KR19990036933A - 중질유에멀션연료의 증발기계통 및 그 운전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 중질유에멀션연료를 예열기에 의해 예열한 뒤 증발기에 의해 가열하여 분리기에 인도해서 수분을 분리하고, 분리후의 수분을 상기 예열기의 예열원매체에 사용하도록한 중질유에멀션연료의 증발기계통에 있어서, 중질유연료의 연소설비에 있어서의 부하변화에 관계없이 소정의 수분분리를 가능하게 하고, 또한, 분리수분과 함께 경질분의 유분이 배출되지 않도록 하는 것을 과제로 한 것이며, 그 해결수단으로서, 중질유에멀션연료(11a)는 예열기(13)에 의해 예열한 뒤 증발기(14)에 의해 가열하여 분리기에 인도해서 수분을 분리하고, 분리후의 수분을 배관(15a)에 의해서 예열기(13)의 예열원매체에 사용하도록 한 것을 특징으로 한 것이며, 이로써, 증발기(14)의 입구온도를 일정하게 제어하고, 또, 예열기(13)에 상기 예열원매체를 인도하는 예열원매체공급용의 배관(15a)의 압력을 일정하게 제어한다. 또, 증발기(14)의 입구온도에 대한 출구온도의 차를 일정하게 제어한다. 이에 의해서 분리기(15)를 나오는 중질유속의 수분함유량을 소망치로 유지할 수 있다.

Description

중질유에멀션연료의 증발기계통 및 그 운전방법

본 발명은, 중질유에멀션연료를 가열해서 함유수분을 분리하기 위한 증발기계통과 그 운전방법에 관한 것이다.

중질유는 성상(性狀)이 고점성이기때문에, 수송이나 보관의 취급을 용이하게 하는 목적으로, 중질유연료에 미리 적정량의 수분과 계면활성제를 첨가하여, 소위 중질유에멀션연료로한다. 이 중질유에멀션연료를 보일러 등의 연소로에서 연소시키는데 있어서는, 연소효율상, 중질유에멀션연료로부터 수분을 제거하는 일이 요망된다.

중질유에멀션연료로부터 함유수분을 분리하기 위한 종래의 증발기계통이 도 7에 표시되어 있으며, 이에 대해서 설명한다. 도 7에 있어서, (11)은 탱크로서, 에멀션연료(11a)는 탱크(11)에 저장되어 있다. (12)는 펌프, (13)은 예열기, (14)는 증발기, (15)는 분리기, (16)은 가열증기공급설비, (17)은 펌프를 표시하고 있다.

이와 같은 기기를 구비한 도 7의 증발기계통에 있어서, 탱크(11)내의 수분을 함유한 에멀션연로(11a)는 펌프(12) 및 배관(11b)을 거쳐 예열기(13)에 보내게 된다. 예열기(13)내부에는 후술하는 예열원매체로서의 분리후의 가열수 또는 증기가 흐르는 전열관(13a)이 내설되고, 그 외부에 에멀션연료(11a)가 채워진다.

또한, 상기 예열원매체 및 에멀션연료(11a)는 전열관(13a)내부 또는 외부 어느 쪽을 흐르게해도 지장이 없다. 전열관(13a)외부의 에멀션연료(11a)는, 예열원매체와의 열교환에 의해 일정온도로 예열된 후, 배관(13b)을 거쳐서 또 증발기(14)에 보내게 된다. 증발기(14)내부에는 예열된 에멀션연료(11a)가 흐르는 복수개의 증발관(14a),(14b),(14c)이 배설되어 있다.

한편, 증발관(14a),(14b),(14c)의 외부에는 가열원매체로서 예를 들면 가열증기공급설비(16)로부터 배관(16a)을 거쳐서 송기(送氣)되는 가열증기에 의해서 에멀션연료(11a)는 가열되며, 한편, 감온된 가열원매체는 배관(16b)으로부터 배출된다. 이에 의해서, 증발관(14a),(14b),(14c)내부의 에멀션연료는 비등증발하고, 배관(14d)을 거쳐서 분리기(15)에 보내게 된다.

