JP2010048450A - Leaked steam heat recovery structure from steam motor shaft seal part - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を有効利用するための構造に関するものである。特に、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を利用して、ボイラへの給水の予熱を図るための漏れ蒸気熱回収構造に関するものである。 The present invention relates to a structure for effectively using leaked steam from a shaft seal portion of a screw type steam motor. In particular, the present invention relates to a leakage steam heat recovery structure for preheating water supply to a boiler using leakage steam from a shaft seal portion of a screw type steam motor.
下記特許文献1には、スクリュ型膨張機(1)により空気圧縮機(2)を駆動し、空気圧縮機(2)の負荷変動に際してはスクリュ型膨張機(1)に流入する蒸気を加減弁(10)により制御して対応すると共に、スクリュ型膨張機(1)の蒸気流入側と蒸気流出側との間に設けたバイパス弁(9)を制御することにより、前記負荷変動に拘らず蒸気流出側における蒸気の背圧を一定に保持する方法が開示されている。ここで、バイパス弁(9)の制御は、スクリュ型膨張機(1)からの蒸気出口管(5)の背圧を検出器(20)により検出してなされる。また、加減弁(10)の制御は、スクリュ型膨張機(1)の駆動軸の回転数を検出器(23)により検出してなされる。
スクリュ式スチームモータ(スクリュ型膨張機)は、一般に、互いにかみ合うスクリュロータが、中空ケーシング内に回転自在に保持されて構成される。そして、ケーシング内へ導入される蒸気により、スクリュロータが回転され、回転動力を出力する。スクリュロータ同士は、タイミングギアを介して連動回転するが、そのタイミングギアの潤滑油が蒸気と混合しないように、ロータ本体部とタイミングギアとの間で、蒸気を最小限の量だがケーシング外へ漏らしながら、軸封が保たれる。そのために、軸封部には、ラビリンスシールやビスコシールなどの非接触シールが用いられる。 A screw-type steam motor (screw-type expander) is generally configured such that screw rotors that mesh with each other are rotatably held in a hollow casing. Then, the screw rotor is rotated by the steam introduced into the casing and outputs rotational power. The screw rotors rotate in conjunction with each other via a timing gear. The shaft seal is maintained while leaking. Therefore, a non-contact seal such as a labyrinth seal or a visco seal is used for the shaft seal.
このように、スクリュ式スチームモータは、軸封部から蒸気を漏らしながら運転される。従来、この漏れ蒸気は単に大気に排気されており、エネルギーの無駄となっていた。そこで、本発明が解決しようとする課題は、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気の熱を有効利用することにある。この際、スクリュ式スチームモータは前述したように運転時に軸封部から蒸気を漏らすこと自体は必要であるから、その蒸気の漏れを阻害しないよう配慮するのが好ましい。すなわち、前記非接触シールの背圧を上昇させると、潤滑油と蒸気との混合、軸封部の破損のおそれがあるため、その点に配慮するのが好ましい。 Thus, the screw type steam motor is operated while leaking steam from the shaft seal. Conventionally, this leaked steam is simply exhausted to the atmosphere, which is a waste of energy. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to effectively utilize the heat of the leaked steam from the shaft seal portion of the screw type steam motor. At this time, the screw-type steam motor needs to leak the steam from the shaft seal portion during operation as described above, and therefore it is preferable to take care not to inhibit the leakage of the steam. That is, if the back pressure of the non-contact seal is increased, there is a risk of mixing the lubricating oil and steam and the shaft seal portion being damaged.
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、蒸気を用いて動力を起こすスクリュ式スチームモータの軸封部から漏れる蒸気を、その漏れ蒸気の熱を利用したい箇所へ供給することを特徴とするスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を有効利用して、蒸気利用システムの熱効率を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to effectively use the leaked steam from the shaft seal portion of the screw-type steam motor to improve the thermal efficiency of the steam utilization system.
