JP2013040590A - プロセス蒸気の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
プロセス蒸気の圧力値を、低圧から高圧へ変換するのみならず、高圧から低圧へも変換することができるプロセス蒸気の制御装置を得ること。
【解決手段】
増圧プロセス蒸気供給管２に切換弁５，６を取り付けて、分岐管７を接続する。分岐管７を蒸気圧縮及び膨張機１７，４のスクリュー式ロータ部８，２４と接続する。スクリュー式ロータ部２４の下部を、連通管１１によって減圧プロセス蒸気供給管３と接続する。
切換弁５，６，１５，１６，２１を操作して、増圧プロセス蒸気供給管２から蒸気圧縮及び膨張機１７，４へプロセス蒸気を供給することによって、プロセス蒸気は膨張して減圧され、反対に、減圧プロセス蒸気供給管３からスクリュー式ロータ部２４，８にプロセス蒸気を供給することによって、プロセス蒸気は圧縮されて増圧する。
【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圧力値の異なった蒸気を供給する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。

従来のプロセス蒸気の制御装置は、複数の異なる値の圧力、温度の蒸気を、蒸気タービンからプロセス蒸気として供給する間に、プロセスへの蒸気供給による有効エネルギー損失を低減して、蒸気プラントの動力効率の向上を図ることができるものである。

上記従来のプロセス蒸気の制御装置は、背圧タービンから排気された低圧蒸気を、モータにより駆動される蒸気圧縮機によって、高圧プロセス蒸気として供給することはできるが、反対に、高圧蒸気を低圧蒸気に減圧して低圧プロセス蒸気として供給することができない問題があった。

特開平５−６５８０８

解決しようとする課題は、プロセス蒸気の圧力値を、低圧から高圧へ変換するのみならず、高圧から低圧へも変換することができるようにすることである。

本発明は、蒸気使用箇所へ圧力値の異なった蒸気を供給するプロセス蒸気供給管を設けたものにおいて、少なくとも１本のプロセス蒸気供給管に複数台の蒸気圧縮及び膨張機を配置して、当該複数台の蒸気圧縮及び膨張機を、スクリュー式コンプレッサを蒸気圧縮機として用い、一方、蒸気膨張機としては、スクリュー式コンプレッサの逆サイクルを利用して、当該複数台の蒸気圧縮及び膨張機の圧縮と膨張を切り換えると共に、当該複数台の蒸気圧縮及び膨張機の接続位置を並列状態に、又は、直列状態に切り換える切換弁を取り付けて、当該複数台の蒸気圧縮及び膨張機の蒸気入口側又は出口側に熱交換器を取り付けたものである。

本発明は、少なくとも１本のプロセス蒸気供給管に複数台の蒸気圧縮及び膨張機を配置したことによって、プロセス蒸気を圧縮することにより高圧蒸気に変換することができ、また、プロセス蒸気を膨張させることにより低圧蒸気に変換することができる。

本発明のプロセス蒸気の制御装置の構成図。

本発明のプロセス蒸気の制御装置は、プロセス蒸気供給管に複数台の蒸気圧縮及び膨張機を配置したものであるが、この蒸気圧縮及び膨張機としては、冷凍や空調やガスコンプレッサとして従来から幅広く使用されてきたスクリュー式コンプレッサを蒸気圧縮機として用い、一方、蒸気膨張機としては、スクリュー式コンプレッサの逆サイクルを利用することによって、すなわち、スクリュー式コンプレッサの蒸気の入口と出口を逆にして、出口側から高圧蒸気を注入し、入口側から膨張して圧力の低下した低圧蒸気を流下させることによって蒸気膨張機として用いることができる。

図１において、プロセス蒸気供給管１と増圧プロセス蒸気供給管２と減圧プロセス蒸気供給管３と、複数台の蒸気圧縮及び膨張機４、１７及び、熱交換器１８とで本発明のプロセス蒸気の制御装置を構成する。

プロセス蒸気供給管１は、図面左側の図示しない蒸気源から、図面右側の同じく図示しない蒸気使用箇所へ、プロセス蒸気を供給するものである。

増圧プロセス蒸気供給管２に切換弁５，６を介して分岐管７を接続する。分岐管７に熱交換器１８を介して蒸気圧縮及び膨張機１７を接続する。本実施例においては、スクリュー式蒸気圧縮及び膨張機１７を用いた例を示す。スクリュー式蒸気圧縮及び膨張機１７は、左右一対のオス・メスのスクリュー式ロータ部８、及び、発電機又は電動モータ部９とで構成する。

熱交換器１８の内部に分岐管７をコイル状に配置して、下端を下部分岐１０としてスクリュー式ロータ部８の蒸気入口と接続する。熱交換器１８の側面上部に、図示はしないが高温高圧蒸気管を接続して、熱交換器１８の下部に管路を介して気液分離器１２を接続する。気液分離器１２の出口側には出口管１３を取り付けて、低圧プロセス蒸気供給管３と接続する。

