JP5472393B2 - クローズドドレン回収システム - Google Patents

Description

この発明は、負荷機器で生成した高温のドレンをドレンタンクに回収して、回収したドレンを蒸気ボイラへ供給して利用するドレン回収システムに関する。

この種のドレン回収システムとしては、特許文献１のような大気開放型のドレンタンクにドレンを回収して蒸気ボイラへ供給して利用するオープンドレン回収システムが知られている。このオープンドレン回収システムにおいては、高温高圧のドレンがドレンタンクに流入すると多量のフラッシュ蒸気が発生するため有効ドレン回収率は多くても４０％〜５０％程度である。このため特許文献１のように、フラッシュ蒸気の回収を図るために、種々の工夫がなされているが、これらの工夫にも拘わらずシステム全体としての有効ドレン回収率は制限されてしまう。なお、有効ドレン回収率とは、（ドレン戻り量−大気に放出されたフラッシュ蒸気量）／ドレン戻り量で定義される。

この課題を根本的に解消するものとして、特許文献２のような密閉型のドレンタンクにドレンを回収して蒸気ボイラへ供給して利用するクローズドドレン回収システムが知られている。このクローズドドレン回収システムは、ドレンタンクで発生したフラッシュ蒸気から熱回収することなく大気へ放出することを防止するので、有効ドレン回収率を向上させることができる。これは、ドレン戻り量に対してドレンタンクの容量を大きくすることで、さらなる回収率の向上が期待できる。

特開２００９−１５０６０３号公報 特開２００６−１０５４４２号公報

しかしながら、クローズドドレン回収システムのドレンタンクの容量を大きくすると、システムの設置スペースが広くなると共にシステムのイニシャルコストも高くなるので、ドレンタンクの小型化が課題となる。

ドレンタンクを小型化すると、負荷変動が起き単位時間当たりのドレンの戻り量が多くなった場合、戻ってきたドレン全てをドレンタンクに収容できず、余剰ドレンを大気開放型の補給水タンクへ逃がしたりドレンタンクで発生したフラッシュ蒸気（ドレンタンクの加圧蒸気を含む）を補給水タンクへ放出しなければならない。またドレンタンクでは、ドレンの自圧送水の際に発生したフラッシュ蒸気を補給水タンクへ放出する。これらの余剰ドレンやフラッシュ蒸気が補給水タンクへ放出された場合、これらの持つ熱を完全に回収することができず、有効ドレン回収率が低下してしまうというクローズドドレン回収システム特有の課題がある。

この発明が解決しようとする課題は、有効ドレン回収率を低下させることなくドレンタンクの小型化を実現できるクローズドドレン回収システムを提供することである。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、蒸気を負荷機器へ供給する蒸気ボイラと、ドレン戻りラインを通して前記負荷機器から排出されるドレンを貯留し、ドレン供給ラインを通して貯留したドレンを前記蒸気ボイラへ供給する密閉型のドレンタンクと、補給水ラインを通して補給水を前記ドレンタンクへ供給する大気開放型の補給水タンクとを備えるクローズドドレン回収システムであって、
一端側が前記ドレンタンクに接続され前記ドレンタンク内の第一フラッシュ蒸気を前記補給水タンクへ導入する蒸気導入ラインと、
一端側が前記ドレン戻りラインに接続され前記負荷機器からの余剰ドレンを前記補給水タンクへ導入する余剰ドレン導入ラインと、
前記ドレン戻りラインにおける前記余剰ドレン導入ラインとの接続部の下流側に設けられる第一弁と、
前記余剰ドレン導入ラインに設けられる第二弁と、
前記補給水タンクに設けられ、前記第一フラッシュ蒸気および／または前記余剰ドレンから発生する第二フラッシュ蒸気を前記補給水タンク内の補給水と接触させて凝縮させる凝縮装置を備え、
前記凝縮装置は、混合手段および循環手段を備え、
前記混合手段は、散水器を備え、前記第一フラッシュ蒸気および／または前記第二フラッシュ蒸気を前記散水器から散水される補給水と接触させ凝縮させる混合部と、前記混合部の凝縮水を前記補給水タンクの液相部内へ導く導水部とを含んで構成され、
前記循環手段は、循環ポンプを備え、前記補給水タンク内下部の補給水を前記散水器へ導く循環ラインを含んで構成されることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、前記凝縮装置により、前記第一フラッシュ蒸気および／または前記余剰ドレンから発生する第二フラッシュ蒸気が前記補給水タンク内の補給水と接触して凝縮するので、フラッシュ蒸気が大気中に逃げることによる有効ドレン回収率の低下を防止しながら前記ドレンタンクを小型化することができる。また、前記循環手段により、補給水を循環させながら接触させるので、前記補給水タンク内の補給水温度を１００℃未満で均一化でき、かつタンク内下部の比較的低温の水と接触させることができるようになるため、より多くのフラッシュ蒸気を凝縮させることができると共に、前記混合手段により、フラッシュ蒸気と補給水との接触をし易くして、フラッシュ蒸気を効率よく凝縮させることができ、前記ドレンタンクをより一層小型化できる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記蒸気導入ラインおよび前記余剰ドレン導入ラインを備え、
前記凝縮装置が前記蒸気導入ラインおよび前記余剰ドレン導入ラインの前記補給水タンクの接続部に設けられることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、第一フラッシュ蒸気および第二フラッシュ蒸気の凝縮を行うことができ、前記ドレンタンクをより一層小型化できるという効果を奏する。

この発明によれば、有効ドレン回収率を低下させることなくドレンタンクの小型化を実現するクローズドドレン回収システムを提供することができる。

この発明を実施したドレン回収システムの実施例１の概略構成図である。 同実施例１の凝縮装置の断面による概略構成図である。 同実施例１の第一弁の制御プログラムを説明するフローチャート図である。 同実施例１の第二弁の制御プログラムを説明するフローチャート図である。 同実施例１の補給水ポンプの制御プログラムを説明するフローチャート図である。 同実施例１のドレンポンプの制御プログラムを説明するフローチャート図である。 同実施例１の第三弁の制御プログラムを説明するフローチャート図である。 同実施例１の第四弁の制御プログラムを説明するフローチャート図である。 同実施例１の第五弁の制御プログラムを説明するフローチャート図である。 同実施例１の循環ポンプの制御プログラムを説明するフローチャート図である。 この発明を実施したドレン回収システムの実施例２の凝縮装置を示す断面による概略構成図である。 この発明を実施したドレン回収システムの実施例３の概略構成図である。 同実施例３の凝縮装置を示す断面による概略構成図である。 この発明を実施したドレン回収システムの実施例４の概略構成図である。 この発明を実施したドレン回収システムの実施例５の概略構成図である。 この発明を実施したドレン回収システムの実施例６の概略構成図である。

つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、蒸気ボイラの蒸気使用機器である負荷機器から回収したドレンを蒸気ボイラへ供給して利用するクローズドドレン回収システム（以下、オープンドレン回収システムと区別する必要が無い場合、単にドレン回収システムという。）に好適に実施される。

この実施の形態を具体的に説明する。この実施の形態のドレンシ回収ステムは、蒸気を負荷機器へ供給する蒸気ボイラと、ドレン戻りラインを通して負荷機器から排出されるドレンを貯留し、ドレン供給ラインを通して貯留したドレンを蒸気ボイラへ供給する密閉型のドレンタンクと、補給水ラインを通して補給水をドレンタンクへ供給する大気開放型の補給水タンクとを備えている。

このドレン回収システムは、さらに、ドレンタンク内の第一フラッシュ蒸気を補給水タンクへ導入する蒸気導入ラインと、ドレンタンクからまたは負荷機器からの余剰ドレンを前記補給水タンクへ導入する余剰ドレン導入ラインを備えている。余剰ドレンは、ドレンタンク内の水位が設定水位を超過する場合などドレンタンク内にドレンを導入できない場合に、ドレンタンクから補給水タンクへ導くドレンを意味する。蒸気導入ラインには、ドレンタンク内の圧力が設定圧力を超過するか、またはドレンタンク内水位が設定水位を超過すると開く弁を備える。