請求項2に記載の発明は、ボイラへの給水タンクの貯留水内に、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を供給することを特徴とする請求項1に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。
The invention according to claim 2 supplies steam leaking from the shaft seal portion of the steam motor into the stored water of the water supply tank to the boiler. The steam motor shaft seal portion according to
請求項2に記載の発明によれば、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を、ボイラへの給水タンクに供給することで、ボイラへの給水を予熱することができる。
According to invention of
請求項3に記載の発明は、ボイラへの給水タンクまたはこの給水タンクへの補給水路に、間接熱交換器を設け、この間接熱交換器に前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を通して、前記給水タンクの水または前記補給水路の水を加熱することを特徴とする請求項1に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。
The invention according to
請求項3に記載の発明によれば、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気と、給水タンクの貯留水もしくは給水タンクへの補給水とを間接熱交換することで、ボイラへの給水を予熱することができる。
According to the invention described in
請求項4に記載の発明は、ボイラの給水タンクへの補給水路内に、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を供給することを特徴とする請求項1に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。
Invention of
請求項4に記載の発明によれば、ボイラへの補給水路に、軸封部からの漏れ蒸気路が接続される。これにより、補給水路内の通水に、漏れ蒸気を円滑に導入して、ボイラへの給水を予熱することができる。ところで、漏れ蒸気を直接に給水タンクに回収した場合、蒸気の吹き上げを生じる。従って、その分だけ、熱の回収率が下がることになる。これに対し、請求項4に記載の発明によれば、給水タンクへの補給水路の中途に、軸封部からの漏れ蒸気が混入される。これにより、大気中へ逃げる蒸気量が軽減され、結果として、熱の回収率を向上することができる。しかも、ボイラへの補給水路と、軸封部からの漏れ蒸気路とは、少なくとも一部において配管が共通化されるので、構成の簡素化とコストの低減とを図ることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the leakage steam path from the shaft seal portion is connected to the supply water path to the boiler. Thereby, leaking steam can be smoothly introduced into the water flow in the make-up water channel, and the water supply to the boiler can be preheated. By the way, when the leaked steam is directly collected in the water supply tank, the steam is blown up. Accordingly, the heat recovery rate is lowered by that amount. On the other hand, according to the invention described in
請求項5に記載の発明は、前記補給水路の中途に、エゼクタを設け、前記補給水路に通水して、前記エゼクタにより、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を前記補給水路内へ吸入することを特徴とする請求項4に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。
According to a fifth aspect of the present invention, an ejector is provided in the middle of the replenishing water channel, water is passed through the replenishing water channel, and the ejector causes leakage steam from the shaft seal portion of the steam motor to enter the replenishing water channel. The steam heat recovery structure leaking from the steam motor shaft seal according to
請求項5に記載の発明によれば、ボイラへの補給水路と軸封部からの漏れ蒸気路との合流部にエゼクタを設置し、補給水路に通水することで、エゼクタにより漏れ蒸気を補給水路内へ引き込むことができる。これにより、補給水路内の通水に、漏れ蒸気を一層円滑に導入して、ボイラへの給水を予熱することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the ejector is installed at the junction of the replenishment water channel to the boiler and the leakage steam channel from the shaft seal, and the leakage water is replenished by the ejector by passing water through the replenishment water channel. Can be drawn into the waterway. Thereby, leaking steam can be introduced more smoothly into the water flow in the make-up water channel, and the water supply to the boiler can be preheated.
請求項6に記載の発明は、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を前記補給水路へ供給する漏れ蒸気路は、この漏れ蒸気路内の圧力が設定以上になると大気に開放されることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。
According to a sixth aspect of the present invention, the leakage steam passage that supplies the leakage steam from the shaft seal portion of the steam motor to the makeup water passage is opened to the atmosphere when the pressure in the leakage steam passage becomes equal to or higher than a set value. The steam heat recovery structure for leaking steam from the shaft seal portion of the steam motor according to
請求項6に記載の発明によれば、漏れ蒸気路内の圧力が高まると、漏れ蒸気を大気へ排気することで、軸封部からの蒸気の漏れは阻害されない。従って、補給水路の通水が間欠的になされたり、補給水路内の通水量が変化したりしても、潤滑油と蒸気との混合を防止すると共に軸封部の破損を防止しつつ、ボイラへの給水の予熱を図ることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the pressure in the leakage steam path increases, the leakage of the steam from the shaft seal portion is not inhibited by exhausting the leakage steam to the atmosphere. Therefore, even if the water flow in the make-up water channel is made intermittently or the water flow amount in the make-up water channel changes, the mixing of the lubricating oil and steam is prevented and the shaft seal portion is prevented from being damaged. Preheating water can be preheated.
