JP2013170709A - ドレン回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】給水ポンプを駆動させる動力を低減できるドレン回収システムを提供すること。
【解決手段】バッファタンク３０と、アシストタンク４０と、バッファタンク３０とアシストタンク４０とを接続する第２ドレン供給ラインＬ３と、第２ドレン供給ラインＬ３を開閉するドレン供給弁７１と、蒸気をアシストタンク４０に供給する蒸気供給ラインＬ４と、蒸気供給ラインＬ４を開閉する蒸気供給弁７２と、アシストタンク４０からボイラ１０にドレンを供給する給水ラインＬ７と、給水ポンプ６０と、バッファタンク３０からアシストタンク４０にドレンを供給する場合にはアシストタンク４０の内部の圧力をバッファタンク３０の内部の圧力よりも低くなるまで減少させ、アシストタンク４０からボイラ１０にドレンを供給する場合には蒸気供給弁７２を開放してアシストタンク４０の内部を加圧する圧力制御部９１と、を備えるドレン回収システム１。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドレン回収システムに関する。より詳細には、負荷機器から排出されるドレンを、大気に開放することなく回収してボイラに給水するクローズド方式のドレン回収システムに関する。

従来、ボイラで発生させた蒸気を負荷機器に供給し、この負荷機器において熱源として使用された蒸気から発生するドレンを回収して再度ボイラへの給水として利用するドレン回収システムが提案されている。
ドレン回収システムとしては、負荷機器において発生したドレンを、大気に開放された開放型のドレン回収タンクに回収してボイラに給水するオープン方式のドレン回収システム、及び耐圧性を有する密閉型のドレン回収タンクにドレンを高温高圧の状態で回収して、このドレンをボイラに給水するクローズド方式のドレン回収システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１０５４４２号公報

クローズド方式のドレン回収システムでは、オープン方式のドレン回収システムに比して、高温での給水が可能となるため、ボイラの燃料消費量を低減でき、ボイラの運転コストを低減できる。また、ドレン回収タンクの内部の圧力を高く保つことで、ボイラとの圧力差を小さくできるので、ドレン回収タンクからボイラに給水を行う場合に用いられる給水ポンプを駆動させる動力を低減できる。

ところで、ドレン回収システムにおいては、負荷機器からドレン回収タンクにドレンを排出するためには、ドレン回収タンクの内部の圧力を、負荷機器の内部の圧力よりも小さく保つ必要がある。また、負荷機器においては、蒸気が使用されて熱交換が行われるので、負荷機器における蒸気の温度は、ボイラで発生する蒸気の温度よりも低くなり、負荷機器の内部の圧力は、ボイラの圧力よりも小さくなる。
そのため、従来のクローズド方式のドレン回収システムでは、ドレン回収タンクの内部の圧力を十分に昇圧した状態でボイラに給水できず、給水ポンプを駆動させる動力を十分に低減できなかった。

従って、本発明は、給水ポンプを駆動させる動力をより低減でき、低コストで運転できるドレン回収システムを提供することを目的とする。

本発明は、ボイラにおいて発生され、負荷機器において用いられた蒸気が凝集して生じたドレンを回収して前記ボイラに供給するドレン回収システムであって、前記負荷機器で生じたドレンが収容されるバッファタンクと、前記バッファタンクの内部の圧力を検知するバッファタンク圧力検知部と、前記バッファタンクの下流側に配置され該バッファタンクに収容されたドレンが移送されるアシストタンクと、前記アシストタンクの内部の圧力を検知するアシストタンク圧力検知部と、前記負荷機器と前記バッファタンクとを接続し、前記負荷機器で発生したドレンを前記バッファタンクに供給する第１ドレン供給ラインと、前記バッファタンクと前記アシストタンクとを接続し、前記バッファタンクに収容されたドレンを前記アシストタンクに供給する第２ドレン供給ラインと、前記第２ドレン供給ラインを開閉するドレン供給弁と、前記ボイラと前記アシストタンクとを接続し、前記ボイラで発生した蒸気を前記アシストタンクに供給する蒸気供給ラインと、前記蒸気供給ラインを開閉する蒸気供給弁と、前記アシストタンクと前記ボイラとを接続し、前記アシストタンクに収容されたドレンを前記ボイラに供給する給水ラインと、前記給水ラインに配置される給水ポンプと、前記バッファタンクから前記アシストタンクにドレンを供給する場合には、前記アシストタンクの内部の圧力を前記バッファタンクの内部の圧力よりも低くなるまで減少させ、前記アシストタンクから前記ボイラにドレンを供給する場合には、前記蒸気供給弁を開放して該アシストタンクの内部を加圧する圧力制御部と、を備えるドレン回収システムに関する。

また、ドレン回収システムは、前記アシストタンクの内部を減圧可能な減圧弁を更に備え、前記圧力制御部は、前記バッファタンクから前記アシストタンクにドレンを供給する場合、前記減圧弁の開度により前記アシストタンクの内部の圧力を制御することが好ましい。

また、ドレン回収システムは、前記アシストタンクに配置され、該アシストタンクの内部に冷却水を散布する散水装置を更に備え、前記圧力制御部は、前記バッファタンクから前記アシストタンクにドレンを供給する場合、前記散水装置による冷却水の散布量により前記アシストタンクの内部の圧力を制御することが好ましい。

また、前記圧力制御部は、前記アシストタンクから前記ボイラにドレンを供給する場合、前記アシストタンクの内部の圧力が前記ボイラの圧力と略等しくなるまで加圧することが好ましい。

また、ドレン回収システムは、前記アシストタンクに設けられ、該アシストタンクに収容されたドレンの水位を検知する水位検知部と、前記水位検知部により検知された水位に基づいて、前記ドレン供給弁及び前記蒸気供給弁を制御する水位制御部と、を更に備え、前記水位制御部は、前記水位検知部により検知された水位が第１水位を下回った場合に、前記蒸気供給弁を閉鎖すると共に前記ドレン供給弁を開放し、前記水位検知部により検知された水位が前記第１水位よりも高い第２水位を上回った場合に前記ドレン供給弁を閉鎖することが好ましい。

