JP5962251B2

JP5962251B2 - ドレン回収システム

Info

Publication number: JP5962251B2
Application number: JP2012140626A
Authority: JP
Inventors: 草平秋永
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2032-06-22
Also published as: JP2014005963A

Description

この発明は、負荷機器で生成した高温のドレンを密閉型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。

従来、ドレンを排出する負荷機器と、負荷機器へ蒸気を供給する蒸気ボイラと、ドレン戻し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、貯留したドレンをドレン供給ラインを通して蒸気ボイラへ供給する密閉型のドレンタンクとを備えるドレン回収システムは、特許文献１等で知られている。

特開２０１１−２３７０６５号公報

特許文献１のドレン回収システムにおいては、負荷機器が第一圧力のドレンを排出する第一負荷機器と、第一圧力よりも低い第二圧力のドレンを排出する第二負荷機器とがドレンタンクに対して並列に接続される場合、ドレンタンク内の圧力は、低い方の第二負荷機器のドレン圧力に合わせた圧力に調整せざるを得ない。そうした場合、第一負荷機器のドレンがドレンタンクに流入すると、フラッシュ蒸気が発生する。このフラッシュ蒸気の発生は熱ロスに繋がる。

この発明が解決しようとする課題は、ドレン圧力の異なる複数の負荷機器がドレンタンクに接続されてもフラッシュ蒸気の発生を低減することである。

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、ドレンを排出する負荷機器と、前記負荷機器へ蒸気を供給する蒸気ボイラと、ドレン戻し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、貯留したドレンをドレン供給ラインを通して前記蒸気ボイラへ供給する密閉型のドレンタンクとを備えるドレン回収システムであって、
前記負荷機器は、第一圧力のドレンを排出する第一負荷機器と、前記第一負荷機器と並列に接続され前記第一圧力よりも低い第二圧力のドレンを排出する第二負荷機器とを含んで構成され、
前記第二負荷機器のドレン戻しラインに、前記第二負荷機器からのドレンを前記ドレンタンク内へ圧送するドレン圧送手段を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、ドレンタンク内の圧力を前記第一負荷機器の排出ドレンの流入によりフラッシュ蒸気の発生を抑制する高い圧力とすることができるので、フラッシュ蒸気の発生を低減できる。

この発明によれば、ドレン圧力の異なる複数の負荷機器がドレンタンクに接続されてもフラッシュ蒸気の発生を低減することができる。

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のドレン圧送手段の機能を模式的に説明する概略構成図である。

この発明の実施例１のドレン回収システムを図１および図２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、ドレンを排出する負荷機器２（２Ａ，２Ｂを含む）と、負荷機器２へ蒸気を供給する蒸気ボイラ３と、ドレン戻しライン４（４Ａ，４Ｂを含む）を通して負荷機器２から排出されるドレンを貯留し、貯留したドレンを、ドレン供給ライン５を通して蒸気ボイラへ供給する密閉型のドレンタンク６と、ドレンタンク６内圧力に応じて開閉する加圧弁としての第一弁Ｖ１を有し、蒸気ボイラ３からドレンタンク６へ高圧蒸気を供給する加圧蒸気ライン７を備えている。ドレン戻しライン４には、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二弁Ｖ２を備えている。

加圧蒸気ライン７は、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し、第一弁Ｖ１の開閉により、ドレンタンク６内の圧力を後記第一圧力Ｐ１よりやや低い第三圧力Ｐ３に制御する。

第一弁Ｖ１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モータバルブなどの弁とする。また、第一弁Ｖ１は、供給蒸気量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。

この実施例１の特徴とするところの第一は、負荷機器２が第一圧力Ｐ１のドレンを排出する第一負荷機器２Ａと、第一負荷機器２Ａと並列に接続され第一圧力Ｐ１よりも低い第二圧力Ｐ２のドレンを排出する第二負荷機器２Ｂとを含んで構成されているところにある。勿論、負荷機器２は、３以上であってもよい。

また、実施例１の特徴とするところの第二は、第二負荷機器２Ｂのドレン戻しライン４Ｂに、第二負荷機器２Ｂからの排出ドレンをドレンタンク６内へ圧送するドレン圧送手段８を備えたところにある。なお、第一負荷機器２Ａのドレン戻しライン４Ａには、ドレン圧送手段８でなく、通常用いられるスチームトラップ９を設けている。