負荷機器からのドレンがドレンの圧力より低く大気圧を超過する圧力のドレンタンクへ流入すると、ドレンタンク内でフラッシュ蒸気が発生する。このフラッシュ蒸気を第一フラッシュ蒸気と称する。この第一フラッシュ蒸気の量は、ドレンタンクを小型化するほど増加する。この出願明細書においては、ドレンタンク内を所定の圧力に加圧するために蒸気ボイラからドレンタンクへ導入される加圧蒸気を第一フラッシュ蒸気に含むものとして説明している。

前記余剰ドレン導入ラインは、つぎの二つの形態を含む。第一の形態は、余剰ドレンを、ドレンタンクを経由して補給水タンクへ導く余剰ドレン間接回収手段を構成するものである。第二の形態は、余剰ドレンを、ドレンタンクを経由することなくドレン戻りラインから補給水タンクへ導く余剰ドレン直接回収手段を構成するものである。余剰ドレン導入ラインには、補給水タンクへの余剰ドレンの流入を制御する開閉弁を備える。また、間接回収手段においては、ドレン戻りラインにドレンタンクへのドレンの流入を制御する開閉弁を備える。

いずれの形態においても、余剰ドレン導入ラインを通して大気圧を越える余剰ドレンが補給水タンクに導入されると、余剰ドレンが大気圧の補給水タンクの補給水または空気と接触してフラッシュ蒸気が発生する。このフラッシュ蒸気を第二フラッシュ蒸気と称する
。この第二フラッシュ蒸気の量は、ドレンタンクの小型化に伴い、余剰ドレンが増加するに連れて増加する。

そして、この実施の形態の特徴とするところは、第一フラッシュ蒸気および余剰ドレンから発生する第二フラッシュ蒸気を補給水タンク内の補給水と接触させて凝縮させる凝縮装置を補給水タンクに備えたことにある。この凝縮装置は、好ましくは、第一フラッシュ蒸気を凝縮させる第一凝縮装置と、第二フラッシュ蒸気を凝縮させる第二凝縮装置とを別の凝縮装置とするが、一つの凝縮装置とすることもできる。

この実施の形態によれば、第一フラッシュ蒸気および第二フラッシュ蒸気は、凝縮装置により補給水と接触して凝縮されて、補給水タンクの補給水に回収されるので、ドレン戻り量を同じとした場合、凝縮装置を備えないシステムと比較して、ドレンタンクを小容量化、小型化できる。なお、第一フラッシュ蒸気および／または第二フラッシュ蒸気が補給水と接触した際にフラッシュ蒸気が発生するが、このフラッシュ蒸気は、この発明実施の形態では、第一フラッシュ蒸気および／または第二フラッシュ蒸気に含めるものとする。

この実施の形態のドレン回収システムにおいては、第一凝縮装置および第二凝縮装置のいずれか一方を備えないものとすることができる。この場合、発生量が少ない方の第一フラッシュ蒸気または第二フラッシュ蒸気に対応する凝縮装置を備えないものとする。こうすることで、システム全体としてのフラッシュ蒸気の回収量を多くすることができる。フラッシュ蒸気の回収率を上げることは、ドレンタンクの小型化につながる。

この実施の形態においては、凝縮装置は、好ましくは、補給水を補給水タンク内で循環させながら第一フラッシュ蒸気および／または第二フラッシュ蒸気と接触させ、混合させるように構成される。補給水を補給水タンク内で循環させる形態として、好ましくは、一端が補給水タンクの下部と接続され、他端がフラッシュ蒸気との接触混合部と接続され、循環ポンプを有する循環ラインによって補給水を循環させるものとする。

補給水タンク内の補給水を循環させないと、補給水の第一フラッシュ蒸気および／または第二フラッシュ蒸気との接触部分が高温となる。その温度が１００℃以上となると、フラッシュ蒸気を凝縮して回収できない。補給水を循環させながらフラッシュ蒸気と補給水とを接触させることで、補給水タンク内の補給水温度を１００℃未満の比較的低温で均一化することができ、より多くのフラッシュ蒸気を凝縮して回収できる。なお、第一フラッシュ蒸気を第一凝縮装置で補給水と接触混合させて補給水タンク内へ導くことにより、第一フラッシュ蒸気を直接補給水タンク内の補給水へ導くものと比較してより確実にタンク内の低温水と接触させることができる。

また、この実施の形態においては、凝縮装置は、好ましくは、混合手段および循環手段を備える。そして、混合手段は、補給水を散水する散水器を備え、第一フラッシュ蒸気および／または第二フラッシュ蒸気を散水器から散水される補給水と接触させ凝縮させる混合部（接触混合部と称することができる。）と、混合部の凝縮水を補給水タンクの液相部内へ導く導水部とを含んで構成される。また、循環手段は、循環ポンプを備え、補給水タンク内下部の補給水を前記散水器へ導く循環ラインを含んで構成される。

このように構成すると、混合手段の散水器の散水機能により、フラッシュ蒸気と補給水とが接触し易くなり、フラッシュ蒸気を効率よく凝縮させることができる。散水器は、補給水をシャワー状に噴出したり、霧状に噴出するものを含む。

この好ましい実施の形態において、第二凝縮装置の混合部には、ドレンを散水する第二の散水器を設けることができる。このように構成すると、混合部内でドレンと補給水との
接触の機会が多くなり、これに伴い発生する第二フラッシュ蒸気と補給水とが接触し易くなり、第二フラッシュ蒸気を効率よく凝縮させることができる。

また、この実施の形態においては、好ましくは、補給水とフラッシュ蒸気との接触を促進する接触熱交換部材（接触熱交換促進部材と称することができる。）を混合部に設けることように構成する。そして、第一散水器からの補給水が接触熱交換部材の上方から接触熱交換部材へ導かれ、フラッシュ蒸気が接触熱交換部材の下方から接触熱交換部材へと導かれるように構成する。

この接触熱交換部材は、通気性および通水性を有し、内部において散水された補給水とフラッシュ蒸気との接触熱交換を促進する機能を有するもので、好ましくは、デミスタを用いることができる。ここでは、デミスタとは、メッシュ状部材によって補給水を微粒化させフラッシュ蒸気との接触面積を広くすると共に補給水の落下速度を遅くする機能を有するものをいう。なお、接触熱交換部材は、デミスタに限定されないものであり、このデミスタと類似の機能を有する冷却塔に用いるエリミネータを用いることができる。

この好ましい実施の形態では、接触熱交換部材において散水器からの霧状の補給水が捕集され、落下速度が低下し、これによりフラッシュ蒸気との接触の機会が増大して、フラッシュ蒸気の冷却、凝縮が効果的に行われる。

さらに、この実施の形態においては、好ましくは、前記の余剰ドレン直接回収手段を、ドレン戻りラインに設けられる開閉可能な第一弁と、ドレン戻りラインの第一弁の上流側と補給水タンクとの間に接続される余剰ドレン導入ラインと、余剰ドレン導入ラインに設けられる開閉可能な第二弁とを備えるものとすることができる。そして、第一弁を開き、第二弁を閉じる第一開閉状態と、第一弁を閉じ、第二弁を開く第二開閉状態とを選択可能に構成し、第二開閉状態として余剰ドレンを凝縮装置を介して補給水タンクに導入するように構成する。

この余剰ドレン直接回収手段を備えることにより、ドレンタンクにてドレンを収容できない異常時において第二開閉状態とすることで、ドレンタンクに収容できない余剰ドレンをドレンタンクを経由することなく補給水タンクに導入することができる。その結果、余剰ドレンを直接ドレンタンクに導くシステムと比較して、ドレンタンクを小型化できる。そして、導入により生ずる第二フラッシュ蒸気の凝縮が凝縮装置にて行われ、第二フラッシュ蒸気を回収することができる。

この余剰ドレン直接回収の構成を備える実施の形態においては、好ましくは、余剰ドレン導入ラインに設けられる凝縮装置には、分離板に流入余剰ドレンを衝突させて蒸気を分離させる蒸気分離部を混合部の接触熱交換部材の下方に設ける。このように構成することにより、余剰ドレン導入ラインから流入する蒸気とドレンとの２相流となっているドレンが分離板に衝突するので、ドレンから蒸気を効果的に分離できる。その結果、分離した蒸気と補給水との接触による凝縮が促進される

