JP2015206486A - 蒸気システム - Google Patents

Abstract

【課題】起動時にも蒸気昇圧装置に安定して蒸気を供給できる蒸気システムを提供すること。
【解決手段】低圧蒸気を生成する蒸気発生装置１０と、蒸気発生装置１０に供給される温水の流量を調整する三方弁１９と、低圧蒸気を昇圧する蒸気昇圧装置２０と、低圧蒸気の圧力を測定する低圧蒸気圧測定部３１と、ボイラ水の温度を測定するボイラ温度測定部１１１と、起動時における蒸気発生装置１０及び蒸気昇圧装置２０の動作を制御する起動時制御部５０と、を備える蒸気システム１であって、起動時制御部５０は、蒸気発生装置１０が起動された場合に、低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上であるか否かを判定する第１圧力判定部５２と、低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上でないと判定された場合に、ボイラ水の温度が第１基準温度Ｔ１以上になるまでの間低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１となるように三方弁１９を制御する暖機制御部５３と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、蒸気システムに関する。より詳細には、温水等の熱源流体を熱源として蒸気を生成する蒸気発生装置と、この蒸気発生装置で生成された蒸気を昇圧する蒸気昇圧装置と、を備える蒸気システムに関する。

従来、温水等の熱源流体を熱源として蒸気を生成する蒸気発生装置と、この蒸気発生装置で生成された蒸気を昇圧する蒸気昇圧装置と、を備える蒸気システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような蒸気システムでは、蒸気発生装置により生成された低圧の蒸気は、蒸気昇圧装置によって昇圧された後、蒸気使用機器に供給される。

特開２００８−１３８９２４号公報

ここで、蒸気昇圧装置には、昇圧する低圧の蒸気として好ましい所定の圧力範囲が設定されている。そのため、蒸気発生装置と蒸気昇圧装置とを含んで蒸気システムを構成する場合、蒸気発生装置から蒸気昇圧装置に供給される蒸気の圧力を、設定された圧力範囲となるように制御することが求められる。供給される蒸気の圧力が設定された圧力範囲を外れた状態で蒸気昇圧装置が運転されると、蒸気昇圧装置に過剰な負荷がかかり、装置の寿命に悪影響を与えてしまう。
蒸気昇圧装置に供給される蒸気の圧力を設定された圧力範囲となるようにする制御は、蒸気システムの通常運転時（定常時）だけでなく、蒸気システムの起動時や停止時等の非定常時にも求められる。

従って、本発明は、起動時にも蒸気昇圧装置に安定して蒸気を供給できる蒸気システムを提供することを目的とする。

本発明は、熱源流体を熱源としてボイラ水を蒸発させて低圧蒸気を生成する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置に供給される熱源流体の流量を調整する流量調整弁と、前記蒸気発生装置において生成された低圧蒸気を昇圧する蒸気昇圧装置と、前記蒸気発生装置において生成された低圧蒸気を前記蒸気昇圧装置に供給する低圧蒸気供給ラインと、前記低圧蒸気供給ラインを流通する低圧蒸気の圧力を測定する低圧蒸気圧測定部と、前記ボイラ水の温度を測定するボイラ温度測定部と、起動時における前記蒸気発生装置及び前記蒸気昇圧装置の動作を制御する起動時制御部と、を備える蒸気システムであって、前記起動時制御部は、前記蒸気発生装置を起動させる第１起動指示部と、前記第１起動指示部により前記蒸気発生装置が起動された場合に、前記低圧蒸気の圧力が第１基準圧力以上であるか否かを判定する第１圧力判定部と、前記第１圧力判定部により前記低圧蒸気の圧力が前記第１基準圧力以上でないと判定された場合に、前記ボイラ温度測定部により測定されるボイラ水の温度が第１基準温度以上になるまでの間、前記低圧蒸気の圧力が前記第１基準圧力となるように前記流量調整弁を制御する暖機制御部と、を備える蒸気システムに関する。

また、前記起動時制御部は、前記第１起動指示部により前記蒸気発生装置が起動された場合に、前記低圧蒸気の圧力が前記第１基準圧力より高い第２基準圧力以上であるか否かを判定する第２圧力判定部と、前記第２圧力判定部により前記低圧蒸気の圧力が前記第２基準圧力以上であると判定された場合に前記蒸気昇圧装置の運転を開始させる第２起動指示部と、を更に備えることが好ましい。

また、前記起動時制御部は、前記第２圧力判定部により前記低圧蒸気の圧力が前記第２基準圧力以上であると判定された場合、前記低圧蒸気の圧力が前記第２基準圧力になるまで該低圧蒸気の圧力を低下させることが好ましい。

また、前記起動時制御部は、前記ボイラ水の温度が前記第１基準温度以上であるか否かを判定するボイラ温度判定部と、前記暖機制御部により制御されている状態において、前記第１圧力判定部において前記低圧蒸気の圧力が前記第１基準圧力以上でないと判定され、かつ、前記ボイラ温度判定部により前記ボイラ水の温度が前記第１基準温度以上であると判定された場合に前記蒸気昇圧装置の運転を開始させる第３起動指示部と、を更に備えることが好ましい。

