JP5958278B2

JP5958278B2 - ドレン回収システム

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Publication number: JP5958278B2
Application number: JP2012239545A
Authority: JP
Inventors: 一高馬場
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: JP2014089002A

Description

本発明は、ボイラなどの蒸気供給源からの蒸気を熱源として使用する負荷機器（蒸気使用設備）から排出されるドレンを回収するドレン回収システムに関する。

蒸気を熱源として使用するシステムでは、負荷機器から排出されるドレンを回収し、回収したドレンを、例えば蒸気供給源へ戻したり、他の機器の熱源として利用し、回収したドレンの保有する熱を有効に利用するようにしている。また、熱を有効利用する方法としては、フラッシュタンクを用いてドレンから蒸気を分離し、別の負荷機器の熱源として利用する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

ここで、蒸気供給源から供給される蒸気を負荷機器が利用することによって負荷機器から排出されるドレンの量は、負荷機器で使用される蒸気の使用量に対応している。そのため、ドレンの量に基づいて蒸気の使用量を計測することが行われている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２では、復水と蒸気とを復水タンク内に流入させ、復水タンクの排出通路に設けたコントロール弁の開度と、復水タンク内の圧力と排出通路のコントロール弁より復水の流れ方向下流側の通路内の圧力との差圧とから、復水タンクから排出されるドレン量を算出している。また、特許文献２では、復水タンク内の復水の水位を水位センサで検出し、弁開度調整手段でコントロール弁の開度を調整して復水の排出量を制御することで、復水タンクの水位が常に排出口よりも上方の所定の高さに維持されるようにしている。このように、特許文献２では、復水タンクの水位を所定の高さに維持しつつ、復水タンクから排出されるドレン量を算出して負荷機器における蒸気の使用量を監視するようにしている。

特開２００９−１９８０３８号公報特開平０８−２００５９３号公報

特許文献１に記載されているように、フラッシュタンクにドレンを回収する場合、フラッシュタンクでドレンから蒸気が分離される。そのため、特許文献２に記載されている技術を用いて、フラッシュタンクから排出されるドレン量を計測しても、フラッシュタンクで分離された蒸気の流出がある分、負荷機器において使用されている蒸気の使用量を精度良く計測することができない可能性がある。そこで、負荷機器における蒸気の使用量をより精度良く正確に把握する上で更に改善の余地がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、負荷機器における蒸気の使用量をより高い精度で計測することができるドレン回収システムを提供することを目的とする。

本発明に係るドレン回収システムは、負荷機器から排出されるドレンを回収し、回収した前記ドレンから発生するフラッシュ蒸気を分離する分離部と、前記分離部に連結され、前記ドレンを前記分離部から排出するドレン排出ラインと、前記ドレン排出ラインに設けられ、前記ドレン排出ラインを流れる前記ドレンの排出量を調節するドレン調節部と、前記分離部に連結され、前記フラッシュ蒸気を前記分離部から排出する蒸気排出ラインと、前記蒸気排出ラインに設けられ、前記蒸気排出ラインを流れる前記フラッシュ蒸気の排出量を調節する蒸気調節部と、前記ドレンが前記分離部から排出される分離部流出ドレン量と前記フラッシュ蒸気が前記分離部から排出されるフラッシュ蒸気量とをそれぞれ取得して、得られた前記分離部流出ドレン量と前記フラッシュ蒸気量とに基づいて前記ドレンが前記負荷機器から排出される負荷機器排出ドレン量を算出して前記負荷機器の蒸気使用量を算出する制御部と、前記制御部で算出された前記蒸気使用量を出力する出力部と、を有することを特徴とする。

本発明の好ましい態様として、前記分離部に設けられ、前記分離部内の圧力を検出する第１圧力検出部と、前記ドレン排出ラインの前記ドレン調節部よりもドレン流れ方向下流側に設けられ、前記ドレン排出ライン内の圧力を計測する第２圧力検出部と、前記蒸気排出ラインの前記蒸気調節部よりも蒸気流れ方向下流側に設けられ、前記蒸気排出ライン内の圧力を計測する第３圧力検出部と、を有し、前記制御部は、前記ドレン調節部の開度から得られたＣｖ値と、前記第２圧力検出部で計測された圧力と前記第１圧力検出部で計測された圧力との差圧に基づいて前記分離部流出ドレン量を算出すると共に、前記蒸気調節部の開度から得られたＣｖ値と、前記第３圧力検出部で計測された圧力と前記第１圧力検出部で計測された圧力との差圧に基づいて前記フラッシュ蒸気量を算出することが好ましい。

本発明の好ましい態様として、前記制御部には前記負荷機器で使用される蒸気の圧力の値が入力され、前記制御部は、前記負荷機器で使用される蒸気の圧力と前記分離部内の圧力とから、前記フラッシュ蒸気のフラッシュ率を算出して、前記分離部流出ドレン量と前記フラッシュ率とから前記フラッシュ蒸気量を算出することが好ましい。

本発明の好ましい態様として、前記出力部は省エネルギー効果表示部を備え、前記制御部は、前記フラッシュ蒸気を使用するフラッシュ蒸気利用機器で利用されたフラッシュ蒸気使用量と、前記フラッシュ蒸気使用量に基づいて前記フラッシュ蒸気利用機器に蒸気を供給する蒸気供給源における燃料削減量と、前記フラッシュ蒸気使用量に基づいて前記蒸気供給源で削減された蒸気生成費用とのうち少なくとも１つを算出し、前記省エネルギー効果表示部は、前記フラッシュ蒸気使用量と、前記燃料削減量と、前記蒸気生成費用とのうち少なくとも１つを表示することが好ましい。

