KR101925324B1 - 클로즈드 드레인 회수 시스템 - Google Patents

Abstract

유효 드레인 회수율을 저하시키지 않고 드레인 탱크의 소형화를 실현한다. 증기 보일러(2)와, 밀폐형의 드레인 탱크(4)와, 대기 개방형의 보급수 탱크(7)를 구비하는 클로즈드 드레인 회수 시스템으로서, 드레인 탱크(4) 내의 제 1 플러시 증기를 보급수 탱크(7)에 도입하는 증기 도입 라인(10)과, 드레인 탱크(4)부터의 잉여 드레인을 보급수 탱크(7)에 도입하는 잉여 드레인 도입 라인(8)과, 보급수 탱크(7)에 설치되어 상기 제 1 플러시 증기 및/또는 상기 잉여 드레인으로부터 발생하는 제 2 플러시 증기를 상기 보급수 탱크(7) 내의 보급수와 접촉시켜서 응축시키는 응축장치(33, 39)를 구비한다.

Description

클로즈드 드레인 회수 시스템{CLOSED DRAIN RECOVERY SYSTEM}

본 발명은 부하 기기에서 생성된 고온의 드레인을 드레인 탱크에 회수하고, 회수한 드레인을 증기 보일러에 공급해서 이용하는 드레인 회수 시스템에 관한 것이다. 본원은 2012년 3월 29일에 일본에 출원된 특허출원 2012-076025호에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

이러한 종류의 드레인 회수 시스템으로서는, 특허문헌 1과 같은 대기 개방형의 드레인 탱크에 드레인을 회수해서 증기 보일러에 공급해서 이용하는 오픈 드레인 회수 시스템이 알려져 있다. 이 오픈 드레인 회수 시스템에 있어서는 고온고압의 드레인이 드레인 탱크에 유입되면 다량의 플러시 증기가 발생하기 때문에 유효 드레인 회수율은 많아도 40%∼50% 정도이다. 이 때문에 특허문헌 1과 같이, 플러시 증기의 회수를 도모하기 위해서 여러 가지 고안이 이루어지고 있지만, 이들 고안에도 불구하고 시스템 전체로서의 유효 드레인 회수율은 제한되어 버린다. 또한, 유효 드레인 회수율이란, (드레인 리턴량-대기에 방출된 플러시 증기량)/드레인 리턴량에 의해 정의된다.

이 과제를 근본적으로 해소하는 것으로서, 특허문헌 2와 같은 밀폐형의 드레인 탱크에 드레인을 회수해서 증기 보일러에 공급해서 이용하는 클로즈드 드레인 회수 시스템이 알려져 있다. 이 클로즈드 드레인 회수 시스템은 드레인 탱크에서 발생한 플러시 증기로부터 열회수하지 않고 대기로 방출하는 것을 방지하므로, 유효 드레인 회수율을 향상시킬 수 있다. 이것은 드레인 리턴량에 대하여 드레인 탱크의 용량을 크게 함으로써 더나은 회수율의 향상을 기대할 수 있다.

일본 특허 공개 2009-150603호 공보 일본 특허 공개 2006-105442호 공보

그러나, 클로즈드 드레인 회수 시스템의 드레인 탱크의 용량을 크게 하면, 시스템의 설치 스페이스가 넓어짐과 아울러 시스템의 이니셜 코스트도 비싸지므로 드레인 탱크의 소형화가 과제로 된다.

드레인 탱크를 소형화하면 부하 변동이 일어나 단위시간당의 드레인의 리턴량이 많아졌을 경우, 리턴되어 온 드레인 모두를 드레인 탱크에 수용할 수 없고, 잉여 드레인을 대기 개방형의 보급수 탱크로 보내거나 드레인 탱크에서 발생한 플러시 증기(드레인 탱크의 가압 증기를 포함함)를 보급수 탱크로 방출하지 않으면 안된다. 또한 드레인 탱크에서는 드레인의 자압송수의 때에 발생한 플러시 증기를 보급수 탱크에 방출한다. 이들 잉여 드레인이나 플러시 증기가 보급수 탱크에 방출된 경우, 이것들이 가지는 열을 완전하게 회수할 수 없어 유효 드레인 회수율이 저하되어 버린다고 하는 클로즈드 드레인 회수 시스템 특유의 과제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 유효 드레인 회수율을 저하시키지 않고 드레인 탱크의 소형화를 실현할 수 있는 클로즈드 드레인 회수 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 청구항 1에 기재된 발명은 증기를 부하 기기에 공급하는 증기 보일러와, 드레인 리턴 라인을 통해서 상기 부하 기기로부터 배출되는 드레인을 저류하고 드레인 공급 라인을 통해서 저류한 드레인을 상기 증기 보일러에 공급하는 밀폐형의 드레인 탱크와, 보급수 라인을 통해서 보급수를 상기 드레인 탱크에 공급하는 대기 개방형의 보급수 탱크를 구비하는 클로즈드 드레인 회수 시스템으로서,

상기 드레인 탱크 내의 제 1 플러시 증기를 상기 보급수 탱크에 도입하는 증기 도입 라인과,

상기 드레인 탱크로부터 또는 상기 부하 기기로부터의 잉여 드레인을 상기 보급수 탱크에 도입하는 잉여 드레인 도입 라인과,

상기 보급수 탱크에 설치되어 상기 제 1 플러시 증기 및/또는 상기 잉여 드레인으로부터 발생하는 제 2 플러시 증기를 상기 보급수 탱크 내의 보급수와 접촉시켜서 응축시키는 응축장치를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 상기 응축장치에 의해 상기 제 1 플러시 증기 및/또는 상기 잉여 드레인으로부터 발생하는 제 2 플러시 증기가 상기 보급수 탱크 내의 보급수와 접촉해서 응축되므로, 플러시 증기가 대기 중으로 방출되는 것에 의한 유효 드레인 회수율의 저하를 방지하면서 상기 드레인 탱크를 소형화할 수 있다.

또한, 청구항 2에 기재된 발명은 청구항 1에 있어서, 상기 응축장치는 보급수를 상기 보급수 탱크 내에서 순환시키면서 상기 제 1 플러시 증기 및/또는 상기 제 2 플러시 증기와 접촉시키도록 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면 청구항 1에 기재된 발명에 의한 효과에 추가해서, 상기 보급수 탱크 내의 보급수 온도를 100℃ 미만으로 균일화할 수 있고, 또한 탱크 내 하부의 비교적 저온의 물과 접촉시킬 수 있게 되기 때문에 보다 많은 플러시 증기를 응축시킬 수 있고, 상기 드레인 탱크를 더한층 소형화할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

또한, 청구항 3에 기재된 발명은 청구항 2에 있어서, 상기 응축장치는 혼합수단 및 순환수단을 구비하고,

상기 혼합수단은 살수기를 구비하고, 상기 제 1 플러시 증기 및/또는 상기 제 2 플러시 증기를 상기 살수기로부터 살수되는 보급수와 접촉시켜 응축시키는 혼합부와, 상기 혼합부의 응축수를 상기 보급수 탱크의 액상부(液相部) 내에 안내하는 도수부(導水部)를 포함해서 구성되고,

상기 순환수단은 순환 펌프를 구비하고, 상기 보급수 탱크 내 하부의 보급수를 상기 살수기에 안내하는 순환 라인을 포함해서 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면 청구항 2에 기재된 발명에 의한 효과에 추가해서, 상기 혼합수단에 의해 플러시 증기와 보급수의 접촉을 용이하게 해서 플러시 증기를 효율적으로 응축시킬 수 있고, 상기 드레인 탱크를 더한층 소형화할 수 있다는 효과를 갖는다.

청구항 4에 기재된 발명은 청구항 3에 있어서, 상기 혼합부에 보급수와 증기의 접촉 열교환 부재를 설치하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면 청구항 3에 기재된 발명에 의한 효과에 추가해서, 플러시 증기와 보급수의 접촉 효율을 높일 수 있고, 더 한층 플러시 증기를 효율적으로 응축시킬 수 있으며, 상기 드레인 탱크를 더한층 소형화할 수 있다는 효과를 갖는다.

청구항 5에 기재된 발명은 청구항 1∼청구항 4에 있어서, 상기 증기 도입 라인 및 상기 잉여 드레인 도입 라인을 구비하고,

상기 응축장치가 상기 증기 도입 라인 및 상기 잉여 드레인 도입 라인의 상기 보급수 탱크의 접속부에 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면 청구항 1∼청구항 4에 기재된 발명에 의한 효과에 추가해서, 제 1 플러시 증기 및 제 2 플러시 증기의 응축을 행할 수 있고, 상기 드레인 탱크를 더한층 소형화할 수 있다는 효과를 갖는다.

청구항 6에 기재된 발명은 청구항 1∼청구항 5에 있어서, 상기 드레인 리턴 라인에 설치되는 개폐 가능한 제 1 밸브와,

상기 드레인 리턴 라인의 상기 제 1 밸브의 상류측과 상기 보급수 탱크 사이에 접속되는 잉여 드레인 도입 라인과,

상기 잉여 드레인 도입 라인에 설치되는 개폐 가능한 제 2 밸브를 구비하고,

상기 제 1 밸브를 개방하고 상기 제 2 밸브를 폐쇄하는 제 1 개폐 상태와, 상기 제 1 밸브를 폐쇄하고 상기 제 2 밸브를 개방하는 제 2 개폐 상태를 선택 가능하게 구성하고,

상기 제 2 개폐 상태로서 잉여 드레인을 상기 보급수 탱크에 도입하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면 청구항 1∼청구항 5에 기재된 발명에 의한 효과에 추가해서, 상기 드레인 탱크에서 드레인을 수용할 수 없는 이상시에 있어서 상기 제 2 개폐 상태로 함으로써 드레인을 보급수 탱크에 도입하여 도입에 의해 생기는 제 2 플러시 증기의 응축을 행할 수 있고, 상기 드레인 탱크를 더한층 소형화할 수 있다는 효과를 갖는다.