분리기(15)내부에 보내게된 에멀션연연료는 수분(증기)과 중질유연료로 분리된다. 분리기(15)에 의해 에멀션연료로부터 분리된 수분은 가열수 또는 증기상태에서 배관(15a)을 거쳐서 예열기(13)에 보내어, 상기의 예열기(13)의 전열관(13a) 내부를 흐르는 예열원으로서 이용되고 감온된 후, 배관(15b)을 개재해서 계통밖으로 배출된다.

또한, 상기 예열원으로서 사용되는 분리수이외의 잉여분의 수분은 밸브(15c) 및 배관(15d)을 개재해서 계통밖으로 추출(extraction)되어 분무용 증기 등에 이용된다. 또, 분리기(15)에 의해 수분을 분리한 중질유연료는 배관(15e) 및 펌프(17)를 개재해서 계통밖으로 뽑아 내어져, 도시생략의 탱크, 버너 등의 주요기기를 가진 연소시스템(예를 들면 보일러 등)의 연소로에서 연소된다.

증발기(14)에 투입한 가열원매체의 입열량(入熱量)을 유효하게 이용하기 위하여, 분리기(15)에 의해 에멀션연료로부터 분리한 수분을 예열원매체로서 예열기(13)에 인도하고, 그 열원을 재차 이용하는 재생열교환방식으로 하고, 또한, 될 수 있는 대로 콤팩트한 전열면적을 가진 예열기(13), 증발기(14) 등으로 구성한 설계가 채용된다.

이상 설명한 종래의 증발기계통에서는 최고의 열효율, 구성기기의 최소한의 콤팩트화설계 및 분리후 얻게된 중질유연료속의 수분이 항상 소기의 일정치로 되는 고성능의 수분분리가 되는 운용이 불가결하다.

그러나, 분리된 중질유연료를 연소시키는 상기의 연소시스템(보일러 등)에서의 중질유연료의 사용량은, 항상 일정하지 않고 보일러 등의 부하변화에 따라 변동이 부득이하게 된다. 예를 들면, 어떤 에멀션연료유량으로부터 유량을 증가시키면 시스템이 폐쇄루프이기때문에, 배관(15a)으로부터의 예열원매체량이 즉시로 증가하지 않고 예열기출구온도 등이 저하하여 운용상조건은 변화한다.

따라서, 탱크(11)로부터 예열기(13)에 보내게 되는 에멀션연료량(이하 부하라 부름)이 변화했을때에, 계통이 재생열교환방식을 채용하고 있는 관계로 열의 주고받기 지연이 발생하여 각부 온도가 변동한다. 그 결과로서, 상기 분리후 얻게 되는 중질유연료속의 수분이 항상 일정하게 되지 않고, 그 일대책으로서 각 구성기기의 열교환기의 전열면적에 상당한 여유를 가진 설계가 부득이하게 된다.

한편, 분리기(15)에 의해 분리된 수분속에는 경질분의 소량의 유분(油分)이 혼입해 있으며, 그 경질유분이 혼입된 예열원매체는 예열기(13)에 의해 열교환되나, 예열기(13)로부터 증기(가스)상태로 배출되는 경우에는, 그 증기상태의 경질유분은 수분쪽으로 분리되고, 이윽고 웅축하는 물속으로 유분이 현탁된다. 한번 물속으로 현탁된 유분은 일반의 유분처리설비로는 분리제거가 곤란하기 때문에 하천 등으로의 배수를 할 수 없게 되어, 증발기계통의 운전에 지장을 초래한다.

또 분리기(15)내부에서 감압작용이 발생하면, 증발기(14)에 의해 가열되어서 고온의 에멀션연료속의 수분이 급격히 플래시(기화)하여, 주위의 고점도 중질연료 속으로부터 용이하게 완전히 빠져 나오지 못하고, 기화한 증기의 주위를 중질유연료가 둘러싼 기포형태로 된다. 그 결과, 연료는 용적이 급증하고, 분리기(15)내부에 충만 또는 분리수분추기배관 등이 오버플로가 되어, 수분의 분리성능이 급격히 열악화, 및 계통밖으로 다량의 유분이 배출된다.

