JP2015206491A - 蒸気システム - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気発生装置の出力と蒸気昇圧装置の負荷率とをより連携させられ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、低圧蒸気を昇圧する蒸気昇圧装置２０と、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供給ライン３０と、低圧蒸気供給ライン３０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３１と、を備える蒸気システム１であって、蒸気昇圧装置２０は、低圧蒸気を圧縮する圧縮部２１と、圧縮部２１に導入される低圧蒸気の圧力が設定された第１目標圧力Ｐ１になるように負荷率を制御する負荷率制御部２２と、を備え、第１目標圧力Ｐ１は、蒸気発生装置１０が最大出力で運転し、かつ、蒸気昇圧装置２０が最大負荷率で運転している状態において低圧蒸気圧測定部３１で測定されるバランス圧力ＰＢの３０％以上１００％以下に設定される。【選択図】図１

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低圧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低圧蒸気を吸引して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蒸気は、蒸気発生装置と蒸気昇圧装置とを接続する低圧蒸気供給ラインを介して蒸気昇圧装置に供給され、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

ところで、このような蒸気システムにおいては、蒸気昇圧装置の駆動状態（負荷率）を、この蒸気昇圧装置に供給される蒸気の圧力に基いて制御することが行われる。より具体的には、蒸気昇圧装置の負荷率は、蒸気昇圧装置に供給される蒸気の圧力が予め設定された所定の目標圧力となるように制御される。

即ち、蒸気昇圧装置は、低圧蒸気供給ラインを流通する低圧蒸気の圧力が目標圧力よりも低い場合には、負荷率を落として駆動する。これにより、蒸気昇圧装置に供給される蒸気量（つまり、蒸気昇圧装置が吸引する蒸気量）は減少するため、低圧蒸気供給ラインにおける低圧蒸気の圧力は上昇して目標圧力に近づく。一方、低圧蒸気供給ラインを流通する低圧蒸気の圧力が目標圧力よりも高い場合には、蒸気昇圧装置は、最大負荷率（１００％）で駆動する。これにより、蒸気昇圧装置が吸引する蒸気量は最大量となるため、低圧蒸気供給ラインにおける低圧蒸気の圧力は低下して目標圧力に近づく。
このように、低圧蒸気供給ラインを流通する低圧蒸気の圧力が目標圧力となるように蒸気昇圧装置を駆動させることで、蒸気発生装置において安定的に蒸気を生成させられる。

しかしながら、蒸気システム全体のエネルギ効率を考えた場合には、蒸気発生装置の出力と蒸気昇圧装置の負荷率とがより連携するように制御されることが好ましい。

従って、本発明は、蒸気発生装置の出力と蒸気昇圧装置の負荷率とをより連携させられ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、を備える蒸気システムであって、前記蒸気昇圧装置は、低圧蒸気を圧縮する圧縮部と、該圧縮部に導入される低圧蒸気の圧力が設定された第１目標圧力になるように該圧縮部の負荷率を制御する負荷率制御部と、を備え、前記第１目標圧力は、前記蒸気発生装置が最大出力で運転し、かつ、前記蒸気昇圧装置が最大負荷率で運転している状態において前記低圧蒸気圧測定部で測定されるバランス圧力ＰＢの３０％以上１００％以下に設定される蒸気システムに関する。

また、蒸気システムは、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、蒸気システムは、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、前記低圧蒸気圧測定部により測定される低圧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、蒸気システムは、前記熱源流体の熱源となる廃熱源と、前記熱源流体を前記蒸気発生装置に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前記熱源流体を前記廃熱源に供給する熱源流体排出ラインと、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前記熱源流体から除去することが許容される熱量である要求除去熱量を算出する除去熱量算出部と、前記除去熱量算出部により算出された要求除去熱量に基づ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。

本発明の蒸気システムによれば、蒸気発生装置の出力と蒸気昇圧装置の負荷率とをより連携させられる。

本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る蒸気システムを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る蒸気システムを示す図である。

以下、本発明の蒸気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。
まず、第１実施形態に係る蒸気システム１について、図１を参照しながら説明する。
第１実施形態の蒸気システム１は、廃熱源としてのガスエンジン２００と、冷却水循環ライン２２０と、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部５０と、を備える。尚、「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。

ガスエンジン２００は、ガスを燃料として駆動し、発電を行う。
冷却水循環ライン２２０は、ガスエンジン２００を冷却する冷却水を循環させる。この冷却水循環ライン２２０は、ガスエンジン２００において熱回収を行った高温の冷却水（温水）を熱源流体として蒸気発生装置１０に供給する温水供給ライン（熱源流体供給ライン）１４と、蒸気発生装置１０から排出された温水をガスエンジン２００に供給する温水排出ライン（熱源媒体排出ライン）１５と、温水供給ライン１４と温水排出ライン１５とをバイパスするバイパスライン１８と、温水排出ライン１５をバイパスする第２バイパスライン１５５と、を備える。

