JP5972240B2 - ドレン回収設備とその運転方法およびドレン回収設備を用いた熱利用システム - Google Patents

Description

本発明は、ドレン回収設備とその運転方法およびドレン回収設備を用いた熱利用システムに関し、特に、蒸気発生装置が発生した蒸気を利用する熱負荷装置から発生する高圧高温のドレンが保有する顕熱から高い効率で潜熱を回収することを可能としたドレン回収設備とその運転方法およびドレン回収設備を用いた熱利用システムに関する。

ボイラ等の蒸気発生装置から発生する蒸気は、生産施設や空調機などの熱負荷装置で利用されて潜熱を失い、凝縮して高圧高温のドレンとして回収される。この高圧高温ドレンをそのまま排出することはエネルギー効率の観点から好ましくなく、また大気開放時に高圧高温ドレンから発生するフラッシュ蒸気が白煙と見えることから環境負荷の一つともなっている。そこで、熱回収率を向上させるために、高圧高温ドレンを、これより低い圧力に保持されているフラッシュタンクに導入して再蒸発させ、フラッシュ蒸気と温水（ドレン水）とに気液分離し、生成されるフラッシュ蒸気と温水（ドレン水）とを再度熱媒として利用するようにしたドレン回収設備が提案されている（特許文献１、２、３等）。

特開２００９−１９８０３８号公報 特開２０１２−７７６２号公報 特開２０１２−７２９８４号公報

従来提案されているフラッシュタンクを備えたドレン回収設備では、運転時に、フラッシュタンク内は、受け入れる高圧高温ドレンの圧力よりは低い圧力とされるが、正圧（大気圧以上）には制御されている。その理由は、フラッシュタンクから発生した蒸気（フラッシュ蒸気）は、それ単独で熱媒として利用される場合もあるが、一般に、別にボイラから発生した蒸気と混合させて熱負荷先で熱媒として利用することが多いためである。正圧に制御されるフラッシュタンク内で生成される気液分離後の温水（ドレン水）の温度は１００℃以上であり、その温水（ドレン水）を大気圧にあるドレン水回収タンクで回収すると、大気へ放出されているフラッシュ蒸気（白煙）が生じるのを避けられないとともに、熱回収率にも改善すべき余地がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、フラッシュタンクを用いたドレン回収設備において、高圧高温のドレンからの熱回収率をさらに向上させるとともに、分離後の温水（ドレン水）を大気圧下にあるドレン水回収タンクで回収するときに、大気へ放出されているフラッシュ蒸気（白煙）が発生するのを回避できるようにした、ドレン回収設備とその運転方法およびそのドレン回収設備を用いた熱利用システムを提供することを課題とする。

上記の課題を解決すべく本発明者らはさらに研究と実験とを行うことにより、空気抜き弁を利用して系内の空気を系外へ強制的に排出することで、フラッシュタンクを含む配管系内を負圧（大気圧より低い圧力）に維持し、かつ発生したフラッシュ蒸気から十分な熱回収を行うことで、前記課題を解決できるドレン回収設備が得られることを知見した。

本発明は上記知見に基づきなされたものであり、本発明によるドレン回収設備は、基本的に、蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置が発生した蒸気を利用する第１の熱負荷装置と、前記第１の熱負荷装置から発生するドレンを再蒸発させてフラッシュ蒸気と第１のドレン水とに気水分離するフラッシュタンクと、前記フラッシュタンクで発生した前記フラッシュ蒸気を利用する第２の熱負荷装置と、前記フラッシュタンクで発生する第１のドレン水と前記第２の熱負荷装置を通過することによって前記フラッシュ蒸気が凝縮した第２のドレン水とを回収するドレン水回収タンクを備えたドレン回収設備であって、前記ドレン回収設備は、配管系を閉鎖系に維持できるようにされており、前記フラッシュタンクから前記第２の熱負荷装置までの閉鎖された系内に負圧を発生させる手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明によるドレン回収設備において、前記フラッシュタンクから前記第２の熱負荷装置までの閉鎖された系内に負圧を発生させる手段は、限定されないが、前記閉鎖された系内に蒸気発生装置が発生した蒸気を導入する蒸気導入手段と閉鎖された系内の空気を系外に排出する空気抜き弁とを備え、閉鎖された系内に蒸気を導入することによって空気抜き弁から系内の空気を追い出して系内を蒸気で充満させるとともに、放熱によって系内の蒸気が凝縮することで閉鎖された系内に負圧が形成されるようにした形態は、きわめて有効な態様である。しかしこれに限ることはなく、真空ポンプ等を用いることもできる。

