JP2009156417A

JP2009156417A - 蒸気供給装置及び蒸気供給方法

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Publication number: JP2009156417A
Application number: JP2007337711A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yoshimura; 博明吉村
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2027-12-27
Also published as: JP5052330B2

Abstract

【課題】無駄に蒸気を消費することなく蒸気使用先に必要量の蒸気を供給可能な蒸気供給装置及び蒸気供給方法を提供する。
【解決手段】蒸気配管１８を通じて蒸気使用先に蒸気を供給する蒸気供給装置であって、蒸気使用先の上流側であり蒸気配管１８の途中に設けられた蒸気圧力調節弁１６と、蒸気使用先の下流側であり蒸気配管１８に設けられたスチームトラップ５１と、前記スチームトラップ５１の入口圧力を検出するスチームトラップ入口圧力検出器１０１と、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップ５１の入口最低圧力を設定値とし、前記設定値と前記スチームトラップ５１の入口圧力との偏差に応じた制御信号を前記蒸気圧力調節弁に出力する蒸気圧力調節弁制御装置１２０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気配管を通じて蒸気使用先に蒸気を供給する蒸気供給装置及び蒸気供給方法に関し、特に蒸気を無駄に消費しない省エネルギー型の蒸気供給装置及び蒸気供給方法に関する。

蒸気配管を通じて複数の蒸気使用先に加熱用又は加温用の蒸気を供給する従来の蒸気供給装置は、一般的に蒸気ヘッダの途中に蒸気圧力調節弁が設けられ、蒸気圧力調節弁の下流側に蒸気使用先に加熱用又は加温用の蒸気を供給する各蒸気配管が取付けられ、その蒸気配管の末端にスチームトラップが取付けられている。ボイラ等から送られる蒸気は、蒸気圧力調節弁で一定圧力に調節され、蒸気は各蒸気配管を通じて蒸気使用先に送られ、発生したドレンはスチームトラップを介して排出される。各蒸気配管は、各々温度調節弁を有し温度調節計と連動して、蒸気使用先を所定の温度に加熱又は加温する。

スチームトラップは、蒸気で被加熱物を加熱する場合に重要な役割を果たす。スチームトラップがドレンの排出不良を起こしたときは、被加熱物を適切に加熱することができない。一方、スチームトラップが動作不良を起こし、蒸気が多量に排出される状態となると蒸気を無駄に消費することとなる。このためスチームトラップについては、動作不良を検知する技術がいくつか提案されている。例えばスチームトラップに表面温度計を取付け、スチームトラップ表面の温度からドレンの排出不良を検知する方法（例えば特許文献１参照）、又はスチームトラップの入口部又は出口部の温度からスチームトラップの閉塞を検知する方法（例えば特許文献２参照）が提案されている。
特開平８−９３９９５号公報特開２００３−１３０２８９号公報

蒸気を使用して被加熱物を加熱する場合、スチームトラップが正常に動作していないと加熱不良、あるいは蒸気の無駄な消費につながることは上記の通りであるが、従来の蒸気供給装置を使用して被加熱物を加熱する場合、スチームトラップが正常に動作している場合であっても蒸気を無駄に消費する場合がある。従来の蒸気供給装置では蒸気圧力調節弁を用いて、蒸気配管への供給圧力を一定に調節しているので、大気温度の高い夏季等蒸気使用量の少ない時は、蒸気配管及び弁の圧力損失が少ないことから、スチームトラップの入口圧力も冬季等に比べ高くなる。スチームトラップの入口側圧力と出口側圧力との圧力差が大きいほど、スチームトラップのドレン排出時に排出される蒸気量が多くなる。蒸気を効率的に使用し、無駄な蒸気を使用することなく被加熱物を加熱することが重要なことは言うまでもないが、現在のところスチームトラップが正常に動作しているときの蒸気の消費量に着目し、蒸気の無駄な消費を抑制する技術は開発されていない。

本発明の目的は、無駄に蒸気を消費することなく蒸気使用先に必要量の蒸気を供給可能な蒸気供給装置及び蒸気供給方法を提供することである。

請求項１に記載の本発明は、蒸気配管を通じて蒸気使用先に蒸気を供給する蒸気供給装置であって、蒸気使用先の上流側であり蒸気配管の途中に設けられた蒸気圧力調節弁と、蒸気使用先の下流側であり蒸気配管に設けられたスチームトラップと、前記スチームトラップの入口圧力を検出するスチームトラップ入口圧力検出器と、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力を設定値とし、前記設定値と前記スチームトラップの入口圧力との偏差に応じた制御信号を前記蒸気圧力調節弁に出力する蒸気圧力調節弁制御装置と、を含むことを特徴とする蒸気供給装置である。

