JP2016148467A - ボイラ給水システム及びそれを備えたボイラ、並びにボイラ給水システムの制御方法 - Google Patents

ボイラ給水システム及びそれを備えたボイラ、並びにボイラ給水システムの制御方法 Download PDF

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    • F22D1/02Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters with water tubes arranged in the boiler furnace, fire tubes, or flue ways
    • F22D1/12Control devices, e.g. for regulating steam temperature

Abstract

【課題】給水加熱用装置の低温腐食を防止し、給水加熱装置を省スペースでコストを抑えて配置すること。また、ドラムの水位低下を抑えられること。
【解決手段】蒸気ドラム11内のボイラ水と熱交換させた水を火炉からの排ガスと熱交換する給水加熱用エコノマイザ2に供給する第1経路21aと、ボイラ水と熱交換させる前の第1経路21aから分岐し、蒸気ドラム11をバイパスして合流点Xで第1経路21aと合流する第2経路21bと、第2経路21bから分岐し蒸気ドラム11に給水する第3経路21cとを備える給水系統21と、合流点Xと給水加熱用エコノマイザ2との間の水温を検出する温度検出部24と、給水系統21に流れる水の流量を調整する流量調整部25と、温度検出部24で検出される水温が給水加熱用エコノマイザ2の低温腐食を防ぐ所定温度以上となるように流量調整部25を調整する制御部26とを備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、ボイラ給水システム及びそれを備えたボイラ、並びにボイラ給水システムの制御方法に関するものである。
給水加熱用エコノマイザをボイラの排ガス系統に設置した場合、給水加熱用エコノマイザは低温腐食が生じるおそれがあるので、給水加熱用エコノマイザに供給される給水温度が低温腐食を防ぐ温度以上(例えば135℃以上)となるように給水温度を上げる必要がある。例えば下記特許文献1に示すように、LNG(Liquefied Natural Gas;液化天然ガス)船の主機に用いる主ボイラには、給水中の溶存酸素を除去するためにデアレータ(脱気器)が設置してあるが、デアレータには溶存酸素除去用の蒸気が投入されることにより給水が加熱されるので、給水加熱用エコノマイザの低温腐食を防ぐことができる程度に給水温度を上げることが可能となっていた。
また、ボイラ給水を加熱する方法としては、主ボイラのようなドラムボイラとは形式が相違する排熱回収ボイラ(HRSG;heat recovery steam generator)に関するものであるが、以下のものが提案されている。
下記特許文献2では、蒸気ドラム内の湯の一部を節炭器の給水管に戻して供給し、節炭器の給水管で、給水ポンプから送られてきた水と蒸気ドラム内の湯が混合され、湯の混合で温度上昇した水を節炭器に供給する技術が記載されている。
下記特許文献3では、節炭器に供給された給水の一部が節炭器の出口側から節炭器の入口側に戻されて、給水ポンプから送られる給水と戻された水が合流して節炭器に流入される水を温度上昇させる技術が記載されている。
特開2012−177519号公報 特開平7−217802号公報 特許第5117197号公報
しかしながら、特許文献1は、デアレータを用いて給水が加熱されることにより給水加熱用エコノマイザの低温腐食を防ぐことはできるが、給水を加熱するためにわざわざデアレータ等の加熱器を設置すると、コストがかかり、加熱器用の配置スペースも別途必要となるという問題があった。特に船内に設置される舶用補助ボイラの場合には、船内の設置スペースが限られているため、給水加熱のために加熱器を設置することは現実的でない。
