特許 7087868 脱気水用ドレン回収タンク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-13

(45)【発行日】2022-06-21

(54)【発明の名称】脱気水用ドレン回収タンク

(51)【国際特許分類】

   F22D 11/00 20060101AFI20220614BHJP

【ＦＩ】

F22D11/00 H

F22D11/00 K

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018172760

(22)【出願日】2018-09-14

(65)【公開番号】P2020046087

(43)【公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-06-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】北村 祐樹

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】実開平０４－０４９７１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０４－０４９７１１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０９－０５３８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５０６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９０６５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２２Ｄ １１／００ － １１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

脱気水を貯留するタンク本体と、前記脱気水とドレンとの間で熱交換を行い、ドレン導入用内管とフラッシュ蒸気回収用外管の二重管から形成される混合装置を備える脱気水用ドレン回収タンクであって、
前記ドレン導入用内管は、上端部が前記タンク本体の外部に配置され、下端部が前記タンク本体内の気相部に配置され、
前記フラッシュ蒸気回収用外管は、上端部が前記タンク本体の外部に配置され、下端部が前記タンク本体内の液相部に配置され、
前記タンク本体の外部において、前記ドレン導入用内管と前記フラッシュ蒸気回収用外管の間に前記タンク本体の脱気水を循環させる循環ラインを備える脱気水用ドレン回収タンク。

【請求項2】

前記ドレン導入用内管と前記フラッシュ蒸気回収用外管の間に配置される脱気水拡散板を更に備える請求項１に記載の脱気水用ドレン回収タンク。

【請求項3】

前記脱気水拡散板と前記タンク本体との間に配置されるフラッシュ蒸気排気部を更に備える請求項２に記載の脱気水用ドレン回収タンク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、脱気水用ドレン回収タンクに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、給水を加熱することで蒸気を発生させる蒸気発生装置においては、蒸気発生装置を構成する缶体の内部の酸化による腐食を抑制するために、給水に含まれる溶存酸素を除去する脱気処理が行われる場合がある。このような蒸気発生装置では、脱気処理が行われた給水（脱気水）が給水タンクに貯留され、この給水タンクから缶体に給水が行われる。
また、蒸気発生装置の熱の利用効率を向上させるために、蒸気発生装置で生成され負荷機器において使用された蒸気から生じたドレン及びこのドレンから生じた蒸気（フラッシュ蒸気）を、給水タンクに貯留された脱気水を用いて凝縮させて給水タンクに回収し、再度利用する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ここで、脱気水を給水として用いる蒸気発生装置では、フラッシュ蒸気を凝縮させるときに、給水タンクの内部に空気が混入してしまうと、脱気水中の溶存酸素量が増加してしまう。そこで、特許文献１で提案された技術では、給水タンクの上方に設けられたフラッシュ蒸気回収ボックスでフラッシュ蒸気を凝縮した上で、ドレン導入管でドレンを給水タンクに導入することで、フラッシュ蒸気を凝縮させる場合における給水タンクの内部への空気の吸い込みを低減している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－０３２２２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１で提案された技術においては、ドレン導入管の上方にフラッシュ蒸気回収ボックスを設ける必要があり、装置が大型化してしまう。

【0006】

従って、本発明は、小型化を実現できる脱気水用ドレン回収タンクを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、脱気水を貯留するタンク本体と、前記脱気水とドレンとの間で熱交換を行い、ドレン導入用内管とフラッシュ蒸気回収用外管の二重管から形成される混合装置を備える脱気水用ドレン回収タンクであって、前記ドレン導入用内管は、上端部が前記タンク本体の外部に配置され、下端部が前記タンク本体内の気相部に配置され、前記フラッシュ蒸気回収用外管は、上端部が前記タンク本体の外部に配置され、下端部が前記タンク本体内の液相部に配置され、前記タンク本体の外部において、前記ドレン導入用内管と前記フラッシュ蒸気回収用外管の間に前記タンク本体の脱気水を循環させる循環ラインを備える脱気水用ドレン回収タンクに関する。

【0008】

また、前記ドレン導入用内管と前記フラッシュ蒸気回収用外管の間に配置される脱気水拡散板を更に備えることが好ましい。

【0009】

また、前記脱気水拡散板と前記タンク本体との間に配置されるフラッシュ蒸気排気部を更に備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の脱気水用ドレン回収タンクによれば、小型化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の脱気水用ドレン回収タンクを備えるボイラシステムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の脱気水用ドレン回収タンク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、本実施形態の脱気水用ドレン回収タンク１を備えるボイラシステム１００の構成を示す図である。
本明細書において、「脱気水用ドレン回収タンク」とは、脱酸素装置から導入される常温の脱気水及びドレン回収により戻ってくる高温のドレン水を収容する容器（タンク）を示す。

