JP6019990B2 - 蒸気発生装置 - Google Patents
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Description
本実施形態の蒸気発生装置1は、ガスエンジンのジャケット冷却水の排熱等の比較的低温の熱源を利用して蒸気を発生させる。蒸気発生装置1で発生した蒸気は圧縮され、例えば、排熱回収ボイラに送られる。
なお、本明細書において、「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
蒸発タンク21は、この蒸発タンク21に供給された水から蒸気を生成する。また、蒸発タンク21は、蒸気とならなかった水を下部に貯留する。
蒸気導出部24は、蒸発タンク21の上部における幅方向WDの中央領域で、かつ、奥行き方向LDの中央領域に設けられる。この蒸気導出部24からは、蒸発タンク21で生成された蒸気が導出される。
蒸発タンク21の高さ方向HD下半分に配置されるチューブ25と、蒸発タンク21の高さ方向HD上半分に配置されるチューブ25とは、蒸発タンク21の奥行き方向LD奥側において繋がっている。そして、温水供給ラインL1から供給された温水は、蒸発タンク21の高さ方向HD下半分に存在するチューブ25を流通した後に折り返して、蒸発タンク21の高さ方向HD上半分に存在するチューブ25を流通し、温水排出ラインL2から排出される。
噴霧水供給ポンプ6は、蒸発タンク21の下部に貯留された水を噴霧ノズル23まで汲み上げる。
排水量調整バルブ5は、ブローラインL5から排出される水の量を調整する。
補給水供給ポンプ7は、貯留槽等から供給された水を昇圧して蒸発タンク21の内部に供給する。
逆止弁8は、補給水ラインL6の上流側への水の流通を遮断するとともに、所定の圧力以上の水圧を受けた場合に補給水ラインL6による蒸発タンク21への補給水の供給を許容する。
まず、ガスエンジン等から熱源となる約91℃の温水が、温水供給ラインL1を通じてチューブ25に供給される。チューブ25に供給された温水は、蒸発タンク21の高さ方向HD下側のチューブ25を流通した後に、蒸発タンク21の高さ方向HD上側のチューブ25を流通する。
一方、蒸発タンク21の内部においては、噴霧ノズル23からチューブ25に向けて、噴霧水が噴霧される。また、蒸発タンク21の内部は、負圧(例えば、−0.043MPaG)に維持されている。これにより、チューブ25を流通する温水は、噴霧水によって熱を奪われて約84℃まで降温し、温水排出ラインL2を通じて排出される。
制御装置9は、制御部91としてのCPU及び記憶部92としてのメモリを備えるマイクロプロセッサを含んで構成される。
具体的には、水位検出部26により検出される水位が、記憶部92に記憶された上限水位に達すると、制御部91は、排水量調整バルブ5を所定の開度で開放させる。すると、蒸発タンク21の内部に貯留された水は、ブローラインL5から排出され、蒸発タンク21の水位は低下する。
また、蒸発タンク21の水位が低下し、水位検出部26により検出される水位が、記憶部92に記憶された下限水位に達すると、制御部91は、排水量調整バルブ5を閉止させる。これにより、ブローラインL5からの排水は停止され、蒸発タンク21の水位の低下は止まる。
また、水位検出部26により検出される水位が下限水位に達した場合には、制御部91は、補給水供給ポンプ7を駆動させ、補給水ラインL6からの補給水の供給を開始させる。
(1)蒸発タンク21下部に貯留された水の水位が上昇することによってチューブ25が水に浸ってしまうと、表面に薄い液膜を形成することのできるチューブ25の表面積が減少し、蒸気発生装置1の蒸気の発生効率が下がってしまう。そこで、蒸気発生装置1を、排水量調整バルブ5と、蒸発タンク21の水位を検出する水位検出部26と、水位検出部26によって検出された水位に基づいて排水量調整バルブ5を制御する制御部91とを含んで構成し、この制御部91に、蒸発タンク21の水位がチューブ25に接触しない範囲の水位となるように排水量調整バルブ5を制御させた。これにより、蒸発タンク21に貯留される水により、チューブ25が水に浸ってしまうことを防止することができるので、蒸気発生装置1の蒸気の発生効率が下がってしまうことがない。