請求項２に記載の本発明は、蒸気ヘッダを備え、前記蒸気ヘッダに接続する複数の枝管を通じて蒸気使用先に蒸気を供給する蒸気供給装置であって、前記蒸気ヘッダの途中に設けられた蒸気圧力調節弁と、前記蒸気圧力調節弁の下流側の蒸気ヘッダに接続する複数の枝管の各末端に取付けられたスチームトラップと、前記スチームトラップに各々取付けられ、前記スチームトラップの入口圧力を検出する複数のスチームトラップ入口圧力検出器と、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップの入口最低圧力のうち最も高い圧力を設定値とし、各スチームトラップのスチームトラップ入口圧力の最低値を判定し、前記設定値と前記最低値との偏差に応じた制御信号を前記蒸気圧力調節弁に出力する蒸気圧力調節弁制御装置と、を含むことを特徴とする蒸気供給装置である。

請求項３に記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の蒸気供給装置において、前記スチームトラップの上流側にストレーナを備え、前記スチームトラップ入口圧力検出器は、前記ストレーナの上流側に設けられ、前記設定値に前記ストレーナの差圧分として予め定める一定の圧力を加算し、この値を前記設定値に代え設定値とすることを特徴とする。

請求項４に記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蒸気供給装置において、前記スチームトラップの出口側に背圧が加わるときは、前記設定値に背圧を加算し、この値を前記設定値に代え設定値とすることを特徴とする。

請求項５に記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蒸気供給装置において、大気温度又は雰囲気温度を検出し、前記大気温度又は雰囲気温度に基づき前記設定値を補正することを特徴とする。

請求項６に記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蒸気供給装置において、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力と大気温度又は雰囲気温度との関係を予め求め、大気温度又は雰囲気温度を検出し、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力を算出し、これを前記蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力とすることを特徴とする。

請求項７に記載の本発明は、蒸気配管を通じて蒸気使用先に蒸気を供給する蒸気供給装置であって、蒸気使用先の上流側であり蒸気配管の途中に設けられた蒸気圧力調節弁と、蒸気使用先の下流側であり蒸気配管に設けられたスチームトラップと、前記蒸気圧力調節弁出口圧力を検出する蒸気圧力調節弁出口圧力検出器と、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力と前記蒸気圧力調節弁出口圧力との関係を予め求め、前記蒸気圧力調節弁出口圧力を所定の圧力に制御する蒸気圧力調節弁制御装置と、を含むことを特徴とする蒸気供給装置である。

請求項８に記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の蒸気供給装置において、前記スチームトラップに代えて、蒸気トレース細管を使用し、前記スチームトラップの入口圧力に代えて、前記蒸気トレース細管の末端から所定距離上流側の蒸気トレース細管圧力を使用し、前記蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力に代えて、前記蒸気トレース細管所定圧力とすることを特徴とする。

請求項９に記載の本発明は、蒸気使用先の上流側であり蒸気配管の途中に設けられた蒸気圧力調節弁と、蒸気使用先の下流側であり蒸気配管に設けられたスチームトラップとを備え、前記蒸気配管を通じて蒸気使用先に蒸気を供給する蒸気供給方法であって、前記スチームトラップの入口圧力を検出し、前記スチームトラップの入口圧力が蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力となるように前記蒸気圧力調節弁を制御することを特徴とする蒸気供給方法である。

本発明の蒸気供給装置は、スチームトラップの入口圧力を検出するスチームトラップ入口圧力検出器と、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力を設定値とし、設定値とスチームトラップの入口圧力との偏差に応じた制御信号を蒸気配管の途中に設けられた蒸気圧力調節弁に出力する蒸気圧力調節弁制御装置とを有するので、スチームトラップの入口圧力を、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力に制御することができる。このためスチームトラップの入口と出口との圧力差が必要以上に大きくならず、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給することが可能であると共に、ドレン排出時に無駄な蒸気が排出されることを抑制できる。

また本発明によれば、蒸気ヘッダに蒸気圧力調節弁を備え、蒸気ヘッダに接続する複数の枝管の各末端に取付けられたスチームトラップを有する蒸気供給装置にあっては、蒸気圧力調節弁制御装置が、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップの入口最低圧力のうち最も高い圧力を設定値とし、各スチームトラップのスチームトラップ入口圧力の最低値を判定し、設定値と最低値との偏差に応じた制御信号を蒸気圧力調節弁に出力するので、複数のスチームトラップを有していても、各スチームトラップの入口圧力を、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力以上に制御することができる。このためスチームトラップの入口と出口との圧力差が必要以上に大きくならず、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給することが可能であると共に、ドレン排出時に無駄な蒸気が排出されることを抑制できる。

