JP6405743B2 - ドレン回収システム - Google Patents

Description

本発明は、ドレン回収システムに関するものである。

従来、ドレン回収システムとして、負荷機器で発生したドレンをバッファタンク（ドレンタンク）に貯留し、給水ポンプを駆動することにより、貯留したドレンをドレン供給ラインを介してボイラへと還流させるようにしたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、前記従来のドレン回収システムでは、給水ポンプが有効吸込ヘッド（ＮＰＳＨ：Net Positive Suction Head）不足によるキャビテーションが発生しないように、給水ポンプに対してドレンタンクを上方に配置する必要がある。ドレンタンクは大容量であるため、その組立作業が面倒で煩わしいものとなる。またドレンタンクの下方側に無駄な空間（デッドスペース）が発生し、装置が大型化してしまう。
また、ドレンタンクを上方に設けない場合には、別途、加圧蒸気ラインが必要となり、構造が複雑化すると共に製造コストアップを招来してしまう。

特開２０１３−２７４１３１号公報

本発明は、簡単かつ安価な構成で、ドレンタンク内に貯留したドレンを給水ポンプでキャビテーションを発生させることなくボイラに還流させることを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
ボイラから蒸気を供給された負荷機器から排出されるドレンを貯留するドレンタンクと、
前記ドレンタンクに貯留されたドレンを前記ボイラに還流するためのドレン供給ラインと、
前記ドレン供給ラインの途中に設けられるドレンポンプと、
前記ドレン供給ラインの途中であって、前記ドレンタンクと前記ドレンポンプの間に設けられ、前記ドレンポンプに有効吸込みヘッドを確保するための貯水部と、
を備えたことを特徴とするドレン回収システムを提供する。

この構成により、すなわち、ドレンタンクとドレンポンプの間に貯水部を設けただけの簡単かつ安価な構成により、給水ポンプでの有効吸込ヘッドを確保することができ、キャビテーションの発生を防止することが可能となる。

前記貯水部の水位を検出する水位検出手段と、
前記ドレン供給ラインのうち、前記ドレンタンクと前記貯水部の間に設けられ、流量を調整する流量調整手段と、
前記水位検出手段での検出水位に基づいて前記流量調整手段による流量制御を行う制御手段と、
をさらに備えるのが好ましい。

この構成により、給水ポンプで有効吸込ヘッドを確保することができるように、貯水部の水位を安定させることができ、給水ポンプでのキャビテーションの発生を防止することが可能となる。

前記貯水部に接続されて、気相部分と外部とを連通する排気管と、
前記排気管の途中に設けられ、流路を開閉する開閉手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ドレンタンク内の気相部分の圧力と前記貯水部内の気相部分の圧力とを比較し、その差圧に基づいて前記開閉手段を開閉制御するのが好ましい。

この構成により、貯水部内の気相部分の圧力を常に適切な値に維持することができる。このため、貯水部での水位のみならず、作用する気相部分の圧力をも加味してドレン水を給水ポンプへと供給することができる。したがって、より一層キャビテーションが発生しにくい環境で給水ポンプを駆動させることが可能となる。

前記貯水部の水位を検出する水位検出手段と、
前記貯水部に接続されて、気相部分と外部とを連通する排気管と、
前記排気管の途中に設けられ、流路を開閉する開閉手段と、
前記水位検出手段での検出水位に基づいて前記開閉手段による開閉制御を行う制御手段と、
を備えるようにしてもよい。

この構成により、貯水部での水位が上昇して内圧が高くなると予想されれば、開閉手段により排気管の流路を開放して貯留部内の気相部分を減圧することができる。逆に、貯水部での水位が低下して内圧が低くなると予測されれば、開閉手段により排気管の流路を閉鎖して貯留部内の気相部分の圧力の低下を抑えることができる。

この場合、前記ドレン供給ラインのうち、前記ドレンタンクと前記貯水部の間に設けられる流量調整手段を、さらに備え、
前記制御手段は、前記水位検出手段での検出水位に基づいて前記流量調整手段による流量制御を行うのが好ましい。

この構成により、貯水部の気相部分の圧力だけではなく、水位をも適切な値、すなわち、給水ポンプでキャビテーションを発生させないような値とすることができる。

前記貯水部に接続される補給ラインと、
前記補給ラインの途中に設けられ、通過する流量を調整する流量調整手段と、
をさらに備えるのが好ましい。

この構成により、貯水部の水位が低下すれば、その都度、流量調整手段を操作制御して補給ラインを介して貯水部に水を補給することができるので、給水ポンプでキャビテーションが発生することがない。

本発明によれば、ドレンタンクとドレンポンプの間に貯水部を設けただけの簡単かつ安価な構成により、ドレンタンクを給水ポンプよりも上方側に配置することなく、給水ポンプでのキャビテーションの発生を防止することができる。

本実施形態に係るドレン回収システムの概略構成を示すブロック図である。 図１の制御装置による処理内容を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。

