JPH0519850U - 熱水・低温水貯槽設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自家用の蒸気タービン発電設備から抽気した
蒸気により熱水を製造する場合に、熱水の発生量と需要
量とのアンバランスを調整する、熱水・低温水貯槽設備
の改良。 【構成】 貫通孔を有する仕切板により１基の貯槽
（７）内を３段以上に区画し、上段の区画（７１）に熱
水、下段の区画（７３）に低温水をそれぞれ貯水する。
これにより、熱水用、低温用の貯槽が一体化され、コン
パクトになる。また、貯槽の低温ゾーン（７３）に出入
りする低温水の流量と貯槽をバイパスする低温水の流量
とを熱水入口ライン（１５ａ）の温度により制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、蒸気タービン発電設備、特に自家発電設備において、抽気蒸気を熱 源とする熱水発生設備に適用される熱水・低温水貯槽の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

自家用の蒸気タービン発電設備から抽気される蒸気の流量は、発電電力に左右 され、（一般に発電電力が大きい場合、抽気蒸気流量は小さくなり、発電電力が 小さいと抽気蒸気流量は大きくなる。）また熱水発生器に使用できる蒸気流量は 、工場で消費する蒸気流量を抽気蒸気流量から差引いたものである。したがって 熱水発生用蒸気流量と熱水負荷との間には相関関係がない。そこで、熱水発生用 蒸気流量の変化に備え、熱水発生設備には熱水の貯槽と熱水使用後の戻りの水、 すなわち低温水の貯槽とを設ける。

【０００３】 図４は従来の熱水発生設備の一例を示す系統図である。発電電力（２１）は、 工場（８）における負荷に応じてしばしば変動するのが常である。ところが、蒸 気タービン（２）に導入される蒸気は、ボイラ（１）の追随性があまり早くない から、あまり急に変化させることは難しい。そこで、一般に発電電力（２１）が 増える時は抽気ライン（１７）から取り出す抽気蒸気流量を減少させ、逆に発電 電力（２１）が減少する時は抽気蒸気流量を増加させて、タービン（２）に供給 される蒸気の流量が急変しないように運転される。一方、工場で使用される蒸気 量、熱水量は、一般にほぼ一定の場合が多い。

【０００４】 発電機（３）の発電電力（工場での電力負荷）（２１）が変動すると、上記の ように抽気蒸気流量が変動するが、、工場へ送気される蒸気（工場での消費蒸気 ）（２２）の流量はほぼ一定であるから、結局熱水発生器（６）に導入される蒸 気流量が変動し、熱水の発生量が変動することになる。ところが工場では熱水（ ２３）の一定流量供給を要求している。そこで、熱水の発生量と需要量とのアン バランスを吸収解決するため、熱水発生器（６）の入口側に低温水貯槽（０７ｂ ）、出口側には熱水貯槽（０７ａ）をそれぞれ設けて、熱水と低温水を貯え、発 電機電力の変化時にも工場（８）の熱水負荷（８ａ）に対し継続して熱水を供給 できるようにしている。この場合、流量、水位等の変動は、例えば図５に示すよ うになる。

【０００５】 ちなみに熱水の用途としては、塗装の乾燥、建物の暖房・冷房用の熱源等、多 岐にわたる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来の熱水発生設備においては、熱水槽、低温水槽の二槽を設けていたの で、解決すべき下記の課題があった。 （ａ）設備費が高価。 （ｂ）大きな槽設置スペース（据付面積）を必要とする。 （ｃ）熱水槽または低温水槽の水位が上限まで達すると、熱水発生設備の保有水 の一部を槽の上限レベルからオーバフローさせ、系外に棄てなければならない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は前記従来の課題を解決するために、貯槽と、貫通孔を有し上記貯槽を ３段以上の区画に仕切る仕切板と、上記区画のうち上段の区画に開口する熱水の 入口管路および出口管路と、上記区画のうち下段の区画に開口する低温水の入口 管路および出口管路とを備えたことを特徴とする熱水・低温水貯槽設備；ならび に上記要件に加えて、上記低温水の入口管路および出口管路を互いに連通する低 温水バイパス管路と、上記熱水の入口管路に設けられた温度検出装置と、上記貯 槽に出入りする低温水の流量および上記バイパス管路を流れる低温水の流量を上 記温度検出装置の検出値に基づいて制御する手段とを備えたことを特徴とする熱 水・低温水貯槽設備を提案するものである。