또한, 청구항 7에 기재된 발명은 청구항 6에 있어서, 상기 잉여 드레인 도입 라인에 설치되는 응축장치는 분리판에 유입 잉여 드레인을 충돌시켜서 증기를 분리시키는 증기 분리부를 상기 혼합부의 접촉 열교환 부재의 하방에 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면 청구항 6에 기재된 발명에 의한 효과에 추가해서, 상기 잉여 드레인 도입 라인의 2상류의 드레인으로부터 증기를 효과적으로 분리할 수 있고, 분리한 증기와 보급수의 접촉에 의한 응축을 촉진할 수 있으며, 상기 드레인 탱크를 더한층 소형화할 수 있다는 효과를 갖는다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 유효 드레인 회수율을 저하시키지 않고 드레인 탱크의 소형화를 실현하는 클로즈드 드레인 회수 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명을 실시한 드레인 회수 시스템의 실시예 1의 개략 구성도이다.
도 2는 동 실시예 1의 응축장치의 단면에 의한 개략 구성도이다.
도 3은 동 실시예 1의 제 1 밸브의 제어 프로그램을 설명하는 플로우차트도이다.
도 4는 동 실시예 1의 제 2 밸브의 제어 프로그램을 설명하는 플로우차트도이다.
도 5는 동 실시예 1의 보급수 펌프의 제어 프로그램을 설명하는 플로우차트도이다.
도 6은 동 실시예 1의 드레인 펌프의 제어 프로그램을 설명하는 플로우차트도이다.
도 7은 동 실시예 1의 제 3 밸브의 제어 프로그램을 설명하는 플로우차트도이다.
도 8은 동 실시예 1의 제 4 밸브의 제어 프로그램을 설명하는 플로우차트도이다.
도 9는 동 실시예 1의 제 5 밸브의 제어 프로그램을 설명하는 플로우차트도이다.
도 10은 동 실시예 1의 순환 펌프의 제어 프로그램을 설명하는 플로우차트도이다.
도 11은 본 발명을 실시한 드레인 회수 시스템의 실시예 2의 응축장치를 나타내는 단면에 의한 개략 구성도이다.
도 12는 본 발명을 실시한 드레인 회수 시스템의 실시예 3의 개략 구성도이다.
도 13은 동 실시예 3의 응축장치를 나타내는 단면에 의한 개략 구성도이다.
도 14는 본 발명을 실시한 드레인 회수 시스템의 실시예 4의 개략 구성도이다.
도 15는 본 발명을 실시한 드레인 회수 시스템의 실시예 5의 개략 구성도이다.
도 16은 본 발명을 실시한 드레인 회수 시스템의 실시예 6의 개략 구성도이다.

이어서, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시형태는 증기 보일러의 증기 사용 기기인 부하 기기로부터 회수한 드레인을 증기 보일러에 공급해서 이용하는 클로즈드 드레인 회수 시스템(이하, 오픈 드레인 회수 시스템과 구별할 필요가 없을 경우, 단지 드레인 회수 시스템이라고 함)에 적합하게 실시된다.

이 실시형태를 구체적으로 설명한다. 이 실시형태의 드레인 회수 시스템은 증기를 부하 기기에 공급하는 증기 보일러와, 드레인 리턴 라인을 통해서 부하 기기로부터 배출되는 드레인을 저류하고 드레인 공급 라인을 통해서 저류된 드레인을 증기 보일러에 공급하는 밀폐형의 드레인 탱크와, 보급수 라인을 통해서 보급수를 드레인 탱크에 공급하는 대기 개방형의 보급수 탱크를 구비하고 있다.

이 드레인 회수 시스템은, 드레인 탱크 내의 제 1 플러시 증기를 보급수 탱크에 도입하는 증기 도입 라인과, 드레인 탱크로부터 또는 부하 기기로부터의 잉여 드레인을 상기 보급수 탱크에 도입하는 잉여 드레인 도입 라인을 더 구비하고 있다. 잉여 드레인은 드레인 탱크 내의 수위가 설정 수위를 초과할 경우 등 드레인 탱크 내에 드레인을 도입할 수 없을 경우에, 드레인 탱크로부터 보급수 탱크로 안내되는 드레인을 의미한다. 증기 도입 라인에는 드레인 탱크 내의 압력이 설정 압력을 초과하거나, 또는 드레인 탱크 내 수위가 설정 수위를 초과하면 개방되는 밸브를 구비한다.

부하 기기로부터의 드레인이 드레인의 압력보다 낮고 대기압을 초과하는 압력의 드레인 탱크에 유입되면, 드레인 탱크 내에서 플러시 증기가 발생한다. 이 플러시 증기를 제 1 플러시 증기라고 칭한다. 이 제 1 플러시 증기의 양은 드레인 탱크를 소형화할수록 증가한다. 본 출원 명세서에 있어서는 드레인 탱크 내를 소정의 압력으로 가압하기 위해서 증기 보일러로부터 드레인 탱크에 도입되는 가압 증기를 제 1 플러시 증기에 포함하는 것으로서 설명하고 있다.

상기 잉여 드레인 도입 라인은 다음의 두가지 형태를 포함한다. 제 1의 형태는 잉여 드레인을 드레인 탱크를 경유해서 보급수 탱크에 안내하는 잉여 드레인 간접 회수수단을 구성하는 것이다. 제 2의 형태는 잉여 드레인을 드레인 탱크를 경유하지 않고 드레인 리턴 라인으로부터 보급수 탱크로 안내하는 잉여 드레인 직접 회수수단을 구성하는 것이다. 잉여 드레인 도입 라인에는 보급수 탱크로의 잉여 드레인의 유입을 제어하는 개폐 밸브를 구비한다. 또한, 간접 회수수단에 있어서는 드레인 리턴 라인에 드레인 탱크로의 드레인의 유입을 제어하는 개폐 밸브를 구비한다.

어느 형태에 있어서나, 잉여 드레인 도입 라인을 통해서 대기압을 초과하는 잉여 드레인이 보급수 탱크에 도입되면, 잉여 드레인이 대기압의 보급수 탱크의 보급수 또는 공기와 접촉해서 플러시 증기가 발생한다. 이 플러시 증기를 제 2 플러시 증기라고 칭한다. 이 제 2 플러시 증기의 양은 드레인 탱크의 소형화에 따라 잉여 드레인이 증가함에 따라서 증가한다.

그리고, 이 실시형태의 특징으로 하는 바는, 제 1 플러시 증기 및 잉여 드레인으로부터 발생하는 제 2 플러시 증기를 보급수 탱크 내의 보급수와 접촉시켜서 응축시키는 응축장치를 보급수 탱크에 구비한 것에 있다. 이 응축장치는 바람직하게는 제 1 플러시 증기를 응축시키는 제 1 응축장치와, 제 2 플러시 증기를 응축시키는 제 2 응축장치를 다른 응축장치로 하지만, 하나의 응축장치로 할 수도 있다.

이 실시형태에 의하면, 제 1 플러시 증기 및 제 2 플러시 증기는 응축장치 에 의하여 보급수와 접촉해서 응축되어서 보급수 탱크의 보급수에 회수되므로, 드레인 리턴량을 같게 했을 경우 응축장치를 구비하지 않는 시스템과 비교하여 드레인 탱크를 소용량화, 소형화할 수 있다. 또한, 제 1 플러시 증기 및/또는 제 2 플러시 증기가 보급수와 접촉했을 때에 플러시 증기가 발생하지만, 이 플러시 증기는 본 발명 실시형태에서는 제 1 플러시 증기 및/또는 제 2 플러시 증기에 포함시키는 것으로 한다.

이 실시형태의 드레인 회수 시스템에 있어서는 제 1 응축장치 및 제 2 응축장치의 어느 한쪽을 구비하지 않는 것으로 할 수 있다. 이 경우, 발생량이 적은 쪽의 제 1 플러시 증기 또는 제 2 플러시 증기에 대응하는 응축장치를 구비하지 않는 것으로 한다. 이렇게 함으로써 시스템 전체로서의 플러시 증기의 회수량을 많게 할 수 있다. 플러시 증기의 회수율을 높이는 것은 드레인 탱크의 소형화로 연결된다.

이 실시형태에 있어서는, 응축장치는 바람직하게는 보급수를 보급수 탱크 내에서 순환시키면서 제 1 플러시 증기 및/또는 제 2 플러시 증기와 접촉시켜 혼합 시키도록 구성된다. 보급수를 보급수 탱크 내에서 순환시키는 형태로서, 바람직하게는 일단이 보급수 탱크의 하부와 접속되고, 타단이 플러시 증기와의 접촉 혼합부와 접속되며, 순환 펌프를 갖는 순환 라인에 의해 보급수를 순환시키는 것으로 한다.

보급수 탱크 내의 보급수를 순환시키지 않으면 보급수의 제 1 플러시 증기 및/또는 제 2 플러시 증기와의 접촉 부분이 고온으로 된다. 그 온도가 100℃ 이상으로 되면 플러시 증기를 응축해서 회수할 수 없다. 보급수를 순환시키면서 플러시 증기와 보급수를 접촉시킴으로써 보급수 탱크 내의 보급수 온도를 100℃ 미만의 비교적 저온으로 균일화할 수 있어, 보다 많은 플러시 증기를 응축해서 회수할 수 있다. 또한, 제 1 플러시 증기를 제 1 응축장치에서 보급수와 접촉 혼합시켜서 보급수 탱크 내에 안내함으로써 제 1 플러시 증기를 직접 보급수 탱크 내의 보급수에 안내하는 것과 비교해서 보다 확실하게 탱크 내의 저온수와 접촉시킬 수 있다.

또한, 이 실시형태에 있어서는, 응축장치는 바람직하게는 혼합수단 및 순환수단을 구비한다. 그리고, 혼합수단은 보급수를 살수하는 살수기를 구비하고, 제 1 플러시 증기 및/또는 제 2 플러시 증기를 살수기로부터 살수되는 보급수와 접촉시켜 응축시키는 혼합부(접촉 혼합부라고 칭할 수 있다)와, 혼합부의 응축수를 보급수 탱크의 액상부 내에 안내하는 도수부를 포함해서 구성된다. 또한, 순환수단은 순환 펌프를 구비하고, 보급수 탱크 내 하부의 보급수를 상기 살수기에 안내하는 순환 라인을 포함해서 구성된다.

이와 같이 구성하면, 혼합수단의 살수기의 살수 기능에 의해 플러시 증기와 보급수가 접촉하기 쉬워져 플러시 증기를 효율적으로 응축시킬 수 있다. 살수기는 보급수를 샤워 형상으로 분출하거나, 안개 형상으로 분출하는 것을 포함한다.

이 바람직한 실시형태에 있어서, 제 2 응축장치의 혼합부에는 드레인을 살수하는 제 2 살수기를 설치할 수 있다. 이와 같이 구성하면, 혼합부 내에서 드레인과 보급수의 접촉의 기회가 많아지고, 이에 따라 발생하는 제 2 플러시 증기와 보급수가 접촉하기 쉬워져 제 2 플러시 증기를 효율적으로 응축시킬 수 있다.

또한, 이 실시형태에 있어서는, 바람직하게는 보급수와 플러시 증기의 접촉을 촉진하는 접촉 열교환 부재(접촉 열교환 촉진 부재라고 칭할 수 있다)를 혼합부에 설치하도록 구성한다. 그리고, 제 1 살수기로부터의 보급수가 접촉 열교환 부재의 상방으로부터 접촉 열교환 부재에 안내되고, 플러시 증기가 접촉 열교환 부재의 하방으로부터 접촉 열교환 부재에 안내되도록 구성한다.