また、上記特許文献2のように、蒸気ドラムの水を抜き出して排ガスエコノマイザ入口側の給水管に供給すると、蒸気ドラムの水位が変化してドラム中の蒸気圧力が変動するため好ましくない。特に、蒸気ドラムの水位が過剰に下がると空焚きとなる危険性が生じる。また、上記特許文献3のように、節炭器の出口と蒸気ドラムの間の経路から分岐させて節炭器に供給された給水の一部を給水再循環系に戻す場合では、給水再循環系に戻す流量調整弁12を開き過ぎると蒸気ドラムに十分な給水が行えなくなり、蒸気ドラムの水位が過剰に下がる危険性がある問題は解決できない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、低温腐食を防止し、かつ、省スペースでコストを抑えるボイラ給水システム及びそれを備えたボイラ、並びに給水システムの制御方法を提供することを目的とする。また、本発明は、ドラムの水位低下が抑えられるボイラ給水システム及びそれを備えたボイラ、並びに給水システムの制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、ボイラの蒸気ドラム内のボイラ水と熱交換させた水を、火炉からの排ガスと熱交換する給水加熱用エコノマイザに供給する経路である第1経路と、前記ボイラ水と熱交換させる前の前記第1経路から分岐し、前記蒸気ドラムをバイパスして前記給水加熱用エコノマイザの入口側の合流点で前記第1経路と合流する第2経路と、前記第2経路から分岐し、前記蒸気ドラムに給水する第3経路とを備える給水系統と、前記合流点と前記給水加熱用エコノマイザとの間の水温を検出する温度検出手段と、前記第1経路と前記第2経路と前記第3経路とに流れる水の流量を調整する流量調整手段と、前記温度検出手段で検出される前記水温が、前記給水加熱用エコノマイザの低温腐食を防ぐ所定温度以上となるように、前記流量調整手段を調整する制御手段と、を具備するボイラ給水システムを提供する。
このような構成によれば、第1経路を流通する水は、蒸気ドラム内のボイラ水と熱交換されて加熱される。このように、従来から備えられるボイラの蒸気ドラム内のボイラ水の保有熱を用いて給水を加熱することにより、給水加熱用エコノマイザに流入する給水温度を、低温腐食を防ぐ所定温度以上となるように調整、維持できる。また、蒸気ドラム内のドラム水と熱交換させるので、大掛かりな別置きの給水加熱装置(例えば、デアレータ(脱気器))が不要となり、配置スペースを余分に使用することがない。
そして、第1経路と第2経路と第3経路とに流れる水の流量を調整する流量調整手段と、給水加熱用エコノマイザに流入する給水温度を検出する温度検出手段を用いて、以下のように給水加熱用エコノマイザに流入する給水温度を調整することができる。すなわち、第2経路と第3経路の水の流量が調整され、第2経路に水を流通させ第3経路に水を流通させなければ、ボイラ水によって加熱された第1経路の水は、第2経路によって蒸気ドラムをバイパスされた未加熱の水と合流され、温度が下げられる。このように、給水加熱用エコノマイザに流入する給水温度を下げて所定温度に近づけることができるので、加熱媒体である燃焼排ガスとの温度差を大きく確保することにより、給水加熱用エコノマイザにおける熱回収効率を向上させることができる。
一方、第2経路と第3経路の水の流量が調整され、第2経路に水を流通させず第3経路に水を流通させれば、第3経路から蒸気ドラムに給水される水量が増加することによって相対的に第1経路の流量が減るので、ボイラ水によって加熱された水は高温となって温度が上げられる。また、第2経路から導かれた水で第1経路を流通した水の温度が下げられることがない。
上記ボイラ給水システムの前記第1経路は、前記蒸気ドラム内のボイラ水中に設けられる伝熱管に給水し、前記伝熱管内の水と前記蒸気ドラム内の前記ボイラ水とを熱交換することとしてもよい。