請求項7に記載の発明は、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を前記補給水路へ供給する漏れ蒸気路にポンプを設けて漏れ蒸気を前記補給水路へ吐出するか、前記補給水路の中途にポンプを設けて漏れ蒸気を前記補給水路へ吸入することを特徴とする請求項4に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。
According to a seventh aspect of the present invention, a pump is provided in a leakage steam path for supplying leakage steam from the shaft seal portion of the steam motor to the makeup water path, and the leakage steam is discharged into the makeup water path, or The leak steam heat recovery structure from the steam motor shaft seal according to
請求項7に記載の発明によれば、漏れ蒸気路または補給水路にポンプを設けることで、軸封部からの蒸気の漏れは阻害されない。従って、補給水路の通水が間欠的になされたり、補給水路内の通水量が変化したりしても、潤滑油と蒸気との混合を防止すると共に軸封部の破損を防止しつつ、ボイラへの給水の予熱を図ることができる。
According to invention of
さらに、請求項8に記載の発明は、前記補給水路の水は、前記スチームモータにより駆動される油潤滑式の圧縮機からの被冷却流体としての圧縮空気および/または潤滑油を冷却後、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気で加熱されて、前記給水タンクへ供給されることを特徴とする請求項3〜7のいずれか1項に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造である。
Further, in the invention according to
請求項8に記載の発明によれば、スチームモータにより駆動される圧縮機からの被冷却流体としての圧縮空気および/または潤滑油の冷却と、スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気からの熱回収とを、効率的に行うことができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the cooling of the compressed air and / or lubricating oil as the fluid to be cooled from the compressor driven by the steam motor and the heat from the leaked steam from the shaft seal portion of the steam motor. Recovery can be performed efficiently.
本発明のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造によれば、スクリュ式スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気の熱を有効利用することができる。典型的には、スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を用いて、ボイラへの給水の予熱を図ることができる。 According to the leak steam heat recovery structure from the shaft seal portion of the present invention, the heat of the leak steam from the shaft seal portion of the screw type steam motor can be effectively used. Typically, the steam supplied from the shaft seal portion of the steam motor can be used to preheat water supplied to the boiler.
以下、本発明のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造について、実施例に基づきさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the leakage steam heat recovery structure from the shaft seal portion of the steam motor according to the present invention will be described in more detail based on examples.
図1は、本発明の漏れ蒸気熱回収構造の実施例1が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。この蒸気利用システム1において、ボイラ2への給水の予熱に、本発明の漏れ蒸気熱回収構造3が適用されている。そのため、まず、蒸気利用システム1の概略について説明し、その後、本実施例の漏れ蒸気熱回収構造3について説明する。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a steam utilization system to which
図1に示される蒸気利用システム1は、ボイラ2と、このボイラ2からの蒸気を用いて動力を起こすスチームモータ4と、このスチームモータ4により駆動される圧縮機5とを備える。スチームモータ4と圧縮機5とは、図1において二点鎖線で示されるように、一つのユニット6として構成されてもよい。
