発明者らは鋭意検討行った結果、脱気流体吐出ノズルから吐出される脱気流体が流入する開口部と、該開口部から脱気流体の吐出方向に延出する周壁を備える行き止まりの囲み部を、該貯留槽本体の底部に設けた貯留槽であれば、行き止まりの囲み部内において、行き止まりの囲み部の周壁及び後壁から跳ね返った液流と、脱気流体吐出ノズルから吐出される脱気流体の液流が衝突して水平方向における流速を減少させ、また、上下方向の流動を抑えることができ、不活性気体で封入することなく、脱気液体を貯留し、脱気状態を維持しつつ排出することができ、且つランニングコストが低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、脱気流体を貯留する貯留槽本体と、該貯留槽本体の側壁下方に付設される脱気流体吐出ノズルと、該脱気流体吐出ノズルから吐出される脱気流体が流入する開口部と、該開口部から脱気流体の吐出方向に延出する周壁を備える行き止まりの囲み部と、該貯留槽本体の側壁下方又は底板に付設される貯留流体を排出する流出口と、を有することを特徴とする脱気流体貯留槽を提供するものである。

また、本発明は、前記行き止まりの囲み部は、Ｕ字溝部材を逆さにし、後端面を前記貯留槽本体の側壁に溶着し、下端面を前記貯留槽本体の底板に溶着したものである前記脱気流体貯留槽を提供するものである。

また、本発明は、前記流出口は、該貯留槽本体の囲み部の底板に付設されることを特徴とする脱気流体貯留槽を提供するものである。

また、本発明は、更に、貯留流体の表面の略全面を覆う多数のボール状浮遊物を該貯留槽本体内に入れたことを特徴とする前記脱気流体貯留槽を提供するものである。

また、本発明は、ボイラー用水を貯留するものであることを特徴とする前記脱気流体貯留槽を提供するものである。

また、本発明は、脱気流体吐出ノズルから吐出される脱気流体が流入する開口部と該開口部から脱気流体の吐出方向に延出する周壁からなる行き止まりの囲み部を、底部に備える貯留槽内において、脱気流体吐出ノズルから脱気流体を流入させ、該貯留槽の側壁下方又は底面から貯留流体を排出することを特徴とする脱気流体の貯留方法を提供するものである。

また、本発明は、前記貯留槽から排出される流体は、溶存酸素濃度が０．６ｍｇ/ｌ以下のボイラー用水であることを特徴とする前記脱気流体の貯留方法を提供するものである。

本発明の脱気流体貯留槽に設置される行き止まりの囲み部は、例えばＵ字溝を逆さにして貯留槽の底板に設置したものであり、簡易な構造である。そして、この囲み部内において脱気流体が流入すると、囲み部の周壁及び後壁から跳ね返った液流と、流入してくる脱気流体の液流が衝突すること及び流出ノズルから流体が流出されることにより跳ね返りの水平方向における流速を減少させる。これにより、囲み部の開口から上方へ出てくる液流は極めて低速となり、また、上下方向の流動を囲み部によって抑えることができる。すなわち、吐出ノズルから脱気流体が吐出されるにもかかわらず、貯留槽内はあたかも静置状態の様相を呈するため、貯留流体は、界面の溶存酸素高濃度層とこの界面より下方の溶存酸素低濃度層の２層構造をとる。従って、界面より下方の溶存酸素低濃度層から貯留流体を排出すれば、脱気状態を維持した流体を排出することができる。また、貯留流体の表面の略全面を多数のボール状浮遊物で覆えば、貯留槽の気相部の大気と貯留流体の表面との接触を極力防止できるため、更に脱気状態を良好に維持することができる。

次に、本発明の実施の形態における脱気流体貯留槽（以下、単に「貯留槽」とも言う。）を図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施の形態例の脱気流体貯留槽の一部を破断した斜視図、図２は脱気流体の吐出後の流れを説明する図である。本明細書において、前後方向は脱気流体が吐出ノズルから吐出する方向であり、「前」は吐出ノズルの設置側を言う。

