JP7124591B2 - steam generator - Google Patents

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Description

本発明は、蒸気発生装置に関する。 The present invention relates to a steam generator.

従来、蒸気発生装置として、工場等で発生する廃熱のエネルギーを効率よく回収することを可能にするために、燃料を用いずに蒸気を発生させることができるエネルギー効率の高い蒸気発生装置が提案されている。 Conventionally, as a steam generator, a highly energy-efficient steam generator that can generate steam without using fuel has been proposed in order to enable efficient recovery of waste heat energy generated in factories, etc. It is

例えば、特許文献1には、比較的低い温度の温水を熱源として蒸気を発生させることができる蒸気発生装置として、圧力容器と、その内部を貫通するように配置される複数のチューブとを備えるシェルアンドチューブ型の蒸発器を備える蒸気発生装置が提案されている。シェルアンドチューブ型の蒸発器によれば、例えば、ガスエンジンのジャケット冷却水(約91℃)を熱源としてチューブに流通させると共に、圧力容器の内部において、約82℃の水をチューブに噴霧することによって、ガスエンジンによって発電機を駆動させるのと同時に蒸気を発生させることが可能となる。この場合、チューブ表面に薄い液膜を形成させることで、チューブ内を流通する熱源と、噴霧される水の温度との差が約9℃と比較的小さくても、蒸気を発生させることができる。
また、このような蒸気発生装置は、蒸発器で熱利用後のジャケット冷却水と、蒸発器に供給前の補給水との間で熱交換を行って補給水を予熱する熱交換器を備えることで、熱源であるジャケット冷却水の保有する廃熱をより効率よく利用している。
For example, Patent Document 1 discloses a steam generator capable of generating steam using hot water of relatively low temperature as a heat source. A steam generator with an and tube evaporator has been proposed. According to the shell-and-tube evaporator, for example, jacket cooling water (about 91°C) of a gas engine is passed through the tube as a heat source, and water of about 82°C is sprayed on the tube inside the pressure vessel. This allows the gas engine to drive the generator and generate steam at the same time. In this case, by forming a thin liquid film on the surface of the tube, steam can be generated even if the difference between the temperature of the heat source flowing through the tube and the temperature of the sprayed water is relatively small at about 9°C. .
In addition, such a steam generator is provided with a heat exchanger for preheating the make-up water by exchanging heat between the jacket cooling water after the heat is used in the evaporator and the make-up water before being supplied to the evaporator. Therefore, the waste heat of the jacket cooling water, which is the heat source, is used more efficiently.

特開2014-62663号公報JP 2014-62663 A

ところで、蒸気発生装置が用いられる工場等においては、熱源として100℃を超えるジャケット冷却水が発生する場合がある。このような場合、蒸発器で熱利用後のジャケット冷却水は、依然として100℃を超えた状態で熱交換器に導入される。すると、熱交換器の内部で補給水が過熱されて沸騰してしまう場合がある。熱交換器の内部で補給水が沸騰してしまうと、熱交換器の伝熱面で濡れ乾きが発生したり、補給水に含まれる腐食性イオン(塩化物イオン等)の局所的な濃縮が生じたりする。伝熱面の濡れ乾きは、温度疲労による破損を招くおそれがある。一方、腐食性イオンの局所的な濃縮は、腐食による破損を招くおそれがある。特に、熱伝導効率の高いプレート式等の熱交換器を用いた場合、熱交換器の内部で補給水の沸騰が生じやすくなる。 By the way, in a factory or the like where a steam generator is used, jacket cooling water exceeding 100° C. may be generated as a heat source. In such a case, the jacket cooling water after heat utilization in the evaporator is introduced into the heat exchanger while still exceeding 100°C. As a result, the make-up water may be overheated and boiled inside the heat exchanger. If the make-up water boils inside the heat exchanger, the heat transfer surface of the heat exchanger will become wet and dry, and the corrosive ions (chloride ions, etc.) contained in the make-up water will locally concentrate. occur. Wetting and drying of the heat transfer surface can lead to failure due to thermal fatigue. On the other hand, local concentrations of corrosive ions can lead to corrosion failure. In particular, when a plate-type heat exchanger or the like with high heat transfer efficiency is used, the make-up water is likely to boil inside the heat exchanger.

従って、本発明は、補給水を予熱する熱交換器の内部において、補給水の沸騰を防止することのできる蒸気発生装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a steam generator that can prevent makeup water from boiling inside a heat exchanger that preheats the makeup water.

本発明は、熱源流体を流通させるチューブ、及び前記チューブにボイラ水を噴霧する噴霧ノズルが容器内部に配置された蒸発器と、前記蒸発器の下方に配置され、ボイラ水が貯留される水ヘッダと、前記水ヘッダ内のボイラ水を前記噴霧ノズルに供給する水噴霧ラインと、前記水噴霧ラインに設けられる水噴霧ポンプと、前記水ヘッダからボイラ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たブロー弁と、前記チューブに熱源流体を供給する熱源流体供給ラインと、前記チューブを流通した熱源流体を排出する熱源流体排出ラインと、前記水ヘッダに補給水を供給する補給水ラインと、前記補給水ラインに設けられる補給水ポンプと、前記熱源流体排出ラインを流通する熱源流体と前記補給水ラインを流通する補給水との間で熱交換を行う熱交換器と、前記補給水ラインを流通する補給水の流量を検出する流量検出手段と、前記流量検出手段の検出流量が予め設定された最低流量を下回らないように補給水の流量を制御する制御手段と、を備え、前記最低流量は、前記熱交換器において100℃を超える熱源流体との間で熱交換を行った場合でも、熱交換後の補給水の温度が100℃未満となる流量に設定される蒸気発生装置に関する。 The present invention includes an evaporator in which a tube for circulating a heat source fluid and a spray nozzle for spraying boiler water onto the tube are arranged inside a container, and a water header which is arranged below the evaporator and stores boiler water. a water spray line for supplying boiler water in the water header to the spray nozzle; a water spray pump provided in the water spray line; a blow line for discharging the boiler water from the water header; a provided blow valve, a heat source fluid supply line that supplies heat source fluid to the tube, a heat source fluid discharge line that discharges the heat source fluid that has flowed through the tube, and a makeup water line that supplies makeup water to the water header. a make-up water pump provided in the make-up water line; a heat exchanger for exchanging heat between the heat source fluid flowing through the heat source fluid discharge line and make-up water flowing through the make-up water line; and the make-up water line and a control means for controlling the flow rate of the make-up water so that the flow rate detected by the flow rate detection means does not fall below a preset minimum flow rate. The flow rate refers to a steam generator set to a flow rate such that the temperature of make-up water after heat exchange is less than 100°C even when heat is exchanged with a heat source fluid exceeding 100°C in the heat exchanger .

また、蒸気発生装置は、前記水ヘッダの水位を検出する水位検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記水位検出手段の検出水位が第1設定水位未満の場合に、前記最低流量よりも大きい第1設定流量で補給水が供給されるように補給水の流量を制御し、前記水位検出手段の検出水位が前記第1設定水位以上の場合に、前記第1設定流量よりも小さくかつ前記最低流量よりも大きい第2設定流量で補給水が供給されるように補給水の流量を制御し、前記水位検出手段の検出水位が前記第1設定水位よりも高い第2設定水位以上の場合に、前記ブロー弁を開放させることが好ましい。 Further, the steam generator further includes water level detection means for detecting the water level of the water header, and the control means controls the flow rate to be greater than the minimum flow rate when the water level detected by the water level detection means is less than a first set water level. The flow rate of makeup water is controlled so that makeup water is supplied at a first set flow rate, and when the water level detected by the water level detection means is equal to or higher than the first set water level, the flow rate is smaller than the first set flow rate and the minimum The flow rate of makeup water is controlled so that makeup water is supplied at a second set flow rate larger than the flow rate, and when the water level detected by the water level detection means is equal to or higher than the second set water level higher than the first set water level, It is preferable to open the blow valve.

また、蒸気発生装置は、前記水ヘッダの水位を検出する水位検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記最低流量を下回らない範囲で、前記水位検出手段の検出水位が予め設定された目標水位になるように補給水の流量を制御し、前記流量検出手段の検出流量が前記最低流量となった場合、前記ブロー弁を開放させることが好ましい。 Further, the steam generator further comprises water level detection means for detecting the water level of the water header, and the control means controls the target water level, which is a preset water level detected by the water level detection means within a range not lower than the minimum flow rate. When the flow rate detected by the flow rate detection means reaches the minimum flow rate, the blow valve is preferably opened.

また、本発明は、熱源流体を流通させるチューブ、及び前記チューブにボイラ水を噴霧する噴霧ノズルが容器内部に配置された蒸発器と、前記蒸発器の下方に配置され、ボイラ水が貯留される水ヘッダと、前記水ヘッダ内のボイラ水を前記噴霧ノズルに供給する水噴霧ラインと、前記水噴霧ラインに設けられる水噴霧ポンプと、前記水ヘッダからボイラ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たブロー弁と、前記チューブに熱源流体を供給する熱源流体供給ラインと、前記チューブを流通した熱源流体を排出する熱源流体排出ラインと、前記水ヘッダに補給水を供給する補給水ラインと、前記補給水ラインに設けられる補給水ポンプと、前記熱源流体排出ラインを流通する熱源流体と前記補給水ラインを流通する補給水との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器から流出する補給水の温度を検出する補給水温度検出手段と、前記熱交換器の内部を流通する補給水の圧力を調整する圧力調整手段であって、前記熱交換器の二次側に配置された比例制御可能なバルブと、前記熱交換器を流通する補給水の圧力が、前記補給水温度検出手段の検出温度における飽和蒸気圧を超えるように前記バルブの開度を制御する制御手段と、を備える蒸気発生装置に関する。 Further, the present invention includes an evaporator in which a tube for circulating a heat source fluid and a spray nozzle for spraying boiler water to the tube are arranged inside a container, and an evaporator arranged below the evaporator to store the boiler water. a water header, a water spray line that supplies boiler water in the water header to the spray nozzle, a water spray pump provided in the water spray line, a blow line that discharges boiler water from the water header, and the blow a blow valve provided in a line, a heat source fluid supply line that supplies heat source fluid to the tube, a heat source fluid discharge line that discharges the heat source fluid that has flowed through the tube, and a make-up water that supplies make-up water to the water header. a make-up water pump provided in the make-up water line; a heat exchanger that exchanges heat between a heat source fluid flowing through the heat source fluid discharge line and make-up water flowing through the make-up water line; Make-up water temperature detection means for detecting the temperature of make-up water flowing out of the heat exchanger; A proportionally controllable valve arranged in the heat exchanger, and a control that controls the opening of the valve so that the pressure of the make-up water flowing through the heat exchanger exceeds the saturated vapor pressure at the temperature detected by the make-up water temperature detection means. and a steam generator comprising:

また、蒸気発生装置は、前記熱交換器を流通する補給水の圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出圧力が、前記補給水温度検出手段の検出温度における飽和蒸気圧を超えるように前記バルブの開度を制御することが好ましい。 Further, the steam generator includes pressure detection means for detecting the pressure of the makeup water flowing through the heat exchanger, and the control means controls the pressure detected by the pressure detection means to be the temperature detected by the makeup water temperature detection means. It is preferable to control the degree of opening of the valve so as to exceed the saturated vapor pressure at .

