JP2014009887A

JP2014009887A - ドレン回収システム

Info

Publication number: JP2014009887A
Application number: JP2012146732A
Authority: JP
Inventors: Junya Ashita; 純也明日
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-20

Abstract

【課題】初期ドレン排出弁が正常に開かない場合でもシステム停止を回避すること。
【解決手段】
負荷機器２からのドレンを前記ドレンタンク７に回収する第一回収運転と、負荷機器か２らのドレンを補給水タンク１１に回収する第二回収運転とを切り替える制御器１３とを備えるドレン回収システムにおいて、第三弁Ｖ３を設けた第一初期ドレン排出ライン１４と、第二弁Ｖ２と補給水タンクと１１の間に設けられる第四弁Ｖ４と、第五弁Ｖ５を設けた第二初期ドレン排出ライン１５とを備え、制御器１３は、前記第三弁Ｖ３の正常時において、初期ドレンを前記第一初期ドレン排出ライン１４を通して排出する第一初期ドレン排出運転と、第三弁Ｖ３の異常時において、初期ドレンを前記第二初期ドレン排出ライン１５を通して排出する第二初期ドレン排出運転とを行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、負荷機器で生成した高温のドレンを密閉型ドレンタンクに回収して、回収したドレンを蒸気ボイラへ供給して利用するドレン回収システムに関する。

出願人は、ドレンのドレンタンクへの流入を停止したい場合やドレンのドレンタンクへの流入が不可能な場合でも熱損失を抑えながらその停止を可能として、負荷機器の運転停止といった異常事態を防止することを目的とするドレン回収システムを特願２０１２−２６７８１号にて提案している。

このドレン回収システムは、蒸気を負荷機器へ供給する蒸気ボイラと、ドレン戻しラインを通して負荷機器から排出されるドレンを貯留し、ドレンポンプを有するドレン供給ラインを通して、貯留したドレンを蒸気ボイラへ供給する密閉型のドレンタンクと、補給水ポンプを有する補給水ラインを通して補給水をドレンタンクへ供給する大気開放型の補給水タンクと、ドレン戻しラインに設けられる第一弁と、ドレン戻しラインの第一弁の上流側と補給水タンクとの間に接続されるドレン逃がしラインと、ドレン逃がしラインに設けられる第二弁と、第一弁を開き、第二弁を閉じて負荷機器からのドレンをドレンタンクに回収する第一回収運転と、第一弁を閉じ、第二弁を開いて負荷機器からのドレンを補給水タンクに回収する第二回収運転とを切り替える制御器とを備えるものである。

このドレン回収システムにおいて、特許文献１の技術を適用して、低温の初期ドレンを排出するために、ドレン戻しラインの第二弁と負荷機器との間に接続され第三弁（初期ドレン排出弁）を設けたドレン排出ライン（ドレン廃棄ライン）を設けることが考えられる。

特開平１０−６８５０３号公報

こうした初期ドレン対策を施したドレン回収システムにおいては、第三弁が弁自体の故障やゴミかみなどにより開かない事態が発生（第三弁の異常）することがある。こうした第三弁の異常が発生すると、ドレン回収システム自体を停止する必要があり、単一の故障によりシステム停止となる。

