JP2017146074A - ボイラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ドレン給水と新水給水の切り替えが頻繁に発生することでボイラに過剰な負荷が掛かってしまうことを防げるボイラシステムを提供すること。【解決手段】ボイラ装置１０と、負荷機器４０が蒸気を使用することによって凝縮して生じたドレンを大気に開放することなく回収するドレンタンク２０と、負荷機器４０とドレンタンク２０とを接続するドレン回収ラインＬ２と、ドレンタンク２０に収容されたドレンをボイラ装置１０に供給するドレン供給ラインＬ３と、ボイラ装置１０に新水を供給する新水供給ラインＬ５と、を備えるボイラシステム１であって、ボイラ装置１０は、ドレン供給ラインＬ３及び／又は新水供給ラインＬ５から給水を受ける第１給水モードと、新水供給ラインＬ５のみから給水を受ける第２給水モードと、第１給水モードと第２給水モードとを切り替える給水モード切替スイッチ１１３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラシステムに関する。より詳細には、負荷機器から排出されるドレンを、大気に開放することなく回収してボイラに給水するクローズド方式のボイラシステムに関する。

従来、ボイラによって生成された蒸気を負荷機器に供給し、負荷機器において熱源として使用された蒸気が凝縮して発生するドレンを、耐圧性を有する密閉型のドレンタンクに高温・高圧の状態で回収して、再度ボイラに給水するクローズド方式のボイラシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２０５００６号公報

ところで、クローズド方式のボイラシステムにおいては、ドレンタンクに収容されたドレンが優先的にボイラに供給されると共に、供給されるドレンの量が不足する場合には新水がボイラに供給される。そのため、ドレンタンクへのドレンの回収量が少ない場合や、ドレンタンクの容量が小さい場合等には、ボイラへのドレンの供給が不足しやすくなり、ドレンタンクからボイラへのドレンの供給と、ボイラへの新水の供給との切り替えが頻繁に発生してしまう。このように給水の切り替えが頻繁に発生すると、熱応力の繰り返しによりボイラに過剰な負荷が掛かってしまう。

従って、本発明は、給水の切り替えが頻繁に発生することでボイラに過剰な負荷が掛かってしまうことを防げるボイラシステムを提供することを目的とする。

本発明は、蒸気を生成して負荷機器に供給するボイラ装置と、前記負荷機器が蒸気を使用することによって凝縮して生じたドレンを大気に開放することなく回収するドレンタンクと、前記負荷機器と前記ドレンタンクとを接続するドレン回収ラインと、前記ドレンタンクに収容されたドレンを前記ボイラ装置に供給するドレン供給ラインと、前記ボイラ装置に新水を供給する新水供給ラインと、を備えるボイラシステムであって、前記ボイラ装置は、前記ドレン供給ライン及び／又は前記新水供給ラインから給水を受ける第１給水モードと、前記新水供給ラインのみから給水を受ける第２給水モードと、前記第１給水モードと前記第２給水モードとを切り替える給水モード切替スイッチと、を備えるボイラシステムに関する。

また、ボイラシステムは、前記ボイラの水位を検出する水位検出部と、前記水位検出部により検出される前記ボイラ装置の水位に基いて前記ボイラ装置への給水を制御する給水制御部と、を更に備え、前記給水制御部は、前記ボイラ装置が前記第１給水モードに設定されている場合において、前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給を開始させる第１制御部と、前記第１制御部により前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給が開始されている状態において、前記ボイラ装置の水位が第１閾値を下回った場合に前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給を停止させ、前記新水供給ラインから前記ボイラ装置への新水の供給を開始させる第２制御部と、を備えることが好ましい。