ボイラ水中に設けられた伝熱管が給水を加熱する加熱器となり、伝熱管を用いて給水を加熱するので、蒸気ドラム内のボイラ水を抜き出す従来技術に比べて水位の低下を来すことがない。これにより、安定した蒸気圧力を蒸気ドラムから出力することができ、また過剰な水位低下による空焚きを回避することができる。
上記ボイラ給水システムの前記ボイラは、補助ボイラとしてもよい。
本発明により、補助ボイラに設けられる給水加熱用エコノマイザに対して、低温腐食を防止することができる。特に、主ボイラに比べて蒸気圧力が低い補助ボイラでは、デアレータを設置する必要性が低いので特に有益である。
上記ボイラ給水システムは、前記温度検出手段により検出された温度が前記所定温度より小さい場合に、前記第2経路を閉状態とし、前記第1経路と前記第3経路とに流れる水の流量を調整してもよい。
給水加熱用エコノマイザに給水される水温が所定温度より小さい場合に、第2経路を閉状態にすることで、第1経路を流通した水の温度が下げられることがなく、かつ、第1経路に流通させる水量が調整されることで、水温を上げる方向に制御できる。
上記ボイラ給水システムは、前記温度検出手段により検出された温度が前記所定温度より所定値以上大きくなった場合に、前記第3経路を閉状態とし、前記第1経路と前記第2経路とに流れる水の流量を調整してもよい。
給水加熱用エコノマイザに給水される水温が所定温度より所定値以上大きくなった場合に、第2経路を開状態とすることで第1経路を流通した水の温度を下げることができ、水温を下げる方向に制御できる。このように、給水加熱用エコノマイザに給水される水温を下げる制御を行うときの閾値を所定温度から所定値以上大きい温度として、所定温度から一定の許容範囲を持たせることにより、流量調整手段における流量制御が頻繁に切り替えられることを防ぐことができる。
本発明は、上記いずれかに記載のボイラ給水システムを具備するボイラを提供する。
本発明は、ボイラの蒸気ドラム内のボイラ水と熱交換させた水を、火炉からの排ガスと熱交換する給水加熱用エコノマイザに供給する経路である第1経路と、前記ボイラ水と熱交換させる前の前記第1経路から分岐し、前記蒸気ドラムをバイパスして前記給水加熱用エコノマイザの入口側の合流点で前記第1経路と合流する第2経路と、前記第2経路から分岐し、前記蒸気ドラムに給水する第3経路とを備える給水系統を具備するボイラ給水システムの制御方法であって、前記合流点と前記給水加熱用エコノマイザとの間の水温を検出し、前記水温が、前記給水加熱用エコノマイザの低温腐食を防ぐ所定温度以上となるように、前記第1経路と前記第2経路と前記第3経路とに流れる水の流量を調整するボイラ給水システムの制御方法を提供する。
本発明は、給水加熱装置の低温腐食を防止し、かつ、省スペースでコスト低減を図ることができる。また、本発明は、ドラムの水位低下が抑えられるという効果を奏する。
本発明に係る舶用排熱回収システムの概略構成図である。 本発明に係るボイラ給水システムの概略構成図である。 蒸気によって駆動される蒸気駆動機器に与えられる指令が変化した場合の各パラメータの変化を示した説明図である。 第1経路と第3経路に流通させる水の流量割合を示すグラフである。 第1経路と第2経路に流通させる水の流量割合を示すグラフである。
以下に、本発明に係るボイラ給水システム及びそれを備えたボイラ、並びに給水システムの制御方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、実施形態の説明においては、本発明に係るボイラ給水システムは、例えば、タンカー船等の舶用補助ボイラ(以下、「補助ボイラ」という)に適用されるものとして説明するが、これに限定されない。
図1は、本実施形態のボイラ給水システムを備えた舶用排熱回収システム1の概略構成を示している。
図1に示されるように、本実施形態の舶用排熱回収システム1は、主機関3と、排熱回収機構4と、補助ボイラ10と、給水加熱用エコノマイザ2とを備える。