また本発明によれば、スチームトラップの上流側にストレーナを備える蒸気供給装置にあっては、スチームトラップ入口圧力検出器は、ストレーナの上流側に設けられ、蒸気圧力調節弁制御装置の設定値にストレーナの差圧分として予め定める一定の圧力を加算し、この値を設定値とすることができるので、スチームトラップに異物が蓄積しスチームトラップの圧力損失が上昇することが予測される場合、この圧力損失の上昇分を予め加算しておくことで、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給することが可能であると共に、ドレン排出時に無駄な蒸気が排出されることを抑制できる。

また本発明によれば、スチームトラップの出口側に背圧が加わるときは、前記蒸気圧力調節弁制御装置の設定値に背圧を加算し、この値を設定値とすることができるので、スチームトラップの出口側に背圧が加わることが予測される場合、この背圧に相当する圧力を予め加算しておくことで、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給することが可能であると共に、ドレン排出時に無駄な蒸気が排出されることを抑制できる。

また本発明によれば、大気温度又は雰囲気温度を検出し、大気温度又は雰囲気温度に基づき前記蒸気圧力調節弁制御装置の設定値を補正することができるので、大気温度又は雰囲気温度が変化しそれに伴い、配管の圧力損失、ドレン発生量などが変化しても蒸気使用先に必要量の蒸気を供給することが可能であると共に、ドレン排出時に無駄な蒸気が排出されることを抑制できる。

また本発明によれば、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力と大気温度又は雰囲気温度との関係を予め求め、大気温度又は雰囲気温度を検出し、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力を算出し、これを前記蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力とすることができるので、大気温度又は雰囲気温度が変化しそれに伴い、配管の圧力損失、ドレン発生量などが変化しても蒸気使用先に必要量の蒸気を供給することが可能であると共に、ドレン排出時に無駄な蒸気が排出されることを抑制できる。

また本発明の蒸気供給装置は、蒸気使用先の上流側であり蒸気配管の途中に設けられた蒸気圧力調節弁と、蒸気使用先の下流側であり蒸気配管に設けられたスチームトラップと、蒸気圧力調節弁出口圧力を検出する蒸気圧力調節弁出口圧力検出器と、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力と前記蒸気圧力調節弁出口圧力との関係を予め求め、蒸気圧力調節弁出口圧力を所定の圧力に制御する蒸気圧力調節弁制御装置と、を含むので、スチームトラップの入口圧力を検出することなく、スチームトラップの入口圧力を蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力とすることができる。これにより蒸気使用先に必要量の蒸気を供給することが可能であると共に、ドレン排出時に無駄な蒸気が排出されることを抑制できる。

また本発明によれば、スチームトラップに代えて、蒸気トレース細管を使用する蒸気供給装置にも本発明を適用可能であり、この場合であっても蒸気使用先に必要量の蒸気を供給することが可能であると共に、ドレン排出時に無駄な蒸気が排出されることを抑制できる。

また本発明の蒸気供給方法は、蒸気使用先の上流側であり蒸気配管の途中に設けられた蒸気圧力調節弁と、蒸気使用先の下流側であり蒸気配管に設けられたスチームトラップとを備え、蒸気配管を通じて蒸気使用先に蒸気を供給する蒸気供給方法であって、スチームトラップの入口圧力を検出し、スチームトラップの入口圧力が蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力となるように蒸気圧力調節弁を制御するので、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給することが可能であると共に、ドレン排出時に無駄な蒸気が排出されることを抑制できる。

図１は、本発明の第１実施形態としての蒸気供給装置の概略的構成を示す図である。また図２は、図１の燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０の制御回路を示す系統図である。蒸気供給装置は、燃料タンク８等に加温蒸気を供給する蒸気供給装置であって、蒸気ヘッダである燃料加熱蒸気配管１８及び燃料加熱蒸気配管１８に接続する複数の加熱蒸気配管２２、３２、４２を通じて燃料タンク８等に加熱蒸気を供給し、燃料タンク８等を加熱することで発生するドレンは、各加熱蒸気配管２２、３２、４２の末端に設けられたドレン排出装置５０、６０、７０、８０を通じて排出される。

ボイラ２で発生した蒸気の一部は、蒸気配管６、蒸気ヘッダである燃料加熱蒸気配管１８を通じて燃料タンク８等に送られ、重油を加温し自身はドレンとなって排外に排出される。燃料加熱蒸気配管１８の途中には、燃料加熱蒸気圧力調節弁１６が設けられ、燃料加熱蒸気圧力調節弁１６の下流側の燃料加熱蒸気配管１８には、燃料タンク８、燃料供給ポンプ１０及び燃料供給配管１２各々に加熱用の蒸気を送る燃料タンク加熱蒸気配管３２、燃料供給ポンプ加熱蒸気配管２２及び燃料供給配管加熱蒸気配管４２が接続する。

