JP6075016B2 - Boiler system - Google Patents

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本発明は、ボイラシステムに関する。より詳細には、負荷機器から排出されるドレンを、大気に開放することなく回収してボイラに給水するクローズド方式のボイラシステムに関する。   The present invention relates to a boiler system. More specifically, the present invention relates to a closed boiler system that collects drain discharged from load equipment without supplying it to the atmosphere and supplies water to the boiler.

従来、ボイラによって生成された蒸気を負荷機器に供給し、負荷機器において熱源として使用された蒸気が凝縮して発生するドレンを、耐圧性を有する密閉型のドレンタンクに高温・高圧の状態で回収して、再度ボイラに給水するクローズド方式のボイラシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, steam generated by a boiler is supplied to the load equipment, and the drain generated by condensation of the steam used as a heat source in the load equipment is collected in a sealed drain tank with pressure resistance at high temperature and pressure. And the closed-type boiler system which supplies water to a boiler again is known (for example, refer patent document 1).

特開2006−105442号公報JP 2006-105442 A

ところで、クローズド方式のボイラシステムにおいて、負荷機器とドレンタンクとを接続し、ドレンを負荷機器からドレンタンクに供給するドレン供給ラインには、ドレンを排出し、かつ、蒸気の排出を防止するスチームトラップが配置される。
ここで、ドレン供給ラインにおけるスチームトラップの前後では、圧力差が生じるため、スチームトラップの下流側に位置するドレン排出ラインでは、圧力が低下することに起因して、ドレンからフラッシュ蒸気が発生する。
そのため、ドレン排出ラインで発生したフラッシュ蒸気を凝縮させるために、ドレン排出ラインの下流側のドレンタンクには新水が供給される。この場合には、フラッシュ蒸気を新水で冷却するため、ボイラシステム全体としての熱回収率が低下する。
By the way, in a closed boiler system, a steam trap that discharges drainage and prevents steam from being discharged to a drain supply line that connects a load device and a drain tank and supplies the drain from the load device to the drain tank. Is placed.
Here, since a pressure difference is generated before and after the steam trap in the drain supply line, flush steam is generated from the drain due to a decrease in pressure in the drain discharge line located downstream of the steam trap.
Therefore, in order to condense the flash vapor generated in the drain discharge line, fresh water is supplied to the drain tank on the downstream side of the drain discharge line. In this case, since the flash steam is cooled with fresh water, the heat recovery rate of the entire boiler system is reduced.

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、スチームトラップが配置されたドレン供給ラインでのフラッシュ蒸気の発生を防止し、更なる熱回収率の向上を図るクローズド方式のボイラシステムを提供することを目的とする。   The present invention is to solve the above-mentioned problems, and provides a closed boiler system that prevents the generation of flash steam in a drain supply line in which a steam trap is arranged and further improves the heat recovery rate. The purpose is to do.

本発明は、蒸気を生成する缶体を有し、生成された蒸気を負荷機器に供給するボイラと、前記負荷機器が蒸気を使用することによって凝縮して生じたドレンを前記負荷機器から供給する第1ドレン供給ラインと、前記第1ドレン供給ラインを流通するドレンを大気に開放することなく回収するドレンタンクと、前記ドレンタンクと前記ボイラとを接続し前記ドレンタンクに収容されたドレンを前記ボイラに給水する第2ドレン供給ラインと、前記第1ドレン供給ラインを流通するドレンと冷媒との間で熱交換を行う蒸発器、及び前記蒸発器で加熱された冷媒と水との間で熱交換を行って蒸気を発生させる凝縮器を有するヒートポンプと、前記凝縮器で発生した蒸気を前記負荷機器に供給する蒸気供給ラインと、前記第1ドレン供給ラインにおける前記蒸発器の下流側に配置されるスチームトラップと、を備えるクローズドタイプのボイラシステムに関する。   The present invention includes a boiler that generates steam and supplies the generated steam to a load device, and supplies the drain that is generated when the load device condenses by using the steam from the load device. The first drain supply line, the drain tank that collects the drain that flows through the first drain supply line without opening it to the atmosphere, the drain tank and the boiler connected to each other, and the drain accommodated in the drain tank is A second drain supply line for supplying water to the boiler, an evaporator for exchanging heat between the drain and refrigerant flowing through the first drain supply line, and heat between the refrigerant heated by the evaporator and water A heat pump having a condenser for generating steam by exchanging; a steam supply line for supplying steam generated by the condenser to the load device; and a first drain supply line. A steam trap disposed in the evaporator downstream of that relates boiler system of closed type comprising a.

また、ボイラシステムは、前記ボイラに供給される補給水を貯留するオープンタンクと、前記オープンタンクに貯留された補給水を前記凝縮器に供給する補給水供給ラインと、を更に備えることが好ましい。   The boiler system preferably further includes an open tank that stores makeup water supplied to the boiler, and a makeup water supply line that supplies makeup water stored in the open tank to the condenser.