主機関3は、船舶の推進機関であり、例えば、ディーゼルエンジンまたは主ボイラが用いられる。主機関3は図示しない駆動軸を駆動することによって、駆動軸に設けられた図示しないプロペラを回転させる。主機関3からの排ガスは排気管6を経由して排熱回収機構4に導かれる。
排熱回収機構4は、例えば、排ガスエコノマイザが用いられる。排熱回収機構4は、主機関3の排ガスを利用して蒸気を生成し、生成した蒸気は雑用蒸気として図示しない蒸気タービン等に供給する。排熱回収機構4において、熱交換を行った排ガスは、煙突5から系外に排出される。
補助ボイラ10は、蒸気ドラム11を備えており、燃料を燃焼することで蒸気を生成する。この補助ボイラ10は、船舶に搭載され、船舶内の温熱需要に応えるボイラである。補助ボイラ10は、自然循環型または強制循環型とされたボイラとされる。
蒸気ドラム11は、補助ボイラ10にて得られた蒸気を貯留するドラム(汽水ドラム)である。蒸気ドラム11の上方空間は蒸気が占有し、その下方にはボイラ水が貯留される。また、補助ボイラ10の蒸気圧力は、0.2MPa以上6MPa以下であり、典型的には2MPa以下とする。本実施形態における蒸気ドラム11内の水温は、補助ボイラ10の蒸気圧力が2MPaの場合、約210℃となる。補助ボイラ10は、船舶内の蒸気駆動機器7(例えば、原油荷揚げ用ポンプ(カーゴオイルポンプ)を駆動するカーゴオイルポンプタービン(COPT:Cargo Oil Pump Turbine)等)の動力源や加熱媒体として利用される他、厨房用の温水暖房とイナートガスの生成等に利用される。
給水加熱用エコノマイザ2には、給水の経路である給水系統21が接続されている。給水加熱用エコノマイザ2は、給水された水を補助ボイラ(ボイラ)10から排出された排ガスと熱交換させて加熱し、蒸気ドラム11に加熱した水を供給する。
図2に示されるように、ボイラ給水システム20は、給水系統21と、蒸気ドラム11内に設けられた加熱器23と、温度検出部(温度検出手段)24と、流量調整部(流量調整手段)25と、制御部(制御手段)26と、ボイラ給水経路27とを備えている。なお、図2は、図1と異なり、蒸気ドラム11に対して給水加熱用エコノマイザ2が下方に位置しているが、これは給水系統21を分かり易く示すために実際の配置の上下関係を無視して便宜的に示されたものである。したがって、一般に、給水加熱用エコノマイザ2は、蒸気ドラム11の上方に位置する。
給水系統21は、第1経路21aと、第2経路21bと、第3経路21cとを備える。
第1経路21aは、補助ボイラ10の蒸気ドラム11内のボイラ水と熱交換させた水を、火炉からの排ガスと熱交換する給水加熱用エコノマイザ2に供給する経路である。本実施形態においては、第1経路21aは、蒸気ドラム11に給水する経路21a1と、加熱器23を構成する伝熱管21a2と、蒸気ドラム11から給水加熱用エコノマイザ2に給水する経路21a3とを備える。
第1経路21aは、補助ボイラ10の蒸気ドラム11内のボイラ水中12に設けられる伝熱管21a2に給水し、ボイラ水と熱交換させた水を給水加熱用エコノマイザ2に供給する経路である。給水源から供給される経路21a1の給水温度は、例えば、60℃から80℃であり、蒸気ドラム11内の水温より低い温度の水が給水される。
第2経路21bは、経路21b1と経路21b2と流量調整部25とを備える。
第2経路21bは、ボイラ水中の伝熱管21a2に給水させる入口側の第1経路21aの経路21a1から分岐し、蒸気ドラム11をバイパスして給水加熱用エコノマイザ2の入口側の合流点Xで第1経路21aの経路21a3と合流するまでの経路である。第2経路21bは、第1経路21aの経路21a1から分岐する分岐点Zと合流点Xとの間に流量調整弁25が設けられる。経路21b1は、分岐点Zから流量調整弁25までの経路であり、経路21b2は、流量調整弁25から合流点Xまでの経路である。