また、蒸気発生装置は、ボイラ水の温度を検出するボイラ水温度検出手段と、前記蒸発器の内部の圧力を検出する内圧検出手段と、補給水の温度を検出する補給水温度検出手段と、を更に備え、前記制御手段は、前記蒸気発生装置の起動が停止されている場合に、該蒸気発生装置を凍結防止モードで運転させる凍結防止制御部を更に備え、前記凍結防止制御部は、(i)前記補給水温度検出手段の検出温度が予め設定された下限温度以下の場合、又は前記水位検出手段の検出水位が予め設定された下限水位未満の場合に前記補給水ポンプを駆動させ、(ii)前記水位検出手段の検出水位が前記下限水位以上、かつ前記ボイラ水温度検出手段の検出温度が前記下限温度以下、かつ前記内圧検出手段の検出圧力が予め設定された下限圧力以下の場合に、前記水噴霧ポンプを駆動させ、(iii)前記水位検出手段の検出水位が前記下限水位よりも高い上限水位以上の場合に前記ブロー弁を開放させることが好ましい。 Further, the steam generator includes boiler water temperature detection means for detecting the temperature of the boiler water, internal pressure detection means for detecting the pressure inside the evaporator, makeup water temperature detection means for detecting the temperature of the makeup water, wherein the control means further comprises an antifreeze control unit that operates the steam generator in an antifreeze mode when activation of the steam generator is stopped, and the antifreeze control unit includes ( i) driving the makeup water pump when the temperature detected by the makeup water temperature detection means is equal to or lower than a preset lower limit temperature, or when the water level detected by the water level detection means is less than the preset lower limit water level, ii) when the water level detected by the water level detecting means is equal to or higher than the lower limit water level, the temperature detected by the boiler water temperature detecting means is equal to or lower than the lower limit temperature, and the pressure detected by the internal pressure detecting means is equal to or lower than a preset lower limit pressure; and (iii) opening the blow valve when the water level detected by the water level detecting means is equal to or higher than the upper limit water level higher than the lower limit water level.

本発明の蒸気発生装置によれば、補給水を予熱する熱交換器の内部において、補給水の沸騰を防止することができる。 According to the steam generator of the present invention, it is possible to prevent the make-up water from boiling inside the heat exchanger that preheats the make-up water.

本発明の第1実施形態に係る蒸気発生装置の構成を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structure of the steam generator which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態に係る複数の蒸発タンクからなる缶体部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the can body part which consists of several evaporation tanks which concern on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る蒸発タンクの幅方向断面図であり、図2のX-X線断面を示す図である。FIG. 3 is a cross-sectional view in the width direction of the evaporation tank according to the first embodiment, which is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 2; 第1実施形態に係る蒸発タンクの奥行き方向断面図であり、図2のY-Y線断面を示す図である。FIG. 3 is a cross-sectional view in the depth direction of the evaporation tank according to the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line YY of FIG. 2; 本発明の第2実施形態に係る蒸気発生装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the steam generator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る蒸気発生装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the steam generator which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明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。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る蒸気発生装置の全体構成を示す図である。
第1実施形態の蒸気発生装置1は、工場等において発生する廃温水等の熱源流体を利用して低圧の蒸気を発生させる。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a steam generator according to a first embodiment of the present invention.
The steam generator 1 of the first embodiment uses a heat source fluid such as waste hot water generated in a factory or the like to generate low-pressure steam.

蒸気発生装置1は、図1~図3に示すように、缶体部2と、缶体部2に設けられる蒸気導出部24と、缶体部2の内部に配置されるチューブ群100及び噴霧ノズル23と、制御手段としての制御装置90と、を備える。また、蒸気発生装置1は、熱源流体供給ラインL1と、熱源流体排出ラインL2と、蒸気導出ラインL3と、水噴霧ラインL4と、ブローラインとしての連続ブローラインL5及び濃縮ブローラインL6と、補給水ラインL7と、バイパスラインL8と、熱交換器としての給水熱交換器3と、を備える。「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。 As shown in FIGS. 1 to 3, the steam generator 1 includes a can body 2, a steam lead-out part 24 provided in the can body 2, a tube group 100 arranged inside the can body 2, and a spray nozzle. It includes a nozzle 23 and a control device 90 as control means. In addition, the steam generator 1 includes a heat source fluid supply line L1, a heat source fluid discharge line L2, a steam lead-out line L3, a water spray line L4, a continuous blow line L5 and a concentrated blow line L6 as blow lines, and a supply line. A water line L7, a bypass line L8, and a feed water heat exchanger 3 as a heat exchanger are provided. "Line" is a generic term for lines such as channels, routes, and pipelines through which fluid can flow.

缶体部2は、蒸発器としての複数の蒸発タンク21と、1つの水ヘッダ22と、水位センサ27と、を備える。複数の蒸発タンク21は、圧力容器により構成され、それぞれ、蒸気を発生させる。
水ヘッダ22は、複数の蒸発タンク21の下方に配置される。水ヘッダ22は、蒸発タンク21に供給されるボイラ水を貯留する。また、水ヘッダ22には、蒸発タンク21の内部で蒸気にならなかったボイラ水が回収される。
The can body part 2 includes a plurality of evaporation tanks 21 as evaporators, one water header 22 and a water level sensor 27 . A plurality of evaporation tanks 21 are configured by pressure vessels and generate steam respectively.
A water header 22 is arranged below the plurality of evaporation tanks 21 . The water header 22 stores boiler water supplied to the evaporation tank 21 . Boiler water that has not turned into steam inside the evaporation tank 21 is recovered in the water header 22 .

水位センサ27は、水ヘッダ22に貯留されるボイラ水の水位を検出する水位検出手段である。本実施形態では、水位センサ27は、筒状の本体271と、この本体271の内部に配置される複数の電極棒272と、を備えるレベルスイッチとして構成されている。本体271は、水ヘッダ22と同じ位の高さの位置に配置される。本体271の下端部は、後述の水噴霧ラインL4を介して水ヘッダ22の下端部に接続される。また、本体271の上端部は、後述の蒸気導出ラインL3に接続される。これにより、筒状の本体271の内部の水位は、水ヘッダ22のボイラ水の水位と等しくなる。本実施形態では、水位センサ27は、長さの異なる3本の電極棒272L,272M,272Hを備える。 The water level sensor 27 is water level detection means for detecting the water level of the boiler water stored in the water header 22 . In this embodiment, the water level sensor 27 is configured as a level switch including a cylindrical main body 271 and a plurality of electrode rods 272 arranged inside the main body 271 . The body 271 is positioned at the same height as the water header 22 . A lower end portion of the main body 271 is connected to a lower end portion of the water header 22 via a water spray line L4, which will be described later. Also, the upper end of the main body 271 is connected to a steam lead-out line L3, which will be described later. As a result, the water level inside the cylindrical main body 271 becomes equal to the water level of the boiler water in the water header 22 . In this embodiment, the water level sensor 27 has three electrode rods 272L, 272M, 272H with different lengths.

蒸気導出部24は、複数の蒸発タンク21それぞれの上部に設けられる。この蒸気導出部24は、蒸発タンク21で発生した蒸気を導出する。 The steam outlet 24 is provided above each of the plurality of evaporation tanks 21 . The steam lead-out part 24 leads out the steam generated in the evaporation tank 21 .

チューブ群100は、複数のチューブ101により構成される。チューブ群100を構成する複数のチューブ101は、蒸発タンク21の内部に水平方向に延びて配置される。これらのチューブ101の内部には、熱源流体としての温水が流通する。 A tube group 100 is composed of a plurality of tubes 101 . A plurality of tubes 101 constituting the tube group 100 are arranged to extend horizontally inside the evaporation tank 21 . Hot water as a heat source fluid flows inside these tubes 101 .

噴霧ノズル23は、チューブ群100の上方に配置される。この噴霧ノズル23は、チューブ群100に向けてボイラ水を噴霧する。
以上の缶体部2、蒸気導出部24、チューブ群100及び噴霧ノズル23の具体的な構成については、後述する。
The spray nozzle 23 is arranged above the tube group 100 . The spray nozzle 23 sprays boiler water toward the tube group 100 .
Specific configurations of the can body portion 2, the steam outlet portion 24, the tube group 100, and the spray nozzle 23 will be described later.

熱源流体供給ラインL1は、チューブ群100に熱源流体としての温水を供給する。熱源流体供給ラインL1の上流側は、温水を供給する廃熱源に接続される。熱源流体供給ラインL1の下流側は、チューブ群100を構成する複数のチューブ101うちの一部のチューブ101の一端側に接続される。 The heat source fluid supply line L1 supplies hot water as a heat source fluid to the tube group 100 . The upstream side of the heat source fluid supply line L1 is connected to a waste heat source that supplies hot water. The downstream side of the heat source fluid supply line L<b>1 is connected to one end side of some tubes 101 among the plurality of tubes 101 forming the tube group 100 .

熱源流体排出ラインL2は、チューブ群100を流通し、熱源として利用された温水を外部に排出する。熱源流体排出ラインL2の上流側は、チューブ群100を構成する複数のチューブ101うちの一部のチューブ101の他端側に接続される。 The heat source fluid discharge line L2 flows through the tube group 100 and discharges hot water used as a heat source to the outside. The upstream side of the heat source fluid discharge line L<b>2 is connected to the other end side of some of the tubes 101 among the plurality of tubes 101 forming the tube group 100 .

蒸気導出ラインL3は、蒸発タンク21において発生した蒸気を導出する。蒸気導出ラインL3の上流側は、蒸気導出部24に接続される。蒸気導出ラインL3の下流側は、エゼクタや蒸気圧縮機等(図示せず)に接続される。蒸気導出ラインL3には、内圧検出手段としての蒸気圧センサ31が配置される。蒸気圧センサ31は、蒸気導出ラインL3の内部の蒸気圧を検出することで、蒸発タンク21の内部の圧力を検出できる。 The steam lead-out line L3 leads out the steam generated in the evaporation tank 21 . The upstream side of the steam outlet line L3 is connected to the steam outlet section 24 . The downstream side of the steam lead-out line L3 is connected to an ejector, a steam compressor, etc. (not shown). A vapor pressure sensor 31 as internal pressure detecting means is arranged in the vapor lead-out line L3. The vapor pressure sensor 31 can detect the pressure inside the evaporation tank 21 by detecting the vapor pressure inside the vapor lead-out line L3.