温水供給ライン１４とバイパスライン１８との接続部分には、流量調整弁としての三方弁１９が配置される。この三方弁１９は、温水供給ライン１４から蒸気発生装置１０側に流れる温水の量及びバイパスライン１８側に流れる温水の流量を調整する。本実施形態では、三方弁１９は、開度調整が可能なモータバルブにより構成される。

温水排出ライン１５には、冷却器１５１と、第１温度センサ１５２と、第２温度センサ１５３と、流量計１５４と、が配置される。
冷却器１５１は、温水排出ライン１５を流通する温水から熱回収を行う。
第１温度センサ１５２は、温水排出ライン１５における冷却器１５１の上流側に配置され、冷却器１５１に導入される前の温水の温度を測定する。
第２温度センサ１５３は、温水排出ライン１５における冷却器１５１の下流側に配置され、冷却器１５１において熱回収された後の温水の温度を測定する。
流量計１５４は、第２温度センサ１５３の下流側に配置され、温水排出ライン１５を流通する温水の流量を測定する。

第２バイパスライン１５５は、温水排出ライン１５における冷却器１５１の上流側と下流側とをバイパスする。本実施形態では、第２バイパスライン１５５は、第１温度センサ１５２の上流側と流量計１５４の下流側とを接続して、冷却器１５１をバイパスしている。この第２バイパスライン１５５の上流側と温水排出ライン１５との接続部分には、三方弁１５６が配置される。三方弁１５６は、蒸気発生装置１０から排出され温水排出ライン１５を流通する温水の流路を、冷却器１５１側又は第２バイパスライン１５５側に切り替える。

蒸気発生装置１０は、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、噴霧水供給ライン１６と、補給水ライン１７と、を備える。

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の一端側（入口側）には温水供給ライン１４の先端側が接続され、他端側（出口側）には、温水排出ライン１５の基端側が接続される。これにより、チューブ１２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に向けて水を噴霧する。
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。

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から導出される。
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に導入される蒸気の圧力）に基いて、圧縮部２１の駆動（負荷率）を制御する。より具体的には、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が設定された第１目標圧力Ｐ１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の蒸気圧が第１目標圧力Ｐ１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（圧縮部２１）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％の負荷率で駆動した状態においても、低圧蒸気供給ライン３０の蒸気圧が第１目標圧力Ｐ１を上回っている場合には、蒸気昇圧装置２０は１００％の負荷率で駆動を続ける。

一方、低圧蒸気供給ライン３０の蒸気圧が、第１目標圧力Ｐ１を下回った場合には、負荷率制御部２２は、蒸気昇圧装置２０（圧縮部２１）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の蒸気圧を第１目標圧力Ｐ１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。
尚、負荷率制御部２２は、蒸気昇圧装置２０に設けられた圧力センサ（図示せず）により圧縮部２１に導入される低圧蒸気の圧力を検出する。

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。

制御部５０は、蒸気発生装置１０の動作を制御する。本実施形態では、制御部５０は、蒸気吐出ライン４０を流通する吐出蒸気の圧力に基いて、三方弁１９の開度を制御する弁制御部５１を含んで構成される。より具体的には、弁制御部５１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、開度が大きくなるように三方弁１９を制御し、基準圧力を上回った場合には、開度が小さくなるように三方弁１９を制御する。
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。

以上の蒸気システム１によれば、蒸気発生装置１０により生成された低圧蒸気は、低圧蒸気供給ライン３０を介して蒸気昇圧装置に供給される。蒸気昇圧装置２０は、圧縮部２１に導入される低圧蒸気の圧力（つまり、低圧蒸気供給ライン３０を流通する低圧蒸気の圧力）が第１目標圧力Ｐ１となるように圧縮部２１の負荷率を制御しながら低圧蒸気を昇圧する。蒸気昇圧装置２０において昇圧された蒸気は、蒸気吐出ライン４０に導出され、蒸気使用機器２１０に供給される。

ここで、本実施形態では、蒸気昇圧装置２０における第１目標圧力Ｐ１は、低圧蒸気供給ライン３０における低圧蒸気のバランス圧力ＰＢの３０％以上１００％以下に設定される。
ここで、低圧蒸気のバランス圧力ＰＢとは、蒸気発生装置１０を最大出力で運転させ、かつ、蒸気昇圧装置２０を最大負荷率で運転させた場合に、低圧蒸気供給ライン３０を流通する低圧蒸気の圧力が安定した状態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を示す。