이 접촉 열교환 부재는 통기성 및 통수성을 갖고, 내부에 있어서 살수된 보 급수와 플러시 증기의 접촉 열교환을 촉진하는 기능을 갖는 것으로, 바람직하게는 데미스터(demister)를 사용할 수 있다. 여기에서는, 데미스터란 메쉬 형상 부재에 의해 보급수를 미립화시켜 플러시 증기와의 접촉 면적을 넓게 함과 아울러 보급수의 낙하 속도를 느리게 하는 기능을 갖는 것을 말한다. 또한, 접촉 열교환 부재는 데미스터에 한정되지 않는 것이며, 이 데미스터와 유사의 기능을 갖는 냉각탑에 사용하는 엘리미네이터(eliminator)를 사용할 수 있다.

이 바람직한 실시형태에서는 접촉 열교환 부재에 있어서 살수기로부터의 안개 형상의 보급수가 포집되어 낙하 속도가 저하되고, 이에 따라 플러시 증기와의 접촉의 기회가 증대하여 플러시 증기의 냉각, 응축이 효과적으로 행하여진다.

또한, 이 실시형태에 있어서는 바람직하게는 상기 잉여 드레인 직접 회수수단을 드레인 리턴 라인에 설치되는 개폐 가능한 제 1 밸브와, 드레인 리턴 라인의 제 1 밸브의 상류측과 보급수 탱크 사이에 접속되는 잉여 드레인 도입 라인과, 잉여 드레인 도입 라인에 설치되는 개폐 가능한 제 2 밸브를 구비하는 것으로 할 수 있다. 그리고, 제 1 밸브를 개방하고 제 2 밸브를 폐쇄하는 제 1 개폐 상태와, 제 1 밸브를 폐쇄하고 제 2 밸브를 개방하는 제 2 개폐 상태를 선택 가능하게 구성하고, 제 2 개폐 상태로 해서 잉여 드레인을 응축장치를 통하여 보급수 탱크에 도입하도록 구성한다.

이 잉여 드레인 직접 회수수단을 구비함으로써 드레인 탱크에서 드레인을 수용할 수 없는 이상시에 있어서 제 2 개폐 상태로 함으로써, 드레인 탱크에 수용할 수 없는 잉여 드레인을 드레인 탱크를 경유하지 않고 보급수 탱크에 도입할 수 있다. 그 결과, 잉여 드레인을 직접 드레인 탱크에 안내하는 시스템과 비교하여 드레인 탱크를 소형화할 수 있다. 그리고, 도입에 의해 생기는 제 2 플러시 증기의 응축이 응축장치에서 행하여져 제 2 플러시 증기를 회수할 수 있다.

이 잉여 드레인 직접 회수의 구성을 구비하는 실시형태에 있어서는, 바람직하게는 잉여 드레인 도입 라인에 설치되는 응축장치에는 분리판에 유입 잉여 드레인을 충돌시켜서 증기를 분리시키는 증기 분리부를 혼합부의 접촉 열교환 부재의 하방에 설치한다. 이와 같이 구성함으로써 잉여 드레인 도입 라인으로부터 유입되는 증기와 드레인의 2상류로 되어 있는 드레인이 분리판에 충돌하므로, 드레인으로부터 증기를 효과적으로 분리할 수 있다. 그 결과, 분리한 증기와 보급수의 접촉에 의한 응축이 촉진된다.

이상 설명한 실시형태에 있어서, 드레인 탱크 내의 제 1 플러시 증기는 바람직하게는 드레인 탱크 내의 기상부에 드레인 탱크 내 하부의 비교적 저온의 드레인을 살수해서 접촉시킴으로써 드레인 탱크 내에서 회수하도록 구성할 수 있다.

또한, 이 실시형태에 있어서는 드레인 탱크 내 압력에 따라 개폐되는 가압 밸브를 갖고, 증기 보일러(증기 보일러의 증기 출구에 설치되는 스팀 헤더를 포함함)로부터 드레인 탱크에 대기압을 초과하는 압력의 가압 증기를 공급하는 가압 증기 라인을 구비할 수 있다. 가압 밸브는 기계식으로 압력에 응답해서 개폐하는 밸브, 또는 압력 센서에 의해 전기적으로 개폐하는 밸브로 한다. 또한, 가압 밸브는 공급 증기량 또는 공급 증기압을 조정하는 기능과 증기를 차단하는 기능을 갖는 단일의 밸브로 하지만, 공급 증기량 또는 공급 증기압을 조정하는 밸브와, 증기를 차단하는 밸브로 구성할 수도 있다. 이 가압 증기 라인을 구비함으로써 드레인 탱크 내에 증기를 공급해서 포화압력 이상으로 유지함으로써 제 1 플러시 증기의 발생량을 적게 할 수 있다.

여기에서, 본 발명의 실시형태의 드레인 회수 시스템을 구성하는 구성요소를 설명한다. 증기 보일러 및 부하 기기는 특정한 형식, 구조의 것에 한정되지 않는다.

또한, 드레인 탱크는 밀폐형의 것이면 좋고, 특정한 구조의 것에 한정되지 않는다. 보급수 탱크는 개방형의 것이면 좋고, 특정한 구조의 것에 한정되지 않는다.

또한, 잉여 드레인 도입 라인 및 드레인 리턴 라인에 설치하는 개폐 밸브는 모터 밸브나 전자 밸브나 에어 구동 밸브를 사용할 수 있다.

실시예 1

이어서, 본 발명의 실시예 1의 드레인 회수 시스템(1)을 도 1∼도 10에 따라 설명한다.

<실시예 1의 구성>

이 실시예 1의 드레인 회수 시스템(1)은 증기 보일러(2)와, 드레인 리턴 라인(3)과, 드레인 탱크(4)와, 보급수 라인(5)과, 드레인 공급 라인(6)과, 보급수 탱크(7)와, 잉여 드레인 도입 라인으로서의 드레인 릴리프 라인(8)과, 가압 증기 라인(9)과, 증기 도입 라인으로서의 압력 릴리프 라인(증기 릴리프 라인이라고 칭할 수 있다)(10)과, 드레인 순환 라인(11)과, 제어 수단으로서의 제어기(12)를 주요부로서 구비하고 있다. 증기 보일러(2)는 증기를 사용하는 부하 기기(13)에 증기 공급 라인(2A)을 통해서 공급하는 것이다. 도 1에 있어서 일점쇄선(Y)으로 둘러싸인 부분은 드레인 회수장치로서 일체적으로 구성되어 있다.

드레인 리턴 라인(3)은 부하 기기(13)로부터 배출되는 드레인을, 스팀 트랩(도시생략)을 통해서 드레인 탱크(4)에 공급하는 것으로, 노멀 클로즈의 모터 밸브로 이루어지는 드레인 리턴 밸브로서의 제 1 밸브(V1)를 구비하고 있다.

드레인 탱크(4)는 밀폐형으로 구성되고, 저류한 드레인을 드레인 펌프(14)를 갖는 드레인 공급 라인(6)을 통해서 증기 보일러(2)에 공급하는 것이다. 드레인 탱크(4)에는 수면계(15)가 기상부끼리를 연통하는 제 1 연통관(16)과 액상부끼리를 연통하는 제 2 연통관(17)에 의해 접속되어 있다. 제 1 연통관(16)에는 드레인 탱크(4) 내의 압력을 검출하는 제 1 압력 검출기로서의 압력 센서(18)를 설치하고 있다. 이 압력 센서(18)는 드레인 탱크(4) 또는 수면계(15)의 액상부(또는 기상부)에 설치해도 좋다.

또한, 수면계(15)에는 수면계(15) 내의 수위를 검출하는 제 1 수위 검출기로서의 차압식의 수위 센서(19)와, 수위 센서(19)를 백업하도록 이상 수위를 검출하는 제 2 수위 검출기로서의 플로트 스위치(20)와, 압력 센서(18)를 백업하도록 이상 압력을 검출하는 제 2 압력 검출기로서의 개폐 스위치식의 압력 스위치(21)를 구비하고 있다. 이 압력 스위치(21)도 드레인 탱크(4)에 설치해도 좋다. 이 압력 스위치는 복수 설치할 수 있다.

보급수 라인(5)은 보급수 펌프(22)와, 보급수 탱크(7) 방향의 흐름을 저지하는 제 1 역지밸브(23)를 갖고, 대기 개방형의 보급수 탱크(7) 내에 저류된 보급수를 드레인 탱크(4)에 공급하는 것이다. 보급수 탱크(7) 내의 액상부(7A)의 상면에는 보급수가 대기와 접촉해서 재용존되는 것을 방지하는 비드 등의 재용존 방지 부재(도시생략)를 띄우고 있다.

보급수 탱크(7)에는 탈기수(또는 비탈기수)를 공급하는 보급수 보충 라인(24)을 구비하고 있고, 도시생략의 수위 검출기에 의하여 보급수 탱크(7) 내의 수위가 설정 수위가 되도록 보급수 보충 라인(24)의 유량을 조정한다.

드레인 공급 라인(6)에는 드레인 펌프(14)와, 드레인 펌프(14) 방향의 흐름을 저지하는 제 2 역지밸브(25)를 설치하고 있다. 그리고, 드레인 공급 라인(6)의 드레인 펌프(14) 출구측과 드레인 탱크(4) 사이에 드레인 탱크(4) 내의 드레인을 순환시키는 드레인 순환 라인(11)[드레인 공급 라인(6)의 일부를 포함함]을 설치하고 있다. 드레인 순환 라인(11)의 순환량은 드레인 펌프(14)의 냉각에 필요한 최저한의 유량인 최소 유량(미니멈 플로우) 이상으로 하고 있다.

드레인 순환 라인(11)은 드레인 탱크(4) 내의 기상부에 드레인을 안개 형상으로 분사하는 노즐을 갖는 분사부로서의 분출관(분사기라고 칭할 수 있다)(26)을 구비하는 제 1 순환 라인(11A)과, 드레인 탱크(4) 내의 액상부에 드레인을 리턴시키는 제 2 순환 라인(11B)을 포함해서 구성되어 있다. 제 1 순환 라인(11A)에는 모터 밸브로 이루어지는 제 5 밸브(V5)를 설치하고, 제 2 순환 라인(11B)에는 제 5 밸브(V5) 폐쇄시의 제 2 순환 라인(11B)의 유량(미니멈 플로우)을 조정하는 유통 저항으로서의 오리피스(27)를 설치하고 있다. 또한, 제 2 순환 라인(11B)을 구성하는 유로[드레인 탱크(4) 내, 드레인 공급 라인(6)을 포함함]의 적소[실시예 1에서는 드레인 공급 라인(6)의 드레인 탱크(4)와 드레인 펌프(14) 사이]에 증기 보일러(2)에 공급하는 드레인의 온도를 검출하는 제 1 온도센서로서의 제 1 온도센서(28)를 설치하고 있다.