本発明によれば、負荷機器における蒸気の使用量をより高い精度で計測することができる。

本発明の実施形態に係るドレン回収システムを備えた蒸気システムの概略構成を示す図である。第１負荷機器の蒸気使用量を算出する方法の手順の一例を示すフローチャートである。フラッシュ蒸気量を算出する方法の手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明を好適に実施するための形態（以下、実施形態という。）につき、詳細に説明する。尚、本発明は以下の実施形態に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。

［第１の実施形態］
＜蒸気システム＞
本発明の実施形態に係るドレン回収システムを備える蒸気システムを説明する。図１は、本発明の実施形態に係るドレン回収システムを備えた蒸気システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、蒸気システム１０は、ボイラ（蒸気供給源）１１と、スチームヘッダ１２と、第１負荷機器１３と、給水タンク１４と、第２負荷機器（フラッシュ蒸気利用機器）１５と、ドレン回収システム１６とを備えている。

ボイラ１１は、種々の熱源方式によって蒸気２１を発生させる蒸気供給源である。ボイラ１１は、燃焼式のボイラ、電気式のボイラなど種々の形式のものを用いることができる。ボイラ１１は、燃焼式の場合、燃料を燃焼させた際の燃焼熱を熱源として、缶体内の缶水を加熱して蒸気を発生させる。ボイラ１１は、燃焼式の場合、燃料としては、例えば、都市ガス、プロパンガス、バイオガスなどの気体燃料、重油、灯油などの液体燃料などが用いられる。ボイラ１１は、燃焼式の場合、例えば、貫流ボイラ、炉筒煙管ボイラ、水管ボイラなどが挙げられる。ボイラ１１は、電気式の場合、電気ヒータなどを熱源として缶体内の缶水を加熱して蒸気を発生させる。

ボイラ１１は、第１蒸気供給ラインＬ１１でスチームヘッダ１２と接続されている。第１蒸気供給ラインＬ１１は、ボイラ１１とスチームヘッダ１２とを接続するラインである。蒸気２１は、第１蒸気供給ラインＬ１１を通ってボイラ１１からスチームヘッダ１２に送気される。

スチームヘッダ１２は、蒸気２１を溜めるためのものである。本実施形態では、ボイラ１１を１台備えているが、これに限定されるものではなく、複数台のボイラを備えていてもよい。この場合、複数のボイラから供給される蒸気はスチームヘッダ１２に集められる。

スチームヘッダ１２は、第２蒸気供給ラインＬ１２で第１負荷機器１３と接続されている。第２蒸気供給ラインＬ１２は、スチームヘッダ１２と第１負荷機器１３とを接続するラインである。蒸気２１は、第２蒸気供給ラインＬ１２を通って第１負荷機器１３に送気される。

また、スチームヘッダ１２は、第３蒸気供給ラインＬ１３で蒸気排出ラインＬ２１と接続されている。第３蒸気供給ラインＬ１３は、スチームヘッダ１２と蒸気排出ラインＬ２１とを接続するラインである。蒸気２１は、スチームヘッダ１２から第３蒸気供給ラインＬ１３を通って蒸気排出ラインＬ２１に送気され、第２負荷機器１５に送気される。蒸気排出ラインＬ２１の構成については、後述する。

第１負荷機器１３は、スチームヘッダ１２から送気される蒸気２１を加熱源または動力源などに使用する。本実施形態において、第１負荷機器１３は、蒸気２１を加熱源として使用する。蒸気２１は、第１負荷機器１３内の蒸気供給通路を通過する際に、潜熱を失って一部が凝縮し、高圧高温のドレン（凝縮水）２２となる。第１負荷機器１３は、高圧蒸気負荷機器または中圧蒸気負荷機器など１つ以上の負荷機器を含んでいる。したがって、ドレン２２は、高圧蒸気負荷機器または中圧蒸気負荷機器など１つ以上の負荷機器で加熱源として用いられた蒸気２１から生じる。

第１負荷機器１３は、ドレン供給ラインＬ１４でフラッシュタンク２３と接続されている。第１負荷機器１３は、第２蒸気供給ラインＬ１２から供給された蒸気２１を加熱源として使用し、蒸気２１を使用した際に生じたドレン２２をドレン供給ラインＬ１４に排出する。また、ドレン供給ラインＬ１４は、ドレン供給ラインＬ１４の途中にスチームトラップ２４が設けられている。スチームトラップ２４は、第１負荷機器１３から排出されるドレン２２のみを通過させる。ドレン２２は、スチームトラップ２４を通過した後、フラッシュタンク２３に供給されてフラッシュタンク２３内に回収される。フラッシュタンク２３の構成については、後述する。

ドレン供給ラインＬ１４は、スチームトラップ２４とフラッシュタンク２３との間にバイパスラインＬ１５が接続されている。バイパスラインＬ１５は、ドレン供給ラインＬ１４とドレン排出ラインＬ２２とを接続するラインである。ドレン排出ラインＬ２２の構成については、後述する。バイパスラインＬ１５は、ドレン２２を給水タンク１４に供給する。バイパスラインＬ１５は、バイパスラインＬ１５の途中に緊急排出弁Ｖ１１が設けられている。緊急排出弁Ｖ１１は、バイパスラインＬ１５を流れるドレン２２を排出するものである。第１ドレン排出弁Ｖ２２の故障、ドレン排出ラインＬ２２内の詰まりなどにより、フラッシュタンク２３内の水位が通常の設定範囲よりさらに高い水位などになった場合などに、緊急排出弁Ｖ１１を開いて、ドレン２２をフラッシュタンク２３に通さずにバイパスラインＬ１５に通して給水タンク１４に供給する。