水噴霧ラインL4は、水ヘッダ22と、噴霧ノズル23とを接続し、水ヘッダ22に貯留されたボイラ水を、噴霧ノズル23に供給する。水噴霧ラインL4には、水噴霧ポンプ41及びボイラ水温度検出手段としてのボイラ水温度センサ42が配置されている。
水噴霧ポンプ41は、水ヘッダ22に貯留されたボイラ水を噴霧ノズル23まで汲み上げる。ボイラ水温度センサ42は、水噴霧ラインL4を流通するボイラ水の温度を検出する。
The water spray line L4 connects the water header 22 and the spray nozzles 23 and supplies boiler water stored in the water header 22 to the spray nozzles 23 . A water spray pump 41 and a boiler water temperature sensor 42 as boiler water temperature detection means are arranged in the water spray line L4.
The water spray pump 41 pumps up boiler water stored in the water header 22 to the spray nozzles 23 . The boiler water temperature sensor 42 detects the temperature of boiler water flowing through the water spray line L4.

連続ブローラインL5及び濃縮ブローラインL6は、水噴霧ラインL4から分岐する。連続ブローラインL5及び濃縮ブローラインL6は、水ヘッダ22に貯留されたボイラ水の一部を排水する。連続ブローラインL5及び濃縮ブローラインL6には、それぞれブロー弁51及びブロー弁61が配置される。本実施形態では、ブロー弁51及びブロー弁61は、電磁弁により構成される。 A continuous blow line L5 and a concentrated blow line L6 branch from the water spray line L4. A continuous blow line L5 and a concentrated blow line L6 drain a portion of boiler water stored in the water header 22 . A blow valve 51 and a blow valve 61 are arranged in the continuous blow line L5 and the concentrated blow line L6, respectively. In this embodiment, the blow valve 51 and the blow valve 61 are composed of electromagnetic valves.

補給水ラインL7は、水ヘッダ22と、補給水を貯留している補給水タンク等(図示せず)と、を接続する。補給水ラインL7は、水ヘッダ22に補給水を供給する。この補給水ラインL7には、補給水ポンプ71、逆止弁72、流量検出手段としての補給水流量センサ73及び補給水温度検出手段としての補給水温度センサ74が配置される。
補給水ポンプ71は、補給水タンク等から供給された補給水を昇圧して水ヘッダ22の内部に供給する。逆止弁72は、補給水ラインL7の上流側への補給水の逆流を遮断すると共に、所定の圧力以上の水圧を受けた場合に補給水ラインL7による水ヘッダ22への補給水の供給を許容する。
補給水流量センサ73は、補給水ポンプ71と逆止弁72との間に配置され、補給水ラインL7を流通する補給水の流量を検出する。
補給水温度センサ74は、補給水ラインL7における給水熱交換器3の入口近傍に配置され、給水熱交換器3に導入される補給水の温度を検出する。
The makeup water line L7 connects the water header 22 and a makeup water tank or the like (not shown) that stores makeup water. The makeup water line L7 supplies makeup water to the water header 22 . The makeup water line L7 is provided with a makeup water pump 71, a check valve 72, a makeup water flow rate sensor 73 as flow rate detection means, and a makeup water temperature sensor 74 as makeup water temperature detection means.
The make-up water pump 71 boosts the pressure of make-up water supplied from a make-up water tank or the like and supplies it to the inside of the water header 22 . The check valve 72 blocks the backflow of makeup water to the upstream side of the makeup water line L7, and prevents the supply of makeup water to the water header 22 through the makeup water line L7 when water pressure equal to or higher than a predetermined pressure is received. allow.
The make-up water flow rate sensor 73 is arranged between the make-up water pump 71 and the check valve 72, and detects the flow rate of make-up water flowing through the make-up water line L7.
The make-up water temperature sensor 74 is arranged near the inlet of the feed water heat exchanger 3 in the make-up water line L7 and detects the temperature of the make-up water introduced into the feed water heat exchanger 3 .

バイパスラインL8は、熱源流体供給ラインL1と熱源流体排出ラインL2とを接続し、熱源流体供給ラインL1を流通する温水を、チューブ群100を介さずに熱源流体排出ラインL2にバイパスさせる。バイパスラインL8と熱源流体供給ラインL1との接続部分には、三方弁81が配置される。三方弁81は、熱源流体供給ラインL1を流通する温水の流路を、チューブ群100側又はバイパスラインL8側に切り替える。 The bypass line L8 connects the heat source fluid supply line L1 and the heat source fluid discharge line L2, and bypasses the hot water flowing through the heat source fluid supply line L1 to the heat source fluid discharge line L2 without passing through the tube group 100. A three-way valve 81 is arranged at the connecting portion between the bypass line L8 and the heat source fluid supply line L1. The three-way valve 81 switches the flow path of hot water flowing through the heat source fluid supply line L1 to the tube group 100 side or the bypass line L8 side.

給水熱交換器3は、熱源流体排出ラインL2を流通する温水と補給水ラインL7を流通する補給水との間で熱交換を行う。これにより、水ヘッダ22に供給される補給水は、熱源流体排出ラインL2を流通する温水により予熱される。本実施形態では、給水熱交換器3は、プレート式熱交換器により構成される。 The feed water heat exchanger 3 exchanges heat between hot water flowing through the heat source fluid discharge line L2 and makeup water flowing through the makeup water line L7. As a result, the make-up water supplied to the water header 22 is preheated by the hot water flowing through the heat source fluid discharge line L2. In this embodiment, the feed water heat exchanger 3 is configured by a plate heat exchanger.

制御装置90は、記憶部及び制御部を備える。制御装置90は、記憶部に記憶された情報及び各種センサにより検出された情報に基いて各種弁等を制御することで蒸気発生装置1の動作を制御する。制御装置90による蒸気発生装置1の制御の詳細については、後述する。 The control device 90 includes a storage section and a control section. The control device 90 controls the operation of the steam generator 1 by controlling various valves and the like based on information stored in the storage unit and information detected by various sensors. The details of the control of the steam generator 1 by the controller 90 will be described later.

次に、缶体部2、蒸気導出部24、チューブ群100及び噴霧ノズル23の構成につき、図2~図4を参照しながら説明する。
図2は、第1実施形態の缶体部2を示す斜視図である。図3は、図2のX-X線断面図において1つの蒸発タンク21を示した図である。図4は、図2のY-Y線断面図であり、1つの蒸発タンク21を示した図である。
Next, the configurations of the can body 2, the steam outlet 24, the tube group 100 and the spray nozzle 23 will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.
FIG. 2 is a perspective view showing the can body portion 2 of the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing one evaporation tank 21 in a cross-sectional view taken along line XX of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG. 2, showing one evaporation tank 21. As shown in FIG.

本実施形態では、缶体部2は、4つの蒸発タンク(蒸発器)21と、1つの水ヘッダ22と、を備える。
蒸発タンク21は、図2及び図3に示すように、高さ方向HDの長さ(高さ)及び幅方向WDの長さ(幅)が奥行き方向LDの長さ(奥行き)よりも短い直方体形状に形成される。複数の蒸発タンク21は、幅方向WDに連結される。
In this embodiment, the can body part 2 includes four evaporation tanks (evaporators) 21 and one water header 22 .
As shown in FIGS. 2 and 3, the evaporation tank 21 is a rectangular parallelepiped whose length (height) in the height direction HD and length (width) in the width direction WD are shorter than the length (depth) in the depth direction LD. formed into shape. A plurality of evaporation tanks 21 are connected in the width direction WD.

水ヘッダ22は、蒸発タンク21の奥行き方向LDの中央領域の下方に配置される。本実施形態では、水ヘッダ22は、複数の蒸発タンク21の幅方向WDに亘って延びる円筒形状に形成される。 The water header 22 is arranged below the center region of the evaporation tank 21 in the depth direction LD. In this embodiment, the water header 22 is formed in a cylindrical shape extending across the width direction WD of the plurality of evaporation tanks 21 .

以上の蒸発タンク21と水ヘッダ22とは、複数の配管26を介して接続される。より具体的には、複数の配管26の上端部は、それぞれ、複数の蒸発タンク21の下面に接続される。また、複数の配管26の下端部は、水ヘッダ22の周面の上部に接続される。 The above evaporation tank 21 and water header 22 are connected via a plurality of pipes 26 . More specifically, the upper ends of the plurality of pipes 26 are connected to the lower surfaces of the plurality of evaporation tanks 21, respectively. Also, the lower ends of the plurality of pipes 26 are connected to the upper portion of the peripheral surface of the water header 22 .

蒸気導出部24は、蒸発タンク21の幅方向WDの中央領域で、かつ、蒸発タンク21の奥行き方向LDの中央領域に設けられている。 The vapor outlet part 24 is provided in the central region of the evaporation tank 21 in the width direction WD and in the central region of the evaporation tank 21 in the depth direction LD.

チューブ群100は、複数のチューブユニット110からなる。そして、複数のチューブユニット110は、それぞれ、蒸発タンク21の奥行き方向LDに延びると共に、複数段複数列に配列された複数のチューブ101により構成される。 The tube group 100 consists of a plurality of tube units 110 . Each of the tube units 110 extends in the depth direction LD of the evaporation tank 21 and is composed of a plurality of tubes 101 arranged in a plurality of rows and columns.

チューブユニット110は、上段に配置される上段ユニット110aと、上段ユニット110aの下方に配置される下段ユニット110bと、を含む。本実施形態では、チューブ群100は、3つの上段ユニット110aと、3つの下段ユニット110bと、を有する。
また、図4に示すように、複数のチューブユニット110のうちの隣り合う2つのチューブユニット110(本実施形態では、上段ユニット110aと、この上段ユニット110aの下方に位置する下段ユニット110b)は、複数のチューブ101がU字状に湾曲されたU字管により構成される連結チューブユニットとなっている。本実施形態では、チューブ群100は、3組の連結チューブユニットにより構成される。
The tube unit 110 includes an upper unit 110a arranged on the upper stage and a lower unit 110b arranged below the upper unit 110a. In this embodiment, the tube group 100 has three upper units 110a and three lower units 110b.
Further, as shown in FIG. 4, two adjacent tube units 110 among the plurality of tube units 110 (in this embodiment, an upper unit 110a and a lower unit 110b located below the upper unit 110a) are A plurality of tubes 101 form a connecting tube unit composed of U-shaped tubes curved in a U-shape. In this embodiment, the tube group 100 is composed of three sets of connecting tube units.