本発明によるドレン回収設備において、前記第２の熱負荷装置は、高い熱回収量が得られる観点から、環境空気または適宜の生産用加熱空気と熱交換して該環境空気を加熱または生産用加熱空気を再加熱する空気加熱器であることが好ましい。しかしこれに限ることはなく、給水予熱器、洗浄水加温器のような熱負荷装置であってもよい。

本発明によるドレン回収設備において、前記ドレン水回収タンクは、設備の効率化の観点から、前記蒸気発生装置への給水タンクであることが好ましい。しかしこれに限ることはなく、洗濯用水、洗浄用水、ＣＩＰ装置用水のような他の温水利用設備への給水タンクであってもよい。

本発明はさらに、上記のドレン回収設備の運転方法として、前記閉鎖された系内に負圧を生じさせる手段を作動して前記閉鎖された系内を負圧状態とする工程を有し、その工程を行うことで負圧となった前記閉鎖された系内に、前記第１の熱負荷装置で発生するドレンを導入する処理を開始することを特徴とするドレン回収設備の運転方法も開示する。

本発明はさらに、本発明によるドレン回収設備が前記第２の熱負荷装置として空気加熱器を用いる場合での、ドレン回収設備を用いた熱利用システムとして、前記第２の熱負荷装置である空気加熱器を適宜の燃焼機器の燃焼空気の予熱のために用いるようにした熱利用システム、さらに、前記蒸気発生装置が燃焼方式のボイラである場合での上記ドレン回収設備を用いた熱利用システムであって、前記第２の熱負荷装置である空気加熱器を前記ボイラの給気の予熱のために用いるようにしたドレン回収設備を用いた熱利用システムをも開示する。

なお、本発明において、第１の熱負荷装置から発生するドレンは、高圧高温ドレンであってフラッシュ蒸気を取り出すことのできる蒸気の凝縮水であり、フラッシュタンクで発生する第１のドレン水は、前記ドレンがフラッシュ蒸気を発生させた後の負圧低温ドレンであり、第２のドレン水は、フラッシュ蒸気がドレン化した負圧低温ドレンである。ここで、「高温」とは１００℃以上の温度であり、「低温」とは１００℃未満の温度である。

本発明によるドレン回収設備およびその運転方法によれば、フラッシュタンクから第２の熱負荷装置までの閉鎖された系内に、例えば閉鎖された系内に蒸気を導入することで空気抜き弁から系内の空気を追出し系内を蒸気で充満させるとともに、放熱により系内の蒸気が凝縮することで、負圧が形成されるようにし、前記系内が負圧（大気圧以下）となった状態で、フラッシュタンク内での高圧高温ドレンの気水分離が進行するので、正圧状態で行う場合と比較して、フラッシュ率（単位重量の高圧高温ドレンから発生するフラッシュ蒸気の重量）が大きくなり、負圧のレベルを適宜設定することで、分離後の第１のドレン水の温度を１００℃よりも低い温度とすることができる。それにより、第１のドレン水を大気圧下で排水しても、大気へ放出されているフラッシュ蒸気（白煙）が発生することはない。また、前記第２の熱負荷装置で多くの熱を消費させることによって、フラッシュタンクから第２の熱負荷装置までの系内が負圧になるとともに、運転中に負圧を維持することが可能であり、運転中においても前記した作用効果は維持される。

分離したフラッシュ蒸気は、やはり負圧に維持されている配管系を通り、第２の熱負荷装置内を熱媒として通過する。第２の熱負荷装置で熱交換することで潜熱を失い、フラッシュ蒸気は凝縮して、第２のドレン水となる。系内が負圧であることに加えて、第２の熱負荷装置での熱回収量を高くすることで、第２のドレン水の温度も１００℃より低い温度とすることができ、前記第１のドレン水とともに大気圧下にあるドレン水回収タンクに排水しても、大気へ放出されているフラッシュ蒸気（白煙）が発生することはない。

