JP2008255888A - Steam collecting facilities - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気を利用した後の気液2相の混合流体から気相の蒸気を回収して再利用するための蒸気回収設備に関する。 The present invention relates to a steam recovery facility for recovering and reusing gas phase steam from a gas-liquid two-phase mixed fluid after using steam.
例えば、蒸気でタービンを回して発電機を駆動する発電設備のように、蒸気の熱エネルギーを消費する様々な需要設備が存在する。このような需要設備において、熱が消費された蒸気は、その一部または全部が潜熱を消費して液相の温水となり、排出される。特に、需要設備から液相の温水と蒸気との気液混合流体が排出される場合、潜熱を有する気相の蒸気を回収して再利用することでエネルギー効率を高めることが望まれる。 For example, there are various demand facilities that consume the thermal energy of steam, such as power generation equipment that drives a generator by turning a turbine with steam. In such a demand facility, a part of or all of the steam whose heat has been consumed consumes latent heat to become liquid hot water and is discharged. In particular, when a gas-liquid mixed fluid of liquid hot water and steam is discharged from the demand facility, it is desired to improve energy efficiency by recovering and reusing the vapor in the vapor phase having latent heat.
例えば、特許文献1では、蒸気タービンを用いた発電装置において、高圧蒸気から気水分離器で分離した水分をフラッシュタンクに噴出させて低圧の蒸気を発生させ、この低圧蒸気により、蒸発器への給水を加熱するために利用することで熱回収をしている。
For example, in
しかしながら、低圧蒸気を利用できる量には限度があるため、特許文献1の設備では、余剰の低圧蒸気は、復水器へと送られ、蒸気のエネルギー、特に利用価値の高い潜熱がそのまま廃棄されるようになっている。
本発明は、前記問題点に鑑みて、需要設備から排出される気液2相の使用済みの蒸気から気相の蒸気を回収して、回収した蒸気を有効に利用できる蒸気回収設備を提供することを課題とする。 In view of the above problems, the present invention provides a vapor recovery facility that recovers gas phase vapor from gas-liquid two-phase used vapor discharged from a demand facility, and can effectively use the recovered vapor. This is the issue.
前記課題を解決するために、本発明による蒸気回収設備は、蒸気供給ラインから供給される蒸気の熱を消費する需要設備から排出される液相の温水と気相の蒸気との気液混合流体から気相の蒸気を回収する蒸気回収設備であって、前記需要設備から排出される気液混合流体を減圧噴射して再蒸発させるとともに、残留する液相の温水を下部に分離するフラッシュタンクと、前記フラッシュタンクの上部から気相の蒸気を導出して、圧縮機により圧縮して前記供給ラインに環流させる回収ラインと、前記フラッシュタンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段が検出した前記フラッシュタンク内の圧力に応じて、前記圧縮機の容量を制御する制御手段とを備えるものとする。 In order to solve the above problems, a steam recovery facility according to the present invention is a gas-liquid mixed fluid of liquid phase hot water and gas phase steam discharged from a demand facility that consumes heat of steam supplied from a steam supply line. A vapor recovery facility for recovering vapor in the vapor phase from the demand facility, wherein the gas-liquid mixed fluid discharged from the demand facility is jetted under reduced pressure to re-evaporate, and a flash tank for separating the remaining liquid phase hot water into the lower part; A recovery line for extracting vapor in the vapor phase from the upper part of the flash tank, compressing it by a compressor and circulating it to the supply line, pressure detecting means for detecting the pressure in the flash tank, and the pressure detecting means And control means for controlling the capacity of the compressor in accordance with the pressure in the flash tank detected by.
この構成によれば、需要設備から排出された気液混合流体をフラッシュタンクに減圧噴射して、その一部を再蒸発させ、液相の温水を分離した後の気相の蒸気だけを圧縮機で加圧加熱して蒸気供給ラインに環流させるので、フラッシュタンクで得られた蒸気を、需要設備において全量利用できる。つまり、需要設備から排出された気液混合流体の熱エネルギーを最大限に回収して、無駄なく利用することができる。 According to this configuration, the gas-liquid mixed fluid discharged from the demand facility is jetted under reduced pressure to the flash tank, a part of the fluid is re-evaporated, and only the vapor in the vapor phase after separating the liquid hot water is used as the compressor. Since the steam is pressurized and heated to be recirculated to the steam supply line, all the steam obtained in the flash tank can be used in the demand facility. That is, the thermal energy of the gas-liquid mixed fluid discharged from the demand facility can be recovered to the maximum and used without waste.