図１において、脱気流体貯留槽１は、脱気流体１４を貯留する貯留槽本体１１と、貯留槽本体１１の側壁１２下方に付設される脱気流体吐出ノズル１３と、脱気流体吐出ノズル１３から吐出される脱気流体１４が流入する行き止まりの囲み部２０と、貯留槽本体１１の囲み部の底板に付設される貯留流体を排出する流出口１６と、を有するものである。脱気流体１４としては、特に制限されず、例えば脱気装置により脱気処理されたボイラー用水が挙げられる。この場合、脱気流体貯留槽１は、脱気装置とボイラー装置の間に付設されるボイラー用水を貯留する中間槽となる。

行き止まりの囲み部２０は、脱気流体吐出ノズル１３から吐出される脱気流体１４が流入する開口部２１と、開口部２１から脱気流体１４の吐出方向に延出する周壁２２からなるものであれば特に制限されず、例えば、本例のように、Ｕ字溝部材を逆さにし、後端面２３を貯留槽本体１１の後側の側壁１２１に溶着し、下端面２４を貯留槽本体の底板１２２に溶着したものが挙げられる。Ｕ字溝部材を逆さにして設置した囲み部２０であれば、貯留槽本体１１の部材を有効利用しつつ容易に作製することができる。囲み部２０は、入口である開口部２１及び流出口１６以外は周壁２２及び後壁２５で囲まれた、いわゆる袋小路であり、開口部２１から流入した脱気流体１４は開口部２１及び流出口１６から出る以外に排出流路がないものである。

囲み部２０の開口部２１の開口面積及び周壁２２の前後方向の長さは、脱気流体が満たされた貯留槽１に脱気流体１４を流入させた場合、貯留槽１内の流体移動が極力生じないようなディメンジョンで決定される。具体的には脱気流体の種類、脱気流体貯留槽１の容量、脱気流体の吐出圧力、脱気流体の吐出流量等により適宜決定される。例えば、０．５〜１ｍ^３の貯留槽にボイラー用水を流速１〜３ｍ/秒、好ましくは１〜１．５ｍ/秒、吐出流量３００〜４００ｌ/分で流入させる場合、開口面積０．１〜０．１５ｍ^２、周壁２２の前後方向の長さ４００〜６００ｍｍである。囲み部２０の内容積が小さすぎると、囲み部２０の周壁２２及び後壁２５からの跳ね返りが強すぎ、脱気流体１４が開口部２１から流入せず、貯留槽の上方へ早い流速で流れ出てしまう等の問題を生じる。一方、脱気流体貯留槽の容量に対して囲み部２０の内容積が大き過ぎると、囲み部２０の周壁２２及び後壁２５からの跳ね返りの流体と脱気流体吐出ノズル１３から吐出される脱気流体の衝突がなく、囲み部２０で対流してしまい、この液流が開口部２１から外へ流れ出してしまうか、あるいは開口部２１から出た僅かな液流により、表面に近づくため、溶存酸素濃度が高められる危険が伴う。

囲み部２０の他の形態例としては、開口部の断面が三角断面、半円断面及び不定形断面のものが挙げられる。また、囲み部２０は本例の如く、開口部２１の形状が前後方向に亘り同じものに限定されず、開口部２１から奥側（後方）に向けて、拡大口となっても、縮小口となってもよい。また、有底円筒状物を貯留槽の底板に横置きにして固定してもよい。この場合、有底円筒状物は単独で囲み部を構成し、流出口は貯留槽本体１１の側壁下方又は底板に形成される。

