JP5349187B2

JP5349187B2 - スチームヘッダ

Info

Publication number: JP5349187B2
Application number: JP2009174908A
Authority: JP
Inventors: 茂黒木; 博史高島; 正哉香川; 真一杉本
Original assignee: 株式会社サムソン
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-07-28
Also published as: JP2011027199A

Description

本発明は蒸気の集合や分配を行うスチームヘッダに関するものである。

複数箇所で発生した蒸気を集合させる場合や、蒸気を複数箇所に分配する場合には、スチームヘッダを使用している。スチームヘッダの一般的な構造は、横長な円筒タンクと円筒タンク上部に接続した複数本の蒸気配管からなっている。図４では、最も左側の蒸気配管が蒸気導入管２、残り３本が蒸気取出管３であり、蒸気を複数箇所に分配するものである。

ボイラからスチームヘッダへ送られる蒸気は乾き度の高い蒸気であったとしても、蒸気配管などを通っている際に蒸気が冷却されることで凝縮水が発生することがある。この場合、スチームヘッダ内に凝縮水がたまったままであると、スチームヘッダ内から蒸気取出管３へ向かう蒸気が凝縮水を巻き込み、蒸気取出管を通して送られている蒸気の乾き度を低下させることがあった。そのため、スチームヘッダの底部にドレン排出管を接続しておき、スチームヘッダの底部から凝縮水を排出するようにしている。図４ではスチームヘッダ底部の中央部にドレン排出管５を接続しており、このことでスチームヘッダ内の凝縮水は排出することができると考えられていたが、実際には凝縮水の排出がスムーズに行われないことがあった。

本発明が解決しようとする課題は、スチームヘッダ内に凝縮水がたまり、２次側の乾き度低下が発生するということを防止することにある。

請求項１に記載の発明は、円筒形の胴部と胴部の両端をふさぐ蓋部からなる横長な円筒タンクを持ち、円筒タンク上部に複数本の蒸気配管を接続した構成のスチームヘッダにおいて、円筒タンク底部であって、左右の蓋部に近い位置にスチームヘッダ内の凝縮水を排出するドレン排出管を接続したことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記のスチームヘッダにおいて、スチームヘッダに接続するドレン排出管は、スチームヘッダへ蒸気を導入する蒸気導入管の真下を避けて接続することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記のスチームヘッダにおいて、左右の蓋部に近い位置に設けた二本のドレン排出管には、それぞれにスチームトラップを設けていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、前記のスチームヘッダにおいて、左右の蓋部に近い位置に設けた二本のドレン排出管は途中で合流させるようにしておき、蒸気導入管からの距離が遠い側に接続しているドレン排出管では、ドレン排出管の合流部よりも上流側にドレンの逆流を防止する逆流防止手段を設けていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、前記のスチームヘッダにおいて、蓋部からスチームヘッダ内に向けて延びている水平板を設けていることを特徴とする。

蒸気導入管からスチームヘッダ内に入る蒸気は、高い運動エネルギーを持っているため、蒸気導入管からの蒸気はスチームヘッダ底部へ向けて直進し、底部に衝突後は蒸気取出管に向かって流れることになる。その際、蒸気はスチームヘッダの底部にたまっていた凝縮水を押し流し、スチームヘッダの端部まで凝縮水を押し込むことになっていた。そのために、スチームヘッダ内では左右の端部に凝縮水がたまり、スチームヘッダ底部の中央部に設けているドレン排出管からは凝縮水が排出されにくなっているということが分かった。スチームヘッダの左右蓋部に近い位置にドレン排出管を接続すると、蒸気が凝縮水をドレン排出管接続部へ向けて押し流すことになるため、凝縮水をスムーズに排出することができるようになる。

また、蒸気導入管からスチームヘッダの底部へ向けて進み、スチームヘッダ底部に衝突している蒸気は、蒸気導入管の真下にある凝縮水を周囲に押し出す働きがあるため、蒸気導入管の真下にドレン排出管を設置したのでは凝縮水の抜けが悪くなる。そのため、ドレン排出管は蒸気導入管の真下を避けて設置した方が、凝縮水の排出性能を高める作用を得ることができる。

