JP2016038176A

JP2016038176A - ドレン回収装置

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Publication number: JP2016038176A
Application number: JP2014162914A
Authority: JP
Inventors: 匡章隈元; Tadaaki Kumamoto
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2034-08-08
Also published as: JP6336853B2

Abstract

【課題】真空発生ユニットの消費エネルギーが無駄に嵩むのを防止することができるドレン回収装置を提供すること。【解決手段】ドレン回収装置は、蒸気使用機器４に接続され、蒸気使用機器４で発生したドレンが回収される回収管１１と、回収管１１の途中に設けられ、上下流の圧力差によってドレンを下流側へ排出するスチームトラップ１２と、回収管１１に接続され、吸引作用によりスチームトラップ１２の下流側を減圧する真空発生ユニット３０とを備える。またドレン回収装置は、スチームトラップ１２において蒸気が下流側へ洩れる異常状態を検出する洩れ検出器２１と、スチームトラップ１２の下流側圧力が第１閾値以上になると、真空発生ユニット３０を駆動させる一方、スチームトラップの下流側圧力が第１閾値以上になっても、洩れ検出器２１が異常状態を検出しているときは、真空発生ユニット１５の駆動を阻止する制御部３０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気使用機器で発生したドレンを吸引作用によって回収するドレン回収装置に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、蒸気使用機器において蒸気が凝縮して発生したドレン（復水）を回収するドレン回収装置（復水回収装置）が知られている。このドレン回収装置は、蒸気使用機器に配管を介して接続される吸引機構（復水回収ポンプ）を備えており、上記配管の途中にはスチームトラップが設けられている。このドレン回収装置では、蒸気使用機器で発生したドレンがスチームトラップに流入する。また、吸引機構の吸引作用によってスチームトラップの下流側の圧力が減圧され、スチームトラップにおの上流側と下流側とで圧力差が生じる。スチームトラップに流入したドレンは、上下流の圧力差によって下流側へ排出される。こうして、蒸気使用機器で発生したドレンが回収される。

特開２０００−３５６３０５号公報

上述したようなドレン回収装置では、一般に、スチームトラップの下流側の圧力が所定値以上になると、吸引機構が駆動される。即ち、スチームトラップの下流側の圧力が所定値以上になると、スチームトラップにおいてドレンを排出させるための必要な圧力差を得られないため、吸引機構によってスチームトラップの下流側の圧力を減圧させる。

しかしながら、上述した吸引機構の駆動制御では、消費エネルギーが無駄に嵩んでしまう場合があった。即ち、上記の駆動制御によれば、スチームトラップにおいて蒸気が下流側へ洩れるという異常状態が発生しているときであっても、スチームトラップの下流側の圧力が所定値以上になると吸引機構が駆動される。スチームトラップにおいて蒸気が下流側へ洩れているときは、排出口が閉じられていないという異常状態ではあるものの、スチームトラップからドレンを排出させるという機能は満たされているため、スチームトラップの下流側の圧力を減圧させる必要はない。そのため、このような場合に吸引機構を駆動させることは、吸引機構を無駄に駆動させることとなり、吸引機構の消費エネルギーが無駄に嵩んでしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸引機構の消費エネルギーが無駄に嵩むのを防止することができるドレン回収装置を提供することにある。

本発明は、蒸気を凝縮させる蒸気使用機器に接続され、該蒸気使用機器で蒸気の凝縮により発生したドレンが回収される回収管と、該回収管の途中に設けられ、上下流の圧力差によってドレンを下流側へ排出するスチームトラップと、上記回収管に接続され、吸引作用により上記スチームトラップの下流側を減圧する吸引機構とを備えたドレン回収装置を前提としている。そして、本発明のドレン回収装置は、上記スチームトラップにおいて蒸気が下流側へ洩れる異常状態を検出する洩れ検出器と、上記回収管における上記スチームトラップの下流側の圧力が第１閾値以上になると、上記吸引機構を駆動させる一方、上記回収管における上記スチームトラップの下流側の圧力が上記第１閾値以上になっても、上記洩れ検出器が上記異常状態を検出しているときは、上記吸引機構の駆動を阻止する制御部とを備えているものである。