この発明が解決しようとする課題は、初期ドレン排出弁が正常に開かない場合でもシステム停止を回避することである。

この発明は、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、
蒸気を負荷機器へ供給する蒸気ボイラと、ドレン戻しラインを通して前記負荷機器から排出されるドレンを貯留し、ドレンポンプを有するドレン供給ラインを通して、貯留したドレンを前記蒸気ボイラへ供給する密閉型のドレンタンクと、補給水ポンプを有する補給水ラインを通して補給水を前記ドレンタンクへ供給する大気開放型の補給水タンクと、前記ドレン戻しラインに設けられる第一弁と、前記ドレン戻しラインの前記第一弁の上流側と前記補給水タンクとの間に接続されるドレン逃がしラインと、前記ドレン逃がしライン
に設けられる第二弁と、前記第一弁を開き、前記第二弁を閉じて前記負荷機器からのドレンを前記ドレンタンクに回収する第一回収運転と、前記第一弁を閉じ、前記第二弁を開いて前記負荷機器からのドレンを前記補給水タンクに回収する第二回収運転とを切り替える制御器とを備えるドレン回収システムにおいて、
前記ドレン戻しラインの第一弁と前記負荷機器との間に接続され第三弁を設けた第一初期ドレン排出ラインと、
前記ドレン逃がしラインの第二弁と前記補給水タンクとの間に設けられる第四弁と、
前記ドレン逃がしラインの第二弁と前記第四弁との間に接続され第五弁を設けた第二初期ドレン排出ラインとを備え、
前記制御器は、前記第三弁の正常時において、前記第一弁および前記第二弁を閉じ、前記第三弁を開いて、初期ドレンを前記第一初期ドレン排出ラインを通して排出する第一初期ドレン排出運転と、
前記第三弁の異常時において、前記第一弁および前記第四弁を閉じ、前記第二弁および前記第五弁を開いて、初期ドレンを前記第二初期ドレン排出ラインを通して排出する第二初期ドレン排出運転とを行うことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、前記第三弁の異常時は前記第二初期ドレン排出運転により、初期ドレンが前記補給水タンクに流入することが防止されるので、第三弁が正常に開かない場合でも第二初期ドレン排出運転により、ドレン回収システムのシステム停止を回避することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記制御器は、前記第三弁の上流側のドレン温度が設定値以下のとき、前記第一初期ドレン排出運転を行い、前記第三弁の異常時において、前記第四弁の上流側のドレン温度が設定値以下のとき、前記第二初期ドレン排出運転を行うことを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、初期ドレンを確実に排出することができるという効果を奏する。

この発明によれば、第三弁が正常に開かない場合でも第二初期ドレン排出運転により、ドレン回収システムのシステム停止を回避することができる。

この発明を実施したドレン回収システムの実施例１の概略構成図である。同実施例１の制御手順を説明するフローチャート図である。

この発明の実施例１のドレン回収システムを図１および図２に従い説明する。

＜実施例１の構成＞
この実施例１のドレン回収システム１は、蒸気を負荷機器２へ供給する蒸気ボイラ３と、ドレン戻しライン４を通して負荷機器２から排出されるドレンを貯留し、ドレンポンプ５を有するドレン供給ライン６を通して、貯留したドレンを蒸気ボイラ３へ供給する密閉型のドレンタンク７と、補給水ポンプ８を有する補給水ライン９を通して補給水を前記ドレンタンク７へ供給する大気開放型の補給水タンク１１と、ドレン戻しライン４に設けられる第一弁Ｖ１と、ドレン戻しライン４の第一弁Ｖ１の上流側と補給水タンク１１との間
に接続されるドレン逃がしライン１２と、ドレン逃がしライン１２に設けられる第二弁Ｖ２と、第一回収運転と第二回収運転とを切り替えて行う制御器１３とを備えている。

制御器１３による第一回収運転は、第一弁Ｖ１を開き、第二弁Ｖ２を閉じて負荷機器２からのドレンをドレンタンク７に回収するものであり、第二回収運転は、第一弁Ｖ１を閉じ、第二弁Ｖ２を開いて負荷機器２からのドレンを補給水タンク１１に回収するものである。

第一弁は、ノーマルクローズのモータバルブからなり、第二弁は、ノーマルクオープンのモータバルブからなるが、モータバルブ以外の弁を用いることができる。第三弁Ｖ３は、ノーマルクローズのモータバルブからなるが、モータバルブ以外の弁を用いることができる。

また、ドレン回収システム１は、ドレン戻しライン４の第一弁Ｖ１と負荷機器２との間に接続され第三弁Ｖ３を設けた第一初期ドレン排出ライン１４と、ドレン逃がしライン１２の第二弁Ｖ２と補給水タンク１１との間に設けられる第四弁Ｖ４と、ドレン逃がしライン１２の第二弁Ｖ２と第四弁Ｖ４との間に接続され第五弁Ｖ５を設けた第二初期ドレン排出ライン１５とを備えている。

さらに、ドレン回収システム１は、加圧蒸気ライン１６，圧力逃がしライン１７と、ドレン循環ライン１８とを備えている。

加圧蒸気ライン１６は、第六弁Ｖ６を備え、蒸気ボイラ（蒸気ボイラの蒸気出口に設けられるスチームヘッダを含む）からドレンタンクへ大気圧を超える圧力の加圧蒸気を供給し、第六弁Ｖ６の開閉により、ドレンタンク７内の圧力を後記第一圧力Ｐ１よりやや低い第三圧力Ｐ３に制御する。