A
ボイラ2は、蒸気ボイラであれば、その構成を特に問わない。ボイラ2には、給水タンク7の水が供給される。給水タンク7への補給水路8には軟水装置(図示省略)が備えられるので、原水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度分を除去された軟水がボイラに供給される。なお、軟水装置に加えて脱酸素装置(図示省略)を備えてもよく、この場合、脱気された軟水がボイラ2に供給される。ところで、給水タンク7には、所定以上の水を外部へあふれさせるためのオーバフロー路9が設けられている。
If the
ボイラ2に供給された水は、ボイラ2で蒸気化される。ボイラ2からの蒸気は、第一蒸気ヘッダ10に供給され、この第一蒸気ヘッダ10の蒸気が、一または複数の各種の蒸気利用機器に供給される。
The water supplied to the
この種の蒸気利用機器の一つとして、スチームモータ4がある。スチームモータ4には、第一蒸気ヘッダ10の蒸気が、給蒸路11を介して供給される。第一蒸気ヘッダ10からスチームモータ4への給蒸路11には、給蒸弁12が設けられる。この給蒸弁12の開閉または開度を調整することで、スチームモータ4の作動の有無または出力を調整できる。
There is a
スチームモータ4は、供給される蒸気により回転駆動力を得る装置であるが、スチームモータ4において蒸気は膨張して減圧される。従って、スチームモータ4は、圧縮機5の駆動源としてだけでなく、減圧弁としても機能する。これにより、スチームモータ4にて使用後の蒸気は、減圧弁通過後の蒸気として、各種の蒸気利用機器(図示省略)において、そのまま利用することもできる。そのために、スチームモータ4にて使用後の蒸気は、排蒸路13を介して第二蒸気ヘッダ14に供給され、この第二蒸気ヘッダ14の蒸気が、一または複数の各種の蒸気利用機器に供給される。排蒸路13には、スチームモータ4への蒸気の逆流を防止する逆止弁15が設けられる。
The
第一蒸気ヘッダ10と第二蒸気ヘッダ14とは、バイパス路16を介しても接続される。本実施例では、第一蒸気ヘッダ10から給蒸弁12への給蒸路11と、逆止弁15から第二蒸気ヘッダ14への排蒸路13とが、バイパス路16で接続される。このバイパス路16には、バイパス弁17が設けられる。バイパス弁17は、好適には自力式の減圧弁とされ、第二蒸気ヘッダ14内の蒸気圧を所定に維持するように、機械的に自力で開度調整される。このようなバイパス路16を設けておけば、第二蒸気ヘッダ14の蒸気利用機器に安定して蒸気を供給することができる。たとえば、給蒸弁12を閉じてスチームモータ4を停止した状態でも、第二蒸気ヘッダ14の蒸気利用機器にバイパス路16を介して蒸気を供給することができる。
The
スチームモータ4は、スクリュ式スチームモータとされる。図2は、スクリュ式スチームモータ4の軸封部を示す概略図であり、一部を断面にして示している。スクリュ式スチームモータ4は、中空のケーシング18内に、互いにかみ合うようスクリュロータ19,19が設けられて構成される。スクリュロータ19,19間には蒸気が導入され、スクリュロータ19の回転が図られる。そして、このスクリュロータ19の回転により、回転動力が出力される。この間、蒸気は、スチームモータ4を通過することで、膨張して減圧される。
The
スクリュロータ19,19同士は、タイミングギア(図示省略)を介して連動回転する。このタイミングギアの潤滑油が蒸気と混合しないように、通常は、ロータ本体部20とタイミングギアとの間に排蒸口21が設けられ、この排蒸口21から蒸気を最小限の量だがケーシング18外へ漏らしながらスチームモータ4は運転される。そのために、スクリュロータ19の軸封部には、ラビリンスシールやビスコシールなどの非接触シール22が用いられる。
The
圧縮機5は、油潤滑式であれば、その構成を特に問わないが、ここではスクリュ式の空気圧縮機である。スクリュ式圧縮機5は、互いにかみ合って回転するスクリュロータ(図示省略)間に気体を吸入して、スクリュロータの回転により圧縮して吐出する装置である。この場合、ケーシング内で互いにかみ合って回転するスクリュロータの潤滑と、圧縮空気を作り出す空間の形成のために、ケーシング内に潤滑油が存在する。この潤滑油は、所望温度に水冷されることで、圧縮機5に発生する圧縮熱の冷却の役目も担うものである。また、通常、潤滑油だけでなく、得られる圧縮空気も水冷される。
The
圧縮機5は、スチームモータ4により駆動される。具体的には、スクリュ式スチームモータ4のスクリュロータ19の回転駆動力を用いて、スクリュ式圧縮機5のスクリュロータが回転される。このように、圧縮機5は、スチームモータ4で駆動されるが、電動機43(図3〜図6)でも補助駆動可能とされるのがよい。
The
圧縮機5の潤滑油と圧縮空気とは、給水タンク7への補給水により冷却可能とされる。逆にいうと、給水タンク7への補給水は、圧縮機5の圧縮熱により加熱可能とされる。そのために、給水タンク7への補給水路8の中途には、熱交換器23が設けられる。この熱交換器23は、図1において二点鎖線で示されるように、通常、前記ユニット6の一部(より具体的には前記圧縮機5の一部)として構成される。
The lubricating oil and compressed air of the
熱交換器23は、給水タンク7への補給水が通される一方、この水と間接熱交換させて冷却しようとする圧縮機5の潤滑油と圧縮空気とが通される。そのために、本実施例の熱交換器23は、油冷却部24と空気冷却部25とを備える。また、給水タンク7への補給水は、熱交給水ポンプ26により補給水路8を流され、補給水路8の中途に設けられた熱交換器23の空気冷却部25と油冷却部24とを順に通され、給水タンク7に供給される。
The