また、ボイラシステムは、前記ドレンタンクに回収されたドレンを前記凝縮器に供給する第3ドレン供給ラインを更に備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable that a boiler system is further equipped with the 3rd drain supply line which supplies the drain collect | recovered by the said drain tank to the said condenser.

本発明のボイラシステムによれば、スチームトラップが配置されたドレン供給ラインでのフラッシュ蒸気の発生を防止し、更なる熱回収率の向上が図れる。   According to the boiler system of the present invention, it is possible to prevent the generation of flash steam in the drain supply line in which the steam trap is arranged, and to further improve the heat recovery rate.

本発明の第1実施形態に係るボイラシステムの構成を示す図である。It is a figure showing composition of a boiler system concerning a 1st embodiment of the present invention. 貫流ボイラの缶体の鉛直方向断面図である。It is a vertical direction sectional view of the can of a once-through boiler. 図2のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 本発明の第2実施形態に係るボイラシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the boiler system which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

(第1実施形態)
以下、本発明のボイラシステムの好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るボイラシステム1の構成を示す図である。
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、ヒートポンプ80と、を備える。
(First embodiment)
Hereinafter, preferred embodiments of the boiler system of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a boiler system 1 according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the boiler system 1 of the present embodiment includes a boiler device 70 that includes a plurality of once-through boilers 10, a closed drain recovery device 20, and a heat pump 80.

ボイラ装置70は、図1に示すように、複数の貫流ボイラ10と、複数の貫流ボイラ10で生成された蒸気が集合される蒸気ヘッダ71と、複数の貫流ボイラ10と蒸気ヘッダ71とを連結する第1連結管72と、を備える。   As shown in FIG. 1, the boiler device 70 connects a plurality of once-through boilers 10, a steam header 71 where steam generated by the plurality of once-through boilers 10 is collected, and a plurality of once-through boilers 10 and the steam header 71. First connecting pipe 72.

貫流ボイラ10は、内部に供給された給水を燃焼ガスにより加熱して蒸気を生成する。本実施形態では、貫流ボイラ10には、ドレン回収装置20により回収されたドレンが給水として供給される。そして、複数の貫流ボイラ10で生成された蒸気は、第1連結管72を通って蒸気ヘッダ71に供給される。   The once-through boiler 10 generates steam by heating the feed water supplied to the inside with combustion gas. In the present embodiment, the drain recovered by the drain recovery device 20 is supplied to the once-through boiler 10 as feed water. The steam generated in the plurality of once-through boilers 10 is supplied to the steam header 71 through the first connection pipe 72.

蒸気ヘッダ71は、複数の貫流ボイラ10で生成された蒸気を貯留し、負荷機器50に供給する。
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。
The steam header 71 stores the steam generated by the plurality of once-through boilers 10 and supplies the steam to the load device 50.
The load device 50 uses the steam generated by the once-through boiler 10 as a heat source, and performs heat exchange with the object to be heated.

ドレン回収装置20は、貫流ボイラ10により生成された蒸気が負荷機器50で利用されることで凝縮して生じたドレンを高温・高圧の状態で回収し、この回収したドレンを給水として再び貫流ボイラ10に供給する。
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。
The drain recovery device 20 recovers the drain generated by condensing the steam generated by the once-through boiler 10 in the load device 50 in a high-temperature and high-pressure state, and again uses the recovered drain as feed water to return to the once-through boiler. 10 is supplied.
The drain recovery device 20 includes a drain tank 21, an open tank 22, a first steam supply line L1, a first drain supply line L2, a second drain supply line L3, a second steam supply line L4, and flash steam. A discharge line L5 and a makeup water supply line L6 are provided.

ドレンタンク21は、負荷機器50において熱交換に用いられた蒸気の一部が凝縮して生じるドレンを回収して収容する。このドレンタンク21は、耐圧性を有し密閉可能な圧力容器により構成される。   The drain tank 21 collects and stores the drain generated by condensation of a part of the steam used for heat exchange in the load device 50. The drain tank 21 is constituted by a pressure vessel that has pressure resistance and can be sealed.

オープンタンク22は、大気に開放されている。このオープンタンク22は、貫流ボイラ10に供給される補給水を貯留する。また、オープンタンク22には、ドレンタンク21においてドレンから発生したフラッシュ蒸気が導入される。   The open tank 22 is open to the atmosphere. The open tank 22 stores makeup water supplied to the once-through boiler 10. Further, the open tank 22 is introduced with flash steam generated from the drain in the drain tank 21.

第1蒸気供給ラインL1は、蒸気ヘッダ71と負荷機器50とを接続し、貫流ボイラ10で生成された蒸気を負荷機器50に供給する。   The first steam supply line L <b> 1 connects the steam header 71 and the load device 50, and supplies the steam generated by the once-through boiler 10 to the load device 50.