以上のように、本発明のドレン回収装置によれば、スチームトラップの下流側の圧力が第１閾値以上になっても、スチームトラップにおいて蒸気が洩れるという異常状態が発生しているときは、吸引機構を駆動させないようにした。そのため、吸引機構の消費エネルギーが無駄に嵩むのを防止することができる。言い換えれば、スチームトラップからドレンを排出させるという機能を満たしつつも、吸引機構の消費エネルギーを低減することができる。その結果、ドレン回収装置の省エネルギー化を向上させることができる。

図１は、実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す配管系統図である。図２は、制御部の制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

図１に示すように、本実施形態の蒸気システム１は、蒸気使用系統２とドレン回収系統１０を備えている。ドレン回収系統１０は、本発明に係るドレン回収装置を構成している。

蒸気使用系統２は、蒸気使用機器４を備えており、その蒸気使用機器４に蒸気の供給菅３が接続されている。供給菅３は、例えばボイラー（図示省略）に接続されており、ボイラーで生成された蒸気が蒸気使用機器４に供給される。供給菅３には、蒸気の流量を調整する供給弁５が設けられている。蒸気使用機器４は、例えば熱交換器であり、供給菅３から供給された蒸気が対象物に放熱して凝縮し、対象物が加熱される。蒸気は、凝縮することによってドレン（復水）になる。つまり、蒸気使用機器４では蒸気の凝縮潜熱によって対象物が加熱（潜熱加熱）される。

ドレン回収系統１０は、回収管１１と、スチームトラップ１２と、真空発生ユニット１５とを備えており、蒸気使用機器４で蒸気の凝縮により発生したドレンを回収するものである。なお、図示しないが、ドレン回収系統１０によって回収されたドレンは例えばボイラーの給水タンクに供給される（戻される）。

回収管１１は、一端（流入端）が蒸気使用機器４に接続され、他端（流出端）が真空発生ユニット１５に接続されている。回収管１１は、蒸気使用機器４で発生したドレン（復水）が回収される。スチームトラップ１２は、回収管１１の途中に設けられ、蒸気使用機器４で発生したドレンが回収管１１を介して流入する。スチームトラップ１２は、その上下流の圧力差（上流側の圧力と下流側の圧力との差）によって、流入したドレンのみを下流側へ自動的に排出するものである。なお、実際、スチームトラップ１２には蒸気混じりのドレンが流入する。また、回収管１１には、スチームトラップ１２よりも下流側に逆止弁１３が設けられている。逆止弁１３は、図１に矢印で示すとおり、スチームトラップ１２側から真空発生ユニット１５側へ向かうドレンの流れのみを許容する。

真空発生ユニット１５は、ドレンタンク１６と、循環配管１７と、ポンプ１８と、エゼクタ１９とを有しており、本発明に係る吸引機構を構成している。ドレンタンク１６は、回収管１１を介して回収されたドレンが貯留されるものである。循環配管１７は、ドレンタンク１６に接続されている。つまり、循環配管１７は、一端（流入端）がドレンタンク１６の下部に接続され、他端（流出端）がドレンタンク１６の上部に接続されている。循環配管１７には、上流側（流入端側）から順に、ポンプ１８およびエゼクタ１９が設けられている。また、真空発生ユニット１５では、回収管１１がエゼクタ１９の吸引口に接続されている。

真空発生ユニット１５では、ポンプ１８によってドレンタンク１６のドレン（水）が循環配管１７を通って循環する。真空発生ユニット１５は、ポンプ１８によってドレンタンク１６の水が、エゼクタ１９の流入口に供給され、エゼクタ１９の流出口から排出されることにより、エゼクタ１９の吸引口において吸引作用が生じるように構成されている。真空発生ユニット１５は、エゼクタ１９の吸引作用によって、回収管１１におけるスチームトラップ１２の下流側の圧力（以下、下流側圧力とも言う。）を減圧すると共に、スチームトラップ１２から排出されたドレンを回収するものである。つまり、真空発生ユニット１５は、スチームトラップ１２においてドレンを排出させるための必要な圧力差を生じさせるために、スチームトラップ１２の下流側を所定の真空減圧状態にする。なお、真空発生ユニット１５には、回収したドレン（水）をボイラーの給水タンクに供給するための供給菅２５が接続されている。供給菅２５は、循環配管１７におけるポンプ１８とエゼクタ１９との間に接続され、供給流量を調整するための供給弁２６が設けられている。