給水タンク１４は、ドレン２２を溜めるためのものである。給水タンク１４内のドレン２２は、蒸気２１を発生させるための水２５としてボイラ１１に供給される。また、補給水２６が給水タンク１４に供給される。給水タンク１４に供給されるドレン２２だけではボイラ１１に供給される水が不足する場合には、補給水２６が給水タンク１４に供給され、ボイラ１１に水２５として供給される。

第３蒸気供給ラインＬ１３は、第３蒸気供給ラインＬ１３の途中に減圧弁Ｖ１２が設けられている。スチームヘッダ１２から第３蒸気供給ラインＬ１３に送られる蒸気２１は、減圧弁Ｖ１２を通過した後、減圧蒸気２７となる。スチームヘッダ１２から第３蒸気供給ラインＬ１３を流れる蒸気２１は、減圧弁Ｖ１２で減圧蒸気２７として、蒸気排出ラインＬ２１を通って第２負荷機器１５に送気される。

第２負荷機器１５は、加熱源または動力源などとして、フラッシュタンク２３から排出されるフラッシュ蒸気２８と、減圧蒸気２７とを使用する。第２負荷機器１５は、１つ以上の低圧蒸気負荷機器を含む。本実施形態において、第２負荷機器１５は、フラッシュ蒸気２８を減圧蒸気２７よりも加熱源として優先して使用する。第２負荷機器１５は、フラッシュ蒸気２８だけでは第２負荷機器１５で使用する蒸気量が足りない場合などには、減圧蒸気２７を不足分として使用する。

（ドレン回収システム１６）
蒸気回収システム１６は、フラッシュタンク（分離部）２３と、第１圧力センサ（第１圧力検出部）３１と、第２圧力センサ（第２圧力検出部）３２と、第３圧力センサ（第３圧力検出部）３３と、水位検出器（水位検出部）３４と、温度センサ（温度計測部）３５と、制御装置（制御部）３６と、出力部３７と、省エネルギー効果表示部３８と、蒸気排出ラインＬ２１と、ドレン排出ラインＬ２２と、ブロー排水ラインＬ２３と、蒸気調節弁（蒸気調節部）Ｖ２１と、ドレン排出弁（ドレン調節部）Ｖ２２と、ブロー排水弁Ｖ２３とを備えている。

フラッシュタンク２３は、ドレン２２を回収し、回収したドレン２２からフラッシュ蒸気２８が発生する。フラッシュタンク２３内の方がドレン供給ラインＬ１４内よりも圧力が低いため、フラッシュタンク２３に供給されたドレン２２からフラッシュ蒸気２８が発生する。また、フラッシュタンク２３は、安全弁Ｖ２４を備えている。フラッシュタンク２３内が異常高圧となったときなどには、安全弁Ｖ２４が開かれてフラッシュタンク２３内を減圧するようにしている。

蒸気排出ラインＬ２１は、一端がフラッシュタンク２３に接続され、他端が第２負荷機器１５に接続されている。蒸気排出ラインＬ２１は、フラッシュ蒸気２８をフラッシュタンク２３から排出するラインである。蒸気排出ラインＬ２１は、蒸気排出ラインＬ２１の途中に減圧弁Ｖ２５が設けられている。フラッシュ蒸気２８は、フラッシュタンク２３から蒸気排出ラインＬ２１を通って、減圧弁Ｖ２５で減圧された後、第２負荷機器１５に送気される。第２負荷機器１５は、加熱源または動力源などとしてフラッシュ蒸気２８と共に低圧蒸気２７を使用する。第２負荷機器１５は、フラッシュ蒸気２８を優先して使用し、フラッシュ蒸気２８だけでは足りない分の蒸気として減圧蒸気２７を使用している。なお、蒸気調節弁Ｖ２１が閉じられ、フラッシュ蒸気２８が第２負荷機器１５に送気されない場合には、減圧蒸気２７のみが第２負荷機器１５の加熱源または動力源として使用される。

蒸気調節弁Ｖ２１は、蒸気排出ラインＬ２１に設けられている。蒸気調節弁Ｖ２１は、蒸気排出ラインＬ２１を通るフラッシュ蒸気２８の流量を調節するものである。蒸気調節弁Ｖ２１の開度は、制御装置３６から送られる制御信号に基づいて調整される。

蒸気排出ラインＬ２１は、第３圧力センサ３３と減圧弁Ｖ２５との間に逆止弁Ｖ２６が設けられている。逆止弁Ｖ２６は、減圧蒸気２７がフラッシュタンク２３側へ流れるのを防止する。

蒸気排出ラインＬ２１は、フラッシュタンク２３と蒸気調節弁Ｖ２１との間に内圧調節用ラインＬ２４が接続されている。内圧調節用ラインＬ２４は、フラッシュ蒸気２８の一部を蒸気排出ラインＬ２１から外部に排出する。内圧調節用ラインＬ２４は、内圧調節用ラインＬ２４の途中に内圧調節弁Ｖ２８が設けられている。内圧調節弁Ｖ２８は、蒸気排出ラインＬ２１内の圧力が所定圧力以上になった場合には、内圧調節弁Ｖ２８を開いて圧力を外部に逃がし、蒸気排出ラインＬ２１内の圧力が所定圧力以上の高圧にならないように調節するために用いられる。