また、本発明は、蒸気を生成して負荷機器に供給するボイラ装置と、前記負荷機器が蒸気を使用することによって凝縮して生じたドレンを大気に開放することなく回収するドレンタンクと、前記負荷機器と前記ドレンタンクとを接続するドレン回収ラインと、前記ドレンタンクに収容されたドレンを前記ボイラ装置に供給するドレン供給ラインと、前記ボイラ装置に新水を供給する新水供給ラインと、前記ボイラ装置の水位を検出する水位検出部と、前記水位検出部により検出される前記ボイラ装置の水位に基いて前記ボイラ装置への給水を制御する給水制御部と、を備えるボイラシステムであって、前記ボイラ装置は、前記ドレン供給ライン及び／又は前記新水供給ラインから給水を受ける第１給水モードと、前記新水供給ラインのみから給水を受ける第２給水モードと、を備え、前記給水制御部は、前記ボイラ装置が前記第１給水モードに設定されている場合において、前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給を開始させる第１制御部と、前記第１制御部により前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給が開始されている状態において、前記ボイラ装置の水位が第１閾値を下回った場合に前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給を停止させて前記新水供給ラインから前記ボイラ装置への新水の供給を開始させ、該ボイラ装置の水位が前記第１閾値よりも高い第２閾値を上回った場合に前記新水供給ラインから前記ボイラ装置への給水を停止させる第２制御部と、所定時間の間に所定回数前記第２制御部による制御が行われた場合に前記第１給水モードから前記第２給水モードに給水モードを切り替える給水モード切替部と、を備えるボイラシステムに関する。

また、前記ボイラ装置は、複数の貫流ボイラを含んで構成されることが好ましい。

本発明のボイラシステムによれば、給水の切り替えが頻繁に発生することでボイラに過剰な負荷が掛かってしまうことを防げる。

本発明の第１実施形態に係るボイラシステムの構成を示す図である。 第１実施形態の給水制御部の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るボイラシステムの構成を示す図である。 第２実施形態の制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第３実施形態に係るボイラシステムの構成を示す図である。

以下、本発明のボイラ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実施形態のボイラシステム１について、図１及び図２を参照しながら説明する。第１実施形態のボイラシステム１は、負荷機器から排出されるドレンを、大気に開放することなく回収するクローズド方式のボイラシステムである。

第１実施形態のボイラシステム１は、図１に示すように、ボイラ装置１０と、ドレンタンク２０と、オープンタンク３０と、を備える。また、ボイラシステム１は、これらの機器を接続し、蒸気又は水が流通する複数のラインを備える。具体的には、ボイラシステム１は、ラインとして、蒸気供給ラインＬ１と、ドレン回収ラインＬ２と、ドレン供給ラインＬ３と、フラッシュ蒸気ラインＬ４と、新水供給ラインＬ５と、を備える。

ボイラ装置１０は、図１に示すように、複数の貫流ボイラ１１と、これらの貫流ボイラ１１で生成された蒸気が集合される蒸気ヘッダ１２と、貫流ボイラ１１と蒸気ヘッダ１２とを連結する連結管１３と、を備える。

貫流ボイラ１１は、内部に供給された給水を燃焼ガスにより加熱して蒸気を生成する。本実施形態では、貫流ボイラ１１（複数の水管）には、後述のドレンタンク２０に回収されたドレンやオープンタンク３０に貯留された新水が給水として供給される。
第１実施形態では、ボイラ装置１０は、３台の貫流ボイラ１１を備える。これら３台の貫流ボイラ１１は、それぞれ、水位検出部としての水位センサ１１１と、この水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位に基いて貫流ボイラ１１への給水を制御する給水制御部１１２と、貫流ボイラ１１の給水モードを切り替える給水モード切替スイッチ１１３と、を備える。貫流ボイラ１１の詳細については後述する。

図１に示すように、貫流ボイラ１１で生成された蒸気は、連結管１３を通って蒸気ヘッダ１２に供給される。蒸気ヘッダ１２は、貫流ボイラ１１で生成された蒸気を貯留し、負荷機器４０に供給する。
負荷機器４０は、貫流ボイラ１１で生成された蒸気を熱源として利用し、加熱対象物との間で熱交換を行う。

ドレンタンク２０は、耐圧性を有する圧力容器により構成される。このドレンタンク２０は、貫流ボイラ１１により生成された蒸気が負荷機器４０で利用されることで凝縮して生じたドレンを高温高圧の状態で回収する。
第１実施形態のドレンタンク２０は、容量が１０Ｌ〜４０Ｌ程度の比較的小容量の圧力容器（例えば、労働安全衛生法にて小型圧力容器（圧力ＭＰａ×内容積ｍ^３≦０．０２）に分類される圧力容器）により構成される。

