JPWO2016052726A1 - ドレン回収装置 - Google Patents

Abstract

ドレン回収系統（１０）（ドレン回収装置）は、蒸気の供給菅（３）が接続された蒸気使用機器（４）に接続され、蒸気使用機器（４）で蒸気の凝縮によって発生したドレンが自然流下するドレン流下管（１１）と、ドレン流下管（１１）に接続され、ドレンが流入するドレンタンク（１２）と、一端がドレンタンク（１２）のガス層に連通し、他端が供給菅（３）に接続される均圧管（１３）と、均圧管（１３）に設けられ、ドレンタンク（１２）から供給菅（３）へ向かう蒸気の流れのみを許容する逆止弁（１４）とを備えている。

Description

ここに開示された技術は、熱交換器でガスが凝縮して発生したドレンを自然流下させて回収するドレン回収装置に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、熱交換器においてガスが凝縮して発生したドレン（凝縮水）を自然流下させて回収するドレン回収装置（ドレン処理装置）が知られている。このドレン回収装置は、熱交換器にドレン流下管を介して接続されるドレンタンクと、該ドレンタンクとドレン流下管とに接続される均圧管（バランス管）とを備えている。このドレン回収装置では、熱交換器で発生したドレンがドレン流下管を通じてドレンタンクに自然流下して回収される。その際、均圧管によってドレンタンクの圧力と熱交換器の圧力とが均圧（バランス）されるため、熱交換器からドレンタンクへドレンをスムーズに流下させることができる。

特開２０１０−２０３６５４号公報

ところで、上述した特許文献１のドレン回収装置では、均圧管（バランス管）の一端側がドレン流下管に挿入されて熱交換器内に開口するように接続されている。このため、均圧管の接続構成が複雑となり、また熱交換器のドレンが均圧管を通じてドレンタンクに流下する逆流現象が起こる虞があった。

ここに開示された技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で熱交換器とドレンタンクとを均圧させると共に両者の間で逆流を防止し得る均圧管を備えたドレン回収装置を提供することにある。

ここに開示されたドレン回収装置は、ドレン流下管と、ドレンタンクと、均圧管と、逆止弁とを備えているものである。上記ドレン流下管は、ガスの供給菅が接続された熱交換器に接続され、該熱交換器で上記ガスの凝縮によって発生したドレンが自然流下するものである。上記ドレンタンクは、上記ドレン流下管に接続され、上記ドレンが流入するものである。上記均圧管は、一端が上記ドレンタンクのガス層に連通し、他端が上記供給菅に接続されるものである。上記逆止弁は、上記均圧管に設けられ、上記ドレンタンクから上記供給菅へ向かう流れのみを許容するものである。

ここに開示されたドレン回収装置によれば、ドレンタンク（ドレンタンクのガス層）と熱交換器の供給菅とに均圧管が接続されているため、熱交換器の入口圧力とドレンタンクの圧力とを均圧（バランス）させることができる。また、このドレン回収装置によれば、ドレンタンクから熱交換器の供給菅へ向かう流れのみを許容する逆止弁を均圧管に設けるようにした。そのため、熱交換器の供給菅からドレンタンクへガスが逆流することを防止することができる。以上より、ここに開示されたドレン回収装置によれば、簡易な構成で熱交換器とドレンタンクとを均圧させると共に熱交換器からドレンタンクへの逆流を防止可能な均圧管を備えたドレン回収装置を提供することができる。これにより、熱交換器からドレン流下管を介してドレンタンクにドレンを確実且つスムーズに流下させることができる。

図１は、実施形態に係る蒸気システムの概略構成を示す配管系統図である。

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本実施形態は、ガス（気体）として蒸気を用いる蒸気システム１である。図１に示すように、蒸気システム１は、蒸気使用系統２とドレン回収系統１０を備えている。ドレン回収系統１０は、ドレン回収装置を構成している。