본 발명은, 종래의 중질유에멀션연료의 증발기계통이 이상과 같은 결점을 가진 것에 비추어, 중질유에멀션연료를 예열기에 의해 예열한 후 증발기에 의해 가열하여 분리기에 인도해서 수분을 분리하고, 분리후의 수분을 상기 예열기의 예열원매체로 사용하도록 한 중질유에멀션연료의 증발기계통에 있어서, 중질유연료의 연소설비에 있어서의 부하변화에 상관없이 소정의 수분분리를 가능하게 한 중질유에멀션연료의 증발기계통의 운전방법을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

또, 본 발명은, 중질유에멀션연료를 예열기에 의해 예열한 후 증발기에 의해 가열하여 분리기에 인도해서 수분을 분리하고, 분리후의 수분을 상기 예열기의 예열원매체로 사용하도록 한 중질유에멀션연료의 증발기계통에 있어서, 분리후의 수분과 함께 경질분의 유분이 배출되지 않도록 구성한 증발기계통을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

또한, 본 발명은, 증발기에 의해 가열한 중질유에멀션연료가 수분분리를 위하여 인도되는 분리기 내부에서 에멀션연료속의 수분이 플래시(Flash)해서 계통밖으로 유분이 배출되는 것을 방지 가능하게 한 분리기를 구비한 중질유에멀션연료의 증발기계통을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시형태에 의한 증발기계통의 구성을 표시한 계통도

도 2는 증발기출입구온도차와 수분분리후의 중질유연료속 수분량의 관계를 표시한 그래프

도 3은 본 발명의 제 2실시형태에 의한 증발기계통의 구성을 표시한 계통도

도 4는 본 발명의 제 3실시형태에 의한 증발기계통의 구성을 표시한 계통도

도 5는 본 발명의 제 4실시형태에 의한 증발기계통에 사용되는 분리기의 구성을 표시한 설명도

도 6은 도 5의 A-A선을 따른 횡단면도

도 7은 종래의 증발기계통의 구성을 표시한 계통도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 탱크 11a: 에멀션연료

11b, 13b, 15a, 15b, 15d, 15e, 16a, 16b: 배관

12, 17: 펌프 13, 41, 42, 43: 예열기

13a, 41a: 전열관 14: 증발기,

14a, 14b, 14c: 증발관 15: 분리기

15c: 밸브 16: 가열증기공급설비

21a, 21b, 21c, 21d: 유량제어밸브

22a, 22b: 온도검출계 23a: 압력검출기

31: 버퍼탱크 44a: 수위검출기

44b: 제어밸브 51: 송파기

52a, 52b, 52c: 수파기

소정의 수분분리를 상시 가능하게 한다고 하는 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 예열기의 출구 또는 증발기의 입구온도를 일정하게 제어하고, 예열기에 예열원매체를 인도하는 예열매체공급배관내의 압력을 일정하게 제어하고, 또한, 증발기의 입구온도에 대한 출구온도의 차를 일정하게 제어하도록한, 중질유에멀션연료의 증발기계통의 운전방법을 제공한다.

부하별화시에는, 예열기에의 에멀션연료유량이 증감하고, 각부의 온도, 압력, 유량은 이에 따라 변화하나, 본 발명의 이 운전방법에 의하면, 증발기의 입구온도, 출구온도 및 예열원매체의 배관내 압력의 급격한 변동이 회피되고, 완만한 변동으로 억제되게 된다. 그 결과, 수분분리후의 중질유연료의 함유수분의 변동을 회피하고, 부하변화시에도 증발기계통전체를 포함해서, 거의 일정하고 또한 안정된 함유수분으로 제어하는 운전이 가능해 진다.

상기한 운전방법에 사용하는 증발기계통에 있어서, 상기 예열기내부 또는 동예열기와 증발기의 사이에 예열된 팽다량(膨多量)의 에멀션연료를 저장하는 구성을 채용하면, 온도 일정한 팽다량의 에멀션연료를 미리 정장할 수 있으므로, 부하변동에 의해 예열기에의 에멀션연료의 공급량이 증감해도 증발기입구에는 소정온도의 에멀션연료를 공급할 수 있고, 그에 의해서 분리되는 중질유연료의 함유수분량을 항상 소정치로 유지할 수 있는 것으로 되어 바람직하다.