また、蒸気供給ラインに環流される蒸気は、スクリュ圧縮機で加圧加熱された乾き蒸気であるので、需要設備に供給される蒸気の乾き度を改善して、需要設備の効率をも改善し得る。また、フラッシュタンクの圧力を一定になるように制御するので、フラッシュタンクで分離された温水の温度が一定になり、回収した温水も有効に利用できる。 In addition, since the steam circulated to the steam supply line is dry steam pressurized and heated by a screw compressor, the dryness of the steam supplied to the demand equipment is improved and the efficiency of the demand equipment is also improved. obtain. Further, since the pressure of the flash tank is controlled to be constant, the temperature of the hot water separated by the flash tank becomes constant, and the recovered hot water can be used effectively.
また、本発明の蒸気回収設備において、前記圧縮機は、回転数の上昇によって容量が増加する容積式圧縮機が好ましく、前記制御手段は、前記フラッシュタンク内の圧力を、予め設定した目標値に近づけるように、前記圧縮機の容量を制御する例えばPIDコントローラであることが好ましい。 Further, in the steam recovery facility of the present invention, the compressor is preferably a positive displacement compressor whose capacity increases as the rotational speed increases, and the control means sets the pressure in the flash tank to a preset target value. A PID controller, for example, that controls the capacity of the compressor so as to be close to each other is preferable.
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1に、本発明の1つの実施形態の蒸気回収設備1を備え、蒸気需要設備2へ蒸気を供給するシステムの概要を示す。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an outline of a system that includes a
蒸気需要設備2には、例えば、発電設備における熱交換器、穀類を蒸し煮する装置、有機性廃棄物を熱分解によりガス化して生成されたタールや蒸気で改質するための改質炉などのプロセス設備がある。
The
このシステムでは、蒸気ヘッダ3から、例えば、圧力Po=6barGで、温度159℃の蒸気が供給され、制御弁4によって流量を調節しながら、供給ライン5を介して蒸気需要設備2に蒸気が導入される。蒸気需要設備2は、例えば、プロセス温度を測定する温度センサ6を有する。そして、コントローラ7がコンソール8からの入力によって予め設定された目標値にプロセス温度を制御するために、制御弁4の開度をコントロールする。
In this system, for example, steam at a temperature of 159 ° C. is supplied from the
例えば、コントローラ7は、蒸気需要設備2の温度と目標値との偏差を算出し、算出した偏差に負の定数を乗じた値と、同じ偏差の積分値に負の定数を乗じた値と、同じ偏差の微分値に負の定数を乗じた値とを現在の制御弁4の開度の制御出力に加算するPID制御を行う。
For example, the controller 7 calculates a deviation between the temperature of the
蒸気需要設備2では、蒸気がプロセスに利用されて熱を奪われる。そして、蒸気の一部が凝縮して液相になり、低圧の気液混合流体が蒸気回収設備1に排出される。蒸気回収設備1は、フラッシュタンク9と、スクリュ圧縮機10が介設された回収ライン11と、温水ポンプ12とを備える。
In the
蒸気需要設備2から排出された低圧の気液混合流体は、フラッシュタンク9内に減圧噴射される。これによって、蒸気需要設備2から排出された気液混合流体は、圧力Pfにまでさらに減圧され、液相であった温水の一部が再蒸発する。
The low-pressure gas-liquid mixed fluid discharged from the
フラッシュタンク9の中で、液相の温水はその自重により下方に落下するので、上部に気相の蒸気が、下部に液相の温水が、それぞれ分離されて滞留する。フラッシュタンク9の上部の蒸気は、スクリュ圧縮機10が介設された回収ライン11から導出される。また、フラッシュタンク9の下部の温水は、温水ポンプ12によって導出され、温水ライン13を介して不図示の温水回収設備に移送される。なお、温水ポンプ12は、フラッシュタンク9内の温水の液面を所定の範囲内に保つように制御される。
In the flash tank 9, the liquid-phase hot water falls downward due to its own weight, so that the vapor in the vapor phase is separated in the upper part and the liquid-phase hot water is retained in the lower part. The steam in the upper part of the flash tank 9 is led out from a
また、フラッシュタンク9は、内部の圧力Pfを検出する圧力センサ(圧力検出手段)14と、異常な圧力上昇を防ぐ安全弁15とを備える。
The flash tank 9 also includes a pressure sensor (pressure detection means) 14 that detects the internal pressure Pf, and a
蒸気回収設備1は、さらに、スクリュ圧縮機10の駆動減であるモータ16と、モータ16の回転数を制御するドライバ17と、ドライバ17のモータ16の駆動回転数の設定値を定める、設定信号Csを出力するコントローラ(制御手段)18とを有する。
The
スクリュ圧縮機10は、ケーシング内に互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータを有し、スクリュロータの回転により、蒸気を吸込み、圧縮して吐出する容積式の圧縮機である。スクリュ圧縮機10の容量(出力)は、モータ16の回転数に比例する。
The
よって、スクリュ圧縮機10は、回収ライン11を介して、モータ16の回転数に比例した量の蒸気をフラッシュタンク9から吸引し、その内部で圧縮加熱して供給ライン5に導入する。
Therefore, the
