JP5598123B2

JP5598123B2 - ドレン回収設備

Info

Publication number: JP5598123B2
Application number: JP2010156679A
Authority: JP
Inventors: 和弥佐藤
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: JP2012017942A

Description

本発明は、ドレン回収設備に関する。

周知のように、熱媒として利用されて潜熱を失った蒸気の一部は凝縮して高圧高温の復水（ドレン）となるが、このドレンを単に排水するのではエネルギー効率の観点から好ましくない。そこで、近年では、ドレンをフラッシュタンクに回収・導入して再蒸発させてフラッシュ蒸気と温水とに気液分離し、これらフラッシュ蒸気及び温水を熱媒として再利用することが主流となっている（例えば下記特許文献１参照）。

特開２００９−１９８０３８号公報

上記のようなドレンの回収及び再利用には以下のような課題が指摘されており、ドレンの有効利用を実現するために、その回収・再利用プロセスには未だ改善の余地がある。
（１）ドレンは圧縮機、或いはポンプによる昇圧ができないため、媒体を使用しなければ高温で熱回収することが困難である。
（２）フラッシュタンクによってドレンを気液分離すると、フラッシュ蒸気と温水とに熱量が分割されてしまう。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、従来と比較してドレンの有効利用が実現可能なドレン回収設備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、本発明では、ドレン回収設備に係る第１の解決手段として、気相ブタンを圧縮して送出する圧縮機と、前記圧縮機から供給される気相ブタンを熱媒として利用するブタン利用設備と、前記ブタン利用設備から回収した使用済みの気相ブタンを液相ブタンと気相ブタンとに気液分離するフラッシュタンクと、ボイラーから供給される蒸気を熱媒として利用する蒸気利用設備と、前記蒸気利用設備から回収したドレンと前記フラッシュタンクから送出される前記液相ブタンとの熱交換を行い、該熱交換後のドレンを前記ボイラーのボイラー給水ラインに送出すると共に、該熱交換後に得られる気相ブタンを前記圧縮機に供給する熱交換器とを具備することを特徴とする。

また、本発明では、ドレン回収設備に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記フラッシュタンクは、前記気液分離によって得られる気相ブタンを、前記熱交換器から前記圧縮機への気相ブタンの供給に利用される気相ブタン供給ラインに送出することを特徴とする。

本発明によれば、蒸気利用設備から回収したドレンを直接的に熱媒として再利用するのではなく、沸点の低いブタン（液相ブタン）の熱交換による加熱に利用して、気相ブタンを熱媒として利用するサイクルを回すことに間接的に再利用することにより、従来指摘されていた課題を解決しつつ、ドレンの回収及び再利用が可能となる。つまり、本発明によれば、従来と比較してドレンの有効利用が実現可能である。

本実施形態におけるドレン回収設備Ａの構成概略図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態におけるドレン回収設備Ａの構成概略図である。この図１に示すように、ドレン回収設備Ａは、給水タンク１、ボイラー２、蒸気利用設備３、圧縮機４、ブタン利用設備５、フラッシュタンク６、第１流量調整バルブ７、第２流量調整バルブ８及び熱交換器９から構成されている。

給水タンク１は、ボイラー２に供給すべき蒸気生成用の水を貯留するタンクであり、ボイラー給水ラインＬ１を介してボイラー２と接続されている。この給水タンク１の内部には給水ポンプが設置されており、給水タンク１に貯留された水は給水ポンプによって汲み出されてボイラー給水ラインＬ１を介してボイラー２に供給される。

ボイラー２は、ボイラー給水ラインＬ１を介して給水タンク１から供給される水を加熱して高圧高温の蒸気を生成するものであり、蒸気供給ラインＬ２を介して蒸気利用設備３と接続されている。ボイラー２で生成された蒸気は、この蒸気供給ラインＬ２を介して蒸気利用設備３に供給される。

蒸気利用設備３は、ボイラー２から供給される蒸気を熱媒として利用するものであり、例えば複数の熱交換器３ａから構成されている。各熱交換器３ａにおいて、熱媒として利用されて潜熱を失った蒸気の一部は凝縮してドレンとなって排出される。各熱交換器３ａはドレン回収ラインＬ３を介して熱交換器９と接続されている。各熱交換器３ａから排出されたドレンと未凝縮蒸気との気液混合流体（温度８０〜１２０°Ｃ程度）は、このドレン回収ラインＬ３を介して熱交換器９に送出される。

圧縮機４は、熱交換器９から気相ブタン供給ラインＬ４を介して供給される気相ブタンを圧縮して高温高圧の気相ブタン（温度１５０〜１８０°Ｃ程度）を生成し、当該生成した気相ブタンを高温ブタン供給ラインＬ５を介してブタン利用設備５に送出する。なお、周知のように、ブタンは常温常圧ないし高温高圧の環境下において気体（気相ブタン）であるが、低温環境下において液相ブタンから気相ブタンに相変化する特性（沸点が低い特性）を有している。

ブタン利用設備５は、圧縮機４から供給される高温高圧の気相ブタンを熱媒として利用するものであり、例えば複数の熱交換器５ａから構成されている。各熱交換器５ａはブタン回収ラインＬ６を介してフラッシュタンク６と接続されており、各熱交換器５ａから排出された使用済みの気相ブタン（温度５０°Ｃ程度）は、このブタン回収ラインＬ６を介してフラッシュタンク６に導入される。