또, 본 발명은, 수분과 함께 경질유분이 배출되지 않도록 한다고 하는 상기 과제를 해결할 수 있는 증발기계통을 제공하기 위하여, 수분분리를 위하여 중질유에멀션연료를 예열하는 예열기로서, 증기를 예열원매체로 하고 수위검출기를 구비한 제 1의 열교환기와, 동 제 1의 열교환기에 유량제어밸브를 개재해서 연이어 통하게 되고 온수를 예열원매체로하는 제 2의 열교환기로 구성하는 동시에 예열해야할 중질유에멀션연료를 제 2의 열교환기로부터 제 1의 열교환기에 흐르도록 구성한 중질유에멀션연료의 증발기계통을 채용한다.

본 발명의 이 증발기계통에 의하면, 제 1의 열교환기는 증기와 고온온수, 제 2의 열교환기는 고온온수와 저온온수를 예열원매체로 한 열교교환기로 함으로써 각각의 전열특성평가가 용이해진다. 이에 의해서 증기주체의 열교환기와 온수열교환기로서의 정밀도 있는 각각의 설계를 용이하게 하여, 구조 및 코스트의 저감화를 도모할 수 있다.

또 예열기내부의 온수수위를 검출하고, 그 레벨을 제어해서, 증기상태에서의 예열매체를 흐르게 하는 배관 등에 있어서, 예열원 매체유속이 임계속도가 되지 않는 용적이 작은 온수가 흐르는 운전제어가 용이하게 가능해진다. 이와 같은 운전제어에 의해서 예열원 매체속의 경질유분이 현탁상태가 되는 것을 회피할 수 있고, 그 후의 통상의 유수(油水)처리설비에 의해서 용이하게 유분제거를 할 수 있고, 하천 등에 배출가능해진다.

또, 본 발명은, 분리기에 있어서 플래시가 발생함으로써 유분이 계통밖으로 배출되는 것을 방지한다고 하는 상기 과제를 해결하기 위하여, 증발기에 의해 가열후의 중질유에멀션연료가 인도되는 분리기의 측벽의 상하방향에 복수개의 개구를 형성하고, 그 개구부에 음파를 발신하는 송파기(送波器)와 동음파를 수신하는 수신기를 배설한 중질유에멀션연료의 증발기계통을 제공한다.

이와 같이 구성한 분리기를 채용함으로써, 분리기내부에 있어서의 기포발생현상을 미리 연속적으로 검출하는 일이 가능해지고, 그 결과, 오버플로에 의한 계통밖으로의 중질유연료의 배출을 미연에 방지할 수 있다. 또, 송파기로부터의 음파의 전파에너지에 의해서 소포(消泡)효과도 기대할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 중질유에멀션연료의 증발기계통의 운전방법 및 증발기계통에 대해서 도 1∼도 6에 표시한 실시형태에 의거해서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시형태에 있어서, 도 7에 표시한 종래의 것과 동일구성의 부분에는 설명을 간단하게 하기 위하여 동일부호가 부여되어 있다.

(제 1실시형태)

먼저, 도 1에 의해 본 발명에 의한 증발기계통의 운전방법의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1에 있어서, (21a),(21b),(21c) 및 (21d)는 유량제어밸브, (22a),(22b)는 온도검출계, (23a)는 압력검출기이다. 유량제어밸브(21a)는, 분리기(15)로부터 예열기(13)에 분리수분을 인도하는 배관(15a)에, 유량제어밸브(21b)는, 도시생략의 보조증기원으로부터 배관(15a)에 증기를 인도하는 배관에 설치되어 있다.

또, 유량제어밸브(21c)는 배관(15d)에, 유량제어밸브(21d)는 배관(16a)에 설치되어 있다. 한편, 온도검출계(22a)는, 예열기(13)의 출구 또는 증발기(14)의 입구에 있어서 배관(13b)에 설치되고, 온도검출계(22b)는 배관(14d)에 설치되어 있다. 또, 압력검출기(23a)는 배관(15a)에 설치되어 있다. 그외의 구성은, 도 7에 표시한 증발기계통의 구성과 실질적으로 동일한다.