また、蒸気システム１は、前記蒸気昇圧装置から吐出される吐出蒸気が流通する蒸気吐出ラインと、前記蒸気吐出ラインを流通する吐出蒸気の圧力を測定する吐出蒸気圧測定部と、前記蒸気昇圧装置の負荷率が前記第１基準負荷率に達した場合に、前記吐出蒸気圧測定部により測定される吐出蒸気の圧力に基いて前記流量調整弁を制御する弁制御部と、を更に備えることが好ましい。

また、蒸気システム１は、前記蒸気発生装置に熱源流体を供給する熱源流体供給ラインと、前記蒸気発生装置から排出された熱源流体が流通する熱源流体排出ラインと、前記熱源流体供給ラインと前記熱源流体排出ラインとを接続し、該熱源流体供給ラインを流通する熱源流体を前記熱源流体排出ラインにバイパスさせるバイパスラインと、を備え、前記流量調整弁は、前記熱源流体供給ライン、前記蒸気発生装置及び前記バイパスラインを接続し、前記蒸気発生装置側に流れる熱源流体の流量及び前記バイパスライン側に流れる熱源流体の流量を調整可能な三方弁により構成されることが好ましい。

本発明の蒸気システムによれば、起動時にも蒸気昇圧装置に安定して蒸気を供給できる。

本発明の一実施形態に係る蒸気システムの構成を示す図である。 制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の蒸気システムの起動時における制御の流れを示すフローチャートである。 起動時制御部による暖機運転の制御の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の蒸気システムの好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態の蒸気システム１は、図１に示すように、蒸気を生成する蒸気発生装置１０と、この蒸気発生装置１０において生成された蒸気を昇圧する蒸気昇圧装置２０と、蒸気発生装置１０と蒸気昇圧装置２０とを接続する低圧蒸気供給ライン３０と、この低圧蒸気供給ライン３０を流通する蒸気の圧力（低圧蒸気圧）を測定する低圧蒸気圧測定部としての低圧蒸気圧力センサ３１と、蒸気昇圧装置２０から吐出される吐出蒸気が流通する蒸気吐出ライン４０と、この蒸気吐出ライン４０を流通する吐出蒸気の圧力を測定する吐出蒸気圧測定部としての吐出蒸気圧力センサ４１と、蒸気システム１の動作を制御する制御装置５と、を備える。

蒸気発生装置１０は、図１に示すように、ガスエンジン２００のジャケット冷却水の排熱等の比較的低温の熱源流体を利用して水（ボイラ水）を加熱して蒸気を発生させる。この蒸気発生装置１０は、タンク部１１と、タンク部１１の内部に配置されるチューブ１２及び噴霧ノズル１３と、熱源流体供給ラインとしての温水供給ライン１４と、熱源流体排出ラインとしての温水排出ライン１５と、噴霧水供給ライン１６と、補給水ライン１７と、バイパスライン１８と、流量調整弁としての三方弁１９と、ボイラ温度測定部としてのボイラ水温度センサ１１１と、水位センサ１１２と、を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

タンク部１１は、蒸気発生装置１０における本体部分を構成する。タンク部１１の内部は負圧もしくは低圧（例えば、−０．０５ＭＰａＧ〜０．１ＭＰａＧ程度）に維持され、このタンク部１１の内部において蒸気が生成される。このタンク部１１の上部には、後述の低圧蒸気供給ライン３０の基端部が接続される。
また、タンク部１１には、安全弁３２が設けられる。安全弁３２は、タンク部１１の内部の圧力が所定の圧力（設定圧力）を超えた場合に、蒸気を外部に放出してタンク部１１（蒸気発生装置１０）の内部の圧力を低下させる。

チューブ１２は、タンク部１１の内部に水平方向に延びて配置される。より具体的には、チューブ１２は、タンク部１１の内部において、水平方向に所定間隔をあけて複数本配置されると共に、高さ方向にも所定間隔をあけて複数本配置される。このチューブ１２の内部には、熱源流体としての温水が流通する。

噴霧ノズル１３は、タンク部１１の内部におけるチューブ１２よりも上方に配置される。この噴霧ノズル１３は、チューブ１２に向けてボイラ水を噴霧する。
温水供給ライン１４は、チューブ１２に熱源となる温水を供給する。温水供給ライン１４の上流側は、熱源となる温水を供給するガスエンジン２００等に接続される。温水供給ライン１４の下流側は、チューブ１２の一端部に接続される。

温水排出ライン１５は、チューブ１２の内部を流通し、熱源として利用された温水を外部に排出する。温水排出ライン１５の上流側は、チューブ１２の他端部に接続される。温水排出ライン１５の下流側は、ガスエンジン２００等に接続される。
噴霧水供給ライン１６は、タンク部１１の下部と噴霧ノズル１３とを接続し、タンク部１１の下部に貯留されたボイラ水を、噴霧水として噴霧ノズル１３に供給する。噴霧水供給ライン１６には、噴霧水ポンプ１６１が配置されている。
噴霧水ポンプ１６１は、タンク部１１に貯留された水を噴霧ノズル１３まで汲み上げる。

補給水ライン１７は、タンク部１１と水を貯留している貯留槽等（図示せず）とを接続する。補給水ライン１７は、タンク部１１に補給水を供給する。この補給水ライン１７には、補給水ポンプ１７１が配置される。
補給水ポンプ１７１は、貯留槽等から供給された水を昇圧してタンク部１１の内部に供給する。