드레인 릴리프 라인(8)은 부하 기기(13)로부터의 잉여 드레인을 보급수 탱크(7)에 도입하는 기능을 이루는 것이다. 잉여 드레인이란 어떠한 이유에 의해 드레인 탱크(4)에 수용할 수 없었던 드레인을 의미하고 있다. 이 드레인 릴리프 라인(8)은 드레인 리턴 라인(3)의 제 1 밸브(V1)의 상류측과 보급수 탱크(7)를 접속하고, 노멀 오픈의 모터 밸브로 이루어지는 드레인 릴리프 밸브로서의 제 2 밸브(V2)를 설치하고 있다.

가압 증기 라인(9)은 증기 보일러(2)의 증기 출구측인 증기 공급 라인(2A)과 드레인 탱크(4)를 접속하고, 가압 밸브로서의 모터 밸브로 이루어지는 제 3 밸브(V3)를 설치하고 있다. 또한, 제 3 밸브(V3)의 1차측에 필요에 따라서 감압 밸브(도시생략)를 설치한다.

압력 릴리프 라인(10)은 드레인 탱크(4) 내의 제 1 플러시 증기를 상기 보급수 탱크(7)에 도입하는 기능을 갖는다. 제 1 플러시 증기란 부하 기기(13)로부터의 드레인이 드레인 탱크(4) 내에 유입될 때에 발생하는 플러시 증기이다. 이 제 1 플러시 증기에는 가압 증기 라인(9)을 통해서 드레인 탱크(4) 내에 도입된 가압 증기와 구별이 되지 않으므로, 본 발명에서는 제 1 플러시 증기에 가압 증기를 포함시키고 있다.

이 압력 릴리프 라인(10)은 드레인 탱크(4)의 기상부와 보급수 탱크(7)를 접속하여 설정압 이상으로 개방하는 압력 릴리프 밸브로서의 압력 조정 밸브(29)와, 이 압력 조정 밸브(29)가 병렬로 접속되는 모터 밸브로 이루어지는 제 4 밸브(V4)를 설치하고 있다. 제 4 밸브(V4)는 압력 센서(18)에 의해 압력 조정 밸브의 작동 압력(제 1 작동 압력)보다 높은 작동 압력(제 2 작동 압력)에서 개방되고 제 2 작동 압력보다 디퍼렌셜분 낮은 압력에서 폐쇄됨과 아울러, 압력 스위치(21)에 의해 제 2 작동 압력보다 높은 작동 압력(제 3 작동 압력)에서 폐쇄되고 제 3 작동 압력보다 디퍼렌셜분 낮은 압력에서 개방되는 개폐 밸브이다. 제 1 작동 압력, 제 2 작동 압력(PH), 제 3 작동 압력(PHH)은, 각각 예를 들면 0.78㎫, 0.83㎫, 0.9㎫로 하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

여기에서, 압력 조정 밸브(29)는 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 전기적으로 작동하는 모터 밸브 등의 개폐 밸브에 한정되지 않고, 전기적으로 작동하는 것이 아니라 기계적으로 개폐되는 압력 조정 밸브로 할 수 있다. 또한, 개폐 밸브는 바람직하게는 압력 검출기에 의해 전기적으로 작동하는 개폐 밸브로 하지만, 기계적으로 압력에 응답해서 개폐되는 압력 조정 밸브로 할 수 있다.

보급수 탱크(7)와 증기 보일러(2) 사이에는 드레인 펌프(14)가 정지하여 증기 보일러(2)에 드레인을 공급할 수 없을 때, 보급수 탱크(7)의 보급수를 증기 보일러(2)에 공급하는 예비 급수 라인(30)을 설치하고 있다. 이 예비 급수 라인(30)에는 증기 보일러(2)에 부속되어 있는 보조 펌프(31)와, 보조 펌프(31) 방향의 흐름을 저지하는 제 3 역지밸브(32)를 설치하고 있다.

또한, 보급수 탱크(7)에는 제 1 응축장치(33)를 설치하고 있다. 제 1 응축장치(33)는 압력 릴리프 라인(10)을 통해서 보급수 탱크(7)에 도입되는 제 1 플러시 증기와, 순환하는 보급수 탱크(7) 내의 비교적 저온의 보급수를 접촉시켜서 응축시키는 기능을 갖는 장치이다.

제 1 응축장치(33), 구체적으로는 도 1 및 도 2에 나타내는 구조를 갖고 있다. 제 1 응축장치(33)는 혼합수단(34)및 순환수단(35)을 구비하고 있다. 혼합수단(34)은 2분할 구성의 통 형상 본체(36)의 상부 본체(36A)를, 제 1 플러시 증기를 살수기(37)로부터 살수되는 보급수와 접촉시켜서 응축시키는 혼합부(38)로서 형성하고 있다. 혼합부(38)에는 상방으로부터 순차적으로 살수기(37), 데미스터로 이루어지는 접촉 열교환 부재(38A), 압력 릴리프 라인(10)이 접속되는 접속부(40), 혼합부(38)에서 생성된 응축수를 보급수 탱크(7)의 액상부(7A) 내에 안내하는 통 형상의 도수부(41)를 설치하고 있다.

살수기(37)는 보급수를 상방을 향해서 샤워 상에 분출하는 다수의 분출 구멍(37A)을 구비하고 있다. 또한, 살수기(37)의 보급수 분사 방향을 포함시킨 살수 구조는 도시의 것에 한정되지 않는다. 접촉 열교환 부재(38A)는 혼합부(38)의 상방 공간과 하방 공간을 칸막이하도록 설치되어 있다.

접속부(40)는 선단을 폐쇄한 통 형상으로 형성되고, 하면측에 도입구(40A)를 형성하고 있다. 이 접속부(40)의 선단은 2상류의 드레인이 도입되었을 때에 드레인이 충돌하여 드레인으로부터 증기를 분리하는 분리판(40B)으로서 기능한다. 또한, 도수부(41)는 증기나 드레인이 즉시 도수부(41) 내에 들어가지 않도록 상단을 폐지하고, 둘레면에 복수의 도수구(41A)를 형성하고 있다. 이 접속부(40)는 본 발명의 증기 분리부를 구성한다. 또한, 증기 분리부는 제 1 응축장치(33)에 있어서는 드레인이 아니라 제 1 플러시 증기가 유입되므로 반드시 필요로 하지 않는다.

그리고, 도수구(41A)의 하단은 혼합부(38) 중 저면을 구성하는 후기 칸막이판(42)의 상면보다 높게 해서 혼합부(38) 내 저부에 응축수를 저류하도록 구성하고 있다. 또한, 혼합부(38) 내에서의 산소의 재용존을 방지하기 위해서 센서(도시생략)에 의해 저류된 응축수의 온도를 검출하고, 검출 온도가 95∼100℃가 되도록 순환 라인(48)에 설치한 유량 조정 수단(도시생략)에 의하여 보급수의 순환량을 조정하도록 하고 있다. 이 유량 조정 수단은 수동으로 조정해도 좋지만, 제어기(12)에 의해 자동적으로 조정해도 좋다.

도수부(41)는 통 형상 본체(36)의 상부 본체(36A)와 하부 본체(36B)를 그 접합부에 있어서 칸막이하는 칸막이판(42 및 43)에 의해 유지되어 있다. 하부 본체(36B)에는 압력 릴리프 라인(10)이 분기되어서 접속되는 증기 도입 구멍(44)과, 보급수 탱크(7)의 기상부(7B)에 연통하는 제 1 증기 도출 구멍(45)을 형성하고, 도수부(41)의 둘레면에는 제 2 증기 도출 구멍(41B)을 형성하고 있다. 제 1 증기 도출 구멍(45) 및 제 2 증기 도출 구멍(41B)은 도수부(41) 내에 존재하는 증기를 보급수 탱크(7)의 기상부(7B)에 안내하고, 기상부(7B)에 미량의 증기를 존재시킴으로써 산소의 재용존을 방지하기 위한 것이다.

증기 도입 구멍(44)은 드레인 리턴 라인(3)의 도중으로부터 분기된 분기 라인(도시생략)으로부터 일부의 증기를 인출하여 하부 본체(36B) 내에 안내하고, 제 1 증기 도출 구멍(45)으로부터 보급수 탱크(7)의 기상부(7B)에 안내함으로써 보급수 탱크(7) 내의 공기를 퍼지하기 위한 것이다. 하부 본체(36B) 내에 안내하는 증기는 증기 보일러(2)에 있어서 발생하는 증기의 일부를 증기 보일러(2)로부터 직접 인출한 것으로 할 수 있다. 제 2 증기 도출 구멍(41B)은 도수부(41)를 통과하는 액체에 포함되는 증기를 기상부(7B)에 안내하기 위한 것이다.

도 1을 참조하여, 순환수단(35)은 순환 펌프(47)를 구비하고, 보급수 탱크(7) 내 하부의 보급수를 살수기(37)에 안내하는 보급수 순환 라인(48)을 포함해서 구성되어 있다. 또한, 보급수 탱크(7)에는 보급수 탱크(7) 내의 보급수 온도를 검출하는 제 2 온도 검출기로서의 제 2 온도센서(50)를 구비하고 있다.

또한, 보급수 탱크(7)에는 제 1 응축장치(33)와 같은 구조의 제 2 응축장치(39)를 설치하고 있다. 제 2 응축장치(39)는 드레인 릴리프 라인(8)을 통해서 보급수 탱크(7)에 도입되는 잉여 드레인에 의해 발생하는 제 2 플러시 증기와, 순환하는 보급수 탱크(7) 내의 비교적 저온의 보급수를 접촉시켜서 응축시키는 기능을 갖는 장치이다. 제 2 응축장치(39)의 구조는, 도 2에 나타내는 제 1 응축장치(33)와 같으므로 그 설명을 생략한다.

제어기(12)는 압력 센서(18), 수위 센서(19), 플로트 스위치(20), 압력 스위치(21), 제 1 온도센서(28), 제 2 온도센서(50) 등으로부터의 신호를 입력하고, 미리 기억하고 있는 제어 순서에 의거하여 제 1 밸브(V1)∼제 5 밸브(V5), 드레인 펌프(14), 보급수 펌프(22) 등을 제어한다. 또한, 보조 펌프(31)는 증기 보일러(2)측의 제어기에서 제어하고 있지만, 제어기(12)에 의해 제어하도록 구성할 수도 있다.

제어기(12)의 제어 순서에는 드레인 탱크 내 압력 제어 순서, 수위·드레인 온도 제어 순서, 드레인 순환 라인(11)의 순환을 제어하는 드레인 순환 제어 순서, 보급수 온도 제어 순서 등이 포함되어 있다.