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。第1ドレン供給ラインL2には、後述するヒートポンプ80の蒸発器85、並びに、スチームトラップ61、逆止弁62及びモータバルブ63が上流側からこの順に配置される。
スチームトラップ61は、第1ドレン供給ラインL2において前後に圧力差が生じた状態で作動し、負荷機器50において発生したドレンを排出し、かつ、蒸気の排出を防止する。逆止弁62は、負荷機器50からドレンタンク21に供給されるドレンの逆流を防止する。モータバルブ63は、負荷機器50からドレンタンク21に供給されるドレンの量を調節する。
The first drain supply line L <b> 2 connects the load device 50 and the drain tank 21, and supplies the drain generated in the load device 50 to the drain tank 21. In the first drain supply line L2, an evaporator 85 of a heat pump 80 to be described later, a steam trap 61, a check valve 62, and a motor valve 63 are arranged in this order from the upstream side.
The steam trap 61 operates in a state where there is a pressure difference between the front and rear in the first drain supply line L2, discharges the drain generated in the load device 50, and prevents the steam from being discharged. The check valve 62 prevents the backflow of drain supplied from the load device 50 to the drain tank 21. The motor valve 63 adjusts the amount of drain supplied from the load device 50 to the drain tank 21.

第2ドレン供給ラインL3は、ドレンタンク21と貫流ボイラ10とを接続し、ドレンタンク21に収容されたドレンを貫流ボイラ10に供給する。第2ドレン供給ラインL3の上流側の端部は、ドレンタンク21の下部に接続される。また、第2ドレン供給ラインL3の下流側は、複数の缶体11のそれぞれに接続されるように分岐している。
第2ドレン供給ラインL3には、ドレンポンプ64及びドレン供給弁65が配置される。ドレンポンプ64は、ドレンタンク21から供給されたドレンを昇圧して貫流ボイラ10に供給する。ドレン供給弁65は、モータバルブにより構成され、ドレンタンク21から貫流ボイラ10に供給されるドレンの量を調節する。
The second drain supply line L3 connects the drain tank 21 and the once-through boiler 10, and supplies the drain accommodated in the drain tank 21 to the once-through boiler 10. The upstream end of the second drain supply line L3 is connected to the lower portion of the drain tank 21. Further, the downstream side of the second drain supply line L3 is branched so as to be connected to each of the plurality of cans 11.
A drain pump 64 and a drain supply valve 65 are disposed in the second drain supply line L3. The drain pump 64 boosts the drain supplied from the drain tank 21 and supplies it to the once-through boiler 10. The drain supply valve 65 is constituted by a motor valve and adjusts the amount of drain supplied from the drain tank 21 to the once-through boiler 10.

第2蒸気供給ラインL4は、蒸気ヘッダ71とドレンタンク21とを接続する。この第2蒸気供給ラインL4は、蒸気ヘッダ71に貯留された蒸気をドレンタンク21に供給し、ドレンタンク21の内部の圧力を調節する。
第2蒸気供給ラインL4には、圧力調整弁66及びモータバルブ67が配置される。
The second steam supply line L4 connects the steam header 71 and the drain tank 21. The second steam supply line L4 supplies the steam stored in the steam header 71 to the drain tank 21 and adjusts the pressure inside the drain tank 21.
A pressure adjustment valve 66 and a motor valve 67 are disposed in the second steam supply line L4.

フラッシュ蒸気排出ラインL5は、ドレンタンク21とオープンタンク22とを接続し、ドレンタンク21で発生したフラッシュ蒸気をオープンタンク22に排出する。
フラッシュ蒸気排出ラインL5には、圧力調整弁68が配置されている。圧力調整弁68は、ドレンタンク21の内部の圧力が所定の圧力を超えた場合に、フラッシュ蒸気をオープンタンク22側に逃がして、ドレンタンク21の内部の圧力を低下させる。
The flash steam discharge line L5 connects the drain tank 21 and the open tank 22, and discharges the flash steam generated in the drain tank 21 to the open tank 22.
A pressure regulating valve 68 is disposed in the flash steam discharge line L5. When the pressure inside the drain tank 21 exceeds a predetermined pressure, the pressure regulating valve 68 releases the flash vapor to the open tank 22 side and reduces the pressure inside the drain tank 21.

補給水供給ラインL6は、オープンタンク22とドレンタンク21とを接続し、オープンタンク22に貯留された水をドレンタンク21に供給する。
補給水供給ラインL6には、ポンプ69が配置されている。ポンプ69は、オープンタンク22から供給された補給水を昇圧してドレンタンク21に供給する。
The makeup water supply line L <b> 6 connects the open tank 22 and the drain tank 21, and supplies water stored in the open tank 22 to the drain tank 21.
A pump 69 is disposed in the makeup water supply line L6. The pump 69 boosts the makeup water supplied from the open tank 22 and supplies it to the drain tank 21.