オープンタンク３０は、大気に開放されている。このオープンタンク３０は、貫流ボイラ１１に供給される新水（補給水）を貯留する。また、オープンタンク３０には、後述するフラッシュ蒸気ラインＬ４を通じて、ドレンタンク２０においてドレンから発生したフラッシュ蒸気が導入される。

蒸気供給ラインＬ１は、蒸気ヘッダ１２と負荷機器４０とを接続し、ボイラ装置１０（貫流ボイラ１１）で生成された蒸気を負荷機器４０に供給する。
ドレン回収ラインＬ２は、負荷機器４０とドレンタンク２０とを接続し、負荷機器４０で発生したドレンをドレンタンク２０に供給する。このドレン回収ラインＬ２には、スチームトラップ２１、及び逆止弁２２が配置される。
スチームトラップ２１は、ドレン回収ラインＬ２における負荷機器４０の下流側に配置され、負荷機器４０において発生したドレンを排出し、かつ、蒸気の排出を防ぐ。逆止弁２２は、スチームトラップ２１の下流側に配置され、ドレン回収ラインＬ２においてドレンが負荷機器４０側に逆流することを防ぐ。

ドレン供給ラインＬ３は、ドレンタンク２０に収容されたドレンを送出する。本実施形態では、ドレン供給ラインＬ３は、ドレンタンク２０と貫流ボイラ１１とを接続し、ドレンタンク２０に回収されたドレンを複数の貫流ボイラ１１に供給する。ドレン供給ラインＬ３の上流側の端部は、ドレンタンク２０の下部に接続される。また、ドレン供給ラインＬ３の下流側は、複数の貫流ボイラ１１のそれぞれに接続されるように分岐している。ドレン供給ラインＬ３には、ドレン供給ポンプ３１及びドレン供給弁３２が配置される。

ドレン供給ポンプ３１は、ドレン供給ラインＬ３における分岐部分よりも上流側に配置され、ドレンタンク２０から供給されたドレンを昇圧して貫流ボイラ１１側に送り出す。第１実施形態では、ドレン供給ポンプ３１の出力（運転周波数）は、ドレンタンク２０に回収されるドレンの圧力及び貫流ボイラ１１の運転圧力に基いて予め設定される。
ドレン供給弁３２は、モータバルブにより構成される。ドレン供給弁３２は、ドレン供給ラインＬ３における分岐部分よりも下流側に、複数の貫流ボイラ１１それぞれに対応して配置される。

フラッシュ蒸気ラインＬ４は、ドレンタンク２０とオープンタンク３０とを接続し、ドレンタンク２０で発生したフラッシュ蒸気をオープンタンク３０に排出する。このフラッシュ蒸気ラインＬ４には、圧力調整弁４１が配置されている。圧力調整弁４１は、ドレンタンク２０の内部の圧力が所定の圧力を超えた場合に、フラッシュ蒸気をオープンタンク３０側に逃がして、ドレンタンク２０の内部の圧力を低下させる。

新水供給ラインＬ５は、オープンタンク３０と複数の貫流ボイラ１１とを接続する。この新水供給ラインＬ５は、オープンタンク３０に貯留された水（新水）を貫流ボイラ１１に供給する。第１実施形態では、新水供給ラインＬ５の上流側の端部は、オープンタンク３０の下部に接続される。また、新水供給ラインＬ５の下流側は、複数の貫流ボイラ１１のそれぞれに接続されるように分岐している。

新水供給ラインＬ５には、新水ポンプ５１が配置される。新水ポンプ５１は、オープンタンク３０から供給された新水を昇圧して貫流ボイラ１１に供給する。新水ポンプ５１は、新水供給ラインＬ５における分岐部分よりも下流側に配置され、複数の貫流ボイラ１１に対応して複数設けられる。