上記のように、本発明によるドレン回収設備およびその運転方法では、高圧高温ドレンが保有する顕熱から高い効率で潜熱を回収することが可能となり、エネルギー効率が向上するとともに、結果として、フラッシュタンクで分離した温水（第１のドレン水）および第２の熱負荷装置を通過することによってフラッシュ蒸気が凝縮した温水（第２のドレン水）を大気圧下にあるドレン水回収タンクに排水しても大気へ放出されているフラッシュ蒸気（白煙）が発生することはなく、環境にも優しいドレン回収設備となる。

本発明による前記第２の熱負荷装置である空気加熱器で熱交換された後の環境空気または適宜の生産用加熱空気は高い温度に昇温することから、前記第２の熱負荷装置である空気加熱器を適宜の燃焼機器のための燃焼空気の予熱のために用いる本発明によるドレン回収設備を用いた熱利用システム、さらには、蒸気発生装置が燃焼方式のボイラである場合に、前記第２の熱負荷装置である空気加熱器を前記ボイラの燃焼用空気の予熱のために用いる本発明によるドレン回収設備を用いた熱利用システムは、きわめて有効な熱利用システムとなる。

本発明によるドレン回収設備の一実施の形態の配管系を示す図。 本発明によるドレン回収設備の他の実施の形態の配管系を示す図。 実施例および比較例で用いたドレン回収設備を説明するための図。

［第１の実施の形態］
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るドレン回収設備とその運転方法および前記ドレン回収設備を用いた熱利用システムを説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るドレン回収設備の配管系の概略を示している。図１に示すように、ドレン回収設備Ａ１は、ボイラ１０、給水タンク２０、第１の熱負荷装置３０、フラッシュタンク４０、第２の熱負荷装置５０、とを主たる構成として備える。なお、図１において、太い実線は、高圧高温ドレン、第１のドレン水、フラッシュ蒸気および第２のドレン水が流れる配管系であり、細い実線はボイラからの高圧蒸気が流れる配管系である。

ボイラ１０は、給水タンク２０から給水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、本発明でいう蒸気発生装置の一例である。ボイラ１０で発生した高圧蒸気は配管１１を介して蒸気ヘッダー１２に送られ、そこから蒸気配管１３を介して第１の熱負荷装置３０に供給される。給水タンク２０は、蒸気生成用の水をボイラ１０に供給するためのものであり、給水管２１を介してボイラ１０に接続している。後記するように、給水タンク２０には、本給水管２２からの水に加えて、１００℃以下となったドレン水（第１のドレン水と第２のドレン水）が戻り配管２３を介して戻される。前記蒸気配管１３からは、第１分岐配管１４と第２分岐配管１５が分岐しており、第１分岐配管１４は、減圧弁１６および開閉弁１７を介して、フラッシュタンク４０に接続している。また、フラッシュタンク４０には空気抜き弁４１が取り付けられている。第２分岐配管１５は減圧弁１８を介して、後記する蒸気駆動トラップ６０Ａ、６０Ｂに接続している。

第１の熱負荷装置３０は、ボイラ１０から蒸気ヘッダー１２を介して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、印刷機械、食品機械や製紙機械などで用いられる、蒸気を熱源として装置や製品を加熱する装置（蒸気熱交換器を有する装置）が例示できる。第１の熱負荷装置３０において一部の蒸気は潜熱を失って凝縮し高圧高温ドレン（フラッシュ蒸気を取り出すことができる蒸気の凝縮水）となる。第１の熱負荷装置３０はドレン配管３１を介してフラッシュタンク４０に接続しており、第１の熱負荷装置３０から排出される高圧高温ドレンおよびドレンから発生した同圧のフラッシュ蒸気の混合流体は、ドレン配管３１を介してフラッシュタンク４０に流入する。なお、ドレン配管３１にはトラップ３２と開閉弁３３とが配置されている。

ドレン配管３１を介して供給される前記混合流体は、フラッシュタンク４０内で再蒸発することで気水分離され、フラッシュ蒸気と第１のドレン水（負圧低温ドレン）が生成される。フラッシュ蒸気は配管４２を介して第２の熱負荷装置の一例である空気加熱器５０に送られる。一方、第１のドレン水は配管４３および蒸気駆動トラップ６０Ａを介して前記した戻り配管２３に送られる。

