(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ボイラにおいて生成され負荷機器において用いられた蒸気が凝縮して生じたドレンを高温、高圧の状態で回収して前記ボイラに供給するクローズド方式のドレン回収装置であって、
円筒状に形成されると共に、高さ方向が水平方向に沿うように配置される上側ドレンタンクと、
前記上側ドレンタンクの下方に、高さ方向が鉛直方向に沿うように配置される円筒状の下側ドレンタンクと、
前記上側ドレンタンクの下部と前記下側ドレンタンクの上部とを接続し上側ドレンタンクの内部空間と下側ドレンタンクの内部空間とを連通させる第1連結部と、を備えるドレン回収装置。
前記ドレン供給配管は、前記下側ドレンタンクの周面の下部側における底面から所定高さ上方の位置で該下側ドレンタンクに接続される請求項4に記載のドレン回収装置。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明のドレン回収装置の好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態のドレン回収装置1を含んで構成されるボイラシステム100の構成を示す図である。
本実施形態のボイラシステム100は、
図1に示すように、ボイラ装置110と、オープンタンク120と、クローズド方式のドレン回収装置1(
図1の破線に囲まれた部分)と、を備える。また、ボイラシステム100は、これらの機器を接続し、蒸気又は水が流通する複数のラインを備える。具体的には、ボイラシステム100は、ラインとして、第1蒸気供給ラインL1と、ドレン回収ラインL2と、ドレン供給ラインL3と、第2蒸気供給ラインL4と、フラッシュ蒸気ラインL5と、補給水ラインL6と、ドレン返送ラインL7と、ドレン逃がしラインL8と、を備える。
【0016】
ボイラ装置110は、
図1に示すように、貫流ボイラ111と、この貫流ボイラ111で生成された蒸気が集合される蒸気ヘッダ112と、貫流ボイラ111と蒸気ヘッダ112とを連結する連結管113と、を備える。
【0017】
貫流ボイラ111は、内部に供給された給水を燃焼ガスにより加熱して蒸気を生成する。本実施形態では、貫流ボイラ111(複数の水管)には、後述のドレン回収装置1により回収されたドレンが給水として供給される。
【0018】
図1に示すように、貫流ボイラ111で生成された蒸気は、連結管113を通って蒸気ヘッダ112に供給される。蒸気ヘッダ112は、貫流ボイラ111で生成された蒸気を貯留し、負荷機器130に供給する。
負荷機器130は、貫流ボイラ111で生成された蒸気を熱源として利用し、加熱対象物との間で熱交換を行う。
【0019】
オープンタンク120は、大気に開放されている。このオープンタンク120は、貫流ボイラ111に供給される補給水を貯留する。また、オープンタンク120には、ドレン回収装置1においてドレンから発生したフラッシュ蒸気が導入される。
【0020】
ドレン回収装置1は、貫流ボイラ111により生成された蒸気が負荷機器130で利用されることで凝集して生じたドレンを高温高圧の状態で回収し、この回収したドレンを給水として再び貫流ボイラ111に供給する。ドレン回収装置1の詳細については、後述する。
【0021】
第1蒸気供給ラインL1は、蒸気ヘッダ112と負荷機器130とを接続し、ボイラ111で生成された蒸気を負荷機器130に供給する。
ドレン回収ラインL2は、負荷機器130とドレン回収装置1とを接続し、負荷機器130で発生したドレンをドレン回収装置1に供給する。このドレン回収ラインL2には、負荷機器130において発生したドレンを排出し、かつ、蒸気の排出を防ぐスチームトラップ23、逆止弁24及びエア駆動バルブ25が配置される。
【0022】
ドレン供給ラインL3は、ドレン回収装置1と貫流ボイラ111とを接続し、ドレン回収装置1に回収されたドレンを貫流ボイラ111に供給する。
以上のドレン供給ラインL3には、後述のドレンポンプ70及びドレン供給弁32が配置される。
ドレンポンプ70は、ドレン回収装置1から供給されたドレンを昇圧して貫流ボイラ111側に送り出す。ドレン供給弁32は、モータバルブにより構成される。
【0023】