第六弁Ｖ６は、機械式に圧力に応答して開閉する弁，またはドレンタンク７内圧力を検出する圧力センサ（図示省略）により電気的に開閉するモータバルブなどの弁とする。また、第六弁Ｖ６は、供給蒸気量を調整する機能と蒸気を遮断する機能を有する単一の弁とするが、供給蒸気量を調整する弁と、蒸気を遮断する弁とから構成することもできる。

圧力逃がしライン１７は、ドレンタンク７の気相部と補給水タンク１１とを接続し、設定圧以上で開く圧力逃がし弁としての圧力調整弁１９と、この圧力調整弁１９と並列に接続するモータバルブからなる第七弁Ｖ７を設けている。この第七弁Ｖ７は、ドレンタンク７内圧力を検出する圧力センサ（図示省略）により圧力調整弁１９の作動圧力（第一作動圧力）より高い作動圧力（第二作動圧力）で開き、第二作動圧力よりディファレンシャル分低い圧力で閉じる。

ドレン循環ライン１８は、ドレン供給ライン６のドレンポンプ５出口側とドレンタンク７との間に形成され（ドレン供給ライン６の一部を含む）、ドレンタンク７内のドレンを循環させるものである。ドレン循環ライン１８の循環量は、ドレンポンプ５冷却に必要な最低限の流量である最小流量（ミニマムフロー）以上としている。

図１において、符号２１は、補給水ライン９に設けられ、補給水ポンプ８と、補給水タンク１１方向の流れを阻止する逆止弁である。符号２２は、補給水タンク１１に設けられる補給水補充ラインであり、図示省略の水位検出器により補給水タンク１１内の水位が設定水位となるように補給水補充ライン２２の流量が調整される。また、符号２３は、ドレン供給ライン６に設けられ、ドレンポンプ５方向の流れを阻止する逆止弁であり、符号２４は、ドレン戻しライン４の負荷機器２の下流側に設けたスチームトラップである。

そして、制御器１３は、負荷機器２から流出し、ドレン戻しライン４を流れるドレン温度を検出する第一温度センサ２５，ドレン逃がしライン４１２流れるドレン温度を検出する第二温度センサ２６などの信号を入力して、予め記憶した制御手順に基づき、第一弁Ｖ１〜第七弁Ｖ７，ドレンポンプ５、補給水ポンプ８などを制御する。第一温度センサ２５は、好ましくは、図示のように、スチームトラップ２４と第一弁Ｖ１との間に設けるが、これに限定されない。第二温度センサ２６は、好ましくは、図示のように、第二弁Ｖ２と第四弁Ｖ４との間に設けるが、これに限定されない。また、この実施例１のように、ドレンタンク７側の制御と補給水タンク１１側の制御を連携している場合には、第二温度センサ２６を省略し、第一温度センサ２５のみで初期ドレン排出を制御することもできる。

制御器１３の制御手順には、ドレン排出・回収制御手順，ドレンタンク内圧力制御手順，水位・ドレン温度制御手順，ドレン循環ライン１８の循環を制御するドレン循環制御手順などが含まれている。

ドレン排出・回収制御手順は、第三弁Ｖ３異常を判定する異常判定手順により、正常と判定された時（正常時）に、第一初期ドレン排出運転を行い、異常と判定された時（異常時）に第二初期ドレン排出運転を行うように構成されている。このドレン排出・回収制御手順の一例を図２に示す。

第一初期ドレン排出運転は、第一温度センサ２５の検出温度が第一設定値Ｔ１以下であると、第一弁Ｖ１および第二弁Ｖ２を閉じ、第三弁Ｖ３を開いて、初期ドレンを、前記第一初期ドレン排出ライン１４を通して排出するものである。第一温度センサ２５の検出温度が第一設定値Ｔ１を越えた値（Ｔ１にディファレンシャルを加えた値）となると、第一弁Ｖ１を開き、第二弁Ｖ２および第三弁Ｖ３を閉じるように構成されている。

また、第二初期ドレン排出運転は、第二温度センサ２６の検出温度が第一設定値Ｔ２（この実施例では、Ｔ２＝Ｔ１）以下であると第一弁Ｖ１および第四弁Ｖ４を閉じ、第二弁Ｖ２および第五弁Ｖ５を開いて、初期ドレンを、第二初期ドレン排出ライン１５を通して排出するものである。第二温度センサ２６の検出温度が第二設定値Ｔ２を越えた値（Ｔ２にディファレンシャルを加えた値）となると、第一弁Ｖ１および第五弁Ｖ５を閉じ、第二弁Ｖ２および第四弁Ｖ４を開くように構成されている。