空気加熱器５０はフラッシュ蒸気を熱媒として利用して環境空気を加熱する。空気加熱器５０は、すでに装置内で利用されている生産用加熱空気と熱交換して再加熱するようにしてもよい。フラッシュ蒸気と熱交換して昇温した空気は、ダクト５１を介して適宜の高温空気利用部（例えば、乾燥機または工業炉の給気部）５２へ送られる。あるいは、適宜の燃焼機器の燃焼用空気として利用される。また、空気を加熱することで潜熱を失ったフラッシュ蒸気は凝縮して第２のドレン水（負圧低温ドレン）となり、配管５３を介して前記した戻り配管２３に送られる。戻り配管２３に集められた第１のドレン水と第２のドレン水は前記給水タンク２０に戻される。

前記配管４３と配管５３は蒸気駆動トラップ６０Ａ、６０Ｂをそれぞれ備えており、該蒸気駆動トラップ６０Ａ、６０Ｂには、前記第２分岐配管１５を通り減圧弁１８によって０．２ＭＰａＧ程度に減圧された蒸気が、駆動蒸気として供給される。また、前記ドレン配管３１における開閉弁３３よりも上流側の位置と前記戻り配管２３における前記配管４３と配管５３との接続部より下流側の位置とはバイパス配管２４により連通されており、該バイパス配管２４には開閉弁２５が取り付けられている。

［ドレン回収設備Ａ１の運転方法―選択その１］
次に、上記ドレン回収設備Ａ１の運転方法の一つの選択肢を説明する。最初に、ボイラ１０が高圧蒸気を生成している状態下において、フラッシュタンク４０内およびフラッシュタンク４０に係る配管系（具体的には、図１において点線で囲まれる領域）に対する減圧処理を行い、系内を負圧状態とする。手順的には、蒸気トラップ６０Ａ、６０Ｂを閉じた状態に維持しておき、ドレン配管３１に取り付けた開閉弁３３を閉、バイパス配管２４に取り付けた開閉弁２５を開として、第１分岐配管１４に取り付けた開閉弁１７を開く。それにより、ボイラ１０で発生した高圧蒸気は第１分岐配管１４を通ってフラッシュタンク４０内に流入する。

蒸気の流入により、フラッシュタンク４０内およびそこに接続する配管系内(具体的には、配管４２、配管４３、配管５３内)の空気は、空気抜き弁４１を通って系外へ押し出される。なお、図示のものでは、空気抜き弁４１をフラッシュタンク４０にのみ取りつけているが、排気効果を高くするために、配管４２、配管４３、配管５３等にも取り付けるようにしてもよい。フラッシュタンク４０内に導入する蒸気圧は、系中を正圧にできるだけの圧力があればよく、０．８ＭＰａＧ等の高圧は不要であり、減圧弁１６を操作して０．１〜０．２ＭＰａＧ程度として導入すれば十分である。

所定量の蒸気を供給して系内に正圧が確立したことを、適宜配置する圧力計等で確認した後、開閉弁１７を閉じ、その状態で、系内の蒸気が凝縮するのを待つ。閉じた系内で蒸気の凝縮が生じることで、系内の圧力は負圧（大気圧以下）にまで低下する。必要に応じて、この空気抜きの操作を２〜３回程度繰り返して行い、十分に空気が抜けたことを確認する（例えば、系内の圧力が−５０〜−９０ｋＰａＧ程度になったことを確認する）。それ以降は、第１分岐配管１４に取り付けた開閉弁１７を閉状態に維持する。なお、この空気抜き作業（閉鎖された系内を負圧状態とする準備工程）の間に生じる第１の熱負荷装置３０から排出されるドレン水およびドレン水から発生した同圧のフラッシュ蒸気の混合流体は、バイパス配管２４を通って戻り配管２３内に流出し、フラッシュタンク４０内に流れ込むことはない。また、前記空気抜き作業（閉鎖された系内を負圧状態とする準備工程）の間、第２の熱負荷装置の一例である空気加熱器５０を作動させておくようにしてもよく、それにより、より迅速に系内の蒸気の凝縮が進行する。