また、ドレン回収システムは、前記アシストタンクを複数備えることが好ましい。

また、前記アシストタンクは、前記ボイラよりも上方に配置されることが好ましい。

また、前記アシストタンクは、高さ方向が鉛直方向に沿って配置される円筒形状のタンク本体と、該タンク本体の上面に設けられ前記蒸気供給ラインが接続される蒸気導入口と、前記タンク本体の内部における前記蒸気導入口の下方に配置され、前記蒸気導入口から導入される蒸気の流れを整流する整流部材と、を備えることが好ましい。

また、前記タンク本体は、直径よりも高さの方が高い円筒形状に形成されることが好ましい。

また、前記ボイラは、蒸気を発生させる複数の缶体と、該複数の缶体それぞれから発生した蒸気が集合される蒸気ヘッダと、を備え、前記蒸気供給ラインは、前記蒸気ヘッダに接続されることが好ましい。

本発明のドレン回収システムによれば、給水ポンプを駆動させる動力をより低減でき、低コストで運転できる。

本発明の一実施形態に係るドレン回収システムの構成を示す図である。 第１実施形態におけるアシストタンクの構成を示す概略図である。 第１実施形態のドレン回収システムにおける各弁の開閉状態を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係るドレン回収システムの構成を示す図である。

以下、本発明のドレン回収システムの好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態のドレン回収システムは、負荷機器において発生したドレンを、耐圧性を有する密閉型のタンクに高温高圧の状態で回収して、このドレンをボイラに給水するクローズド方式のドレン回収システムである。

まず、図１を参照して、第１実施形態のドレン回収システム１の全体構成について説明する。以下の説明において「ライン」とは、流路、経路、管路等の総称である。
第１実施形態のドレン回収システム１は、ボイラ１０と、負荷機器２０と、バッファタンク３０と、アシストタンク４０と、オープンタンク５０と、給水ポンプとしてのドレンポンプ６０と、を備える。

また、ドレン回収システム１は、これらの機器を接続し、蒸気又は水が流通する複数のライン、及びこれら複数のラインを開閉させる複数の弁、及びこれら複数の弁等の動作を制御する制御部９を備える。具体的には、ドレン回収システム１は、ラインとして、第１蒸気供給ラインＬ１と、第１ドレン供給ラインＬ２と、第２ドレン供給ラインＬ３と、本発明の蒸気供給ラインとしての第２蒸気供給ラインＬ４と、第３蒸気供給ラインＬ５と、蒸気排出ラインＬ６と、給水ラインＬ７と、補給水供給ラインＬ８と、フラッシュ蒸気排出ラインＬ９と、を備える。また、ドレン回収システム１は、弁として、ドレン供給弁７１と、蒸気供給弁７２と、減圧弁７３と、を備える。

ボイラ１０は、蒸気を発生させる複数の缶体１１と、これら複数の缶体１１で発生した蒸気が集合される蒸気ヘッダ１２と、複数の缶体１１と蒸気ヘッダ１２とを連結する連結管１３と、を備える。
複数の缶体１１は、これらの缶体１１に供給された水を加熱して蒸気を発生させる。複数の缶体１１で発生した蒸気は、連結管１３を通って蒸気ヘッダ１２に供給される。

負荷機器２０は、ボイラ１０で発生した蒸気を熱源として利用し、加熱対象物との間で熱交換を行う。

バッファタンク３０は、負荷機器２０において熱交換に用いられた蒸気の一部が凝集して生じるドレンを回収して収容する。このバッファタンク３０は、耐圧性を有し密閉可能な圧力容器により構成される。バッファタンク３０には、バッファタンク３０の内部の圧力を検知するバッファタンク圧力検知部としてのバッファタンク圧力センサＢＰＳが取り付けられる。

アシストタンク４０は、バッファタンク３０の下流側に配置される。このアシストタンク４０は、バッファタンク３０と略等しい高さであり、かつ、ボイラ１０よりも上方に配置される。アシストタンク４０は、バッファタンク３０から供給されたドレンを収容する。アシストタンク４０に収容されたドレンは、ボイラ１０に供給される。
第１実施形態では、アシストタンク４０は、第１アシストタンク４０Ａ及び第２アシストタンク４０Ｂの２つのタンクを備える。

第１アシストタンク４０Ａ及び第２アシストタンク４０Ｂには、それぞれ、アシストタンク４０Ａ，４０Ｂの内部の圧力を検知するアシストタンク圧力検知部としてのアシストタンク圧力センサＰＳＡ，ＰＳＢ、及び収容されたドレンの水位を検知する水位検知部としての水位センサＬＳＡ，ＬＳＢが取り付けられている。

アシストタンク４０は、耐圧性を有し密閉可能な圧力容器により構成される。より具体的には、アシストタンク４０は、図２に示すように、タンク本体４１と、このタンク本体４１に設けられる蒸気導入口４２と、タンク本体４１の内部に配置される整流部材４３と、を備える。

タンク本体４１は、円筒形状に形成され、高さ方向が鉛直方向に沿って配置される。このタンク本体４１は、直径よりも高さが高い縦長の円筒形状に形成される。
蒸気導入口４２は、タンク本体４１の上面の中央部に設けられる。この蒸気導入口４２には、後述する第２蒸気供給ラインＬ４の下流側の端部が接続される。第２蒸気供給ラインＬ４から供給される蒸気は、蒸気導入口４２から下方に向かってタンク本体４１の内部に導入される。

整流部材４３は、蒸気導入口４２からタンク本体４１に導入される蒸気を整流する。この整流部材４３は、タンク本体４１の直径よりも小さい直径を有する円板形状に形成される。整流部材４３は、蒸気導入口４２の下方に、水平方向に広がって配置される。整流部材４３は、例えば、タンク本体４１の上面の内面に設けられた吊り下げ部材（図示せず）により吊り下げられて、蒸気導入口４２の下方に配置される。