次に、チューブ群100における温水の流れについて説明する。本実施形態では、チューブ群100は、3組の連結チューブユニットにより構成される。そして、チューブ群100と蒸発タンク21とは、U字に形成されたチューブ101の両端部(つまり、U字部分とは反対側の端部)において、接合される。具体的には、チューブ101の先端部を蒸発タンク21の端板(管板)の管穴に挿入して、シール溶接により漏れ止めする。
また、蒸発タンク21におけるチューブ101が接合された側の端部には、熱源流体供給ラインL1及び熱源流体排出ラインL2が接続されるケース体25が設けられる。このケース体25は、チューブユニット110に対する分配ヘッダ又は集合ヘッダとして機能する。
Next, the flow of hot water in tube group 100 will be described. In this embodiment, the tube group 100 is composed of three sets of connecting tube units. The tube group 100 and the evaporation tank 21 are joined at both ends of the U-shaped tube 101 (that is, at the end opposite to the U-shaped portion). Specifically, the tip of the tube 101 is inserted into the tube hole of the end plate (tube plate) of the evaporation tank 21, and the leakage is stopped by seal welding.
A case body 25 to which the heat source fluid supply line L1 and the heat source fluid discharge line L2 are connected is provided at the end of the evaporation tank 21 to which the tube 101 is joined. This case body 25 functions as a distribution header or collection header for the tube unit 110 .

熱源流体供給ラインL1から供給される温水は、このケース体25を経由してチューブ群100に導入され、また、チューブ群100を流れた温水は、ケース体25を経由して熱源流体排出ラインL2から排出される。
ケース体25の内部には、上段ユニット110aと下段ユニット110bとを区画する仕切りが設けられる。また、下段ユニット110bにおいては、熱源流体供給ラインL1から温水が導入される下段ユニット110bと、その他の2つの下段ユニット110bとを区画する仕切りが設けられる。更に、上段ユニット110aにおいては、熱源流体排出ラインL2に接続される上段ユニット110aと、その他の2つの上段ユニット110aとを区画する仕切りが設けられる。
The hot water supplied from the heat source fluid supply line L1 is introduced into the tube group 100 via the case body 25, and the hot water flowing through the tube group 100 passes through the case body 25 to the heat source fluid discharge line L2. discharged from
A partition is provided inside the case body 25 to separate the upper unit 110a and the lower unit 110b. Also, in the lower unit 110b, a partition is provided to separate the lower unit 110b into which hot water is introduced from the heat source fluid supply line L1 and the other two lower units 110b. Furthermore, in the upper unit 110a, a partition is provided to separate the upper unit 110a connected to the heat source fluid discharge line L2 from the other two upper units 110a.

熱源流体供給ラインL1から供給された温水は、図2に示すように、ケース体25を通じて3つの下段ユニット110bのうちの1つの下段ユニット110b(本実施形態では、図2及び図3に示す最も右側の下段ユニット110b)に導入される。そして、下段ユニット110bに導入された温水は、下段ユニット110bを奥行方向LD奥側に流れた後、この下段ユニット110bと連結チューブユニットを構成する上段ユニット110aを手前側に流れる。上段ユニット110aを流れた温水は、次いで、ケース体25を経由して隣り合う上段ユニット110a(図2及び図3に示す中央の上段ユニット110a)に導入される。そして、中央の上段ユニット110aを流れた温水は、中央の下段ユニット110bを流れ、再びケース体25を経由して中央の下段ユニット110bに隣り合う下段ユニット110b(図2及び図3に示す最も左側の下段ユニット110b)に導入される。そして、温水は、最も左側の下段ユニット110b及び上段ユニット110aを流れた後、ケース体25及び熱源流体排出ラインL2を通じて排出される。 As shown in FIG. 2, the hot water supplied from the heat source fluid supply line L1 passes through the case body 25 and passes through one of the three lower units 110b (in this embodiment, the bottom unit 110b shown in FIGS. 2 and 3). It is introduced into the lower unit 110b) on the right side. The hot water introduced into the lower unit 110b flows through the lower unit 110b toward the back in the depth direction LD, and then flows toward the front through the upper unit 110a that constitutes the lower unit 110b and the connecting tube unit. The hot water that has flowed through the upper unit 110a is then introduced into the adjacent upper unit 110a (central upper unit 110a shown in FIGS. 2 and 3) via the case body 25. FIG. Then, the hot water that has flowed through the central upper unit 110a flows through the central lower unit 110b, passes through the case body 25 again, and passes through the lower unit 110b (the leftmost unit shown in FIGS. 2 and 3) adjacent to the central lower unit 110b. is introduced into the lower unit 110b). After flowing through the leftmost lower unit 110b and upper unit 110a, the hot water is discharged through the case body 25 and the heat source fluid discharge line L2.

噴霧ノズル23は、蒸発タンク21の幅方向WDの中央領域に、蒸発タンク21の奥行き方向LDに所定の間隔をあけて複数配置されている。本実施形態においては、噴霧ノズル23は、蒸気導出部24の奥側及び手前側に2つ配置されている。噴霧ノズル23の噴霧角は広角であり180°に近い。 A plurality of spray nozzles 23 are arranged at predetermined intervals in the depth direction LD of the evaporation tank 21 in the center region of the evaporation tank 21 in the width direction WD. In the present embodiment, two spray nozzles 23 are arranged on the far side and the front side of the steam lead-out portion 24 . The spray angle of the spray nozzle 23 is wide and close to 180°.

本実施形態の蒸気発生装置1は、次のように動作する。
まず、廃熱源から熱源となる温水が、熱源流体供給ラインL1を通じてチューブ群100(チューブ101)に供給される。チューブ群100に供給された温水は、蒸発タンク21の内部を流通する。
一方、蒸発タンク21の内部においては、噴霧ノズル23からチューブ群100に向けて、ボイラ水が噴霧される。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101を流通する温水は、噴霧されたボイラ水によって熱を奪われて降温し、熱源流体排出ラインL2を通じて排出される。
The steam generator 1 of this embodiment operates as follows.
First, hot water as a heat source is supplied from the waste heat source to the tube group 100 (tube 101) through the heat source fluid supply line L1. Hot water supplied to the tube group 100 flows through the inside of the evaporation tank 21 .
On the other hand, inside the evaporation tank 21 , boiler water is sprayed from the spray nozzle 23 toward the tube group 100 . Also, the inside of the evaporation tank 21 is maintained at a negative pressure (eg, -0.043 MPaG). As a result, the hot water flowing through the tube 101 loses heat by the sprayed boiler water, is lowered in temperature, and is discharged through the heat source fluid discharge line L2.

また、温水が流通するチューブ101には、噴霧ノズル23からボイラ水が噴霧されることで、表面に薄い液膜が形成される。このように、負圧に維持された状態において、チューブ101の表面に薄い液膜が形成されることによって、チューブ101内を流通する温水と、噴霧ノズル23によって噴霧されるボイラ水との温度差が比較的小さい場合であっても効率的に蒸気を発生させることが可能になる。 A thin liquid film is formed on the surface of the tube 101 through which hot water flows by spraying boiler water from the spray nozzle 23 . In this way, in a state where the negative pressure is maintained, a thin liquid film is formed on the surface of the tube 101, so that there is a temperature difference between the hot water flowing through the tube 101 and the boiler water sprayed by the spray nozzle 23. Steam can be efficiently generated even when is relatively small.

蒸発タンク21の内部で発生した蒸気は、蒸気導出部24から導出され、蒸気導出ラインL3を通じてエゼクタや蒸気圧縮機等に供給される。
蒸発タンク21の内部で蒸気にならなかったボイラ水は、水ヘッダ22に貯留される。水ヘッダ22に貯留されたボイラ水は、水噴霧ラインL4を通じて、水噴霧ポンプ41によって噴霧ノズル23まで汲み上げられ、再びチューブ101に噴霧される。
The steam generated inside the evaporation tank 21 is led out from the steam lead-out part 24 and supplied to the ejector, the steam compressor, etc. through the steam lead-out line L3.
Boiler water that has not turned into steam inside the evaporation tank 21 is stored in the water header 22 . The boiler water stored in the water header 22 is pumped up to the spray nozzles 23 by the water spray pump 41 through the water spray line L4 and sprayed onto the tubes 101 again.

連続ブローラインL5及び濃縮ブローラインL6は、水ヘッダ22に貯留されたボイラ水を排水する。連続ブローラインL5は、ブロー弁51を所定の閉弁時間と開弁時間で繰り返し開閉することによって、補給水量に対して一定割合のボイラ水を常に排出する。濃縮ブローラインL6は、水ヘッダ22に貯留されたボイラ水の濃縮度を電気伝導率センサ(図示せず)により監視し、上限濃縮度を超えた場合にブロー弁61を開放し、下限濃縮度未満になった場合にブロー弁61を閉鎖する。 A continuous blow line L5 and a concentrated blow line L6 drain the boiler water stored in the water header 22 . The continuous blow line L5 constantly discharges boiler water at a constant rate with respect to the supply water amount by repeatedly opening and closing the blow valve 51 at predetermined closing and opening times. The concentration blow line L6 monitors the concentration of the boiler water stored in the water header 22 by an electrical conductivity sensor (not shown), and when the concentration exceeds the upper limit concentration, the blow valve 61 is opened and the lower limit concentration is detected. When it becomes less than the blow valve 61 is closed.

水噴霧ラインL4と水ヘッダ22との間を循環するボイラ水が少なくなった場合(水位センサ27で検出される水位が所定の水位を下回った場合)には、補給水ラインL7から水ヘッダ22に補給水が補給される。給水タンク等から送られる補給水は、例えば、5~30℃程度である。補給水ラインL7から送られる低温の補給水は、給水熱交換器3において、熱源流体排出ラインL2を流通する温水との熱交換により予熱される。 When the amount of boiler water circulating between the water spray line L4 and the water header 22 decreases (when the water level detected by the water level sensor 27 falls below a predetermined water level), the water header 22 is Make-up water is supplied to The make-up water sent from a water supply tank or the like is, for example, about 5 to 30°C. The low-temperature makeup water sent from the makeup water line L7 is preheated in the feed water heat exchanger 3 by heat exchange with hot water flowing through the heat source fluid discharge line L2.

ここで、蒸気発生装置1が用いられる工場等においては、熱源として100℃を超えるジャケット冷却水が発生する場合がある。このような場合、蒸発タンク21でボイラ水を加熱後のジャケット冷却水(温水)は、依然として100℃を超えた状態で給水熱交換器3に導入される。すると、給水熱交換器3の内部で補給水が過熱されて沸騰してしまう場合がある。
特に、蒸気使用量が少なく、水ヘッダ22への補給水の流量が少ない場合には、補給水の過熱を回避するのは困難である。給水熱交換器3の内部で補給水が沸騰してしまうと、給水熱交換器3の伝熱面で濡れ乾きが発生したり、補給水に含まれる腐食性イオン(塩化物イオン等)の局所的な濃縮が生じたりする。伝熱面の濡れ乾きは、温度疲労による破損を招くおそれがある。一方、腐食性イオンの局所的な濃縮は、腐食による破損を招くおそれがある。特に、熱伝導効率の高いプレート式等の給水熱交換器3を用いた場合、給水熱交換器3の内部で補給水の沸騰が生じやすくなる。
Here, in a factory or the like where the steam generator 1 is used, jacket cooling water exceeding 100° C. may be generated as a heat source. In such a case, the jacket cooling water (hot water) after heating the boiler water in the evaporation tank 21 is introduced into the feed water heat exchanger 3 while still exceeding 100°C. Then, the make-up water may be overheated inside the feed water heat exchanger 3 and boil.
In particular, when the amount of steam used is small and the flow rate of makeup water to the water header 22 is low, it is difficult to avoid overheating of the makeup water. If the make-up water boils inside the feed water heat exchanger 3, the heat transfer surface of the feed water heat exchanger 3 may become wet and dry, and corrosive ions (such as chloride ions) contained in the make-up water may locally concentration occurs. Wetting and drying of the heat transfer surface can lead to failure due to thermal fatigue. On the other hand, local concentrations of corrosive ions can lead to corrosion failure. In particular, when a plate-type feed water heat exchanger 3 with high heat transfer efficiency is used, the make-up water is likely to boil inside the feed water heat exchanger 3 .