次に、貫流ボイラ10の詳細について説明する。
図2は、貫流ボイラ10の缶体11の鉛直方向断面図である。図3は、図2のA−A線断面図であり、缶体11の水平方向断面図である。
貫流ボイラ10は、図2及び図3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。
Next, details of the once-through boiler 10 will be described.
FIG. 2 is a vertical sectional view of the can 11 of the once-through boiler 10. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 and is a horizontal cross-sectional view of the can 11.
As shown in FIGS. 2 and 3, the once-through boiler 10 includes a can body 11, a plurality of water pipes 12, a connecting wall 13, a lower header 14, an upper header 15, a duct 16, a burner 17, And a cylinder 18.

缶体11は、平面視矩形形状の直方体状に構成される。
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。
The can body 11 is configured in a rectangular parallelepiped shape in a plan view.
The plurality of water pipes 12 are arranged extending in the vertical direction inside the can body 11 and are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction and the width direction of the can body 11.
In the present embodiment, the plurality of water tubes 12 are disposed along the longitudinal direction at the outer water tube group 12 a disposed along the side portion extending in the longitudinal direction of the can body 11 and at the center portion in the width direction of the can body 11. The central water pipe group 12b and the intermediate water pipe group 12c disposed between the outer water pipe group 12a and the central water pipe group 12b are classified.
The connection wall 13 connects the water pipes 12 arranged adjacent to each other in the outer water pipe group 12a.

下部ヘッダ14は、平面視矩形形状の直方体状の容器によって構成され、缶体11の下部に配置される。下部ヘッダ14には、複数の水管12の下端部が接続される。下部ヘッダ14には、ドレン回収装置20からドレンが供給され、この下部ヘッダ14から複数の水管12にドレンが供給される。   The lower header 14 is configured by a rectangular parallelepiped container having a rectangular shape in plan view, and is disposed at the lower portion of the can 11. The lower header 14 is connected to lower ends of the plurality of water pipes 12. Drain is supplied to the lower header 14 from the drain recovery device 20, and drain is supplied from the lower header 14 to the plurality of water pipes 12.

上部ヘッダ15は、平面視矩形形状の直方体状の容器によって構成され、缶体11の上部に配置される。上部ヘッダ15には、複数の水管12の上端部が接続される。上部ヘッダ15には、複数の水管12において生成された蒸気が集められる。上部ヘッダ15には、第1連結管72(図1参照)が連結されており、上部ヘッダ15に集められた蒸気は、この第1連結管72を介して蒸気ヘッダ71に供給される。   The upper header 15 is configured by a rectangular parallelepiped container having a rectangular shape in plan view, and is disposed on the upper portion of the can body 11. The upper header 15 is connected to the upper ends of the plurality of water pipes 12. Steam generated in the plurality of water pipes 12 is collected in the upper header 15. A first connecting pipe 72 (see FIG. 1) is connected to the upper header 15, and the steam collected in the upper header 15 is supplied to the steam header 71 through the first connecting pipe 72.

ダクト16は、缶体11の長手方向の一端側に位置する第1側面11aの下部に接続される。ダクト16の上流側には、燃料ガスが供給される燃料供給部161及び図示しない燃焼用空気が供給される給気ラインが接続される。ダクト16は、燃料供給部161から供給される燃料ガスと給気ラインから供給される燃焼用空気とを混合して缶体11の内部に向けて供給する。   The duct 16 is connected to a lower portion of the first side surface 11 a located on one end side in the longitudinal direction of the can body 11. On the upstream side of the duct 16, a fuel supply unit 161 to which fuel gas is supplied and an air supply line to which combustion air (not shown) is supplied are connected. The duct 16 mixes the fuel gas supplied from the fuel supply unit 161 and the combustion air supplied from the air supply line and supplies the mixed gas toward the inside of the can 11.

バーナ17は、第1側面11aにおけるダクト16と缶体11との接続部分に配置される。バーナ17は、燃焼用空気と燃料とが混合された混合ガスをダクト16から缶体11の内部に噴出し、この混合ガスを燃焼させる。   The burner 17 is arrange | positioned in the connection part of the duct 16 and the can 11 in the 1st side surface 11a. The burner 17 ejects a mixed gas in which combustion air and fuel are mixed from the duct 16 into the can 11 and burns the mixed gas.

排気筒18は、缶体11の長手方向の他端側(ダクト16が設けられた側と反対側)に位置する第2側面11bに接続される。排気筒18は、缶体11の内部で混合ガスが燃焼して生じた燃焼ガスを排出する。   The exhaust cylinder 18 is connected to the second side surface 11b located on the other end side in the longitudinal direction of the can body 11 (the side opposite to the side where the duct 16 is provided). The exhaust cylinder 18 discharges the combustion gas generated by burning the mixed gas inside the can 11.