제어밸브(21a)는, 분리기(15)에서 분리되어서 예열기(13)에 인도되는 예열원매체로서의 수분(증기)의 유량을 제어하나, 이 제어밸브(21a)는, 예열기(13)의 출구 또는 증발기(14)의 입구에 설치된 온도검출기(22a)의 신호에 의해서 개폐되고, 예열기(13)에의 예열원매체유량을 제어하여, 예열기(13)의 출구 또는 증발기(14)의 입구온도를 일정하게 조절한다. 또, 증발기(14)의 출구에 설치된 온도검출기(22b)의 신호에 의해서 제어밸브(21d)를 개폐하여 가열증기량을 제어해서, 증발기(14)의 출구온도를 소기의 일정온도로 조정한다.

한편, 예열원매체가 송기되는 배관(15a)의 압력검출기(23a)의 신호에 의해서 제어밸브(21b)는 배관(15a)내부가 압력일정해지도록, 도시생략의 보조증기원으로부터의 증기량을 조절한다. 또, 유량제어밸브(21c)는 분리기(15)로부터 발생한 배관(15a)내부의 예열원매체로서의 분리증기를 계통밖으로 추출하는 양을 제어해서 배관(15a)내부의 압력을 일정하게 조절한다.

이와 같이, 예열기(13)의 출구(증발기(14)의 입구)온도를 검출하고, 그 온도가 일정하게 되도록 제어밸브(21a)를 개폐해서, 예열기(13)입구의 예열원매체의 유량을 제어한다. 또 예열원매체를 공급하는 배관(15a)내부의 압력을 압력검출기(23a)의 신호에 의해서, 압력일정하게 되도록 제어밸브(21b),(21c)를 개폐하여, 예열원매체의 공급압력 일정하에, 증발기(14)의 입구온도를 일정하게 한 운전제어가 행하여 진다.

이 증발기(14)의 입구온도 일정의 운전제어상태하에, 증발기(14)의 출구온도를 소기온도로 제어함으로써, 도 2에 표시한 온도관계로부터 명백한 바와 같이, 중질유연료의 함유수분량을 소망의 값으로 하는 운전제어가 성립되고, 계통전체를 포함해서 일정하고 또한 안정운전이 가능해진다.

또, 부하변화시에는, 예열기(13)에의 에멀션연료유량이 증감하, 상기 각 부의 온도, 압력유량은 이에 따라 변화하나, 상기 제어운전법에 의해서, 증발기(14)의 입구온도, 출구온도 및 예열원 매체의 배관(15a)내부압력의 급격한 변동이 회피되고 완만한 변동으로 억제되게 된다. 그 결과, 수분분리후의 중질류 연료의 함유수분의 변동을 회피하고, 부하변화시에도 증발기계통 전체를 포함해서, 거의 일정하고 또한 안정된 함유수분으로 제어하는 운전이 가능해진다.

(제 2실시형태)

다음에, 도 3에 의해 제 2실형태에 대해서 설명한다. 도 3에 있어서, (31)은 버퍼탱크이며, 예열기(13)로부터 증발기(14)에 에멀션연료를 인도하는 배관(13b)의 도중에 설치되어 있다. 혹은 이 버퍼탱크(31)의 설치대신에 예열기내부의 전열관(13a)의 외부(에멀션연료가 흐르는 부분)의 용적을 팽다량으로 한 구조의 예열기를 채용해도 된다.

또한, 팽다량이란 부하변화가 발생하는 시간범위로 증발기에 공급되는 에멀션연료량의 1시간상당 또는 그 이상이다. 그 외의 구성은 도 1 및 도 7에 표시한 증발기계통과 실질적으로 동일하다. 이와 같이 도 3에 표시한 에멀션연료증발기계통에서는 예열기(13)에 의해 일정온도로 제어예열된 팽다량의 에멀션연료를 버퍼탱크(31)내부 또는 예열기(13)내부에 미리 저장할 수 있다.