開閉弁１７を閉じた後、ドレン配管３１に取り付けた開閉弁３３を開き、バイパス配管２４に取り付けた開閉弁２５を閉じる。それにより、第１の熱負荷装置３０から排出される高圧高温ドレンおよびドレンから発生した同圧のフラッシュ蒸気の混合流体は、フラッシュタンク４０内に流入する。フラッシュタンク４０内は、前記のように閉鎖された系内を負圧状態とする準備工程を行ったことで負圧となっており、正圧の場合と比較して、フラッシュ率が大きくなるとともに、分離後の第１のドレン水の温度も１００℃よりも低い温度となる。

フラッシュタンク４０内で生成されたフラッシュ蒸気は、やはり負圧下に維持されている配管４２を通って、第２の熱負荷装置の一例である空気加熱器５０において空気と熱交換することで熱回収される。配管４２内は負圧に維持されており、フラッシュ蒸気の流れに対して障害となるものはなく、空気加熱器５０においてもフラッシュ蒸気からの高い熱回収が達成される。熱交換で潜熱を失ったフラッシュ蒸気は凝縮して１００℃以下の第２のドレン水となる。

フラッシュタンク４０内で生成された第１のドレン水は配管４３および蒸気駆動トラップ６０Ａを通って、また、空気加熱器５０を通過することで凝縮した第２のドレン水は配管５３および蒸気駆動トラップ６０Ｂを通過して、前記したように戻り配管２３に流入し、大気に開放した給水タンク２０に回収される。第１のドレン水も第２のドレン水もともに１００℃以下の温度となっており、給水タンク２０内に流入するときに大気へ放出されているフラッシュ蒸気（白煙）が発生することはない。

［ドレン回収設備Ａ１の運転方法−選択その２］
ドレン回収設備Ａ１の運転方法として次のような方法も選択することができる。すなわち、上記した運転方法の選択その１では、第１の熱負荷装置３０内にボイラ１０で発生した高圧蒸気が流入しており、第１の熱負荷装置３０からはドレン水およびドレン水から発生した同圧のフラッシュ蒸気の混合流体が流れ出ている状態を前提としたが、図示しない開閉弁を第１の熱負荷装置３０の直上流部に設け、該開閉弁を閉じた状態（すなわち、第１の熱負荷装置３０にはボイラ１０で発生した高圧蒸気が流入しない状態）で、前記した空気抜き作業（閉鎖された系内を負圧状態とする準備工程）を行うようにしてもよい。そして、系内に所要の負圧状態が確立した後に、第１分岐配管１４に設けた開閉弁１７は閉じた状態を維持し、図示しない開閉弁を開くことで、第１の熱負荷装置３０内にボイラ１０で発生した高圧蒸気を導入する。

この運転方法を選択する場合には、ドレン配管３１に取り付けた開閉弁３３は常開に、また、バイパス配管２４に取り付けた開閉弁２５は常閉に維持される。また、この運転方法を選択する場合には、ドレン回収設備Ａ１から、ドレン配管３１に取り付けた開閉弁３３、バイパス配管２４およびそこに取り付けた開閉弁２５を省略することも可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るドレン回収設備Ａ２を説明する。第２の実施の形態に係るドレン回収設備Ａ２は、第２の熱負荷装置である空気加熱器５０においてフラッシュ蒸気と熱交換して加熱された空気が流入する図１における高温空気利用部５２が、図２ではボイラ１０の燃焼用空気の加熱装置である点で、第１の実施の形態であるドレン回収設備Ａ１と相違する。この態様では、空気加熱器５０は空気予熱器として機能するので、以下では空気予熱器５０ということとする。他の構成および運転時の作動等は、ドレン回収設備Ａ１の場合と同じであり、対応する部材には同じ符号を付すことで、説明は省略する。
ドレン回収設備Ａ２では、フラッシュ蒸気からの回収熱を、蒸気発生装置であるボイラ１０の蒸気生成熱の一部として利用するものであり、ボイラとしての熱効率を向上させることができる。

［他の実施の形態］
図示しないが、フラッシュタンク４０から第２の熱負荷装置５０までの閉鎖された系内に負圧を発生させる手段として、上記第１および第２の実施の形態では、第１分岐配管１４とそこに配置した減圧弁１６および開閉弁１７、およびフラッシュタンク４０等に取り付けた空気抜き弁４１とからなる手段を示したが、前記閉鎖された系内に負圧を発生させる手段はこれに限ることはなく、例えば真空ポンプを用いて系内を負圧にまで脱気するような手段であってもよい。真空ポンプを用いる場合には、真空ポンプを作動させて前記閉鎖された系内に所要の負圧が確立した後、負圧となった前記閉鎖された系内に、第１の熱負荷装置で発生するドレンを導入するとともに、真空ポンプの作動を停止することで、ドレン回収設備の運転を開始する。