次に、図1に戻り、ヒートポンプ80について説明する。
ヒートポンプ80は、蒸気圧縮式のヒートポンプであり、ドレンが有する熱を冷媒により回収すると共に、この冷媒により回収した熱を用いて補給水から蒸気を生成する。
ヒートポンプ80は、第2補給水供給ラインL7と、第2連結管(本発明に係る蒸気供給ライン)81と、圧縮機82と、凝縮器83と、膨張弁84と、蒸発器85と、を備える。
ここで、圧縮機82と凝縮器83と膨張弁84と蒸発器85とは、環状に接続される。そして、環状に接続された圧縮機82、凝縮器83、膨張弁84及び蒸発器85を気体状態又は液体状態で冷媒が循環する。
ヒートポンプ80に用いる冷媒としては、例えば、炭素数が4以上のハイドロフルオロカーボンに水や消火液を加えたものや、エチルアルコール又はメチルアルコールに水や消化液を加えたものが好適に用いられる。
Next, returning to FIG. 1, the heat pump 80 will be described.
The heat pump 80 is a vapor compression heat pump, and collects the heat of the drain by a refrigerant and generates steam from the makeup water using the heat collected by the refrigerant.
The heat pump 80 includes a second makeup water supply line L7, a second connection pipe (steam supply line according to the present invention) 81, a compressor 82, a condenser 83, an expansion valve 84, and an evaporator 85. Prepare.
Here, the compressor 82, the condenser 83, the expansion valve 84, and the evaporator 85 are connected in an annular shape. And a refrigerant | coolant circulates in the gaseous state or the liquid state through the compressor 82, the condenser 83, the expansion valve 84, and the evaporator 85 which were connected annularly.
As the refrigerant used for the heat pump 80, for example, a hydrofluorocarbon having 4 or more carbon atoms added with water or a fire extinguishing liquid, or a mixture of ethyl alcohol or methyl alcohol with water or a digestive liquid is preferably used.

第2補給水供給ラインL7は、オープンタンク22と凝縮器83とを接続し、オープンタンク22に貯留された補給水を凝縮器83に供給する。
第2補給水供給ラインL7には、補給水ポンプ86及び補給水供給弁87が配置される。補給水ポンプ86は、オープンタンク22から供給された補給水を昇圧して凝縮器83に供給する。補給水供給弁87は、モータバルブにより構成され、オープンタンク22から凝縮器83に供給される補給水の量を調節する。
The second makeup water supply line L7 connects the open tank 22 and the condenser 83, and supplies makeup water stored in the open tank 22 to the condenser 83.
A makeup water pump 86 and a makeup water supply valve 87 are disposed in the second makeup water supply line L7. The makeup water pump 86 boosts the makeup water supplied from the open tank 22 and supplies it to the condenser 83. The makeup water supply valve 87 is constituted by a motor valve and adjusts the amount of makeup water supplied from the open tank 22 to the condenser 83.

第2連結管81は、凝縮器83と蒸気ヘッダ71とを接続し、凝縮器83で生成された蒸気を蒸気ヘッダ71に供給する。   The second connecting pipe 81 connects the condenser 83 and the steam header 71, and supplies the steam generated by the condenser 83 to the steam header 71.

圧縮機82は、気体状態の冷媒を圧縮して高温・高圧化する。
圧縮機82は、例えば、本体部とモータとから構成され、モータをインバータで制御して本体部における冷媒の圧縮量を調整する。
The compressor 82 compresses the gaseous refrigerant to increase the temperature and pressure.
The compressor 82 includes, for example, a main body portion and a motor, and adjusts the amount of refrigerant compressed in the main body portion by controlling the motor with an inverter.

凝縮器83は、第2補給水供給ラインL7と第2連結管81との間に配置される。この凝縮器83は、第2補給水供給ラインL7から供給される補給水に圧縮機82から供給される冷媒の熱を放熱して補給水から蒸気を生成すると共に、気体状態の冷媒を凝縮させて液化する。
凝縮器83で補給水から生成された蒸気は、第2連結管81を通って蒸気ヘッダ71に供給される。
凝縮器83としては、例えば、プレート式熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器などが用いられる。
The condenser 83 is disposed between the second makeup water supply line L7 and the second connection pipe 81. The condenser 83 radiates the heat of the refrigerant supplied from the compressor 82 to the make-up water supplied from the second make-up water supply line L7 to generate steam from the make-up water, and condenses the gaseous refrigerant. Liquefy.
The steam generated from the makeup water in the condenser 83 is supplied to the steam header 71 through the second connection pipe 81.
As the condenser 83, for example, a plate heat exchanger, a shell and tube heat exchanger, or the like is used.