燃料タンク加熱蒸気配管３２は、燃料タンク８内に取付けられた加熱用コイル３３と接続し、加熱用コイル３３に蒸気を供給する。燃料タンク加熱蒸気配管３２の途中には燃料タンク温度調節弁３０が設けられ、燃料タンク温度調節弁３０は、燃料タンク８に装着された燃料温度検出器３４が検出する燃料温度が所定の温度となるように燃料タンク温度調節計３５からの信号により開閉する。加熱用コイル３３の末端部には、ドレンを排出するためのドレン排出装置５０が取付けられ、これによりドレンが系外に排出される。

燃料供給ポンプ加熱蒸気配管２２は、燃料供給ポンプ１０本体を加熱するように取付けられている。燃料供給ポンプ加熱蒸気配管２２の途中には燃料供給ポンプ温度調節弁２０が設けられ、燃料供給ポンプ温度調節弁２０は、燃料供給ポンプ温度検出器２４が検出する燃料供給ポンプ１０本体の表面温度が所定の温度となるように燃料供給ポンプ温度調節計２５からの信号により開閉する。燃料供給ポンプ加熱蒸気配管２２の末端部には、ドレンを排出するためのドレン排出装置６０が取付けられ、これによりドレンが系外に排出される。

燃料供給配管加熱蒸気配管４２は、途中で分岐し各々の分岐管が燃料供給配管１２に沿うように取付けられている。燃料供給配管加熱蒸気配管４２の途中には燃料供給配管温度調節弁４０が設けられ、燃料供給配管温度調節弁４０は、燃料供給配管温度検出器４４が検出する燃料供給配管１２の表面温度が所定の温度となるように燃料供給配管温度調節計４５からの信号により開閉する。燃料供給配管１２は途中で分岐しているので各々の分岐管にドレンを排出するドレン排出装置７０、ドレン排出装置８０が取付けられ、これによりドレンが系外に排出される。

燃料タンク用のドレン排出装置５０、燃料供給ポンプ用のドレン排出装置６０、燃料供給配管用のドレン排出装置７０及び８０は、同じ構成からなる。以下、燃料タンク用のドレン排出装置５０を例にとりその構成を示す。ドレン排出装置５０は、ドレンを排出するスチームトラップ５１の上流側にドレン入口配管５２、下流側にドレン出口配管５３が接続され、ドレンはドレン出口配管５３から大気中に排出される。スチームトラップ５１の上流側には異物を除去するためのストレーナ５４が装着され、ストレーナ５４及びスチームトラップ５１を挟み込むように弁５５、５６が設けられている。さらに弁５５の上流側、弁５６の下流側にストレーナ５４及びスチームトラップ５１をバイパスするバイパス配管５７が設けられている。バイパス配管５７はスチームトラップ５１が故障したような場合などに使用されるものであり、バイパス弁５８は通常閉じている。

弁５５、６５、７５、８５の上流側のドレン入口配管５２、６２、７２、８２にはスチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口部の圧力を検出する圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４が装着されている。この圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４は、燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０と接続する。圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４が検出する圧力は、燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０に送られ、燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０は、圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４から送られる一番低い圧力を検出し、この圧力が予め定める圧力となるように燃料加熱蒸気圧力調節弁１６を制御する。燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０としては、汎用的なコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、演算器などを使用することができる。

次に図２を用いて燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０の制御要領を示す。各圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４の圧力信号は、低選択器１２２に送られ、ここで一番圧力の低い値が選択され、信号１２３を一次遅れ設定器１２４に出力する。一次遅れ設定器１２４は、信号１２３が所定時間継続すると、信号１２５を引算器１２６に出力する。また引算器１２６には、信号発生器１２７から設定値に対応する信号１２８が送られ、引算器１２６は、信号１２５と信号１２８との差分を求め、この差分を信号１２９として制御パラメータ設定器１３０に出力する。制御パラメータ設定器１３０は、信号１２９に対応した制御信号を燃料加熱蒸気圧力調節弁１６に出力する。

信号発生器１２７に設定する設定値は、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口最低圧力のうち最も高い圧力である。具体的に示せば次の通りである。燃料供給ポンプ加熱蒸気配管２２、燃料タンク加熱蒸気配管３２及び燃料供給配管加熱蒸気配管４２において、各々加熱に必要な蒸気を流通させることが可能なスチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口最低圧力をそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４としたときの一番高い圧力である。

スチームトラップ５１、６１、７１、８１を正常に機能させ、ドレンを適切に排出させるためには、スチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口部と出口部との間に一定以上の圧力差が必要である。スチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口部と出口部との圧力差が小さ過ぎると、ドレンの排出が不十分となり、結果として蒸気使用先である燃料タンク８、燃料供給ポンプ１０、燃料供給配管１２を適切に加熱することができない。一方、スチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口部と出口部との圧力差が必要以上に大きすぎると、ドレンを十分に排出することはできるけれども、ドレン排出時にドレンと一緒に排出される蒸気量が多くなってしまう。よって、全てのスチームトラップ５１、６１、７１、８１において、ドレンを適切に排出することが可能なように入口最低圧力を確保しつつ、無駄な蒸気の排出を抑制するために上記のように設定値を設定する。