バイパスライン１８は、温水供給ライン１４と温水排出ライン１５とを接続する。
三方弁１９は、温水供給ライン１４とチューブ１２との接続部分の近傍に配置され、温水供給ライン１４、チューブ１２（蒸気発生装置１０）及びバイパスライン１８を接続する。三方弁１９は、温水供給ライン１４からチューブ１２側に流れる温水の量及びバイパスライン側に流れる温水の流量を調整する。即ち、三方弁１９により温水供給ライン１４からバイパスライン１８への流路を閉止した状態（全開状態）では、温水供給ライン１４を流通する温水は、全量チューブ１２側に流れる。この状態からバイパスライン１８への流路を開くように三方弁１９の開度を調整すると、温水供給ライン１４を流通する温水の一部は、バイパスライン１８側に流れる。また、三方弁１９により温水供給ライン１４からチューブ１２への流路を閉止した状態（全閉状態）では、温水供給ライン１４を流通する温水は、全量バイパスライン１８側に流れる。このように、三方弁１９の開度を調整することで、チューブ１２側に流れる温水の流量を調整できる。

ボイラ水温度センサ１１１は、タンク部１１の内部に貯留されているボイラ水の温度を測定する。
水位センサ１１２は、タンク部１１の内部に貯留されているボイラ水の水位を測定する。

以上の蒸気発生装置１０によれば、三方弁１９により温水供給ライン１４からバイパスライン１８への流路を閉止した状態では、まず、ガスエンジン２００等から熱源となる温水（例えば、約９０℃）が、温水供給ライン１４を通じてチューブ１２に供給される。チューブ１２に供給された温水は、タンク部１１の内部に配置されたチューブ１２に導入される。
一方、タンク部１１の内部においては、噴霧ノズル１３からチューブ１２に向けて、噴霧水が噴霧される。また、タンク部１１の内部は、負圧もしくは低圧（例えば、−０．０５ＭＰａＧ〜０．１ＭＰａＧ程度）に維持されている。これにより、チューブ１２を流通する温水は、噴霧水によって熱を奪われて８５℃程度まで降温し、温水排出ライン１５を通じて排出される。

また、温水が流通するチューブ１２には、噴霧ノズル１３から８０℃程度の水が噴霧されることで、表面に薄い液膜が形成される。このように、タンク部１１の内部が負圧に維持された状態において、チューブ１２の表面に薄い液膜が形成されることによって、チューブ１２の内部を流通する温水と、噴霧ノズル１３によって噴霧される水との温度差が比較的小さい場合（例えば、約１０℃）であっても効率的に蒸気を生成することが可能になる。

タンク部１１の内部で発生した蒸気は、低圧蒸気供給ライン３０を通って導出される。
タンク部１１の内部で蒸気にならなかった水は、タンク部１１の下部に貯留される。タンク部１１の下部に貯留された水は、噴霧水供給ライン１６を通じて、噴霧水ポンプ１６１によって噴霧ノズル１３まで汲み上げられ、再びチューブ１２に噴霧される。
タンク部１１に貯留される水が少なくなった場合には、補給水ライン１７からタンク部１１に補給水が補給される。

また、三方弁１９の開度を調整してチューブ１２に供給される温水の流量を調整することで、タンク部１１の内部で発生する蒸気の量を調整できる。

蒸気昇圧装置２０は、蒸気発生装置１０において生成された低圧蒸気（例えば、−０．０５ＭＰａＧ〜０．１ＭＰａＧ）を吸引して圧縮し、昇圧する。この蒸気昇圧装置２０は、低圧の蒸気を圧縮する圧縮部２１と、この圧縮部２１の動作を制御する負荷率制御部２２と、を備える。

圧縮部２１は、例えば、スクリュー式の蒸気圧縮機により構成され、低圧の蒸気を０．４ＭｐａＧ〜０．８ＭＰａＧ程度に昇圧する。
負荷率制御部２２は、低圧蒸気供給ライン３０を流通する蒸気の圧力（圧縮部２１に導入される低圧蒸気の圧力）に基いて、圧縮部２１の動作（負荷率）を制御する。より具体的には、負荷率制御部２２は、圧縮部２１に導入される低圧蒸気の圧力が設定された目標圧力（例えば、０．０４ＭＰａ〜０．０５ＭＰａ）となるように、蒸気昇圧装置２０の負荷率を制御する。

即ち、低圧蒸気供給ライン３０の蒸気圧が目標圧力よりも高くなっている場合には、負荷率制御部２２は、負荷率を最大（負荷率１００％）にして蒸気昇圧装置２０を駆動させる。これにより、蒸気昇圧装置２０には、上限量の蒸気が吸引されることになり、低圧蒸気供給ライン３０の蒸気圧は低下していく傾向にある。尚、蒸気昇圧装置２０が１００％の負荷率で運転した状態においても、低圧蒸気供給ライン３０の蒸気圧が目標圧力を上回っている場合には、蒸気昇圧装置２０は１００％の負荷率で稼動を続ける。

一方、低圧蒸気供給ライン３０の蒸気圧が、目標圧力を下回った場合には、負荷率制御部２２は、蒸気昇圧装置２０の負荷率を低下させる。これにより、蒸気昇圧装置２０に吸引される蒸気の量は減少し、低圧蒸気供給ライン３０の蒸気圧は上昇する。
このようにして、低圧蒸気供給ライン３０の蒸気圧を目標圧力となるように制御することにより、蒸気発生装置１０により蒸気を効率よくかつ安定的に生成させられる。