また、蒸気発生装置1が屋外に設置された場合、冬季における凍結対策を行う必要が生じる。即ち、気温の低い環境下において、蒸気発生装置1の運転が停止した状態が続いた場合、蒸気発生装置1に保有されるボイラ水が凍結してしまうおそれがあるため、ボイラ水の凍結を防ぐ対策が必要となる。蒸気発生装置1は、ボイラ水を貯留する水ヘッダ、及びボイラ水が流通する経路(配管)を複数備える。そのため、これらのタンク及び配管を、例えばヒータにて加温する場合、多くのヒータが必要となり、蒸気発生装置1のイニシャルコスト及びランニングコストが増加してしまう。 Moreover, when the steam generator 1 is installed outdoors, it is necessary to take measures against freezing in winter. That is, if the operation of the steam generator 1 continues in a low temperature environment, the boiler water held in the steam generator 1 may freeze, so the boiler water is prevented from freezing. Countermeasures are required. The steam generator 1 includes a water header that stores boiler water and a plurality of paths (pipes) through which the boiler water flows. Therefore, when these tanks and pipes are heated by, for example, heaters, many heaters are required, which increases the initial cost and running cost of the steam generator 1 .

そこで、第1実施形態の蒸気発生装置1における制御装置90は、給水熱交換器3における補給水の沸騰を防止する給水制御部91、及びヒータ等を別途取り付けることなくボイラ水の凍結を防止する凍結防止制御部92を含んで構成される。 Therefore, the control device 90 in the steam generator 1 of the first embodiment prevents boiler water from freezing without separately installing a feed water control unit 91 that prevents the make-up water from boiling in the feed water heat exchanger 3 and a heater or the like. It is configured including an anti-freezing control unit 92 .

[給水制御部]
給水制御部91は、給水熱交換器3の内部を流通する補給水の流量(つまり、補給水流量センサ73の検出流量)が所定の最低流量を下回らないように、補給水の流量を制御する。具体的には、制御装置90には、給水熱交換器3に導入される熱源流体が装置仕様上の許容される上限温度(例えば、120℃)であった場合においても、熱交換後の補給水の温度が100℃未満となるような流量が、最低流量として設定される。そして、給水制御部91は、補給水流量センサ73の検出流量が、設定された最低流量を下回らないように、補給水ポンプ71の出力を制御する。これにより、最低流量として、100℃を超える熱源流体との間で熱交換を行った場合でも熱交換後の補給水の温度が100℃未満となるような流量を設定することで、給水熱交換器3の内部で補給水が沸騰してしまうことが防止される。
[Water supply controller]
The feed water control unit 91 controls the flow rate of the make up water so that the flow rate of the make up water flowing inside the feed water heat exchanger 3 (that is, the flow rate detected by the make up water flow rate sensor 73) does not fall below a predetermined minimum flow rate. . Specifically, even if the heat source fluid introduced into the feed water heat exchanger 3 is at the upper limit temperature (for example, 120° C.) allowed by the device specifications, the control device 90 has a replenishment temperature after heat exchange. A flow rate at which the water temperature is less than 100° C. is set as the minimum flow rate. The water supply controller 91 controls the output of the makeup water pump 71 so that the detected flow rate of the makeup water flow rate sensor 73 does not fall below the set minimum flow rate. As a result, as the minimum flow rate, even when heat exchange is performed with a heat source fluid exceeding 100 ° C., by setting the flow rate so that the temperature of the make-up water after heat exchange is less than 100 ° C., the feed water heat exchange It is possible to prevent the make-up water from boiling inside the container 3. - 特許庁

補給水ポンプ71の出力制御は、例えば、ポンプ駆動モータをACモータとし、このACモータをインバータ装置により可変電圧可変周波数制御(VVVF制御)するように構成してもよい。補給水流量センサ73の検出流量が最低流量を上回る基準流量に収束するように、PIDアルゴリズムを利用してACモータの駆動周波数又は駆動電圧を変化させることで、補給水の流量が最低流量を下回らない状態に維持することができる。 Output control of the make-up water pump 71 may be configured such that, for example, an AC motor is used as the pump drive motor, and the AC motor is controlled by variable voltage variable frequency control (VVVF control) using an inverter device. By changing the drive frequency or drive voltage of the AC motor using the PID algorithm so that the detected flow rate of the makeup water flow rate sensor 73 converges to a reference flow rate that exceeds the minimum flow rate, the makeup water flow rate does not fall below the minimum flow rate. can be kept intact.

また、補給水ポンプ71の出力制御は、例えば、ポンプ駆動モータをブラシレスDCモータとし、このDCモータをパルス幅変調(PWM)により可変速制御するように構成してもよい。補給水流量センサ73の検出流量が最低流量を上回る基準流量に収束するように、PIDアルゴリズムを利用してDCモータの駆動電圧パルスのデューティ比を変化させることで、補給水の流量が最低流量を下回らない状態に維持することができる。 Output control of the supplementary water pump 71 may be configured such that, for example, the pump drive motor is a brushless DC motor and the DC motor is controlled at variable speed by pulse width modulation (PWM). By changing the duty ratio of the drive voltage pulse of the DC motor using the PID algorithm so that the detected flow rate of the make-up water flow rate sensor 73 converges to the reference flow rate that exceeds the minimum flow rate, the make-up water flow rate exceeds the minimum flow rate. It can be maintained in a state that does not fall below.

ところで、蒸気使用量が少なく、複数の蒸発タンク21での蒸気の発生量が少ない状態では、補給水が最低流量を下回らないように給水熱交換器3に供給されると、水ヘッダ22の水位が上昇しすぎてしまう場合がある。
そこで、給水制御部91は、水位センサ27の検出水位に基づいて、補給水の流量及びボイラ水のブロー量を制御する。
By the way, when the amount of steam used is small and the amount of steam generated in the plurality of evaporation tanks 21 is small, if the make-up water is supplied to the feed water heat exchanger 3 so as not to fall below the minimum flow rate, the water level of the water header 22 may rise too high.
Therefore, the water supply control unit 91 controls the flow rate of makeup water and the blow amount of boiler water based on the water level detected by the water level sensor 27 .

具体的には、制御装置90には、最低流量よりも大きい第1設定流量、及び第1設定流量よりも小さくかつ最低流量よりも大きい第2設定流量が設定される。そして、給水制御部91は、水位センサ27の検出水位が第1設定水位未満の場合(例えば、電極棒272LがON、電極棒272M,272HがOFFとなるM水位未満の場合)、第1設定流量で補給水が供給されるように補給水ポンプ71の出力を制御する。また、給水制御部91は、水位センサ27の検出水位が第1設定水位以上の場合(例えば、電極棒272L,電極棒272MがON、電極棒HがOFFとなるM水位以上の場合)、第2設定流量で補給水が供給されるように補給水ポンプ71の出力を制御する。更に、給水制御部91は、水位センサ27の検出水位が第1設定水位よりも高い第2設定水位以上の場合(例えば、電極棒272L,272M,272Hが全てONとなるH水位以上の場合)、ブロー弁51を開放させる。
これにより、複数の電極棒272を用いて段階的に水ヘッダ22の水位を制御する場合に、水ヘッダ22の水位に応じて補給水の流量を調整しつつも、水位が高くなった場合にブロー弁51を開放しながら補給水の供給を行うことで、最低流量を維持した状態で蒸気発生装置1が運転される。
Specifically, the controller 90 is set with a first set flow rate that is greater than the minimum flow rate and a second set flow rate that is less than the first set flow rate and greater than the minimum flow rate. Then, when the water level detected by the water level sensor 27 is less than the first set water level (for example, when the water level is less than the M water level where the electrode rod 272L is ON and the electrode rods 272M and 272H are OFF), the water supply control unit 91 sets the first set water level. The output of the makeup water pump 71 is controlled so that the makeup water is supplied at the flow rate. Further, when the water level detected by the water level sensor 27 is equal to or higher than the first set water level (for example, when the water level is equal to or higher than the M water level at which the electrode rods 272L and 272M are ON and the electrode rod H is OFF), the water supply control unit 91 2. Control the output of the make-up water pump 71 so that make-up water is supplied at the set flow rate. Furthermore, the water supply control unit 91 controls the water level sensor 27 when the water level detected by the water level sensor 27 is equal to or higher than the second set water level higher than the first set water level (for example, when the electrode rods 272L, 272M, and 272H are all turned ON and is equal to or higher than the H water level). , causes the blow valve 51 to open.
As a result, when the water level of the water header 22 is controlled step by step using a plurality of electrode rods 272, while adjusting the flow rate of the make-up water according to the water level of the water header 22, when the water level rises, By supplying makeup water while opening the blow valve 51, the steam generator 1 is operated while maintaining the minimum flow rate.

[凍結防止制御部]
次に、凍結防止制御部92による凍結防止制御について説明する。
凍結防止制御部92は、蒸気発生装置1の電源はONであるが、起動が停止されている状態(例えば、蒸気発生装置1が運転停止状態の場合又は待機状態の場合)に、蒸気発生装置1を凍結防止モードで運転させる。
[Anti-freezing control part]
Next, anti-freezing control by the anti-freezing control section 92 will be described.
The anti-freezing control unit 92 controls the steam generator 1 in a state in which the steam generator 1 is powered on but is not activated (for example, when the steam generator 1 is in a shutdown state or in a standby state). 1 in antifreeze mode.

凍結防止制御部92による凍結防止制御に関し、制御装置90には、下限温度及び下限圧力が設定される。
凍結防止制御部92は、補給水温度センサ74の検出温度が設定された下限温度以下の場合(例えば、補給水ラインL7に滞留する補給水の温度が3℃未満の場合)、又は水位センサ27の検出水位が設定された下限水位未満の場合(例えば、電極棒272LがON、電極棒272M,272HがOFFとなるM水位未満の場合)に、補給水ポンプ71を駆動させる。これにより、蒸気発生装置1が起動していない状態において配管内に滞留している補給水の温度が低下した場合に、凍結のおそれがあると判定して強制的に給水が開始される。また、補給水の温度にかかわらず、水ヘッダ22の水位が低下した場合に給水を行うことで、起動命令後の給蒸開始までの待ち時間を短縮させる。
Regarding anti-freezing control by the anti-freezing control unit 92 , a lower limit temperature and a lower limit pressure are set in the control device 90 .
The anti-freezing control unit 92 detects when the detection temperature of the makeup water temperature sensor 74 is below the set lower limit temperature (for example, when the temperature of the makeup water stagnating in the makeup water line L7 is less than 3° C.), or when the water level sensor 27 When the detected water level is less than the set lower limit water level (for example, less than the M water level where the electrode rod 272L is ON and the electrode rods 272M and 272H are OFF), the makeup water pump 71 is driven. As a result, when the temperature of the make-up water remaining in the pipe drops while the steam generator 1 is not activated, it is determined that there is a risk of freezing, and water supply is forcibly started. Further, by supplying water when the water level of the water header 22 is lowered regardless of the temperature of the supplementary water, the waiting time until the start of steam supply after the start command is shortened.