燃料供給ポンプ加熱蒸気配管２２、燃料タンク加熱蒸気配管３２及び燃料供給配管加熱蒸気配管４２において、各々加熱に必要な蒸気を流通させることが可能なスチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口最低圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４は、スチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口圧力を変化させた実験を行い求める。圧力変動によりスチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口最低圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４が変動することが想定される場合は、実験で求めた入口最低圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に、余裕代としてそれぞれα１、α２、α３及びα４を加えこれを入口最低圧力とすればよい。なお、α１、α２、α３及びα４は、圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４と比較して十分に小さい。

本実施形態のように、スチームトラップ５１、６１、７１、８１の上流側にストレーナ５４、６４、７４、８４を備える場合は、設定値として、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップの入口最低圧力のうち最も高い圧力に、ストレーナの差圧分に対応する圧力を加算した圧力を設定値とする。上記のように燃料供給ポンプ加熱蒸気配管２２、燃料タンク加熱蒸気配管３２及び燃料供給配管加熱蒸気配管４２において、各々加熱に必要な蒸気を流通させることが可能なスチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口最低圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４は、スチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口圧力を変化させた実験から求めるため、ストレーナを５４、６４、７４、８４を備える場合であっても、ストレーナ５４、６４、７４、８４を備える状態で実験を行うことで、ストレーナ５４、６４、７４、８４を備えない場合と同じように入口最低圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を求めることはできる。

ストレーナ５４、６４、７４、８４を備えない場合は、蒸気使用先、気温などの条件が一定でれば基本的に設定値を代える必要はない。しかしながら、ストレーナ５４、６４、７４、８４を備える場合、時間経過と共にストレーナに異物が蓄積し、ストレーナを蒸気、ドレンが通過するときの圧力損失が上昇する。このためストレーナに異物がない状態でスチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口最低圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を求めこれを設定値とすると、長時間経過後には、ドレン排出に必要な圧力差が確保されず、スチームトラップ５１、６１、７１、８１から適切にドレンが排出されないことが想定される。このため、ストレーナ５４、６４、７４、８４を備える場合、予めストレーナに異物が蓄積した場合のストレーナの圧力損失を求め、又は想定し、これを蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップの入口最低圧力のうち最も高い圧力に加算し設定値とする。これらのことから、スチームトラップ５１、６１、７１、８１の上流側にストレーナ５４、６４、７４、８４を備える場合は、圧力検出器１０１、１０２、１０３、１０４は、ストレーナ５４、６４、７４、８４の上流側に設ける必要がある。

スチームトラップ５１、６１、７１、８１の下流側に背圧が加わる場合には、設定値として、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップの入口最低圧力のうち最も高い圧力に背圧を加算した圧力を設定値とする。第１実施形態では、スチームトラップ５１、６１、７１、８１はドレンを大気放出している。このような蒸気供給装置において、ドレンが有する熱を回収する目的などでスチームトラップ５１、６１、７１、８１の出口部にドレン回収用の配管が取付けられる場合がある。この場合、ドレン回収用の配管が加圧状態であれば、その圧力を加算し設定値とする。新たにスチームトラップ５１、６１、７１、８１の出口部に圧力が加わると、スチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口部と出口部との圧力差が小さくなりドレンを適切に排出できないことによる。なお、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップの入口最低圧力を実験で求めるとき、既にスチームトラップ５１、６１、７１、８１の出口部に背圧が加わっており、同じ条件で使用する場合は、実験で求めた圧力のうち最も高い圧力を設定値とすればよい。但し、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップの入口最低圧力を実験で求めたときと異なる背圧となる場合は、差分を加算又は減算し設定値とする必要がある。

図３は、図２に示した燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０の第１変形例である。図２と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図３に示す燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１３５は、大気温度又は雰囲気温度を考慮し、設定値を決めることができる。燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１３５は、図２に示す燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０と異なり、関数発生器１３６を有し、関数発生器１３６は、図示を省略した大気温度検出器から入力される温度信号を入力値として温度補正用の補正圧力を算出し、この補正圧力に対応する信号１３７を加算器１３８に送る。加算器１３８は、信号発生器１２７から送られる設定値に対応する信号１２８とこの補正圧力に対応する信号１３７とを加算し、信号１３９として引算器１２６に送る。以降は図２と同様の制御を行う。

ここで関数発生器１３６に設定すべき関数、信号発生器１２７に設定すべき設定値は、次のように決めることができる。蒸気供給装置を屋外で年間を通じて使用する場合は、信号発生器１２７に設定すべき設定値として、年間の平均温度における蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップの入口最低圧力のうち最も高い圧力を使用し、関数発生器１３６には、年間平均温度からの差分温度と補正圧力との関係を数式化し、これを入力しておく。