以上説明した実施の形態において、ドレンタンク内の第一フラッシュ蒸気は、好ましくは、ドレンタンク内の気相部にドレンタンク内下部の比較的低温のドレンを散水して接触させることにより、ドレンタンク内にて回収するように構成することができる。

また、この実施の形態においては、ドレンタンク内圧力に応じて開閉する加圧弁を有し、蒸気ボイラ（蒸気ボイラの蒸気出口に設けられるスチームヘッダを含む）からドレンタンクへ大気圧を超える圧力の加圧蒸気を供給する加圧蒸気ラインを備えることができる。加圧弁は、機械式に圧力に応答して開閉する弁，または圧力センサにより電気的に開閉す
る弁とする。また、加圧弁は、供給蒸気量または供給蒸気圧を調整する機能と蒸気を遮断する機能を有する単一の弁とするが、供給蒸気量または供給蒸気圧を調整する弁と、蒸気を遮断する弁とから構成することもできる。この加圧蒸気ラインを備えることにより、ドレンタンク内へ蒸気を供給して飽和圧力以上に保つことで、第一フラッシュ蒸気の発生量を少なくできる。

ここで、この発明の実施の形態のドレンシ回収ステムを構成する構成要素を説明する。蒸気ボイラおよび負荷機器は、特定の形式、構造のものに限定されない。

また、ドレンタンクは、密閉型のものであればよく、特定の構造のものに限定されない。補給水タンクは、開放型のものであればよく、特定の構造のものに限定されない。

また、余剰ドレン導入ラインおよびドレン戻りラインに設ける開閉弁は、モータバルブや電磁弁やエア駆動バルブを用いることができる。

ついで、この発明の実施例１のドレン回収システム１を図１〜図１０に従い説明する。

＜実施例１の構成＞
この実施例１のドレン回収システム１は、蒸気ボイラ２と、ドレン戻しライン３と、ドレンタンク４と、補給水ライン５と、ドレン供給ライン６と、補給水タンク７と、余剰ドレン導入ラインとしてのドレン逃がしライン８と、加圧蒸気ライン９と、蒸気導入ラインとしての圧力逃がしライン（蒸気逃がしラインと称することができる。）１０と、ドレン循環ライン１１と、制御手段としての制御器１２とを主要部として備えている。蒸気ボイラ２は、蒸気を使用する負荷機器１３へ蒸気供給ライン２Ａを通して供給するものである。図１において、一点鎖線Ｙで囲む部分は、ドレン回収装置として一体的に構成されている。

ドレン戻しライン３は、負荷機器１３から排出されるドレンを、スチームトラップ（図示省略）を介してドレンタンク４へ供給するもので、ノーマルクローズのモータバルブからなるドレン戻し弁としての第一弁Ｖ１を備えている。

ドレンタンク４は、密閉型に構成され、貯留したドレンを、ドレンポンプ１４を有するドレン供給ライン６を通して蒸気ボイラ２へ供給するものである。ドレンタンク４には、水面計１５が気相部同士を連通する第一連通管１６と液相部同士を連通する第二連通管１７とで接続されている。第一連通管１６には、ドレンタンク４内の圧力を検出する第一圧力検出器としての圧力センサ１８を設けている。この圧力センサ１８は、ドレンタンク４または水面計１５の液相部（または気相部）に設けても良い。

また、水面計１５には、水面計１５内の水位を検出する第一水位検出器としての差圧式の水位センサ１９と、水位センサ１９をバックアップするように異常水位を検出する第二水位検出器としてのフロートスイッチ２０と、圧力センサ１８をバックアップするように異常圧力を検出する第二圧力検出器としての開閉スイッチ式の圧力スイッチ２１とを備えている。この圧力スイッチ２１もドレンタンク４に設けても良い。この圧力スイッチは、複数設けることができる。

補給水ライン５は、補給水ポンプ２２と、補給水タンク７方向の流れを阻止する第一逆止弁２３とを有し、大気開放型の補給水タンク７内に貯留された補給水をドレンタンク４へ供給するものである。補給水タンク７内の液相部７Ａの上面には、補給水が大気と接触して再溶存することを防止するビーズ等の再溶存防止部材（図示省略）を浮かべている。

補給水タンク７には、脱気水（または非脱気水）を供給する補給水補充ライン２４を備えており、図示省略の水位検出器により補給水タンク７内の水位が設定水位となるように補給水補充ライン２４の流量を調整する。

ドレン供給ライン６には、ドレンポンプ１４と、ドレンポンプ１４方向の流れを阻止する第二逆止弁２５とを設けている。そして、ドレン供給ライン６のドレンポンプ１４出口側とドレンタンク４との間に、ドレンタンク４内のドレンを循環させるドレン循環ライン１１（ドレン供給ライン６の一部を含む）を設けている。ドレン循環ライン１１の循環量は、ドレンポンプ１４の冷却に必要な最低限の流量である最小流量（ミニマムフロー）以上としている。

ドレン循環ライン１１は、ドレンタンク４内の気相部にドレンを霧状に噴射するノズルを有する噴射部としての噴出管（噴射器と称することができる。）２６を備える第一循環ライン１１Ａと、ドレンタンク４内の液相部にドレンを戻す第二循環ライン１１Ｂとを含んで構成されている。第一循環ライン１１Ａには、モータバルブからなる第五弁Ｖ５を設け、第二循環ライン１１Ｂには、第五弁Ｖ５閉時の第二循環ライン１１Ｂの流量（ミニマムフロー）を調整する流通抵抗としてのオリフィス２７を設けている。また、第二循環ライン１１Ｂを構成する流路（ドレンタンク４内，ドレン供給ライン６を含む）の適所（実施例１では、ドレン供給ライン６のドレンタンク４とドレンポンプ１４との間）に蒸気ボイラ２へ供給するドレンの温度を検出する第一温度センサとしての第一温度センサ２８を設けている。

ドレン逃がしライン８は、負荷機器１３からの余剰ドレンを補給水タンク７へ導入する機能をなすものである。余剰ドレンとは、何らかの理由で、ドレンタンク４に収容することができなかったドレンを意味している。このドレン逃がしライン８は、ドレン戻しライン３の第一弁Ｖ１の上流側と補給水タンク７とを接続し、ノーマルオープンのモータバルブからなるドレン逃がし弁としての第二弁Ｖ２を設けている。

加圧蒸気ライン９は、蒸気ボイラ２の蒸気出口側である蒸気供給ライン２Ａとドレンタンク４とを接続し、加圧弁としてのモータバルブからなる第三弁Ｖ３を設けている。なお、第三弁Ｖ３の一次側に必要に応じて減圧弁（図示省略）を設ける。

圧力逃がしライン１０は、ドレンタンク４内の第一フラッシュ蒸気を前記補給水タンクへ導入する機能を有する。第一フラッシュ蒸気とは、負荷機器１３からのドレンがドレンタンク４内へ流入する際に発生するフラッシュ蒸気である。この第一フラッシュ蒸気には、加圧蒸気ライン９を通してドレンタンク４内へ導入された加圧蒸気と区別がつかないので、この発明では、第一フラッシュ蒸気に加圧蒸気を含めている。

この圧力逃がしライン１０は、ドレンタンク４の気相部と補給水タンク７とを接続し、設定圧以上で開く圧力逃がし弁としての圧力調整弁２９と、この圧力調整弁２９と並列に接続するモータバルブからなる第四弁Ｖ４を設けている。第四弁Ｖ４は、圧力センサ１８により圧力調整弁の作動圧力（第一作動圧力）より高い作動圧力（第二作動圧力）で開き、第二作動圧力よりディファレンシャル分低い圧力で閉じると共に、圧力スイッチ２１により第二作動圧力より高い作動圧力（第三作動圧力）で閉じ、第三作動圧力よりディファレンシャル分低い圧力で開く開閉弁である。第一作動圧力，第二作動圧力ＰＨ，第三作動圧力ＰＨＨは、それぞれ例えば０．７８MPa，０．８３MPa，０．９MPaとするが、これに
限定されるものではない。