【0013】

本実施形態のボイラシステム１００は、蒸気発生装置としてのボイラ１１０と、負荷機器１２０と、脱気水用ドレン回収タンク１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ラインとして、蒸気供給ラインＬ１と、ドレン導入ラインＬ２と、脱気水供給ラインＬ３と、脱気水導入ラインＬ４と、を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

【0014】

ボイラ１１０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、ボイラ１１０には、後述のタンク本体１０に貯留された脱気水が給水として供給される。
負荷機器１２０は、ボイラ１１０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。

【0015】

脱気水用ドレン回収タンク１は、図１に示すように、ボイラ１１０において生成され負荷機器１２０において使用された蒸気から生じたドレン及びこのドレンから発生した蒸気（フラッシュ蒸気）を回収し、再度ボイラ１１０に供給する。脱気水用ドレン回収タンク１の詳細については、後述する。

【0016】

蒸気供給ラインＬ１は、ボイラ１１０と負荷機器１２０とを接続し、ボイラ１１０で生成された蒸気を負荷機器１２０に供給する。
ドレン導入ラインＬ２は、負荷機器１２０と脱気水用ドレン回収タンク１を構成するドレン導入用内管２１とを接続し、負荷機器１２０において蒸気が使用されて生じたドレン及びフラッシュ蒸気を脱気水用ドレン回収タンク１を構成するドレン導入用内管２１に導入する。ドレン導入ラインＬ２には、スチームトラップ９０が配置される。

【0017】

脱気水供給ラインＬ３は、脱気水用ドレン回収タンク１を構成するタンク本体１０とボイラ１１０とを接続し、タンク本体１０に貯留された脱気水をボイラ１１０に供給する。脱気水供給ラインＬ３には、給水ポンプ９１が配置されている。
脱気水導入ラインＬ４は、補給水の供給源（図示省略）と脱気水用ドレン回収タンク１を構成するタンク本体１０とを接続する。脱気水導入ラインＬ４には、上流側から下流側へ向けて、補給水ポンプ９２と脱酸素装置９３とが配置されている。脱気水導入ラインＬ４は、脱酸素装置９３で脱気された補給水即ち脱気水を、タンク本体１０に導入する。

【0018】

脱気水用ドレン回収タンク１は、タンク本体１０と、混合装置２０と、フラッシュ蒸気排気部３０と、循環ラインＬ５と、循環水収容部４０と、脱気水拡散板５０と、を備える。

【0019】

タンク本体１０は、脱気水を貯留する。タンク本体１０の上部には、点検用開口部１１と、オーバーフロー口１２と、が設けられる。

【0020】

点検用開口部１１は、タンク本体１０の上面に配置される。点検用開口部１１は、点検用開口と、この点検用開口に着脱自在に取り付けられる蓋部材と、を備える。
オーバーフロー口１２は、タンク本体１０の側面に配置される。オーバーフロー口１２は、タンク本体１０内の水位が上昇した場合にタンク本体１０内の脱気水を内部から外部へ排出する。
タンク本体１０には、貯留された脱気水の水面を覆うビーズ等の粒状浮遊物が収容されており、これら粒状浮遊物が脱気水の水面に浮遊されることで、気相部の空気が再溶存することが抑制される。

【0021】

混合装置２０は、ドレン導入用内管２１とフラッシュ蒸気回収用外管２２の二重管から形成され、脱気水とドレンとの間で熱交換を行う。

【0022】

ドレン導入用内管２１は、上端部がタンク本体１０の外部でドレン導入ラインＬ２に接続され、下端部が下方に開口するように、タンク本体１０の内部における気相部Ａに配置される。ドレン導入用内管２１は、下端部からタンク本体１０の内部にドレン及びフラッシュ蒸気を導入する。本実施形態では、ドレン導入用内管２１の下端部は、オーバーフロー口１２よりも上方に位置している。