【０００８】

【作用】 熱水の発生量が、工場での消費量よりも多い場合、余分の熱水は、まず貯槽の 上段の区画（熱水ゾーン）に貯えられ、やがて次第に中段の区画（中温水ゾーン ）、下段の区画（低温水ゾーン）へも貯えられる。したがって、熱水ゾーンの次 に中温水ゾーンの温度がまず上昇してゆき、その後低温水ゾーンの温度も次第に 上昇して、貯槽全体が徐々に熱水貯槽へと変身してゆく。このため、本考案にお ける槽全体の必要容積は、従来の熱水貯槽と低温水貯槽の合計容積よりもかなり 小さい容積で済み、経済的である。

【０００９】 逆に熱水の発生量に比して工場での消費量が多い場合でも同様に、貯槽に貯え られていた熱水がまず工場で消費され、工場から戻ってきた余分の低温水が貯槽 の底部から下段の区画（低温水ゾーン）へ入ってきて、貯えられる。すなわち、 貯槽に貯えられていた熱水が次第に低温水に置き換えられてゆくことになる。し たがって低温水に対しても同様に、従来の設備に比べて小さい貯槽容積ですむこ とになる。

【００１０】 上記制御は、貯槽の熱水入口の温度に基づいて行なうので、熱水の温度が上が り過ぎてスチーミングが生じるのを防ぐことができ、また、一定温度の熱水供給 を希望する熱水負荷側の要求に応ずることが容易である。

【００１１】

【実施例】

図１は本考案の熱水・低温水貯槽設備を自家用の蒸気タービン発電設備に適用 した一実施例を示す系統図、図２は図１中の貯槽（７）の拡大図である。

【００１２】 本実施例では、熱水用貯槽と低温水用貯槽とを一体化した１基の貯槽（７）が 設置される。そして、比較的小さい連絡孔（貫通孔）（７５ａ），（７５ｂ）を それぞれ有する仕切板（７４ａ），（７４ｂ）によって、その貯槽（７）は３段 の区画（７１），（７２），（７３）に仕切られる。更にそれら３段の区画のう ち上段の区画（７１）には熱水の入口ライン（１５ａ）と出口ライン（１５ｂ） が開口し、下段の区画（７３）には低温水の入口ライン（１６ａ）と出口ライン （１６ｂ）が開口している。また、低温水の入口ライン（１６ａ）と出口ライン （１６ｂ）とを、低温水バイパスライン（１６ｃ）が互いに連通している。そし て、低温水の入口、出口およびバイパスラインには、それぞれ低温水入口制御弁 （１４ａ）、低温水出口制御弁（１４ｂ）および低温水バイパス制御弁（１４ｃ ）が設けられている。

【００１３】 このような蒸気タービン発電設備の蒸気タービン（２）の抽気ライン（１７） から蒸気をとり出し、この蒸気を熱水発生器（６）に導いて熱水を発生させる。 この熱水は貯槽（７）の上段の区画（熱水ゾーン）（７１）に導入され、更に熱 水ポンプ（１０）によって工場（８）に送られる。そして工場（８）の熱水負荷 （８ａ）により熱を奪われて低温水となるが、熱水発生器（６）で発生した熱水 の流量と工場（８）で消費される熱水の流量とがバランスしている場合は、低温 水バイパス制御弁（１４ｃ）が開かれ、低温水バイパスライン（１６ｃ）を経由 して、低温水ポンプ（１１）により、熱水発生器（６）に戻される。

【００１４】 熱水発生器（６）で発生した熱水の流量が、工場（８）で消費される熱水の流 量を上廻る場合は、上記に加えて下記動作が加わる。すなわち、余分に発生した 熱水は、まず貯槽（７）の熱水ゾーン（７１）に貯えられる。そしてこの状態が 長く続くと、中温水ゾーン（７２）にも次第に熱水が入ってゆき、やがて最終的 には下段の区画（低温水ゾーン）（７３）にまで熱水が入って貯えられる。すな わちこの場合には、熱水発生量と工場での熱水消費量との差（アンバランス熱水 流量）は、まず貯槽（７）の熱水ゾーン（７１）に貯えられ、やがては熱水ゾー ンから、中温水ゾーン（７２）、低温水（７３）へと次第に移ってゆくので、中 温水ゾーン（７２）、低温水ゾーン（７３）内の水温が順次上昇してゆき、貯槽 全体に貯えられる熱量が増加してゆくことになる。一方、熱水発生器（６）が要 求する低温水の不足分は、貯槽（７）の低温水ゾーン（７３）から、低温水出口 ライン（１６ｂ）、低温水出口制御弁（１４ｂ）を経て、低温水ポンプ（１１） により熱水発生器（６）に供給される。