ここで、圧力調整弁２９は、特許文献１に記載のような電気的に作動するモータバルブ
などの開閉弁に限定されることなく、電気的に作動するのではなく、機械的に開閉する圧力調整弁とすることができる。また、開閉弁は、好ましくは、圧力検出器により電気的に作動する開閉弁とするが、機械的に圧力に応答して開閉する圧力調整弁とすることができる。

補給水タンク７と蒸気ボイラ２との間には、ドレンポンプ１４が停止して、蒸気ボイラ２へドレンが供給できないとき、補給水タンク７の補給水を蒸気ボイラ２へ供給する予備給水ライン３０を設けている。この予備給水ライン３０には、蒸気ボイラ２に付属している補助ポンプ３１と、補助ポンプ３１方向の流れを阻止する第三逆止弁３２とを設けている。

また、補給水タンク７には、第一凝縮装置３３を設けている。第一凝縮装置３３は、圧力逃がしライン１０を通して補給水タンク７に導入される第一フラッシュ蒸気と、循環する補給水タンク７内の比較的低温の補給水とを接触させて凝縮させる機能を有する装置である。

第一凝縮装置３３、具体的には、図１および図２に示す構造を有している。第一凝縮装置３３は、混合手段３４および循環手段３５を備えている。混合手段３４は、二分割構成の筒状本体３６の上部本体体３６Ａを、第一フラッシュ蒸気を散水器３７から散水される補給水と接触させて凝縮させる混合部３８として形成している。混合部３８には、上方から順に、散水器３７，デミスタからなる接触混合部材３８Ａ，圧力逃がしライン１０が接続される接続部４０，混合部３８にて生成された凝縮水を補給水タンク７の液相部７Ａ内へ導く筒状の導水部４１を配設している。

散水器３７は、補給水を上方に向けてシャワー上に噴出する多数の噴出孔３７Ａを備えている。なお、散水器３７の補給水噴射方向を含めた散水構造は、図示のものに限定されない。接触熱交換部材３８Ａは、混合部３８の上方空間と下方空間とを仕切るように配設されている。

接続部４０は、先端を閉じた筒状に形成され、下面側に導入口４０Ａを形成している。この接続部４０の先端は、２相流のドレンが導入されたとき、ドレンが衝突して、ドレンから蒸気を分離する分離板４０Ｂとして機能する。また、導水部４０は、蒸気やドレンが直ちに導水部４１内へ入らないように、上端を閉止し、周面に複数の導水口４１Ａを形成している。この接続部４０は、この発明の蒸気分離部を構成する。なお、蒸気分離部は、第一凝縮装置３３においては、ドレンではなく、第一フラッシュ蒸気が導入されるので、必ずしも必要としない。

そして、導水口４１Ａの下端は、混合部３８の内底面を構成する後記仕切板４２の上面よりも高くして、混合部３８内底部に凝縮水を貯留するように構成している。さらに、混合部３８内での酸素の再溶存を防止するために、センサ（図示省略）により貯留した凝縮水の温度を検出し、検出温度が９５〜１００℃となるように、循環ライン４８に設けた流量調整手段（図示省略）により補給水の循環量調整するようにしている。この流量調整手段は、手動で調整しても良いが、制御器１２により自動的に調整してもよい。

導水部４１は、筒状本体３６の上部本体３６Ａと下部本体３６Ｂとをその接合部において仕切る仕切板４２および４３にて保持されている。下部本体３６Ｂには、圧力逃がしライン１０が分岐して接続される蒸気導入孔４４と、補給水タンク７の気相部７Ｂに連通する第一蒸気導出孔４５とを設け、導水部４１の周面には第二蒸気導出孔４１Ｂを設けている。第一蒸気導出孔４５および第二蒸気導出孔４１Ｂは、導水部４１内に存在する蒸気を補給水タンク７の気相部７Ｂに導き、気相部７Ｂに微量の蒸気を存在させることで、酸素
の再溶存を防止するためのものである。

蒸気導入孔４４は、ドレン戻りライン３の途中から分岐された分岐ライン（図示省略）から一部の蒸気を取り出して下部本体３６Ｂ内へ導き、第一蒸気導出口４５から補給水タンク７の気相部７Ａに導くことで、補給水タンク７内の空気をパージするためのものである。下部本体３６Ｂ内へ導く蒸気は、蒸気ボイラ２において発生する蒸気の一部を蒸気ボイラ２から直接取り出したものとすることができる。第二蒸気導出孔４１Ｂは、導水部４１を通過する液体に含まれる蒸気を気相部７Ｂへ導くためものである。

図１を参照して、循環手段３５は、循環ポンプ４７を備え、補給水タンク７内下部の補給水を散水器３７へ導く補給水循環ライン４８を含んで構成されている。また、補給水タンク７には、補給水タンク７内の補給水温度を検出する第二温度検出器としての第二温度センサ５０を備えている。

また、補給水タンク７には、第一凝縮装置３３と同じ構造の第二凝縮装置３９を設けている。第二凝縮装置３９は、ドレン逃がしライン８を通して補給水タンク７に導入される余剰ドレンによって発生する第二フラッシュ蒸気と、循環する補給水タンク７内の比較的低温の補給水とを接触させて凝縮させる機能を有する装置である。第二凝縮装置３９の構造は、図２に示す第一凝縮装置と同じであるので、その説明を省略する。

制御器１２は、圧力センサ１８，水位センサ１９，フロートスイッチ２０，圧力スイッチ２１，第一温度センサ２８，第二温度センサ５０などからの信号を入力して、予め記憶している制御手順に基づき、第一弁Ｖ１〜第五弁Ｖ５，ドレンポンプ１４、補給水ポンプ２２などを制御する。なお、補助ポンプ３１は、蒸気ボイラ２側の制御器で制御しているが、制御器１２で制御するように構成することもできる。

制御器１２の制御手順には、ドレンタンク内圧力制御手順，水位・ドレン温度制御手順，ドレン循環ライン１１の循環を制御するドレン循環制御手順，補給水温度制御手順などが含まれている。

ドレンタンク内圧力制御手順は、圧力センサ１８が圧力調整弁２９の作動圧力（第一作動圧力）より高い第二作動圧力ＰＨを検出すると第四弁Ｖ４を開き、圧力スイッチ２１が第二作動圧力ＰＨより高い第三作動圧力ＰＨＨを検出すると、第四弁Ｖ４を閉じ、加圧蒸気ライン９を閉じると共に、第一弁Ｖ１を閉じ、第二弁Ｖ２を開く手順である。なお、第一作動圧力は、第二設定圧力ＰＬより高く設定される。この制御手順は、図３，図４，図８の制御手順で実現している。

水位・ドレン温度制御手順は、つぎの第一制御と第二制御とを含んでいる。第一制御は、第一温度センサ２８による検出温度が第一設定温度ＴＨ超過で補給水ポンプ２２を駆動し、第一設定温度ＴＨ以下で補給水ポンプ２２を停止し、補給水ポンプ２２の駆動時、水位センサ１９の検出水位が第一設定水位ＬＨＨ超過で補給水ポンプ２２を停止して、第一弁Ｖ１および第二弁Ｖ２を第二開閉状態とすると共に、第一設定水位ＬＨＨ以下で補給水ポンプ２２を駆動して第一弁Ｖ１および第二弁Ｖ２を第一開閉状態とする制御である。

第二制御は、補給水ポンプ２２の駆動時、第一温度センサ２８による検出温度が第一設定温度ＴＨより高い第二設定温度ＴＨＨ超過で、第一弁Ｖ１および第二弁Ｖ２を第二開閉状態とすると共に、第二設定温度ＴＨＨ以下で第一弁Ｖ１および第二弁Ｖ２を第一開閉状態とする制御である。これらの第一制御および第二制御は、図３，図４および図６の制御手順で実現している。

この実施例１では、第一設定温度ＴＨ，第二設定温度ＴＨＨをそれぞれ１７０℃，１７５℃としているが、システムの構成や運転条件に応じて、温度は、１００〜２２０℃の範囲で適宜設定可能である。

ドレン循環制御手順は、第一温度センサ２８の検出温度が第一設定温度ＴＨを超過する（または以上となる）か、第一設定温度ＴＨより低い第三設定温度ＴＬ未満（または以下）のとき、第一循環路１１Ａによるドレン循環を停止する手順と、第一圧力検出器１８の検出圧力が第一設定圧力ＰＨを超過する（または以上となる）と第一循環路１１Ａによるドレン循環を行う手順とを含んでいる。このドレン循環制御手順の一例を図９に示す。