【0023】

フラッシュ蒸気回収用外管２２は、ドレン導入用内管２１を囲むように、上下方向に延びる。フラッシュ蒸気回収用外管２２は、下部外管部２２１と、フラッシュ蒸気排気部３０を構成する中央外管部２２２と、循環水収容部４０を構成する上部外管部２２３と、を備える。
フラッシュ蒸気回収用外管２２は、ドレン導入用内管２１を介して導入されたフラッシュ蒸気を凝縮することで、フラッシュ蒸気を回収する。
下部外管部２２１は、上端部がタンク本体１０の外部でフラッシュ蒸気排気部３０（中央外管部２２２）に接続され、下端部がタンク本体１０の内部における液相部Ｗまで延びる。

【0024】

フラッシュ蒸気排気部３０は、下部外管部２２１と略同径の管状に構成された中央外管部２２２を含んで構成される。フラッシュ蒸気排気部３０（中央外管部２２２）の下端部は下部外管部２２１の上端部に接続される。フラッシュ蒸気排気部３０の側面には、外部に開放される開口が形成される。この開口には、フラッシュ蒸気逃がしライン（図示せず）が接続され、フラッシュ蒸気逃がしラインには、フラッシュ蒸気逃がし弁（図示せず）が配置される。フラッシュ蒸気排気部３０は、フラッシュ蒸気逃がし弁を開放することで、混合装置２０で凝縮されなかったフラッシュ蒸気をフラッシュ蒸気逃がしラインを介して外部に排出する。

【0025】

循環水収容部４０は、下部外管部２２１及び中央外管部２２２と略同径の管状に構成された上部外管部２２３を含んで構成される。循環水収容部４０（上部外管部２２３）の下端部は、後述の脱気水拡散板５０を介してフラッシュ蒸気排気部３０（中央外管部２２２）の上端部に接続される。循環水収容部４０（上部外管部２２３）の上端部はドレン導入用内管２１が貫通する部分を除いて閉鎖される。循環水収容部４０の側面には、循環ラインＬ５が接続される。循環水収容部４０は、循環ラインＬ５によってタンク本体１０から循環した脱気水が収容される。
尚、ドレン導入用内管２１、フラッシュ蒸気回収用外管２２等の各管の形状は、円筒に限らず、角筒（例えば四角筒）であってもよい。

【0026】

循環ラインＬ５は、タンク本体１０と循環水収容部４０とを接続し、タンク本体１０内の脱気水をドレン導入用内管２１とフラッシュ蒸気回収用外管２２の間に循環させる。循環ラインＬ５には、循環ポンプ９４が配置される。
本実施形態では、タンク本体１０の内部に貯留された脱気水の温度に基づいて循環ポンプ９４の作動が制御されている。より具体的には、タンク本体１０の内部に貯留された脱気水の温度が所定の設定温度以下の場合に循環ポンプ９４が作動し、脱気水を循環させる。また、脱気水の温度が設定温度を超えた場合に循環ポンプ９４の作動が停止し、脱気水の循環が停止される。

【0027】

脱気水拡散板５０は、ドレン導入用内管２１を囲むようにフラッシュ蒸気排気部３０の上端と循環水収容部４０の下端との間に配置される板状部材であり、多数の貫通孔５１が形成されたパンチングメタルにより構成される。脱気水拡散板５０は、循環水収容部４０に収容された脱気水を、貫通孔５１を通じて拡散された状態でフラッシュ蒸気排気部３０に供給する。

【0028】

以上の脱気水用ドレン回収タンク１によれば、ボイラ１１０で生成された蒸気が負荷機器１２０において使用されて生じたドレン及びフラッシュ蒸気は、ドレン導入ラインＬ２を流通してドレン導入用内管２１に導入される。ドレン導入用内管２１に導入されたドレン及びフラッシュ蒸気は、ドレン導入用内管２１の下端からフラッシュ蒸気回収用外管２２の内側の気相部Ａに導入される。