このように、第１目標圧力Ｐ１をバランス圧力ＰＢの３０％以上１００％以下に設定することで、蒸気発生装置１０と蒸気昇圧装置２０とを好適に連携させられる。
即ち、バランス圧力ＰＢとは、上述のように、蒸気システム１において、蒸気発生装置を最大出力で運転させかつ蒸気昇圧装置を最大負荷率で運転させた場合、つまり蒸気システム１を最大出力で運転させた場合に、低圧蒸気供給ライン３０を流通する低圧蒸気がバランスする圧力である。

そのため、第１目標圧力Ｐ１をバランス圧力ＰＢの３０％未満の値（例えば、２０％）に設定した場合、低圧蒸気供給ライン３０を流通する低圧蒸気の圧力がバランス圧力ＰＢの２０％に低下するまで、蒸気昇圧装置２０は最大負荷率で運転することとなる。つまり、この場合、蒸気システム１に要求される蒸気量が減少すると、蒸気システム１は、低圧蒸気圧力センサ３１で測定される低圧蒸気の圧力がバランス圧力ＰＢの２０％に低下するまで三方弁１９の開度を小さくして出力を低下させる。そして、低圧蒸気の圧力がバランス圧力ＰＢの２０％を下回った後に、ようやく蒸気昇圧装置２０が負荷率を低下させ始め、更に出力を低下させる。

一方、第１目標圧力Ｐ１をバランス圧力ＰＢに近い値（例えば、７０％）に設定した場合、低圧蒸気供給ライン３０を流通する低圧蒸気の圧力がバランス圧力ＰＢの７０％未満に低下すると、蒸気昇圧装置２０の負荷率は低下し始める。つまり、この場合、蒸気システム１に要求される蒸気量が減少すると、蒸気システム１は、低圧蒸気圧力センサ３１で測定される低圧蒸気の圧力がバランス圧力ＰＢの７０％に低下するまで三方弁１９の開度を小さくして出力を低下させる。そして、低圧蒸気の圧力がバランス圧力ＰＢの７０％を下回った後には、蒸気昇圧装置２０が負荷率を低下させ、更に出力を低下させる。

以上のように、第１目標圧力Ｐ１をバランス圧力ＰＢの３０％以上１００％以下に設定することで、蒸気システム１の出力を変化させる場合に、蒸気発生装置１０と蒸気昇圧装置２０とを好適に連携させられる。これにより、蒸気システム１の出力の変化に対し、主として蒸気発生装置１０による蒸気の生成量の増減で対応する場合に比して、蒸気システム１のエネルギ効率を向上させられる。

蒸気発生装置１０の出力の変化に対する蒸気昇圧装置２０の負荷率変化の連動性をより高める観点からは、第１目標圧力Ｐ１は、バランス圧力ＰＢに近い値で設定されることが好ましい。具体的には、第１目標圧力Ｐ１は、バランス圧力ＰＢの５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。

以上説明した第１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）蒸気昇圧装置２０における第１目標圧力Ｐ１を低圧蒸気供給ライン３０における低圧蒸気のバランス圧力ＰＢの３０％以上１００％以下に設定した。これにより、蒸気システム１の出力を変化させる場合に、蒸気発生装置１０と蒸気昇圧装置２０とを好適に連携させられる。よって、蒸気システム１の出力の変化に対し、主として蒸気発生装置１０による蒸気の生成量の増減で対応する場合に比して、蒸気システム１のエネルギ効率を向上させられる。

（２）蒸気システム１を、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、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を制御する弁制御部５１と、を含んで構成した。これにより、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。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。その結果、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。

次に、本発明の第２実施形態に係る蒸気システムにつき説明する。尚、第２実施形態以降の説明にあたって、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実施形態の蒸気システム１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いて三方弁１９を制御する点で、第１実施形態と異なる。
第２実施形態では、制御部５０は、所定の第２目標圧力Ｐ２を設定値として記憶部（図示せず）に記憶している。そして、弁制御部５１は、低圧蒸気供給ライン３０を流通する蒸気の圧力（低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧蒸気の圧力）が第２目標圧力Ｐ２となるように三方弁１９の開度を制御する。即ち、弁制御部５１は、例えば、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２目標圧力Ｐ２を下回った場合には、開度が大きくなるように三方弁１９を制御し、第２目標圧力Ｐ２を上回った場合には、開度が小さくなるように三方弁１９を制御する。

第２実施形態の蒸気システム１によれば、上記の（１）の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。

（３）蒸気システム１を、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、低圧蒸気圧力センサ３１により測定される低圧蒸気の圧力に基いて三方弁１９を制御する弁制御部５１と、を含んで構成した。これにより、低圧蒸気供給ライン３０を流通する低圧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。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低圧蒸気供給ライン３０を流通する低圧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。その結果、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。