低圧蒸気供給ライン３０は、蒸気発生装置１０において生成された低圧蒸気を蒸気昇圧装置２０に供給する。
低圧蒸気圧力センサ３１は、低圧蒸気供給ライン３０の内部における蒸気圧（低圧蒸気の圧力）を測定する。

蒸気吐出ライン４０は、基端側が蒸気昇圧装置２０に接続される。この蒸気吐出ライン４０は、蒸気昇圧装置２０において昇圧された後吐出される吐出蒸気を流通させる。蒸気吐出ライン４０の先端側は、蒸気使用機器２１０に接続される。
吐出蒸気圧力センサ４１は、蒸気吐出ライン４０の内部における蒸気圧（吐出蒸気の圧力）を測定する。

制御装置５は、蒸気発生装置１０及び蒸気昇圧装置２０の動作を制御する。図２は、制御装置５の構成を示す機能ブロック図である。
本実施形態では、制御装置５は、蒸気システム１の起動時における蒸気発生装置１０及び蒸気昇圧装置２０の動作を制御する起動時制御部５０と、起動時制御部５０により蒸気システム１が所定の状態に到達した状態において蒸気発生装置１０の動作を制御する弁制御部６２と、を備える。

起動時制御部５０は、図２に示すように、第１起動指示部５１と、第１圧力判定部５２と、暖機制御部５３と、第２圧力判定部５４と、第２起動指示部５５と、ボイラ温度判定部５６と、第３起動指示部５７と、起動時弁制御部５８と、を備える。

第１起動指示部５１は、停止状態にある蒸気システム１の運転スイッチがＯＮにされた場合に蒸気発生装置１０及び蒸気昇圧装置２０を起動させる。ここで、蒸気発生装置１０及び蒸気昇圧装置２０を起動させるとは、蒸気発生装置１０及び蒸気昇圧装置２０を制御装置５により制御可能な状態にすることをいう。

第１圧力判定部５２は、第１起動指示部５１により蒸気発生装置１０が起動された場合に、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１（例えば、２０ｋＰａ）以上であるか否かを判定する。第１基準圧力Ｐ１は、蒸気昇圧装置２０により吸引可能な最低圧力以上の値に設定される。

暖機制御部５３は、第１圧力判定部５２により低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上でないと判定された場合に、蒸気発生装置１０を暖機運転させる。より具体的には、暖機制御部５３は、低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上でないと判定された場合、ボイラ水温度センサ１１１により測定されるボイラ水の温度が第１基準温度Ｔ１（例えば、１００℃）以上になるまでの間、低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１となるように三方弁１９を制御して蒸気発生装置１０による蒸気の生成量を調整する。

即ち、ボイラ水の温度が低い場合には、蒸気発生装置１０による蒸気の生成が不安定になり、蒸気昇圧装置２０に供給される蒸気の圧力も不安定になる。そこで、暖機制御部５３に、低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上でないと判定された場合、ボイラ水の温度が第１基準温度Ｔ１以上になるまでの間、低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１となるように暖機運転させる。これにより、蒸気の生成が不安定となる蒸気発生装置１０の運転開始時に、ボイラ水が温まり安定して蒸気を生成できるようになるまでの間、低圧蒸気の圧力を上げ過ぎないように暖機運転させられる。

より具体的には、暖機制御部５３は、第１圧力判定部５２により低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上でないと判定された場合、まず、噴霧水ポンプ１６１を運転させ、噴霧ノズル１３はからチューブ１２に向けてボイラ水を噴霧させる。そして、暖機制御部５３は、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧蒸気の圧力に基づいて三方弁１９の開度を調整する。即ち、低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１よりも高くなった場合には、温水供給ライン１４からチューブ１２側に流れる温水の流量が減少するように三方弁１９の開度を調整する。これにより、蒸気発生装置１０により生成される蒸気の量を減少させられる。また、チューブ１２側に流れる温水の流量が制限された状態で低圧蒸気の圧力が減少した場合には、チューブ１２側に流れる温水の流量が増加するように三方弁１９の開度を調整する。
尚、三方弁１９の開度の調整は、ＰＩＤ制御やＰＩ制御により行うことができる。

第２圧力判定部５４は、第１起動指示部５１により蒸気発生装置１０が起動された場合に、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１より高い第２基準圧力Ｐ２（例えば、５０ｋＰａ）以上であるか否かを判定する。第２基準圧力Ｐ２としては、蒸気発生装置１０が通常運転している場合に生成される蒸気の量に相当する圧力が設定される。

第２起動指示部５５は、第２圧力判定部５４により低圧蒸気の圧力が第２基準圧力Ｐ２以上でないと判定された場合に蒸気昇圧装置２０の運転を開始させる。即ち、蒸気発生装置１０が起動されたときに、低圧蒸気の圧力が蒸気昇圧装置２０を運転させるのに好適な圧力である第２基準圧力を超過していない場合には、蒸気発生装置１０により安定して蒸気が生成されていると判断できる。そこで、このような場合には、第２起動指示部５５により蒸気昇圧装置２０の運転を開始させて低圧蒸気の昇圧を開始させることで、蒸気システム１を速やかにかつ安定して起動させられる。
尚、第２圧力判定部５４により低圧蒸気の圧力が第２基準圧力Ｐ２以上であると判定された場合、起動時制御部５０は、低圧蒸気の圧力が第２基準圧力になるまで該低圧蒸気の圧力を低下させる制御を行う。例えば、起動時制御部５０は、蒸気発生装置１０に設けられた濃縮ブロー弁（図示せず）を開放することにより、蒸気発生装置１０（タンク部１１）の内部の蒸気の圧力を低下させ、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧の蒸気の圧力を低下させる。