분리된 중질유를 연소하는 연소시스템(보일러등)에서의 부하변화, 예를 들면, 부하증가시에는 펌프(12)의 회전수를 증가시켜, 예열기(13)에의 에멀션공급량, 즉, 에멀션증발기계에 도입되는 에멀션연료유량을 증가시키나, 상기한 바와 같이 일정온도의 에멀션연료가 사전에 팽다량저장되어 있기 때문에, 증발기(14)의 입구에 흐르는 에멀션연료온도는 부하변화의 시간범위내에서는 항상 일정하게 된다.

이와 같이, 증발기(14)의 출구온도를 일정하게 되도록 증발기(14)에 공급되는 가열원매체의 가열증기유량을 제어하는것 만으로, 도 2에 표시한 관계를 따라서 용이하게 수분분리후의 중질유연료속의 수분량을 일정하게, 즉 연소시스템에 보내게 되는 중질유연료의 유량의 증감에 상관없이 수분일정한 것을 공급하는 운용을 용이하게 도모할 수 있다.

이상과 같이, 이 제 2실시형태의 증발기계통에 있어서는, 버퍼탱크(31) 또는 예열기(13)내부에 온도 일정한 팽다량의 에멀션연료가 미리 저장되므로, 부하변화운전이 부득이해진운전, 소위 예열기(13)에의 에멀션연료의 공급량이 증감해 있는 시간범위의 운전상태일지라도 증발기(14)의 입구온도는 항상 일정하게 유지되므로, 증발기(14)의 출구온도를 소기온도로 제어함으로써, 수분분리후의 중질유연료의 함유수분치를 소기치로 용이하게 제어할 수 있다.

(제 3실시형태)

다음에, 도 4에 표시한 제 3실시형태에 의한 에멀션연료증발기계통에 대해서 설명한다. 이 제 3실시형태에 의한 증발기계통에서는, 도 1의 예열기(13)대신에 2단계이상의 예열기(41) 및 (42)를 설치하고 있다. 또한, 예열기(41) 및 (42)의 예열기는 단체(單體)또는 복수개의 병열계라도 지장없다. 또, 예열기(41)에는 예열원매체부의 수위검지기(44a) 및 제어밸브(44b)가 설치되어 있다.

예열기(41) 및 (42)의 전열특성은 이하의 작용이 되는 전열면적과 구조를 가지고 있다. 즉, 예열기(41)내의 예열원매체의 수위를 수위검출기(44a)의 신호에 의해서 제어밸브(44b)를 개폐해서 제어하고, 예열기(41)로부터는 예열원매체가 증기상태로 다음의 예열기(42)에 도입되지 않는 제어운전을 행한다.

이 결과, 분리기(15)에서 분리되어 예열기에 송기되는 예열원매체의 분리증기는 최초에 예열기(41)내부의 전열관(41a)에 들어가, 주위의 에멀션연료와의 열교환에 의해, 증기(가스)상태로부터 온수상태로 되어서 다음의 예열기(42)내부의 전열관(42a)에 도입되어, 마찬가지로 에멀션연료를 예열후 배관(15b)를 개재해서 계통밖으로 배출된다.

분리기(15)에서 분리된 예열원매체로서의 분리증기에는 경질유분의 유분이 혼입되어 있으며, 배관내유속이 수 10m/s이상 또는 임계속도에 도달한 상태를 지났을 경우에는, 예열기외부 및 계통밖으로 배출된 온수내에 함유유분이 현탁하고, 통상의 유수처리설비에서는 배수로부터 유분을 제거처리하는 것은 불가능하여, 하천 등으로의 배수를 할 수 없다.

한편, 단체예열기에서는 열효율의 면에서, 예열기내부에서는 예열원매체가 고온의 증기상태로부터 저온의 온수상태로 되는 동안에 열이용을 도모할 필요가 있으나, 예열기를 흐르는 에멀션연료량에 비례해서 교환열량이 변화한다. 이 결과, 예열원매체의 증기 및 온수상태의 천이영역의 위치가 변동한다.