드레인 탱크 내 압력 제어 순서는 압력 센서(18)가 압력 조정 밸브(29)의 작동 압력(제 1 작동 압력)보다 높은 제 2 작동 압력(PH)를 검출하면 제 4 밸브(V4)를 개방하고, 압력 스위치(21)가 제 2 작동 압력(PH)보다 높은 제 3 작동 압력(PHH)를 검출하면 제 4 밸브(V4)을 폐쇄하고, 가압 증기 라인(9)을 폐쇄함과 아울러 제 1 밸브(V1)를 폐쇄하고, 제 2 밸브(V2)를 개방하는 순서이다. 또한, 제 1 작동 압력은 제 2 설정 압력(PL)보다 높게 설정된다. 이 제어 순서는 도 3, 도 4, 도 8의 제어 순서에서 실현하고 있다.

수위·드레인 온도 제어 순서는 다음의 제 1 제어와 제 2 제어를 포함하고 있다. 제 1 제어는 제 1 온도센서(28)에 의한 검출 온도가 제 1 설정 온도(TH) 초과에서 보급수 펌프(22)를 구동하고, 제 1 설정 온도(TH) 이하에서 보급수 펌프(22)를 정지하며, 보급수 펌프(22)의 구동시 수위 센서(19)의 검출 수위가 제 1 설정 수위(LHH) 초과에서 보급수 펌프(22)을 정지하여 제 1 밸브(V1) 및 제 2 밸브(V2)를 제 2 개폐 상태로 함과 아울러, 제 1 설정 수위(LHH) 이하에서 보급수 펌프(22)를 구동해서 제 1 밸브(V1) 및 제 2 밸브(V2)를 제 1 개폐 상태로 하는 제어이다.

제 2 제어는 보급수 펌프(22)의 구동시 제 1 온도센서(28)에 의한 검출 온도가 제 1 설정 온도(TH)보다 높은 제 2 설정 온도(THH) 초과에서 제 1 밸브(V1) 및 제 2 밸브(V2)를 제 2 개폐 상태로 함과 아울러, 제 2 설정 온도(THH) 이하에서 제 1 밸브(V1) 및 제 2 밸브(V2)를 제 1 개폐 상태로 하는 제어이다. 이들 제 1 제어 및 제 2 제어는 도 3, 도 4 및 도 6의 제어 순서에서 실현하고 있다.

이 실시예 1에서는 제 1 설정 온도(TH), 제 2 설정 온도(THH)를 각각 170℃, 175℃로 하고 있지만, 시스템의 구성이나 운전 조건에 따라 온도는 100∼220℃의 범위에서 적당하게 설정 가능하다.

드레인 순환 제어 순서는 제 1 온도센서(28)의 검출 온도가 제 1 설정 온도(TH)를 초과하거나(또는 이상으로 되거나) 제 1 설정 온도(TH)보다 낮은 제 3 설정 온도(TL) 미만(또는 이하)일 때에 제 1 순환 라인(11A)에 의한 드레인 순환을 정지하는 순서와, 제 1 압력 검출기(18)의 검출 압력이 제 1 설정 압력(PH)을 초과하면(또는 이상으로 되면) 제 1 순환 라인(11A)에 의한 드레인 순환을 행하는 순서를 포함하고 있다. 이 드레인 순환 제어 순서의 일례를 도 9에 나타낸다.

(보급수 온도 제어 순서)

보급수 온도 제어 순서는 제 2 온도센서(50)에 의한 검출 온도가 제 4 설정 온도(T4) 초과에서 순환 펌프(47)를 정지하고, 제 4 설정 온도(T4)보다 디퍼렌셜분 낮은 온도 이하에서 순환 펌프(47)를 구동하는 제어 순서이다. 이 보급수 온도 제어 순서는 순환 펌프(47)를 구동함으로써 보급수 탱크(7) 내의 수온을 균일화하여, 보다 많은 플러시 증기의 회수를 촉진함과 아울러 보급수 탱크(7) 내의 수온이 제 4 설정 온도(T4)를 초과하는 것에 의한 진동 발생 등을 방지한다. 이 보급수 온도 제어 순서의 일례를 도 10에 나타낸다.

또한, 구체적인 실시예 1의 제 1 밸브(V1)의 제어 순서, 제 2 밸브(V2)의 제어 순서, 보급수 펌프(22)의 제어 순서, 드레인 펌프(14)의 제어 순서, 제 3 밸브(V3)의 제어 순서, 제 4 밸브(V4)의 제어 순서, 제 5 밸브(V5)의 제어 순서, 순환 펌프(47)의 제어 순서는, 각각 도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10에 나타내고 있다.

<실시예 1의 기본적 동작>

(수위·드레인 온도 제어)

여기에서, 실시예 1의 수위·드레인 온도 제어 순서에 의한 동작을 도 1∼도 6에 의거하여 설명한다. 도 1을 참조하여 부하 기기(13)에 있어서는 보일러(2)로부터 공급된 증기가 액화된다. 액화된 드레인은 드레인 리턴 라인(3)을 통하여 드레인 탱크(4)에 유입되려고 한다.

도 3 및 도 4를 참조하여 시스템의 운전 스위치(도시생략)가 ON되면, 처리 스텝 S1(이하, 처리 스텝 SN을 단지 SN이라고 칭한다.), S11에 있어서 제 1 밸브(V1)을 폐쇄하고 제 2 밸브(V2)를 개방하며(제 2 개폐 상태), S2, S12로 이행하여 압력 스위치(21)가 ON되어 있는지의 여부를 판정한다. 수면계(15) 내의 압력이 이상 고압 설정 압력(후기 제 1 설정 압력(PH)보다 높은 설정 압력) 이상으로 되면, 압력 스위치(21)가 ON되므로 S2, S12에서 YES가 판정되고, S1, S11로 돌아가서 제 2 개폐 상태를 유지한다.

이렇게 해서, 드레인 탱크(4) 내의 압력이 이상 고압일 때에는 부하 기기(13)로부터의 드레인은 드레인 탱크(4)에 유입하는 것이 방지되고, 대신에 보급수 탱크(7)에 유입된다. 그 결과, 드레인 탱크(4) 내의 압력이 이상 고압이여도 부하 기기(13)의 운전을 계속하면서 드레인이 보급수 탱크(7)에 회수된다. 이 드레인의 회수는, 상술한 바와 같이 제 2 응축장치(39)를 통해서 행하여진다. 이 제 2 응축장치(39)에서는 드레인이 보급수 탱크(7)에 유입될 때에 발생하는 제 2 플러시 증기의 회수가 행해지지만, 그 상세한 동작은 후술한다.

이 때, 도 6의 S32에 있어서도 YES가 판정되므로 드레인 펌프(14)가 정지되고, 드레인 탱크(4)로부터 증기 보일러(2)로의 급수가 정지된다. 그러나, 증기 보일러(2)의 제어기(도시생략)는 드레인 탱크(4)로부터의 급수가 없는 것을 판정하면 보조 펌프(31)를 구동한다. 그 결과, 보급수 탱크(7)로부터 증기 보일러(2)로의 급수가 계속되므로 증기 보일러(2)의 운전도 계속되어, 부하 기기(13)에서의 증기의 계속 사용이 가능해진다.

도 3, 도 4에 되돌아와서 S2, S12에서 NO가 판정되면 S3, S13으로 이행하여 플로트 스위치(20)가 이상 고설정 수위[후기 제 1 설정 수위(LHH)보다 높은 설정 수위] 이상을 검출하고 있는지의 여부를 판정한다. 수면계(15) 내의 수위가 이상 고설정 수위 이상으로 되면 S3, S13에서 YES가 판정되고, S1, S11로 돌아가서 제 2 개폐 상태를 유지한다. 또한, 수위 센서(19)가 정상으로 작동하고 있을 때에는 플로트 스위치(20)가 작동할 일은 없고, S3, S13에서 YES가 판정될 일은 없다.

이와 같이 해서, 드레인 탱크(4) 내의 수위가 이상 고수위일 때에도 드레인 탱크(4) 내의 압력이 이상 고압일 때와 마찬가지로, 부하 기기(13)의 운전을 계속하면서 드레인이 보급수 탱크(7)에 회수된다. 이 때, 드레인 펌프(14)가 정지되지만, 보조 펌프(31)의 구동에 의해 증기 보일러(2)의 운전이 계속되는 것은 드레인 탱크(4) 내의 수위가 이상 고수위일 때와 마찬가지이다.

S3, S13에서 NO가 판정되면 S4, S14로 이행하고, 수위 센서(19)가 제 1 설정 수위(LHH)의 초과(LHH보다 디퍼렌셜분 높은 값)를 검출하고 있는지의 여부를 판정한다. 수면계(15) 내의 수위가 제 1 설정 수위(LHH)를 초과하면 S4, S14에서 YES가 판정되고, S1, S11로 돌아가서 제 2 개폐 상태를 유지한다.

이와 같이 해서, 드레인 탱크(4) 내의 수위가 제 1 설정 수위(LHH)를 초과하면 드레인 탱크(4) 내로의 드레인의 유입이 저지되어 드레인 탱크(4) 내가 이상 고수위가 되는 것이 방지된다. 그리고, 드레인 탱크(4) 내의 압력이 이상 고압일 때 와 마찬가지로, 부하 기기(13)의 운전을 계속하면서 드레인이 보급수 탱크(7)에 회수된다. 이 때, 드레인 펌프(14)가 정지되지만 보조 펌프(31)의 구동에 의해 증기 보일러(2)의 운전이 계속되는 것은 드레인 탱크(4) 내의 수위가 이상 고수위일 때와 마찬가지이다.

그리고, 수위 센서(19)의 검출 수위가 제 1 설정 수위(LHH) 이하를 검출하면 S4, S14에서 NO가 판정되고, S5, S15로 이행하여 온도센서(28)의 검출 온도가 제 2 설정 온도(THH)를 초과(THH보다 디퍼렌셜분 높은 값을 검출)인지의 여부를 판정한다. S5, S15에서 YES가 판정되면 S1, S11로 이행하여 제 2 개폐 상태를 유지한다. 그리고, 온도센서(28)의 검출 온도가 제 2 설정 온도(THH) 이하를 검출하면 S5, S15에서 NO가 판정되고, S6, S16으로 이행하여 제 1 밸브(V1)를 개방하고, 제 2 밸브(V2)를 폐쇄하여(제 1 개폐 상태) 부하 기기(13)로부터의 드레인이 드레인 탱크(4)에 유입된다.