ドレン圧送手段８は、第二圧力Ｐ２のドレンを第二圧力Ｐ２より高い圧力のドレンタンク６内に圧送する（押し込む）の機能（ドレン圧送機能）を有する。この実施例１では、ドレン圧送手段８は、株式会社テイエルブイ製の液体圧送装置GT10を用いている。このドレン圧送手段８は、図２に示すように、密閉容器１１と、密閉容器１１に接続される給気管１２に設けられ、蒸気ボイラ３からの蒸気の導入を制御する給気弁１３と、密閉容器１１に接続される排気管１４に設けられ、密閉容器１１内の蒸気の排出を制御する排気弁１５と、反密閉容器１１方向への流れを阻止する第一逆止弁（チャッキバルブ）１６を設けた流入管４Ｂ１と、密閉容器１１方向への流れを阻止する第二逆止弁（チャッキバルブ）１７および主弁１９を設けた流出管４Ｂ２と、給気弁１３，排気弁１５および主弁１９と機械的連結機構２０により連結され、自らの上下動に応じて機械的連結機構２０よりこれらの弁１３，１５，１９の開閉を行うフロート２１とを含んで構成されている。

ドレン圧送手段８によるドレン圧送機能の概要は、つぎの通りである。密閉容器１１内のドレン貯留量が少ない初期状態では、流入管４Ｂ１より、第一逆止弁１６を通って密閉容器１１内にドレンが流入するとフロート２１が上昇する。密閉容器１１内の蒸気は排気弁１４を通って抜ける。密閉容器１１内のドレン貯留量の増加によるフロート２１の上昇に応じて主弁１９が開き、密閉容器１１内圧が第二逆止弁１７の背圧より高い場合、ドレンは第二逆弁１７を通り流出管４Ｂ２へ排出される。

密閉容器１１内圧＜第二逆止弁１７の背圧の場合、ドレンが排出されず密閉容器１１内に貯留される。ドレンが密閉容器１１に溜まり続け、フロート２１が上点まで上昇すると、機械的連結機構２０の一部を構成するスナップアクション機構（図示省略）のプッシュロッド（図示省略）が急上昇して排気弁１５を閉じ、給気弁１２を開く。すると、給気弁１２から給気された蒸気の圧力により、密閉容器１１内圧＞第二逆止弁１７の背圧となり、第一逆止弁１６が閉じ、第二逆弁１７が開き、密閉容器１１内のドレンを流出管４Ｂ２から排出させ、ドレンタンク６へ圧送する。

密閉容器１１内ドレンが排出されることにより、フロート２１は密閉容器１１内水位と共に下降し、下点まで降下すると、前記プッシュロッドは急降下して排気弁１５を開き、給気弁１３を閉じ、前記初期状態に戻る。

ドレン圧送手段８は、特許第２７４１３０３号公報，特許第３３６０２３２号公報に記載された上述の構成と類似の液体圧送装置を用いることができる。

図１に戻って、ドレン回収システム１は、補給水ライン２２と、補給水タンク２３と、ドレン逃がしライン２４と、圧力逃がしライン２５と、ドレン循環ライン２６と、制御手段としての制御器２７とを備えている。蒸気ボイラ３は、蒸気を使用する負荷機器２Ａ，２Ｂへ蒸気供給ライン（符号省略）を通して供給するものである。

ドレンタンク６には、水面計３０が気相部同士を連通する第一連通管３１と液相部同士を連通する第二連通管３２とで接続されている。第一連通管３１には、ドレンタンク６内の圧力を検出する圧力検出器としての圧力センサ３３を設けている。この圧力センサ３３は、ドレンタンク６または水面計３０の液相部（または気相部）に設けても良い。また、水面計３０には、水面計３０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３４を備えている。

補給水ライン２２は、補給水ポンプ３５と、補給水タンク２３方向の流れを阻止する第三逆止弁３６とを有し、大気開放型の補給水タンク２３内に貯留された補給水をドレンタンク６へ供給するものである。補給水タンク２３には、補給水補充ライン３７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２３内の水位が設定水位となるように補給水補充ライン３７の流量を調整する。

ドレン供給ライン５には、ドレンポンプ３８と、ドレンポンプ３８方向の流れを阻止する第四逆止弁３９とを設けている。そして、ドレン供給ライン５のドレンポンプ３８出口側とドレンタンク６との間に、ドレンタンク６内のドレンを循環させる前記ドレン循環ライン２６（ドレン供給ライン５の一部を含む）を設けている。ドレン循環ライン２６の循環量は、ドレンポンプ３８冷却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。

ドレン逃がしライン２４は、ドレン戻しライン４の第二弁Ｖ２の上流側と補給水タンク２３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三
弁Ｖ３を設けている。

圧力逃がしライン２５は、ドレンタンク６の気相部と補給水タンク２３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４０と、この圧力調整弁４０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３３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。この圧力逃がしライン２５は、加圧蒸気ライン７と共に、ドレンタンク６内の圧力を所定の高圧に調整する圧力調整手段を構成している。

