JP2016130596A - 蒸気供給システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蒸気供給システムは、第1の流体から第1の流体より温度の高い第2の流体を生成するヒートポンプと、ヒートポンプが生成した第2の流体に基づいて、第1の蒸気を生成する第1のフラッシュタンクと、第1のフラッシュタンクから供給された第1の蒸気と、蒸気発生装置から供給され、第1の蒸気より圧力の高い第2の蒸気とに基づいて、第1の蒸気よりも圧力の高く、第2の蒸気よりも圧力の低い中圧蒸気を生成するエゼクターとを備える。
【選択図】図1
Description
[第1の実施形態]
図1は、本発明に係る第1の実施形態による蒸気供給システム1の一例を示す構成図である。
本実施形態では、蒸気供給システム1が、100℃以下の排熱源を利用して中圧蒸気を生成する一例について説明する。
制御部21は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などを含むプロセッサであり、温度計M1の計測結果に基づいて、ヒートポンプ30に供給する温水の温度が、所定の温度以上に上昇しないように、電動三方弁B2を制御する。すなわち、制御部21は、熱交換器20が排出する温度に基づいて、熱交換器20の動作を制御する。
なお、制御部21は、ヒートポンプ30の動作可能な温度範囲に収まるように、電動三方弁B2の排水側と、熱交換器20の第1の供給口側とに分配する割合を調整するように制御してもよい。
なお、本実施形態では、一例として、第1の流体及び第2の流体が温水である例を説明するが、蒸気であってもよい。
電動二方弁B3は、フラッシュタンク40への給水を調整する。電動二方弁B3は、後述する制御部41の制御に基づいて、フラッシュタンク40に水を補給する。
制御部41は、例えば、CPUなどを含むプロセッサであり、水位計M2の計測結果に基づいて、フラッシュタンク40内の水位が、所定の水位以下に低下しないように、電動二方弁B3を制御する。すなわち、制御部41は、フラッシュタンク40内の水位に基づいて、フラッシュタンク40への水の供給を制御する。
また、制御部41は、取得した水位が所定の水位より高い場合に、電動二方弁B3を制御して、フラッシュタンク40への給水を停止させる。すなわち、この場合、制御部41は、電動二方弁B3の弁を閉じ、フラッシュタンク40内に水の供給を停止させる。
制御部51は、例えば、CPUなどを含むプロセッサであり、圧力計M3の計測結果に基づいて、中圧蒸気がエゼクター50から正常に出力されるように、電動二方弁B1を制御する。すなわち、制御部51は、エゼクター50の出力圧力に基づいて、エゼクター50の駆動蒸気を制御する。
また、制御部51は、取得した圧力が所定の圧力より高い場合に、電動二方弁B1を制御して、高圧蒸気の供給量を少なくする。すなわち、この場合、制御部51は、電動二方弁B1の弁を必要分閉じ、高圧蒸気の供給量を減少させる。
まず、ポンプP1は、工場(プラント)から排出された、例えば、100℃以下の熱源水を、電動三方弁B2を介して熱交換器20に供給する。
これにより、本実施形態による蒸気供給システム1は、プラントから排出される排温水(又は排蒸気)を有効活用することができる。
これにより、本実施形態による蒸気供給システム1は、ヒートポンプ30に動作温度範囲を逸脱した温度の温水が供給されることを抑制することができる。
本実施形態では、フラッシュタンク40がエゼクター50に低圧蒸気を供給するためには、当該蒸気分の水をフラッシュタンク40内に補給する必要がある。本実施形態による蒸気供給システム1は、制御部41が、フラッシュタンク40内の水位が、所定の水位以下に低下しないように、電動二方弁B3を制御するので、適切に低圧蒸気を発生させることができる。
これにより、本実施形態による蒸気供給システム1は、適切に中圧蒸気を生成することができる。
次に、図2を参照して、本発明に係る第2の実施形態について説明する。
図2は、本実施形態による蒸気供給システム1aの一例を示す構成図である。
本実施形態において、蒸気供給システム1aは、制御部31と、圧力計M4を備えている点が、上述した第1の実施形態と異なる。
制御部31は、例えば、CPUなどを含むプロセッサであり、圧力計M4の計測結果に基づいて、低圧蒸気がエゼクター50に正常に供給されるように、電動二方弁B4を制御する。すなわち、制御部31は、低圧蒸気がエゼクター50の動作許容範囲を超えないように、電動二方弁B4を制御して、低圧蒸気の圧力を調整する。