オープンタンク５０は、大気に開放されている。このオープンタンク５０は、バッファタンク３０及びアシストタンク４０を介してボイラ１０に供給される補給水を貯留する。また、オープンタンク５０には、バッファタンク３０及びアシストタンクにおいてドレンから発生したフラッシュ蒸気が導入される。

ドレンポンプ６０は、後に詳述する給水ラインＬ７に配置される。このドレンポンプ６０は、アシストタンク４０から供給されたドレンを昇圧してボイラ１０に供給する。

第１蒸気供給ラインＬ１は、蒸気ヘッダ１２と負荷機器２０とを接続し、ボイラ１０で発生した蒸気を負荷機器２０に供給する。
第１ドレン供給ラインＬ２は、負荷機器２０とバッファタンク３０とを接続し、負荷機器２０で発生したドレンをバッファタンク３０に供給する。この第１ドレン供給ラインＬ２には、負荷機器２０において発生したドレンを排出し、かつ、負荷機器２０からの蒸気の排出を防ぐスチームトラップ８１が配置される。

第２ドレン供給ラインＬ３は、バッファタンク３０とアシストタンク４０とを接続し、バッファタンク３０に収容されたドレンをアシストタンク４０に供給する。第１実施形態では、第２ドレン供給ラインＬ３の上流側の端部は、バッファタンク３０の下部に接続される。また、第２ドレン供給ラインＬ３の下流側は、第１アシストタンク４０Ａにドレンを供給する第２ドレン供給ラインＬ３Ａと、第２アシストタンク４０Ｂにドレンを供給する第２ドレン供給ラインＬ３Ｂとに分岐している。そして、第２ドレン供給ラインＬ３Ａの下流側の端部は、第１アシストタンク４０Ａの底部に接続され、第２ドレン供給ラインＬ３Ｂの下流側の端部は、第２アシストタンク４０Ｂの底部に接続される。

ドレン供給弁７１は、モータバルブにより構成され、第２ドレン供給ラインＬ３に配置される。第１実施形態では、ドレン供給弁７１として、第２ドレン供給ラインＬ３Ａに第１ドレン供給弁７１Ａが配置され、第２ドレン供給ラインＬ３Ｂに第２ドレン供給弁７１Ｂが配置される。また、第２ドレン供給ラインＬ３Ａにおける第１ドレン供給弁７１Ａの下流側、及び第２ドレン供給ラインＬ３Ｂにおける第２ドレン供給弁７１Ｂの下流側には、アシストタンク４０からバッファタンク３０へのドレンの逆流を防ぐ逆止弁８２Ａ，８２Ｂが配置されている。

第２蒸気供給ラインＬ４は、蒸気ヘッダ１２とアシストタンク４０とを接続し、ボイラ１０で発生した蒸気をアシストタンク４０に供給する。第１実施形態では、第２蒸気供給ラインＬ４は、下流側において、第１アシストタンク４０Ａに蒸気を供給する第２蒸気供給ラインＬ４Ａと、第２アシストタンク４０Ｂに蒸気を供給する第２蒸気供給ラインＬ４Ｂとに分岐している。そして、第２蒸気供給ラインＬ４Ａの下流側の端部は、第１アシストタンク４０Ａの上部に接続され、第２蒸気供給ラインＬ４Ｂの下流側の端部は、第２アシストタンク４０Ｂの上部に接続される。

蒸気供給弁７２は、モータバルブにより構成され、第２蒸気供給ラインＬ４に配置される。第１実施形態では、蒸気供給弁７２として、第２蒸気供給ラインＬ４Ａに第１蒸気供給弁７２Ａが配置され、第２蒸気供給ラインＬ４Ｂに第２蒸気供給弁７２Ｂが配置される。また、第２蒸気供給ラインＬ４Ａにおける第１蒸気供給弁７２Ａの下流側、及び第２蒸気供給ラインＬ４Ｂにおける第２蒸気供給弁７２Ｂの下流側には、アシストタンク４０からの蒸気の逆流を防ぐ逆止弁８３Ａ，８３Ｂが配置されている。

第３蒸気供給ラインＬ５は、蒸気ヘッダ１２とバッファタンク３０とを接続し、ボイラ１０で発生した蒸気をバッファタンク３０に供給する。第１実施形態では、第３蒸気供給ラインＬ５の上流側は、第２蒸気供給ラインＬ４における第２蒸気供給ラインＬ４Ａと第２蒸気供給ラインＬ４Ｂとの分岐部よりも上流側に接続されている。即ち、第１実施形態では、第２蒸気供給ラインＬ４の上流側及び第３蒸気供給ラインＬ５の上流側は、共通のラインにより構成される。第３蒸気供給ラインＬ５の下流側の端部は、バッファタンク３０の上部に接続される。第３蒸気供給ラインＬ５には、バッファタンク３０に所定の圧力で蒸気を供給するための圧力調整弁８４が配置されている。

蒸気排出ラインＬ６は、アシストタンク４０とオープンタンク５０とを接続する。蒸気排出ラインＬ６は、後述の減圧弁７３が開放された場合に、アシストタンク４０に収容されたドレンから発生したフラッシュ蒸気をオープンタンク５０に排出する。第１実施形態では、蒸気排出ラインＬ６は、第１アシストタンク４０Ａの上部とオープンタンク５０とを接続する第１蒸気排出ラインＬ６Ａと、第２アシストタンク４０Ｂの上部とオープンタンク５０とを接続する第２蒸気排出ラインＬ６Ｂとからなる。

減圧弁７３は、モータバルブにより構成され、蒸気排出ラインＬ６に配置される。第１実施形態では、減圧弁７３として、第１蒸気排出ラインＬ６Ａに第１減圧弁７３Ａが配置され、第２蒸気排出ラインＬ６Ｂに第２減圧弁７３Ｂが配置される。