이렇게 해서, S5, S15의 처리에 의해 드레인 탱크(4)에는 온도센서(28)의 검출 온도가 제 2 설정 온도(THH)를 초과하면, 드레인 탱크(4) 내에 고온의 드레인의 유입이 저지됨으로써 드레인 탱크(4) 내의 드레인 온도가 제 2 설정 온도(THH)를 초과하는 것이 저지된다. 이 드레인 유입 저지의 동작과 다음에 설명하는 보급수 펌프(22)의 제어에 의한 드레인의 냉각 동작에 의해, 드레인 탱크(4) 내의 드레인 온도의 신속한 저하가 실현된다.

다음에 보급수 펌프(22)의 동작을 도 5에 의거하여 설명한다. S21에서 보급수 펌프(22)를 정지한다. 이어서, S22에서 압력 스위치(21)가 ON인지의 여부를 판정한다. YES일 경우 S21로 이행하여 보급수 펌프(22)를 정지하고, NO일 경우 S23으로 이행하여 플로트 스위치(20)가 이상 고설정 수위를 검출하고 있는지의 여부를 판정한다.

S23에서 YES가 판정되면 보급수 펌프(22)를 정지한다. S23에서 NO가 판정되면 S24로 이행하여 수위 센서(19)가 제 1 설정 수위(LHH)(>LH)의 초과를 검출(LHH보다 디퍼렌셜분 높은 값을 검출)하고 있는지의 여부를 판정한다. YES일 경우 S21로 이행해서 보급수 펌프(22)를 정지한다.

후기와 같이, 드레인 펌프(14)의 구동에 의해 드레인 탱크(4) 내의 수위가 저하하여 검출 수위가 제 1 설정 수위(LHH) 이하로 되면 S24에서 NO가 판정되고, S25로 이행하여 제 1 온도센서(28)의 검출 온도가 제 1 설정 온도(TH)(<THH)의 초과(TH보다 디퍼렌셜분 높은 값을 검출)인지의 여부를 판정한다. 검출 온도가 제 1 설정 온도(TH)를 초과하고, S25에서 YES가 판정되면 S27로 이행하여 보급수 펌프(22)를 구동한다. 이 보급수 펌프(22)의 구동에 의해 보급수 탱크(7)로부터 저온의 보급수가 드레인 탱크(4) 내에 보급된다.

제 1 온도센서(28)의 검출 온도가 제 1 설정 온도(TH) 이하로 되고, S25에서 NO가 판정되면 S26으로 이행하여 드레인 탱크(4) 내 수위가 제 2 설정 수위(LH)를 초과(LH보다 디퍼렌셜분 높은 값을 검출)인지의 여부를 판정한다. YES가 판정되면 S21로 이행하여 보급수 펌프(22)를 정지한다. 후기와 같이, 드레인 펌프(14)의 구동에 의해 드레인 탱크(4) 내의 수위가 저하하여 수위가 제 2 설정 수위(LH) 이하로 되고, S26에서 NO가 판정되면 S27로 이행하여 보급수 펌프(22)를 구동한다. 이 보급수 펌프(22)의 구동에 의해 보급수 탱크(7)로부터 저온의 보급수가 드레인 탱크(4) 내에 보급된다.

이와 같이, 드레인 탱크(4) 내의 드레인 온도가 제 1 설정 온도(TH)를 초과하고, 드레인 탱크(4) 내의 수위가 제 1 설정 수위(LHH) 이하일 경우, 보급수 펌프(22)가 구동되어서 드레인 탱크(4) 내의 드레인의 냉각 제어(제 1 제어)가 행하여진다. 그리고, 상술한 바와 같이 드레인 탱크(4) 내의 수위가 제 1 설정 수위(LHH)를 초과하거나 드레인 온도가 제 2 설정 온도(THH) 이상으로 되면, 제 1 밸브(V1) 및 제 2 밸브(V2)를 제 2 개폐 상태로 함으로써 드레인이 보유하는 다량의 열량을 드레인 탱크(4) 내에 받아들이지 않는 제어(제 2 제어)를 행한다. 그 결과, 드레인 탱크(4) 내의 온도가 제 2 설정 온도(THH) 이상으로 되어도 제 1 제어와 제 2 제어에 의하여, 특허문헌 1의 시스템과 비교하여 단시간에 드레인 탱크(4) 내의 드레인이 냉각된다. 이것에 의해, 보급수 펌프(22)의 운전 시간을 단축할 수 있고, 절전이 가능해진다.

이어서, 드레인 펌프(14)의 동작을 도 6에 의거하여 설명한다. S31에서 드레인 펌프(14)를 정지한다. 이어서, S32로 이행하여 압력 스위치(21)가 ON인지의 여부를 판정하고, YES일 경우 S31로 이행하여 드레인 펌프(14)를 정지한다.

S32에서 NO가 판정되면 S33으로 이행하여 플로트 스위치(20)가 이상 저설정 수위 이상인지의 여부를 판정한다. YES일 경우 S31로 이행하여 드레인 펌프(14)를 정지한다. S33에서 NO가 판정되면 S34로 이행하여 센서(19)가 제 3 설정 수위(LLL) (<제 2 설정 수위(LH))의 초과(LLL보다 디퍼렌셜분 높은 값)를 검출하고 있는지의 여부를 판정한다. 판정이 NO인 경우 S31로 이행해서 드레인 펌프(14)를 정지하고, 증기 보일러(2)로의 급수를 행하지 않는다.

드레인 탱크(4) 내 수위가 제 3 설정 수위(LLL)를 초과하면 S34에서 YES가 판정되고, S35로 이행하여 압력 센서(18)가 제 2 설정 압력(PL)보다 낮은 제 3 설정 압력(PLL)을 초과(PLL보다 디퍼렌셜분 높은 값)인지의 여부를 판정한다. S35에서 제 3 설정 압력(PLL) 이하가 검출되면 NO가 판정되고, S31로 이행하여 드레인 펌프(14)를 정지한다. S35에서 YES인 경우 S36으로 이행하여 드레인 펌프(14)를 구동한다.

이와 같이, 드레인 펌프(14)는 기본적으로 드레인 탱크(4) 내의 수위가 제 3 설정 수위(LLL)를 초과이고 또한 압력이 제 3 설정 압력(PLL)을 초과의 조건에서 구동되고, 드레인 탱크(4)로부터 증기 보일러(2)에 드레인이 공급된다. 또한, 드레인 펌프(14)의 고장 정지시에는 상술한 바와 같이, 보조 펌프(31)의 구동에 의해 증기 보일러(2)의 운전이 계속된다.

(드레인 탱크 내 압력 제어)

이어서, 드레인 탱크(4) 내의 압력 제어를 설명한다. 우선, 제 3 밸브(V3)의 동작을 도 7에 의거하여 설명한다. S41에서 제 3 밸브(V3)를 폐쇄한다. 이어서, S42로 이행하여 압력 스위치(21)[제 3 작동 압력(PHH)의 초과에서 ON하고, 디퍼렌셜분 저하하면 OFF한다]가 ON인지의 여부를 판정하고, YES일 경우 S41로 이행하여 제 3 밸브(V3)를 폐쇄하고, 드레인 탱크(4) 내가 이상 고설정 압력을 초과하지 않도록 한다.

S42에서 NO가 판정되면 S43으로 이행하여 플로트 스위치(20)가 이상 저설정 수위 이하인지의 여부를 판정한다. YES일 경우 S41로 이행하여 제 3 밸브(V3)를 폐쇄한다. S43에서 NO가 판정되면 S44로 이행하여 수위 센서(19)가 제 3 설정 수위(LLL)의 초과(LLL보다 디퍼렌셜분 높은 값)를 검출하고 있는지의 여부를 판정한다. 수위가 제 3 설정 수위(LLL) 이하이고, NO인 경우 제 3 밸브(V3)를 폐쇄한다.

S44에서 YES가 판정되면 S45로 이행하여 압력 센서(18)가 이상 고설정 압력보다 낮고 제 3 설정 압력(PLL)보다 높은 제 2 설정 압력(PL)을 초과하는지(PL보다 디퍼렌셜분 높은 값)의 여부를 판정한다. YES일 경우 S41로 이행하여 제 3 밸브(V3)를 폐쇄한다. S45에서 제 2 설정 압력(PL) 이하가 검출되면 NO가 판정되고, S46으로 이행하여 제 3 밸브(V3)를 개방한다.

이와 같이, 제 3 밸브(V3)는 기본적으로 드레인 탱크(4) 내의 수위가 제 3 설정 수위(LL) 이상이고 압력이 제 2 설정 압력(PL) 미만의 조건에서 개방되고, 가압 증기 라인(9)을 통하여 드레인 탱크(4) 내에 증기를 공급하여 드레인 탱크(4) 내의 압력을 거의 제 2 설정 압력(PL)으로 유지한다.

이어서, 제 4 밸브(V4)의 동작을 도 8에 의거하여 설명한다. S51에서는 제 4 밸브(V4)를 폐쇄한다. 도 1을 참조하여, 압력 조정 밸브(29)는 드레인 탱크(4) 내의 압력이 설정 압력[이상 고설정 압력보다 낮고 제 2 설정 압력(PL)보다 높은 값] 이상으로 되면 개방되므로, 드레인 탱크(4) 내의 압력은 압력 조정 밸브(29)의 설정압력 미만으로 제어되어 있다. 그러나, 압력 조정 밸브(29)가 고장나는 등의 이유에 의해 압력이 상승하여 압력 센서(18)에 의한 검출 압력이 제 1 설정 압력(PH)[이상 고설정 압력보다 낮고, 제 2 설정 압력(PL)보다 높은 값]을 초과(PH보다 디퍼렌셜분 높은 값)하면 S52에서 YES가 판정되고, S53의 NO의 판정을 거쳐서 S54에서제 4 밸브(V4)를 개방한다.

제 4 밸브(V4)의 고장 등에 의해 압력이 더욱 상승하여 압력 스위치(21)가 이상 고압을 검출하면 압력 스위치(21)가 ON하고, S53에서 YES가 판정되어서 제 4 밸브(V4)를 폐쇄한다. 이 압력 스위치(21)가 이상 고압을 검출했을 때에는 시스템(1)을 인터록 상태로 정지하는 동작을 행한다. 제 4 밸브(V4)를 폐쇄하는 것은 인터록 동작의 일환이다. 또한, 인터록 상태로 하지 않는 경우에는, S53에서 YES가 판정되면 제 4 밸브(V4)를 개방하도록 구성할 수 있다.

S52에서 제 1 설정 압력(PH) 이하가 검출되면 NO가 판정되고, S51로 이행하여 제 4 밸브(V4)를 폐쇄한다.