さらに、ドレン回収系統１０は、洩れ検出器２１と、圧力スイッチ２２と、制御部３０とを備えている。洩れ検出器２１は、スチームトラップ１２に設けられており、スチームトラップ１２において蒸気が下流側へ洩れるという異常状態を検出し、その検出信号を制御部３０に出力するものである。圧力スイッチ２２は、回収管１１におけるスチームトラップ１２と逆止弁１３との間に設けられている。圧力スイッチ２２は、回収管１１におけるスチームトラップ１２の下流側圧力が所定の閾値になったことを検出し、その検出信号を制御部３０に出力するものである。所定の閾値は、第１閾値（例えば、−２０kPaG）と、その第１閾値よりも低い第２閾値（例えば、−４０kPaG）の２つである。制御部３０は、圧力スイッチ２２の検出信号と洩れ検出器２１の検出信号に基づいて、真空発生ユニット１５の駆動制御（即ち、ポンプ１８の駆動制御）を行うものである。制御部３０の詳細な制御動作については後述する。

〈運転動作〉
蒸気システム１の運転動作について説明する。蒸気システム１では、蒸気使用系統２による加熱動作と、ドレン回収系統１０による回収動作とが行われる。蒸気使用系統２では、供給弁５が所定の開度に設定された状態で、所定温度の蒸気が供給菅３から蒸気使用機器４に供給され、その蒸気が対象物と熱交換して凝縮し、対象物を所定温度で加熱する。一方、ドレン回収系統１０では、蒸気使用機器４で発生したドレンが回収管１１を介してスチームトラップ１２に流入する。そして、真空発生ユニット１５（ポンプ１８）が駆動されることにより、スチームトラップ１２の上流側圧力と下流側圧力との間に所定の圧力差が生じて、スチームトラップ１２からドレンが下流側へ排出される。この排出されたドレンは、真空発生ユニット１５に吸引されてドレンタンク１６に貯留される。

〈制御部の動作〉
制御部３０は、スチームトラップ１２の下流側圧力（以下、単に下流側圧力Ｐと言う。）が第１閾値以上になると、ポンプ１８（真空発生ユニット１５）を駆動させる一方、下流側圧力Ｐが第１閾値以上になっても、洩れ検出器２１が異常状態を検出しているときは、ポンプ１８（真空発生ユニット１５）の駆動を阻止するように構成されている。また、制御部３０は、ポンプ１８（真空発生ユニット１５）を駆動させた後、下流側圧力Ｐが第２閾値まで低下すると、ポンプ１８（真空発生ユニット１５）を停止させるように構成されている。

具体的に、制御部３０の制御動作について図２を参照しながら説明する。先ず、制御部３０では、下流側圧力Ｐが第１閾値以上であるか否かが判断される（ステップＳＴ１）。つまり、圧力スイッチ２２から第１閾値に関する検出信号（以下、第１閾値の検出信号と言う。）が出力されたか否かが判断される。下流側圧力Ｐが第１閾値未満であると、即ち圧力スイッチ２２から第１閾値の検出信号が出力されていないと、ポンプ１８が停止される（ステップＳＴ５）。つまり、ポンプ１８の駆動が阻止される。下流側圧力Ｐが第１閾値以上であると、即ち圧力スイッチ２２から第１閾値の検出信号が出力されていると、ステップＳＴ２に移行する。

ステップＳＴ２では、制御部３０によって、洩れ検出器２１が異常状態を検出しているか否かが判断される。つまり、洩れ検出器２１から検出信号が出力されているか否かが判断される。洩れ検出器２１が異常状態を検出していないと、即ち洩れ検出器２１から検出信号が出力されていないと、ポンプ１８が駆動される（ステップＳＴ３）。下流側圧力Ｐが第１閾値以上になると、スチームトラップ１２において必要な圧力差を得ることができず、スチームトラップ１２からドレンを排出させることが困難となる。そこで、ポンプ１８が駆動されることにより、下流側圧力Ｐが減圧されて、スチームトラップ１２において必要な圧力差を生じさせることができる。これにより、スチームトラップ１２からドレンを排出させることができ、そのドレンをドレンタンク１６に回収することができる。