給水ラインＬ７は、アシストタンク４０とボイラ１０とを接続し、アシストタンク４０に収容されたドレンをボイラ１０に供給する。第１実施形態では、給水ラインＬ７は、上流側の端部が第１アシストタンク４０Ａに接続される給水ラインＬ７Ａと、上流側の端部が第２アシストタンク４０Ｂに接続される給水ラインＬ７Ｂとが、接続部８５において接続されて合流している。上述したドレンポンプ６０は、給水ラインＬ７における接続部８５の下流側に配置される。
給水ラインＬ７は、接続部８５の下流側において複数の缶体１１と同数に分岐し、分岐したラインそれぞれの端部は、複数の缶体１１に接続される。

第１実施形態では、給水ラインＬ７Ａ及び給水ラインＬ７Ｂには、それぞれ、ボイラ１０からの水の逆流を防ぐ逆止弁８６Ａ，８６Ｂが配置されている。また、給水ラインＬ７Ａにおける逆止弁８６Ａの上流側及び給水ラインＬ７Ｂにおける逆止弁８６Ｂの上流側は、第２ドレン供給ラインＬ３Ａの下流側及び第２ドレン供給ラインＬ３Ｂの下流側と共通のラインにより構成される。

補給水供給ラインＬ８は、オープンタンク５０とバッファタンク３０とを接続し、オープンタンク５０に貯留された補給水をバッファタンク３０に供給する。この補給水供給ラインＬ８には、補給水供給ポンプ８７が配置され、この補給水供給ポンプ８７を駆動させることにより、オープンタンク５０からバッファタンク３０に補給水が供給される。

フラッシュ蒸気排出ラインＬ９は、バッファタンク３０とオープンタンク５０とを接続し、バッファタンク３０で発生したフラッシュ蒸気をオープンタンク５０に排出する。このフラッシュ蒸気排出ラインＬ９には、圧力調整弁８８が配置されている。圧力調整弁８８は、バッファタンク３０の内部の圧力が所定の圧力を超えた場合に、フラッシュ蒸気をオープンタンク５０側に逃がして、バッファタンク３０の内部の圧力を低下させる。

制御部９は、ボイラ１０からの信号、バッファタンク圧力センサＢＰＳにより検知された圧力、アシストタンク圧力センサＰＳＡ，ＰＳＢにより検知された圧力、及び水位センサＬＳＡ，ＬＳＢにより検知された水位に基づいて、ドレン供給弁７１、蒸気供給弁７２、及び減圧弁７３の開閉等を制御する。この制御部９は、圧力制御部９１と、水位制御部９２と、を備える。

圧力制御部９１は、バッファタンク３０からアシストタンク４０にドレンを供給する場合には、アシストタンク４０の内部の圧力をバッファタンク３０の内部の圧力よりも低くなるまで減少させる。第１実施形態では、圧力制御部９１は、バッファタンク３０からアシストタンク４０にドレンを供給する場合、減圧弁７３の開度を調整してアシストタンク４０の内部に収容されたドレンの一部をフラッシュ蒸気として蒸気排出ラインＬ６から排出することで、アシストタンク４０の内部の圧力をバッファタンク３０の内部の圧力よりも低くなるまで減少させる。また、圧力制御部９１は、アシストタンク４０の内部の圧力がバッファタンク３０の内部の圧力よりも所定の値だけ低くなった状態を維持するように減圧弁７３の開度を調整する。

また、圧力制御部９１は、アシストタンク４０からボイラ１０にドレンを供給する場合には、蒸気供給弁７２を開放して、ボイラ１０からアシストタンク４０に蒸気を供給することでアシストタンク４０の内部を加圧する。ここで、圧力制御部９１は、アシストタンク４０の内部の圧力がボイラ１０の圧力と略等しくなるまでアシストタンク４０に蒸気を供給してアシストタンク４０を加圧する。

水位制御部９２は、水位センサＬＳＡ，ＬＳＢにより検知された水位に基づいて、ドレン供給弁７１及び蒸気供給弁７２を制御する。より具体的には、水位制御部９２は、水位センサＬＳＡ，ＬＳＢにより検知された水位が第１水位を下回った場合に、蒸気供給弁７２を閉鎖すると共にドレン供給弁７１を開放する。また、水位制御部９２は、水位センサＬＳＡ，ＬＳＢにより検知された水位が第１水位よりも高い第２水位を上回った場合にドレン供給弁７１を閉鎖する。

次に、第１実施形態のドレン回収システム１の具体的な動作について説明する。
第１実施形態のドレン回収システム１では、負荷機器２０において発生したドレンは、第１ドレン供給ラインＬ２を介してバッファタンク３０に収容される。バッファタンク３０に収容されたドレンは、第２ドレン供給ラインＬ３を介して、第１アシストタンク４０Ａ又は第２アシストタンク４０Ｂに供給される。そして、ドレンは、第１アシストタンク４０Ａ又は第２アシストタンク４０Ｂのいずれかから給水ラインＬ７を介してボイラ１０に供給される。

ドレン回収システム１におけるドレンのボイラ１０への供給は、主として、第１ドレン供給弁７１Ａ、第２ドレン供給弁７１Ｂ、第１蒸気供給弁７２Ａ、第２蒸気供給弁７２Ｂ、第１減圧弁７３Ａ、及び第２減圧弁７３Ｂが、図３に示す以下の手順で開閉されることにより行われる。
図３は、ドレン回収システム１によりボイラ１０に連続給水を行う場合の各工程における第１ドレン供給弁７１Ａ、第２ドレン供給弁７１Ｂ、第１蒸気供給弁７２Ａ、第２蒸気供給弁７２Ｂ、第１減圧弁７３Ａ、及び第２減圧弁７３Ｂの開閉状態を示す図である。

図３では、第１アシストタンク４０Ａの水位が満水状態（上述の第２水位よりも高い水位の状態）であり、第２アシストタンク４０Ｂの水位が低下した状態（上述の第１水位よりも低い状態）において、ボイラ１０への給水が開始される場合について説明する。この場合、図３に示すように、第１工程、第２工程、第３工程及び第４工程の順に各弁が開閉され、これら第１工程〜第４工程が繰り返される。尚、ボイラ１０に給水が行われている間は、ドレンポンプ６０は、連続駆動している。