以上のボイラシステム１では、貫流ボイラ１１で生成された蒸気は、蒸気ヘッダ１２から蒸気供給ラインＬ１を通って負荷機器４０に供給され、負荷機器４０において熱源として利用される。負荷機器４０において加熱対象物との間で熱交換された蒸気は、ドレンとなりドレン回収ラインＬ２を通ってドレンタンク２０に回収される。ドレンタンク２０に回収されたドレンは、ボイラ装置１０（貫流ボイラ１１）の給水要求に応じてドレン供給ラインＬ３からボイラ装置１０（貫流ボイラ１１）に供給される。
また、ドレン供給ラインＬ３からの給水が不足する場合には、オープンタンク３０から新水供給ラインＬ５を通じて新水がボイラ装置１０（貫流ボイラ１１）に供給される。

次に、貫流ボイラ１１の動作の詳細について説明する。
第１実施形態の貫流ボイラ１１は、給水モードとして、第１給水モードと、第２給水モードと、を備える。そして、これらの給水モードは、給水モード切替スイッチ１１３により切り替えられる。
また、給水制御部１１２は、第１給水モードと、第２給水モードとによって異なる給水制御を行う。

まず、第１給水モードについて説明する。
第１給水モードは、ドレン供給ラインＬ３及び／又は新水供給ラインＬ５から給水を受けるモードである。この第１給水モードにおける給水制御を行うための構成として、給水制御部１１２は、図２に示すように、第１制御部１１４と、第２制御部１１５と、を備える。

第１制御部１１４は、水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位に応じてドレン供給ラインＬ３からボイラ装置１０へのドレンの供給を開始させる。第１実施形態では、第１制御部１１４は、水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位が所定の給水開始水位を下回った場合に、ドレン供給弁３２を開状態としてドレン供給ラインＬ３からボイラ装置１０へのドレンの供給を開始させる。
即ち、第１制御部１１４は、給水要求があった場合には、まず、ドレン供給ラインＬ３からボイラ装置１０へのドレンの供給を優先的に行う。尚、給水開始水位は、貫流ボイラ１１の燃焼状態に応じて適宜設定される。
また、第１制御部１１４は、水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位が所定の給水停止水位を上回った場合に、ドレン供給弁３２を閉状態としてドレン供給ラインＬ３からボイラ装置１０へのドレンの供給を停止する。

第２制御部１１５は、第１制御部１１４によりドレン供給ラインＬ３から貫流ボイラ１１へのドレンの供給が開始されている状態において、貫流ボイラ１１の水位が予め設定された第１閾値を下回った場合に、ドレン供給弁３２を閉状態としてドレン供給ラインＬ３から貫流ボイラ１１へのドレンの供給を停止させると共に、新水ポンプ５１を駆動させて新水供給ラインＬ５から貫流ボイラ１１への新水の供給を開始させる。第１実施形態では、第１閾値は、給水開始水位よりも低い値に設定される。また、第２制御部１１５は、水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位が第１閾値よりも高い第２閾値を上回った場合に、新水ポンプ５１の駆動を停止させて新水供給ラインＬ５からボイラ装置１０への新水の供給を停止する。第１実施形態では、第２閾値は、給水停止水位と同じ値に設定される。

以上の給水制御により、第１給水モードにおいては、給水要求があった場合には、まず、ドレン供給ラインＬ３からのドレンの供給を優先的に行い、ドレン供給ラインＬ３からのドレンの供給が不足した場合に、新水供給ラインＬ５からの新水の供給を開始させられる。これにより、第１給水モードにおいて、ドレン供給ラインＬ３から供給されるドレンの量に応じて好適に給水の切り替えを行え、ボイラシステム１の熱の利用効率を高く保ちつつ、ボイラシステム１を安定的に運転させられる。

次に、第２給水モードについて説明する。
第２給水モードは、新水供給ラインＬ５のみから給水を受けるモードである。この第２給水モードにおいては、給水制御部１１２は、常時、ドレン供給弁３２を閉状態としてドレン供給ラインＬ３からのドレンの供給を停止し、新水供給ラインＬ５のみから貫流ボイラ１１への新水の供給を行う。即ち、第２給水モードでは、給水制御部１１２は、水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位に応じて新水供給ラインＬ５からボイラ装置１０への新水の供給を制御する。第１実施形態では、給水制御部１１２は、水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位が所定の給水開始水位を下回った場合に、新水ポンプ５１を駆動させて新水供給ラインＬ５からボイラ装置１０への新水の供給を開始させる。また、給水制御部１１２は、水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位が所定の給水停止水位を上回った場合に、新水ポンプ５１の駆動を停止させて新水供給ラインＬ５からボイラ装置１０への新水の供給を停止する。

