JPH0460301A

JPH0460301A - 電気ボイラ

Info

Publication number: JPH0460301A
Application number: JP16854190A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Haga; 俊一芳賀
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、蒸気発生器内の蒸発管に三相交流を直接印加
し、蒸発管の電気抵抗による発熱で循環水を加熱して蒸
気を発生させる直接加熱式強制循環形の電気ボイラの改
良に関する。

（従来の技術）蒸発管に直接三相交流を印加し、この蒸発管の電気抵抗
による発熱で循環ポンプにより蒸気ボイラから強制循環
させられる循環水を加熱して蒸気を発生させる直接加熱
式の従来の電気ボイラの一般的な構成を第２図に示す。

この電気ボイラでは給水タンク１から給水ポンプ２によ
り加圧された給水は、脱気器４にてスプレーノズル５か
らスプレーされ、脱気器４に接続された蒸気ドラム６内
の蒸気との熱交換により加熱されることで脱気されて蒸
気ドラム６内にボイラ水として貯留される。この蒸気ド
ラム６に貯留されたボイラ水は、循環ポンプ７によって
加圧されて強制的に循環させられ、この循環水は蒸気発
生器８内に配置され外部に設置された変圧器１０から三
相交流が接続された蒸発管９を通過する際に、この電気
抵抗によって加熱されてここで蒸気が発生して、気液二
相流となって蒸気ドラム６に循環するようなされていた
。

ここに、上記給水タンク１−と給水ポンプ２とは給水管
２１で接続され、更に給水ポンプ２と脱気器４とを接続
する給水管２２の途中には、蒸気ドラム６の水位が一定
となるように給水量を制御する給水調節弁２５が介装さ
れている。

また、蒸気ドラム６と蒸気管９の入口側、及び蒸気管９
の出口側と蒸気ドラム６とは、夫々循環水管２７．２８
で接続されて循環ループが構成されるとともに、蒸気ド
ラム６の頂部には主蒸気管２９が接続され、これにより
、上記蒸気管９内で発生した蒸気は、気液二相流となっ
て循環水管２８を通って蒸気ドラム６に送られ、この中
で気液分離されて主蒸気管２９から負荷に送られる。更
に、脱気器４で脱気により除去された空気は、オリフィ
ス３０を通過して脱気ベント３１によりボイラ外に放出
されるようになされている。

ところで、一般に、ボイラは炭素鋼で構成され、炭素鋼
の腐蝕防止対策として、薬品による水質管理が通常行わ
れているが、この水質の維持には多大の労力を要するば
かりでなく、水質が不安定であると腐蝕を起こしてしま
うといった問題点があった。

このため、従来の電気ボイラにおいては、蒸気ドラム６
、蒸発管９、循環ポンプ７及び循環水管２７．２８の各
ボイラ構成部品を全てステンレス鋼製とし、これにより
、基本的に薬品による水質管理が不要となるようにして
いる。しかし、ステンレス鋼の場合、溶存酸素が高いと
応力腐蝕割れが発生し易いという性質を持っている。こ
のため、給水から流入する溶存酸素を応力腐蝕割れを発
生しない程度まで除去する目的で、蒸気ドラム６に脱気
器４を設置している。

（発明が解決しようとする課題）従来の電気ボイラの場合、蒸気ドラム６内には、飽和蒸
気とボイラ水（飽和水）が貯留されており、循環ポンプ
７の吸込み部分の循環水管２７には飽和水が流れること
になる。このため循環ポンプ７のＮＰＳＨ（有効吸込水
頭）は、蒸気ドラム６内の水面との静水頭しか得られな
いこととなり、負荷変動や外乱により蒸気ドラム６内の
圧力が降下すると、循環水管２７内の圧力も下がって沸
騰水が発生する。

このように、循環ポンプ７での吸込み部で沸騰による気
泡が発生すると、循環ポンプ７が気泡を吸込み、循環ポ
ンプ７にキャビテーション現象が発生してしまうことが
ある。

そして、このように循環ポンプ７にキャビテーション現
象が発生すると、循環水量が減少することになり、蒸発
管９内で循環水が完全に蒸発してしまうバーンアウト現
象が発生して蒸発管９が異状高温になりしまうおそれが
ある。

ここに、蒸気ドラム６の内圧の低下は、単に負荷変動の
みならず、手動運動による制御を行っている場合の人出
熱のバランス崩れ等によっても発生する。

また、給水温度が低い場合に給水量が急増すると、脱気
器４内でのスプレーにより、蒸気ドラム６の内圧が急低
下し、結果的に上記と同様に循環ポンプ７にキャビテー
ションが発生してしまうことがある。

このように、従来の電気ボイラでは、負荷変動による圧
力変化や手動運転に対し、潜在的に追従できない特性を
持っているのが現状であった。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、負荷
変動や手動運転による圧力低下が発生しても、安定した
運転ができるようにしたものを提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明に係る電気ボイラは、
給水タンクからの給水を貯留する蒸気ドラムと、この蒸
気ドラム内のボイラ水を循環させる循環ポンプと、外部
からの三相交流を直接印加し電気抵抗による発熱で上記
循環ポンプによる循環水を加熱して蒸気を発生させる蒸
発管とを備えた電気ボイラにおいて、蒸気ドラムから循
環ポンプ吸込みまでの循環水管内に給水タンクからの給
水と熱交換する熱交換器を設置したものである。