第１工程では、第１アシストタンク４０Ａからボイラ１０に給水が行われ、第２アシストタンク４０Ｂにドレンが供給される。
この場合、図３に示すように、まず、制御部９は、第１蒸気供給弁７２Ａを開放し、第１アシストタンク４０Ａに蒸気を供給する。すると、第１アシストタンク４０Ａの内部が昇圧されて、第１アシストタンク４０Ａの内部の圧力とボイラ１０の圧力との差が所定の値（例えば、０．２ＭＰａ）よりも小さくなると、ドレンポンプ６０の駆動力により、第１アシストタンク４０Ａからボイラ１０へのドレンの供給が開始される。尚、この状態では、第１ドレン供給弁７１Ａ及び第１減圧弁７３Ａは、閉鎖されている。

一方、この第１工程においては、水位センサＬＳＢにより検知される水位が、第２アシストタンク４０Ｂに収容されるドレンが残り少なくなったことを示す水位である第１水位を下回っている。水位センサＬＳＢにより検知される水位が第１水位を下回ると、制御部９（水位制御部９２）は、第２蒸気供給弁７２Ｂを閉鎖すると共に、第２ドレン供給弁７１Ｂを開放する。また、制御部９（圧力制御部９１）は、第２アシストタンク４０Ｂを開放して第２アシストタンク４０Ｂを減圧すると共に、第２アシストタンク４０Ｂの内部の圧力がバッファタンク３０の内部の圧力よりも所定の値だけ低くなるように第２減圧弁７３Ｂの開度を調整する。より具体的には、制御部９（圧力制御部９１）は、例えば、バッファタンク３０の内部の圧力が０．８ＭＰａであった場合、第２アシストタンク４０Ｂの内部の圧力が０．６５ＭＰａ〜０．７５ＭＰａの範囲となるように第２減圧弁７３Ｂの開度を調整する。すると、第２アシストタンク４０Ｂとバッファタンク３０との間に生じた圧力差により、第２アシストタンク４０Ｂには、バッファタンク３０からドレンが供給される。

第２工程では、第１アシストタンク４０Ａからボイラ１０への給水が行われている状態で、第２アシストタンク４０Ｂへのドレンの供給が完了し、第２アシストタンク４０Ｂが待機状態となる。
この第２工程では、第１蒸気供給弁７２Ａが開放され、第１ドレン供給弁７１Ａ及び第１減圧弁７３Ａが閉鎖された状態は維持され、第１アシストタンク４０Ａからボイラ１０への給水は継続される。そして、第１アシストタンク４０Ａに収容されるドレンの水位は低下していく。

一方、第２アシストタンク４０Ｂの水位が、第１水位よりも高い水位であり、第２アシストタンク４０Ｂの満水状態を示す水位である第２水位まで上昇すると、水位センサＬＳＢにより第２水位を上回ったことが検知される。水位センサＬＳＢにより第２水位を上回ったことが検知されると、制御部９（水位制御部９２）は、第２ドレン供給弁７１Ｂ及び第２減圧弁７３Ｂを閉鎖する。これにより、第２アシストタンク４０Ｂは、ボイラ１０への給水準備が完了した待機状態となる。

第３工程では、第１アシストタンク４０Ａの水位が低下して、第１アシストタンク４０Ａからボイラ１０への給水が停止される。また、第２アシストタンク４０Ｂからボイラ１０への給水が開始され、第１アシストタンク４０Ａには、バッファタンク３０からドレンが供給される。
この第３工程では、第１アシストタンク４０Ａの水位が所定の第１水位まで低下すると、水位センサＬＳＡにより第１水位を下回ったことが検知される。水位センサＬＳＡにより第１水位を下回ったことが検知されると、制御部９（水位制御部９２）は、第１蒸気供給弁７２Ａを閉鎖する。すると、第１アシストタンク４０Ａへの蒸気の供給が停止され、第１アシストタンク４０Ａの内部の圧力が低下する。そして、第１アシストタンク４０Ａの内部の圧力とボイラの圧力との圧力差が所定の値（例えば、０．２ＭＰａ）を超えると、第１アシストタンク４０Ａからボイラ１０への蒸気の供給は停止される。

また、第３工程では、制御部９は、第１蒸気供給弁７２Ａを閉鎖した後、又は第１蒸気供給弁７２Ａを閉鎖すると同時に、第１ドレン供給弁７１Ａを開放する。また、制御部９（圧力制御部９１）は、第１減圧弁７３Ａを開放して第１アシストタンク４０Ａを減圧すると共に、第１アシストタンク４０Ａの内部の圧力がバッファタンク３０の内部の圧力よりも所定の値だけ低くなるように第１減圧弁７３Ａの開度を調整する。すると、第１アシストタンク４０Ａとバッファタンク３０との間に生じた圧力差により、第１アシストタンク４０Ａには、バッファタンク３０からドレンが供給される。

一方、第１アシストタンク４０Ａの水位センサＬＳＡにより第１水位を下回ったことが検知されると、制御部９（水位制御部９２）は、第２蒸気供給弁７２Ｂを開放する。すると、第２アシストタンク４０Ｂに蒸気が供給されて、第２アシストタンク４０Ｂの内部が昇圧される。そして、第２アシストタンク４０Ｂの内部の圧力とボイラ１０の圧力との差が所定の値（例えば、０．２ＭＰａ）よりも小さくなると、ドレンポンプ６０の駆動力により、第２アシストタンク４０Ｂからボイラ１０へのドレンの供給が開始される。

尚、この第３工程では、水位センサＬＳＡにより第１アシストタンク４０Ａの水位低下状態を検知した場合に、制御部９は、まず、第２蒸気供給弁７２Ｂを開放し、所定時間（例えば、１〜２秒）経過後に第１蒸気供給弁７２Ａを閉鎖してもよい。これにより、第１アシストタンク４０Ａからボイラ１０への給水が停止する前に、第２アシストタンク４０Ｂからボイラ１０への給水を開始できるので、ボイラ１０への連続給水をより確実に行える。