給水モード切替スイッチ１１３は、第１給水モードと第２給水モードとを切り替える物理的なスイッチであり、この給水モード切替スイッチ１１３を操作することにより、給水モードが切り替えられる。

第１実施形態では、ボイラ装置１０（貫流ボイラ１１）を、第１給水モードと、第２給水モードと、給水モード切替スイッチと、を含んで構成することにより、給水の切り替えが頻繁に発生することでボイラに過剰な負荷が掛かってしまうことを防いでいる。

即ち、第１給水モードにおいては、ドレンタンク２０に収容されたドレンが優先的にボイラ装置１０に供給されると共に、供給されるドレンの量が不足する場合には新水がボイラ装置１０に供給される。そのため、ドレンタンク２０へのドレンの回収量が少ない場合やドレンタンク２０の容量が小さい場合等には、ボイラ装置１０へのドレンの供給が不足しやすくなり、ドレンタンク２０からボイラ装置１０へのドレンの供給と、ボイラ装置１０への新水の供給との切り替えが頻繁に発生してしまう。
このように給水の切り替えが頻繁に発生すると、ボイラ装置１０を構成する機器（例えば、貫流ボイラ１１から排出される排ガスにより給水を加熱するエコノマイザ）に繰り返しかかる熱応力により当該機器に過剰な負荷が掛かってしまい、機器の寿命が短くなってしまう場合があった。

そこで、ボイラシステム１を、ドレン供給ラインＬ３及び／又は新水供給ラインＬ５から給水を受ける第１給水モードと、新水供給ラインＬ５のみから給水を受ける第２給水モードと、これら第１給水モードと第２給水モードとを切り替える給水モード切替スイッチ１１３と、を備えるボイラ装置１０（貫流ボイラ１１）を含んで構成した。これにより、例えば、第１給水モードで給水を行っている状態において、ドレンタンク２０へのドレンの回収量が少なくなり、ドレンタンク２０からボイラ装置１０へのドレンの供給と、ボイラ装置１０への新水の供給との切り替えが頻繁に繰り返されるような場合に、給水モード切替スイッチ１１３を操作することで給水モードを第２給水モードに切り替えられる。よって、第２給水モードに切り替えることで給水の切り替えが頻繁に発生することを防げるので、ボイラ装置１０を構成する機器（例えば、貫流ボイラ１１から排出される排ガスにより給水を加熱するエコノマイザ）に繰り返しかかる熱応力により当該機器に過剰な負荷が掛かってしまうことを抑制でき、機器の長寿命化を図れる。

また、給水制御部１１２を、ボイラ装置１０が第１給水モードに設定されている場合において、ドレン供給ラインＬ３からボイラ装置１０へのドレンの供給を開始させる第１制御部１１４と、ドレン供給ラインＬ３からボイラ装置１０へのドレンの供給が開始されている状態において、ボイラ装置１０の水位が第１閾値を下回った場合に新水供給ラインＬ５からボイラ装置１０への新水の供給を開始させる第２制御部１１５と、を含んで構成した。これにより、第１給水モードにおいては、給水要求があった場合には、まず、ドレン供給ラインＬ３からのドレンの供給を優先的に行い、ドレン供給ラインＬ３からのドレンの供給が不足した場合に、新水供給ラインＬ５からの新水の供給を開始させられる。これにより、第１給水モードにおいて、ドレン供給ラインＬ３から供給されるドレンの量に応じて好適に給水の切り替えを行え、ボイラシステム１の熱の利用効率を高く保ちつつ、ボイラシステム１を安定的に運転させられる。

また、ボイラ装置１０を複数の貫流ボイラ１１を含んで構成した場合には、複数の貫流ボイラ１１のうちの一部（例えば、１台）の貫流ボイラ１１を第２給水モードで運転させることにより、他の貫流ボイラ１１に優先的にドレンを供給できる。これにより、第１給水モードで運転している貫流ボイラ１１の給水制御が頻繁に切り替わることを抑制できるので、ボイラシステム１をより安定的に運転させられる。