次に、本発明の第３実施形態に係る蒸気システム１につき、図２を参照しながら説明する。第３実施形態の蒸気システム１は、蒸気発生装置１０において冷却水から除去することが許容される熱量である要求除去熱量に基いて三方弁１９を制御する点で、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。

第３実施形態では、制御部５０は、要求除去熱量を算出する除去熱量算出部５２を備える。
除去熱量算出部５２は、蒸気発生装置１０において冷却水から除去することが許容される熱量である要求除去熱量を算出する。本実施形態では、除去熱量算出部５２は、温水排出ライン１５に配置された第１温度センサ１５２により測定された温水の温度、第２温度センサ１５３により測定された温水の温度、及び流量計１５４により測定された温水の流量に基いて要求除去熱量を算出する。即ち、第１温度センサ１５２及び第２温度センサ１５３により測定された温水の温度と予め設定された基準温度との差が大きい場合には、上流側（蒸気発生装置１０）においてより多くの熱量を除去することが要求される（要求除去熱量は大きくなる）。また、第１温度センサ１５２及び第２温度センサ１５３により測定される温水の温度と基準温度との差が小さい場合には、上流側において除去することが要求される熱量は少なくなる（要求除去熱量は小さくなる）。

弁制御部５１は、除去熱量算出部５２により算出された要求除去熱量に基づいて三方弁１９の開度を算出する。例えば、制御部５０は、要求除去熱量の下限値（例えば、５０ｋＷ）を設定値として記憶部に記憶している。そして、弁制御部５１は、要求除去熱量がこの設定値を下回らないように三方弁１９を制御する。

第３実施形態の蒸気システム１によれば、上記の（１）の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。

（４）蒸気システム１を、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、要求除去熱量に基いて三方弁１９を制御する弁制御部５１と、を含んで構成した。これにより、ガスエンジン２００の負荷の減少等により、除去熱量算出部５２において算出される要求除去熱量が設定された下限値を下回った場合、蒸気発生装置１０に供給される冷却水（温水）の量が減少するように三方弁１９を制御できるので、蒸気発生装置１０における熱回収量を減少させて要求除去熱量の更なる低下を防げる。よって、冷却水から過剰に熱回収することに伴ってガスエンジン２００の運転に悪影響を与えることを防げるので、蒸気システム１を、より好適な状態で運転をさせられる。

以上、本発明の蒸気システム１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〜第３実施形態では、それぞれ、三方弁１９を、吐出蒸気の圧力、低圧蒸気の圧力、又は要求除去熱量に基づいて制御したが、これに限らない。即ち、制御部に、吐出蒸気の圧力に基づく三方弁の開度、低圧蒸気の圧力に基づく三方弁の開度、及び要求除去熱量に基づく三方弁の開度を算出させ、これら算出された開度のうちのいずれかの開度（例えば、最も小さい開度）に基いて三方弁を制御させてもよい。

また、第１実施形態〜第３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。

また、第１実施形態〜第３実施形態では、廃熱源としてガスエンジン２００を用いたが、これに限らない。即ち、廃熱源としてディーゼルエンジンやガソリンエンジンを用いてもよい。

１ 蒸気システム
１０ 蒸気発生装置
１９ 三方弁（流量調整弁）
２０ 蒸気昇圧装置
５０ 制御部
５１ 弁制御部
５２ 除去熱量算出部
２００ ガスエンジン（廃熱源）
２２０ 冷却水循環ライン

Claims (4)

1. 熱源流体を熱源とし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、を備える蒸気システムであって、
   前記蒸気昇圧装置は、低圧蒸気を圧縮する圧縮部と、該圧縮部に導入される低圧蒸気の圧力が設定された第１目標圧力になるように該圧縮部の負荷率を制御する負荷率制御部と、を備え、
   前記第１目標圧力は、前記蒸気発生装置が最大出力で運転し、かつ、前記蒸気昇圧装置が最大負荷率で運転している状態において前記低圧蒸気圧測定部で測定されるバランス圧力ＰＢの３０％以上１００％以下に設定される蒸気システム。
2. 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１に記載の蒸気システム。
3. 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、
   前記低圧蒸気圧測定部により測定される低圧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１に記載の蒸気システム。
4. 前記熱源流体の熱源となる廃熱源と、
   前記熱源流体を前記蒸気発生装置に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前記熱源流体を前記廃熱源に供給する熱源流体排出ラインと、
   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前記熱源流体から除去することが許容される熱量である要求除去熱量を算出する除去熱量算出部と、
   前記除去熱量算出部により算出された要求除去熱量に基づ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１に記載の蒸気システム。

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