第４工程では、第２アシストタンク４０Ｂからボイラ１０への給水が行われている状態で、第１アシストタンク４０Ａへのドレンの供給が完了し、第１アシストタンク４０Ａが待機状態となる。
第４工程では、第２蒸気供給弁７２Ｂが開放され、第２ドレン供給弁７１Ｂ及び第２減圧弁７３Ｂが閉鎖された状態は維持され、第２アシストタンク４０Ｂからボイラ１０への給水は継続される。
一方、第１アシストタンク４０Ａの水位が第２水位まで上昇すると、水位センサＬＳＡにより第２水位を上回ったことが検知される。水位センサＬＳＡにより第２水位を上回ったことが検知されると、制御部９（水位制御部９２）は、第１ドレン供給弁７１Ａ及び第１減圧弁７３Ａを閉鎖する。これにより、第１アシストタンク４０Ａは、ボイラ１０への給水準備が完了した待機状態となる。

ボイラ１０への給水が続いている間は、上記第１工程〜第４工程が繰り返される。

以上説明した第１実施形態のドレン回収システム１によれば、以下のような効果を奏する。

（１）ドレン回収システム１を、バッファタンク３０の圧力を検知するバッファタンク圧力センサＢＰＡと、アシストタンク４０の圧力を検知するアシストタンク圧力センサＰＳＡ，ＰＳＢと、バッファタンク３０からアシストタンク４０にドレンを供給する場合にはアシストタンク４０の内部の圧力をバッファタンク３０の内部の圧力よりも低くなるまで減少させる圧力制御部９１を含んで構成したこれにより、バッファタンク３０からアシストタンク４０にドレンを供給する場合に、アシストタンク４０の内部の圧力をバッファタンク３０の内部の圧力よりも低くすることで、第１アシストタンク４０Ａとバッファタンク３０との間に生じた圧力差により、アシストタンク４０に、バッファタンク３０からドレンを供給できる。よって、バッファタンク３０の圧力とアシストタンクの圧力を調整することで、バッファタンク３０をアシストタンク４０と同じ高さに配置してもバッファタンク３０からアシストタンク４０にドレンを容易に供給できる。その結果、ドレン回収システム１を構成するバッファタンク３０及びアシストタンク４０の配置の自由度を向上させられる。また、バッファタンク３０を高所に配置することなくドレン回収システム１を構成できるので、ドレン回収システム１の設置コストを低減できる。

（２）圧力制御部９１に、アシストタンク４０からボイラ１０にドレンを供給する場合に蒸気供給弁７２を開放してアシストタンク４０の内部を加圧させた。これにより、アシストタンク４０からボイラ１０にドレンを供給する場合に、アシストタンク４０の内部の圧力をボイラ１０の圧力と略同一の圧力まで昇圧できる。よって、ドレンポンプ６０を駆動させる動力を低減した状態でアシストタンク４０からボイラ１０に給水を行えるので、ドレン回収システム１を、低コストで運転できる。

（３）ドレン回収システム１を、蒸気排出ラインＬ６と、この蒸気排出ラインＬ６に配置した減圧弁７３と、を含んで構成し、圧力制御部９１に、バッファタンク３０からアシストタンク４０にドレンを供給する場合、減圧弁７３の開度によりアシストタンク４０の内部の圧力を制御させた。これにより、減圧弁７３の開度を調整することで、アシストタンク４０の内部の圧力を容易に制御できるので、簡易な構成によりドレン回収システム１を実現できる。

（４）ドレン回収システム１を、アシストタンク４０に設けた水位センサＬＳと、この水位センサＬＳにより検知された水位が第１水位を下回った場合に、蒸気供給弁７２を閉鎖すると共に、ドレン供給弁７１を開放し、水位センサＬＳにより検知された水位が第２水位を上回った場合にドレン供給弁７１を閉鎖する水位制御部９２と、を含んで構成した。また、圧力制御部９１に、ドレン供給弁７１が開放された場合に減圧弁７３の開度の調整を開始させ、ドレン供給弁７１が閉鎖された場合に減圧弁７３を閉鎖させた。これにより、アシストタンク４０の水位が低下した場合には、減圧弁７３の開度を調整することでアシストタンク４０の内部の圧力をバッファタンク３０の内部の圧力よりも低くでき、アシストタンク４０とバッファタンク３０との間に生じた圧力差により、アシストタンク４０に、バッファタンク３０からドレンを供給できる。また、アシストタンク４０の水位が上昇した場合には、減圧弁７３及びドレン供給弁７１を閉鎖することで、アシストタンク４０をボイラ１０への給水準備が完了した待機状態にできる。

（５）アシストタンク４０をボイラ１０よりも上方に配置した。これにより、アシストタンク４０からボイラ１０への給水に、アシストタンク４０とボイラ１０との高低差も利用でき、ドレンポンプ６０を駆動させる動力をより低減できる。

（６）アシストタンク４０を、タンク本体４１と、整流部材４３と、を含んで構成し、この整流部材４３をタンク本体４１の内部における蒸気導入口４２の下方に配置した。これにより、蒸気導入口４２から下方に向かって導入された蒸気を、整流部材４３により整流できるので、タンク本体４１の内部において偏った流れを形成することなく、タンク本体４１の内部に均等に蒸気を導入できる。よって、タンク本体４１に収容されたドレンの水面を、導入された蒸気により乱さないので、ドレンと蒸気との界面における熱交換を抑制できる。その結果、アシストタンク４０の内部の圧力を短時間で上昇させられる。また、アシストタンク４０に供給する蒸気の量を少なくできるので、省エネルギ効果を向上できる。また、アシストタンク４０に供給する蒸気の量を少なくすることで、蒸気を供給するボイラ１０側の圧力変動を少なくできる。

（７）タンク本体４１を縦長の円筒形状に構成した。これにより、タンク本体４１の内部におけるドレンと蒸気との界面の面積を小さくできる。よって、水蒸気の飽和状態を維持させるべき界面の面積を小さくできるので、アシストタンク４０の内部の圧力を短時間で上昇させられる。また、アシストタンク４０に供給する蒸気の量を少なくできるので、省エネルギ効果を向上できる。また、アシストタンク４０に供給する蒸気の量を少なくすることで、蒸気を供給するボイラ１０側の圧力変動を少なくできる。