ドレン排出ラインＬ２２は、給水タンク１４と接続されている。ドレン排出ラインＬ２２は、ドレン２２をフラッシュタンク２３から排出するラインである。ドレン２２は、ドレン排出ラインＬ２２を通ってフラッシュタンク２３から給水タンク１４に流入する。

ドレン排出弁Ｖ２２は、ドレン排出ラインＬ２２に設けられている。ドレン排出弁Ｖ２２は、ドレン排出ラインＬ２２を流れるドレン２２の排出量を調節するものである。ドレン排出弁Ｖ２２の開度は、制御装置３６から送られる制御信号に基づいて調節される。

ドレン排出ラインＬ２２は、ドレン排出弁Ｖ２２と、ドレン排出ラインＬ２２がバイパスラインＬ１５と接続する位置との間に逆止弁Ｖ２７が設けられている。逆止弁Ｖ２７は、ドレン２２をバイパスラインＬ１５に流した場合に、フラッシュタンク２３側へ流れるのを防止する。

ブロー排水ラインＬ２３は、ドレン排出ラインＬ２２の途中、具体的にはフラッシュタンク２３とドレン排出弁Ｖ２２との間から分岐して設けられている。ブロー排水ラインＬ２３は、ドレン２２をフラッシュタンク２３から外部に排出するラインである。

ブロー排水弁Ｖ２３は、ブロー排水ラインＬ２３に設けられている。ブロー排水弁Ｖ２３は、ブロー排水ラインＬ２３を流れるドレン２２を排出するものである。ブロー排水弁Ｖ２３の開閉は、制御装置３６から送られる制御信号に基づいて制御される。

第１圧力センサ３１は、フラッシュタンク２３に設けられている。第１圧力センサ３１は、フラッシュタンク２３内の圧力を検出する。

第２圧力センサ３２は、ドレン排出ラインＬ２２のドレン排出弁Ｖ２２と逆止弁Ｖ２７との間に設けられている。第２圧力センサ３２は、ドレン排出ラインＬ２２内の圧力を検出する。

第３圧力センサ３３は、蒸気排出ラインＬ２１の蒸気調節弁Ｖ２１と逆止弁Ｖ２６との間に設けられている。第３圧力センサ３３は、蒸気排出ラインＬ２１内の圧力を検出する。

水位検出器３４は、フラッシュタンク２３の外部に設けられている。水位検出器３４は、フラッシュタンク２３内のドレン２２の水位を検出する。水位検出器３４は、水位検出筒４１とフロート４２と水位センサ４３とを含む。水位検出筒４１は、フラッシュタンク２３の外部の側面側に設けられている。水位検出筒４１は、その下部側の側面でフラッシュタンク２３の底部と連絡管４５で連通されている。また、水位検出筒４１は、その上部側の側面でフラッシュタンク２３の上部側と連絡管４６で連通されている。水位センサ４３は、水位検出筒４１内に設けられたフロート４２の高さを検知して水位検出筒４１内のドレン２２の水位を検知する。水位検出筒４１は、その内部に連絡管４５を通じてフラッシュタンク２３からドレン２２が流れることで、フラッシュタンク２３のドレン２２の水位と水位検出筒４１内のドレン２２の水位とが略同等になる。このため、水位センサ４３は、水位検出筒４１内のフロート４２の高さを検出することで、水位検出筒４１内のドレン２２の水位を検出することができる。本実施形態においては、水位検出器３４で検出されたフラッシュタンク２３内のドレン２２の水位に基づいてドレン２２をフラッシュタンク２３から排出する排出量を調節するようにしている。

温度センサ３５は、フラッシュタンク２３に設けられている。温度センサ３５は、フラッシュタンク２３内のドレン２２の温度を検出する。

第１圧力センサ３１、第２圧力センサ３２、第３圧力センサ３３、水位検出器３４および温度センサ３５は、それぞれ検出結果に対応した電気信号を制御装置３６に送信する。

制御装置３６は、ドレン回収システム１６の各部を制御する。制御装置３６は、ＣＰＵとメモリとを含むコンピュータである。制御装置３６は、第１圧力センサ３１、第２圧力センサ３２、第３圧力センサ３３、水位検出器３４および温度センサ３５などドレン回収システム１６の各所に取り付けられた各種のセンサが電気的に接続されている。これら各種のセンサの検出結果に対応した電気信号は、外部入力回路を介して制御装置３６に入力される。また、制御装置３６は、各種のセンサから入力された各種電気信号に基づいて、緊急排出弁Ｖ１１、蒸気調節弁Ｖ２１、ドレン排出弁Ｖ２２およびブロー排水弁Ｖ２３などの各種の弁に制御信号を出力し、これらを制御する。

また、制御装置３６は、第１圧力センサ３１、第２圧力センサ３２および第３圧力センサ３３などの各種のセンサの検出結果に基づいて、第１負荷機器１３の蒸気使用量、第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量を算出する。また、制御装置３６は、第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量と、ボイラ１１における燃料削減量と、ボイラ１１で削減された蒸気生成費用とを省エネルギー効果として算出する。