スチームヘッダの左右両端にドレン排出管を設けておき、二本のドレン排出管のそれぞれにスチームトラップを設けてドレン排出を独立させて行うか、二本のドレン排出管を合流させた部分より下流にスチームトラップを設ける場合には、蒸気導入管からの距離が遠い側に接続しているドレン排出管では、ドレン排出管の合流部よりも上流側にドレンの逆流を防止する逆流防止手段を設けると、一方のドレン排出管から入った蒸気が他方のドレン排出管を通してスチームヘッダへ逆流することがなくなるため、ドレン排出管を通しての凝縮水の排出をスムーズに行うことができる。

スチームヘッダ内の端部に水平板を設けておくと、蒸気流がスチームヘッダの底部に溜まっている凝縮水を巻き込んで持ち上げるということを防止でき、スチームヘッダ二次側の蒸気乾き度が低下することを防止することができる。

スチームヘッダ内の凝縮水をスムーズに排出することができるようになり、凝縮水がスチームヘッダから蒸気取出管へ送られるということがなくなるため、スチームヘッダから送られる蒸気の乾き度を高く維持することができる。

本発明を実施しているスチームヘッダの断面図他の実施例におけるスチームヘッダの断面図逆流防止手段を設けていない場合の蒸気流説明図従来例におけるスチームヘッダの断面図

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施しているスチームヘッダの断面図である。スチームヘッダ１は、円筒形の胴部７と胴部７の両端をふさぐ蓋部８からなる横長な円筒タンクであり、円筒タンクの上部に１本の蒸気導入管２と３本の蒸気取出管３を接続している。蒸気導入管２及び蒸気取出管３は、垂直方向に延びるものであり、蒸気は蒸気導入管２では下向きに流れ、蒸気取出管３では上向きに流れる。蒸気導入管２を通してスチームヘッダ１内に導入した蒸気は、スチームヘッダで３本の蒸気取出管３に分岐し、蒸気取出管３が接続しているそれぞれの蒸気使用箇所へ分散して送られる。

スチームヘッダ１の底部には凝縮水を排出するドレン排出管５を２本接続する。２本のドレン排出管５は、スチームヘッダ１の円筒タンク底部であって、左右の蓋部８に近い位置にそれぞれ接続する。ドレン排出管５の接続位置は、蒸気導入管２の真下を避けておき、蒸気導入管２の真下よりもさらに蓋部８側に接続する。２本のドレン排出管５の途中にはそれぞれにスチームトラップ４を設けておき、液体のみをスチームヘッダ１から排出するようにしている。ドレン排出管５を接続している部分の上方には、蓋部８からスチームヘッダ１内へ向けて延びている水平板１０を設ける。

蒸気供給開始直後で装置が冷えている場合などでは、蒸気配管やスチームヘッダ１によって蒸気が冷やされると、凝縮水が発生する。発生した凝縮水６はスチームヘッダや蒸気配管の内面を流れ落ち、スチームヘッダ内の底部に集まる。また、蒸気導入管２を通ってスチームヘッダ内に送られた蒸気は、下向きに流れるエネルギーを持っているため、スチームヘッダ内の底部に衝突し、その後に横向きの流れとなる。このとき、蒸気はスチームヘッダ底部にたまっていた凝縮水を押し流すことになり、スチームヘッダ内の凝縮水６はスチームヘッダの左右端部に集まる。

ドレン排出管５は、スチームヘッダ底部の左右に設けている蓋部８の近くに接続しているため、スチームヘッダの左右端部まで押し流されてきた凝縮水はドレン排出管５を通して排出することができる。これが図４に記載した従来例のように、ドレン排出管５をスチームヘッダ底部の中央部に設けていた場合、凝縮水は蒸気によってスチームヘッダの左右端部に集まっているため、凝縮水がいつまでもスチームヘッダ内にとどまるということになっていた。しかし本発明のようにドレン排出管５をスチームヘッダ底部の左右端部に設けることで、スチームヘッダ内の凝縮水はスムーズに排出することができる。また、スチームヘッダ１内の端部に水平板１０を設けておくと、蒸気に押されてスチームヘッダの端部まで来た凝縮水は、水平板１０で動きを止められるため、凝縮水が蒸気流に押されてそのまま蒸気取出管３へ送られるということは防止できる。凝縮水をスチームヘッダ内から速やかに排出することで、スチームヘッダでのウォーターハンマの発生を抑制することができる。