（８）第２蒸気供給ラインＬ４及び第３蒸気供給ラインＬ５の上流側の端部を蒸気ヘッダ１２に接続した。これにより、複数の缶体１１で発生した蒸気が集合される蒸気ヘッダ１２からバッファタンク３０及びアシストタンク４０に蒸気を供給できるので、バッファタンク３０及びアシストタンク４０において蒸気を使用した場合における複数の缶体１１それぞれの圧力の変化を低減できる。

（９）アシストタンク４０を、第１アシストタンク４０Ａ及び第２アシストタンク４０Ｂの２つのタンクにより構成した。これにより、第１アシストタンク４０Ａからボイラ１０に給水している間に、バッファタンク３０から第２アシストタンク４０Ｂにドレンを供給して満水状態とし、第１アシストタンク４０Ａの水位が低下した場合には、第２アシストタンク４０Ｂからボイラ１０に給水を行いつつ、バッファタンク３０から第１アシストタンク４０Ａにドレンを供給できる。よって、複数の缶体１１からなるボイラ１０において要求されるボイラ１０への連続給水を可能とできる。

次に、本発明の第２実施形態に係るドレン回収システム１Ａについて、図４を参照しながら説明する。尚、第２実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。

第２実施形態のドレン回収システム１Ａは、圧力制御部９１によるアシストタンク４０の圧力の調整機構において、第１実施形態と異なる。
第２実施形態では、ドレン回収システム１Ａは、図４に示すように、圧力の調整機構として、アシストタンク４０に配置される散水装置４４を備える。より具体的には、第２実施形態では、散水装置４４として、第１アシストタンク４０Ａに第１散水装置４４Ａが配置され、第２アシストタンク４０Ｂに第２散水装置４４Ｂが配置される。
散水装置４４は、アシストタンク４０の内部における上部に配置され、アシストタンク４０の内部に冷却水を散布する。

また、第２実施形態では、圧力制御部９１は、散水装置４４による冷却水の散布量によりアシストタンク４０の内部の圧力を制御する。より具体的には、圧力制御部９１は、バッファタンク３０からアシストタンク４０にドレンを供給する場合、散水装置４４によりアシストタンク４０の内部に冷却水を散布する。すると、アシストタンク４０の内部に収容されたドレンと蒸気との界面近傍におけるドレンの温度が低下し、これにより、アシストタンク４０の内部の飽和蒸気圧が低下する。その結果、アシストタンク４０の内部の圧力は低下する。そして、圧力制御部９１は、アシストタンク４０の内部の圧力がバッファタンク３０の内部の圧力よりも所定の値だけ低くなるように、散水装置４４による冷却水の散布量を制御する。
また、圧力制御部９１は、バッファタンク３０からアシストタンク４０へのドレンの供給が停止されると、散水装置４４による冷却水の散布を停止する。

また、第２実施形態では、蒸気排出ラインＬ６には、第１実施形態における減圧弁７３に代えて、圧力調整弁７３１が配置される。圧力調整弁７３１は、アシストタンク４０の内部の圧力が所定の圧力を超えた場合に、フラッシュ蒸気をオープンタンク５０側に逃がして、アシストタンク４０の内部の圧力を低下させる。

第２実施形態のドレン回収システム１Ａによれば、上述した（１）、（２）、（５）〜（９）の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。

（１０）ドレン回収システム１Ａを、アシストタンク４０の内部に冷却水を散布する散水装置４４を含んで構成し、圧力制御部９１に、バッファタンク３０からアシストタンク４０にドレンを供給する場合、散水装置４４による冷却水の散布量によりアシストタンク４０の内部の圧力を制御させた。これにより、アシストタンク４０に収容されたドレンをフラッシュ蒸気として外部に排出することなく、アシストタンク４０の内部の圧力を調整できるので、ドレン回収システム１Ａの熱効率をより向上させられる。

（１１）圧力制御部９１に、ドレン供給弁７１が開放された場合に散水装置４４による冷却水の散布を開始させ、ドレン供給弁７１が閉鎖された場合に散水装置４４による冷却水の散布を停止させた。これにより、アシストタンク４０の水位が低下した場合には、散水装置４４による冷却水の散布量を調整することでアシストタンク４０の内部の圧力をバッファタンク３０の内部の圧力よりも低く維持でき、アシストタンク４０とバッファタンク３０との間に生じた圧力差により、バッファタンク３０からアシストタンク４０にドレンを供給できる。また、アシストタンク４０の水位が上昇した場合には、ドレン供給弁７１を閉鎖すると共に、散水装置４４による冷却水の散布を停止することで、アシストタンク４０をボイラ１０への給水準備が完了した待機状態にできる。

以上、本発明のドレン回収システムの好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、第２蒸気供給ラインＬ４及び第３蒸気供給ラインＬ５の上流側を、蒸気ヘッダ１２に接続したが、これに限らない。即ち、第２蒸気供給ライン及び第３蒸気供給ラインの上流側を、複数の缶体のいずれかの缶体に接続してもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態では、ドレン回収システム１を、第１アシストタンク４０Ａ及び第２アシストタンク４０Ｂの２つのアシストタンク４０を含んで構成したが、これに限らない。即ち、ドレン回収システムを一つのアシストタンクにより構成してもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態では、ドレン回収システム１を、第３蒸気供給ラインＬ５及び圧力調整弁８４を含んで構成したが、これに限らない。即ち、ドレン回収システムを、第３蒸気供給ラインＬ５及び圧力調整弁８４を含むことなく構成してもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態では、アシストタンク４０を、ボイラ１０よりも上方に配置したが、これに限らない。即ち、アシストタンクを、ボイラと同じ高さに配置してもよく、また、ボイラよりも下方に配置してもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態では、第２ドレン供給ラインＬ３Ａの下流側の端部を第１アシストタンク４０Ａの底部に接続し、第２ドレン供給ラインＬ３Ｂの下流側の端部を第２アシストタンク４０Ｂの底部に接続したが、これに限らない。即ち、第２ドレン供給ラインＬ３Ａの下流側の端部を、第１アシストタンク４０Ａの側部又は上部に接続してもよく、第２ドレン供給ラインＬ３Ｂの下流側の端部を、第２アシストタンク４０Ｂの側部又は上部に接続してもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態では、ドレン供給弁７１、蒸気供給弁７２及び減圧弁７３を、モータバルブにより構成したが、これに限らない。即ち、ドレン供給弁、蒸気供給弁及び減圧弁を、電磁弁により構成してもよく、また、エア駆動バルブにより構成してもよい。