ボイラ温度判定部５６は、ボイラ水温度センサ１１１により測定されるボイラ水の温度が第１基準温度（例えば、１００℃）以上であるか否かを判定する。
第３起動指示部５７は、暖機制御部５３により蒸気発生装置１０が暖機運転されている状態において、第１圧力判定部５２において低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上であると判定され、かつ、ボイラ温度判定部５６によりボイラ水の温度が第１基準温度Ｔ１以上であると判定された場合に蒸気昇圧装置２０の運転を開始させる。これにより、蒸気システム１を暖機運転させた場合に、低圧蒸気の圧力が上昇しボイラ水の温度も十分に上昇した状態で蒸気昇圧装置２０の運転を開始させられる。よって、蒸気システム１を安定的に起動させられる。

弁制御部６２は、起動時制御部５０により起動された後の蒸気システム１の動作を制御する。
弁制御部６２は、吐出蒸気圧力センサ４１により測定される吐出蒸気の圧力に基いて三方弁１９を制御する。より具体的には、弁制御部６２は、例えば、吐出蒸気圧力センサ４１により測定された吐出蒸気の圧力が所定の基準圧力を下回った場合には、三方弁１９の開度が大きくなるような開度値を算出し、基準圧力を上回った場合には、三方弁１９の開度が小さくなるような開度値を算出する。
尚、ここで、三方弁１９の開度を大きくするとは、チューブ１２側に流通する温水の量が増加するように三方弁１９の開度を調整することをいう。また、三方弁１９の開度を小さくするとは、チューブ１２側に流通する温水の量が減少するように三方弁１９の開度を調整することをいう。

以上の弁制御部６２によれば、例えば、蒸気使用機器２１０による蒸気の消費量が減少して吐出蒸気圧力センサ４１により測定される吐出蒸気の圧力が上昇し基準圧力を上回ると、バイパスライン１８に温水の一部が流通するように三方弁１９が制御される。これにより、チューブ１２に供給される温水の量が減少することで、蒸気発生装置１０において生成される蒸気の量が減少し、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧蒸気の圧力も低下する。すると、負荷率制御部６１は、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧蒸気の圧力を目標圧力に保つために、蒸気昇圧装置２０の負荷率を減少させるので、蒸気昇圧装置２０から吐出される吐出蒸気の量が減少する。よって、吐出蒸気圧力センサ４１により測定される吐出蒸気の圧力の上昇を抑制できる。

このように、吐出蒸気の圧力に応じて三方弁１９の開度を調整してチューブ１２（蒸気発生装置１０）に供給される温水の量を制御することで、吐出蒸気の量を調整し、吐出蒸気圧力センサ４１により測定される吐出蒸気の圧力を安定化させられる。

尚、吐出蒸気の圧力の上昇が続き、弁制御部５２により、チューブ１２側を閉止するように三方弁１９が制御された場合には、温水供給ライン１４を流通する温水は全量バイパスライン１８側に流れ、チューブ１２（蒸気発生装置１０）への温水の供給は停止される。すると、制御装置５は、蒸気発生装置１０の運転を停止させる。この場合、蒸気発生装置１０における蒸気の生成も停止されるので、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧蒸気の圧力も大きく低下する。そして、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧蒸気の圧力が目標圧力よりも低い所定の最低圧力（例えば、０．０２ＭＰａ）を下回ると、制御装置５は、蒸気昇圧装置２０の運転を停止させる。

次に、本実施形態の蒸気システム１の具体的な制御の流れにつき、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態の蒸気システム１の起動時における制御の流れを示すフローチャートである。

蒸気システム１の電源がＯＮにされ、蒸気発生装置１０及び蒸気昇圧装置２０の運転スイッチがＯＮにされると、ステップＳＴ１において、第１起動指示部５１は、蒸気発生装置１０及び蒸気昇圧装置２０を起動させる。

ステップＳＴ２において、制御装置５は、蒸気システム１の運転停止時間が所定時間Ｔ２（例えば、１５秒）を超えていたかを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ３に移る。判定がＮＯの場合、処理を所定の時間が経過するまで待機させた後、処理はステップＳＴ２に戻る。

ステップＳＴ３において、制御装置５は、ガスエンジン２００の運転開始から所定時間Ｔ３（例えば、６０秒）が経過したかを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ４に移る。判定がＮＯの場合、ステップＳＴ３の処理を繰り返す。

ステップＳＴ４において、制御装置５は、吐出蒸気圧力センサ４１により測定される吐出蒸気の圧力が所定圧力Ｐ３（例えば、６００ｋＰａ）を超えているかを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ５に移る。判定がＮＯの場合、ステップＳＴ４の処理を繰り返す。

ステップＳＴ５において、第２圧力判定部５４は、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧の蒸気の圧力が第２基準圧力Ｐ２（例えば、５０ｋＰａ）未満であるかを判定する。この判定がＮＯの場合、処理はステップＳＴ６に移る。判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ７に移る。