熱交換器23の油冷却部24には、給水タンク7への補給水が通される一方、この水と間接熱交換して冷却を図るために圧縮機5の潤滑油が通される。具体的には、熱交換器23の油冷却部24は、圧縮機5から給油路27を介して潤滑油が供給され、その潤滑油は排油路28を介して圧縮機5に戻される。このようにして、圧縮機5と熱交換器23との間で潤滑油が循環される。この際、潤滑油の循環は、圧縮機5の油分離器(図示省略)の内圧などにより自然に行われるが、場合により給油路27に循環ポンプを設けて強制的に行ってもよい。
The oil cooling section 24 of the
熱交換器23の空気冷却部25には、給水タンク7への給水が通される一方、この水と間接熱交換して冷却を図るために圧縮機5からの圧縮空気が通される。具体的には、熱交換器23の空気冷却部25は、圧縮機5から給気路29を介して圧縮空気が供給され、その空気は排気路30を介してエアドライヤ(図示省略)へ供給される。このようにして、圧縮機5からの圧縮空気は、熱交換器23にて冷却され、エアドライヤにて水分除去され、各種の圧縮空気利用機器(図示省略)へ送られる。
Water supplied to the
熱交換器23への給水量は、補給水路8を介した給水タンク7への給水量でもあるが、この給水量は、熱交給水ポンプ26をインバータ制御して変更可能とされる。すなわち、補給水路8に設けられた熱交給水ポンプ26は、インバータにより回転数を制御可能とされており、回転数を変更されることで熱交換器23への給水量が調整される。本実施例では、圧縮機5から熱交換器23へ供給される潤滑油を設定温度に維持するように、熱交給水ポンプ26をインバータ制御して、熱交換器23への給水量が調整される。
Although the amount of water supplied to the
ところで、第二蒸気ヘッダ14には、その蒸気の使用負荷を把握するために、蒸気圧センサ31が設けられる。この蒸気圧センサ31により、第二蒸気ヘッダ14内の蒸気圧が監視される。従って、その蒸気圧が所定値未満であるか否かにより、蒸気負荷があるか否かを検知できる。すなわち、蒸気が使用される場合には、第二蒸気ヘッダ14内の蒸気圧が下がるので、それが所定値未満であるか否かにより、蒸気の使用負荷を検知できる。
Incidentally, the
また、圧縮機5からの圧縮空気は、圧縮空気路32(圧縮機5から熱交換器23への給気路29、熱交換器23からの排気路30、およびそれより下流路)を介して一または複数の圧縮空気利用機器(図示省略)に供給可能とされる。圧縮空気路32には、圧縮空気の使用負荷を把握するために、空気圧センサ33が設けられる。この空気圧センサ33により、圧縮空気路32内の空気圧が監視される。従って、その空気圧が設定値未満であるか否かにより、空気負荷があるか否かを検知できる。すなわち、圧縮空気が使用される場合には、圧縮空気路32内の空気圧が下がるので、それが設定値未満であるか否かにより、圧縮空気の使用負荷を検知できる。但し、圧縮空気路32の中途に中空のエアタンク(図示省略)を設け、このエアタンクに空気圧センサ33を設けて、圧縮空気の使用負荷を検知してもよい。
Compressed air from the
本実施例の蒸気利用システム1では、制御器34は、蒸気圧センサ31と空気圧センサ33との検出圧力を監視し、これに基づき、次に述べるように給蒸弁12の開閉または開度を制御する。
In the
制御器34は、蒸気圧センサ31の蒸気圧が所定値未満であることにより蒸気負荷があると検知し、且つ空気圧センサ33の空気圧が設定値未満であることにより空気負荷があると検知する場合には、給蒸弁12を開いてスチームモータを運転する。これにより、圧縮機5は、スチームモータ4により駆動されるが、所望により電動機により補助駆動されてもよい。
The
また、制御器34は、蒸気圧センサ31の蒸気圧が所定値以上であることにより蒸気負荷がないと検知し、且つ空気圧センサ33の空気圧が設定値以上であることにより空気負荷がないと検知する場合には、給蒸弁12を閉じてスチームモータ4を停止する。
Further, the
また、制御器34は、蒸気圧センサ31の蒸気圧が所定値未満であることにより蒸気負荷があると検知し、且つ空気圧センサ33の空気圧が設定値以上であることにより空気負荷がないと検知する場合には、給蒸弁12を閉じてスチームモータ4を停止する。この場合、第二蒸気ヘッダ14ひいては蒸気利用機器には、バイパス路16を介して蒸気が供給される。
Further, the
さらに、制御器34は、蒸気圧センサ31の蒸気圧が所定値以上であることにより蒸気負荷がないと検知し、且つ空気圧センサ33の空気圧が設定値未満であることにより空気負荷があると検知する場合には、電動機により圧縮機5を駆動する。この際、電動機は、前記圧縮機(スチームモータ4でも駆動可能な圧縮機)5を駆動してもよいし、前記圧縮機5とは異なる圧縮機(図示省略)を駆動してもよい。後者の場合、電動機により駆動される圧縮機からの圧縮空気は、スチームモータ4により駆動される圧縮機5からの圧縮空気と共通の圧縮空気路32またはエアタンクを介して、圧縮空気利用機器へ供給可能とされる。
Further, the
但し、制御器34は、蒸気圧センサ31の蒸気圧が所定値以上であることにより蒸気負荷がないと検知し、且つ空気圧センサ33の空気圧が設定値未満であることにより空気負荷があると検知する場合にも、電動機に代えてまたは電動機に加えて、給蒸弁12を開いてスチームモータ4を運転してもよい。ここで、電動機に代えてスチームモータ4を運転する場合、電動機は必ずしも必要でないことになる。
However, the
なお、給蒸弁12の開閉のハンチングを防止するために、「設定値」および/または「所定値」は、それぞれ動作隙間(ディファレンシャル)を設定してもよいのはもちろんである。たとえば、圧縮空気の使用に伴い、設定下限圧力になると、給蒸弁12を開ける一方、設定上限圧力になると、給蒸弁12を閉じればよい。さらに、制御器34は、空気圧センサ33の検出圧力に基づき、空気圧を設定圧力域に維持するように、給蒸弁12の開度を制御してもよい。
In order to prevent hunting of opening / closing of the