また、スクリュ圧縮機10は、蒸気に油などを混入させないために、オイルフリー式スクリュ圧縮機であることが好ましい。
The
また、ドライバ17は、例えば、コントローラ18から入力される設定信号Csに応じて出力周波数が決定されるインバータ(周波数変換器)である。
The
コントローラ18には、圧力センサ14の検出値Pfが入力される。そして、コントローラ18は、コンソール19を介して予め設定された目標圧力Psとの偏差(Pf−Ps)をなくすように、スクリュ圧縮機10の容量を変更するために、ドライバ17の設定信号Csを逐次変更する。
The
例えば、コントローラ18は、フラッシュタンク9の圧力Pfの目標値Psに対する偏差(Pf−Ps)を算出し、算出した偏差(Pf−Ps)に正の定数を乗じた値と、偏差(Pf−Ps)の積分値に正の定数を乗じた値と、偏差(Pf−Ps)の微分値に正の定数を乗じた値とを現在のドライバ17の設定値Csに加算するPID制御を行う。
For example, the
これにより、フラッシュタンク9の圧力Pfは目標圧力Psに保たれ、フラッシュタンク9内の温水の温度は、圧力Psにおける飽和水蒸気の温度に一致して一定に保たれる。例えば、圧力Pf=Ps=0barG(大気圧)の場合、温水の温度は100℃である。 As a result, the pressure Pf of the flash tank 9 is kept at the target pressure Ps, and the temperature of the hot water in the flash tank 9 is kept constant in accordance with the temperature of the saturated water vapor at the pressure Ps. For example, when the pressure Pf = Ps = 0 barG (atmospheric pressure), the temperature of the hot water is 100 ° C.
このように、温水回収設備に送られる温水の温度が一定になることで、温水回収設備における温水の利用効率が高くなる。 As described above, the temperature of the hot water sent to the hot water recovery facility becomes constant, so that the use efficiency of the hot water in the hot water recovery facility is increased.
また、フラッシュタンク9から回収ライン11に導出された蒸気は、スクリュ圧縮機10によって、圧力6barG、温度159℃以上に圧縮加熱されて、供給ライン5に環流させられる。このため、回収ライン11から環流される過熱蒸気は、供給ライン5における蒸気の乾き度を改善し、蒸気需要設備2の効率をも改善し得る。
Further, the steam led out from the flash tank 9 to the
また、蒸気需要設備2からフラッシュタンク9に導入、或いは、フラッシュタンク9で再蒸発した蒸気は、その圧力Pfが一定に保たれる。このことは、フラッシュタンク9の容積が一定であるので、新たにフラッシュタンク9に導入または再蒸発した蒸気と同量の蒸気が、スクリュ圧縮機10によって、回収ライン11を介して供給ライン5に環流させられることを意味する。
Moreover, the pressure Pf of the steam introduced into the flash tank 9 from the
つまり、蒸気回収設備1のフラッシュタンク9で得られる蒸気の全量は、回収ライン11を介して供給ライン5に環流されて、蒸気需要設備2において全て有効利用される。
That is, the total amount of steam obtained in the flash tank 9 of the
本実施形態において、蒸気回収設備1の消費電力、つまり、モータ16の消費電力は、回収ライン11を介して供給ライン5に環流される蒸気と同量の蒸気を新たにボイラで発生させるために必要なエネルギーコストよりも例えば20%程度少ないものとなり、大幅な省エネルギー化が実現されている。
In the present embodiment, the power consumption of the
1 蒸気回収設備
2 蒸気需要設備
5 供給ライン
9 フラッシュタンク
10 スクリュ圧縮機
11 回収ライン
12 温水ポンプ
13 温水ライン
14 圧力センサ(圧力検出手段)
18 コントローラ(制御手段)
DESCRIPTION OF
18 Controller (control means)
Claims (3)
前記需要設備から排出される気液混合流体を減圧噴射して再蒸発させるとともに、残留する液相の温水を下部に分離するフラッシュタンクと、
前記フラッシュタンクの上部から気相の蒸気を導出して、圧縮機により圧縮して前記供給ラインに環流させる回収ラインと、
前記フラッシュタンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段が検出した前記フラッシュタンク内の圧力に応じて、前記圧縮機の容量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする蒸気回収設備。 A steam recovery facility for recovering vapor phase vapor from a gas-liquid mixed fluid of liquid phase hot water and vapor phase vapor discharged from a demand facility that consumes heat of vapor supplied from a vapor supply line,
A flash tank that injects the gas-liquid mixed fluid discharged from the demand facility under reduced pressure and re-evaporates, and separates the remaining liquid-phase hot water into the lower part,
A recovery line for extracting vapor in the vapor phase from the upper part of the flash tank, compressing it by a compressor and circulating it to the supply line;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the flash tank;
Steam recovery equipment comprising control means for controlling the capacity of the compressor in accordance with the pressure in the flash tank detected by the pressure detection means.
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