また、蒸発タンク21下部に貯留された水の水位を制御することが可能であるので、蒸発タンク21の下部のスペースを小さくことができ、それによって、蒸発タンク21の高さを低く抑えることもできる。蒸発タンク21の高さを低くすることによって、蒸発タンク21下部に貯留された水を噴霧ノズル23まで汲み上げるためのエネルギーを抑えることができ、噴霧水供給ポンプ6による消費電力を節約することができる。
また、バイパスラインL7に温水を流通させて蒸発タンク21への温水の流通を遮断できるので、蒸気発生装置1全体の電源を停止することなく、蒸気の発生を抑制できる。よって、電源を停止することに起因した蒸発タンク21の内部の水位や水温の低下が生じないので、周辺機器がトラブルから復旧した際にも蒸気発生の立ち上げを早くすることができる。
例えば、本実施形態では、蒸発タンク21が1台で構成されるものとしたが、蒸発タンク21を複数台にして、それぞれの蒸発タンク21で水位制御を行う構成としてもよいし、蒸発タンク21を複数台にして、更に複数台の蒸発タンク21において蒸発しなかった水をまとめて貯留する集合タンクを設けて、集合タンクにおいて水位制御を行う構成としてもよい。
3 熱交換器
4 三方弁
5 排水量調整バルブ
6 噴霧水供給ポンプ
7 補給水供給ポンプ
8 逆支弁
9 制御装置
21 蒸発タンク
22 集合タンク
23 噴霧ノズル
24 蒸気導出部
25 チューブ
26 水位検出部
91 制御部
92 記憶部
L1 温水供給ライン
L2 温水排出ライン
L3 蒸気導出ライン
L4 噴霧水供給ライン
L5 ブローライン
L6 補給水ライン
L7 バイパスライン
Claims (5)
- 蒸発タンクと、
前記蒸発タンクの内部に水平方向に延びて配置され、内部に熱源となる温水が流通するチューブと、
前記チューブに温水を供給する温水供給ラインと、
前記チューブから温水を排出する温水排出ラインと、
前記蒸発タンクの内部における前記チューブよりも上方に配置され、該チューブに水を噴霧する噴霧ノズルと、
前記蒸発タンクの上部に設けられ、該蒸発タンクの内部で発生した蒸気を導出する蒸気導出部と、
前記蒸発タンクの下部に貯留された水を前記噴霧ノズルに供給する噴霧水供給ラインと、
前記噴霧水供給ラインに設けられる噴霧水供給ポンプと、
前記蒸発タンクの下部に貯留された水を排出するブローラインと、
前記ブローラインに設けられ、該ブローラインから排出される水の流量を調整する排水量調整バルブと、
前記蒸発タンクの下部に貯留された水の水位を検出する水位検出部と、
前記噴霧水供給ポンプ及び前記排水量調整バルブを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記噴霧水供給ポンプが駆動されて前記噴霧ノズルから水の噴霧中において、前記水位検出部により検出された水位に基づき、前記蒸発タンクの下部に貯留された水の水位が前記チューブに接触しない所定の範囲になるように、前記排水量調整バルブを制御する、蒸気発生装置。 - 前記蒸発タンクは、幅方向の長さが奥行き方向の長さよりも短い直方体状である請求項1に記載の蒸気発生装置。
- 前記蒸発タンクに補給水を供給する補給水ラインと、
前記補給水ラインを流通する補給水と前記温水排出ラインを流通する温水との間で熱交換を行う熱交換器と、を更に備える請求項1又は2に記載の蒸気発生装置。 - 前記補給水ラインに設けられる逆止弁を更に備え、
前記逆止弁は、前記補給水ラインの上流側への水の流通を遮断するとともに、所定の圧力以上の水圧を受けた場合に前記補給水ラインによる前記蒸発タンクへの補給水の供給を許容する請求項3に記載の蒸気発生装置。 - 前記温水供給ラインと前記温水排出ラインとを接続するバイパスラインを更に備える請求項1〜4のいずれかに記載の蒸気発生装置。
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