JP6056371B2 - ボイラシステム - Google Patents
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Description
このようなドレン回収装置としては、負荷機器において発生したドレンを、大気に開放された開放型のドレン回収タンクに回収してボイラに給水するオープン方式のドレン回収装置、及び耐圧性を有する密閉型のドレン回収タンクにドレンを高温高圧の状態で回収して、このドレンをボイラに給水するクローズド方式のドレン回収装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
クローズド方式のドレン回収装置では、オープン方式のドレン回収装置に比して、高温での給水が可能となるため、ボイラの燃料消費量を低減でき、ボイラの運転コストを低減できる。
本実施形態のボイラシステム1は、図1に示すように、複数の貫流ボイラ10を含んで構成されるボイラ装置70と、クローズド方式のドレン回収装置20と、を備える。
貫流ボイラ10の詳細、並びに給水加熱器30及び空気加熱器40については、後述する。
負荷機器50は、貫流ボイラ10で生成された蒸気を熱源として利用し、加熱対象物との間で熱交換を行う。
ドレン回収装置20は、ドレンタンク21と、オープンタンク22と、第1蒸気供給ラインL1と、第1ドレン供給ラインL2と、第2ドレン供給ラインL3と、第2蒸気供給ラインL4と、フラッシュ蒸気排出ラインL5と、補給水供給ラインL6と、を備える。
第1ドレン供給ラインL2は、負荷機器50とドレンタンク21とを接続し、負荷機器50で発生したドレンをドレンタンク21に供給する。この第1ドレン供給ラインL2には、負荷機器50において発生したドレンを排出し、かつ、蒸気の排出を防ぐスチームトラップ61、逆止弁62及びモータバルブ63が配置される。
貫流ボイラ10は、図3及び図4に示すように、缶体11と、複数の水管12と、連結壁13と、下部ヘッダ14と、上部ヘッダ15と、ダクト16と、バーナ17と、排気筒18と、を備える。
複数の水管12は、缶体11の内部に上下方向に延びて配置されると共に、缶体11の長手方向及び幅方向に所定の間隔をあけて配置される。
本実施形態では、複数の水管12は、缶体11の長手方向に延びる側部に沿って配置される外側水管群12aと、缶体11の幅方向の中央部に、長手方向に沿って配置される中央水管群12bと、外側水管群12aと中央水管群12bとの間に配置される中間水管群12cと、に分類される。
連結壁13は、外側水管群12aにおいて隣り合って配置される水管12同士を連結する。
以上の排気筒18によれば、缶体11から排出された燃焼ガスは、第1上向き排気路部181を上方に向かって流通した後、下向き排気路部182を下方に向かって流通し、更に第2上向き排気路部183を上方に向かって流通して外部に排出される。
給水加熱器30は、貫流ボイラ10から排出される燃焼ガスと、貫流ボイラ10に供給されるドレンとの間で熱交換を行う。本実施形態では、給水加熱器30は、第1上向き排気路部181に配置される。より具体的には、給水加熱器30は、貫流ボイラ10にドレンを供給する第2ドレン供給ラインL3(図1参照)の一部を、第1上向き排気路部181に配置することで構成される。また、給水加熱器30においては、第2ドレン供給ラインL3は、ドレンが上方から下方に向かって流通するように配置される。
尚、燃焼ガスからの熱回収率は、燃焼ガスの空気加熱器40への入口温度、燃焼ガスの空気加熱器40からの出口温度、及び燃焼ガスの流量、並びに、燃焼用空気の空気加熱器40への入口温度、燃焼用空気の空気加熱器40からの出口温度、及び燃焼用空気の流量に基いて求められる。
本実施形態では、まず、貫流ボイラ10において蒸気が生成される。具体的には、まず、燃料ガスと燃焼用空気とがダクト16において混合され、この燃焼ガスと燃焼用空気との混合ガスがバーナ17から缶体11の内部に噴出されて燃焼される。次いで、混合ガスの燃焼により発生した燃焼ガスにより、複数の水管12が加熱され、これら複数の水管12の内部に供給された給水(ドレン)から蒸気が生成される。複数の水管12の内部で生成された蒸気は、上部ヘッダ15に集められた後、連結管72を介して蒸気ヘッダ71に供給される。
蒸気ヘッダ71に供給された蒸気は、負荷機器50において利用された後ドレンとなり、高温高圧の状態でドレンタンク21に貯留される。そして、ドレンタンク21に貯留されたドレンは、第2ドレン供給ラインL3を通って貫流ボイラ10に給水として供給される。
尚、図5における縦軸は、燃焼用空気及び燃焼ガスの温度を示し、横軸は、空気加熱器40における燃焼用空気の入口からの距離である熱交換距離を示す。
例えば、本実施形態では、排気筒18を、第1上向き排気路部181、下向き排気路部182及び第2上向き排気路部183を含んで構成したが、これに限らない。即ち、排気筒を、上端部が缶体に接続された下向き排気路部と、この下向き排気路部の下端部に接続された上向き排気路部とにより構成してもよい。この場合、下向き排気路部に給水加熱器を配置し、上向き排気路部に空気加熱器を配置してもよい。
10 貫流ボイラ
11 缶体
11a 第1側面
11b 第2側面
12 水管
17 バーナ
18 排気筒
20 ドレン回収装置
30 給水加熱器
40 空気加熱器
181 第1上向き排出路部(上向き排出路部)
182 下向き排出路部
Claims (3)
- 給水を燃焼ガスにより加熱して蒸気を生成する貫流ボイラと、
前記貫流ボイラにより生成された蒸気が凝集して生じたドレンを高温高圧の状態で回収し、該ドレンを前記貫流ボイラに供給するクローズド方式のドレン回収装置と、
前記貫流ボイラから排出される燃焼ガスと、前記貫流ボイラに供給されるドレンとの間で熱交換を行う給水加熱器と、
前記給水加熱器において熱交換された燃焼ガスと前記貫流ボイラに供給される燃焼用空気とを互いに逆方向に流通させて熱交換を行う空気加熱器と、を備えるボイラシステムであって、
前記空気加熱器に導入される燃焼ガスの温度が140℃〜200℃となるように前記給水加熱器を配置し、前記空気加熱器の熱回収率を3%〜7%とすることで、前記空気加熱器に導入される燃焼用空気の温度が0℃〜50℃であった場合、該空気加熱器において熱交換を行った後の燃焼用空気の温度が、80℃〜120℃となるように前記空気加熱器を配置したボイラシステム。 - 前記貫流ボイラは、
直方体状の缶体と、
前記缶体の内部に上下方向に延びて配置されると共に、該缶体の長手方向及び幅方向に所定の間隔をあけて配置される複数の水管と、
前記缶体の長手方向の一端側に位置する第1側面に設けられ、略水平方向に燃料を噴出して燃焼させるバーナと、
前記缶体の長手方向の他端側に位置する第2側面に設けられ前記缶体の内部で生じた燃焼ガスを排出する排気筒と、を備える請求項1に記載のボイラシステム。 - 前記排気筒は、燃焼ガスが上方に向かって流通する上向き排出路部と、前記上向き排出路部よりも下流側に設けられ燃焼ガスが下方に向かって流通する下向き排出路部と、を備え、
前記給水加熱器は、前記上向き排出路部に設けられ、
前記空気加熱器は、前記下向き排出路部に設けられると共に、燃焼用空気は下方から上方に向かって流通する請求項2に記載のボイラシステム。
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