補給水温度制御手順は、第二温度センサ５０による検出温度が第四設定温度Ｔ４超過で循環ポンプ４７を停止し、第四設定温度Ｔ４よりディファレンシャル分低い温度以下で循環ポンプ４７を駆動する制御手順である。この補給水温度制御手順は、循環ポンプ４７を駆動することにより補給水タンク７内の水温を均一化し、より多くのフラッシュ蒸気の回収を促進すると共に、補給水タンク７内の水温が第四設定温度Ｔ４を超過することによる振動発生等を防止する。この補給水温度制御手順の一例を図１０に示す。

また、具体的な実施例１の第一弁Ｖ１の制御手順，第二弁Ｖ２の制御手順，補給水ポンプ２２の制御手順，ドレンポンプ１４の制御手順第三弁Ｖ３の制御手順，第四弁Ｖ４の制御手順，第五弁Ｖ５の制御手順，循環ポンプ４７の制御手順は、それぞれ図３，図４，図５，図６，図７，図８，図９，図１０に示している。

＜実施例１の基本的動作＞
（水位・ドレン温度制御）
ここで、実施例１の水位・ドレン温度制御手順による動作を図１〜図６に基づき説明する。図１を参照して、負荷機器１３においては、ボイラ２から供給された蒸気が液化する。液化したドレンは、ドレン戻しライン３を通して、ドレンタンク４へ流入しようとする。

図３および図４を参照して、システムの運転スイッチ（図示省略）がＯＮされると、処理ステップＳ１（以下、処理ステップＳＮを単にＳＮと称する。），Ｓ１１において、第一弁Ｖ１を閉じ，第二弁Ｖ２を開き（第二開閉状態）、Ｓ２，Ｓ１２へ移行して、圧力スイッチ２１がＯＮしているかどうかを判定する。水面計１５内の圧力が異常高圧設定圧力（後記第一設定圧力ＰＨより高い設定圧力）以上となると、圧力スイッチ２１がＯＮするので、Ｓ２，Ｓ１２でＹＥＳが判定され、Ｓ１，Ｓ１１に戻って第二開閉状態を維持する。

こうして、ドレンタンク４内の圧力が異常高圧のときは、負荷機器１３からのドレンはドレンタンクへ流入することが防止され、代わりに補給水タンク７へ流入する。その結果、ドレンタンク４内の圧力が異常高圧であっても負荷機器１３の運転を継続しながらドレンが補給水タンク７へ回収される。このドレンの回収は、前述のように、第二凝縮装置３９を通して行われる。この第二凝縮装置３９では、ドレンが補給水タンク７へ流入する際に発生する第二フラッシュ蒸気の回収が行われるが、その詳細な動作は、後述する。

このとき、図６のＳ３２においてもＹＥＳが判定されるので、ドレンポンプ１４が停止され、ドレンタンク４から蒸気ボイラ２への給水が停止される。しかしながら、蒸気ボイラ２の制御器（図示省略）は、ドレンタンク４からの給水が無いことを判定すると、補助ポンプ３１を駆動する。その結果、補給水タンク７から蒸気ボイラ２への給水が継続されるので、蒸気ボイラ２の運転も継続され、負荷機器１３での蒸気の継続使用が可能となる。

図３，図４に戻ってＳ２，Ｓ１２でＮＯが判定されると、Ｓ３，Ｓ１３へ移行して、フロートスイッチ２０が異常高設定水位（後記第一設定水位ＬＨＨより高い設定水位）以上を検出しているかどうかを判定する。水面計１５内の水位が異常高設定水位以上となると、Ｓ３，Ｓ１３でＹＥＳが判定され、Ｓ１，Ｓ１１に戻って第二開閉状態を維持する。なお、水位センサ１９が正常に作動しているときは、フロートスイッチ２０が作動することは無く、Ｓ３，Ｓ１３でＹＥＳが判定されることはない。

こうして、ドレンタンク４内の水位が異常高水位のときも、ドレンタンク４内の圧力が異常高圧のときと同様に、負荷機器１３の運転を継続しながらドレンが補給水タンク７へ回収される。このとき、ドレンポンプ１４が停止されるが、補助ポンプ３１の駆動により、蒸気ボイラ２の運転が継続されるのは、ドレンタンク４内の水位が異常高水位のときと同様である。

Ｓ３，Ｓ１３でＮＯが判定されると、Ｓ４，Ｓ１４へ移行し、水位センサ１９が第一設定水位ＬＨＨの超過（ＬＨＨよりディファレンシャル分高い値）を検出しているかどうかを判定する。水面計１５内の水位が第一設定水位ＬＨＨを超過すると、Ｓ４，Ｓ１４でＹＥＳが判定され、Ｓ１，Ｓ１１に戻って第二開閉状態を維持する。

こうして、ドレンタンク４内の水位が第一設定水位ＬＨＨを超過すると、ドレンタンク４内へのドレンの流入が阻止され、ドレンタンク４内が異常高水位となることが防止される。そして、ドレンタンク４内の圧力が異常高圧のときと同様に、負荷機器１３の運転を継続しながらドレンが補給水タンク７へ回収される。このとき、ドレンポンプ１４が停止されるが、補助ポンプ３１の駆動により、蒸気ボイラ２の運転が継続されるのは、ドレンタンク４内の水位が異常高水位のときと同様である。

そして、水位センサ１９の検出水位が第一設定水位ＬＨＨ以下を検出すると、Ｓ４，Ｓ１４でＮＯが判定され、Ｓ５，Ｓ１５へ移行して、温度センサ２８の検出温度が第二設定温度ＴＨＨを超過（ＴＨＨよりディファレンシャル分高い値を検出）かどうかを判定する。Ｓ５，Ｓ１５でＹＥＳが判定されると、Ｓ１，Ｓ１１へ移行して、第二開閉状態を維持する。そして、温度センサ２８の検出温度が第二設定温度ＴＨＨ以下を検出すると、Ｓ５，Ｓ１５でＮＯが判定され、Ｓ６，Ｓ１６へ移行して、第一弁Ｖ１を開き、第二弁を閉じ（第一開閉状態）、負荷機器１３からのドレンがドレンタンク４へ流入する。

こうして、Ｓ５，Ｓ１５の処理により、ドレンタンク４へは温度センサ２８の検出温度が第二設定温度ＴＨＨを超過すると、ドレンタンク４内へ高温のドレンの流入が阻止されることで、ドレンタンク４内のドレン温度が第二設定温度ＴＨＨを超過することが阻止される。このドレン流入阻止の動作とつぎに説明する補給水ポンプ２２の制御によるドレンの冷却動作により、ドレンタンク４内のドレン温度の速やかな低下が実現される。

つぎに補給水ポンプ２２の動作を図５に基づき説明する。Ｓ２１で補給水ポンプ２２を停止する。ついで、Ｓ２２で、圧力スイッチ２１がＯＮかどうかを判定する。ＹＥＳの場合、Ｓ２１へ移行して、給水ポンプ２１を停止し、ＮＯの場合、Ｓ２３へ移行して、フロートスイッチ２０が異常高設定水位を検出しているかどうかを判定する。

Ｓ２３で、ＹＥＳが判定されると、補給水ポンプ２２を停止する。Ｓ２３でＮＯが判定されると、Ｓ２４へ移行して、水位センサ１９が第一設定水位ＬＨＨ（＞ＬＨ）の超過を検出（ＬＨＨよりディファレンシャル分高い値を検出）しているかどうかを判定する。ＹＥＳの場合、Ｓ２１へ移行して補給水ポンプ２２を停止する。

後記のように、ドレンポンプ１４の駆動により、ドレンタンク４内の水位が低下し、検出水位が第一設定水位ＬＨＨ以下となると、Ｓ２４でＮＯが判定され、Ｓ２５へ移行して、第一温度センサ２８の検出温度が第一設定温度ＴＨ（＜ＴＨＨ）の超過（ＴＨよりディファレンシャル分高い値を検出）かどうかを判定する。検出温度が第一設定温度ＴＨを超過し、Ｓ２５でＹＥＳが判定されると、Ｓ２７へ移行して、補給水ポンプ２２を駆動す
る。この補給水ポンプ２２の駆動により、補給水タンク７から低温の補給水がドレンタンク４内へ補給される。