（第１負荷機器１３の蒸気使用量の算出）
制御装置３６は、ドレン２２がフラッシュタンク２３から排出されるフラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄとフラッシュ蒸気２８がフラッシュタンク２３から排出されるフラッシュ蒸気量Ｇｆとをそれぞれ取得する。そして、制御装置３６は、得られたフラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄとフラッシュ蒸気量Ｇｆとに基づいて、ドレン２２が第１負荷機器１３から排出される負荷機器排出ドレン量Ｇを算出する。制御装置３６は、この負荷機器排出ドレン量Ｇから第１負荷機器１３の蒸気使用量を算出する。

図２は、第１負荷機器１３の蒸気使用量を算出する方法の手順の一例を示すフローチャートである。図２に示すように、ステップＳ１１で、制御装置３６は、蒸気調節弁Ｖ２１およびドレン排出弁Ｖ２２の開度に応じた電気信号からそれぞれのＣｖ値を算出する。なお、Ｃｖ値とは、弁の容量係数を示す数値であり、弁の開度を一定にし、その弁の前後の差圧を１ｐｓｉ（６．８９５ｋＰａ）に保ち、６０°Ｆ（約１５．５℃）の水が１分間に流れる量をＵＳｇａｌ／ｍｉｎ（１ＵＳｇａｌ＝３．７８５Ｌ）で表した数値をいう。蒸気調節弁Ｖ２１およびドレン排出弁Ｖ２２のそれぞれのＣｖ値を算出した後、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２で、制御装置３６は、ドレン排出弁Ｖ２２の開度に応じた電気信号から得られたＣｖ値と、第２圧力センサ３２で計測された圧力と第１圧力センサ３１で計測された圧力との差圧とに基づいて、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄを算出する。また、制御装置３６は、蒸気調節弁Ｖ２１の開度から得られたＣｖ値と、第３圧力センサ３３で計測された圧力と第１圧力センサ３１で計測された圧力との差圧とに基づいて、フラッシュ蒸気量Ｇｆを算出する。負荷機器排出ドレン量Ｇは、フラッシュタンク２３に流入したドレン２２の量である。負荷機器排出ドレン量Ｇは、下記式（１）のように、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄとフラッシュ蒸気量Ｇｆとの和から求められる。
負荷機器排出ドレン量Ｇ＝フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄ＋フラッシュ蒸気量Ｇｆ・・・（１）

制御装置３６は、負荷機器排出ドレン量Ｇを算出した後、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、算出された負荷機器排出ドレン量Ｇから第１負荷機器１３の蒸気使用量を算出する。

制御装置３６は、蒸気調節弁Ｖ２１およびドレン排出弁Ｖ２２の開度と、蒸気排出ラインＬ２１内の圧力とフラッシュタンク２３内の圧力との差圧と、ドレン排出ラインＬ２２内の圧力とフラッシュタンク２３内の圧力との差圧とから負荷機器排出ドレン量Ｇを求め、第１負荷機器１３の蒸気使用量を求めることができる。また、ドレン回収システム１６は、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄとフラッシュ蒸気量Ｇｆとから負荷機器排出ドレン量Ｇを算出し、第１負荷機器１３の蒸気使用量を算出するようにしている。ここで、特許文献２に記載されている技術が、ドレン回収システム１６に適用される場合、フラッシュタンク２３でドレン２２からフラッシュ蒸気２８が分離されている。そのため、特許文献２に記載されている技術は、フラッシュタンク２３から排出されるドレン２２の量のみを計測して、第１負荷機器１３において使用されている蒸気２１の使用量を計測することになる。そのため、特許文献２に記載されて技術では、フラッシュタンク２３で分離されたフラッシュ蒸気２８の流出がある分、第１負荷機器１３において使用されている蒸気２１の使用量を精度良く計測することができない可能性がある。これに対し、ドレン回収システム１６は、フラッシュタンク２３から排出されるドレン２２およびフラッシュ蒸気２８を計測しているため、第１負荷機器１３の蒸気使用量を精度良く算出することができる。よって、ドレン回収システム１６は、負荷機器排出ドレン量Ｇをより安定して高い精度で算出することができるため、信頼性が高い第１負荷機器１３の蒸気使用量を得ることができる。

（第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量の算出）
制御装置３６は、フラッシュ蒸気２８が第２負荷機器１５で利用されたフラッシュ蒸気使用量を算出する。フラッシュ蒸気量Ｇｆが第２負荷機器１５で利用されたフラッシュ蒸気使用量であるため、制御装置３６は、フラッシュ蒸気量Ｇｆから第２負荷機器１５で利用されたフラッシュ蒸気使用量を算出する。

（ボイラ１１における燃料削減量の算出）
制御装置３６は、フラッシュ蒸気使用量に基づいてボイラ１１における燃料削減量を算出する。

フラッシュ蒸気使用量がボイラ１１における燃料削減量に相当するため、制御装置３６は、例えば下記式（２）を用いてフラッシュ蒸気使用量からボイラ１１における燃料削減量を算出する。
ボイラ１１における燃料削減量＝［フラッシュ蒸気使用量×（ボイラ蒸気全熱−給水熱量）］／（燃料低位発熱量×ボイラ効率／１００）・・・（２）

フラッシュ蒸気２８がフラッシュタンク２３から第２負荷機器１５に供給されることにより、その分だけボイラ１１から第２負荷機器１５に供給される蒸気２１の量を節減することができる。この結果、ボイラ１１で蒸気２１を発生させるための燃料の量が削減される。制御装置３６は、フラッシュ蒸気使用量を算出することにより、ボイラ１１での燃料削減量を明確に算出することができる。ボイラ１１での燃料削減量は、フラッシュ蒸気使用量に相当することから、フラッシュ蒸気使用量を算出することでボイラ１１での燃料削減量を容易に得ることができる。