第3経路21cは、経路21b1と経路21b2とを接続する流量調整弁25を介して第2経路21bから分岐し、ボイラ給水経路27との合流点Yで合流して、蒸気ドラム11に給水する。
ボイラ給水経路27は、給水加熱用エコノマイザ2で熱交換された水を蒸気ドラム11に供給する。
なお、本実施形態において、第3経路21cがボイラ給水経路27と合流して蒸気ドラムに給水しているが、これに限定されず、第3経路21cとボイラ給水経路27とがそれぞれ別々の経路で蒸気ドラム11に給水してもよい。
加熱器23は、蒸気ドラム11のボイラ水中12に伝熱管21a2を通し、伝熱管21a2に流通する水を加熱する。これにより、蒸気ドラム11内のボイラ水が保有する顕熱を用いて給水が加熱されるようになっている。
このように、蒸気ドラム11内のボイラ水中12の伝熱管21a2内で、(伝熱管21a2の外側の)蒸気ドラム11内のボイラ水と伝熱管21a2内の水とを熱交換して加熱する間接式熱交換を採用している。このため、ボイラ水を蒸気ドラムから抜き出して給水の水温度の調整に使用する従来技術とは異なり、ボイラ水の水位の変動を可及的に防止できるようになっている。
温度検出部24は、合流点Xと給水加熱用エコノマイザ2との間の水温を検出し、検出された水温の情報を制御部26に出力する。温度検出部24は、例えば、熱電対等の温度センサである。
流量調整部25は、第1経路21aと第2経路21bと第3経路21cとに流れる水の流量を調整する。流量調整部25は、例えば、三方弁(制御弁)とし、第1経路21aから分岐された第2経路21bにおいて、経路21b1から、経路21b2と第3経路21cとの分岐点に設ける。また、流量調整部25は三方弁に限られず、第2経路21bと第3経路21cのそれぞれに二方弁(制御弁)を設け、それぞれの二方弁を制御することにより各経路に流通する水の流量を調整してもよい。
制御部26は、温度検出部24で検出される水温が、給水加熱用エコノマイザ2の低温腐食を防ぐ所定温度(例えば、135℃)以上となるように、流量調整部25を調整する。給水加熱用エコノマイザ2の低温腐食を防ぐ温度の下限値としては、燃料中の硫黄濃度等によって変化するが、例えば、135℃が用いられる。
制御部26による流量調整部25の調整では、第1経路21a及び第3経路21cに水を流通させた場合には、第2経路21bの経路21b2には水を流通させず、第1経路21a及び第2経路21b(経路21b1及び経路21b2)に水を流通させた場合には、第3経路21cには水を流通させない。つまり、第2経路21bの経路21b2と、第3経路21cとに同時に水を流すことはない。
第1経路21aと経路21b1と第3経路21cとに水を流通させる場合、或いは、第1経路21aと第2経路21b(経路21b1及び経路21b2)に水を流通させる場合における、それぞれの経路に流通させる水量の比率は、温度検出部24で所望の温度が得られるために適宜任意に調整されるものとする。例えば、事前試験等によって、各経路に所定割合で給水された場合の蒸気ドラム11出口の水温Toutの変化の情報をテーブル等で得ておき、これに基づいて決定される。
次に、図3を用いて、伝熱管21a2の蒸気ドラム11の出口の水の温度である水温Toutの変動について説明する。図3には、蒸気ドラム11から供給された蒸気によって動作するプラントである蒸気駆動機器7に与えられる指令が変化した場合の各パラメータの変化が示されている。制御部26から、蒸気駆動機器7の負荷を変化する指令が入力されると、負荷変化に対応する蒸気ドラム11における蒸気発生量が変化する。蒸気ドラム11内の蒸気発生量が変化すると、蒸気ドラム11内の蒸気圧力が変化する。
水温Toutが変化する要因としては、蒸気発生量の変化が挙げられる。