また、制御部31は、取得した圧力が所定の圧力より低い場合に、電動二方弁B4を制御して、低圧蒸気の蒸気圧を高める。すなわち、この場合、制御部31は、電動二方弁B4の弁を必要分閉じ、低圧蒸気の蒸気圧を増加させる。
このように、制御部31は、圧力計M4が計測したフラッシュタンク40内の圧力が所定の圧力になるように、電動二方弁B4を制御する。
具体的に、制御部31は、圧力計M4の計測したフラッシュタンク40内の圧力が、所定の圧力になるように、ヒートポンプ30が有するコンプレッサ(不図示)の能力を制御する。
また、制御部31は、取得した圧力が所定の圧力より低い場合に、ヒートポンプ容量制御信号HPS1により、ヒートポンプ30の動作を抑制して、高温水の容量を増加させる。
また、圧力計M4が計測した圧力が低下して、所定の圧力未満になった場合には、制御部31は、上述とは逆に、電動二方弁B4による制御を優先し、次に、ヒートポンプ30の容量制御を行って、フラッシュタンク40内の圧力を上昇させる。
これにより、本実施形態による蒸気供給システム1aは、第1の実施形態と同様に、効率良く中圧蒸気を生成することができ、好適に蒸気を供給することができる。
これにより、本実施形態による蒸気供給システム1aは、エゼクター50が動作可能な低圧蒸気を供給することができる。すなわち、本実施形態による蒸気供給システム1aは、適切にエゼクター50に低圧蒸気を供給することができる。
これにより、本実施形態による蒸気供給システム1aは、エゼクター50が動作可能な低圧蒸気を適切にエゼクター50に低圧蒸気を供給することができる。
次に、図3を参照して、本発明に係る第3の実施形態について説明する。
図3は、本実施形態による蒸気供給システム1bの一例を示す構成図である。
本実施形態では、蒸気供給システム1bが、空気熱源を利用して中圧蒸気を生成する一例について説明する。
本実施形態において、蒸気供給システム1bは、排熱水の代わりに空気熱源を用いてヒートポンプ30aを動作させる点と、電動二方弁B4を備えない点とが、上述した第2の実施形態と異なる。
まず、ヒートポンプ30aは、空気熱源(例えば、30℃)から、例えば、90℃程度の温水を生成する。ヒートポンプ30aは、生成した温水をフラッシュタンク40に供給する。
これにより、本実施形態による蒸気供給システム1bは、第1及び第2の実施形態と同様に、効率良く中圧蒸気を生成することができ、好適に蒸気を供給することができる。なお、本実施形態による蒸気供給システム1bは、排熱源なしに、中圧蒸気を生成することができる。
次に、図4を参照して、本発明に係る第4の実施形態について説明する。
図4は、本実施形態による蒸気供給システム1cの一例を示す構成図である。
本実施形態では、蒸気供給システム1cが、100℃以上の排熱源を利用して中圧蒸気を生成する一例について説明する。
本実施形態において、蒸気供給システム1cは、複数の熱交換器(20A、20B)と、複数のフラッシュタンク(40A、40B)と、蒸気ヘッダ60とを備えている点が、上述した第2の実施形態と異なる。
制御部22は、例えば、CPUなどを含むプロセッサであり、圧力計M6の計測結果に基づいて、低圧蒸気がエゼクター50に正常に供給されるように、電動三方弁B5を制御する。すなわち、制御部22は、低圧蒸気がエゼクター50の動作許容範囲を超えないように、電動三方弁B5を制御して、低圧蒸気の圧力を調整する。
なお、制御部22は、エゼクター50の動作可能な蒸気圧範囲に収まるように、電動三方弁B5の排水側と、熱交換器20Aの第1の供給口側とに分配する割合を調整するように制御してもよい。
制御部42は、例えば、CPUなどを含むプロセッサであり、水位計M5の計測結果に基づいて、フラッシュタンク40B内の水位が、所定の水位以下に低下しないように、電動二方弁B6を制御する。すなわち、制御部42は、フラッシュタンク40B内の水位に基づいて、フラッシュタンク40Bへの水の供給を制御する。
また、制御部42は、取得した水位が所定の水位より高い場合に、電動二方弁B6を制御して、フラッシュタンク40Bへの給水を停止させる。すなわち、この場合、制御部42は、電動二方弁B6の弁を閉じ、フラッシュタンク40B内に水の供給を停止させる。