膨張弁84は、絞り弁により構成される。この膨張弁84は、凝縮器83から供給される液体状態の冷媒を通過させることで、冷媒の圧力及び温度を低下させる。
蒸発器85は、第1ドレン供給ラインL2においてスチームトラップ61よりも上流側に配置され、ドレンから熱を奪うことで、膨張弁84から供給される冷媒を気化させる。
蒸発器85としては、例えば、プレート式熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器などが用いられる。
The expansion valve 84 is configured by a throttle valve. The expansion valve 84 allows the liquid refrigerant supplied from the condenser 83 to pass therethrough, thereby reducing the pressure and temperature of the refrigerant.
The evaporator 85 is disposed upstream of the steam trap 61 in the first drain supply line L2, and vaporizes the refrigerant supplied from the expansion valve 84 by removing heat from the drain.
As the evaporator 85, for example, a plate heat exchanger, a shell and tube heat exchanger, or the like is used.

以上の構成を有するヒートポンプ80は、蒸発器85において冷媒が第1ドレン供給ラインL2を流通するドレンから熱を奪って気化する一方、凝縮器83において冷媒が第2補給水供給ラインL7から供給される補給水を加熱して蒸気を生成する。   In the heat pump 80 having the above configuration, the refrigerant removes heat from the drain circulating in the first drain supply line L2 in the evaporator 85 and vaporizes, while the refrigerant is supplied in the condenser 83 from the second makeup water supply line L7. The make-up water is heated to produce steam.

次に、本実施形態のボイラシステム1の動作について説明する。
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する。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、第1連結管72を介して蒸気ヘッダ71に供給される。
一方、缶体11の内部において蒸気の生成に用いられた燃焼ガスは、排気筒18を通って外部に排出される。
Next, operation | movement of the boiler system 1 of this embodiment is demonstrated.
In the present embodiment, first, steam is generated in the once-through boiler 10. Specifically, first, the fuel gas and the combustion air are mixed in the duct 16, and the mixed gas of the combustion gas and the combustion air is ejected from the burner 17 into the inside of the can body 11 and combusted. Next, the plurality of water tubes 12 are heated by the combustion gas generated by the combustion of the mixed gas, and steam is generated from the drain supplied into the plurality of water tubes 12. The steam generated in the plurality of water pipes 12 is collected in the upper header 15 and then supplied to the steam header 71 through the first connection pipe 72.
On the other hand, the combustion gas used for generating steam inside the can 11 passes through the exhaust pipe 18 and is discharged to the outside.

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る。このドレンを用いてヒートポンプにおいて蒸気が生成される。具体的には、負荷機器50において利用されたドレンが蒸発器85において冷媒に熱を与えて冷媒を気化させる。蒸発器85において気化された冷媒は、凝縮器83において補給水を加熱して蒸気を生成する。凝縮器83において生成された蒸気は、第2連結管81を介して蒸気ヘッダ71に供給される。   The steam supplied to the steam header 71 becomes drain after being used in the load device 50. Steam is generated in the heat pump using this drain. Specifically, the drain used in the load device 50 gives heat to the refrigerant in the evaporator 85 to vaporize the refrigerant. The refrigerant vaporized in the evaporator 85 heats makeup water in the condenser 83 to generate steam. The steam generated in the condenser 83 is supplied to the steam header 71 via the second connection pipe 81.

以上のように、負荷機器50において利用された後に蒸発器85において冷媒に熱を与えたドレンは、スチームトラップ61を通過してドレンタンク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。   As described above, the drain that has been used in the load device 50 and has given heat to the refrigerant in the evaporator 85 passes through the steam trap 61 and is stored in the drain tank 21. The drain stored in the drain tank 21 is supplied as feed water to the once-through boiler 10 through the second drain supply line L3.

このように、本実施形態では、ボイラシステム1を、第1ドレン供給ラインL2を流通するドレンと冷媒との間で熱交換を行う蒸発器85と、蒸発器85で加熱された冷媒と補給水との間で熱交換を行って蒸気を発生させる凝縮器83と、を有するヒートポンプ80を含んで構成し、スチームトラップ61を、第1ドレン供給ラインL2における蒸発器85よりも下流側に配置した。これにより、第1ドレン供給ラインL2を流通するドレンから熱回収を行って蒸気を生成し負荷機器50に供給できるので、第1ドレン供給ラインL2を流通するドレンを低温化できる。よって、ドレンの温度を低温化することで、第1ドレン供給ラインL2におけるスチームトラップ61よりも下流側において圧力が低下した場合であっても、ドレンの温度が、低下した圧力の飽和温度を超えないようにできるため、第1ドレン供給ラインL2においてフラッシュ蒸気が発生することを防げる。その結果、クローズド方式のボイラシステム1における熱効率をより向上させられる。
また、ヒートポンプ80によって蒸気を生成するため、負荷機器50で使用する蒸気の補助供給源を獲得できる。
As described above, in the present embodiment, the boiler system 1 includes the evaporator 85 that performs heat exchange between the drain that flows through the first drain supply line L2 and the refrigerant, the refrigerant that is heated by the evaporator 85, and makeup water. And a condenser 83 that generates steam by exchanging heat with the steam pump 61, and the steam trap 61 is disposed downstream of the evaporator 85 in the first drain supply line L2. . Thereby, heat can be recovered from the drain that flows through the first drain supply line L2, and steam can be generated and supplied to the load device 50. Therefore, the temperature of the drain that flows through the first drain supply line L2 can be lowered. Accordingly, by lowering the drain temperature, the drain temperature exceeds the saturation temperature of the reduced pressure even when the pressure is reduced downstream of the steam trap 61 in the first drain supply line L2. Therefore, it is possible to prevent flash steam from being generated in the first drain supply line L2. As a result, the thermal efficiency in the closed boiler system 1 can be further improved.
Further, since steam is generated by the heat pump 80, an auxiliary supply source of steam used in the load device 50 can be obtained.