１，１Ａ ドレン回収システム
１０ ボイラ
１１ 缶体
１２ 蒸気ヘッダ
２０ 負荷機器
３０ バッファタンク
４０ アシストタンク
４１ タンク本体
４２ 蒸気導入口
４３ 整流部材
４４ 散水装置
６０ ドレンポンプ（給水ポンプ）
７１ ドレン供給弁
７２ 蒸気供給弁
７３ 減圧弁
９１ 圧力制御部
９２ 水位制御部
Ｌ２ 第１ドレン供給ライン
Ｌ３ 第２ドレン供給ライン
Ｌ４ 第２蒸気供給ライン（蒸気供給ライン）
Ｌ６ 蒸気排出ライン
Ｌ７ 給水ライン
Ｌ８ 補給水供給ライン
ＬＳＡ，ＬＳＢ 水位センサ（水位検知部）
ＢＰＳ バッファタンク圧力センサ（バッファタンク圧力検知部）
ＰＳＡ，ＰＳＢ アシストタンク圧力センサ（アシストタンク圧力検知部）

Claims (10)

1. ボイラにおいて発生され、負荷機器において用いられた蒸気が凝集して生じたドレンを回収して前記ボイラに供給するドレン回収システムであって、
   前記負荷機器で生じたドレンが収容されるバッファタンクと、
   前記バッファタンクの内部の圧力を検知するバッファタンク圧力検知部と、
   前記バッファタンクの下流側に配置され該バッファタンクに収容されたドレンが移送されるアシストタンクと、
   前記アシストタンクの内部の圧力を検知するアシストタンク圧力検知部と、
   前記負荷機器と前記バッファタンクとを接続し、前記負荷機器で発生したドレンを前記バッファタンクに供給する第１ドレン供給ラインと、
   前記バッファタンクと前記アシストタンクとを接続し、前記バッファタンクに収容されたドレンを前記アシストタンクに供給する第２ドレン供給ラインと、
   前記第２ドレン供給ラインを開閉するドレン供給弁と、
   前記ボイラと前記アシストタンクとを接続し、前記ボイラで発生した蒸気を前記アシストタンクに供給する蒸気供給ラインと、
   前記蒸気供給ラインを開閉する蒸気供給弁と、
   前記アシストタンクと前記ボイラとを接続し、前記アシストタンクに収容されたドレンを前記ボイラに供給する給水ラインと、
   前記給水ラインに配置される給水ポンプと、
   前記バッファタンクから前記アシストタンクにドレンを供給する場合には、前記アシストタンクの内部の圧力を前記バッファタンクの内部の圧力よりも低くなるまで減少させ、前記アシストタンクから前記ボイラにドレンを供給する場合には、前記蒸気供給弁を開放して該アシストタンクの内部を加圧する圧力制御部と、を備えるドレン回収システム。
2. 前記アシストタンクの内部を減圧可能な減圧弁を更に備え、
   前記圧力制御部は、前記バッファタンクから前記アシストタンクにドレンを供給する場合、前記減圧弁の開度により前記アシストタンクの内部の圧力を制御する請求項１に記載のドレン回収システム。
3. 前記アシストタンクに配置され、該アシストタンクの内部に冷却水を散布する散水装置を更に備え、
   前記圧力制御部は、前記バッファタンクから前記アシストタンクにドレンを供給する場合、前記散水装置による冷却水の散布量により前記アシストタンクの内部の圧力を制御する請求項１に記載のドレン回収システム。
4. 前記圧力制御部は、前記アシストタンクから前記ボイラにドレンを供給する場合、前記アシストタンクの内部の圧力が前記ボイラの圧力と略等しくなるまで加圧する請求項１〜３のいずれかに記載のドレン回収システム。
5. 前記アシストタンクに設けられ、該アシストタンクに収容されたドレンの水位を検知する水位検知部と、
   前記水位検知部により検知された水位に基づいて、前記ドレン供給弁及び前記蒸気供給弁を制御する水位制御部と、を更に備え、
   前記水位制御部は、
   前記水位検知部により検知された水位が第１水位を下回った場合に、前記蒸気供給弁を閉鎖すると共に前記ドレン供給弁を開放し、
   前記水位検知部により検知された水位が前記第１水位よりも高い第２水位を上回った場合に前記ドレン供給弁を閉鎖する請求項１〜４のいずれかに記載のドレン回収システム。
6. 前記アシストタンクを複数備える請求項１〜５のいずれかに記載のドレン回収システム。
7. 前記アシストタンクは、前記ボイラよりも上方に配置される請求項１〜６のいずれかに記載のドレン回収システム。
8. 前記アシストタンクは、高さ方向が鉛直方向に沿って配置される円筒形状のタンク本体と、該タンク本体の上面に設けられ前記蒸気供給ラインが接続される蒸気導入口と、前記タンク本体の内部における前記蒸気導入口の下方に配置され、前記蒸気導入口から導入される蒸気の流れを整流する整流部材と、を備える請求項１〜７のいずれかに記載のドレン回収システム。
9. 前記タンク本体は、直径よりも高さの方が高い円筒形状に形成される請求項８に記載のドレン回収システム。
10. 前記ボイラは、蒸気を発生させる複数の缶体と、該複数の缶体それぞれから発生した蒸気が集合される蒸気ヘッダと、を備え、
    前記蒸気供給ラインは、前記蒸気ヘッダに接続される請求項１〜９のいずれかに記載のドレン回収システム。

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