第2蒸気供給ラインL4は、蒸気ヘッダ112とドレン回収装置1とを接続する。この第2蒸気供給ラインL4は、貫流ボイラ111で生成された蒸気をドレン回収装置1に供給し、ドレン回収装置1の内部の圧力を調節する。第2蒸気供給ラインL4には、圧力調整弁41及びエア駆動バルブ42が配置される。
【0024】
フラッシュ蒸気ラインL5は、ドレン回収装置1とオープンタンク120とを接続し、ドレン回収装置1で発生したフラッシュ蒸気をオープンタンク120に排出する。このフラッシュ蒸気ラインL5には、圧力調整弁54が配置されている。圧力調整弁54は、ドレン回収装置1の内部の圧力が所定の圧力を超えた場合に、フラッシュ蒸気をオープンタンク120側に逃がして、ドレン回収装置1の内部の圧力を低下させる。
【0025】
補給水ラインL6は、オープンタンク120とドレン回収装置1とを接続し、オープンタンク120に貯留された水をドレン回収装置1に供給する。補給水ラインL6には、ポンプ61が配置されている。
【0026】
ドレン返送ラインL7は、ドレン供給ラインL3とドレン回収装置1とを接続する。より具体的には、ドレン返送ラインL7の上流側(基端側)の端部は、ドレン供給ラインL3におけるドレンポンプ70とドレン供給弁32との間に接続される。ドレン返送ラインL7の下流側の端部は、後述の上側ドレンタンク10に接続されるラインと、後述の下側ドレンタンク20に接続されるラインとに分岐している。上側ドレンタンク10に接続されるラインには、モータバルブ71が配置され、下側ドレンタンク20に接続されるラインには、オリフィス72が配置される。
【0027】
ドレン返送ラインL7は、ドレン供給ラインL3を流通するドレンの一部又は全部を、ドレン回収装置1に戻す。より詳細には、下側ドレンタンク20に接続されるラインからは、ドレン回収装置1の液相部にドレンが循環され、上側ドレンタンク10に接続されるラインからは、ドレン回収装置1の気相部にドレンが循環される。このドレン返送ラインL7では、液相部に循環されるドレンの流量を、オリフィス72により調整してドレン回収装置1に貯留されるドレンの温度を均一化させつつ、気相部に循環させるドレンにより、ドレン回収装置1の内部で発生するフラッシュ蒸気を回収している。
【0028】
ドレン逃がしラインL8は、ドレン回収ラインL2とオープンタンク120とを接続する。このドレン逃しラインL8は、ドレン回収装置1に回収されるドレンが過剰になる場合に、ドレン回収ラインL2を流通するドレンをオープンタンク120に逃がす。ドレン逃がしラインL8には、エア駆動バルブ26が配置される。
【0029】
次に、ドレン回収装置1の詳細について、
図2及び
図3を参照しながら説明する。
ドレン回収装置1は、
図2及び
図3に示すように、上側ドレンタンク10と、下側ドレンタンク20と、第1連結部30と、第2連結部40と、ドレン回収配管50と、ドレン供給配管60と、ドレンポンプ70と、ドレン返送配管80と、を備える。
【0030】
上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20は、耐圧性を有する圧力容器である。これら上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20は、いずれも高さが直径よりも高い円筒状であり、かつ、高さ方向の両端部が外方に膨出した形状の蓋部材により塞がれた形状に構成される。
【0031】
上側ドレンタンク10は、高さ方向が水平方向に沿うように配置される。この上側ドレンタンク10には、ドレン導入部11及び上側ドレン返送部12が形成される。ドレン導入部11は、上側ドレンタンク10の一方の端部に形成された開口により構成される。このドレン導入部11には、後述のドレン回収配管50の先端部が接続される。上側ドレン返送部12は、上側ドレンタンク10の周面における上側に位置する部分に形成された開口により構成される。この上側ドレン返送部12には、後述のドレン返送配管80(上側ドレン返送配管81)の先端部が接続される。
【0032】
下側ドレンタンク20は、高さ方向が鉛直方向に沿うように配置される。この下側ドレンタンク20には、ドレン導出部21及び下側ドレン返送部22が形成される。ドレン導出部21は、下側ドレンタンク20の周面における下部側であって下側ドレンタンク20の底面から所定高さ(例えば32cm)の位置に形成された開口により構成される。このドレン導出部21には、後述のドレン供給配管60の基端部が接続される。このように、ドレン導出部21を、下側ドレンタンク20の底面よりも上方に形成することで、ドレン供給配管60から導出されるドレンに、下側ドレンタンク20の底部に溜まった汚れや塵が含まれることを防げる。