（ボイラ１１で削減された蒸気生成費用の算出）
制御装置３６は、フラッシュ蒸気使用量に基づいてボイラ１１で削減された蒸気生成費用を算出する。ボイラ１１で削減された蒸気生成費用は、例えば下記式（３）のように算出される。なお、式（３）中、蒸気単価とは、蒸気２１を第２負荷機器１５に供給するために必要な費用の指標である。蒸気単価は、例えば、蒸気２１を所定量（例えば蒸気２１を１トン）生成するために必要な燃料費、電力費、原水費、薬品代などを合計した費用をいう。
ボイラ１１で削減された蒸気生成費用＝フラッシュ蒸気使用量×蒸気単価・・・（３）

フラッシュ蒸気２８がフラッシュタンク２３から第２負荷機器１５に供給されることにより、その分だけボイラ１１から第２負荷機器１５に供給される蒸気２１の量を節減することができる。この結果、ボイラ１１で蒸気２１を発生させるための燃料の量が削減される。制御装置３６は、フラッシュ蒸気使用量を算出する。ボイラ１１で削減される蒸気生成費用は、フラッシュ蒸気使用量に相当することから、フラッシュ蒸気使用量を算出することでボイラ１１で削減される蒸気生成費用を容易に得ることができる。

制御装置３６は、各種センサから入力された各種電気信号に基づいて上記のように算出された検出結果を出力部３７に送信する。

出力部３７は、制御装置３６から送信された検出結果に基づきドレン回収システム１６の運転情報を出力する。

省エネルギー効果表示部３８は、出力部３７に備えられている。省エネルギー効果表示部３８は、制御装置３６で上記のように算出された第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量、ボイラ１１における燃料削減量およびボイラ１１で削減された蒸気生成費用を省エネルギー効果として表示する。

このように、ドレン回収システム１６は、制御装置３６が第１圧力センサ３１、第２圧力センサ３２および第３圧力センサ３３との検出結果に基づいて、第１負荷機器１３の蒸気使用量、第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量を算出する。そして、ドレン回収システム１６は、第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量と、ボイラ１１における燃料削減量と、ボイラ１１で削減された蒸気生成費用とを省エネルギー効果として算出し、表示する。よって、ドレン回収システム１６は、第１負荷機器１３の蒸気使用量と第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量とをより高い精度で算出することができる。また、ドレン回収システム１６は、第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量、ボイラ１１における燃料削減量およびボイラ１１で削減された蒸気生成費用を省エネルギー効果として出力部３７の省エネルギー効果表示部３８に表示することができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。例えば、本実施形態では、水位検出器３４は、フロート方式を採用しているが、これに限定されるものではなく、電極棒を用いる電極棒方式、水圧検出方式など公知の水位検出方法を採用した装置を用いてもよい。

また、本実施形態においては、ブロー排水ラインＬ２３がドレン排出ラインＬ２２から分岐して設けられているが、これに限定されるものではなく、ドレン排出ラインＬ２２がブロー排水ラインＬ２３から分岐して設けられてもよいし、ドレン排出ラインＬ２２およびブロー排水ラインＬ２３がフラッシュタンク２３にそれぞれ接続されていてもよい。

また、本実施形態においては、制御装置３６は、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄおよびフラッシュ蒸気量Ｇｆをそれぞれ取得する際、蒸気調節弁Ｖ２１およびドレン排出弁Ｖ２２の開度から得られたＣｖ値と、第２圧力センサ３２で計測された圧力と第１圧力センサ３１で計測された圧力との差圧と、第３圧力センサ３３で計測された圧力と第１圧力センサ３１で計測された圧力との差圧とを用いて、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄおよびフラッシュ蒸気量Ｇｆを算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、ドレン回収システム１６は、蒸気排出ラインＬ２１およびドレン排出ラインＬ２２に、第２圧力センサ３２および第３圧力センサ３３の他に、蒸気調節弁Ｖ２１と第３圧力センサ３３との間と、ドレン排出弁Ｖ２２と第２圧力センサ３２との間との何れか一方または両方に、オリフィスを設ける。そして、制御装置３６は、前記オリフィスの前後の差圧に基づいて、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄおよびフラッシュ蒸気量Ｇｆをそれぞれ算出するようにしてもよい。この場合、制御装置３６は、予め、前記オリフィスの前後の差圧と、前記オリフィスを通過するドレン２２およびフラッシュ蒸気２８の量との関係を記録しておくようにする。

また、例えば、ドレン回収システム１６は、蒸気排出ラインＬ２１およびドレン排出ラインＬ２２の第２圧力センサ３２および第３圧力センサ３３の他に、第２圧力センサ３２および第３圧力センサ３３と所定間隔で更に他の圧力センサを設ける。そして、制御装置３６は、第２圧力センサ３２と前記他の圧力センサとで蒸気排出ラインＬ２１の圧力を計測して、蒸気排出ラインＬ２１の所定間隔における差圧を検出する。また、制御装置３６は、第３圧力センサ３３と前記他の圧力センサとでドレン排出ラインＬ２２の圧力を計測して、ドレン排出ラインＬ２２の所定間隔における差圧を検出する。そして、制御装置３６は、蒸気排出ラインＬ２１およびドレン排出ラインＬ２２の所定間隔における差圧に基づいて、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄおよびフラッシュ蒸気量Ｇｆをそれぞれ算出するようにしてもよい。この場合、制御装置３６は、予め、蒸気排出ラインＬ２１およびドレン排出ラインＬ２２の所定間隔における差圧と、ドレン２２およびフラッシュ蒸気２８の流量との関係を記録しておくようにする。