ボイラシステム1を、オープンタンク22と、このオープンタンク22に貯留された補給水を凝縮器83に供給する第2補給水供給ラインL7と、を含んで構成した。これにより、補給水を用いてヒートポンプ80によって蒸気を生成できる。   The boiler system 1 includes an open tank 22 and a second make-up water supply line L7 that supplies make-up water stored in the open tank 22 to the condenser 83. Thereby, steam can be generated by the heat pump 80 using makeup water.

また、貫流ボイラ10を、直方体状の缶体11と、この缶体11の内部に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12と、缶体11の側面から燃料ガスを噴出して燃焼させるバーナ17と、を含んで構成した。これにより、缶体11の中央部に燃焼室を有するボイラに比して、バーナ17において混合ガスが燃焼してから複数の水管12へ熱が伝わるまでの時間を短縮できる。よって、バーナ17における混合ガスの燃焼温度(火炎の温度)の低温化が可能となるため、ボイラに供給される燃焼用空気の温度が高くなった場合であっても、混合ガスの燃焼温度を低温化してNOxの発生量が増加することを抑制できる。   Further, the once-through boiler 10 is fueled from a rectangular parallelepiped can body 11, a plurality of water pipes 12 arranged in the can body 11 at predetermined intervals in the longitudinal direction and the width direction, and a side surface of the can body 11. And a burner 17 for injecting and burning gas. Thereby, compared with the boiler which has a combustion chamber in the center part of the can 11, the time after heat | fever is transmitted to the several water pipe 12 after a mixed gas burns in the burner 17 can be shortened. Therefore, since the combustion temperature (flame temperature) of the mixed gas in the burner 17 can be lowered, the combustion temperature of the mixed gas can be reduced even when the temperature of the combustion air supplied to the boiler becomes high. It can suppress that the generation amount of NOx increases by lowering the temperature.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図4は、本実施形態に係るボイラシステム1Aの構成を示す図である。
第2実施形態では、ボイラシステム1Aにおけるヒートポンプ80Aの構成が第1実施形態と異なるが他の部分は同様であるので、その特徴部分を説明し、同様の構成については説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a boiler system 1A according to the present embodiment.
In the second embodiment, the configuration of the heat pump 80A in the boiler system 1A is different from that of the first embodiment, but the other parts are the same. Therefore, the characteristic parts will be described, and the description of the same structure will be omitted.

具体的には、第2実施形態では、ヒートポンプ80Aは、第1実施形態における第2補給水供給ラインL7に代えて、第3ドレン供給ラインL8を備える。   Specifically, in the second embodiment, the heat pump 80A includes a third drain supply line L8 instead of the second makeup water supply line L7 in the first embodiment.

第3ドレン供給ラインL8は、ドレンタンク21と凝縮器83とを接続し、ドレンタンク21に貯留されたドレンを凝縮器83に供給する。また、この第3ドレン供給ラインL8には、ドレンポンプ88及びドレン供給弁89が配置される。   The third drain supply line L8 connects the drain tank 21 and the condenser 83, and supplies the drain stored in the drain tank 21 to the condenser 83. In addition, a drain pump 88 and a drain supply valve 89 are disposed in the third drain supply line L8.

以上の構成を有するヒートポンプ80Aは、蒸発器85において冷媒が第1ドレン供給ラインL2を流通するドレンから熱を奪って気化される一方、凝縮器83において冷媒が第3ドレン供給ラインL8から供給されるドレンを加熱して蒸気を生成する。   In the heat pump 80A having the above configuration, the refrigerant takes the heat from the drain flowing through the first drain supply line L2 in the evaporator 85 and is vaporized, while the refrigerant is supplied from the third drain supply line L8 in the condenser 83. The drain is heated to produce steam.