증기와 온수의 열전달특성은 현저하게 달라져 있으며, 예열기의 예열원매체가 증기인지 온수인지 정하여지지 않고서는 전열면적의 정밀도 있는 설계가 곤란하며, 여유있는 설계를 행하지 않을수 없어, 구조가 커지고, 코스트가 높아진다.

이에 대해서, 본 제 3실시형태와 같이, 예열기(41)는 증기와 고온온수 예열기(42)는 고온온수와 저온온수를 예열원매체로 한 열교환기로 함으로써 각각의 전열특성평가가 용이해진다.

이에 의해서 증기주체의 열교환기와 온수에 의한 열교환기로서의 정밀도 있는 각각의 설계를 용이하게 하여, 구조 및 코스트의 저감화를 도모할 수 있다.

또 예열기내부의 온수수위를 검출하고, 그 레벨을 제어해서, 배관등 계통내에 있어서는, 증기상태에서의 예열원매체유속이 10m/s이상 또는 임계속도가 되지 않는 용적이 작은 온수가 흐르는 운전제어가 용이하게 가능해 진다. 즉, 관내부유속이 수 10m/s이하의 운전제어가 이루어지고, 예열원매체속의 경질유분이 현탁상태로 되는 것을 회피할 수 있고, 그후의 통상의 유수처리설비에 의해서 용이하게 유분제거를 할 수 있어, 하천 등에 배출가능해진다.

(제 4실시형태)

다음에, 도 5 및 도 6에 표시한 제 4실시형태에 대해서 설명한다. 도 5, 도 6은 본 발명의 증발기계통에 사용되는 분리기(15)만을 표시하고 있다. 도 5에 표시한 분리기(15)는, 그 측면의 개구부에 송파기(51) 및 수파기(52a),(52b),(52c)를 병설한 구조를 가지고 있다. 상기 송파기(51) 및 수파기(52a),(52b),(52c)는 복수조 있어도 지장없다.

분리기(15)내에서 감압작용이 발생하면, 증발기에서 가열되어서 고온의 에멀션연료속의 수분이 급격히 플래시(기화)하여, 주위의 고점도의 중질연료속으로부터 용이하게 완전히 빠져나오지 못하고, 기화한 증기의 주위를 중질유연료가 둘러싼 기포형태가 발생한다.

분리기(15)의 용기측벽개구부의 송파기(51)로부터 음파를 발신하여, 대향측벽의 개구부의 상하위치의 수파기(52a), (52b),(52c)에 의해서 수신한다. 음파는 분리기(15)내부의 공기, 에멀션연료속의 수증기 및 중질유연료를 통과할때의 속도가 다르며, 이 음파의 수신시간차를 도시생략의 계측기, 연산기에 의해 처리한다.

정상적인 운전상태에서는 분리기(15)에서 에멀션속수분(증기)과 중질유연료는 완전히 분리되고, 송파기(51)로부터 발신되는 음파가 투사되는 범위는 주체적으로 수증기만이 존재하고, 수신시간은 일정하다. 이에 반하여, 상기의 기포가 발생하면 수증기주체로 변하여 중질유연료량이 증대하고, 그 결과, 음파의 수신시간이 변화하므로, 이에 의해서 이상 운전의 기포발생현상을 미리 연속적으로 검출이 가능해지고, 그 결과, 오버플로에 의한 계통밖으로의 중질유연료의 배출을 미연에 방지할 수 있다. 한편, 상기 음파의 전파에너지에 의해서 소포효과도 기대할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 중질유에멀션연료의 증발기계통의 운전방법에서는, 예열기의 출구 또는 증발기의 입구온도를 일정하게 제어하고, 상기 예열기에 예열원 매체를 인도하는 예열원매체공급배관내부의 압력을 일정하게 제어하고, 또한, 상기 증발기의 입구온도에 대한 출구온도의 차를 일정하게 제어하는 것으로서, 이에 의하면, 부하변화시에도, 수분분리후의 중질유연료속의 함유수분의 변동을 회피할 수 있다.