下側ドレン返送部22は、下側ドレンタンク20の周面における高さ方向の略中央部に形成された開口により構成される。この下側ドレン返送部22には、後述のドレン返送配管80(下側ドレン返送配管82)の先端部が接続される。
【0033】
本実施形態では、上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20は、同じ直径の円筒状に形成される。また、上側ドレンタンク10の高さは、下側ドレンタンク20の高さよりも高く形成される。
上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20は、例えば、所定の長さに切断した鋼管の両端部に蓋部材を接合することにより製造される。
【0034】
第1連結部30は、上側ドレンタンク10と下側ドレンタンク20とを接続し、上側ドレンタンク10の内部空間と下側ドレンタンク20の内部空間とを連通させる。より具体的には、第1連結部30は、上側ドレンタンク10の周面における下側と、下側ドレンタンク20の上端部とを接続する。
【0035】
第2連結部40も、上側ドレンタンク10と下側ドレンタンク20とを接続し、上側ドレンタンク10の内部空間と下側ドレンタンク20の内部空間とを連通させる。より具体的には、第2連結部40は、第1連結部30よりも細径の配管により構成される。そして、この第2連結部40の上端側は、上側ドレンタンク10の周面における下側に接続され、第2連結部40の下端側は、下側ドレンタンク20の周面におけるドレン導出部21が形成された位置と略同じ高さの位置に接続される。本実施形態では、第2連結部40の上端側は、第1連結部30と上側ドレンタンク10との接続部分よりも上側ドレンタンク10の他端側(ドレン導入部11が形成された側とは反対側)に接続される。
【0036】
ドレン回収配管50は、ドレン回収ラインL2の一部、及びドレン逃がしラインL8の一部を構成する。ドレン回収配管50は、回収配管部51と、逃し配管部52と、バイパス配管部56と、回収配管部51に配置され回収配管部51の流路を開閉させる上述のエア駆動バルブ25と、逃し配管部52に配置され逃し配管部52の流路を開閉させる上述のエア駆動バルブ26と、バイパス配管部56に配置されバイパス配管部56の流路を開閉させるバルブ55と、を備える。回収配管部51の先端側は、ドレン導入部11に接続される。逃し配管部52の先端側は、ドレン逃がしラインL8に接続される。
以上のドレン回収配管50によれば、バルブ25、26に不具合が生じた場合にはバイパス配管部56のバルブ55を開き、ドレンをドレン逃がしラインL8に排出する。バルブ25を開き、バルブ26を閉止した状態では、ドレン回収ラインL2を流通するドレンは、回収配管部51を通って上側ドレンタンク10に回収される。一方、バルブ25を閉止しバルブ26を開いた状態では、ドレン回収ラインL2を流通するドレンは、逃し配管部52を通ってドレン逃がしラインL8に排出され、オープンタンク120に送られる。
【0037】
ドレン供給配管60は、ドレン供給ラインL3の一部を構成する。このドレン供給配管60の基端側は、ドレン導出部21に接続される。
ドレンポンプ70は、ドレン供給配管60に配置される。ドレンポンプ70はドレン供給配管60を流通するドレンを昇圧して送り出す。
【0038】
ドレン返送配管80は、ドレン返送ラインL7を構成する。このドレン返送配管80は、上側ドレン返送配管81と、下側ドレン返送配管82と、を備える。
上側ドレン返送配管81及び下側ドレン返送配管82の基端側は、それぞれ、ドレン供給配管60におけるドレンポンプ70よりも下流側に接続される。
上側ドレン返送配管81の先端側は、上側ドレン返送部12に接続され。下側ドレン返送配管82の先端側は、下側ドレン返送部22に接続される。
【0039】
以上のドレン返送配管80によれば、ドレン供給配管60を流通するドレンの少なくとも一部は、上側ドレン返送配管81を通って上側ドレンタンク10に噴霧される。また、一部は、下側ドレン返送配管82を通って下側ドレンタンク20に返送される。
【0040】