蒸気使用系統２は、蒸気使用機器４を備えている。蒸気使用機器４は、蒸気が対象物（本実施形態では、水）に放熱して凝縮し、対象物が加熱されるものである。具体的に、蒸気使用機器４は、いわゆるシェル型の熱交換器であり、内部空間４ａに内部流路４ｂが形成されている。蒸気使用機器４には、蒸気の供給菅３と、水の流入管５および流出管６が接続されている。供給菅３は、例えばボイラー（図示省略）に接続されており、ボイラーで生成された蒸気が蒸気使用機器４の内部空間４ａに供給される。供給菅３には、蒸気の流量を調整する供給弁７が設けられている。流入管５および流出管６は熱交換器３の内部流路４ｂの両端に接続されており、水が流入管５、内部流路４ｂおよび流出管６の順に流れる。

蒸気使用機器４では、供給菅３から内部空間４ａに流入した蒸気が内部流路４ｂの水に放熱することで水が加熱される。蒸気は、水に放熱することで凝縮し、ドレン（凝縮水）になる。つまり、蒸気使用機器４では蒸気の凝縮潜熱によって水が加熱（潜熱加熱）される。

ドレン回収系統１０は、ドレン流下管１１と、ドレンタンク１２と、均圧管１３（バランス管）とを備えており、蒸気使用機器４で蒸気の凝縮によって発生したドレン（凝縮水）を流下（自然流下）させて回収するものである。

ドレン流下管１１は、蒸気使用機器４とドレンタンク１２とに接続され、蒸気使用機器４で発生したドレンをドレンタンク１２へ流下（自然流下）させるものである。具体的に、ドレン流下管１１は、一端（流入端）が蒸気使用機器４の下部に接続されて内部空間４ａに連通し、他端（流出端）がドレンタンク１２に接続されてガス層（気層）に連通している。ドレンタンク１２は、密閉容器であり、ドレン流下管１１からドレンが流入して貯留される。当然であるが、ドレンタンク１２は蒸気使用機器４よりも下方の位置に設けられている。

均圧管１３は、ドレンタンク１２と蒸気使用機器４の供給菅３とに接続され、蒸気使用機器４とドレンタンク１２との間で圧力を均圧（バランス）させるものである。具体的に、均圧管１３は、一端（流入端）がドレンタンク１２に接続されてガス層（気層）に連通し、他端（流出端）が供給菅３における供給弁７の下流側に接続されている。

また、ドレンタンク１２の下部には、排出管１５が接続されており、その排出管１５にポンプ１６が設けられている。ドレン回収系統１０では、ドレンタンク１２のドレンが所定量溜まると、ポンプ１６によってドレンタンク１２から排出管１５にドレンを排出する。なお、図示しないが、排出管１５に排出されたドレンは例えばボイラーの給水タンクに供給される。

さらに、本実施形態のドレン回収系統１０は、均圧管１３に逆止弁１４を備えている。逆止弁１４は、均圧管１３の途中に設けられ、ドレンタンク１２から供給菅３へ向かうガスの流れのみを許容するものである。

〈ドレンの回収動作〉
ドレン回収系統１０によるドレンの回収動作について説明する。蒸気使用機器４では、供給菅３から供給された蒸気が内部流路４ｂの水に放熱してドレンになる（凝縮する）。蒸気使用機器４のドレンは、ドレン流下管１１を流下してドレンタンク１２に流入する。一方、ドレンタンク１２と蒸気使用機器４の供給菅３とは均圧管１３によって圧力が均圧（バランス）されるので、ドレンタンク１２の気相である蒸気（ガス）は均圧管１３を介して供給菅３に流れる。つまり、ドレンタンク１２では液相であるドレンが流入すると同時にガス相（気相）である蒸気が流出する気液置換が行われる。こうして、蒸気使用機器４からドレンタンク１２へのドレンの流下がスムーズに行われる。

上述した気液置換が行われる際の圧力状態は次のとおりである。通常時、ドレンタンク１２内の圧力（以下、タンク圧力Ｐ２という。）は、ドレン流下管１１における圧力損失により蒸気使用機器４の内部空間４ａの圧力（以下、機器圧力Ｐ１という。）よりも低くなる。また、供給菅３の圧力は機器圧力Ｐ１と同等である。この状態において、蒸気使用機器４のドレンは、圧力勾配（圧力差Ｐ１−Ｐ２）および水頭圧により、ドレン流下管１１を流下してドレンタンク１２に流入する。なお、上記の水頭圧とは、蒸気使用機器４の内部空間４ａにおけるドレン水位からドレンタンク１２におけるドレン流下管１１の開口位置までの水頭圧である。このとき、均圧管１３には逆止弁１４が設けられているため、供給菅３の蒸気が均圧管１３を通じてドレンタンク１２に流入する（逆流する）のを防止することができる。