이와 같이, 제 4 밸브(V4)는 기본적으로 드레인 탱크(4) 내의 압력이 제 1 설정 압력(PH)의 초과의 조건에서 개방되므로, 압력 조정 밸브(29)가 고장나도 증기 릴리프 라인(10)을 통하여 드레인 탱크(4) 내의 고압 증기를 제 1 응축장치(33)를 통해서 보급수 탱크(7) 내로 방출하여 드레인 탱크(4) 내의 이상 고압을 방지한다. 드레인 탱크(4) 내의 고압 증기에는 드레인이 드레인 탱크(4) 내에 유입될 때에 발생하는 플러시 증기와 가압 증기 라인(9)을 통해서 드레인 탱크(4)에 안내되는 가압 증기를 포함하지만, 본 발명에서는 양쪽의 증기를 제 1 플러시 증기라고 칭한다. 이 제 1 응축장치(33)에서는 제 1 플러시 증기의 회수가 행해지지만, 그 상세한 동작은 후술한다.

(플러시 증기로부터의 열회수 제어)

이어서, 드레인 탱크(4) 내에서의 제 1 플러시 증기로부터의 열회수 제어에 대하여 설명한다. 우선, 제 5 밸브(V5)의 동작을 도 9에 의거하여 설명한다. S61에서는 제 5 밸브(V5)를 폐쇄한다. 지금, 드레인 펌프(14)가 구동되고 있다고 하면, 드레인 탱크(4) 내의 드레인은 제 2 순환 라인(11B)을 통해서 순환되고, 드레인 펌프(14)의 미니멈 플로우가 확보됨과 아울러 드레인 탱크(4) 내의 드레인 온도가 균일화된다.

이어서, S62에서는 압력 스위치(21)가 ON인지의 여부를 판정하고, YES의 경우 S61로 이행하여 제 5 밸브(V5)를 폐쇄하고, 제 1 순환 라인(11A)을 통해서 드레인을 드레인 탱크(4) 내로 분출하지 않는다.

NO인 경우 S63으로 이행하여 온도센서(28)의 검출 온도가 제 2 설정 온도(THH)를 초과하였는지의 여부를 판정한다. S63에서 YES가 판정되면 S61로 이행하여 제 5 밸브(V5)을 폐쇄하고, 드레인을 드레인 탱크(4) 내로 분출하지 않는다.

S63에서 NO가 판정되면 S64로 이행하여 온도센서(28)의 검출 온도가 제 3 설정 온도(TL) 미만인지의 여부를 판정한다. S64에서 YES가 판정되면 S61로 이행하여 제 5 밸브(V5)를 폐쇄하고, 드레인을 드레인 탱크(4) 내로 분출하지 않는다. 그 이유는 다음과 같다. 드레인 탱크(4) 내의 드레인 온도가 낮은 상태에서 드레인을 분사하면 드레인 탱크(4) 내의 압력이 저하되고, 제 3 밸브(V3)가 개방되어 가압 증기 라인(9)으로부터 증기가 공급되는 것을 방지하기 때문이다.

S64에서 제 3 설정 온도(TL)를 초과하는 값(TL보다 디퍼렌셜분 높은 값)이 검출되어 NO가 판정되면, S65로 이행하여 드레인 탱크(4) 내 압력이 제 1 설정 압력(PH)을 초과(PH보다 디퍼렌셜분 높은 값)하는지의 여부를 판정한다. 제 1 설정 압력(PH) 이하가 검출되면 S65에서 NO가 판정, S61에서 제 5 밸브(V5)를 폐쇄하고, 드레인을 드레인 탱크(4) 내에 분출하지 않는다. 그 이유는 다음과 같다. 드레인 탱크(4) 내의 압력이 낮은 상태에서 드레인을 분사하면 드레인 탱크(4) 내의 압력이 더욱 저하되고, 제 3 밸브(V3)가 개방되어 가압 증기 라인(9)으로부터 증기가 공급되는 것을 방지하기 때문이다.

S65에서 제 1 설정 압력(PH)의 초과가 검출되면 YES가 판정되고, S66으로 이행하여 제 5 밸브(V5)를 개방한다. 그러면, 드레인 탱크(4) 내의 드레인은 제 1 순환 라인(11A)을 통해서 분출관(26)으로부터 드레인 탱크(4)의 기상부에 분출되고, 이 분출에 의해 드레인 탱크(4) 내의 기상부의 열을 효율적으로 회수해서 고온의 드레인을 얻을 수 있다. 이 제 1 순환 라인(11A)으로부터의 드레인 분출시에도 제 2 순환 라인(11B)을 통해서 드레인이 순환하고 있다.

이와 같이, 제 5 밸브(V5)는 기본적으로 드레인 탱크(4) 내의 드레인 온도가 제 2 설정 온도(THH) 이하이고, 또한 제 3 설정 온도(TL) 이상이며, 또한 드레인 탱크(4) 내 압력이 제 1 설정 압력(PH)을 초과의 조건에서 개방되어 분출관(26)으로부터 드레인을 분출한다. 그 결과, 드레인 온도를 필요 이상으로 높게 하지 않고 드레인 탱크(4) 내의 기상부의 열을 효율적으로 회수해서 고온의 드레인을 얻을 수 있다.

<제 1 응축장치의 동작>

이어서, 제 1 응축장치(33)의 동작을 설명한다. 드레인 리턴 라인(3)을 통해서 고온고압(예를 들면 1.2㎫)의 드레인이 드레인 탱크(4)에 유입되어 유입 드레인 압력보다 온도, 압력이 낮은(예를 들면 0.8㎫) 드레인 탱크(4)의 증기나 드레인과 접촉하면 제 1 플러시 증기가 발생한다. 이 제 1 플러시 증기가 상술한 바와 같이, 압력 릴리프 라인(10), 제 1 응축장치(33)를 통해서 보급수 탱크(7)에 유입된다.

여기에서, 순환 펌프(47)의 제어에 대하여 설명한다. 도 10을 참조하여 S71에서 순환 펌프(47)를 정지한다. S72에 있어서 제 2 온도센서(50)의 검출 온도가 T4를 초과하는 값(T4보다 디퍼렌셜분 높은 값)인지의 여부를 판정한다. YES가 판정되면 순환 펌프(47)의 정지를 계속한다. S72에서 T4 이하가 검출되면 S73으로 이행하여 순환 펌프(47)를 구동한다. 또한, 제 2 응축장치(39)의 순환 펌프(47)의 제어는 제 1 응축장치(33)의 순환 펌프(47)의 제어와 같다.

순환 펌프(47)의 구동에 의해, 도 2에 나타내는 바와 같이 보급수 탱크(7) 내 하부의 비교적 저온의 보급수가 보급수 순환 라인(48)을 통해서 살수기(37)에 안내되어 분출 구멍(37A)으로부터 샤워 형상으로 분출된다. 분출된 보급수는, 도 2 실선 화살표와 같이 접촉 열교환 부재(38A)를 향해서 낙하한다.

한편, 압력 릴리프 라인(10)로부터의 제 1 플러시 증기는 도 2 파선 화살표(X1)와 같이 접속부(40)의 분리판(40B)에 충돌하고, 방향을 전환해서 도입구(40A)로부터 혼합부(38) 내에 유입되며, 접촉 열교환 부재(38A)의 하방의 혼합부(38) 내에 충만된다. 제 1 플러시 증기에 액적이 포함되어 있을 경우에는 분리판(40B)에 충돌시에 분리되어 혼합부(38) 내 저부에 저류된다.

접촉 열교환 부재(38A)에서는 살수기(37)로부터의 보급수에 포함되는 액체 분자가 포집되어 낙하 속도가 저하된다. 제 1 플러시 증기는 접촉 열교환 부재(38A) 내에서 보급수와의 접촉 혼합에 의해 효율적으로 응축이 행하여진다. 또한, 포집된 액체 분자와 제 1 플러시 증기가 접촉할 때에는, 응축과 동시에 새로운 플러시 증기도 발생하지만, 이 플러시 증기도 접촉 열교환 부재(38A) 내에서 냉각되어 응축된다. 응축수는 혼합부(38) 내 저부에 저류된 후, 도수구(41A)로부터 도수부(41) 내로 유입되어 보급수 탱크(7)의 액상부(7A)에 안내된다.

<제 2 응축장치의 동작>

이어서, 제 2 응축장치(39)의 동작을 설명한다. 제 2 응축장치(39)의 동작은, 기본적으로는 제 1 응축장치(33)의 동작과 같지만, 유입되어 오는 유체가 제 1 응축장치(33)에서는 증기인 것에 대해서, 제 2 응축장치(39)에서는 드레인 릴리프 라인(8)을 통해서 유입되는 고온고압의 드레인인 점에서 상위하다. 이하에서는, 유입되는 유체의 상위에 의한 동작의 상위를 중심으로 설명한다.

순환 펌프(47)의 구동에 의해, 도 2에 나타내는 바와 같이 살수기(37)로부터 분출된 보급수는 도 2 실선 화살표와 같이, 접촉 열교환 부재(38A)를 향해서 낙하한다. 드레인 릴리프 라인(8)으로부터의 드레인은 액체와 증기의 2상류로 되어 있다. 드레인은 도 2 실선 화살표(X2)로 나타내는 바와 같이 압력차에 의해 접속부(40)로부터 유입되어 분리판(40B)에 충돌하고, 여기에서 액체와 기체와 분리된다. 분리된 증기는 방향을 전환해서 도입구(40A)로부터 혼합부(38) 내에 유입되고, 접촉 열교환 부재(38A)를 향해서 상승한다. 그리고, 유입된 드레인과 혼합부(38) 내의 액체 또는 증기가 접촉해서 제 2 플러시 증기가 발생한다. 분리 후의 드레인은 하방으로 낙하해서 혼합부(38) 내 저부에 저류된다. 분리된 증기 및 제 2 플러시 증기는 제 1 응축장치(33)와 마찬가지로 접촉 열교환 부재(38A)에서 응축된다. 분리판(40B)에 의한 증기의 분리에 의해 플러시 증기와 보급수의 접촉 효율을 높일 수 있다.

(실시예 1의 효과)

여기에서, 실시예 1의 효과를 설명한다. 유효 드레인 회수율을 동일하게 하고, 제 1 응축장치(33) 및 제 2 응축장치(39)를 구비하지 않는 종래의 드레인 회수 시스템(1)과 비교했을 경우, 실시예 1의 드레인 회수 시스템은 드레인 탱크(4)를 소형화할 수 있다. 이 소형화에 대해서 상세히 설명한다. 클로즈드 드레인 회수 시스템에 있어서는, 드레인 탱크(4)로부터 나가는 드레인량(제 1 드레인량)은 증기 보일러(2)의 부하 변동에 의해 결정된다. 또한, 드레인 탱크(4)에 유입되는 드레인량(제 2 드레인량)은 부하 기기(13)의 부하 변동에 의해 결정된다.