また、本実施形態においては、制御装置３６は、第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量と、ボイラ１１における燃料削減量と、ボイラ１１で削減された蒸気生成費用とを算出しているが、これに限定されるものではなく、制御装置３６は、第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量とボイラ１１における燃料削減量とボイラ１１で削減された蒸気生成費用とのうち少なくとも１つを算出するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、省エネルギー効果表示部３８は、第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量と、ボイラ１１における燃料削減量と、ボイラ１１で削減された蒸気生成費用とを省エネルギー効果として表示しているが、これに限定されるものではない。省エネルギー効果表示部３８は、第２負荷機器１５におけるフラッシュ蒸気使用量と、ボイラ１１における燃料削減量と、ボイラ１１で削減された蒸気生成費用とのうち少なくとも１つを省エネルギー効果として表示するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、フラッシュタンク２３から排出されるドレン２２またはバイパスラインＬ１５を通るドレン２２は、給水タンク１４に供給して、給水タンク１４のみでドレン２２を溜めるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、第１ドレン排出ラインＬ２２は、給水タンク１４の上流側であって、具体的には、バイパスラインＬ１５との接続箇所と給水タンク１４との間に、給水タンク１４とは別にドレンタンクを設けて、このドレンタンクにドレン２２を溜めるようにしてもよい。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る蒸気システムを説明する。本実施形態に係る蒸気システムは、図１に示す制御装置３６のフラッシュ蒸気量Ｇｆを算出する方法を変更したこと以外は第１の実施形態に係るドレン回収システムと同様であるため、重複した説明は省略し、フラッシュ蒸気量Ｇｆの算出方法についてのみ説明する。

（フラッシュ蒸気量Ｇｆの算出）
制御装置３６は、第１負荷機器１３で使用される蒸気２１の圧力とフラッシュタンク２３内の圧力とから、フラッシュ蒸気２８のフラッシュ率を算出して、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄとフラッシュ率とからフラッシュ蒸気量を算出する。

図３は、フラッシュ蒸気量を算出する方法の手順の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、ステップＳ２１で、制御装置３６は、第１負荷機器１３で使用される蒸気２１の圧力の値と第１圧力センサ３１で計測された圧力の値とが入力される。そして、制御装置３６は、第１負荷機器１３で使用される蒸気２６の圧力と第１圧力センサ３１で計測された圧力との差圧とからフラッシュ蒸気２８のフラッシュ率を算出する。フラッシュ率（単位：％）とは、ドレン１ｋｇから発生するフラッシュ蒸気の質量であり、下記式（４）から計算することができる。なお、下記式（４）中、ｆはフラッシュ率（単位：％）であり、ｈ１は第１負荷機器１３で使用される蒸気２６の圧力下（フラッシュ前）でのドレン２２の持つ比エンタルピ（単位：ｋＪ／ｋｇ）であり、ｈ２は第１圧力センサ３１で計測された圧力下（フラッシュ後）でのドレン２２の持つ比エンタルピ（単位：ｋＪ／ｋｇ）であり、ｒ２はフラッシュ後の圧力におけるドレン２２（フラッシュタンク２３内のドレン２２）の蒸発潜熱（単位：ｋＪ／ｋｇ）である。
フラッシュ率ｆ（％）＝（ｈ１−ｈ２）／ｒ２×１００（％）・・・（４）

制御装置３６は、フラッシュ蒸気２８のフラッシュ率ｆを算出した後、処理をステップＳ２２に移行させる。ステップＳ２２で、制御装置３６は、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄとフラッシュ率ｆとからフラッシュ蒸気量Ｇｆを算出する。負荷機器排出ドレン量Ｇ、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄおよびフラッシュ蒸気量Ｇｆは、下記式（１）のように関係式で表せる。また、下記式（５）のように、フラッシュ蒸気量Ｇｆは、負荷機器排出ドレン量Ｇにフラッシュ率ｆを乗じて１００で除した値で表される。よって、下記式（５）に下記式（１）を合わせることで、フラッシュ蒸気量Ｇｆは、下記式（６）のように表される。そして、下記式（７）のように、フラッシュ蒸気量Ｇｆは、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄとフラッシュ率ｆと用いて表される。よって、制御装置３６は、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄとフラッシュ率ｆとからフラッシュ蒸気量Ｇｆを算出する。
負荷機器排出ドレン量Ｇ＝フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄ＋フラッシュ蒸気量Ｇｆ・・・（１）
フラッシュ蒸気量Ｇｆ＝負荷機器排出ドレン量Ｇ×フラッシュ率ｆ／１００・・・（５）
フラッシュ蒸気量Ｇｆ＝（フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄ＋フラッシュ蒸気量Ｇｆ）×フラッシュ率ｆ／１００・・・（６）
フラッシュ蒸気量Ｇｆ＝フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄ×フラッシュ率ｆ／（１００−フラッシュ率ｆ）・・・（７）

本実施形態では、制御装置３６は、第１負荷機器１３で使用される蒸気２１の圧力とフラッシュタンク２３内の圧力とからフラッシュ蒸気２８のフラッシュ率ｆを算出して、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄと算出されたフラッシュ率ｆとからフラッシュ蒸気量Ｇｆを算出している。