ドレン回収配管50、ドレン供給配管60、ドレンポンプ70及びドレン返送配管80は、下側ドレンタンク20の側方に配置される。
【0041】
以上のドレン回収装置1によれば、ドレン回収ラインL2を流通するドレンは、ドレン回収配管50(回収配管部51)を通ってドレン導入部11から上側ドレンタンク10に導入される。上側ドレンタンク10に導入されたドレンは、第1連結部30を通って下側ドレンタンク20に収容される。即ち、本実施形態では、第1連結部30は、第2連結部40よりもドレン導入部11側に配置されているので、ドレン導入部11から上側ドレンタンク10に導入されたドレンは、主として第1連結部30から下側ドレンタンク20に移送される。これにより、第1連結部30を介して下側ドレンタンク20にドレンが導入されることに伴い下側ドレンタンク20の水面が乱れた場合においても、第2連結部40の水面は穏やかに保たれる。
【0042】
回収されるドレンの量が増加すると、下側ドレンタンク20の水位は上昇していき、下側ドレンタンク20が満水になると、ドレンは、上側ドレンタンク10にも収容される。ここで、本実施形態では、上側ドレンタンク10の高さ方向が水平方向に沿うように配置されている。これにより、上側ドレンタンク10にドレンが収容された状態において、収容されたドレンの量の変動に対する水位の変動を抑制できる。
【0043】
上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20に収容されたドレンを貫流ボイラ111に供給する場合には、ドレンは、下側ドレンタンク20に形成されたドレン導出部21からドレン供給配管60(ドレン供給ラインL3)に供給される。ドレン供給配管60を流通するドレンは、ドレンポンプ70により昇圧されて貫流ボイラ111に供給される。また、ドレン供給配管60を流通するドレンの一部は、ドレン返送配管80(ドレン返送ラインL7)を通ってドレン回収装置1に返送(循環)される。
【0044】
以上説明した本実施形態のドレン回収装置1によれば、以下のような効果を奏する。
【0045】
(1)ドレン回収装置1を、円筒状の上側ドレンタンク10と、円筒状の下側ドレンタンク20と、これら上側ドレンタンク10と下側ドレンタンク20とを連結する第1連結部30と、を含んで構成し、上側ドレンタンク10を高さ方向が水平方向に沿うように配置し、下側ドレンタンク20を高さ方向が鉛直方向に沿うように配置した。これにより、上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20それぞれの大きさをコンパクトにできるので、回収できるドレンの容量を確保しつつ、ドレン回収装置1の設置の自由度を高められる。よって、ドレンタンクを単一のタンクにより構成した場合に比して、ドレン回収装置1の設置スペースを小さくできる。
【0046】
具体的には、例えば、ドレン容量500lのドレン回収装置を上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20により構成した場合、それぞれのタンクの大きさは以下のようになる。
上側ドレンタンク:底面の直径50.8cm、高さ(長さ)164.9cm、板厚9mm
下側ドレンタンク:底面の直径50.8cm、高さ(長さ)126.4cm、板厚9mm
一方、同容量のドレン回収装置を単一のドレンタンクにより構成した場合、ドレンタンクの大きさは以下のようになる。
ドレンタンク:底面の直径72.4cm、高さ(長さ)150cm、板厚12mm
ここで、
図2に示すように、上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20によりドレン回収装置1を構成した場合には、上側ドレンタンク10の下方かつ下側ドレンタンク20の周囲の空間に各種配管や制御装置(図示せず)を配置できるので、単一のドレンタンクによりドレン回収装置を構成した場合に比してドレン回収装置の設置スペースを小さくできる。
【0047】
また、上側ドレンタンク10を高さ方向が水平方向に沿うように配置し、下側ドレンタンク20を高さ方向が鉛直方向に沿うように配置した。これにより、上側ドレンタンク10にドレンが収容された状態において、収容されたドレンの量の変動に対する水位の変動を抑制できる。また、縦長の下側ドレンタンク20によってドレン回収装置1の水位を高く維持できる。よって、ドレンポンプ70を安定して運転させられ、ドレンポンプ70の容量を小さくできる。また、ドレン回収装置1と貫流ボイラ111との水位差を大きくできるので、ドレン回収装置1から貫流ボイラ111へのドレンの供給にかかる動力(ドレンポンプ70にかかる負荷)を低減できる。