第一温度センサ２８の検出温度が第一設定温度ＴＨ以下となり、Ｓ２５でＮＯが判定されると、Ｓ２６へ移行して、ドレンタンク４内水位が第二設定水位ＬＨを超過（ＬＨよりディファレンシャル分高い値を検出）かどうかを判定する。ＹＥＳが判定されると、Ｓ２１へ移行して、補給水ポンプ２２を停止する。後記のように、ドレンポンプ１４の駆動により、ドレンタンク４内の水位が低下し、水位が第二設定水位ＬＨ以下となり、Ｓ２６でＮＯが判定されると、Ｓ２７へ移行して、補給水ポンプ２２を駆動する。この補給水ポンプ２２の駆動により、補給水タンク７から低温の補給水がドレンタンク４内へ補給される。

このように、ドレンタンク４内のドレン温度が第一設定温度ＴＨを超過し、ドレンタンク４内の水位が第一設定水位ＬＨＨ以下の場合、補給水ポンプ２２が駆動されて、ドレンタンク４内のドレンの冷却制御（第一制御）が行われる。そして、前述のように、ドレンタンク４内の水位が第一設定水位ＬＨＨを超過するか、ドレン温度が第二設定温度ＴＨＨ以上となると、第一弁Ｖ１および第二弁Ｖ２を第二開閉状態とすることにより、ドレンが保有する多量の熱量をドレンタンク４内に取り込まない制御（第二制御）を行う。その結果、ドレンタンク４内の温度が第二設定温度ＴＨＨ以上となっても第一制御と第二制御とにより、特許文献１のシステムと比較して、短時間にドレンタンク４内のドレンが冷却される。これにより、補給水ポンプ２２の運転時間を短縮でき、節電が可能となる。

つぎに、ドレンポンプ１４の動作を図６に基づき説明する。Ｓ３１で、ドレンポンプ１４を停止する。ついで、Ｓ３２へ移行して、圧力スイッチ２１がＯＮかどうかを判定し、ＹＥＳの場合、Ｓ３１へ移行して、ドレンポンプ１４を停止する。

Ｓ３２でＮＯが判定されると、Ｓ３３へ移行して、フロートスイッチ２０が異常低設定水位水位以上かどうかを判定する。ＹＥＳの場合、Ｓ３１へ移行して、ドレンポンプ１４を停止する。Ｓ３３でＮＯが判定されると、Ｓ３４へ移行して、センサ１９が第三設定水位ＬＬＬ（＜第二設定水位ＬＨ）の超過（ＬＬＬよりディファレンシャル分高い値）を検出しているかどうかを判定する。判定がＮＯの場合、Ｓ３１へ移行してポンプ１４を停止し、蒸気ボイラ２への給水を行わない。

ドレンタンク４内水位が第三設定水位ＬＬＬを超過すると、Ｓ３４でＹＥＳが判定され、Ｓ３５へ移行して、圧力センサ１８が第二設定圧力ＰＬより低い第三設定圧力ＰＬＬを超過（ＰＬＬよりディファレンシャル分高い値）かどうかを判定する。Ｓ３５で、第三設定圧力ＰＬＬ以下が検出されると、ＮＯが判定され、Ｓ３１へ移行して、ドレンポンプ１４を停止する。Ｓ３５でＹＥＳの場合、Ｓ３６へ移行して、ドレンポンプ１４を駆動する。

このように、ドレンポンプ１４は、基本的に、ドレンタンク４内の水位が第三設定水位ＬＬＬを超過で、かつ圧力が第三設定圧力ＰＬＬを超過の条件で、駆動され、ドレンタンク４から蒸気ボイラ２へドレンが供給される。なお、ドレンポンプ１４の故障停止時には、前述のように、補助ポンプ３１の駆動により、蒸気ボイラ２の運転が継続される。

（ドレンタンク内圧力制御）
つぎに、ドレンタンク４内の圧力制御を説明する。まず、第三弁Ｖ３の動作を図７に基づき説明する。Ｓ４１で、第三弁Ｖ３を閉じる。ついで、Ｓ４２へ移行して、圧力スイッチ２１（第三作動圧力ＰＨＨの超過でＯＮし、ディファレンシャル分低下するとＯＦＦする）がＯＮかどうかを判定し、ＹＥＳの場合、Ｓ４１へ移行して、第三弁Ｖ３を閉じ、ドレンタンク４内が異常高設定圧力を超えないようにする。

Ｓ４２でＮＯが判定されると、Ｓ４３へ移行して、フロートスイッチ２０が異常低設定水位以下かどうかを判定する。ＹＥＳの場合、Ｓ４１へ移行して、第三弁Ｖ３を閉じる。Ｓ４３でＮＯが判定されると、Ｓ４４へ移行して、水位センサ１９が第三設定水位ＬＬＬの超過（ＬＬＬよりディファレンシャル分高い値）を検出しているかどうかを判定する。水位が第三設定水位ＬＬＬ以下で、ＮＯの場合、第三弁Ｖ３を閉じる。

Ｓ４４でＹＥＳが判定されると、Ｓ４５へ移行して、圧力センサ１８が異常高設定圧力より低く第三設定圧力ＰＬＬより高い第二設定圧力ＰＬを超過か（ＰＬよりディファレンシャル分高い値）どうかを判定する。ＹＥＳの場合、Ｓ４１へ移行して、第三弁Ｖ３を閉じる。Ｓ４５で、第二設定圧力ＰＬ以下が検出されると、ＮＯが判定され、Ｓ４６へ移行して、第三弁Ｖ３を開く。

このように、第三弁Ｖ３は、基本的に、ドレンタンク４内の水位が第三設定水位ＬＬ以上で、圧力が第二設定圧力ＰＬ未満の条件で開き、加圧蒸気ライン９を通して、ドレンタンク４内へ蒸気を供給して、ドレンタンク４内の圧力をほぼ第二設定圧力ＰＬに保持する。

つぎに、第四弁Ｖ４の動作を図８に基づき説明する。Ｓ５１では第四弁Ｖ４を閉じる。図１を参照して、圧力調整弁２９は、ドレンタンク４内の圧力が設定圧力（異常高設定圧力より低く第二設定圧力ＰＬより高い値）以上になると開くので、ドレンタンク４内の圧力は、圧力調整弁２９の設定圧力未満に制御されている。しかしながら、圧力調整弁２９が故障するなどの理由により、圧力が上昇し、圧力センサ１８のよる検出圧力が第一設定圧力ＰＨ（異常高設定圧力より低く、第二設定圧力ＰＬより高い値）を超過（ＰＨよりディファレンシャル分高い値）すると、Ｓ５２で、ＹＥＳが判定され、Ｓ５３のＮＯの判定を経て、Ｓ５４で第四弁Ｖ４を開く。

第四弁Ｖ４の故障などにより、さらに圧力が上昇して、圧力スイッチ２１が異常高圧を検出すると、圧力スイッチ２１がＯＮし、Ｓ５３でＮＯが判定されて、第四弁Ｖ４を閉じる。この圧力スイッチ２１が異常高圧を検出したときは、システム１をインターロック状態に停止する動作を行う。第四弁Ｖ４を閉じるのは、インターロック動作の一環である。なお、インターロック状態としない場合は、Ｓ５３でＹＥＳが判定されると、第四弁Ｖ４を開くように構成することができる。

Ｓ５２で、第一設定圧力ＰＨ以下が検出されると、ＮＯが判定され、Ｓ５１へ移行して、第四弁Ｖ４を閉じる。

このように、第四弁Ｖ４は、基本的に、ドレンタンク４内の圧力が第一設定圧力ＰＨの超過の条件で開くので、圧力調整弁２９が故障しても蒸気逃がしライン１０を通して、ドレンタンク４内の高圧蒸気を、第一凝縮装置３３を通して補給水タンク７内へ逃がし、ドレンタンク４内の異常高圧を防止する。ドレンタンク４内の高圧蒸気には、ドレンがドレンタンク４内に流入する際に発生するフラッシュ蒸気と加圧蒸気ライン９を通してドレンタンク４に導かれる加圧蒸気とを含むが、この発明では両方の蒸気を第一フラッシュ蒸気と称する。この第一凝縮装置３４では、第一フラッシュ蒸気の回収が行われるが、その詳
細な動作は、後述する。