그런데, 제 1 드레인량의 변화와 제 2 드레인량의 변화에는 시간적 지연이 있으므로, 증기 보일러(2)의 부하가 급격하게 감소했을 때에 제 1 드레인량이 급격하게 감소하는 것에 대해서 제 2 드레인량은 감소하지 않으므로, 드레인 탱크(4)에서 드레인을 전부 수용할 수 없어 드레인이 오버플로우하여 버린다. 드레인이 오버플로우하면 상술한 바와 같이, 다량의 제 2 플러시 증기가 발생하고, 제 2 응축장치(39)를 구비하고 있지 않은 종래 시스템이면 플러시 증기의 열이 대기로 버려져서 열손실이 생긴다. 이 문제를 해결하기 위해서는, 드레인 탱크(4)를 대용량화할 필요가 있다.

또한, 제 1 플러시 증기는 부하 기기(13)로부터의 드레인이 드레인 탱크(4)에 유입될 때에 발생하지만, 드레인 탱크(4)가 소용량이면 압력 릴리프 라인(10)으로부터 방출되는 제 1 플러시 증기의 양이 많아진다. 제 1 응축장치(33)를 구비하고 있지 않은 종래 시스템이면, 플러시 증기의 열이 대기로 버려져서 열손실을 발생시킨다. 이 문제를 해결하기 위해서도 드레인 탱크(4)를 대용량화할 필요가 있다.

그러나, 이 실시예 1에서는 제 1 응축장치(33) 및 제 2 응축장치(39)를 구비하고 있어서 제 1 플러시 증기 및 제 2 플러시 증기를 효율적으로 회수하므로, 드레인 탱크(4)를 대용량화하지 않고, 즉 소형의 드레인 탱크(4)에 의해 열손실을 억제하는 것이 가능해진다. 덧붙여서 말하면, 소정 조건 하이지만, 실시예 1의 드레인 탱크(4)의 용량을 1(예를들면, 1000L)이라고 하면, 종래 시스템의 드레인 탱크(4)의 용량은 3.4(예를들면, 3400L)로 되는 시산(試算) 결과를 얻었다. 이 시산 결과에 의하면, 종래 시스템에서는 실시예 1을 실시하고 있는 시스템의 드레인 탱크(4)를 2.4개 삭감할 수 있다고 하는 현저한 효과를 갖는다. 또한, 이 소형화에 의해 시스템의 설치 면적을 대폭 저감할 수 있다.

실시예 2

본 발명은 상기 실시예 1에 한정되는 것은 아니고, 응축장치(33, 39)는 도 11에 나타내는 것을 채용할 수 있다. 이 실시예 2에 있어서 실시예 1과 다른 것은, 실시예 2에서는 접촉 열교환 부재(38A)를 생략함과 아울러 접속부(40) 대신에 제 2 살수기(51)을 제 1 살수기(37)의 하방에 설치한 점이다. 제 2 살수기(51)에는 제 1 살수기(37)와 마찬가지로, 드레인을 상방을 향해서 샤워 상에 분출하는 다수의 분출 구멍(51A)를 구비하고 있다.

이 실시예 2에 의하면, 순환 펌프(47)의 구동에 의해 도 11에 나타내는 바와 같이 살수기(37)로부터 분출된 보급수는, 도 11 실선 화살표와 같이 아랫쪽을 향해서 낙하한다. 한편, 드레인은 분출 구멍(51A)으로부터 분출되지만, 그 때에 혼합부(38) 내의 액체 또는 증기와 접촉해서 제 2 플러시 증기가 발생한다. 이 제 2 플러시 증기는 혼합부(38) 내에 충만되고, 낙하하는 분무 형상의 보급수와 접촉해서 응축된다. 응축수 및 플러시 증기로 되지 않은 드레인은 낙하해서 혼합부(38) 내 저부에 저류된 후, 도수구(41A)로부터 도수부(41) 내에 유입되어 보급수 탱크(7)의 액상부(7A)로 안내된다.

실시예 3

또한, 본 발명은 도 12, 도 13에 나타내는 실시예 3을 포함한다. 이 실시예 3은 혼합부(38)에 직접 제 1 플러시 증기나 드레인을 공급하지 않고, 보급수 탱크(7)에 공급하는 시스템으로 하고 있다. 그리고, 실시예 1의 응축장치(33, 39) 대신에 도 13에 나타내는 응축장치(33)를 구비하고 있다. 이 실시예 3에 있어서는, 실시예 1과 마찬가지로 접촉 열교환 부재(38A)를 살수기(37)의 하방에 설치하고 있다.

실시예 4

또한, 본 발명은 제 1 응축장치(33), 제 2 응축장치(39)의 어느 한쪽을 삭제한 시스템을 포함한다. 도 14에 나타내는 실시예 4는 제 1 응축장치(33)를 삭제한 것이며, 그 밖의 구성은 실시예 1과 같으므로 같은 구성요소에는 동일한 부호를 부여해서 그 설명을 생략한다.

실시예 5

또한, 본 발명은 제 1 응축장치(33), 제 2 응축장치(39)를 공통으로 한 도 15에 나타내는 실시예 5의 시스템을 포함한다. 이 실시예 5는 도 14의 실시예 4의 응축장치(39)에 압력 릴리프 라인(10)을 접속하고 있다. 압력 릴리프 라인(10)의 접속 위치는, 도 15에서는 도 2의 혼합부(38)로 하고 있지만, 드레인 릴리프 라인(8)으로 할 수 있다. 그 밖의 구성은 실시예 1과 같으므로 같은 구성요소에는 동일한 부호를 부여해서 그 설명을 생략한다.

실시예 6

또한, 본 발명은 도 16에 나타내는 실시예 6을 포함한다. 이 실시예 6은 드레인 탱크(4)를 경유하지 않고 드레인 리턴 라인(3)으로부터 보급수 탱크(7)로 안내되는 잉여 드레인 직접 회수수단을 구비한 실시예 1과 달리, 잉여 드레인을 드레인 탱크(4)를 경유해서 보급수 탱크(7)에 안내하는 잉여 드레인 간접 회수수단을 구비하고 있다. 이 잉여 드레인 간접 회수수단은 드레인 릴리프 라인(8)과, 드레인 릴리프 라인(8)에 설치한 제 2 밸브(V2)를 포함해서 구성되어 있다. 이 제 2 밸브(V2)는 통상은 폐쇄되어 있지만, 드레인 탱크(4) 내의 수위가 설정 수위를 초과했을 때 등에 개방되어 전부 수용할 수 없는 잉여 드레인을 보급수 탱크(7)로 안내한다.

이 실시예 6에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로 제 1 응축장치(33), 제 2 응축장치(39)를 구비하고 있다. 이 실시예 6의 제 2 응축장치(39)의 동작에 있어서 실시예 1의 제 2 응축장치(39)와 다른 것은 유입되는 드레인 온도 및 압력이 낮을뿐이며, 동작은 기본적으로는 동일하므로 그 설명을 생략한다.

1 : 드레인 회수 시스템 2 : 증기 보일러
3 : 드레인 리턴 라인 4 : 드레인 탱크
5 : 보급수 라인 6 : 드레인 공급 라인
7 : 보급수 탱크
8 : 드레인 릴리프 라인(잉여 드레인 도입 라인)
10 : 압력 릴리프 라인(증기 도입 라인)
12 : 제어기(제어 수단) 13 : 부하 기기
14 : 드레인 펌프 33 : 제 1 응축장치
34 : 혼합수단 35 : 순환수단
37 : 살수기 38 : 혼합부
38A : 접촉 열교환 부재 39 : 제 2 응축장치
40 : 접속부 (증기 분리부) 40B : 분리판
41 : 도수부 47 : 순환 펌프
48 : 순환 라인(보급수 순환 라인) V1 : 제 1 밸브(드레인 리턴 밸브)
V2 : 제 2 밸브(드레인 릴리프 밸브)

Claims (7)

1. 증기를 부하 기기에 공급하는 증기 보일러와, 드레인 리턴 라인을 통해서 상기 부하 기기로부터 배출되는 드레인을 저류하고 드레인 공급 라인을 통해서 저류한 드레인을 상기 증기 보일러에 공급하는 밀폐형의 드레인 탱크와, 보급수 라인을 통해서 보급수를 상기 드레인 탱크에 공급하는 대기 개방형의 보급수 탱크를 구비하는 클로즈드 드레인 회수 시스템으로서,
   일단 측이 상기 드레인 탱크에 접속되고, 상기 드레인 탱크 내의 제 1 플러시 증기를 상기 보급수 탱크에 도입하는 증기 도입 라인과,
   일단 측이 상기 드레인 리턴 라인에 접속되고, 상기 부하 기기로부터의 잉여 드레인을 상기 보급수 탱크에 도입하는 잉여 드레인 도입 라인과,
   상기 드레인 리턴 라인에 있어서의 상기 잉여 드레인 도입 라인의 접속부의 하류측에 설치되는 제 1 밸브와,
   상기 잉여 드레인 도입 라인에 설치되는 제 2 밸브와,
   상기 보급수 탱크에 설치되어 상기 제 1 플러시 증기 및/또는 상기 잉여 드레인으로부터 발생하는 제 2 플러시 증기를 상기 보급수 탱크 내의 보급수와 접촉시켜서 응축시키는 응축장치를 구비한 것을 특징으로 하는 클로즈드 드레인 회수 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 응축장치는 보급수를 상기 보급수 탱크 내에서 순환시키면서 상기 제 1 플러시 증기 및/또는 상기 제 2 플러시 증기와 접촉시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 클로즈드 드레인 회수 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 응축장치는 혼합수단 및 순환수단을 구비하고,
   상기 혼합수단은 살수기를 구비하고, 상기 제 1 플러시 증기 및/또는 상기 제 2 플러시 증기를 상기 살수기로부터 살수되는 보급수와 접촉시켜 응축시키는 혼합부와, 상기 혼합부의 응축수를 상기 보급수 탱크의 액상부 내로 안내하는 도수부를 포함해서 구성되고,
   상기 순환수단은 순환 펌프를 구비하고, 상기 보급수 탱크 내 하부의 보급수를 상기 살수기에 안내하는 순환 라인을 포함해서 구성되는 것을 특징으로 하는 클로즈드 드레인 회수 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 혼합부에 보급수와 플러시 증기의 접촉 열교환 부재를 설치하는 것을 특징으로 하는 클로즈드 드레인 회수 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 증기 도입 라인 및 상기 잉여 드레인 도입 라인을 구비하고,
   상기 응축장치가 상기 증기 도입 라인 및 상기 잉여 드레인 도입 라인의 상기 보급수 탱크의 접속부에 설치되는 것을 특징으로 하는 클로즈드 드레인 회수 시스템.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 잉여 드레인 도입 라인에 설치되는 응축장치는 분리판에 유입 잉여 드레인을 충돌시켜서 증기를 분리시키는 증기 분리부를 상기 혼합부의 접촉 열교환 부재의 하방에 구비하는 것을 특징으로 하는 클로즈드 드레인 회수 시스템.
7. 삭제

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