次に、本実施例のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造3について説明する。前述したように、スクリュ式スチームモータ4は、軸封部から排蒸口21(図2)へ蒸気を漏らしながら運転される。本実施例の漏れ蒸気熱回収構造3は、この漏れ蒸気を用いて、ボイラ2への給水、より具体的には給水タンク7への補給水の加熱を図るものである。
Next, the leak steam
具体的には、給水タンク7への補給水路8には、熱交換器23より下流部に、エゼクタ35が設けられる。エゼクタ35は、周知のとおり、一端部にノズル36が設けられ、他端部にディフューザ37が設けられ、中途部に流体の吸入口38が設けられる。そして、エゼクタ35の吸入口38は、スチームモータ4の軸封部からの漏れ蒸気の排蒸口21と、漏れ蒸気路39で接続される。
Specifically, an
このような構成であるから、補給水路8に通水すれば、ノズル36からディフューザ37へ水が噴出され、スチームモータ4の軸封部からの漏れ蒸気が吸入口38へ引き込まれる。これにより、給水タンク7への補給水路8は、漏れ蒸気が混入されることで加熱され、ボイラ2への給水を予熱することができる。給水タンク7への補給水に漏れ蒸気を混入することで、給水タンク7に直接に漏れ蒸気を入れる場合と比べて、蒸気の吹き上げを抑制でき、熱の回収率を向上することができる。しかも、給水タンク7への補給水路8と、軸封部からの漏れ蒸気路39とは、少なくとも一部において配管が共通化されるので、構成の簡素化とコストの低減とを図ることができる。
With this configuration, when water is passed through the
ところで、スクリュ式スチームモータ4は、前述したように運転時に軸封部から蒸気を漏らすこと自体は必要であり、その蒸気の漏れが阻害されるのは好ましくない。仮に軸封部の背圧(排蒸口21の出口側の圧力)が高まれば、潤滑油と蒸気との混合が生じたり、軸封部の破損が生じたりするおそれがある。ところが、本実施例では、軸封部からの漏れ蒸気は、エゼクタ35へ吸入されるので、そのような不都合が防止される。
By the way, as described above, the screw
但し、補給水路8の通水量は、前述したように、熱交換器23への給水量として、流量調整される。従って、補給水路8の通水量によっては、軸封部の背圧が高まるおそれもある。そこで、図1に示すように、漏れ蒸気路39の中途に、外気への大気開放路40を設け、この大気開放路40を電磁弁41で開閉可能としている。そして、漏れ蒸気路39内の圧力が万一、設定以上の圧力になると、圧力スイッチ42により電磁弁41を開いて、漏れ蒸気を大気開放路40から直接に大気へ排出させる構成とするのがよい。この場合、圧力が低下すれば、圧力スイッチ42により、電磁弁41は再び閉じられる。
However, the flow rate of the
図3は、本発明の漏れ蒸気熱回収構造3の実施例2を示す概略図である。本実施例2の漏れ蒸気熱回収構造3と、これを備える蒸気利用システム1とは、基本的に前記実施例1と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。なお、同様の理由から、図3では、図1と同様の箇所を省略して示している。
FIG. 3 is a schematic view showing Example 2 of the leaked steam
前記実施例1では、給水タンク7への補給水路8の中途にエゼクタ35を設け、このエゼクタ35の吸入口38に漏れ蒸気路39を接続したが、本実施例2では、漏れ蒸気路39は、給水タンク7内に直接に配管される。これにより、スチームモータ4の軸封部からの漏れ蒸気は、ボイラ2の給水タンク7の貯留水内に直接に吹き込まれる。この場合、給水タンク7への補給水路8は、漏れ蒸気路39とは別に、給水タンク7に配管される。
In the first embodiment, an
本実施例2の構成は、漏れ蒸気の圧力との関係で、スチームモータ4の軸封部への背圧が懸念されない場合に用いられる。前記実施例1と比較して、エゼクタ35がなく構成が簡易である。
The configuration of the second embodiment is used when the back pressure to the shaft seal portion of the
ところで、本実施例2では、圧縮機5を駆動する原動機として、スクリュ式スチームモータ4の他に、さらに電動機43を備える。図示例では、電動機43として両軸モータが用いられ、電動機43を貫通するよう設けられる回転軸は、一端部にスチームモータ4の出力軸が接続され、他端部に圧縮機5の入力軸が接続される。これにより、圧縮機5は、スチームモータ4により駆動可能とされると共に、それに代えてまたはそれに加えて、電動機43により駆動可能とされる。その他の構成および制御は、前記実施例1と同様のため、説明は省略する。
By the way, in the second embodiment, an
図4は、本発明の漏れ蒸気熱回収構造3の実施例3を示す概略図である。本実施例3の漏れ蒸気熱回収構造3と、これを備える蒸気利用システム1とは、基本的に前記実施例2と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
FIG. 4 is a schematic view showing Example 3 of the leaked steam
本実施例3では、給水タンク7への補給水路8に熱交換器44が設けられる。この熱交換器44には、給水タンク7への補給水が通されると共に、スチームモータ4の軸封部からの漏れ蒸気が通される。これにより、給水タンク7への補給水と、スチームモータ4の軸封部からの漏れ蒸気とを間接熱交換して、漏れ蒸気により給水タンク7への補給水の加熱を図ることができる。熱交換後の漏れ蒸気やその凝縮水は、給水タンク7に供給されてもよい。その他の構成および制御は、前記実施例2と同様のため、説明は省略する。ところで、熱交換器44を給水タンク7内に設置して、スチームモータ4の軸封部からの漏れ蒸気で、給水タンク7内の貯留水を加熱するよう構成してもよい。