蒸気供給装置が、屋内にあり屋内の温度が一定であるような場合は、蒸気使用先の加熱条件が一定であれば、蒸気供給量、ドレン発生量、ドレン発生間隔は一定となり、その結果、スチームトラップの入口圧力も一定となる。これに対して、例えば蒸気供給装置が、屋外に設置されており、大気温度が大きく変化するような場合にあっては、蒸気使用先を加熱するに必要な蒸気量も大気温度より異なる。温度の低い冬季にあっては、蒸気供給量、ドレン発生量が多く、このため配管及び弁などの圧力損失も高まるため、スチームトラップから適切にドレンを排出させるためには、スチームトラップ入口圧力を高く設定する必要がある。図３に示す燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１３５を使用することで、大気温度又は雰囲気温度に対応させてスチームトラップ入口圧力を制御することができるので、大気温度又は雰囲気温度が変化しても蒸気を無駄に排出することなくドレンを適切に排出し、蒸気使用先を適切に加熱することができる。

大気温度又は雰囲気温度を温度の最も低い冬季の状態に合わせて、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップの入口最低圧力のうち最も高い圧力を設定値とすることで、大気温度又は雰囲気温度が変化してもスチームトラップからドレンの排出を適切に行うことができる。しかしながら温度の高い夏季には、スチームトラップ入口圧力が高めとなり、ドレン排出時に無駄に排出される蒸気量が多くなるので、大気温度又は雰囲気温度が変化する場所で蒸気供給装置を使用する場合は、図３に示す燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１３５を使用することが好ましい。

図４は、図２に示した燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０の第２変形例である。図２及び図３と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図４に示す燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１４５は、図３に示す燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１３５と同様、大気温度又は雰囲気温度を考慮し、設定値を決めることができる。図３では、大気温度又は雰囲気温度を検出し、この温度に対応する補正圧力を算出し、これを設定値に加算する方法であったけれども、図４に示す燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１４５では、大気温度又は雰囲気温度から直接、設定値を求める点が異なる。関数発生器１４６は、大気温度又は雰囲気温度を入力値とし、予め定める関係式から設定値を算出し、これに対応する信号１４７を引算器１２６に送る。以降の制御手順は、図２に示す燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０及び図３に示す燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１３５と同じである。

燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１４５は、図３に示す燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１３５と同様、大気温度又は雰囲気温度を考慮し、設定値を決めるので、大気温度又は雰囲気温度が変化しても蒸気を無駄に排出することなくドレンを適切に排出し、蒸気使用先を適切に加熱することができる。関数設定器１４６に入力する関数には、大気温度又は雰囲気温度の異なる状態で蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップの入口最低圧力を測定し、そのうち最も高い圧力を求め、当該圧力と大気温度又は雰囲気温度とを数式化したものを使用する。

図５は、本発明の第２実施形態としての蒸気供給装置の概略的構成を示す図である。また図６は、第２実施形態としての蒸気供給装置の燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１５０の制御回路を示す系統図である。第１実施形態に示す図１から図４の蒸気供給装置と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第２実施形態としての蒸気供給装置においても、第１実施形態に示す蒸気供給装置と同様、スチームトラップの入口圧力を蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力に制御し、蒸気を無駄に排出することなくドレンを適切に排出し、蒸気使用先を適切に加熱する点では同じであるが、これを実現する手段が異なる。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

第２実施形態に示す蒸気供給装置には、スチームトラップ入口部の圧力を検出すための圧力検出器が装着されておらず、代わりに燃料加熱蒸気圧力調節弁１６の出口部に圧力検出器１５１が装着され、圧力検出器１５１が検出する圧力は、燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１５０に送られる。さらに第２実施形態に示す蒸気供給装置は、大気温度を検出する温度検出器１５２を備え、温度検出器１５２が検出する温度は、燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１５０に送られる。燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１５０は、圧力検出器１５１が検出する圧力及び温度検出器１５２が検出する温度に基づき、燃料加熱蒸気圧力調節弁１６の出口部圧力が所定の圧力となるように燃料加熱蒸気圧力調節弁１６を制御する。燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１５０としては、汎用的なコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、演算器などを使用することができる。

次に燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１５０の制御要領を示す。温度検出器１５２の温度信号は、関数設定器１５６に送られ、関数設定器１５６は、予め設定されている関係式に基づき算出した圧力を設定値とし、これに対応する信号１５７を引算器１２６に送る。一方、引算器１２６には、圧力検出器１５１からの信号が一次遅れ設定器１２４を介して
信号１５８として送られ、引算器１２６は、信号１５７と信号１５８との差分を求め、この差分を信号１２９として制御パラメータ設定器１３０に出力する。制御パラメータ設定器１３０は、信号１２９に対応した制御信号を燃料加熱蒸気圧力調節弁１６に送る。