또, 이 운전방법에 있어서, 상기 예열기내부 또는 동예열기와 증발기의 사이에 예열된 팽다량의 에멀션연료를 저장하는 구성을 채용함으로써, 부하변동시에도 증발기입구에 소정온도의 에멀션연료를 공급할 수 있고, 중질유연료속의 함유수분량을 용이하게 소정치로 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은, 수분을 분리해야할 중질유에멀션연료를 예열하는 예열기를, 증기를 예열원매체로하여 수위검출기를 구비한 제 1의 열교환기와, 동 제 1의 열교환기에 유량제어밸브를 개재해서 연통되고 온수를 예열원매체로 하는 제 2의 열교환기에 의해 구성하는 동시에, 예열해야 할 중질유에멀션연료를 제 2의 열교환기로부터 제 1의 열교환기에 흐르게 하도록 구성한 중질유에멀션연료의 증발기계통을 제공한다.

이 증발기계통에서는, 예열기가 되는 열교환기가 증기와 온수를 예열원매체로 하는 제 1의 열교환기와 온수만을 예열원 매체로 하는 제 2의 열교환기로 나누어져 있으므로, 전열특성평가가 용이해지고, 정밀도좋은 설계가 가능해진다. 또 예열기내부에서의 온수수위를 제어함으로써 예열원매체속의 경질유분이 현탁상태가 되는 것을 회피하는 일이 가능해진다.

또, 본 발명에 의해, 음파를 발신하는 송파기와, 그 음파를 수신하는 수신기를 배설한 분리기를 채용한 증발기계통에서는, 분리기내부에 있어서의 기포발생현상을 미리 연속적으로 검출이 가능해지고, 그 결과, 오버플로에 의한 계통밖으로의 중질유연료의 배출을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 중질유에멀션연료를 예열기에 의해 예열한 뒤 증발기에 의해 가열하여 분리기에 인도해서 수분을 분리하고, 분리후의 수분을 상기 예열기의 예열원매체에 사용하도록 한 중질유에멀션연료의 증발기계통의 운전방법에 있어서, 상기 예열기(13)의 출구 또는 상기 증발기(14)의 입구온도를 일정하게 제어하고, 상기 예열기(13)에 상기 예열원매체를 인도하는 예열원매체공급배관(15a)내부의 압력을 일정하게 제어하고, 또한, 상기 증발기(14)의 입구온도에 대한 출구온도의 차를 일정하게 제어하는 것을 특징으로 하는 중질유에멀션연료의 증발기계통의 운전방법.
2. 제 1항 기재의 운전방법을 적용하는 상기 증발기계통에 있어서, 상기 예열기(13)내부 또는 동예열기(13)와 증발기(14)의 사이에 예열된 팽다량의 에멀션연료를 저장하는 구성(31)을 채용해서 이루어진 것을 특징으로 하는 중질유에멀션연료의 증발기계통의 운전방법.
3. 중질유에멀션연료를 예열기에 의해 예열한 뒤 증발기에 의해 가열하여 분리기에 인도해서 수분을 분리하고, 분리후의 수분을 상기 예열기의 예열원매체에 사용하도록 한 중질유에멀션연료의 증발기계통에 있어서, 상기 예열기를, 증기를 예열원매체로 하고 수위검출기(44a)를 구비한 제 1의 열교환기(41)와, 동 제 1의 열교환기(41)에 유량제어밸브(44b)를 개재해서 연이어 통하게 되고 온수를 예열원매체로 하는 제 2의 열교환기(42)에 의해 구성하는 동시에 예열해야 할 중질유에멀션연료(11b)를 제 2의 열교환기(42)로부터 제 1의 열교환기(41)로 흐르게 하도록 구성한 것을 특징으로 하는 중질유에멀션연료의 증발기계통.
4. 중질유에멀션연료를 예열기에 의해 예열한 뒤 증발기에 의해 가열하여 분리기에 인도해서 수분을 분리하고, 분리후의 수분을 상기 예열기의 예열원매체에 사용하도록한 중질유에멀션연료의 증발기계통에 있어서, 상기 분리기(15)의 측벽의 상하방향에 복수개의 개구를 형성하고, 동개구부에 음파를 발신하는 송파기(51)와 동음파를 수신하는 수파기(52a),(52b),(52c)를 배설한 것을 특징으로 하는 중질유에멀션연료의 증발기계통.