図１は、本実施形態に係るドレン回収システムを示す概略図である。このドレン回収システムには、ドレンタンク１が設けられている。ドレンタンク１には、図示しない負荷機器で発生したドレンが回収されて貯留される。ここでは、ドレンタンク１には労働安全衛生法施行令で規定された第１種圧力容器が使用されている。

ドレンタンク１の上方気相部分には第１流量調整バルブ２を備えた排気管３が接続されている。ドレンタンク１内で発生したフラッシュ蒸気は、排気管３を介して排出されるようになっている。ここに、フラッシュ蒸気とは、高温高圧の凝縮水(復水またはドレン水ともいう)が低圧の雰囲気に晒されたときに、凝縮水の一部が蒸気になったものをいい、再蒸発蒸気とも呼ばれる。ドレンタンク１の上方気相部分の圧力は第１圧力センサ４によって検出され、その検出圧力は後述する制御装置１９に出力されている。ドレンタンク１の下方液相部分には、図示しない補給水タンク側から順に、補給水ポンプ５及び第２流量調整バルブ６を備えた補給管７が接続されている。補給管７は補給水ポンプ５と第２流量調整バルブ６の間で分岐し、後述する小型容器９へとつながっている。分岐した配管の途中には第３流量調整バルブ８が設けられている。

ドレンタンク１には貯水部として小型容器９が並設されている。小型容器９は、ドレンタンク１よりも上方に延び、そこでの水位により、後述するドレンポンプ１５に対して有効吸込ヘッド（NPSH : Net Positive Suction Head）を確保できるようになっている。また、小型容器９には水位センサ１０と第２圧力センサ１１が設けられている。水位センサ１０は、小型容器９の上下を連通する配管の途中に設けられ、検出された水位を制御装置１９へと出力する。圧力センサは、小型容器９の下方側に設けられ、検出された圧力を制御装置１９へと出力する。

小型容器９の上方気相部分は、ドレンタンク１の底部と第１給水管１２によって接続されている。第１給水管１２の途中には第４流量調整バルブ１３が設けられている。第４流量調整バルブ１３の開度は、前記水位センサ１０での検出信号に基づいて制御装置１９から出力される制御信号により調整される。また小型容器９の上方気相部分には第５流量調整バルブ２０を備えた排気管２１が接続され、小型容器９内で発生したフラッシュ蒸気が排気できるようになっている。

小型容器９の下方液相部分は、第２給水管１４を介して図示しないボイラへと接続されている。そして、第２給水管１４と第１給水管１２とでドレン供給ラインを構成している。第２給水管１４の途中にはドレンポンプ１５が設けられている。ドレンポンプ１５は、小型容器９の下方側に配置され、小型容器９内の水位との間に有効吸込ヘッドが確保されている。第２給水管１４は、ドレンポンプ１５からボイラに向かう配管の途中で、さらに、ドレンタンク１に戻る第１還流管１６と、小型容器９に戻る第２還流管１７とに分岐している。第１還流管１６は、ドレンタンク１の上方気相部分に接続され、蒸気を還流させる。第２還流管１７は、小型容器９の下方液相部分に接続され、水を環流させる。第２還流管１７の途中には逆止弁１８が設けられ、小型容器９からの水の流出が防止されている。

制御装置１９は、図１に模式的に示すように、第１圧力センサ４及び第２圧力センサ１１での検出圧力の差分（差圧）に基づいて第５流量調整バルブ２０を制御し、水位センサ１０での検出水位に基づいて第４流量調整バルブ１３を制御する。

次に、前記構成からなるドレン回収システムの動作について、図２のフローチャートを参照しつつ説明する。

ボイラに連続してドレンを供給する場合、ドレンポンプ１５を駆動して小型容器９内のドレンをボイラへと供給する（ステップＳ１）。この間、水位センサ１０で小型容器９内の水位を検出し（ステップＳ２）、その検出水位ＤＷＬが設定水位ＳＷＬよりも低下すれば（ステップＳ３）、第４流量調整バルブ１３を開放し（ステップＳ４）、ドレンタンク１内のドレン水を小型容器９へと供給する。

小型容器９では、第２圧力センサ１１によって上方気相部分の蒸気圧を検出し（ステップＳ５）、その検出圧力ＤＰが設定圧力ＳＰよりも上昇すれば（ステップＳ６）、第５流量調整バルブ２０を開放し、蒸気圧を低下させる（ステップＳ７）。これにより、小型容器９の上方気相部分の蒸気圧が一定圧に維持される。

このように、小型容器９では、所定水位に維持されると共に、気相部分が一定圧に維持される。したがって、ドレンポンプ１５に作用するドレンの影響を一定条件に維持することができる。この条件下では、ドレンポンプ１５には所望の有効吸込ヘッドを確保することができる。したがって、ドレンポンプ１５を駆動してもキャビテーションが発生せず、良好な状態でドレンをボイラへと還流させることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

前記実施形態では、貯水部として小型容器９を使用したが、これに限らず、例えば、一圧容器（第１種圧力容器）や、配管（第１給水管１２）自体を貯水部として利用することもできる。