また、第２の熱負荷装置として１つの空気予熱器５０を示したが、第２の熱負荷装置は、直列または並列に配置した２個以上の空気予熱器５０で構成されてもよい。当然に、前記したように、空気予熱器５０に限らず、温水加熱、給水予熱のような熱交換手段であってもよい。

［実施例および比較例］
次に、実施例と比較例により、本発明の優位性を説明する。本発明者らは、図１に示したドレン回収設備Ａ１を用いて実験を行った。図３は実験を行ったドレン回収設備Ａ１を示しており、適所に適数の圧力計Ｐと温度計Ｔを配置して、圧力と温度を測定した。

なお、図３において、
Ｐ１：系内圧力測定用の圧力計(測定値はゲージ圧)、
Ｔ２：フラッシュタンク４０内の温度を測定する温度計、
Ｔ３：空気予熱器５０に流入する直前のフラッシュ蒸気の温度を測定する温度計、
Ｔ４：戻り配管２３内を流れる温水温度を測定する温度計、
Ｔ５：空気予熱器５０に流入する環境空気の温度を測定する温度計、そして、
Ｔ６：空気予熱器５０で予熱（加熱）された後の空気の温度を測定する温度計
を示している。

実験では、第１の熱負荷装置３０からの高圧高温ドレンとして、温度１２０℃のドレンを５００ｋｇ／ｈの量でフラッシュタンク４０内に導入するように設定した。また、実験は、試験１(比較例)：前記した系内からの空気抜きを行わずに高圧高温ドレンをフラッシュタンク４０内に導入した試験、試験２(比較例)：試験１を開始後７０分後に、空気抜きを行い実験を継続実施した試験、および試験３(実施例)：空気抜きを行った後に高圧高温ドレンをフラッシュタンク４０内に導入した試験、の３つについて行った。そして、それぞれについて、各経過時間での前記圧力計および温度計の目盛りを読み取った。その結果を表１〜３に示した。

［実験の詳細］
試験１（比較例）（系内からの空気抜きを行わない実験）は、高圧高温ドレンの条件が整った後に、直ちに系内に高圧高温ドレンを導入して実験を開始した。試験２（比較例）は、試験１を開始して７０分経過後に系内（加圧状態にあった）のガスを排出し（空気を追い出し）、その後の状況を確認した。空気の追い出しは加圧状態にあったので空気抜き弁手前の開閉弁を開けて空気抜きを作動させた。

試験３（実施例）は、前記した空気抜き工程を１サイクル１０分で行い、これを３サイクル繰り返して行って系内を真空（大気圧以下に空気を脱気した状態）とした後、高圧高温ドレンを導入した。空気抜き１サイクルは、系内にボイラから蒸気（低圧に減圧した蒸気）を導入して、系内の温度が１０５℃に達したら蒸気の導入を止め、蒸気が凝縮して系内の圧力が−０．０５ＭＰａＧとなるまで放置した。

［評価］
表１からわかるように、試験１(比較例)のように、系内の空気抜き（負圧までの減圧処理）を実施しないと、フラッシュタンク内を含む系内圧力は１００ｋＰａＧを超えており、フラッシュタンク内温度も１００℃以上となっている。そのために、７０分経過後であっても、空気予熱後の空気温度が上昇しないとともに、フラッシュタンクから出てくる第１のドレン水の温度も１００℃以上となっている。このことは、フラッシュタンクでのフラッシュ率（単位重量のドレンから発生するフラッシュ蒸気の重量）が小さいことを意味しており、十分な熱利用が行われていないことがわかる。また、第１のドレン水が大気開放の給水タンクに排出することとなり、環境負荷ともなっていることがわかる。

試験２(比較例)のように７０分後に加圧部分を排気する（空気を抜く）と、空気予熱器を通過した後の空気の温度が次第に上昇するが、系内を十分には減圧できないために、フラッシュタンクからの第１のドレン水の温度は１００℃前後であり、依然として十分な熱利用が行われているとはいえない。