制御器２７は、圧力センサ３３，水位センサ３４，ドレンタンク６内圧力を検出する圧力スイッチ４１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〜第四弁Ｖ４，ドレンポンプ３８、補給水ポンプ３５などを制御する。

制御器２７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２６の循環を制御するドレン循環制御手順などが含まれている。ここでは、ドレンタンク内圧力制御手順についてのみ説明する。

ドレンタンク内圧力制御手順は、圧力センサ３３が圧力調整弁４０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４１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７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。

＜実施例１の動作＞
この実施例１においては、負荷機器２Ａ，２Ｂからのドレンのドレンタンク６内への流入を停止したい場合やドレンのドレンタンク６への流入が不可能な場合（ドレンタンク内の高圧異常や水位異常など）には、第二弁Ｖ２を閉じ、第三弁Ｖ３を開き（第一開閉状態）、負荷機器２Ａ，２Ｂからドレンタンク６内へのドレンの流入を停止させる。その結果、ドレンタンク６へ流入しようとしたドレンは、ドレン逃がしライン２４を通して補給水タンク２３へ流入するので、負荷機器２Ａ，２Ｂの運転の停止を回避できる。

正常運転時には、第二弁Ｖ２を開き、第三弁Ｖ３を閉じ（第二開閉状態）、負荷機器２Ａ，２Ｂからのドレンがドレンタンク６内へ流入する。この第二開閉状態において、加圧蒸気ライン７から供給される加圧蒸気によりドレンタンク６内は加圧されている。加圧蒸気の供給は、加圧蒸気ライン７の第一弁Ｖ１の開閉により行われ、ドレンタンク６内の圧力は、大気圧より高い所定の第三圧力Ｐ３にほぼ保持されている。

第一負荷機器２Ａにて生成されたドレンは、第一圧力Ｐ１＞第三圧力Ｐ３であるので、ドレンタンク６内へ流入する。他方、第二負荷機器２Ｂにて生成されたドレンは、第二圧力Ｐ１＜第三圧力Ｐ３であるので、ドレン圧送手段８が無いとドレンタンク６内へ流入できないが、ドレン圧送手段８のドレン圧送機能によりドレンタンク６内へ圧送される。このドレン圧送手段８によるドレン圧送機能は、前述の通りである。

＜実施例１の効果＞
ドレン圧送手段８を備えないドレン回収システムでは、ドレンタンク６内の圧力は、低い方の第二負荷機器２Ｂのドレン圧力Ｐ２に合わせた圧力に調整される。すると、第一負荷機器２Ａの高圧Ｐ１のドレンがドレンタンク６に流入する際に、フラッシュ蒸気が第一負荷機器２Ａのみの場合と比較して多く発生する。このフラッシュ蒸気（ドレンタンクの加圧蒸気を含む）は、圧力調整弁４０または第四弁Ｖ４が開くと、補給水タンク２３へ放出される。補給水タンク２３は大気開放であるので、放出されたフラッシュ蒸気の熱が大
気中に逃げ、エネルギーロスを生ずることになる。

これに対して、上記の構成を備える実施例１によれば、高い方の第一負荷機器２Ａのドレン圧力Ｐ１に合わせた第三圧力Ｐ３にドレンタンク６内の圧力に調整するので、第一負荷機器２Ａの排出ドレンの流入によるフラッシュ蒸気の発生を抑制することができる。その結果、フラッシュ蒸気の発生による熱ロスを低減できる。

この発明は、前記実施例１に限定されるものではなく、ドレン回収システムの構成は、特許文献１に記載のものとすることができる。また、実施例１において、加圧蒸気ライン７を省略したシステムとすることができる。この場合、ドレンタンク６内は、圧力逃がしライン２５の圧力調整弁４０により第三圧力に相当する所定の高圧に保持される。

１ドレン回収システム
２負荷機器
２Ａ第一負荷機器
２Ｂ第二負荷機器
３蒸気ボイラ
４，４Ａ，４Ｂドレン戻しライン
５ドレン供給ライン
８ドレン圧送手段

Claims

ドレンを排出する負荷機器と、前記負荷機器へ蒸気を供給する蒸気ボイラと、ドレン戻し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、貯留したドレンをドレン供給ラインを通して前記蒸気ボイラへ供給する密閉型のドレンタンクとを備えるドレン回収システムであって、
前記負荷機器は、第一圧力のドレンを排出する第一負荷機器と、前記第一負荷機器と並列に接続され前記第一圧力よりも低い第二圧力のドレンを排出する第二負荷機器とを含んで構成され、
前記第二負荷機器のドレン戻しラインに、前記第二負荷機器からのドレンを前記ドレンタンク内へ圧送するドレン圧送手段を備え、
前記第一負荷機器のドレン戻しラインには、前記ドレン圧送手段ではなくスチームトラップを設けたドレン回収システム。