脱気流体吐出ノズル１３の先端と囲み部２０の開口部２１との位置関係は、脱気流体吐出ノズル１３から吐出される脱気流体の全量が囲み部２０の内部に流入する位置であればよく、平面視で脱気流体吐出ノズル１３の先端と開口部２１が離間していてもよく、また脱気流体吐出ノズル１３の先端が開口部２１から囲み部２０の内部に入り込んでいてもよい。

貯留流体を排出する流出口１６は、貯留槽本体の側壁下方又は底板に付設されるが、このうち、本例のように貯留槽本体の囲み部の底板に付設することが、排出される脱気流体が、囲み部内からそのまま流出することができ、溶存酸素の影響を確実に排除出来る点で好ましい。

本発明の脱気流体の貯留方法は、脱気流体吐出ノズル１３から吐出される脱気流体１４が流入する行き止まりの囲み部２０を、底部に備える貯留槽１内において、脱気流体吐出ノズル１３から脱気流体を流入させ、貯留槽１の側壁下方又は底面から貯留流体を排出するものである。

本発明の脱気流体の貯留方法は、脱気流体貯留槽１に脱気流体が満たされた定常状態における貯留方法であるが、脱気流体貯留槽１が空の状態においては、脱気流体を所定の液レベルになるまで流入して脱気流体貯留槽１に脱気流体を満たし、次いで本発明の脱気流体の貯留方法の操作を、排出される貯留流体の溶存酸素濃度が低レベルになるまで立ち上げ運転を行うことになる。当初、空の脱気流体貯留槽１に流入することで空気と接触し溶存酸素濃度が高くなった脱気流体は、当該立ち上げ運転により、貯留槽の深い部分の流体は、溶存酸素濃度が低減された脱気流体で置き換わるため、低溶存酸素濃度の流体が排出できるようになる。

本発明の脱気流体の貯留方法において、囲み部２０内において脱気流体１４が流入すると、囲み部２０の周壁２２及び後壁２５から跳ね返った液流ｂと、脱気流体の液流ａが衝突して水平方向における流速を減少させる。これにより、囲み部２０の開口部２１から上方へ出てくる液流ｃは極めて低速となり、上下方向の流動を抑えることができる。すなわち、脱気流体吐出ノズル１３から脱気流体１４が流入するにもかかわらず、流速が遅いため貯留槽１内はあたかも静置状態の様相を呈するため、貯留流体１５は、界面の溶存酸素高濃度層Ｘとこの界面より下方の溶存酸素低濃度層Ｙの２層構造をとる。従って、界面より下方の溶存酸素低濃度層Ｙから貯留流体を排出すれば、脱気状態を維持した流体を排出することができる。

また、貯留流体１５の表面の略全面を多数のボール状浮遊物（不図示）で覆えば、貯留槽１の気相部１８の大気と貯留流体１５の表面との接触を極力防止できるため、更に脱気状態を良好に維持することができる。ボール状浮遊物としては、特に制限されないが、例えば直径２０〜３０ｍｍのプラスチックボールが挙げられる。

貯留槽１から排出される流体は、ボイラー用水の場合、溶存酸素濃度が０．６ｍｇ/ｌ以下、好ましくは０．５ｍｇ/ｌ以下である。この溶存酸素濃度は、例えば貯留槽１に流入する脱気流体が脱気水の場合、この脱気水の溶存酸素濃度と同等が望ましく、あるいは最大でも０．１ｍｇ/ｌ増加したものであってもよい。

次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。

図１に示す構造であって、下記仕様の脱気水貯留槽を使用した。脱気装置で脱気されたボイラー用水をこの脱気水貯留槽に下記条件で流入させ、流出口から貯留水を排出した。なお、実験は立ち上げを終え、脱気水が貯留された定常状態において行った。また、評価は脱気装置出口のボイラー用水の溶存酸素濃度及び脱気水貯留槽の流出口から排出される水の溶存酸素濃度（ｍｇ/ｌ）を測定することで行った。その結果を表１に示す。