ここで、蒸気使用機器４の負荷率（即ち、供給菅３からの蒸気の供給流量）によっては、機器圧力Ｐ１がタンク圧力Ｐ２を下回る場合がある。つまり、蒸気使用機器４の負荷が低下した場合、供給弁７の開度が小さくなり、蒸気使用機器４への蒸気の供給流量が減少する。通常時、機器圧力Ｐ１は、蒸気の凝縮によって低下するが、蒸気使用機器４への蒸気の供給流量が多いので回復する（元の圧力に回復する）。これに対し、蒸気使用機器４の負荷が低下した場合では、蒸気使用機器４への蒸気の供給流量が少ないので、蒸気の凝縮によって低下した機器圧力Ｐ１は回復せずにタンク圧力Ｐ２を下回る。この場合、逆止弁１４が開いて、機器圧力Ｐ１とタンク圧力Ｐ２とが均圧管１３によって均圧（バランス）される。そうすると、蒸気使用機器４のドレンは、水頭圧によりドレン流下管１１を通じてドレンタンク１２に流入する。こうして、蒸気使用機器４の負荷が低下した場合でも、蒸気使用機器４からドレンタンク１２へのドレンの流下がスムーズに行われる。

以上のように、上記実施形態のドレン回収系統１０によれば、ドレンタンク１２（ドレンタンク１２のガス層）と蒸気使用機器４の供給菅３とに均圧管１３を接続したため、蒸気使用機器４の入口圧力Ｐ１とタンク圧力Ｐ３とを均圧（バランス）させることができる。そのため、ドレンタンク１２において気液置換をスムーズに行うことができる。したがって、蒸気使用機器４からドレンタンク１２へのドレンの流下をスムーズに行わせることができる。

さらに、上記実施形態のドレン回収系統１０によれば、ドレンタンク１２から蒸気使用機器４の供給菅３へ向かう蒸気（ガス）の流れのみを許容する逆止弁１４を均圧管１３に設けるようにした。これにより、供給菅３からドレンタンク１２へ蒸気が逆流することを防止することができる。したがって、供給菅３からドレンタンク１２へ蒸気が逆流することによって蒸気使用機器４からドレンタンク１２へのドレンの流下動作が阻害されてしまうことを防止することができる。

このように、上記実施形態によれば、簡易な構成で蒸気使用機器４（供給菅３）とドレンタンク１２とを均圧させると共に蒸気使用機器４（供給菅３）からドレンタンク１２への蒸気の逆流を防止可能な均圧管１３を備えたドレン回収系統１０を提供することができる。これにより、蒸気使用機器４からドレン流下管１１を介してドレンタンク１２にドレンを確実且つスムーズに流下させることができる。

なお、上記実施形態の熱交換器は蒸気が凝縮するものについて説明したが、熱交換器は、ガス（気体）が凝縮してドレンが発生するものであれば如何なるものであってもよい。

ここに開示された技術は、熱交換器で発生したドレンを自然流下させて回収するドレン回収装置について有用である。

１ 蒸気システム
３ 供給菅
４ 蒸気使用機器（熱交換器）
１０ ドレン回収系統（ドレン回収装置）
１１ ドレン流下管
１２ ドレンタンク
１３ 均圧管
１４ 逆止弁

Claims (1)

1. ガスの供給菅が接続された熱交換器に接続され、該熱交換器で上記ガスの凝縮によって発生したドレンが自然流下するドレン流下管と、
   上記ドレン流下管に接続され、上記ドレンが流入するドレンタンクと、
   一端が上記ドレンタンクのガス層に連通し、他端が上記供給菅に接続される均圧管と、
   上記均圧管に設けられ、上記ドレンタンクから上記供給菅へ向かう流れのみを許容する逆止弁とを備えている
   ことを特徴とするドレン回収装置。

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