また、凍結防止制御部92は、水位センサ27の検出水位が下限水位以上(例えば、電極棒272L,電極棒272MがON、電極棒HがOFFとなるM水位以上の場合)、かつボイラ水温度センサ42の検出温度が下限温度以下、かつ蒸気圧センサ31の検出圧力が設定された下限圧力以下の場合に、水噴霧ポンプ41を駆動させる。これにより、装置内に滞留しているボイラ水に凍結のおそれがある場合に、水噴霧ポンプ41の保護と缶体部2の安全性を担保しつつ、ボイラ水が流動される。 In addition, the anti-freezing control unit 92 determines that the water level detected by the water level sensor 27 is equal to or higher than the lower limit water level (for example, if the water level is equal to or higher than the M water level at which the electrode rods 272L and 272M are ON and the electrode rod H is OFF), and the boiler water temperature When the temperature detected by the sensor 42 is below the lower limit temperature and the pressure detected by the vapor pressure sensor 31 is below the set lower limit pressure, the water spray pump 41 is driven. As a result, the boiler water is allowed to flow while ensuring the protection of the water spray pump 41 and the safety of the boiler body 2 when there is a risk of freezing of the boiler water remaining in the device.

更に、凍結防止制御部92は、水位センサ27の検出水位が下限水位よりも高い上限水位となった場合(例えば、電極棒272L,272M,272Hが全てONとなるH水位以上の場合)、ブロー弁51を開放させる。これにより、凍結防止制御中に水位が上昇した場合にはブロー弁51を開放することで水ヘッダ22の水位が適正範囲に維持される。 Furthermore, when the water level detected by the water level sensor 27 reaches the upper limit water level higher than the lower limit water level (for example, when the electrode rods 272L, 272M, and 272H are all ON and above the H water level), the anti-freezing control unit 92 Valve 51 is opened. As a result, when the water level rises during anti-freezing control, the water level of the water header 22 is maintained within an appropriate range by opening the blow valve 51 .

以上説明した第1実施形態の蒸気発生装置1によれば、以下のような効果を奏する。 According to the steam generator 1 of the first embodiment described above, the following effects are obtained.

給水熱交換器3において、100℃を超える熱源流体が導入された場合、補給水の流速が低くなると、給水熱交換器3の内部で補給水が沸騰してしまうおそれがある。そこで、蒸気発生装置1は、熱源流体排出ラインL2を流通する熱源流体と補給水ラインL7を流通する水との間で熱交換を行う給水熱交換器3と、補給水ラインL7を流通する補給水の流量を検出する補給水流量センサ73と、制御装置90(給水制御部91)と、を含んで構成される。また、給水制御部91は、補給水流量センサ73の検出流量が予め設定された最低流量を下回らないように水ヘッダ22に供給される補給水の流量を制御する。これにより、最低流量として、給水熱交換器3において100℃を超える熱源流体との間で熱交換を行った場合でも熱交換後の補給水の温度が100℃未満となるような流量を設定することで、給水熱交換器3の内部での補給水の沸騰を防止することができる。 When a heat source fluid having a temperature exceeding 100° C. is introduced into the feed water heat exchanger 3, the make-up water may boil inside the feed water heat exchanger 3 if the flow velocity of the make-up water becomes low. Therefore, the steam generator 1 includes a feed water heat exchanger 3 that exchanges heat between the heat source fluid flowing through the heat source fluid discharge line L2 and the water flowing through the makeup water line L7, and the It includes a make-up water flow rate sensor 73 that detects the flow rate of water, and a control device 90 (water supply control section 91). The water supply controller 91 also controls the flow rate of makeup water supplied to the water header 22 so that the flow rate detected by the makeup water flow rate sensor 73 does not fall below a preset minimum flow rate. As a result, the minimum flow rate is set so that the temperature of the make-up water after heat exchange is less than 100°C even when heat is exchanged with the heat source fluid exceeding 100°C in the feed water heat exchanger 3. Thus, the make-up water can be prevented from boiling inside the feed water heat exchanger 3 .

蒸気発生装置1は、水位センサ27を含んで構成される。給水制御部91は、水位センサ27の検出水位が第1設定水位を下回った場合に、最低流量よりも大きい第1設定流量で水ヘッダ22に補給水が供給されるように補給水の流量を制御し、水位センサ27の検出水位が第1設定水位以上となった場合に、第1設定流量よりも小さくかつ最低流量よりも大きい第2設定流量で水ヘッダ22に補給水が供給されるように補給水の流量を制御し、水位センサ27の検出水位が第1設定水位よりも高い第2設定水位以上となった場合に、ブロー弁51を開放させる。これにより、複数の電極棒272を用いるような段階的な水位検出手段により水ヘッダ22の水位を制御する場合に、水ヘッダ22の水位に応じて補給水の流量を調整しつつも、水位が高くなった場合にブロー弁51を開放しながら補給水の供給を行うことで、最低流量を維持した状態で蒸気発生装置1が運転される。よって、給水熱交換器3の内部での補給水の沸騰を防止することができる。 The steam generator 1 is configured including a water level sensor 27 . The water supply controller 91 controls the flow rate of makeup water so that makeup water is supplied to the water header 22 at a first set flow rate larger than the minimum flow rate when the water level detected by the water level sensor 27 is below the first set water level. Control is performed so that when the water level detected by the water level sensor 27 becomes equal to or higher than the first set water level, makeup water is supplied to the water header 22 at a second set flow rate that is smaller than the first set flow rate and larger than the minimum flow rate. When the water level detected by the water level sensor 27 reaches or exceeds a second set water level higher than the first set water level, the blow valve 51 is opened. As a result, when the water level of the water header 22 is controlled by stepwise water level detection means using a plurality of electrode rods 272, while adjusting the flow rate of the makeup water according to the water level of the water header 22, the water level By supplying make-up water while opening the blow valve 51 when the flow rate becomes high, the steam generator 1 is operated while maintaining the minimum flow rate. Therefore, it is possible to prevent the make-up water from boiling inside the feed water heat exchanger 3 .

蒸気発生装置1は、水噴霧ポンプ41と、ボイラ水温度センサ42と、蒸発タンク21の内部の圧力を検出する蒸気圧センサ31と、を含んで構成される。制御装置90は、凍結防止制御部92を含んで構成され、凍結防止制御部92は、以下の(i)~(iii)の制御を行う。
(i)補給水温度センサ74の検出温度が下限温度以下の場合、又は水位センサ27の検出水位が下限水位未満(M水位未満)の場合に補給水ポンプ71を駆動させる。
(ii)水位センサ27の検出水位が下限水位以上(M水位以上)、かつボイラ水温度センサ42の検出温度が下限温度以下、かつ蒸気圧センサ31の検出圧力が下限圧力以下の場合に、水噴霧ポンプ41を駆動させる。
(iii)水位センサ27の検出水位が上限水位以上(H水位以上)の場合にブロー弁51を開放させる。
これにより、(i)の動作では、補給水ラインL7及び給水熱交換器3の内部に滞留する補給水が強制的に流動させられて凍結が防止される。また、(ii)の動作では、水ヘッダ22等、装置内に滞留するボイラ水が強制的に流動させられて凍結が防止される。また、(iii)の動作では、水ヘッダ22の水位が適正範囲に維持される。よって、蒸気発生装置1の停止又は待機中に滞留水の凍結を防止しつつ、起動命令があったときは、熱源流体を供給して、速やかに蒸気を発生させることができる。
The steam generator 1 includes a water spray pump 41 , a boiler water temperature sensor 42 , and a steam pressure sensor 31 that detects the pressure inside the evaporation tank 21 . The control device 90 includes an anti-freezing control section 92, and the anti-freezing control section 92 performs the following controls (i) to (iii).
(i) When the temperature detected by the makeup water temperature sensor 74 is equal to or lower than the lower limit temperature, or when the water level detected by the water level sensor 27 is below the lower limit water level (below the M water level), the makeup water pump 71 is driven.
(ii) When the water level detected by the water level sensor 27 is equal to or higher than the lower limit water level (the M water level or higher), the temperature detected by the boiler water temperature sensor 42 is equal to or lower than the lower limit temperature, and the pressure detected by the steam pressure sensor 31 is equal to or lower than the lower limit pressure, water The spray pump 41 is driven.
(iii) When the water level detected by the water level sensor 27 is equal to or higher than the upper limit water level (H water level or higher), the blow valve 51 is opened.
As a result, in the operation (i), the make-up water staying inside the make-up water line L7 and the feed water heat exchanger 3 is forced to flow and is prevented from freezing. Further, in the operation (ii), the boiler water remaining in the device such as the water header 22 is forcibly flowed to prevent freezing. Also, in the operation of (iii), the water level of the water header 22 is maintained within an appropriate range. Therefore, when the steam generator 1 is stopped or on standby, frozen water can be prevented, and the heat source fluid can be supplied to quickly generate steam when there is a start command.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る蒸気発生装置1Aにつき、図5を参照しながら説明する。第2実施形態の蒸気発生装置1Aは、給水制御部91Aの制御において、第1実施形態と異なる。尚、第2実施形態以降の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
[Second embodiment]
Next, a steam generator 1A according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The steam generator 1A of the second embodiment differs from that of the first embodiment in the control of the water supply controller 91A. In the description of the second and subsequent embodiments, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted or simplified.

第2実施形態では、補給水ラインL7には、圧力調整手段としてのモータバルブ75と、補給水温度検出手段としての第2補給水温度センサ76と、圧力検出手段としての補給水圧力センサ77と、が更に配置される。
モータバルブ75は、補給水ラインL7における給水熱交換器3よりも二次側に配置される。モータバルブ75は、開度調整により流量を比例制御可能なバルブであって、開度を変更することで給水熱交換器3の内部を流通する補給水の圧力を調整する。
In the second embodiment, the makeup water line L7 includes a motor valve 75 as pressure adjustment means, a second makeup water temperature sensor 76 as makeup water temperature detection means, and a makeup water pressure sensor 77 as pressure detection means. , are further arranged.
The motor valve 75 is arranged on the secondary side of the feed water heat exchanger 3 in the make-up water line L7. The motor valve 75 is a valve that can proportionally control the flow rate by adjusting the opening degree, and adjusts the pressure of the make-up water flowing through the feed water heat exchanger 3 by changing the opening degree.