（フラッシュ蒸気からの熱回収制御）
つぎに、ドレンタンク４内での第一フラッシュ蒸気からの熱回収制御について説明する。まず、第五弁Ｖ５の動作を図９に基づき説明する。Ｓ６１では第五弁Ｖ５を閉じる。今、ドレンポンプ１４が駆動されているとすると、ドレンタンク４内のドレンは第二循環ライン１１Ｂを通して循環し、ドレンポンプ１４のミニマムフローが確保されるともに、ドレンタンク４内のドレン温度が均一化される。

ついで、Ｓ６２では、圧力スイッチ２１がＯＮかどうかを判定し、ＹＥＳの場合、Ｓ６１へ移行して、第五弁Ｖ５を閉じ、第一循環ライン１１Ａを通してドレンをドレンタンク４内へ噴出しない。

ＮＯの場合、Ｓ６３へ移行して、温度センサ２８の検出温度が第二設定温度ＴＨＨ以上かどうかを判定する。Ｓ３３でＹＥＳが判定されると、Ｓ６１へ移行して、第五弁Ｖ５を閉じ、ドレンをドレンタンク４内へ噴出しない。

Ｓ６３でＮＯが判定されると、Ｓ６４へ移行して、温度センサ２８の検出温度が第三設定温度ＴＬ未満かどうかを判定する。Ｓ６４でＹＥＳが判定されると、Ｓ６１へ移行して、第五弁Ｖ５を閉じ、ドレンをドレンタンク４内へ噴出しない。その理由は、つぎの通りである。ドレンタンク４内のドレン温度が低い状態でドレンを噴射すると、ドレンタンク４内の圧力が低下し、第三弁Ｖ３が開き、加圧蒸気ライン９から蒸気が供給されることを防止するためである。

Ｓ６４で、第三設定温度ＴＬを超える値（ＴＬよりディファレンシャル分高い値）が検出され、ＮＯが判定されると、Ｓ６５へ移行して、ドレンタンク４内圧力が、第一設定圧力ＰＨを超過（ＰＨよりディファレンシャル分高い値）かどうかを判定する。第一設定圧力ＰＨ以下が検出されると、Ｓ６５で、ＮＯが判定され、Ｓ６１で第五弁Ｖ５を閉じ、ドレ
ンをドレンタンク４内へ噴出しない。その理由は、つぎの通りである。ドレンタンク４内の圧力が低い状態でドレンを噴射すると、ドレンタンク４内の圧力がさらに低下し、第三弁Ｖ３が開き、加圧蒸気ライン９から蒸気が供給されることを防止するためである。

Ｓ６５で、第一設定圧力ＰＨの超過が検出されると、ＹＥＳが判定され、Ｓ６６へ移行して、第五弁Ｖ５を開く。すると、ドレンタンク４内のドレンは、第一循環ライン１１Ａを通して噴出管２６からドレンタンク４の気相部へ噴出され、この噴出によりドレンタンク４内の気相部の熱を効率よく回収して高温のドレンを得ることができる。この第一循環ライン１１Ａからのドレン噴出時にも第二循環ライン１１Ｂを通してドレンが循環している。

このように、第五弁Ｖ５は、基本的に、ドレンタンク４内のドレン温度が第二設定温度ＴＨＨ以下で、かつ第三設定温度ＴＬ以上で、かつドレンタンク４内圧力が第一設定圧力ＰＨを超過の条件で開いて、噴出管２６からドレンを噴出する。その結果、ドレン温度を必要以上に高くすることなく、ドレンタンク４内の気相部の熱を効率よく回収して高温のドレンを得ることができる。

＜第一凝縮装置の動作＞
つぎに、第一凝縮装置３３の動作を説明する。ドレン戻しライン３を通して高温高圧（例えば1.2MPa）のドレンがドレンタンク４に流入して、流入ドレン圧力より温度、圧力が低い（例えば、0.8MPa）ドレンタンク４の蒸気やドレンと接触すると第一フラッシュ蒸気
が発生する。この第一フラッシュ蒸気が前述のように、圧力逃がしライン１０、第一凝縮装置３３を通して補給水タンク７へ流入する。

ここで、循環ポンプ５０の制御について説明する。図１０を参照して、Ｓ７１で循環ポンプ１４を停止する。Ｓ７２において、第二温度センサ５０の検出温度がＴ４を超える値（Ｔ４よりディファレンシャル分高い値）かどうかを判定する。ＹＥＳが判定されると循環ポンプ１４の停止を継続する。Ｓ７２で、Ｔ４以下が検出されると、Ｓ７３へ移行して、循環ポンプ５０を駆動する。なお、第二凝縮装置３９の循環ポンプ５０の制御は、第一凝縮装置３９の循環ポンプ５０の制御と同じである。

循環ポンプ５０の駆動により、図２に示すように、補給水タンク７内下部の比較的低温の補給水が補給水循環ライン４８を通して、散水器３７に導かれ、噴出孔３７Ａここからシャワー状に噴出される。噴出された補給水は、図２実線矢示のように、接触熱交換部材３８Ａへ向けて落下する。

一方、圧力逃がしライン１０からの第一フラッシュ蒸気は、図２破線矢示Ｘ１のように、接続部４０の分離板４０Ｂに衝突し、方向を転換して導入口４０Ａから混合部３８内へ流入し、接触熱交換部材３８Ａの下方の混合部３８内に充満する。第一フラッシュ蒸気に液滴が含まれている場合には、分離板４０Ｂに衝突時に分離され、分離部３８内底部に貯留される。

接触熱交換部材３８Ａでは、散水器３７からの補給水に含まれる液体分子が捕集され、落下速度が低下する。第一フラッシュ蒸気は、接触熱交換部材３８Ａ内で補給水との接触混合により効率よく凝縮が行われる。なお、捕集された液体分子と第一フラッシュ蒸気とが接触する際には、凝縮と同時に新たなフラッシュ蒸気も発生するが、このフラッシュ蒸気も接触熱交換部材３８Ａ内で冷却され凝縮する。凝縮水は、分離部３８内底部に貯留された後、導水口４１Ａから導水部４１内へ流入し、補給水タンク７の液相部７Ａへ導かれる。

＜第二凝縮装置の動作＞
つぎに、第二凝縮装置３９の動作を説明する。第二凝縮装置３９の動作は、基本的には、第一凝縮装置３３の動作と同様であるが、流入してくる流体が、第一凝縮装置３３では蒸気であるのに対して、第二凝縮装置３９では、ドレン逃がしライン８を通して流入する高温高圧のドレンである点で相違する。以下では、流入する流体の相違による動作の相違を中心に説明する。

循環ポンプ５０の駆動により、図２に示すように、散水器３７から噴出された補給水は、図２実線矢示のように、接触熱交換部材３８Ａへ向けて落下する。ドレン逃がしライン８からのドレンは、液体と蒸気の２相流となっている。ドレンは、図２実線矢示Ｘ２で示すように、圧力差で接続部４０から流入して、分離板４０Ｂに衝突し、ここで液体と気体と分離される。分離された蒸気は方向を転換して導入口４０Ａから混合部３８内へ流入し、接触熱交換部材３８Ａへ向けて上昇する。そして、流入したドレンと混合部３８内の液体または蒸気とが接触して第二フラッシュ蒸気が発生する。分離後のドレンは、下方に落下して分離部３８内底部に貯留される。分離された蒸気および第二フラッシュ蒸気は、第一凝縮装置３３と同様に接触熱交換部材３８Ａにて凝縮される。分離板４０Ｂによる蒸気の分離により、フラッシュ蒸気と補給水の接触効率を高めることができる。

（実施例１の効果）
ここで、実施例１の効果を説明する。有効ドレン回収率を同じとし、第一凝縮装置３３および第二凝縮装置３９を備えない従来のドレン回収システム２と比較した場合、実施例
１のドレン回収システムは、ドレンタンクの４を小型化できる。この小型化について詳述する。クローズドドレン回収システムにおいては、ドレンタンク４から出てゆくドレン量（第一ドレン量）は、蒸気ボイラ２の負荷変動によって決まる。また、ドレンタンク４に流入するドレン量（第二ドレン量）は、負荷機器１３の負荷変動によって決まる。