ステップＳＴ６において、起動時制御部５０は、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧の蒸気の圧力を下げる制御を行う。例えば、起動時制御部５０は、蒸気発生装置１０に設けられた濃縮ブロー弁（図示せず）を開放することにより、蒸気発生装置１０（タンク部１１）の内部の蒸気の圧力を低下させ、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧の蒸気の圧力を低下させる。そして、処理は、ステップＳＴ５に戻る。

ステップＳＴ７において、起動時制御部５０は、ステップＳＴ６において行った制御を停止させる。例えば、起動時制御部５０は、開放された濃縮ブロー弁（図示せず）を閉止する。そして、処理は、ステップＳＴ８に移る。

ステップＳＴ８において、制御装置５は、蒸気発生装置１０のボイラ水の水位を所定の水位となるように制御する。具体的には、制御装置５は、補給水ポンプ１７１を運転させてボイラ水の水位を所定の水位となるように制御する。

ステップＳＴ９において、第１圧力判定部５２は、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧の蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１（例えば、２０ｋＰａ）未満であるかを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ１０に移る。判定がＮＯの場合、処理はステップＳＴ１１に移る。

ステップＳＴ１０において、起動時制御部５０は、蒸気発生装置１０を暖機運転させる。この暖機運転の詳細については、後述する。

ステップＳＴ１１において、制御装置５は、蒸気昇圧装置２０の運転を開始させる。

ステップＳＴ１２において、制御装置５は、蒸気昇圧装置２０に運転確認信号を送信し、蒸気昇圧装置２０からの運転応答信号を受信したか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ１３に移る。判定がＮＯの場合、ステップＳＴ１２の処理を繰り返す。

ステップＳＴ１３において、制御装置５は、蒸気昇圧装置２０において負荷率制御部２２から圧縮部２１への運転状況信号が送信されているか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ１４に移る。判定がＮＯの場合、ステップＳＴ１３の処理を繰り返す。

ステップＳＴ１４において、制御装置５は、蒸気昇圧装置２０の負荷率が第１基準負荷率以上であるか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ１５に移る。判定がＮＯの場合、ステップＳＴ１４の処理を繰り返す。

ステップＳＴ１５において、制御装置５は、噴霧水ポンプ１６１の運転を開始させ、噴霧ノズル１３からチューブ１２へのボイラ水の噴霧を開始させる。

ステップＳＴ１６において、負荷率制御部６１は、蒸気発生装置１０で生成された低圧蒸気の圧力が設定された目標圧力になるように蒸気昇圧装置２０の負荷率を制御する。また、弁制御部６２は、蒸気昇圧装置２０から吐出される吐出蒸気の圧力が所定範囲の圧力となるように三方弁１９の開度を制御する。

次に、起動時制御部５０による暖機運転の流れにつき、図４を参照しながら説明する。

ステップＳＴ７１において、起動時制御部５０は、噴霧水ポンプ１６１の運転を開始させ、噴霧ノズル１３からチューブ１２へのボイラ水の噴霧を開始させる。

ステップＳＴ７２において、暖機制御部５３は、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１となるように三方弁１９を制御する。

ステップＳＴ７３において、起動時制御部５０は、水位センサ１１２により測定される蒸気発生装置１０の水位が所定水位Ｌ以上であるかを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ７４に移る。判定がＮＯの場合、処理はステップＳＴ７５に移る。

ステップＳＴ７４において、ボイラ温度判定部５６は、ボイラ水温度センサ１１１により測定されるボイラ水の温度が第１基準温度Ｔ１以上であるか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ７８に移る。判定がＮＯの場合、処理はステップＳＴ７３に戻る。

ステップＳＴ７５において、起動時制御部５０は、補給水ポンプ１７１を運転させる。

ステップＳＴ７６において、起動時制御部５０は、水位センサ１１２により測定される蒸気発生装置１０の水位が所定の水位以上Ｌであるかを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ７７に移る。判定がＮＯの場合、処理はステップＳＴ７３に戻る。

ステップＳＴ７７において、起動時制御部５０は、補給水ポンプ１７１の運転を停止させ、処理をステップＳＴ７３に戻す。

ステップＳＴ７８において、第１圧力判定部５２は、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上であるか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳＴ７９に移る。判定がＮＯの場合、処理はステップＳＴ７３に戻る。
ステップＳＴ７９において、起動時制御部５０は、三方弁１９を全閉状態として温水のチューブ１２側への供給を停止させる。
ステップＳＴ８０において、起動時制御部５０は、三方弁１９が全閉状態となったか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、暖機運転制御を終了し、処理をステップＳＴ１０に移す。判定がＮＯの場合、ステップＳＴ８０の処理を繰り返す。

以上説明した本実施形態の蒸気システム１によれば、以下のような効果を奏する。

（１）蒸気発生装置１０の起動時は、蒸気を生成するために用いられるボイラ水の温度が低くなっている場合がある。ボイラ水の温度が低い場合には、蒸気発生装置１０による蒸気の生成が不安定になり、蒸気昇圧装置２０に供給される蒸気の圧力も不安定になる。そこで、蒸気システム１を、起動時制御部５０を含んで構成し、この起動時制御部５０を、蒸気発生装置１０が起動された場合に低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上であるか否かを判定する第１圧力判定部５２と、この第１圧力判定部５２により低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上でないと判定された場合に、ボイラ水の温度が第１基準温度Ｔ１以上になるまでの間、低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１となるように三方弁１９を制御する暖機制御部５３と、を含んで構成した。これにより、蒸気の生成が不安定となる蒸気発生装置１０の運転開始時に、ボイラ水が温まり安定して蒸気を生成できるようになるまでの間、低圧蒸気の圧力を上げ過ぎないように暖機運転させられる。よって、その後、蒸気昇圧装置２０の運転を開始させた場合に、蒸気昇圧装置２０の負荷率をゆるやかに上昇させられるので、蒸気システム１を安定的に起動させられる。