【0048】
また、上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20それぞれの大きさをコンパクトにできるので、圧力容器である上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20の製造コストを低減できる。即ち、既製のサイズの鋼管を用いて上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20を製造できるので、ドレン回収装置1の製造コストを低減できる。また、上述のように、単一のドレンタンクを用いた場合に比して、鋼管(鋼板)の板厚を薄く構成できる点においてもドレン回収装置1の製造コストを低減できる。
【0049】
(2)上側ドレンタンク10の直径を、下側ドレンタンク20の直径と等しく構成した。これにより、一つのサイズの鋼管から上側ドレンタンク10及び下側ドレンタンク20を製造できるので、ドレン回収装置1の製造コストをより低減できる。
【0050】
(3)ドレン回収装置1を、上側ドレンタンク10に形成されるドレン導入部11と、上側ドレンタンク10と下側ドレンタンク20とを連結する第2連結部40と、を含んで構成した。これにより、ドレン導入部11を第1連結部30側に形成することで、上側ドレンタンク10に導入されたドレンを、第1連結部30を介して下側ドレンタンク20に移送させられる。よって、下側ドレンタンク20にドレンが移送されるときに下側ドレンタンク20の水面が乱れた場合であっても、第2連結部40においては水面を乱すことなく穏やかに保てる。その結果、この第2連結部40の水位を利用して下側ドレンタンク20の水位を測定することで、下側ドレンタンク20の水位を正確に把握できる。
【0051】
(4)ドレン回収装置1を、ドレン供給配管60と、このドレン供給配管60に配置されたドレンポンプ70と、ドレン供給配管60を流通するドレンの一部を返送するドレン返送配管80と、を含んで構成した。これにより、クローズド方式のドレン回収装置1をよりコンパクトに構成できるので、クローズド方式のボイラシステム100の適用範囲をより拡げられる。
【0052】
(5)ドレン回収配管50、ドレン供給配管60、ドレンポンプ70及びドレン返送配管80を、下側ドレンタンク20の側方に配置した。これにより、上側ドレンタンク10の下方かつ下側ドレンタンク20の側方の空間にドレン回収配管50、ドレン供給配管60、ドレンポンプ70及びドレン返送配管80を配置できるので、ドレン回収装置1をよりコンパクトに構成できる。
【0053】
(6)ドレン導出部21を、下側ドレンタンク20の底面よりも上方に形成した。これにより、ドレン供給配管60から導出されるドレンに、下側ドレンタンク20の底部に溜まった汚れや塵が含まれることを防げる。また、下側ドレンタンク20を縦長形状としたので、ドレン導出部21を下側ドレンタンク20の底面よりも上方に形成しても、利用できないドレンの量を少なくできる。
【0054】
以上、本発明のドレン回収装置1の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、ボイラシステム100を、一台の貫流ボイラ111により構成したが、これに限らない。即ち、ボイラシステムを、複数台の貫流ボイラを含んで構成してもよい。
【0055】
また、本実施形態では、上側ドレンタンク10を高さ方向が水平方向に一致するように配置したがこれに限らない。即ち、上側ドレンタンクを、高さ方向が水平方向に対してわずかに傾くように配置してもよい。例えば、上側ドレンタンクを、第1連結部の位置が第2連結部の位置よりも下方に位置するようにわずかに傾けて配置してもよい。
【0056】
また、本実施形態では、上側ドレンタンク10の直径と下側ドレンタンク20の直径とを同じ大きさに構成したが、これに限らない。即ち、上側ドレンタンクの直径と下側ドレンタンクの直径とは異なっていてもよい。
【0057】
また、本実施形態では、バルブとしてエア駆動バルブやモータバルブを用いたが、これに限らず、バルブの種類は適宜変更してもよい。