以上説明した第2実施形態では、ボイラシステム1Aを、ドレンタンク21に回収されたドレンを凝縮器83に供給する第3ドレン供給ラインL8を含んで構成した。これにより、ヒートポンプ80Aにおいて、高温のドレンから蒸気を生成できるので、ヒートポンプ80Aによる蒸気の生成量を増加させられる。   In the second embodiment described above, the boiler system 1A is configured to include the third drain supply line L8 that supplies the drain recovered in the drain tank 21 to the condenser 83. Thereby, in heat pump 80A, since steam can be generated from high-temperature drain, the amount of steam generated by heat pump 80A can be increased.

以上、本発明のボイラシステム1,1Aの好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、凝縮器83に供給される水として、オープンタンク22に貯留された補給水の場合と、ドレンタンク21に貯留されたドレンの場合を説明したが、これに限らない。
As mentioned above, although one preferable embodiment of the boiler systems 1 and 1A of this invention was described, this invention is not restrict | limited to embodiment mentioned above and can change suitably.
For example, in the above-described embodiment, the case where the water supplied to the condenser 83 is the makeup water stored in the open tank 22 and the drain stored in the drain tank 21 has been described. .

また、第1実施形態及び第2実施形態では、ヒートポンプ80,80Aにおいて生成した蒸気を蒸気ヘッダ71に供給したが、これに限らない。即ち、第2連結管81を第1蒸気供給ラインL1に接続し、ヒートポンプにおいて生成した蒸気を、第1蒸気供給ラインL1に供給してもよい。   Moreover, in 1st Embodiment and 2nd Embodiment, although the vapor | steam produced | generated in heat pump 80,80A was supplied to the vapor | steam header 71, it is not restricted to this. That is, the second connecting pipe 81 may be connected to the first steam supply line L1, and the steam generated in the heat pump may be supplied to the first steam supply line L1.

1,1A ボイラシステム
10 貫流ボイラ
20 ドレン回収装置
21 ドレンタンク
22 オープンタンク
50 負荷機器
61 スチームトラップ
71 蒸気ヘッダ
80,80A ヒートポンプ
81 第2連結管
82 圧縮機
83 凝縮器
84 膨張弁
85 蒸発器
L1 第1蒸気供給ライン
L2 第1ドレン供給ライン
L3 第2ドレン供給ライン
L7 第2補給水供給ライン(補給水供給ライン)
L8 第3ドレン供給ライン
1, 1A boiler system 10 once-through boiler 20 drain recovery device 21 drain tank 22 open tank 50 load equipment 61 steam trap 71 steam header 80, 80A heat pump 81 second connecting pipe 82 compressor 83 condenser 84 expansion valve 85 evaporator L1 first 1 steam supply line L2 1st drain supply line L3 2nd drain supply line L7 2nd makeup water supply line (makeup water supply line)
L8 3rd drain supply line

Claims (2)

蒸気を生成する缶体を有し、生成された蒸気を負荷機器に供給するボイラと、
前記負荷機器が蒸気を使用することによって凝縮して生じたドレンを前記負荷機器から供給する第1ドレン供給ラインと、
前記第1ドレン供給ラインを流通するドレンを大気に開放することなく回収するドレンタンクと、
前記ドレンタンクと前記ボイラとを接続し前記ドレンタンクに収容されたドレンを前記ボイラに給水する第2ドレン供給ラインと、
前記第1ドレン供給ラインを流通するドレンと冷媒との間で熱交換を行う蒸発器、及び前記蒸発器で加熱された冷媒と水との間で熱交換を行って蒸気を発生させる凝縮器を有するヒートポンプと、
前記凝縮器で発生した蒸気を前記負荷機器に供給する蒸気供給ラインと、
前記第1ドレン供給ラインにおける前記蒸発器の下流側に配置されるスチームトラップと、
前記ボイラに供給される補給水を貯留するオープンタンクと、
前記オープンタンクに貯留された補給水を前記凝縮器に供給する補給水供給ラインと、を備えるクローズドタイプのボイラシステム。
A boiler having a can that generates steam and supplying the generated steam to a load device;
A first drain supply line for supplying drain generated from the load equipment by condensing the load equipment using steam;
A drain tank for collecting the drain flowing through the first drain supply line without opening it to the atmosphere;
A second drain supply line for connecting the drain tank and the boiler and supplying the boiler with the drain stored in the drain tank;
An evaporator for exchanging heat between the drain flowing through the first drain supply line and the refrigerant, and a condenser for generating steam by exchanging heat between the refrigerant and water heated by the evaporator A heat pump having
A steam supply line for supplying steam generated in the condenser to the load device;
A steam trap disposed downstream of the evaporator in the first drain supply line;
An open tank for storing makeup water to be supplied to the boiler;
A closed-type boiler system comprising: a makeup water supply line that supplies makeup water stored in the open tank to the condenser .
前記ドレンタンクに回収されたドレンを前記凝縮器に供給する第3ドレン供給ラインを更に備える請求項1記載のクローズドタイプのボイラシステム。   The closed boiler system according to claim 1, further comprising a third drain supply line that supplies the drain collected in the drain tank to the condenser.
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