（２）起動時制御部５０を、蒸気発生装置１０が起動された場合に低圧蒸気の圧力が第２基準圧力Ｐ２以上であるか否かを判定する第２圧力判定部５４と、この第２圧力判定部５４により低圧蒸気の圧力が第２基準圧力以上でないと判定された場合に蒸気昇圧装置２０の運転を開始させる第２起動指示部５５と、を含んで構成した。これにより、蒸気発生装置１０が起動されたときに、低圧蒸気の圧力が蒸気昇圧装置２０の運転を開始させるのに好適な圧力である第２基準圧力Ｐ２を超過していない場合には、蒸気発生装置１０により安定して蒸気が生成されていると判断できるので、蒸気昇圧装置２０の運転を速やかに開始させられる。よって、蒸気システム１を安定的に起動させられる。

（３）起動時制御部５０を、暖機制御部５３により制御されている状態において、低圧蒸気の圧力が第１基準圧力Ｐ１以上であると判定され、かつ、ボイラ水の温度が第１基準温度Ｔ１以上であると判定された場合に蒸気昇圧装置２０の運転を開始させる第３起動指示部５７を含んで構成した。これにより、蒸気発生装置１０を暖機運転させた場合に、低圧蒸気の圧力が上昇しボイラ水の温度も十分に上昇した状態で蒸気昇圧装置２０の運転を開始させられる。よって、蒸気システム１を安定的に起動させられる。

（４）制御装置５を、起動時制御部５０により起動された後の蒸気システム１の動作を制御する負荷率制御部６１及び弁制御部６２を含んで構成した。そして、負荷率制御部６１に、蒸気発生装置１０で生成された低圧蒸気の圧力が設定された目標圧力になるように蒸気昇圧装置２０の負荷率を制御させ、弁制御部６２に、蒸気昇圧装置２０から吐出される吐出蒸気の圧力に基いて三方弁１９を制御させた。これにより、蒸気昇圧装置２０の運転が安定状態になった後は、吐出蒸気の圧力に基いて三方弁１９を制御して蒸気発生装置１０による蒸気の生成量を調整できる。
即ち、蒸気昇圧装置２０から吐出される吐出蒸気の圧力が高い場合には、三方弁１９の開度を小さくすることで、蒸気発生装置１０に供給される温水の流量を少なくでき、蒸気発生装置１０で生成される蒸気の量を低減できる。よって、蒸気発生装置１０で生成される低圧蒸気の圧力を低下させることで、蒸気昇圧装置２０の負荷率を低下でき、吐出蒸気の圧力を低下させられる。
また、蒸気発生装置１０に供給される温水の流量が少なくされた状態で蒸気昇圧装置２０から吐出される吐出蒸気の圧力が低くなった場合には、三方弁１９の開度を大きくすることで、蒸気発生装置１０に供給される温水の流量を多くでき、蒸気発生装置１０で生成される蒸気の量を増加させられる。よって、蒸気発生装置１０で生成される低圧蒸気の圧力を上昇させることで、蒸気昇圧装置２０の負荷率を増加させられ、吐出蒸気の圧力を上昇させられる。その結果、蒸気昇圧装置２０に供給される蒸気の圧力が目標圧力となるように蒸気昇圧装置２０を制御する蒸気システム１において、より安定的に蒸気を供給できる。

（５）蒸気システム１を、温水供給ライン１４と、温水排出ライン１５と、バイパスライン１８とを含んで構成し、流量調整弁を、これら３つのラインにつながる三方弁１９により構成した。これにより、三方弁１９の開度を制御することで、蒸気発生装置１０に供給される温水の流量を容易に調整できるので、蒸気システム１による安定的な蒸気の供給を簡易な構成で実現できる。

以上、本発明の蒸気システム１の好ましい一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、本実施形態では、熱源流体として温水を用いたが、これに限らない。即ち、熱源流体として、排ガスや空気等の他の流体を用いてもよい。

また、本実施形態では、起動時制御部５０により蒸気システム１が起動された後、負荷率制御部６１に、蒸気発生装置１０で生成された低圧蒸気の圧力が設定された目標圧力になるように蒸気昇圧装置２０の負荷率を制御させ、弁制御部６２に、蒸気昇圧装置２０から吐出される吐出蒸気の圧力に基いて三方弁１９を制御させたが、これに限らない。即ち、蒸気システム１が起動された後、負荷率制御部に、蒸気昇圧装置から吐出される吐出圧力の圧力が設定された目標圧力になるように蒸気昇圧装置の負荷率を制御させ、弁制御部に、低圧蒸気の圧力に基づいて三方弁を制御させてもよい。