次に、第２実施形態に係るボイラシステム１Ａにつき、図３及び図４を参照しながら説明する。第２実施形態のボイラシステム１Ａは、主として、第１給水モードと第２給水モードとを切り替える給水制御部を有する制御装置を備える点で、第１実施形態と異なる。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実施形態のボイラシステム１Ａは、第１実施形態の構成に加えて、ボイラシステム１Ａの動作を制御する制御装置１００を備える。制御装置１００は、ボイラ装置１０（複数の貫流ボイラ１１）の動作や、各種の弁及びポンプの動作を制御することで、ボイラシステム１Ａの動作を制御する。
制御装置１００は、水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位に基いて貫流ボイラ１１への給水を制御する給水制御部１２０を含んで構成され、この給水制御部１２０により第１給水モードと第２給水モードとの切り替え制御が行われる。
給水制御部１２０は、図４に示すように、第１制御部１２１と、第２制御部１２２と、給水モード切替部１２３と、を備える。

第１制御部１２１は、ボイラ装置１０（貫流ボイラ１１）が第１給水モードに設定されている場合において、水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位が給水開始水位を下回った場合に、ドレン供給弁３２を開状態としてドレン供給ラインＬ３からボイラ装置１０へのドレンの供給を開始させる。また、第１制御部１２１は、水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位が給水停止水位を上回った場合に、ドレン供給弁３２を閉状態としてドレン供給ラインＬ３からボイラ装置１０へのドレンの供給を停止する。

第２制御部１２２は、第１制御部１２１によりドレン供給ラインＬ３から貫流ボイラ１１へのドレンの供給が開始されている状態において、貫流ボイラ１１の水位が第１閾値を下回った場合に、ドレン供給弁３２を閉状態としてドレン供給ラインＬ３から貫流ボイラ１１へのドレンの供給を停止させると共に、新水ポンプ５１を駆動させて新水供給ラインＬ５から貫流ボイラ１１への新水の供給を開始させる。また、第２制御部１２２は、水位センサ１１１により検出される貫流ボイラ１１の水位が第２閾値を上回った場合に、新水ポンプ５１の駆動を停止させて新水供給ラインＬ５からボイラ装置１０への新水の供給を停止する。

給水モード切替部１２３は、所定時間（例えば、５分）の間に所定回数（例えば、２回）第２制御部１２２による制御が行われた場合に給水モードを第１給水モードから第２給水モードに切り替える。これにより、貫流ボイラ１１が第１給水モードに設定されている状態で、給水の切り替えが所定の頻度で発生した場合に給水モードを第２給水モードに切り替えられる。よって、給水の切り替えが頻繁に発生することを防げるので、ボイラに過剰な負荷が掛かってしまうことを防げる。

以上説明した第２実施形態のボイラシステム１Ａによれば、第１実施形態と同様の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。
ボイラシステム１Ａを、ドレン供給ラインＬ３及び／又は新水供給ラインＬ５から給水を受ける第１給水モードと、新水供給ラインＬ５のみから給水を受ける第２給水モードと、を含むボイラ装置１０と、ボイラ装置１０（貫流ボイラ１１）の水位に基いてボイラ装置１０への給水を制御する給水制御部１２０と、を含んで構成し、この給水制御部１２０を、ボイラ装置１０が第１給水モードに設定されている場合において、ドレン供給ラインＬ３からボイラ装置１０へのドレンの供給を開始させる第１制御部１２１と、第１制御部１２１によりドレン供給ラインＬ３からボイラ装置１０へのドレンの供給が開始されている状態において、ボイラ装置１０の水位が第１閾値を下回った場合に新水供給ラインＬ５からボイラ装置１０への新水の供給を開始させる第２制御部１２２と、所定時間の間に所定回数第２制御部１２２による制御が行われた場合に第１給水モードから第２給水モードに給水モードを切り替える給水モード切替部１２３と、を含んで構成した。これにより、ボイラ装置１０が第１給水モードに設定されている状態で、給水の切り替えが所定の頻度で発生した場合に給水モードを第２給水モードに切り替えられる。ボイラ装置１０を構成する機器（例えば、貫流ボイラ１１から排出される排ガスにより給水を加熱するエコノマイザ）に繰り返しかかる熱応力により、当該機器に過剰な負荷が掛かってしまう。