In the third embodiment, a
図5は、本発明の漏れ蒸気熱回収構造3の実施例4を示す概略図である。本実施例4の漏れ蒸気熱回収構造3と、これを備える蒸気利用システム1とは、基本的に前記実施例2と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
FIG. 5 is a schematic view showing Example 4 of the leaked steam
本実施例4では、給水タンク7への補給水路8の中途に、スチームモータ4からの漏れ蒸気路39が接続される。すなわち、前記実施例1において、補給水路8と漏れ蒸気路39との接続部にエゼクタ35を設置するのに代えて、補給水路8と漏れ蒸気路39とを単に合流させた構成である。この場合も、補給水路8の通水により、漏れ蒸気を補給水路8に引き込むことができる。
In the fourth embodiment, a
また、前記実施例1と同様に、給水タンク7への補給水に漏れ蒸気を混入することで、給水タンク7に直接に漏れ蒸気を入れる場合と比べて、蒸気の吹き上げを抑制でき、熱の回収率を向上することができる。しかも、給水タンク7への補給水路8と、軸封部からの漏れ蒸気路39とは、少なくとも一部において配管が共通化されるので、構成の簡素化とコストの低減とを図ることができる。
Further, as in the first embodiment, by mixing leaked steam into the makeup water supplied to the
本実施例4においても、前記実施例1と同様に、所望により漏れ蒸気路39に電磁弁41付きの大気開放路40と圧力スイッチ42とを設け、漏れ蒸気を大気に開放可能としてもよい。その他の構成および制御は、前記実施例2と同様のため、説明は省略する。
Also in the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, if necessary, the
図6は、本発明の漏れ蒸気熱回収構造3の実施例5を示す概略図である。本実施例5の漏れ蒸気熱回収構造3と、これを備える蒸気利用システム1とは、基本的に前記実施例4と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
FIG. 6 is a schematic view showing Example 5 of the leaked steam
本実施例5では、補給水路8には、漏れ蒸気路39との合流部よりも下流部に、ポンプ45が設けられている。このポンプ45の吸込みにより、スチームモータ4の軸封部からの漏れ蒸気は、補給水路8に円滑に吸入される。但し、このポンプ45は、漏れ蒸気路39に設置してもよい。その場合、スチームモータ4の軸封部からの漏れ蒸気は、補給水路8の通水に押し込まれる。その他の構成および制御は、前記実施例4と同様のため、説明は省略する。
In the fifth embodiment, the
本発明のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造3と、これが適用される蒸気利用システム1とは、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、スチームモータ4の軸封部からの漏れ蒸気を利用する構成であれば、その利用箇所および利用方法は、前記各実施例に限定されない。たとえば、前記各実施例では、ボイラ2への給水の予熱に用いたが、ボイラ2以外で温水を利用してもよい。
The steam
また、図1では、給水タンク7への補給水路8には熱交給水ポンプ26を設置したが、原水圧がある場合には、熱交給水ポンプ26の設置を省略してもよい。この場合、熱交給水ポンプ26に代えて電動弁を設置し、この電動弁の開度を調整することで、熱交換器23ひいては給水タンク7への給水量を調整してもよい。
In FIG. 1, the heat
さらに、前記実施例では、熱交換器23では、油潤滑式圧縮機5の潤滑油と圧縮空気の双方を冷却する構成としたが、場合により、潤滑油と圧縮空気とのいずれか一方のみを冷却する構成としてもよい。
Furthermore, in the said Example, although the
1 蒸気利用システム
2 ボイラ
3 漏れ蒸気熱回収構造
4 スチームモータ
5 圧縮機
7 給水タンク
8 補給水路
21 排蒸口
22 非接触シール
23 熱交換器
35 エゼクタ
36 ノズル
37 ディフューザ
38 吸入口
39 漏れ蒸気路
40 大気開放路
41 電磁弁
42 圧力スイッチ
44 熱交換器
45 ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ことを特徴とするスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。 Steam leakage recovery structure from a steam motor shaft seal, which supplies steam leaking from the shaft seal of a screw-type steam motor that generates power using steam to the location where the heat of the leaked steam is to be used.
ことを特徴とする請求項1に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。 The leak steam heat recovery structure from the steam motor shaft seal according to claim 1, wherein leak steam from the shaft seal of the steam motor is supplied into the water stored in the water supply tank to the boiler.