また、本実施形態では、低圧蒸気圧力センサ３１を低圧蒸気供給ライン３０に配置して低圧蒸気供給ライン３０を流通する蒸気の圧力を測定したが、これに限らない。即ち、低圧蒸気供給ライン３０を流通する蒸気の圧力は、蒸気発生装置１０（タンク部１１）における蒸気の圧力と等しいため、低圧蒸気圧力センサを蒸気発生装置（タンク部）に配置してもよい。

また、本実施形態では、流量調整弁を三方弁１９により構成したが、これに限らない。即ち、流量調整弁を、複数の弁を組み合わせて構成してもよい。

１ 蒸気システム
５ 制御装置
１０ 蒸気発生装置
１４ 温水供給ライン（熱源流体供給ライン）
１５ 温水排出ライン（熱源流体排出ライン）
１８ バイパスライン
１９ 三方弁（流量調整弁）
２０ 蒸気昇圧装置
３０ 低圧蒸気供給ライン
３１ 低圧蒸気圧力センサ（低圧蒸気圧測定部）
５０ 起動時制御部
５１ 第１起動指示部
５２ 第１圧力判定部
５３ 暖機制御部
５４ 第２圧力判定部
５５ 第２起動指示部
５６ ボイラ温度判定部
５７ 第３起動指示部
６１ 負荷率制御部
６２ 弁制御部
１１１ ボイラ水温度センサ（ボイラ温度測定部）
Ｐ１ 第１基準圧力
Ｐ２ 第２基準圧力
Ｔ１ 第１基準温度

Claims (6)

1. 熱源流体を熱源としてボイラ水を蒸発させて低圧蒸気を生成する蒸気発生装置と、
   前記蒸気発生装置に供給される熱源流体の流量を調整する流量調整弁と、
   前記蒸気発生装置において生成された低圧蒸気を昇圧する蒸気昇圧装置と、
   前記蒸気発生装置において生成された低圧蒸気を前記蒸気昇圧装置に供給する低圧蒸気供給ラインと、
   前記低圧蒸気供給ラインを流通する低圧蒸気の圧力を測定する低圧蒸気圧測定部と、
   前記ボイラ水の温度を測定するボイラ温度測定部と、
   起動時における前記蒸気発生装置及び前記蒸気昇圧装置の動作を制御する起動時制御部と、を備える蒸気システムであって、
   前記起動時制御部は、
   前記蒸気発生装置を起動させる第１起動指示部と、
   前記第１起動指示部により前記蒸気発生装置が起動された場合に、前記低圧蒸気の圧力が第１基準圧力以上であるか否かを判定する第１圧力判定部と、
   前記第１圧力判定部により前記低圧蒸気の圧力が前記第１基準圧力以上でないと判定された場合に、前記ボイラ温度測定部により測定されるボイラ水の温度が第１基準温度以上になるまでの間、前記低圧蒸気の圧力が前記第１基準圧力となるように前記流量調整弁を制御する暖機制御部と、を備える蒸気システム。
2. 前記起動時制御部は、
   前記第１起動指示部により前記蒸気発生装置が起動された場合に、前記低圧蒸気の圧力が前記第１基準圧力より高い第２基準圧力以上であるか否かを判定する第２圧力判定部と、
   前記第２圧力判定部により前記低圧蒸気の圧力が前記第２基準圧力以上でないと判定された場合に前記蒸気昇圧装置の運転を開始させる第２起動指示部と、を更に備える請求項１に記載の蒸気システム。
3. 前記起動時制御部は、前記第２圧力判定部により前記低圧蒸気の圧力が前記第２基準圧力以上であると判定された場合、前記低圧蒸気の圧力が前記第２基準圧力になるまで該低圧蒸気の圧力を低下させる請求項２に記載の蒸気システム。
4. 前記起動時制御部は、
   前記ボイラ水の温度が前記第１基準温度以上であるか否かを判定するボイラ温度判定部と、
   前記暖機制御部により制御されている状態において、前記第１圧力判定部において前記低圧蒸気の圧力が前記第１基準圧力以上であると判定され、かつ、前記ボイラ温度判定部により前記ボイラ水の温度が前記第１基準温度以上であると判定された場合に前記蒸気昇圧装置の運転を開始させる第３起動指示部と、を更に備える請求項１〜３のいずれかに記載の蒸気システム。
5. 前記蒸気昇圧装置から吐出される吐出蒸気が流通する蒸気吐出ラインと、
   前記蒸気吐出ラインを流通する吐出蒸気の圧力を測定する吐出蒸気圧測定部と、
   前記蒸気昇圧装置の負荷率が第１基準負荷率に達した場合に、前記吐出蒸気圧測定部により測定される吐出蒸気の圧力に基いて前記流量調整弁を制御する弁制御部と、を更に備える請求項４に記載の蒸気システム。
6. 前記蒸気発生装置に熱源流体を供給する熱源流体供給ラインと、
   前記蒸気発生装置から排出された熱源流体が流通する熱源流体排出ラインと、
   前記熱源流体供給ラインと前記熱源流体排出ラインとを接続し、該熱源流体供給ラインを流通する熱源流体を前記熱源流体排出ラインにバイパスさせるバイパスラインと、を備え、
   前記流量調整弁は、前記熱源流体供給ライン、前記蒸気発生装置及び前記バイパスラインを接続し、前記蒸気発生装置側に流れる熱源流体の流量及び前記バイパスライン側に流れる熱源流体の流量を調整可能な三方弁により構成される請求項１〜５のいずれかに記載の蒸気システム。

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