分岐管７と下部分岐管１０を通ってスクリュー式ロータ部８に供給される蒸気は、熱交換器１８で高温高圧蒸気管からの高圧高温蒸気によって加熱され、過熱蒸気となってスクリュー式ロータ部８に供給されることにより、後述するように、膨張して減圧される場合に蒸気が凝縮しにくくなって、復水の発生を防止することができる。

熱交換器１８で熱を奪われた高温高圧蒸気は、一部が凝縮して復水となり、復水と蒸気の混合流体となって気液分離器１２内へ流下する。気液分離器１２で復水の分離された蒸気だけが出口管１３から減圧プロセス蒸気供給管３内へ流下する。一方、気液分離器１２で蒸気から分離された復水は、蒸気トラップ１４から系外へ排除される。

蒸気圧縮及び膨張機１７のスクリュー式ロータ部８の下部に連通管１９を介して三方切換弁２０と減圧プロセス蒸気供給管３へと接続する。三方切換弁２０にはそれぞれ三方の切換口２１，２２，２３を設ける。切換口２１は管路２４により増圧プロセス蒸気供給管２と接続し、切換口２２は、もう一方の蒸気圧縮及び膨張機４と接続する。この蒸気圧縮及び膨張機４は、他方の蒸気圧縮及び膨張機１７と同様の構成のものである。

減圧プロセス蒸気供給管３にも切換弁１５，１６を介して連通管１１を接続する。連通管１１の上端は蒸気圧縮及び膨張機４と接続する。

プロセス蒸気の圧力値を減圧する場合は、増圧プロセス蒸気供給管２の切換弁５を開弁し切換弁６を閉弁すると共に、減圧プロセス蒸気供給管３の切換弁１５を閉弁し切換弁１６を開弁して、プロセス蒸気供給管１からの蒸気を分岐管７からスクリュー式ロータ部８に供給する。供給蒸気がスクリュー式ロータ部８を回転させながら膨張し、減圧されて減圧プロセス蒸気供給管３へ供給される。また、スクリュー式ロータ部８の回転駆動力は、連結された発電機９を回転させて所定の電力を発生する。

また、プロセス蒸気供給管１からの蒸気は、管路２４から三方切換弁２０の切換口２１，２０を通って他方の蒸気圧縮及び膨張機４へ供給され、スクリュー式ロータ部２４を回転させながら膨張し、減圧されて減圧プロセス蒸気供給管３へ供給される。また、スクリュー式ロータ部２４の回転駆動力は、連結された発電機２５を回転させて所定の電力を発生する。

このように複数台の蒸気圧縮及び膨張機４，１７を並列状態に接続することにより、プロセス蒸気供給管１からの多量の蒸気を所定値へ減圧することができる。

プロセス蒸気の圧力値を増圧する場合は、減圧プロセス蒸気供給管３の切換弁１５を開弁し切換弁１６を閉弁すると共に、増圧プロセス蒸気供給管２の切換弁５を閉弁し切換弁６を開弁して、プロセス蒸気供給管１からの蒸気を連通管１１を介してスクリュー式ロータ部２４の下部から、すなわち、上述の減圧膨張する場合とは逆方向からスクリュー式ロータ部２４に供給すると共に、三方切換弁２０を操作して切換口２２，２３を開口して切換口２１を閉口することで、蒸気圧縮及び膨張機４からの蒸気は他方の蒸気圧縮及び膨張機１７へと供給される。スクリュー式ロータ部８，２４が電動モータ部９，２５によって回転駆動され、プロセス蒸気は圧縮されて所定圧力まで増圧し、増圧プロセス蒸気供給管２へ供給される。

このように複数台の蒸気圧縮及び膨張機４，１７を直列状態に接続することにより、プロセス蒸気供給管１からの蒸気をより高圧値まで増圧することができる。

本発明は、プロセス蒸気の圧力値を、減圧したり、あるいは、増圧することができ、プロセス蒸気の用途に応じた圧力の蒸気をすばやく供給することができる。

１
プロセス蒸気供給管
２
増圧プロセス蒸気供給管
３
減圧プロセス蒸気供給管
４，１７
蒸気圧縮及び膨張機
５，６
切換弁
８，２４
スクリュー式ロータ部
９，２５ 発電機又は電動モータ部
１２ 気液分離器
１４ 蒸気トラップ
１５，１６ 切換弁
１８ 熱交換器

Claims (1)

1. 蒸気使用箇所へ圧力値の異なった蒸気を供給するプロセス蒸気供給管を設けたものにおいて、少なくとも１本のプロセス蒸気供給管に複数台の蒸気圧縮及び膨張機を配置して、当該複数台の蒸気圧縮及び膨張機を、スクリュー式コンプレッサを蒸気圧縮機として用い、一方、蒸気膨張機としては、スクリュー式コンプレッサの逆サイクルを利用して、当該複数台の蒸気圧縮及び膨張機の圧縮と膨張を切り換えると共に、当該複数台の蒸気圧縮及び膨張機の接続位置を並列状態に、又は、直列状態に切り換える切換弁を取り付けて、当該複数台の蒸気圧縮及び膨張機の蒸気入口側又は出口側に熱交換器を取り付けたことを特徴とするプロセス蒸気の制御装置。