この間接熱交換器に前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を通して、前記給水タンクの水または前記補給水路の水を加熱する
ことを特徴とする請求項1に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。 An indirect heat exchanger is installed in the water supply tank to the boiler or the supply water channel to this water supply tank.
The steam of the water supply tank or the water of the replenishment water channel is heated through the steam leaked from the shaft seal of the steam motor through the indirect heat exchanger. Leakage steam heat recovery structure.
ことを特徴とする請求項1に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。 The leak steam heat recovery structure from the steam motor shaft seal according to claim 1, wherein the steam leaked from the shaft seal of the steam motor is supplied into a supply water channel to a water supply tank of the boiler.
前記補給水路に通水して、前記エゼクタにより、前記スチームモータの軸封部からの漏れ蒸気を前記補給水路内へ吸入する
ことを特徴とする請求項4に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。 In the middle of the makeup channel, an ejector is provided,
5. The steam motor shaft seal according to claim 4, wherein water is passed through the makeup water channel, and the ejector sucks leaked steam from the shaft seal portion of the steam motor into the makeup water channel. Leaky steam heat recovery structure.
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。 5. The leak steam path for supplying the steam leaked from the shaft seal portion of the steam motor to the makeup water path is opened to the atmosphere when the pressure in the leak steam path exceeds a set value. Item 6. A structure for recovering steam heat leaked from a steam motor shaft seal according to Item 5.
ことを特徴とする請求項4に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。 A pump is provided in the leakage steam path for supplying the steam leaked from the shaft seal portion of the steam motor to the makeup water path and the leakage steam is discharged to the makeup water path, or a pump is provided in the middle of the makeup water path to remove the leakage steam. The leak steam heat recovery structure from the steam motor shaft seal according to claim 4, wherein the steam is sucked into the makeup water channel.
ことを特徴とする請求項3〜7のいずれか1項に記載のスチームモータ軸封部からの漏れ蒸気熱回収構造。 The water in the replenishment channel is the leaked steam from the shaft seal portion of the steam motor after cooling the compressed air and / or lubricating oil as the fluid to be cooled from the oil lubricated compressor driven by the steam motor. It is heated and supplied to the water supply tank. The leak steam heat recovery structure from the steam motor shaft seal according to any one of claims 3 to 7.
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