ところが、第一ドレン量の変化と第二ドレン量の変化には時間的遅れがあるので、蒸気ボイラ２の負荷が急激に減少したとき、第一ドレン量が急激に減少するのに対して、第二ドレン量は減少しないので、ドレンタンク４でドレンを収容しきれず、ドレンがオーバーフローしてしまう。ドレンがオーバーフローすると前述のように、多量の第二フラッシュ蒸気が発生し、第二凝縮装置３９を備えていない従来システムであると、フラッシュ蒸気の熱が大気に捨てられて、熱損失生ずる。この問題を解決するには、ドレンタンク４を大容量化する必要がある。

また、第一フラッシュ蒸気は、負荷機器１３からのドレンがドレンタンク４に流入する際に発生するが、ドレンタンク４が小容量であると、圧力逃がしライン８から放出される第一フラッシュ蒸気の量が多くなる。第一凝縮装置３９を備えていない従来システムであると、フラッシュ蒸気の熱が大気に捨てられて、熱損失を生ずる。この問題を解決するにも、ドレンタンク４を大容量化する必要がある。

しかしながら、この実施例１では、第一凝縮装置３３および第二凝縮装置３９を備えていて、第一フラッシュ蒸気および第二フラッシュ蒸気を効率よく回収するので、ドレンタンク４を大容量化することなく，すなわち小型のドレンタンク４で熱損失を抑えることが可能となる。ちなみに、ある条件下であるが、実施例１のドレンタンク４の容量を１（たとえば、１０００Ｌ）とすると、従来システムのドレンタンク４の容量は、３．４（たとえば、３４００Ｌ）となる試算結果を得た。この試算結果によると、従来システムでは、実施例１を実施しているシステムのドレンタンク４を２．４個削減できるという顕著な効果を奏する。また、この小型化によりシステムの設置面積を大幅に低減できる。

この発明は、前記実施例１に限定されるものではなく、凝縮装置３３，３９は、図１１に示すものを採用できる。この実施例２において、実施例１と異なるのは、実施例２では、接触熱交換部材３８Ａを省略すると共に、接続部４０に代えて第二の散水器５１を第一の散水器３７の下方に設けた点である。第二の散水器５１には、第一の散水器３７と同様に、ドレンを上方に向けてシャワー上に噴出する多数の噴出孔５１Ａを備えている。

この実施例２によれば、循環ポンプ５０の駆動により、図１１に示すように、散水器３７から噴出された補給水は、図１１実線矢示のように下方へ向けて落下する。一方、ドレンは、噴出孔５１Ａから噴出されるが、その際に、混合部３８内の液体または蒸気と接触して第二フラッシュ蒸気が発生する。この第二フラッシュ蒸気は、混合部３８内に充満し、落下する噴霧状の補給水と接触して凝縮する。凝縮水およびフラッシュ蒸気とならなかったドレンは、落下して分離部３８内底部に貯留された後、導水口４１Ａから導水部４１内へ流入し、補給水タンク７の液相部７Ａへ導かれる。

また、この発明は、図１２，図１３に示す実施例３を含む。この実施例３は、混合部３６に直接第一フラッシュ蒸気やドレンを供給せず、補給水タンクへ供給するシステムとしている。そして、実施例１の凝縮装置３３，３９に代えて、図１３に示す凝縮装置３３を備えている。この実施例３においては、実施例１と同様に接触熱交換部材３８Ａを散水器３７の下方に設けている。

また、この発明は、第一凝縮装置３３，第二凝縮装置３９のいずれか一方を削除したシステムを含む。図１４に示す実施例４は、第一凝縮装置３３を削除したものであり、その他の構成は実施例１と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。

また、この発明は、第一凝縮装置３３，第二凝縮装置３９を共通にした図１５に示す実施例５のシステムを含む。この実施例５は、図１４の実施例４の凝縮装置３９に圧力逃がしライン１０を接続している。圧力逃がしライン１０の接続位置は、図１５では図２の混合部３８としているが、ドレン逃がしライン８とすることができる。その他の構成は実施例１と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。

さらに、この発明は、図１６に示す実施例６を含む。この実施例６は、ドレンタンク７を経由することなくドレン戻りライン８から補給水タンク７へ導く余剰ドレン直接回収手段を備えた実施例１と異なり、余剰ドレンを、ドレンタンク４を経由して補給水タンク７へ導く余剰ドレン間接回収手段を備えている。この余剰ドレン間接回収手段は、ドレン逃がしライン８と、ドレン逃がしライン８に設けた第二弁Ｖ２とを含んで構成されている。この第二弁Ｖ２は、通常は閉じているが、ドレンタンク４内の水位が設定水位を超えたときなどに開いて、収容しきれない余剰ドレンを補給水タンク７へ導く。

この実施例６においても、実施例１と同様に第一凝縮装置３３，第二凝縮装置３９を備えている。この実施例６の第二凝縮装置３９の動作において、実施例１の第二凝縮装置３９と異なるのは、流入するドレン温度および圧力が低いだけであり、動作は基本的には同じであるので、その説明を省略する。

１ ドレン回収システム
２ 蒸気ボイラ
３ ドレン戻りライン
４ ドレンタンク
５ 補給水ライン
６ ドレン供給ライン
７ 補給水タンク
８ ドレン逃がしライン（余剰ドレン導入ライン）
１０ 圧力逃がしライン（蒸気導入ライン）
１２ 制御器（制御手段）
１３ 負荷機器
１４ ドレンポンプ
３３ 第一凝縮装置
３４ 混合手段
３５ 循環手段
３７ 散水器
３８ 混合部
３８Ａ 接触熱交換部材
３９ 第二凝縮装置
４０ 接続部（蒸気分離部）
４０Ｂ 分離板
４１ 導水部
４７ 循環ポンプ
４８ 循環ライン（補給水循環ライン）
Ｖ１ 第一弁（ドレン戻り弁）
Ｖ２ 第二弁（ドレン逃がし弁）

Claims (2)

1. 蒸気を負荷機器へ供給する蒸気ボイラと、ドレン戻りラインを通して前記負荷機器から排出されるドレンを貯留し、ドレン供給ラインを通して貯留したドレンを前記蒸気ボイラへ供給する密閉型のドレンタンクと、補給水ラインを通して補給水を前記ドレンタンクへ供給する大気開放型の補給水タンクとを備えるクローズドドレン回収システムであって、
   一端側が前記ドレンタンクに接続され前記ドレンタンク内の第一フラッシュ蒸気を前記補給水タンクへ導入する蒸気導入ラインと、
   一端側が前記ドレン戻りラインに接続され前記負荷機器からの余剰ドレンを前記補給水タンクへ導入する余剰ドレン導入ラインと、
   前記ドレン戻りラインにおける前記余剰ドレン導入ラインとの接続部の下流側に設けられる第一弁と、
   前記余剰ドレン導入ラインに設けられる第二弁と、
   前記補給水タンクに設けられ、前記第一フラッシュ蒸気および／または前記余剰ドレンから発生する第二フラッシュ蒸気を前記補給水タンク内の補給水と接触させて凝縮させる凝縮装置を備え、
   前記凝縮装置は、混合手段および循環手段を備え、
   前記混合手段は、散水器を備え、前記第一フラッシュ蒸気および／または前記第二フラッシュ蒸気を前記散水器から散水される補給水と接触させ凝縮させる混合部と、前記混合部の凝縮水を前記補給水タンクの液相部内へ導く導水部とを含んで構成され、
   前記循環手段は、循環ポンプを備え、前記補給水タンク内下部の補給水を前記散水器へ導く循環ラインを含んで構成されることを特徴とするクローズドドレン回収システム。
2. 前記蒸気導入ラインおよび前記余剰ドレン導入ラインを備え、
   前記凝縮装置が前記蒸気導入ラインおよび前記余剰ドレン導入ラインの前記補給水タンクの接続部に設けられることを特徴とする請求項１に記載のクローズドドレン回収システム。