熱交換器20Bは、生成した温水を、ポンプP2を介してヒートポンプ30に供給する。また、第1の供給口に供給され、熱交換が行われた後の排水は、第1の排出口から放流又は冷却搭に排出される。
まず、ポンプP1は、工場(プラント)から排出された、例えば、140℃(100℃以上)の熱源水を、電動三方弁B2を介して熱交換器20Aに供給する。
なお、本実施形態による蒸気供給システム1cは、熱交換器20Aにより取り出した排熱により、フラッシュタンク40Bが低圧蒸気を生成するとともに、ヒートポンプ30を利用してフラッシュタンク40Aが低圧蒸気を生成する。エゼクター50は、2つのフラッシュタンク(40A、40B)によって生成された低圧蒸気を使用して中圧蒸気を生成するので、より効率良く中圧蒸気を生成することができる。また、本実施形態による蒸気供給システム1cは、例えば、100℃以上の排熱源に対応することができるとともに、より効率良く排熱を回収して再利用することができる。
これにより、本実施形態による蒸気供給システム1cは、フラッシュタンク40Bから適切に低圧蒸気を生成することができる。
例えば、上記の各実施形態において、複数の制御部を備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の制御部を1つ又はいくつかに統合して制御するようにしてもよい。
また、上記の各実施形態において、蒸気ボイラー10によって生成された高圧蒸気をエゼクター50の駆動蒸気に用いる例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の蒸気発生装置が生成した高圧蒸気を利用するようにしてもよい。
10 蒸気ボイラー
20、20A、20B 熱交換器
21、22、31、41、42、51 制御部
30、30a ヒートポンプ
40、40A、40B フラッシュタンク
50 エゼクター
60 蒸気ヘッダ
B1、B3、B4、B6 電動二方弁
B2、B5 電動三方弁
M1 温度計
M2、M5 水位計
M3、M4、M6 圧力計
P1、P2、P3、P4 ポンプ
Claims (7)
- 第1の流体から前記第1の流体より温度の高い第2の流体を生成するヒートポンプと、
前記ヒートポンプが生成した前記第2の流体に基づいて、第1の蒸気を生成する第1のフラッシュタンクと、
前記第1のフラッシュタンクから供給された前記第1の蒸気と、蒸気発生装置から供給され、前記第1の蒸気より圧力の高い第2の蒸気とに基づいて、前記第1の蒸気よりも圧力の高く、前記第2の蒸気よりも圧力の低い中圧蒸気を生成するエゼクターと
を備えることを特徴とする蒸気供給システム。 - 排熱源に基づいて、前記第1の流体を生成する熱交換器を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の蒸気供給システム。 - 排熱源に基づいて、第3の流体を生成する第1の熱交換器と、
前記第1の熱交換器によって生成された前記第3の流体に基づいて、第3の蒸気を生成する第2のフラッシュタンクと、
前記第1の熱交換器から排出される熱源に基づいて、前記第1の流体を生成する第2の熱交換器と、
前記第1のフラッシュタンクが生成した前記第1の蒸気に前記第2のフラッシュタンクが生成した前記第3の蒸気を加えた蒸気を前記第1の蒸気として前記エゼクターに供給する蒸気ヘッダと
を備えることを特徴とする請求項1に記載の蒸気供給システム。 - 前記第1のフラッシュタンク内の圧力を計測する圧力計と、
前記圧力計が計測した前記第1のフラッシュタンク内の圧力に基づいて、前記ヒートポンプが生成する前記第2の流体の容量を制御する制御部と
を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の蒸気供給システム。 - 前記第1のフラッシュタンク内の圧力を調整する調整弁を備え、
前記制御部は、前記圧力計が計測した前記第1のフラッシュタンク内の圧力が所定の圧力になるように、前記調整弁を制御する
ことを特徴とする請求項4に記載の蒸気供給システム。 - 前記第1の流体は、プラントからの排熱源に基づく温水、又は蒸気である
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の蒸気供給システム。 - 前記第1の流体は、空気熱源である
ことを特徴とする請求項1に記載の蒸気供給システム。
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