【００１５】 逆に熱水発生器（６）で発生する熱水の量が工場（８）で消費される熱水の量 を下廻る場合、余分に発生した低温水は、まず低温水入口ライン（１６ａ）、低 温水入口制御弁（１４ａ）を経て貯槽（７）の低温水ゾーン（７３）に貯えられ る。そしてこの状態が長く続くと、中温水ゾーン（７２）に低温水が入ってゆき 、やがて最終的には、熱水ゾーン（７１）にまで低温水が入っていって貯えられ る。すなわち、この場合は、熱水発生器（６）入口の必要低温水流量よりも工場 （８）から戻ってくる低温水流量が多いため、余分の低温水が、貯槽（７）内に 導入され、前記とは逆の順で低温水ゾーン（７３）から中温水ゾーン（７２）、 やがては熱水ゾーン（７１）の温度が次第に低下してゆくことになる。

【００１６】 しかしながら、工場負荷（８ａ）はあくまで熱水であるから、貯槽（７）は本 質的に熱水貯槽であるべきであって、真に止むを得ない場合以外は、低温水を貯 槽（７）に導き入れることは望ましくない。そのような課題を解決する手段とし て本実施例では、低温水入口ライン（１６ａ）および低温水出口ライン（１６ｂ ）にそれぞれ低温水入口制御弁（１４ａ）および低温水出口制御弁（１４ｂ）を 設けている。そして、熱水発生器（６）が必要とする低温水流量は、原則として 工場を出た低温水のラインから低温水バイパスライン（１６ｃ）を経て直接供給 することとし、工場からの低温水流量が不足する場合は、貯槽（７）の低温水ゾ ーン（７３）からも不足分をとり出し、工場からの低温水流量が余る場合のみ、 貯槽（７）の低温水ゾーン（７３）にその余分の低温水を導入するのである。

【００１７】 このような低温水の流路を変更制御する低温水入口制御弁（１４ａ）、低温水 バイパス制御弁（１４ｃ）、低温水出口制御弁（１４ｂ）の動作の一例を図３に 示す。そしてこの制御は、貯槽（７）の熱水入口ライン（１５ａ）に設けられた 温度検出装置（１２）の検出値に基づいて、温度調節装置（１３）により自動的 に行なわれる。すなわち、低温水入口制御弁（１４ａ）、低温水出口制御弁（１ ４ｂ）、低温水バイパス制御弁（１４ｃ）がそれぞれ或る開度でバランスしてい る状態の時に、もしそれら開度が不変のまま、抽気ライン（１７）から熱水発生 器（６）に入る熱量が増加すれば、それは熱水発生器出口の熱水温度が上昇する 現象となって現われてくる。抽気ライン（１７）の熱流体は水蒸気であり、熱水 発生器（６）で発生する熱流体は熱水であって、一般にかなり温度差があるので 、抽気ライン（１７）の熱流量が増えると、熱水の温度が上昇するのである。そ して、その熱水の温度を温度検出装置（１２）で検出し、その検出値に基づいて 、低温水入口制御弁（１４ａ）、低温水出口制御弁（１４ｂ）、低温水バイパス 制御弁（１４ｃ）を調節して、貯槽（７）に出入りする低温水とこれをバイパス する低温水の流量を制御するのである。上記図３において、Ａは熱水発生器（６ ）の熱水発生量が工場（８）で使用される熱水量に対して不足している領域、Ｃ は逆に超過している領域、Ｂは両者がほぼバランスしている領域をそれぞれ示す 。また図３の横座標は、温度調節装置（１３）において、温度検出装置（１２） の検出温度が設定温度よりも高いとき、温度調節装置（１３）の出力信号が増加 し、検出温度が設定温度よりも低いとき、温度調節装置（１３）の出力信号が減 少する場合を表記している。

【００１８】 貯槽（７）は、図２に示したように、比較的小さい貫通孔（７５ａ），（７５ ｂ）を有する仕切板（７４ａ），（７４ｂ）によって、熱水ゾーン（７１）、中 温水ゾーン（７２）、低温水ゾーン（７３）に区画されるが、このゾーンの名前 には必ずしも拘束されない（ファジーな）変質自在な使い方となっていることは 上述のとおりである。すなわち貯槽（７）は、必要に応じて熱水貯槽としても低 温水貯槽としても機能するのである。