図２は本発明の他の実施例おけるスチームヘッダの断面図である。基本的な構成は図１と同じであり、重複部分は説明を省略する。図２の場合、スチームヘッダ１に接続している２本のドレン排出管５は途中で合流させている。この場合、ドレン排出管の合流部分よりも下流側にスチームトラップ４を設置するならば、一つのスチームトラップで凝縮水の排出が行える。ただしその場合は、蒸気導入管２からの距離が遠い側に接続しているドレン排出管５では、ドレン排出管の合流部より上流の部分にドレンの逆流を防止する逆止防止手段９を設けておく。

ドレン排出管５は蒸気導入管２の真下を避けて設置したとしても、蒸気導入管２に近い側のドレン排出管５では、蒸気導入管２から遠い側のドレン排出管よりも蒸気が入りやすくなっている。そのため、二本のドレン排出管５を途中で合流させ、合流部よりも上流側に逆流防止手段を設けていない場合、図３に記載しているように、蒸気導入管２に近い側に接続しているドレン排出管５から入った蒸気が、蒸気導入管２から遠い側に接続しているドレン排出管５を逆流してスチームヘッダ１内に戻る流れが生じることがある。このようになると凝縮水は排出されにくくなるため、蒸気の逆流を防止する必要がある。そのため、蒸気導入管２から遠い側のドレン排出管５では、ドレン排出管５の合流部よりも上流側に逆流防止手段９を設け、蒸気の逆流を防止することで凝縮水を排出しやすくしておく。

なお、スチームヘッダ１は、蒸気導入管２と蒸気取出管３の配置をはじめから特定しておくことのできない場合もあるため、状況によっては図２とは逆に右側に蒸気導入管２を接続し、左側に蒸気取出管３を接続することもある。そのため、量産品のスチームヘッダでは、両方のドレン排出管５に逆流防止手段９を設けておくとよい。このことで、どこに蒸気導入管２を接続しても凝縮水はスムーズに排出することができる。

１スチームヘッダ
２蒸気導入管
３蒸気取出管
４スチームトラップ
５ドレン排出管
６凝縮水
７胴部
８蓋部
９逆流防止手段

Claims

円筒形の胴部と胴部の両端をふさぐ蓋部からなる横長な円筒タンクを持ち、円筒タンク上部に複数本の蒸気配管を接続した構成のスチームヘッダにおいて、円筒タンク底部であって、左右の蓋部に近い位置にスチームヘッダ内の凝縮水を排出するドレン排出管を接続したことを特徴とするスチームヘッダ。
請求項１に記載のスチームヘッダにおいて、スチームヘッダに接続するドレン排出管は、スチームヘッダへ蒸気を導入する蒸気導入管の真下を避けて接続することを特徴とするスチームヘッダ。
請求項１又は２に記載のスチームヘッダにおいて、左右の蓋部に近い位置に設けた二本のドレン排出管には、それぞれにスチームトラップを設けていることを特徴とするスチームヘッダ。
請求項１又は２に記載のスチームヘッダにおいて、左右の蓋部に近い位置に設けた二本のドレン排出管は途中で合流させるようにしておき、蒸気導入管からの距離が遠い側に接続しているドレン排出管では、ドレン排出管の合流部よりも上流側にドレンの逆流を防止する逆流防止手段を設けていることを特徴とするスチームヘッダ。
請求項１から４のいずれかに記載のスチームヘッダにおいて、蓋部からスチームヘッダ内に向けて延びている水平板を設けていることを特徴とするスチームヘッダ。