（脱気水貯留槽）
・内容量；０．５ｍ^３（縦８００ｍｍ×横８００ｍｍ×高さ８００ｍｍ）
・脱気水貯留量；０．５ｍ^３
・囲み部の開口部の面積；０．０９ｍ^２（縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ）
・囲み部の周壁の前後方向の長さ；５００ｍｍ

（脱気水の供給条件）
・脱気水の溶存酸素量；０．３５ｍｇ/ｌ
・脱気水の吐出流速；１．５ｍ/秒
・脱気水の吐出流量；２４ｍ^３/時間

更に、貯留水の表面の略全面を覆う多数のプラスチックボール（直径２５ｍｍ）を貯留槽本体内に入れて行った以外は、実施例１と同様の方法で行った。その結果を表１に示す。

比較例１
囲み部の設置を省略した構造の貯留槽（図３の貯留槽）を使用した以外は、実施例１と同様の方法で行った。その結果を表１に示す。

比較例２
更に、貯留水の表面の略全面を覆う多数のプラスチックボール（直径２５ｍｍ）を貯留槽本体内に入れて行った以外は、比較例１と同様の方法で行った。その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、囲み部を設置したの場合、排出した水は、流入した脱気水の溶存酸素濃度に比べて若干高いものであったが、ほぼ同じレベルの溶存酸素濃度であり、脱気状態を維持しつつ、排出することができた（実施例１）。また、更に多数のボール状浮遊物を用いることで、この溶存酸素量濃度の上昇を抑えることができた（実施例２）。一方、囲み部を設置しない従来の貯留槽の場合、流入した脱気水の溶存酸素濃度に比べて相当高い溶存酸素濃度の水が排出された（比較例１）。このような溶存酸素濃度の高い水をボイラー装置に供給すると溶存酸素による腐食の問題が発生する恐れがある。

本実施の形態例の脱気流体貯留槽の一部を破断した斜視図である。脱気流体の吐出後の流れを説明する図である。従来の脱気流体貯留槽における流体の移動状態を説明する図である。

符号の説明

１、１ａ脱気流体貯留槽
１１貯留槽本体
１２側壁
１３脱気流体吐出ノズル
１４脱気流体
１５貯留流体
１６流出口
１８気相部
１９流出配管
２０囲み部
２１開口部
２２周壁

Claims

脱気流体を貯留する貯留槽本体と、
該貯留槽本体の側壁下方に付設される脱気流体吐出ノズルと、
該脱気流体吐出ノズルから吐出される脱気流体が流入する開口部と、該開口部から脱気流体の吐出方向に延出する周壁からなる行き止まりの囲み部と、
該貯留槽本体の側壁下方又は底板に付設される貯留流体を排出する流出口と、を有することを特徴とする脱気流体貯留槽。
前記行き止まりの囲み部は、Ｕ字溝部材を逆さにし、後端面を前記貯留槽本体の側壁に溶着し、下端面を前記貯留槽本体の底板に溶着したものであることを特徴とする請求項１記載の脱気流体貯留槽。
前記流出口は、該貯留槽本体の囲み部の底板に付設されることを特徴とする請求項１又は２記載の脱気流体貯留槽。
更に、貯留流体の表面の略全面を覆う多数のボール状浮遊物を該貯留槽本体内に入れたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の脱気流体貯留槽。
ボイラー用水を貯留するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の脱気流体貯留槽。
脱気流体吐出ノズルから吐出される脱気流体が流入する開口部と該開口部から脱気流体の吐出方向に延出する周壁からなる行き止まりの囲み部を、底部に備える貯留槽内において、脱気流体吐出ノズルから脱気流体を流入させ、該貯留槽の側壁下方又は底面から貯留流体を排出することを特徴とする脱気流体の貯留方法。
前記貯留槽から排出される流体は、溶存酸素濃度が０．６ｍｇ/ｌ以下のボイラー用水であることを特徴とする請求項６記載の脱気流体の貯留方法。