したがって、本実施形態によれば、フラッシュ率ｆを用いてフラッシュ蒸気量Ｇｆを算出した場合でも、上記第１の実施形態と同様、フラッシュタンク流出ドレン量Ｇｄと算出されたフラッシュ蒸気量Ｇｆを用いて負荷機器排出ドレン量Ｇを算出することができるため、第１負荷機器１３の蒸気使用量を求めることができる。

１０蒸気システム
１１ボイラ（蒸気供給源）
１２スチームヘッダ
１３第１負荷機器
１４給水タンク
１５第２負荷機器（フラッシュ蒸気利用機器）
１６ドレン回収システム
２１蒸気
２２ドレン
２３フラッシュタンク（分離部）
２４スチームトラップ
２５水
２６補給水
２７減圧蒸気
２８フラッシュ蒸気
３１第１圧力センサ（第１圧力検出部）
３２第２圧力センサ（第２圧力検出部）
３３第３圧力センサ（第３圧力検出部）
３４水位検出器（水位検出部）
３５温度センサ（温度計測部）
３６制御装置（制御部）
３７出力部
３８省エネルギー効果表示部
４１水位検出筒
４２フロート
４３水位センサ
４５、４６連絡管
Ｌ１１第１蒸気供給ライン
Ｌ１２第２蒸気供給ライン
Ｌ１３第３蒸気供給ライン
Ｌ１４ドレン供給ライン
Ｌ１５バイパスライン
Ｌ２１蒸気排出ライン
Ｌ２２ドレン排出ライン
Ｌ２３ブロー排水ライン
Ｌ２４内圧調節用ライン
Ｖ１１緊急排出弁
Ｖ１２、Ｖ２５減圧弁
Ｖ２１蒸気調節弁（蒸気調節部）
Ｖ２２ドレン排出弁（ドレン調節部）
Ｖ２３ブロー排水弁
Ｖ２４安全弁
Ｖ２６、Ｖ２７逆止弁
Ｖ２８内圧調節弁
Ｇ負荷機器排出ドレン量
Ｇｄフラッシュタンク流出ドレン量
Ｇｆフラッシュ蒸気量

Claims

負荷機器から排出されるドレンを回収し、回収した前記ドレンから発生するフラッシュ蒸気を分離する分離部と、
前記分離部に連結され、前記ドレンを前記分離部から排出するドレン排出ラインと、
前記ドレン排出ラインに設けられ、前記ドレン排出ラインを流れる前記ドレンの排出量を調節するドレン調節部と、
前記分離部に連結され、前記フラッシュ蒸気を前記分離部から排出する蒸気排出ラインと、
前記蒸気排出ラインに設けられ、前記蒸気排出ラインを流れる前記フラッシュ蒸気の排出量を調節する蒸気調節部と、
前記ドレンが前記分離部から排出される分離部流出ドレン量と前記フラッシュ蒸気が前記分離部から排出されるフラッシュ蒸気量とをそれぞれ取得して、得られた前記分離部流出ドレン量と前記フラッシュ蒸気量とに基づいて前記ドレンが前記負荷機器から排出される負荷機器排出ドレン量を算出して前記負荷機器の蒸気使用量を算出する制御部と、
前記制御部で算出された前記蒸気使用量を出力する出力部と、
を有することを特徴とするドレン回収システム。
請求項１において、
前記分離部に設けられ、前記分離部内の圧力を検出する第１圧力検出部と、
前記ドレン排出ラインの前記ドレン調節部よりもドレン流れ方向下流側に設けられ、前記ドレン排出ライン内の圧力を計測する第２圧力検出部と、
前記蒸気排出ラインの前記蒸気調節部よりも蒸気流れ方向下流側に設けられ、前記蒸気排出ライン内の圧力を計測する第３圧力検出部と、を有し、
前記制御部は、前記ドレン調節部の開度から得られたＣｖ値と、前記第２圧力検出部で計測された圧力と前記第１圧力検出部で計測された圧力との差圧に基づいて前記分離部流出ドレン量を算出すると共に、前記蒸気調節部の開度から得られたＣｖ値と、前記第３圧力検出部で計測された圧力と前記第１圧力検出部で計測された圧力との差圧に基づいて前記フラッシュ蒸気量を算出することを特徴とするドレン回収システム。
請求項１において、
前記制御部には前記負荷機器で使用される蒸気の圧力の値が入力され、
前記制御部は、前記負荷機器で使用される蒸気の圧力と前記分離部内の圧力とから、前記フラッシュ蒸気のフラッシュ率を算出して、前記分離部流出ドレン量と前記フラッシュ率とから前記フラッシュ蒸気量を算出することを特徴とするドレン回収システム。
請求項１ないし３の何れか１つにおいて、
前記出力部は省エネルギー効果表示部を備え、
前記制御部は、前記フラッシュ蒸気を使用するフラッシュ蒸気利用機器で利用されたフラッシュ蒸気使用量と、前記フラッシュ蒸気使用量に基づいて前記フラッシュ蒸気利用機器に蒸気を供給する蒸気供給源における燃料削減量と、前記フラッシュ蒸気使用量に基づいて前記蒸気供給源で削減された蒸気生成費用とのうち少なくとも１つを算出し、
前記省エネルギー効果表示部は、前記フラッシュ蒸気使用量と、前記燃料削減量と、前記蒸気生成費用とのうち少なくとも１つを表示することを特徴とするドレン回収システム。