（作用）上記のように構成した本発明によれば、循環ポンプの入
口側の循環水路に設置した熱交換器を介して循環水路を
流れるボイラ水と給水との熱交換を行うことによって、
循環ポンプ入口温度を低下させ、これによって循環ポン
プのキャビテーションを発生しないようにするとともに
、給水を温度上昇させることにより、蒸気ドラム流入時
の温度差を小さくして、蒸気ドラム内圧の変動を極力少
なくすることができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

なお、上記第２図に示す従来の電気ボイラと同一部材は
同一符号を付して説明を省略する。

この電気ボイラにおいては給水タンク１から給水ポンプ
２て加圧された給水は、給水管２２を通って蒸気ドラム
６に接続された脱気器４に給水される一方、蒸気ドラム
６内のボイラ水（飽和水）は、循環ポンプ７によって蒸
気発生器８の蒸発管９及び循環水管２７，２８を介して
強制循環させられるのであるが、この蒸気ドラム６と循
環ポンプ７との間の循環水管２７内には、熱交換器３が
設置され、この熱交換器３に上記給水管２２から給水か
供給される。

即ち、蒸気ドラム６内のボイラ水（飽和水）は、循環水
管２７を通って熱交換器３に入り、ここで給水との熱交
換が行われて温度が低下した後、循環ポンプ７に入る。

そして、この循環ポンプ７で加圧された循環水は、蒸発
管９に通水されて加熱され、気液二相流になって循環水
管２８を通って蒸気ドラム６に循環される。一方、給水
ポンプ２により加圧され給水管２２を流れる給水は、こ
の熱交換器３で循環水との熱交換が行われて加熱された
後、脱気器４に給水され蒸気ドラム６内に流入するよう
なされている。

この給水量は、熱交換器３の下流側に設置された給水調
節弁２５により調節される。

本実施例によれば、次のような効果がある。

■　循環ポンプ７の入口の循環水温度を低下させること
ができるため、蒸気ドラム６に圧力低下が発生しても、
循環ポンプ７はキャビテーションを発生しなくなる。そ
の際、循環水の温度の低下は僅かで良く、例えば１３ｋ
ｇ／ｃｉ程度であれば、１０°Ｃの低下で２．　８ｋｇ
／ａ！程度の有効ＮＰＳＨが向上する。これにより、蒸
気ドラム６を２８ｍ高所に設置したのと同じ効果を得る
ことができる。

■　給水を循環水と熱交換することで給水の温度を上昇
させることができるので、給水タンク１内の給水の温度
が低い場合でも、脱気器４に流入する際の温度を高くす
ることができ、これによって、負荷急変等により給水量
が増大しても、蒸気ドラム６の内圧を低下させることな
く、より安定な状態を保つことができる。

■　熱交換器３の下流側に給水調節弁２５を設置するこ
とにより、負荷量が０のような場合でも、熱交換器３の
給水側圧力は循環水側圧力より高いため、熱交換器３内
での沸騰を防止することができる。

これらにより、負荷変動による圧力変化や手動運転に追
従させて、運転性の良い電気ボイラとなすことができる
。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、循環ポンプの入
口側の循環水路に設置した熱交換器を介して循環水路を
流れるボイラ水と給水との熱交換を行うことができ、こ
れによって循環ポンプ入口温度を低下させて循環ポンプ
のキャビテーションを発生しないようにするとともに、
給水を温度上昇させることにより、給水温度が低い場合
でも蒸気ドラム流入時の温度差を小さくして、蒸気ドラ
ム内圧の変動を極力少なくすることができる。

従って、従来技術の有する潜在的な問題点を解決して、
負荷変動による圧力変化や手動運転に追従させた運転性
の良い電気ボイラを提供することができる。

しかも、給水と循環水とを熱交換することにより、系外
への熱放出がなくなり、熱損失を防止することができる
といった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気ボイラの一実施例を示す系統
図、第２図は従来の電気ボイラを示す系統図である。１・・・給水ポンプ、２・・・給水ポンプ、３・・・熱
交換器、４・・・脱気器、６・・・蒸気ドラム、７・・
・循環ポンプ、８・・・蒸気発生器、９・・・蒸発管、
１０・・・変圧器、２２・・・給水管、２７．２８・・
・循環水管、３０・・・オリフィス、３１・・・脱気ベ
ント。

Claims

【特許請求の範囲】

給水タンクからの給水を貯留する蒸気ドラムと、この蒸
気ドラム内のボイラ水を循環させる循環ポンプと、外部
からの三相交流を直接印加し電気抵抗による発熱で上記
循環ポンプによる循環水を加熱して蒸気を発生させる蒸
発管とを備えた電気ボイラにおいて、蒸気ドラムから循
環ポンプ吸込みまでの循環水管内に給水タンクからの給
水と熱交換する熱交換器を設置したことを特徴とする電
気ボイラ。