【００１９】 なお貯槽（７）における熱損失をできるだけ少なくするために、仕切板（７４ ａ），（７４ｂ）を熱絶縁材料で製作するとか、仕切板に熱絶縁材料を付加する とか、あるいはまた仕切板に設ける孔のサイズ、数等に工夫を加えること等も、 併せ実施することは言うまでもない。

【００２０】 上述のように本実施例では、熱水用の貯槽と低温水用の貯槽を一体化すること により、設備費や設置スペースを減少させることができた。熱水と低温水を共通 の貯槽にて貯えると、熱水から低温水へ熱が移動し、熱水温度が下がるという根 本的な問題があるが、本実施例では、熱水ゾーンと低温水ゾーンとの間に中温水 ゾーンを設けるとともに、それら３つのゾーンを仕切板によって原則的に隔離す ることにより、ゾーン間の熱移動を最少限に留めた。しかもその仕切板（隔壁） に小孔を設けて各ゾーン間を連通したことにより、従来の設備で熱水槽、低温水 槽の水位が上限まで達した時に水をオーバフローさせて系外に棄てなければなら なかった問題を解決した。前記図５に示されるように、従来、熱水貯槽の水位と 低温水貯槽の水位とは互いに逆の動きをしていて、一方の水位が上昇する時は他 方の水位が下降していたので、両貯槽を一体化して一部を共用することにより、 コンパクトな貯槽が実現したのである。

【００２１】 本実施例ではまた、熱水発生器（６）出口、すなわち貯槽（７）入口の熱水温 度に基づいて、貯槽（７）に出入りする低温水およびこれをバイパスする低温水 の流量を制御するので、熱水の温度が上がり過ぎてスチーミングが生じるのを防 止することができる。また、熱水を使用する工場（８）側では、できるだけ一定 温度の熱水が供給されることを希望しているので、貯槽（７）入口の熱水温度に 基づいて制御すれば、そのような熱水負荷（８ａ）側の要求にもこたえることが できる。

【００２２】

【考案の効果】

本考案においては、熱水用と低温水用の貯槽を一体化したことにより、下記効 果が得られる。 １）貯槽の統合により設備費が安くなり、据付スペースも節減されて、経済的で ある。 ２）熱水と低温水の貯槽水位が逆になることを利用することにより、保有水の系 外流出が不用となり、エネルギー損失を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案を自家用蒸気タービン発電設備に
適用した一実施例を示す系統図である。

【図２】図２は図１中の貯槽の拡大図である。

【図３】図３は上記実施例における低温水の入口・出口
・バイパス各制御弁の働きを例示する線図である。

【図４】図４は従来の熱水発生設備の一例を示す系統図
である。

【図５】図５は従来の熱水発生設備におけるプロセス諸
量等の動きを例示する線図である。

【符号の説明】

（１） ボイラ （２） 蒸気タービン （３） 発電機 （４） 復水器 （５） ボイラ給水ポンプ （６） 熱水発生器 （０７ａ） 熱水貯槽 （０７ｂ） 低温水貯槽 （７） 貯槽 （８） 工場 （８ａ） 熱水負荷 （１０） 熱水ポンプ （１１） 低温水ポンプ （１２） 温度検出装置 （０１３），（１３） 温度調節装置 （０１４） 制御弁 （１４ａ） 低温水入口制御弁 （１４ｂ） 低温水出口制御弁 （１４ｃ） 低温水バイパス制御弁 （１５ａ） 熱水入口ライン （１５ｂ） 熱水出口ライン （１６ａ） 低温水入口ライン （１６ｂ） 低温水出口ライン （１６ｃ） 低温水バイパスライン （１７） 抽気ライン （２１） 発電電力（電力負荷） （２２） 蒸気 （２３） 熱水 （７１） 熱水ゾーン（上段の区画） （７２） 中温水ゾーン （７３） 低温水ゾーン（下段の区画） （７４ａ），（７４ｂ） 仕切板 （７５ａ），（７５ｂ） 連絡孔

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯槽と、貫通孔を有し上記貯槽を３段以
   上の区画に仕切る仕切板と、上記区画のうち上段の区画
   に開口する熱水の入口管路および出口管路と、上記区画
   のうち下段の区画に開口する低温水の入口管路および出
   口管路とを備えたことを特徴とする熱水・低温水貯槽設
   備。
2. 【請求項２】 上記低温水の入口管路および出口管路を
   互いに連通する低温水バイパス管路と、上記熱水の入口
   管路に設けられた温度検出装置と、上記貯槽に出入りす
   る低温水の流量および上記バイパス管路を流れる低温水
   の流量を上記温度検出装置の検出値に基づいて制御する
   手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の熱水・
   低温水貯槽設備。