前記実施形態では、第５流量調整バルブ２０の開閉制御を第２圧力センサ１１での検出圧力に基づいて行ったが、水位センサ１０での検出水位に基づいて行うようにしてもよい。すなわち、検出水位が高くなり、気相部分の体積が小さくなって、そこでの圧力が上昇すると予測される場合には、第５流量調整バルブ２０を開放して、気相部分に発生するフラッシュ蒸気を排気する。これにより、水位の高さに応じた適切な有効吸込ヘッドを確保することができ、ドレンポンプ１５での駆動状態をキャビテーションが発生しない良好なものとすることができる。

この場合、第４流量調整バルブ１３の開閉制御は、前記実施形態と同様に水位センサ１０での検出水位に基づいて行うようにしてもよいし、第１圧力センサ４及び第２圧力センサ１１での検出圧力の差分（差圧）に基づいて行うようにしてもよい。後者の場合、差圧が予め設定した圧力よりも大きくなることにより第４流量調整バルブ１３を開放すればよい。

前記実施形態では、補給水タンクからドレンタンク１及び貯水部への補給水の供給については言及しなかったが、適宜、次のようにして補給水を供給するようにしてもよい。
すなわち、ドレンタンク１には、負荷機器で発生したドレンが回収されているが、不足した場合には、適宜、第２流量調整バルブ６を開放し、補給水を供給する。このドレンタンク１への補給水の供給は、例えば、ドレンタンク１の水位に基づいて行えばよい。
また、水位センサ１０での検出水位が低下し、ドレンタンク１からの補給が間に合わない場合等には、第３流量調整バルブ８を開放し、小型容器９に補給水を供給する。この小型容器９への補給水の補給は、例えば、小型容器９の水位センサ１０での検出値に基づいて行えばよい。

１…ドレンタンク
２…第１流量調整バルブ
３…排気管
４…第１圧力センサ
５…補給水ポンプ
６…第２流量調整バルブ
７…補給管
８…第３流量調整バルブ
９…小型容器（貯水部）
１０…水位センサ（水位検出手段）
１１…第２圧力センサ
１２…第１給水管（ドレン供給ライン）
１３…第４流量調整バルブ（流量調整手段）
１４…第２給水管（ドレン供給ライン）
１５…ドレンポンプ
１６…第１還流管
１７…第２還流管
１８…逆止弁
１９…制御装置（制御手段）
２０…第５流量調整バルブ（開閉手段）
２１…排気管

Claims (5)

1. ボイラから蒸気を供給された負荷機器から排出されるドレンを貯留するドレンタンクと、
   前記ドレンタンクに貯留されたドレンを前記ボイラに還流するためのドレン供給ラインと、
   前記ドレン供給ラインの途中に設けられるドレンポンプと、
   前記ドレン供給ラインの途中であって、前記ドレンタンクと前記ドレンポンプの間に設けられ、前記ドレンポンプに有効吸込みヘッドを確保するための貯水部と、
   前記貯水部の水位を検出する水位検出手段と、
   前記ドレン供給ラインのうち、前記ドレンタンクと前記貯水部の間に設けられ、流量を調整する流量調整手段と、
   前記水位検出手段での検出水位に基づいて前記流量調整手段による流量制御を行う制御手段と、
   を備えたことを特徴とするドレン回収システム。
2. 前記貯水部に接続されて、気相部分と外部とを連通する排気管と、
   前記排気管の途中に設けられ、流路を開閉する開閉手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記ドレンタンク内の気相部分の圧力と前記貯水部内の気相部分の圧力とを比較し、その差圧に基づいて前記開閉手段を開閉制御することを特徴とする請求項１に記載のドレン回収システム。
3. ボイラから蒸気を供給された負荷機器から排出されるドレンを貯留するドレンタンクと、
   前記ドレンタンクに貯留されたドレンを前記ボイラに還流するためのドレン供給ラインと、
   前記ドレン供給ラインの途中に設けられるドレンポンプと、
   前記ドレン供給ラインの途中であって、前記ドレンタンクと前記ドレンポンプの間に設けられ、前記ドレンポンプに有効吸込みヘッドを確保するための貯水部と、
   前記貯水部の水位を検出する水位検出手段と、
   前記貯水部に接続されて、気相部分と外部とを連通する排気管と、
   前記排気管の途中に設けられ、流路を開閉する開閉手段と、
   前記水位検出手段での検出水位に基づいて前記開閉手段による開閉制御を行う制御手段と、
   を備えたことを特徴とするドレン回収システム。
4. 前記ドレン供給ラインのうち、前記ドレンタンクと前記貯水部の間に設けられる流量調整手段を、さらに備え、
   前記制御手段は、前記水位検出手段での検出水位に基づいて前記流量調整手段による流量制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のドレン回収システム。
5. 前記貯水部に接続される補給ラインと、
   前記補給ラインの途中に設けられ、通過する流量を調整する流量調整手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のドレン回収システム。

Images