次に、第３実施形態に係るボイラシステム１Ｂにつき、図５を参照しながら説明する。第３実施形態のボイラシステム１Ｂは、主として、ドレン返送ラインＬ６を備える点、並びにドレンタンク２０Ｂ及びドレン供給ポンプ３１Ｂの構成において第２実施形態と異なる。
ドレンタンク２０Ｂは、容量が１００Ｌ〜５０００Ｌ程度の大容量の圧力容器により構成される。

ドレン返送ラインＬ６は、ドレン供給ラインＬ３とドレンタンク２０Ｂとを接続する。より具体的には、ドレン返送ラインＬ６の上流側（基端側）の端部は、ドレン供給ラインＬ３におけるドレン供給ポンプ３１Ｂとドレン供給弁３２との間に接続される。ドレン返送ラインＬ６の下流側の端部は、ドレンタンク２０Ｂの側面に接続される。ドレン返送ラインＬ６は、ドレン供給ラインＬ３を流通するドレンの一部又は全部を、ドレンタンク２０Ｂに戻す。

ドレン返送ラインＬ６には、オリフィス６１及び圧力センサ６２が配置される。
オリフィス６１は、ドレンタンク２０Ｂに返送されるドレンの流量を調整する。
圧力センサ６２は、ドレン返送ラインＬ６におけるオリフィス６１の上流側に配置される。圧力センサ６２は、ドレン返送ラインＬ６を流通するドレンの圧力、即ち、ドレン供給ポンプ３１Ｂからのドレンの吐出圧力を検出する。

ドレン供給ポンプ３１Ｂは、インペラ及びこのインペラを回転駆動させるモータを有するポンプ本体３１１Ｂと、モータを駆動させるインバータ３１２Ｂと、を備える。ドレン供給ポンプ３１Ｂは、インバータ３１２Ｂから供給された駆動電力の周波数に応じた回転速度で駆動される。

以上の第３実施形態のボイラシステム１Ｂでは、制御装置１００Ｂは、第２実施形態と同様の給水制御を行う他、圧力センサ６２により検出されるドレンの圧力に基いてドレン供給ポンプ３１Ｂの出力（インバータ３１２Ｂから出力される周波数）を制御する。
即ち、ドレン供給ポンプ３１を予め設定された一定の出力で駆動させた場合、ドレンタンク２０に回収されるドレンの圧力が低下した場合にドレン供給ポンプ３１の吐出圧力が不足してしまう場合があった。

そこで、第３実施形態では、制御装置１００Ｂは、圧力センサ６２により検出されるドレンの圧力に基いて、ドレン供給ポンプ３１Ｂの出力を制御する。より具体的には、制御装置１００は、圧力センサ６２により検出されるドレンの圧力（ドレン供給ポンプ３１Ｂの吐出圧力）が予め設定された一定の圧力となるように、インバータ３１２Ｂからポンプ本体３１１Ｂに供給する駆動電力の周波数を制御する。これにより、ドレンタンク２０Ｂに回収されるドレンの圧力が変動した場合であっても、ドレン供給ポンプ３１Ｂからのドレンの吐出圧力を一定に保てるので、ボイラシステム１Ｂをより安定的に運転させられる。また、ドレン供給ポンプ３１Ｂを最適な周波数で運転させられるので、ボイラシステム１Ｂの省電力化を図れる。

以上、本発明のボイラシステム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、ボイラシステム１，１Ａ，１Ｂを、３台の貫流ボイラ１１を有するボイラ装置１０を含んで構成したが、これに限らない。即ち、ボイラシステムを、１台又は２台の貫流ボイラを有するボイラ装置を含んで構成してもよく、４台以上の貫流ボイラを有するボイラ装置を含んで構成してもよい。

また、第１実施形態〜第３実施形態では、給水制御部１１２，１２０に、水位センサ１１１により検出される水位が給水開始水位を下回った場合に給水を開始させたが、これに限らない。即ち、水位制御部に、水位センサにより検出される水位に基いてドレン供給弁の開度を調整させることにより、貫流ボイラに連続的に給水を行わせてもよい。