ここで、関数設定器１５６に予め設定する関係式は、次の要領で算出する。蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力のうち最も高い圧力と、そのときの燃料加熱蒸気圧力調節弁１６の出口部圧力との関係を実験により求める。これらの関係を、大気温度を変化させながら求め、最終的に大気温度と燃料加熱蒸気圧力調節弁１６の出口部圧力との関係式を求める。これにより大気温度を検出することで、制御すべきスチームトラップ５１、６１、７１、８１の入口圧力が求まる。第２実施形態に示す蒸気供給装置は、大気温度により制御すべきスチームトラップの入口圧力を変化させるので、大気温度が変化しても蒸気を無駄に排出することなくドレンを適切に排出し、蒸気使用先を適切に加熱することができる。大気温度に代え、屋内などの場合に雰囲気温度を使用してもよいことは言うまでもない。

図７は、本発明の第３実施形態としての蒸気供給装置の概略的構成を示す図である。また図８は、第３実施形態としての蒸気供給装置の液面計加熱蒸気圧力調節弁制御装置２２０の制御回路を示す系統図である。第１実施形態に示す図１から図４の蒸気供給装置と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

第３実施形態に示す蒸気供給装置では、液面計加熱蒸気圧力調節弁２０５の下流側に、タンク９０の液面計９２を加温するための液面計加熱蒸気配管２００が接続する。液面計加熱蒸気配管２００の途中には液面計温度調節弁２０１が設けられ、液面計温度調節弁２０１は、液面計温度検出器２０２が検出する液面計９２の表面温度が所定の温度となるように液面計温度調節計２０３からの信号により開閉する。この液面計加熱蒸気配管２００は、管の内径が細く、先端部２０４にスチームトラップを備えていな点で、第１実施形態に示す蒸気供給装置と大きく異なる。また、図１においては、圧力検出器がスチームトラップの入口近傍に取付けられていたけれども、図７に示す蒸気供給装置では圧力検出器１０５が、液面計加熱蒸気配管２００の先端部２０４から比較的上流側に装着されている点が異なる。

配管の蒸気トレースとして、例えば細い銅管を配管に沿わすように取付け、この銅管に加熱用の蒸気を供給すると、蒸気は配管に熱を与え自身はドレンとなる。このとき銅管の内径が細いと、銅管内を流れるドレンの圧力損失が大きく、先端部にスチームトラップを設けなくても、圧力を保持したままドレンのみを排出することができる。このような細管を使用した蒸気トレースは、従来からよく使用されている。図７に示す液面計加熱蒸気配管２００もこのような細管である。

液面計加熱蒸気圧力調節弁制御装置２２０は、圧力検出器１０５で検出する圧力が所定の圧力となるように液面計加熱蒸気圧力調節弁２０５を制御する。信号設定器１２７の設定値は、液面計９２を加熱するに十分な加熱蒸気を供給可能でかつ液面計加熱蒸気配管２００の先端部２０４から蒸気が無駄に排出されない圧力とすればよい。これにより蒸気を無駄に排出することなくドレンを適切に排出し、液面計９２を適切に加熱することができる。

以上、第１実施形態及び第２実施形態に示すように本発明の蒸気供給装置は、スチームトラップの入口圧力を、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力に制御することができる。このためスチームトラップの入口部と出口部との圧力差が必要以上に大きくならず、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給することが可能であると共に、ドレン排出時に無駄な蒸気が排出されることを抑制できる。なお、第１実施形態及び第２実施形態の蒸気供給装置において、スチームトラップが４個設置されている例を示したけれども、スチームトラップの数は、特に限定されるものではなく、１個であってもよいことは言うまでもない。また本発明の蒸気供給装置は、第３実施形態の蒸気供給装置に示すように、スチームトラップを使用しない蒸気トレース細管を使用する蒸気供給装置にも適用することができるので、適用範囲が広い。

本発明の第１実施形態としての蒸気供給装置の概略的構成を示す図である。図１の燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０の制御回路を示す系統図である。図２に示した燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０の第１変形例である。図２に示した燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１２０の第２変形例である。本発明の第２実施形態としての蒸気供給装置の概略的構成を示す図である。図５の燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置１５０の制御回路を示す系統図である。本発明の第３実施形態としての蒸気供給装置の概略的構成を示す図である。図７の液面計加熱蒸気圧力調節弁制御装置２２０の制御回路を示す系統図である。