蒸気ドラム11における蒸気発生量が変化すると、蒸気発生量の変化に見合う給水流量が変化して、結果として水温Toutが変化する。具体的には、蒸気駆動機器7の負荷が増えると、負荷増大分に相当する発生蒸気量が増え、この蒸気発生量の増大分に見合うように給水流量が増大する。給水流量が増大すると、熱交換器に相当する伝熱管21a2で加熱しなければならない水量が増加するので、水温Toutが下がる。蒸気駆動機器7の負荷が減少した場合は、この逆の動きとなる。
なお、発生蒸気量が変化すると、蒸気ドラム11内の蒸気圧力が変化し、定格圧力に復帰するように補助ボイラ10に投入される燃料量が変化する。具体的には、蒸気駆動機器7の負荷が増えて、要求される発生蒸気量が増えると、多くの蒸気が蒸気ドラム11内から外部の蒸気駆動機器7へと持ち出されることになるため、蒸気ドラム11内の圧力が一時的に減少する。そして、一時的に減少した蒸気ドラム11内の圧力を増大させて定格圧力に復帰させるため、補助ボイラ10に投入される燃料量が増大される。蒸気駆動機器7の負荷が減少した場合は、この逆の動きとなる。
このように水温Toutの温度変化が生じ得るので、温度検出部24で計測される水温が、給水加熱用エコノマイザ2の低温腐食を防ぐ所定温度(例えば、135℃)以上となるように、給水系統21を流通する水の流量を調整させる。
温度検出部24で検出された温度が所定温度より小さい場合に、第2経路21bの経路21b2を閉状態とし、第2経路21bの経路21b1と第3経路21cとを開状態として、経路21b2と第3経路21cとに流れる水の流量を調整する。これにより、第2経路21bの経路21b2から導かれた水で第1経路21aを流通した水の温度が下げられることないので、水温を上げる方向に制御できる。
また、温度検出部24により検出された温度が所定温度(例えば、135℃)より大きくなった場合に、第2経路21bの経路21b2を開状態とし、第3経路21cを閉状態として、第2経路21b(経路21b1及び経路21b2)と第3経路21cとに流れる水の流量を調整する。これにより、第1経路21aを流通した水の温度を下げる方向に制御できる。
図4及び図5には、温度検出部24により検出された温度と目標温度(所定温度)である135℃との差に応じた流量制御が示されている。
図4(a)の縦軸は温度を示し、図4(b)の縦軸は第1経路21aの流量と第2経路21bの経路21b2の流量の割合を示している。
図4(a)のように目標温度である135℃に対して、破線で示した検出温度が高い場合には、これらの温度差が大きいほど(同図において右側に行くほど)、温度検出部24により検出される温度を所定温度に近づけるために、図4(b)に示すように第1経路21aの流量に対する第2経路21bの経路21b2の流量の割合を増大させる。このように、第1経路21aと第2経路21bの経路21b2との流量割合を検出温度と目標温度との温度差に応じて適宜調整することによって、給水加熱用エコノマイザ2に流入する給水温度を下げることができる。
一方、図5(a)のように目標温度である135℃に対して、破線で示した検出温度が低い場合には、これらの温度差が大きいほど(同図において右側に行くほど)、温度検出部24により検出される温度を所定温度に近づけるために、図5(b)に示すように第1経路21aの流量に対する経路21b1及び第3経路21cの流量の割合を増大させる。このように、第1経路21aと第3経路21cの流量割合を検出温度と目標温度との温度差に応じて適宜調整することによって、給水加熱用エコノマイザ2に流入する給水温度を上げることができる。
以上説明してきたように、本実施形態に係るボイラ給水システム20及びそれを備えた補助ボイラ10、並びに給水システムの制御方法によれば、第1経路21aを流通する水は、蒸気ドラム11内のボイラ水中12に設けられる伝熱管21a2で、蒸気ドラム11内の水と熱交換されて加熱される。すなわち、ボイラ水中12に設けられた伝熱管21a2が給水を加熱する加熱器23となる。このように、従来から備えられるボイラの蒸気ドラム11内のボイラ水の保有熱を用いて給水を加熱することにより、給水加熱用エコノマイザ2に流入する給水を、低温腐食を防ぐ所定温度以上に維持することができる。また、伝熱管21a2を用いて給水を加熱することとしたので、蒸気ドラム11内のボイラ水を抜き出す従来技術に比べて、水位の低下を来すことがない。これにより、安定した蒸気圧力でボイラを運転することができ、また過剰な水位低下による空焚きを回避することができる。