試験３（実施例）のように、空気抜きを実施した後に高圧ドレン水を導入すると、空気予熱器後の空気の温度が大きく上昇するとともに、系内は真空に保たれており、戻りドレン水（第１のドレン水と第２のドレン水）の温度を１００℃以下に維持することができる。このことは、高圧高温ドレンの持つ熱の再利用が有効に進行したことを意味しており、結果として第１のドレン水と第２のドレン水が大気開放の給水タンクに排出されるときに、大気へ放出されているフラッシュ蒸気(白煙)が発生するのも回避できるので、環境に優しいドレン回収設備が得られる。これらのことから、本発明の優位性が立証される。

Ａ１…本発明によるドレン回収設備、
１０…ボイラ、
１２…蒸気ヘッダー、
１３…蒸気配管、
１４…第１分岐配管、
１５…第２分岐配管、
１６…減圧弁、
１７…開閉弁、
１８…減圧弁、
２０…給水タンク、
２３…戻り配管、
２４…バイパス配管、
２５…開閉弁、
３０…第１の熱負荷装置、
３１…配管（高圧高温ドレン用配管）、
３２…トラップ、
３３…開閉弁、
４０…フラッシュタンク、
４１…空気抜き弁、
４２…配管（フラッシュ蒸気用配管）
５０…第２の熱負荷装置の一例である空気加熱器または空気予熱器、
５１…ダクト、
５２…高温空気利用部。

Claims (7)

1. 蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置が発生した蒸気を利用する第１の熱負荷装置と、前記第１の熱負荷装置から発生するドレンを再蒸発させてフラッシュ蒸気と第１のドレン水とに気水分離するフラッシュタンクと、前記フラッシュタンクで発生した前記フラッシュ蒸気を利用する第２の熱負荷装置と、前記フラッシュタンクで発生する第１のドレン水と前記第２の熱負荷装置を通過することによって前記フラッシュ蒸気が凝縮した第２のドレン水とを回収するドレン水回収タンクを備えたドレン回収設備であって、
   前記ドレン回収設備は、配管系を閉鎖系に維持できるようにされており、前記フラッシュタンクから前記第２の熱負荷装置までの閉鎖された系内に負圧を発生させる手段をさらに備えることを特徴とするドレン回収設備。
2. 請求項１に記載のドレン回収設備であって、前記閉鎖された系内に負圧を発生させる手段は、前記閉鎖された系内に蒸気発生装置が発生した蒸気を導入する蒸気導入手段と閉鎖された系内の空気を系外に排出する空気抜き弁とを備え、閉鎖された系内に蒸気を導入することによって空気抜き弁から系内の空気を追い出して系内を蒸気で充満させるとともに、放熱によって系内の蒸気が凝縮することで閉鎖された系内に負圧が形成されることを特徴とするドレン回収設備。
3. 請求項１または２に記載のドレン回収設備であって、前記第２の熱負荷装置は環境空気または適宜の生産用加熱空気と熱交換して該環境空気を加熱または生産用加熱空気を再加熱する空気加熱器であることを特徴とするドレン回収設備。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のドレン回収設備であって、前記ドレン水回収タンクは前記蒸気発生装置への給水タンクであることを特徴とするドレン回収設備。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のドレン回収設備の運転方法であって、前記閉鎖された系内に負圧を生じさせる手段を作動して前記閉鎖された系内を負圧状態とする準備工程を有し、前記準備工程を行うことで負圧となった前記閉鎖された系内に、前記第１の熱負荷装置で発生するドレンを導入することによって、ドレン回収設備の運転を開始することを特徴とするドレン回収設備の運転方法。
6. 請求項３または４に記載のドレン回収設備を用いた熱利用システムであって、前記第２の熱負荷装置である空気加熱器を適宜の燃焼機器の燃焼空気の予熱のために用いることを特徴とするドレン回収設備を用いた熱利用システム。
7. 前記蒸気発生装置が燃焼方式のボイラである場合での請求項３または４に記載のドレン回収設備を用いた熱利用システムであって、前記第２の熱負荷装置である空気加熱器を前記ボイラの燃焼用空気の予熱のために用いることを特徴とするドレン回収設備を用いた熱利用システム。

Images