符号の説明

８燃料タンク
１０燃料供給ポンプ
１２燃料供給配管
１６燃料加熱蒸気圧力調節弁
１８燃料加熱蒸気配管
２２燃料供給ポンプ加熱蒸気配管
３２燃料タンク加熱蒸気配管
４２燃料供給配管加熱蒸気配管
５１スチームトラップ
５２ドレン入口配管
５４ストレーナ
６１スチームトラップ
６２ドレン入口配管
６４ストレーナ
７１スチームトラップ
７２ドレン入口配管
７４ストレーナ
８１ドスチームトラップ
８２ドレン入口配管
８４ストレーナ
９２液面計
１０１圧力検出器
１０２圧力検出器
１０３圧力検出器
１０４圧力検出器
１０５圧力検出器
１２０燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置
１２２低選択器
１２４一次遅れ設定器
１２６引算器
１２７信号発生器
１３０制御パラメータ設定器
１３５燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置
１３６関数発生器
１３８加算器
１４５燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置
１４６関数発生器
１５０燃料加熱蒸気圧力調節弁制御装置
１５１圧力検出器
１５２温度検出器
１５６関数発生器
２００液面計加熱蒸気配管
２０４液面計加熱蒸気配管先端部
２０５液面計加熱蒸気圧力調節弁
２２０液面計加熱蒸気圧力調節弁制御装置

Claims

蒸気配管を通じて蒸気使用先に蒸気を供給する蒸気供給装置であって、
蒸気使用先の上流側であり蒸気配管の途中に設けられた蒸気圧力調節弁と、
蒸気使用先の下流側であり蒸気配管に設けられたスチームトラップと、
前記スチームトラップの入口圧力を検出するスチームトラップ入口圧力検出器と、
蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力を設定値とし、前記設定値と前記スチームトラップの入口圧力との偏差に応じた制御信号を前記蒸気圧力調節弁に出力する蒸気圧力調節弁制御装置と、
を含むことを特徴とする蒸気供給装置。
蒸気ヘッダを備え、前記蒸気ヘッダに接続する複数の枝管を通じて蒸気使用先に蒸気を供給する蒸気供給装置であって、
前記蒸気ヘッダの途中に設けられた蒸気圧力調節弁と、
前記蒸気圧力調節弁の下流側の蒸気ヘッダに接続する複数の枝管の各末端に取付けられたスチームトラップと、
前記スチームトラップに各々取付けられ、前記スチームトラップの入口圧力を検出する複数のスチームトラップ入口圧力検出器と、
蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめる各スチームトラップの入口最低圧力のうち最も高い圧力を設定値とし、各スチームトラップのスチームトラップ入口圧力の最低値を判定し、前記設定値と前記最低値との偏差に応じた制御信号を前記蒸気圧力調節弁に出力する蒸気圧力調節弁制御装置と、
を含むことを特徴とする蒸気供給装置。
前記スチームトラップの上流側にストレーナを備え、前記スチームトラップ入口圧力検出器は、前記ストレーナの上流側に設けられ、
前記設定値に前記ストレーナの差圧分として予め定める一定の圧力を加算し、この値を前記設定値に代え設定値とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蒸気供給装置。
前記スチームトラップの出口側に背圧が加わるときは、前記設定値に背圧を加算し、この値を前記設定値に代え設定値とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蒸気供給装置。
大気温度又は雰囲気温度を検出し、前記大気温度又は雰囲気温度に基づき前記設定値を補正することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蒸気供給装置。
蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力と大気温度又は雰囲気温度との関係を予め求め、
大気温度又は雰囲気温度を検出し、蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力を算出し、これを前記蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蒸気供給装置。
蒸気配管を通じて蒸気使用先に蒸気を供給する蒸気供給装置であって、
蒸気使用先の上流側であり蒸気配管の途中に設けられた蒸気圧力調節弁と、
蒸気使用先の下流側であり蒸気配管に設けられたスチームトラップと、
前記蒸気圧力調節弁出口圧力を検出する蒸気圧力調節弁出口圧力検出器と、
蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力と前記蒸気圧力調節弁出口圧力との関係を予め求め、前記蒸気圧力調節弁出口圧力を所定の圧力に制御する蒸気圧力調節弁制御装置と、
を含むことを特徴とする蒸気供給装置。
前記スチームトラップに代えて、蒸気トレース細管を使用し、前記スチームトラップの入口圧力に代えて、前記蒸気トレース細管の末端から所定距離上流側の蒸気トレース細管圧力を使用し、前記蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力に代えて、前記蒸気トレース細管所定圧力とすることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の蒸気供給装置。
蒸気使用先の上流側であり蒸気配管の途中に設けられた蒸気圧力調節弁と、蒸気使用先の下流側であり蒸気配管に設けられたスチームトラップとを備え、前記蒸気配管を通じて蒸気使用先に蒸気を供給する蒸気供給方法であって、
前記スチームトラップの入口圧力を検出し、前記スチームトラップの入口圧力が蒸気使用先に必要量の蒸気を供給ならしめるスチームトラップの入口最低圧力となるように前記蒸気圧力調節弁を制御することを特徴とする蒸気供給方法。