ステップＳＴ３でポンプ１８を駆動させた後、制御部３０では、下流側圧力Ｐが第２閾値以下になったか否かが判断される（ステップＳＴ４）。つまり、圧力スイッチ２２から第２閾値に関する検出信号（以下、第２閾値の検出信号と言う。）が出力されたか否かが判断される。下流側圧力Ｐが第２閾値よりも高いと、即ち圧力スイッチ２２から第２閾値の検出信号が出力されていないと、ポンプ１８は継続して駆動し続ける。下流側圧力Ｐが第２閾値以下に低下すると、即ち圧力スイッチ２２から第２閾値の検出信号が出力されると、ポンプ１８が停止される（ステップＳＴ５）。これにより、下流側圧力Ｐが必要以上に低くなる、即ち下流側圧力Ｐが過剰な真空減圧状態になるのを未然に防止することができる。

また、ステップＳＴ２において、洩れ検出器２１が異常状態を検出していると判断されると、即ち洩れ検出器２１から検出信号が出力されていると判断されると、ポンプ１８が停止される（ステップＳＴ５）。つまり、下流側圧力Ｐが第１閾値以上であっても、スチームトラップ１２において蒸気が下流側へ洩れるという異常状態が発生している場合は、ポンプ１８の駆動が阻止される。ここでは、ポンプ１８（真空発生ユニット１５）を駆動させなくても、即ち下流側圧力Ｐを減圧しなくても、スチームトラップ１２からドレンを排出させることができる。

以上のように、上記実施形態のドレン回収系統１０によれば、スチームトラップ１２の下流側圧力が第１閾値以上になっても、スチームトラップ１２において蒸気が洩れるという異常状態が発生しているときは、ポンプ１８（真空発生ユニット１５）を駆動させないようにした。そのため、ポンプ１８（真空発生ユニット１５）の消費エネルギーが無駄に嵩むのを防止することができる。つまり、スチームトラップ１２からドレンを排出させるという機能を満たしつつも、ポンプ１８（真空発生ユニット１５）の消費エネルギーを低減することができる。その結果、ドレン回収系統１０の省エネルギー化、引いては蒸気システム１の省エネルギー化を向上させることができる。

また、上記実施形態のドレン回収系統１０によれば、ポンプ１８（真空発生ユニット１５）を駆動させた後、スチームトラップ１２の下流側圧力が第２閾値まで低下すると、ポンプ１８（真空発生ユニット１５）を停止させるようにした。そのため、スチームトラップ１２の下流側圧力が過剰な真空減圧状態になるのを未然に防止することができる。これにより、回収管１１が潰れる等の過剰な真空減圧状態による影響を防止することが可能である。

本発明は、蒸気使用機器で発生したドレンをスチームトラップを介して吸引するドレン回収装置について有用である。

１蒸気システム
４蒸気使用機器
１０ドレン回収系統（ドレン回収装置）
１１回収管
１２スチームトラップ
１５真空発生ユニット（吸引機構）
２１洩れ検出器
３０制御部

Claims

蒸気を凝縮させる蒸気使用機器に接続され、該蒸気使用機器で蒸気の凝縮により発生したドレンが回収される回収管と、該回収管の途中に設けられ、上下流の圧力差によってドレンを下流側へ排出するスチームトラップと、上記回収管に接続され、吸引作用により上記スチームトラップの下流側を減圧する吸引機構とを備えたドレン回収装置であって、
上記スチームトラップにおいて蒸気が下流側へ洩れる異常状態を検出する洩れ検出器と、
上記回収管における上記スチームトラップの下流側の圧力が第１閾値以上になると、上記吸引機構を駆動させる一方、上記回収管における上記スチームトラップの下流側の圧力が上記第１閾値以上になっても、上記洩れ検出器が上記異常状態を検出しているときは、上記吸引機構の駆動を阻止する制御部とを備えていることを特徴とするドレン回収装置。
請求項１に記載のドレン回収装置において、
上記制御部は、上記吸引機構を駆動させた後、上記回収管における上記スチームトラップの下流側の圧力が上記第１閾値よりも低い第２閾値まで低下すると、上記吸引機構を停止させることを特徴とするドレン回収装置。