第三弁Ｖ３異常を判定する異常判定手順は、制御器１３から第三弁Ｖ３を開く信号を出してから設定時間（たとえば、１０秒間）以内に第三弁Ｖ３の全開を検出するリミットスイッチ（図示省略）から信号が返ってこないとき、異常と判定するように構成される。この異常判定手順は、以上説明した制御手順に限定されるものではない。

ドレンタンク内圧力制御手順は、第六弁Ｖ６および第七弁Ｖ７の制御によりドレンタンク７内の圧力を所定圧力範囲に制御する手順であり、水位・ドレン温度制御手順は、水位センサやドレン温度センサ（いずれも図示省略）によりドレンタンク７内の水位を所定水位範囲に制御するすると共に、ドレンタンク７から流出するドレン温度を所定温度範囲に制御するものある。

＜実施例１の動作＞
（システムの基本動作）
この実施例１においては、負荷機器２からのドレンのドレンタンク７内への流入を停止したい場合やドレンのドレンタンク７への流入が不可能なシステムの異常時（ドレンタンク内の高圧異常や水位異常など）には、制御器１３は、第一弁Ｖ１を閉じ、第二弁Ｖ２を開き（第二開閉状態）、負荷機器２からドレンタンク７内へのドレンの流入を停止させる
。その結果、ドレンタンク７へ流入しようとしたドレンは、ドレン逃がしライン１２を通して補給水タンク１１へ流入する（第二回収運転）ので、ドレンが滞留することによる負荷機器２の運転の停止を回避できる。

また、システムが異常でない正常運転時には、制御器１３は、第一弁Ｖ１を開き、第二弁Ｖ２を閉じ（第一開閉状態）、負荷機器２からのドレンがドレンタンク７内へ流入する（第一回収運転）。

（システムのドレン排出・回収動作）
図２を参照して、蒸気ボイラ２が運転され、ドレン回収システム１の運転開始スイッチ（図示省略）が操作されると、制御器１３は、処理ステップＳ１（以下、処理ステップＳＮを単にＳＮと称する。）において、ドレン温度が第一温度センサ２５の検出温度が第一設定温度Ｔ１以下かどうかを判定する。蒸気ボイラ２の運転開始からあまり時間が経過しておらず、負荷機器２からドレン温度低いと、Ｓ１でＹＥＳが判定され、Ｓ２へ移行して、第一初期ドレン排出運転を行う。

Ｓ２の第一初期ドレン排出運転では、第一弁Ｖ１および第二弁Ｖ２を閉じ、第三弁Ｖ３を開く。すると、負荷機器２からの排出ドレンは、第一初期ドレン排出ライン１４を通してシステム１の系外へ排出される。

ついで、Ｓ３において、第三弁Ｖ３が異常かどうかを判定する。Ｓ３で、異常が判定されると、Ｓ４へ移行して、第一弁Ｖ１および第三弁Ｖ３を閉じ、第二弁Ｖ２を開く。すると、初期ドレンは、ドレン逃がしライン１２を流れる。

Ｓ５において、ドレン温度が第二温度センサ２６の検出温度が第二設定温度Ｔ２以下かどうかを判定する。今の場合、まだドレン温度が低いので、Ｓ５でＹＥＳが判定され、Ｓ７へ移行して、第二初期ドレン排出運転が行われる。すなわち、Ｓ７では、第四弁Ｖ４を閉じ、第五弁Ｖ５を開く。すると、初期ドレンは、第二初期ドレン排出ライン１５を通して系外へ排出される。

Ｓ７の処理の後、Ｓ１に戻って、Ｓ１の判定を行う。ドレン戻しライン４を流れるドレン温度が上昇し、第一温度センサ２５の検出温度が第一選定温度Ｔ１を超えると、Ｓ１でＹＥＳが判定され、Ｓ８へ移行する。Ｓ８では、制御器１３がドレンタンク７の異常高圧や異常高水位などの第一弁Ｖ１を閉じ、第二弁Ｖ２を開く指令（第二開閉状態指示指令）を出す条件を満たしているかどうかを判定する。Ｓ８の判定がＮＯの場合は、Ｓ９へ移行して、第一弁Ｖ１を開き、第二弁Ｖ２および第三弁Ｖ３を閉じる。その結果、負荷機器２からの排出ドレンは、ドレン戻しライン４を通して、ドレンタンク７内へ回収される（第一回収運転）。