そして、第2経路21bの経路21b2と第3経路21cの水の流量が調整され、第2経路21bの経路21b1及び経路21b2に水を流通させ第3経路21cに水を流通させなければ、伝熱管21a2で加熱された第1経路21aの水は、第2経路21bによって蒸気ドラム11をバイパスされた未加熱の水と合流され、温度が下げられる。このように、給水加熱用エコノマイザ2に流入する給水温度を下げて所定温度に近づけることができるので、加熱媒体である燃焼排ガスとの温度差を大きく確保することにより、給水加熱用エコノマイザ2における熱回収効率を向上させることができる。
一方、第2経路21bの経路21b2と第3経路21cの水の流量が調整され、第2経路21bの経路21b2に水を流通させず、経路21b1及び第3経路21cに水を流通させれば、第3経路21cから蒸気ドラム11に給水される水量が増加することによって相対的に第1経路21aの流量が減るので、伝熱管21a2によって加熱された水は高温となって温度が上げられる。また、第2経路21bの経路21b2から導かれた水で第1経路21aを流通した水の温度が下げられることがない。
このように、蒸気ドラム11内の伝熱管21a2によって給水を加熱するだけでなく、給水加熱用エコノマイザ2に流入する給水温度を、低温腐食を防ぐ所定温度以上の所望温度に調整できる。また、デアレータ(脱気器)等の大掛かりな給水加熱装置が不要となり、かつ、配置スペースを余分に使用することがない。
また、蒸気ドラム11内のボイラ水中12の伝熱管21a2内で、(伝熱管21a2の外側の)蒸気ドラム11内の水と伝熱管21a2内の水とを熱交換して加熱する間接式熱交換を採用している。つまり、本実施形態は、ボイラ水を蒸気ドラムから抜き出して給水の水温度の調整に使用する従来技術とは異なり、ボイラ水の水位の変動を可及的に防止できるようになっている。
また、給水加熱用エコノマイザ2の入口側の給水温度を制御することができ、給水温度が低温腐食を防止する所定温度(例えば、135℃)近くまで下げることができるので、給水加熱用エコノマイザ2における加熱媒体である燃焼排ガスとの温度差を大きく確保することにより、給水加熱用エコノマイザ2における熱回収効率を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施が可能である。
例えば、本実施形態では、例えば135℃とされた所定温度を目標値として流量調整部25を制御することとしていたが、目標温度に対して所定の温度幅を持たせてもよい。例えば、所定温度は、135℃から、プラス5℃の140℃までの範囲として5℃の許容範囲を持たせ、流量調整部25における流量制御が頻繁に切り替えられることを防ぐことができる。
1 舶用排熱回収システム
2 給水加熱用エコノマイザ
10 補助ボイラ(ボイラ)
11 蒸気ドラム
20 ボイラ給水システム
21 給水系統
21a 第1経路
21a2 伝熱管
21b 第2経路
21c 第3経路
23 加熱器
24 温度検出部(温度検出手段)
25 流量調整部(流量調整手段)
26 制御部(制御手段)
第2経路21bは、経路21b1と経路21b2と流量調整部25とを備える。
第2経路21bは、ボイラ水中12の伝熱管21a2に給水させる入口側の第1経路21aの経路21a1から分岐し、蒸気ドラム11をバイパスして給水加熱用エコノマイザ2の入口側の合流点Xで第1経路21aの経路21a3と合流するまでの経路である。第2経路21bは、第1経路21aの経路21a1から分岐する分岐点Zと合流点Xとの間に流量調整弁25が設けられる。経路21b1は、分岐点Zから流量調整弁25までの経路であり、経路21b2は、流量調整弁25から合流点Xまでの経路である。