また、第１実施形態では、ボイラシステム１を、制御装置を含まずに構成したが、これに限らない。即ち、ボイラシステムを、制御装置を含んで構成し、この制御装置にボイラ装置の水位制御を行わせてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ ボイラシステム
１０ ボイラ装置
１１ 貫流ボイラ
２０，２０Ｂ ドレンタンク
１１１ 水位センサ（水位検出部）
１１２ 給水制御部
１１３ 給水モード切替スイッチ
１１４ 第１制御部
１１５ 第２制御部
１２０ 給水制御部
１２１ 第１制御部
１２２ 第２制御部
１２３ 給水モード切替部
Ｌ２ ドレン回収ライン
Ｌ３ ドレン供給ライン
Ｌ５ 新水供給ライン

Claims (4)

1. 蒸気を生成して負荷機器に供給するボイラ装置と、
   前記負荷機器が蒸気を使用することによって凝縮して生じたドレンを大気に開放することなく回収するドレンタンクと、
   前記負荷機器と前記ドレンタンクとを接続するドレン回収ラインと、
   前記ドレンタンクに収容されたドレンを前記ボイラ装置に供給するドレン供給ラインと、
   前記ボイラ装置に新水を供給する新水供給ラインと、を備えるボイラシステムであって、
   前記ボイラ装置は、
   前記ドレン供給ライン及び／又は前記新水供給ラインから給水を受ける第１給水モードと、
   前記新水供給ラインのみから給水を受ける第２給水モードと、
   前記第１給水モードと前記第２給水モードとを切り替える給水モード切替スイッチと、を備えるボイラシステム。
2. 前記ボイラ装置は、
   前記ボイラ装置の水位を検出する水位検出部と、
   前記水位検出部により検出される前記ボイラ装置の水位に基いて前記ボイラ装置への給水を制御する給水制御部と、を更に備え、
   前記給水制御部は、前記ボイラ装置が前記第１給水モードに設定されている場合において、
   前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給を開始させる第１制御部と、
   前記第１制御部により前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給が開始されている状態において、前記ボイラ装置の水位が第１閾値を下回った場合に前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給を停止させ、前記新水供給ラインから前記ボイラ装置への新水の供給を開始させる第２制御部と、を備える請求項１に記載のボイラシステム。
3. 蒸気を生成して負荷機器に供給するボイラ装置と、
   前記負荷機器が蒸気を使用することによって凝縮して生じたドレンを大気に開放することなく回収するドレンタンクと、
   前記負荷機器と前記ドレンタンクとを接続するドレン回収ラインと、
   前記ドレンタンクに収容されたドレンを前記ボイラ装置に供給するドレン供給ラインと、
   前記ボイラ装置に新水を供給する新水供給ラインと、
   前記ボイラ装置の水位を検出する水位検出部と、
   前記水位検出部により検出される前記ボイラ装置の水位に基いて前記ボイラ装置への給水を制御する給水制御部と、を備えるボイラシステムであって、
   前記ボイラ装置は、前記ドレン供給ライン及び／又は前記新水供給ラインから給水を受ける第１給水モードと、前記新水供給ラインのみから給水を受ける第２給水モードと、を備え、
   前記給水制御部は、前記ボイラ装置が前記第１給水モードに設定されている場合において、
   前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給を開始させる第１制御部と、
   前記第１制御部により前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給が開始されている状態において、前記ボイラ装置の水位が第１閾値を下回った場合に前記ドレン供給ラインから前記ボイラ装置へのドレンの供給を停止させて前記新水供給ラインから前記ボイラ装置への新水の供給を開始させ、該ボイラ装置の水位が前記第１閾値よりも高い第２閾値を上回った場合に前記新水供給ラインから前記ボイラ装置への給水を停止させる第２制御部と、
   所定時間の間に所定回数前記第２制御部による制御が行われた場合に前記第１給水モードから前記第２給水モードに給水モードを切り替える給水モード切替部と、を備えるボイラシステム。
4. 前記ボイラ装置は、複数の貫流ボイラを含んで構成される請求項１〜３のいずれかに記載のボイラシステム。

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