Ｓ８で、ＹＥＳが判定されると、Ｓ４へ移行して、前述のＳ４の処理を行った後、Ｓ５へ移行する。今、ドレン温度が上昇しているとすると、Ｓ５でＹＥＳが判定され、Ｓ６へ移行して、第四弁Ｖ４を開き、第五弁Ｖ５を閉じる。その結果、負荷機器２からの排出ドレンは、ドレン戻しライン４を通して、補給水タンク１１内へ回収される（第二回収運転）。

＜実施例１の効果＞
以上説明した実施例１によれば、第三弁Ｖ３の異常時は第二初期ドレン排出運転により、初期ドレンがドレンタンク７および補給水タンク１１への流入が防止される。その結果、第三弁Ｖ３が正常に開かない場合でも質の悪い初期ドレンがドレン蒸気ボイラ３へ供給されることによるスケール付着を防止することができる。

また、実施例１によれば、第一温度センサ２５により第一初期ドレン排出運転を制御し、第二温度センサ２６により第二初期ドレン排出運転を制御しているので、初期ドレンを確実に排出することができ、第三弁が正常に開かない場合でも第二初期ドレン排出運転により、ドレン回収システムのシステム停止を回避することができるという効果を奏する。

この発明は、前記実施例１に限定されるものではなく、第二温度センサ２６により第四弁Ｖ４および第五弁Ｖ５を制御するように構成しているが、第一温度センサ２５により第四弁Ｖ４および第五弁Ｖ５を制御するように構成することができる。

１ドレン回収システム
２負荷機器
３蒸気ボイラ
４ドレン戻しライン
５ドレンポンプ
６ドレン供給ライン
７ドレンタンク
８補給水ポンプ
９補給水ライン
１１補給水タンク
１４第一初期ドレン排出ライン
１５第二初期ドレン排出ライン
Ｖ１第一弁
Ｖ２第二弁
Ｖ３第三弁
Ｖ４第四弁
Ｖ５第五弁

Claims

蒸気を負荷機器へ供給する蒸気ボイラと、ドレン戻しラインを通して前記負荷機器から排出されるドレンを貯留し、ドレンポンプを有するドレン供給ラインを通して、貯留したドレンを前記蒸気ボイラへ供給する密閉型のドレンタンクと、補給水ポンプを有する補給水ラインを通して補給水を前記ドレンタンクへ供給する大気開放型の補給水タンクと、前記ドレン戻しラインに設けられる第一弁と、前記ドレン戻しラインの前記第一弁の上流側と前記補給水タンクとの間に接続されるドレン逃がしラインと、前記ドレン逃がしラインに設けられる第二弁と、前記第一弁を開き、前記第二弁を閉じて前記負荷機器からのドレンを前記ドレンタンクに回収する第一回収運転と、前記第一弁を閉じ、前記第二弁を開いて前記負荷機器からのドレンを前記補給水タンクに回収する第二回収運転とを切り替える制御器とを備えるドレン回収システムにおいて、
前記ドレン戻しラインの第一弁と前記負荷機器との間に接続され第三弁を設けた第一初期ドレン排出ラインと、
前記ドレン逃がしラインの第二弁と前記補給水タンクとの間に設けられる第四弁と、
前記ドレン逃がしラインの第二弁と前記第四弁との間に接続され第五弁を設けた第二初期ドレン排出ラインとを備え、
前記制御器は、前記第三弁の正常時において、前記第一弁および前記第二弁を閉じ、前記第三弁を開いて、初期ドレンを前記第一初期ドレン排出ラインを通して排出する第一初期ドレン排出運転と、
前記第三弁の異常時において、前記第一弁および前記第四弁を閉じ、前記第二弁および前記第五弁を開いて、初期ドレンを前記第二初期ドレン排出ラインを通して排出する第二初期ドレン排出運転とを行うことを特徴とするドレン回収システム。
前記制御器は、前記第三弁の上流側のドレン温度が設定値以下のとき、前記第一初期ドレン排出運転を行い、前記第三弁の異常時において、前記第四弁の上流側のドレン温度が設定値以下のとき、前記第二初期ドレン排出運転を行うことを特徴とする請求項１に記載のドレン回収システム。