第3経路21cは、経路21b1と経路21b2とを接続する流量調整弁25を介して第2経路21bから分岐し、ボイラ給水経路27との合流点Yで合流して、蒸気ドラム11に給水する。
ボイラ給水経路27は、給水加熱用エコノマイザ2で熱交換された水を蒸気ドラム11に供給する。
なお、本実施形態において、第3経路21cがボイラ給水経路27と合流して蒸気ドラム11に給水しているが、これに限定されず、第3経路21cとボイラ給水経路27とがそれぞれ別々の経路で蒸気ドラム11に給水してもよい。
温度検出部24で検出された温度が所定温度より小さい場合に、第2経路21bの経路21b2を閉状態とし、第2経路21bの経路21b1と第3経路21cとを開状態として、経路21b2と第3経路21cとに流れる水の流量を調整する。これにより、第2経路21bの経路21b2から導かれた水で第1経路21aを流通した水の温度が下げられることないので、水温を上げる方向に制御できる。

Claims (7)

  1. ボイラの蒸気ドラム内のボイラ水と熱交換させた水を、火炉からの排ガスと熱交換する給水加熱用エコノマイザに供給する経路である第1経路と、
    前記ボイラ水と熱交換させる前の前記第1経路から分岐し、前記蒸気ドラムをバイパスして前記給水加熱用エコノマイザの入口側の合流点で前記第1経路と合流する第2経路と、
    前記第2経路から分岐し、前記蒸気ドラムに給水する第3経路とを備える給水系統と、
    前記合流点と前記給水加熱用エコノマイザとの間の水温を検出する温度検出手段と、
    前記第1経路と前記第2経路と前記第3経路とに流れる水の流量を調整する流量調整手段と、
    前記温度検出手段で検出される前記水温が、前記給水加熱用エコノマイザの低温腐食を防ぐ所定温度以上となるように、前記流量調整手段を調整する制御手段と、
    を具備するボイラ給水システム。
  2. 前記第1経路は、前記蒸気ドラム内のボイラ水中に設けられる伝熱管に給水し、前記伝熱管内の水と前記蒸気ドラム内の前記ボイラ水とを熱交換する請求項1に記載のボイラ給水システム。
  3. 前記ボイラは、補助ボイラである請求項1または請求項2に記載のボイラ給水システム。
  4. 前記温度検出手段により検出された温度が前記所定温度より小さい場合に、
    前記第2経路を閉状態とし、前記第1経路と前記第3経路とに流れる水の流量を調整する請求項1から請求項3のいずれかに記載のボイラ給水システム。
  5. 前記温度検出手段により検出された温度が前記所定温度より所定値以上大きくなった場合に、
    前記第3経路を閉状態とし、前記第1経路と前記第2経路とに流れる水の流量を調整する請求項1から請求項4のいずれかに記載のボイラ給水システム。
  6. 請求項1から請求項5のいずれかに記載のボイラ給水システムを具備するボイラ。
  7. ボイラの蒸気ドラム内のボイラ水と熱交換させた水を、火炉からの排ガスと熱交換する給水加熱用エコノマイザに供給する経路である第1経路と、前記ボイラ水と熱交換させる前の前記第1経路から分岐し、前記蒸気ドラムをバイパスして前記給水加熱用エコノマイザの入口側の合流点で前記第1経路と合流する第2経路と、前記第2経路から分岐し、前記蒸気ドラムに給水する第3経路とを備える給水系統を具備するボイラ給水システムの制御方法であって、
    前記合流点と前記給水加熱用エコノマイザとの間の水温を検出し、前記水温が、前記給水加熱用エコノマイザの低温腐食を防ぐ所定温度以上となるように、前記第1経路と前記第2経路と前記第3経路とに流れる水の流量を調整する制御方法。
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