第2補給水温度センサ76は、補給水ラインL7における給水熱交換器3の二次側に配置される。本実施形態では、第2補給水温度センサ76は、給水熱交換器3とモータバルブ5との間に配置される。第2補給水温度センサ76は、給水熱交換器3から流出する補給水の温度を検出する。
補給水圧力センサ77は、補給水ラインL7における給水熱交換器3の二次側に配置される。本実施形態では、補給水圧力センサ77は、給水熱交換器3とモータバルブ5との間に配置される。補給水圧力センサ77は、給水熱交換器3を流通する補給水の圧力を検出する。
The second make-up water temperature sensor 76 is arranged on the secondary side of the feed water heat exchanger 3 in the make-up water line L7. In this embodiment, the second makeup water temperature sensor 76 is arranged between the feed water heat exchanger 3 and the motor valve 5 . A second make-up water temperature sensor 76 detects the temperature of make-up water flowing out of the feed water heat exchanger 3 .
The make-up water pressure sensor 77 is arranged on the secondary side of the feed water heat exchanger 3 in the make-up water line L7. In this embodiment, the make-up water pressure sensor 77 is arranged between the feed water heat exchanger 3 and the motor valve 5 . The make-up water pressure sensor 77 detects the pressure of make-up water flowing through the feed water heat exchanger 3 .

第2実施形態では、給水制御部91Aは、給水熱交換器3を流通する補給水の圧力が、第2補給水温度センサ76の検出温度における飽和蒸気圧を超えるようにモータバルブ75の開度を制御する。具体的には、制御装置90Aには、水温と飽和蒸気圧とが対応付けられて記憶される。そして、給水制御部91は、第2補給水温度センサ76の検出温度に基づいて、当該検出温度に対応する補給水の飽和蒸気圧値を算出し、補給水圧力センサ77の検出圧力が、算出された飽和蒸気圧値を超えるように、モータバルブ75の開度を調整する。これにより、給水熱交換器3に流入する補給水の圧力を、給水熱交換器3の出口の補給水の温度に対応する飽和蒸気圧よりも高くできる。よって、給水熱交換器3の内部での補給水の沸騰を防止することができる。 In the second embodiment, the feed water controller 91A controls the opening of the motor valve 75 so that the pressure of the feed water flowing through the feed water heat exchanger 3 exceeds the saturated vapor pressure at the temperature detected by the second make up water temperature sensor 76. to control. Specifically, the water temperature and the saturated vapor pressure are associated and stored in the controller 90A. Then, the water supply control unit 91 calculates the saturated vapor pressure value of the makeup water corresponding to the detected temperature based on the detected temperature of the second makeup water temperature sensor 76, and the pressure detected by the makeup water pressure sensor 77 is calculated. The opening of the motor valve 75 is adjusted so as to exceed the saturated vapor pressure value. As a result, the pressure of the make-up water flowing into the feed water heat exchanger 3 can be made higher than the saturated vapor pressure corresponding to the temperature of the make-up water at the outlet of the feed water heat exchanger 3 . Therefore, it is possible to prevent the make-up water from boiling inside the feed water heat exchanger 3 .

モータバルブ75の開度の制御は、上述の手法に限らない。例えば、予め、設定された流量で補給水が供給される状態におけるモータバルブ75の開度と補給水の圧力との関係を実験的に求め、水温と飽和蒸気圧との対応関係から、補給水の温度と、当該温度において飽和蒸気圧を超える補給水の圧力を得られるモータバルブ75の開度と、を関連付けて制御装置90A(記憶部)に記憶させてもよい。
この場合、給水制御部91Aは、第2補給水温度センサ76の検出温度に基づいて、当該検出された温度に対応する開度となるようにモータバルブ75を制御する。これにより、補給水圧力センサ77を用いない簡易な構成で補給水の沸騰を防止することができる。
The control of the opening degree of the motor valve 75 is not limited to the method described above. For example, the relationship between the opening of the motor valve 75 and the pressure of the make-up water is experimentally obtained in a state in which the make-up water is supplied at a predetermined flow rate, and the correspondence between the water temperature and the saturated vapor pressure is used to determine the make-up water and the degree of opening of the motor valve 75 at which the pressure of the make-up water exceeding the saturated vapor pressure can be obtained at that temperature may be associated and stored in the control device 90A (storage unit).
In this case, the water supply controller 91A controls the motor valve 75 based on the detected temperature of the second replenishing water temperature sensor 76 so that the opening degree corresponds to the detected temperature. This makes it possible to prevent the makeup water from boiling with a simple configuration that does not use the makeup water pressure sensor 77 .

尚、給水制御部91Aは、モータバルブ75の開度を制御する場合、補給水の流量が維持されるよう、補給水ポンプ71の出力も併せて制御してもよい。 When controlling the opening of the motor valve 75, the water supply controller 91A may also control the output of the makeup water pump 71 so that the flow rate of the makeup water is maintained.

以上説明した第2実施形態の蒸気発生装置1Aによれば、第1実施形態と同様の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。 According to the steam generator 1A of the second embodiment described above, in addition to the effects similar to those of the first embodiment, the following effects are also obtained.

給水熱交換器3において、100℃を超える熱源流体が導入された場合、補給水の流速が低くなると、給水熱交換器3の内部において補給水が沸騰してしまうおそれがある。そこで、給水制御部91Aは、給水熱交換器3を流通する補給水の圧力が、第2補給水温度センサ76の検出温度における飽和蒸気圧を超えるようにモータバルブ75の開度を制御する。これにより、給水熱交換器3に流入する補給水の圧力を、給水熱交換器3の出口の補給水の温度に対応する飽和蒸気圧よりも高くできる。よって、給水熱交換器3の内部での補給水の沸騰を防止することができる。 When a heat source fluid having a temperature exceeding 100° C. is introduced into the feed water heat exchanger 3, the make-up water may boil inside the feed water heat exchanger 3 if the flow velocity of the make-up water becomes low. Therefore, the feed water control unit 91A controls the opening of the motor valve 75 so that the pressure of the make up water flowing through the feed water heat exchanger 3 exceeds the saturated vapor pressure at the temperature detected by the second make up water temperature sensor 76 . As a result, the pressure of the make-up water flowing into the feed water heat exchanger 3 can be made higher than the saturated vapor pressure corresponding to the temperature of the make-up water at the outlet of the feed water heat exchanger 3 . Therefore, it is possible to prevent the make-up water from boiling inside the feed water heat exchanger 3 .

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る蒸気発生装置1Bについて、図6を参照しながら説明する。第3実施形態の蒸気発生装置1Bは、水位検出手段として、水ヘッダ22の水位を連続的に検出する水位センサ27Bを用いている点で第1実施形態と異なる。水位センサ27Bは、例えば、静電容量式水位センサや圧力式センサを利用することができる。
[Third embodiment]
Next, a steam generator 1B according to a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG. The steam generator 1B of the third embodiment differs from the first embodiment in that a water level sensor 27B that continuously detects the water level of the water header 22 is used as water level detection means. For the water level sensor 27B, for example, a capacitive water level sensor or a pressure sensor can be used.

第3実施形態では、水位制御部91Bは、水ヘッダ22の水位が設定された目標水位となるように補給水の流量を制御する。ここで、水位制御部91Bは、最低流量を下回らない範囲で、水位センサ27Bの検出水位が予め設定された目標水位になるように補給水の流量を制御する。そして、補給水流量センサ73の検出流量が最低流量となった場合にブロー弁51を開放させる。 In the third embodiment, the water level controller 91B controls the flow rate of makeup water so that the water level of the water header 22 reaches the set target water level. Here, the water level control unit 91B controls the flow rate of the make-up water so that the water level detected by the water level sensor 27B becomes a preset target water level within a range not lower than the minimum flow rate. Then, the blow valve 51 is opened when the detected flow rate of the makeup water flow rate sensor 73 reaches the minimum flow rate.

また、水位制御部91Bは、ブロー弁51を開放した状態において、補給水流量センサ73の検出流量が最低流量を所定量上回る流量となった場合にブロー弁51を閉止させる。これにより、目標水位と検出水位との偏差に応じて補給水の流量を制御するような比例制御により水ヘッダ22の水位を制御する場合に、ブロー弁51を開放して水ヘッダ22におけるボイラ水の貯留量を調整することで、補給水の流量を最低流量未満にすることなく水位制御が行われる。よって、最低流量を維持した状態で蒸気発生装置1Bが運転されるので、給水熱交換器3の内部での補給水の沸騰を防止することができる。 Further, the water level control unit 91B closes the blow valve 51 when the flow rate detected by the makeup water flow rate sensor 73 exceeds the minimum flow rate by a predetermined amount while the blow valve 51 is open. As a result, when the water level of the water header 22 is controlled by proportional control that controls the flow rate of make-up water according to the deviation between the target water level and the detected water level, the blow valve 51 is opened and the boiler water in the water header 22 is controlled. By adjusting the storage amount of , water level control is performed without making the flow rate of make-up water less than the minimum flow rate. Therefore, since the steam generator 1B is operated while maintaining the minimum flow rate, it is possible to prevent the make-up water from boiling inside the feed water heat exchanger 3.

以上、本発明の蒸気発生装置の好ましい各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、第1実施形態~第3実施形態では、水噴霧ラインL4に配置したボイラ水温度センサ42によりボイラ水の温度を検出したが、これに限らない。例えば、水ヘッダ22にボイラ水温度センサを配置してボイラ水の温度を検出してもよい。
Although preferred embodiments of the steam generator of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate.
For example, in the first to third embodiments, the temperature of the boiler water is detected by the boiler water temperature sensor 42 arranged in the water spray line L4, but the present invention is not limited to this. For example, a boiler water temperature sensor may be arranged in the water header 22 to detect the temperature of the boiler water.

また、第1実施形態~第3実施形態では、缶体部2を、複数の蒸発タンク21と、1つの水ヘッダ22と、を含んで構成したが、これに限らない。即ち、缶体部2を、1つの蒸発タンクと1つの水ヘッダとからなる構成としてもよく、また、蒸発タンク21と水ヘッダ22とを一体の容器により構成してもよい。本発明は、いわゆるシェルアンドチューブ型の蒸発器を備える蒸気発生装置に好適に適用できる。 Further, in the first to third embodiments, the can body part 2 includes a plurality of evaporation tanks 21 and one water header 22, but the present invention is not limited to this. That is, the can body part 2 may be constructed by one evaporating tank and one water header, or the evaporating tank 21 and the water header 22 may be constructed by an integrated container. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably applied to a steam generator equipped with a so-called shell-and-tube evaporator.