フラッシュタンク６は、ブタン利用設備５から導入された（回収した）使用済みの気相ブタンを低圧環境下において再蒸発させて液相ブタンと気相ブタンとに気液分離するものであり、液相ブタン供給ラインＬ７を介して熱交換器９と接続されていると共に、気相ブタン循環ラインＬ８を介して気相ブタン供給ラインＬ４と接続されている。このフラッシュタンク６は、気液分離によって得られた液相ブタンを液相ブタン供給ラインＬ７を介して熱交換器９に送出すると共に、気液分離によって得られた気相ブタンを気相ブタン循環ラインＬ８を介して気相ブタン供給ラインＬ４に送出する。

第１流量調整バルブ７は、液相ブタン供給ラインＬ７の途中に介挿された電磁弁であり、不図示の制御装置による制御の下、フラッシュタンク６から熱交換器９に送出される液相ブタンの流量を調整するものである。第２流量調整バルブ８は、気相ブタン循環ラインＬ８の途中に介挿された電磁弁であり、不図示の制御装置による制御の下、フラッシュタンク６から気相ブタン供給ラインＬ４に送出される気相ブタンの流量を調整するものである。

熱交換器９は、ドレン回収ラインＬ３を介して蒸気利用設備３から導入された（回収した）ドレン及び未凝縮蒸気の気液混合流体と、液相ブタン供給ラインＬ７を介してフラッシュタンク６から導入された液相ブタンとの熱交換を行うものであり、該熱交換後のドレン及び未凝縮蒸気の気液混合流体をドレン循環ラインＬ９を介してボイラー給水ラインＬ１に送出すると共に、該熱交換後に得られる気相ブタンを気相ブタン供給ラインＬ４を介して圧縮機９に供給する。

このように、本実施形態におけるドレン回収設備Ａでは、ボイラー２で生成された高圧高温の蒸気は熱媒として蒸気利用設備３で利用された後、ドレン及び未凝縮蒸気の気液混合流体として回収されて熱交換器９に導入され、熱交換器９においてフラッシュタンク６から送出される液相ブタンの加熱（熱交換）に利用された後、ボイラー給水ラインＬ１に送られてボイラー２用の水として再利用される。

一方、フラッシュタンク６から送出される液相ブタンは、熱交換器９において全量気化されて気相ブタンとなる。ここで、ブタンは低温環境下において液相ブタンから気相ブタンに相変化する特性（沸点が低い特性）を有しているため、温度の低いドレン及び未凝縮蒸気の気液混合流体を利用した熱交換であっても、容易に液相ブタンの全量が気相ブタンに相変化する。このように熱交換器９によって得られた気相ブタンは、圧縮機４に導入されて圧縮された後、高温高圧の熱媒としてブタン利用設備５で利用される。

そして、ブタン利用設備５から排出される使用済みの気相ブタンは、フラッシュタンク６に回収されて液相ブタンと気相ブタンとに気液分離される。フラッシュタンク６による気液分離によって得られた液相ブタンは、上述したように熱交換器９、圧縮機４を経て高温高圧の気相ブタンに変換されてブタン利用設備５で再利用される。また、フラッシュタンク６による気液分離によって得られた気相ブタンは、直接、圧縮機４に送られて高温高圧の気相ブタンに変換されてブタン利用設備５で再利用される。

以上のように、本実施形態におけるドレン回収設備Ａによれば、蒸気利用設備３から回収したドレンを直接的に熱媒として再利用するのではなく、沸点の低いブタン（液相ブタン）の熱交換による加熱に利用して、気相ブタンを熱媒として利用するサイクルを回すことに間接的に再利用することにより、従来指摘されていた課題を解決しながら、ドレンの回収及び再利用が可能となる。つまり、本実施形態におけるドレン回収設備Ａによれば、従来と比較してドレンの有効利用が実現可能である。

Ａ…ドレン回収設備、１…給水タンク、２…ボイラー、３…蒸気利用設備、４…圧縮機、５…ブタン利用設備、６…フラッシュタンク、７…第１流量調整バルブ、８…第２流量調整バルブ、９…熱交換器、Ｌ１…ボイラー給水ライン、Ｌ２…蒸気供給ライン、Ｌ３…ドレン回収ライン、Ｌ４…気相ブタン供給ライン、Ｌ５…高温ブタン供給ライン、Ｌ６…ブタン回収ライン、Ｌ７…液相ブタン供給ライン、Ｌ８…気相ブタン循環ライン、Ｌ９…ドレン循環ライン

Claims

気相ブタンを圧縮して送出する圧縮機と、
前記圧縮機から供給される気相ブタンを熱媒として利用するブタン利用設備と、
前記ブタン利用設備から回収した使用済みの気相ブタンを液相ブタンと気相ブタンとに気液分離するフラッシュタンクと、
ボイラーから供給される蒸気を熱媒として利用する蒸気利用設備と、
前記蒸気利用設備から回収したドレンと前記フラッシュタンクから送出される前記液相ブタンとの熱交換を行い、該熱交換後のドレンを前記ボイラーのボイラー給水ラインに送出すると共に、該熱交換後に得られる気相ブタンを前記圧縮機に供給する熱交換器と、
を具備し、
前記フラッシュタンクは、前記気液分離によって得られる気相ブタンを、前記熱交換器から前記圧縮機への気相ブタンの供給に利用される気相ブタン供給ラインに送出する
ことを特徴とするドレン回収設備。