1,1A,1B 蒸気発生装置
3 給水熱交換器(熱交換器)
21 蒸発タンク(蒸発器)
22 水ヘッダ
23 噴霧ノズル
27 水位センサ(水位検出手段)
27B 水位センサ(水位検出手段)
31 蒸気圧センサ(内圧検出手段)
41 水噴霧ポンプ
42 ボイラ水温度センサ(ボイラ水温度検出手段)
51 ブロー弁
71 補給水ポンプ
73 補給水流量センサ(流量検出手段)
74 補給水温度センサ(補給水温度検出手段)
75 モータバルブ(圧力調整手段)
76 第2補給水温度センサ(補給水温度検出手段)
77 補給水圧力センサ(圧力検出手段)
90,90A,90B 制御装置(制御手段)
101 チューブ
L1 熱源流体供給ライン
L2 熱源流体排出ライン
L4 水噴霧ライン
L5 連続ブローライン(ブローライン)
L7 補給水ライン
1, 1A, 1B steam generator 3 feed water heat exchanger (heat exchanger)
21 Evaporation tank (evaporator)
22 water header 23 spray nozzle 27 water level sensor (water level detection means)
27B water level sensor (water level detection means)
31 vapor pressure sensor (internal pressure detection means)
41 water spray pump 42 boiler water temperature sensor (boiler water temperature detection means)
51 blow valve 71 make-up water pump 73 make-up water flow rate sensor (flow rate detection means)
74 make-up water temperature sensor (make-up water temperature detection means)
75 motor valve (pressure adjusting means)
76 second makeup water temperature sensor (makeup water temperature detection means)
77 make-up water pressure sensor (pressure detection means)
90, 90A, 90B Control device (control means)
101 tube L1 heat source fluid supply line L2 heat source fluid discharge line L4 water spray line L5 continuous blow line (blow line)
L7 make-up water line

Claims (6)

熱源流体を流通させるチューブ、及び前記チューブにボイラ水を噴霧する噴霧ノズルが容器内部に配置された蒸発器と、
前記蒸発器の下方に配置され、ボイラ水が貯留される水ヘッダと、
前記水ヘッダ内のボイラ水を前記噴霧ノズルに供給する水噴霧ラインと、
前記水噴霧ラインに設けられる水噴霧ポンプと、
前記水ヘッダからボイラ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たブロー弁と、
前記チューブに熱源流体を供給する熱源流体供給ラインと、
前記チューブを流通した熱源流体を排出する熱源流体排出ラインと、
前記水ヘッダに補給水を供給する補給水ラインと、
前記補給水ラインに設けられる補給水ポンプと、
前記熱源流体排出ラインを流通する熱源流体と前記補給水ラインを流通する補給水との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記補給水ラインを流通する補給水の流量を検出する流量検出手段と、
前記流量検出手段の検出流量が予め設定された最低流量を下回らないように補給水の流量を制御する制御手段と、を備え、
前記最低流量は、前記熱交換器において100℃を超える熱源流体との間で熱交換を行った場合でも、熱交換後の補給水の温度が100℃未満となる流量に設定される蒸気発生装置。
an evaporator in which a tube for circulating a heat source fluid and a spray nozzle for spraying boiler water on the tube are arranged inside a container;
a water header disposed below the evaporator and storing boiler water;
a water spray line that supplies boiler water in the water header to the spray nozzle;
a water spray pump provided in the water spray line;
a blow line for discharging boiler water from the water header;
a blow valve provided in the blow line;
a heat source fluid supply line that supplies heat source fluid to the tube;
a heat source fluid discharge line for discharging the heat source fluid that has flowed through the tube;
a make-up water line that supplies make-up water to the water header;
a makeup water pump provided in the makeup water line;
a heat exchanger that exchanges heat between the heat source fluid flowing through the heat source fluid discharge line and the make-up water flowing through the make-up water line;
Flow rate detection means for detecting the flow rate of makeup water flowing through the makeup water line;
A control means for controlling the flow rate of makeup water so that the flow rate detected by the flow rate detection means does not fall below a preset minimum flow rate,
The minimum flow rate is set to a flow rate at which the temperature of make-up water after heat exchange is less than 100°C even when heat is exchanged with a heat source fluid exceeding 100°C in the heat exchanger. .
前記水ヘッダの水位を検出する水位検出手段を更に備え、
前記制御手段は、
前記水位検出手段の検出水位が第1設定水位未満の場合に、前記最低流量よりも大きい第1設定流量で補給水が供給されるように補給水の流量を制御し、
前記水位検出手段の検出水位が前記第1設定水位以上の場合に、前記第1設定流量よりも小さくかつ前記最低流量よりも大きい第2設定流量で補給水が供給されるように補給水の流量を制御し、
前記水位検出手段の検出水位が前記第1設定水位よりも高い第2設定水位以上の場合に、前記ブロー弁を開放させる請求項1に記載の蒸気発生装置。
Further comprising water level detection means for detecting the water level of the water header,
The control means is
controlling the flow rate of makeup water so that makeup water is supplied at a first set flow rate larger than the minimum flow rate when the water level detected by the water level detection means is less than the first set water level;
Flow rate of make-up water so that make-up water is supplied at a second set flow rate smaller than the first set flow rate and larger than the minimum flow rate when the water level detected by the water level detection means is equal to or higher than the first set water level. to control the
2. The steam generator according to claim 1, wherein the blow valve is opened when the water level detected by the water level detection means is equal to or higher than a second set water level higher than the first set water level.
前記水ヘッダの水位を検出する水位検出手段を更に備え、
前記制御手段は、
前記最低流量を下回らない範囲で、前記水位検出手段の検出水位が予め設定された目標水位になるように補給水の流量を制御し、
前記流量検出手段の検出流量が前記最低流量となった場合、前記ブロー弁を開放させる請求項1に記載の蒸気発生装置。
Further comprising water level detection means for detecting the water level of the water header,
The control means is
controlling the flow rate of make-up water so that the water level detected by the water level detection means reaches a preset target water level within the range not below the minimum flow rate;
2. The steam generator according to claim 1, wherein the blow valve is opened when the flow rate detected by the flow rate detection means reaches the minimum flow rate.
熱源流体を流通させるチューブ、及び前記チューブにボイラ水を噴霧する噴霧ノズルが容器内部に配置された蒸発器と、
前記蒸発器の下方に配置され、ボイラ水が貯留される水ヘッダと、
前記水ヘッダ内のボイラ水を前記噴霧ノズルに供給する水噴霧ラインと、
前記水噴霧ラインに設けられる水噴霧ポンプと、
前記水ヘッダからボイラ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たブロー弁と、
前記チューブに熱源流体を供給する熱源流体供給ラインと、
前記チューブを流通した熱源流体を排出する熱源流体排出ラインと、
前記水ヘッダに補給水を供給する補給水ラインと、
前記補給水ラインに設けられる補給水ポンプと、
前記熱源流体排出ラインを流通する熱源流体と前記補給水ラインを流通する補給水との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器から流出する補給水の温度を検出する補給水温度検出手段と、
前記熱交換器の内部を流通する補給水の圧力を調整する圧力調整手段であって、前記熱交換器の二次側に配置された比例制御可能なバルブと、
前記熱交換器を流通する補給水の圧力が、前記補給水温度検出手段の検出温度における飽和蒸気圧を超えるように前記バルブの開度を制御する制御手段と、を備える蒸気発生装置。
an evaporator in which a tube for circulating a heat source fluid and a spray nozzle for spraying boiler water on the tube are arranged inside a container;
a water header disposed below the evaporator and storing boiler water;
a water spray line that supplies boiler water in the water header to the spray nozzle;
a water spray pump provided in the water spray line;
a blow line for discharging boiler water from the water header;
a blow valve provided in the blow line;
a heat source fluid supply line that supplies heat source fluid to the tube;
a heat source fluid discharge line for discharging the heat source fluid that has flowed through the tube;
a make-up water line that supplies make-up water to the water header;
a makeup water pump provided in the makeup water line;
a heat exchanger that exchanges heat between the heat source fluid flowing through the heat source fluid discharge line and the make-up water flowing through the make-up water line;
make-up water temperature detection means for detecting the temperature of make-up water flowing out of the heat exchanger;
pressure regulating means for regulating the pressure of make-up water flowing through the heat exchanger, the proportionally controllable valve located on the secondary side of the heat exchanger ;
and a control means for controlling the degree of opening of the valve so that the pressure of the make-up water flowing through the heat exchanger exceeds the saturated vapor pressure at the temperature detected by the make-up water temperature detection means.
前記熱交換器を流通する補給水の圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出圧力が、前記補給水温度検出手段の検出温度における飽和蒸気圧を超えるように前記バルブの開度を制御する請求項4に記載の蒸気発生装置。
A pressure detection means for detecting the pressure of make-up water flowing through the heat exchanger,
5. The steam generator according to claim 4, wherein the control means controls the degree of opening of the valve so that the pressure detected by the pressure detection means exceeds the saturated vapor pressure at the temperature detected by the makeup water temperature detection means.
ボイラ水の温度を検出するボイラ水温度検出手段と、
前記蒸発器の内部の圧力を検出する内圧検出手段と、
補給水の温度を検出する補給水温度検出手段と、
前記水ヘッダの水位を検出する水位検出手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、
前記蒸気発生装置の起動が停止されている場合に、該蒸気発生装置を凍結防止モードで運転させる凍結防止制御部を更に備え、
前記凍結防止制御部は、
(i)前記補給水温度検出手段の検出温度が予め設定された下限温度以下の場合、又は前記水位検出手段の検出水位が予め設定された下限水位未満の場合に前記補給水ポンプを駆動させ、
(ii)前記水位検出手段の検出水位が前記下限水位以上、かつ前記ボイラ水温度検出手段の検出温度が前記下限温度以下、かつ前記内圧検出手段の検出圧力が予め設定された下限圧力以下の場合に、前記水噴霧ポンプを駆動させ、
(iii)前記水位検出手段の検出水位が前記下限水位よりも高い上限水位以上の場合に前記ブロー弁を開放させる請求項1又は4に記載の蒸気発生装置。
Boiler water temperature detection means for detecting the temperature of boiler water;
internal pressure detection means for detecting the pressure inside the evaporator;
makeup water temperature detection means for detecting the temperature of makeup water;
a water level detection means for detecting the water level of the water header;
further comprising
The control means is
further comprising an anti-freeze control unit that operates the steam generator in an anti-freeze mode when activation of the steam generator is stopped,
The anti-freeze control unit is
(i) driving the makeup water pump when the temperature detected by the makeup water temperature detection means is equal to or lower than a preset lower limit temperature, or when the water level detected by the water level detection means is less than the preset lower limit water level;
(ii) When the water level detected by the water level detection means is equal to or higher than the lower limit water level, the temperature detected by the boiler water temperature detection means is equal to or lower than the lower limit temperature, and the pressure detected by the internal pressure detection means is equal to or lower than a preset lower limit pressure. to drive the water spray pump,
(iii) The steam generator according to claim 1 or 4 , wherein the blow valve is opened when the water level detected by the water level detection means is equal to or higher than the upper limit water level higher than the lower limit water level.
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