【0029】

フラッシュ蒸気回収用外管２２の内側の気相部Ａに導入されたドレンは落下して、タンク本体１０内の液相部Ｗに導入される。液相部Ｗに導入されたドレンは、液相部Ｗにおいて脱気水と熱交換を行う。
一方、フラッシュ蒸気回収用外管２２の内側の気相部Ａに導入されたフラッシュ蒸気には、タンク本体１０から循環ラインＬ５を流通して循環水収容部４０に収容された脱気水が、脱気水拡散板５０の多数の貫通孔５１を通じてフラッシュ蒸気排気部３０に拡散された状態で供給される。これにより、フラッシュ蒸気排気部３０に供給された脱気水は、フラッシュ蒸気排気部３０に流入しているフラッシュ蒸気と熱交換を行い、フラッシュ蒸気を凝縮させる。脱気水拡散板５０から供給された脱気水、及びフラッシュ蒸気が凝縮された凝縮水は、フラッシュ蒸気回収用外管２２を通じてタンク本体１０内の液相部Ｗに回収される。
また、フラッシュ蒸気回収用外管２２の内側に供給された脱気水により凝縮されなかったフラッシュ蒸気は、フラッシュ蒸気排気部３０から外部に排出される。本実施形態では、フラッシュ蒸気排気部３０からのフラッシュ蒸気の排出は、循環ラインＬ５による脱気水の循環が行われていない状態において行われる。即ち、循環ラインＬ５による脱気水の循環が行われている状態では、フラッシュ蒸気逃がし弁は閉止されており、フラッシュ蒸気排気部３０からのフラッシュ蒸気の排出は停止されている。そして、循環ラインＬ５による脱気水の循環が停止された状態において、フラッシュ蒸気逃がし弁が開放され、フラッシュ蒸気排気部３０からのフラッシュ蒸気の排出が行われる。

【0030】

タンク本体１０内の脱気水は、脱気水供給ラインＬ３を流通してボイラ１１０に供給される。タンク本体１０内の水位が低下した場合には、脱酸素装置９３で脱気された補給水が脱気水導入ラインＬ４を流通して液相部Ｗに導入される。

【0031】

以上説明した本実施形態の脱気水用ドレン回収タンク１によれば、以下のような効果を奏する。

【0032】

脱気水用ドレン回収タンク１は、脱気水を貯留するタンク本体１０と、脱気水とドレンとの間で熱交換を行い、ドレン導入用内管２１とフラッシュ蒸気回収用外管２２の二重管から形成される混合装置２０を備える。ドレン導入用内管２１は、上端がタンク本体１０の外部に配置され、下端部がタンク本体１０内の気相部Ａに配置される。フラッシュ蒸気回収用外管２２は、上端部がタンク本体１０の外部に配置され、下端部がタンク本体１０内の液相部Ｗに配置される。脱気水用ドレン回収タンク１は、タンク本体１０の外部において、ドレン導入用内管２１とフラッシュ蒸気回収用外管２２の間にタンク本体１０の脱気水を循環させる循環ラインＬ５を備える。

【0033】

そのため、ドレン導入用内管２１を囲むように配置されるフラッシュ蒸気回収用外管２２において、フラッシュ蒸気を凝縮して脱気水にするようにしたので、フラッシュ蒸気を回収するための装置を別途設ける必要がなく、混合装置２０の省スペース化を実現できる。結果として、脱気水用ドレン回収タンク１の小型化を実現できる。また、ドレン導入用内管２１の下端が気相部Ａに配置されており、液相部Ｗに達していない。これにより、フラッシュ蒸気が直接液相部Ｗに導入されないので、フラッシュ蒸気が液相部Ｗで凝縮することに起因するウォーターハンマー（振動）の発生を抑制できる。
また、フラッシュ蒸気回収用外管２２の下端部を液相部Ｗに位置させたため、フラッシュ蒸気回収用外管２２の内部において液相部Ｗの水面にゆらぎが生じた場合にも、このゆらぎがフラッシュ蒸気回収用外管２２の外側の液相部Ｗの水面に伝わることを防げる。よって、液相部Ｗの水面がゆらぐことによる脱気水と空気との接触の増加を防げるので、脱気水中の溶存酸素量の増加を抑制できる。

【0034】

また、脱気水用ドレン回収タンク１は、ドレン導入用内管２１とフラッシュ蒸気回収用外管２２の間に配置される脱気水拡散板５０を更に備える。これにより、脱気水拡散板５０により脱気水を拡散させた状態でフラッシュ蒸気回収用外管２２の内部の気相部Ａに導入されたフラッシュ蒸気と接触させることができる。よって、簡単な構成で脱気水とフラッシュ蒸気とを効果的に接触させることができるので、脱気水用ドレン回収タンク１をより小型化できる。

【0035】

また、脱気水用ドレン回収タンク１は、脱気水拡散板５０とタンク本体１０との間に配置されるフラッシュ蒸気排気部３０を更に備える。これにより、脱気水を供給することで凝縮させられなかったフラッシュ蒸気を脱気水用ドレン回収タンク１から外部に排出させられるので、脱気水用ドレン回収タンク１の安全性を向上させられる。

【0036】

以上、本発明の脱気水用ドレン回収タンク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、脱気水用ドレン回収タンク１を、一台のボイラにより構成されるボイラシステム１００に適用したが、これに限らない。即ち、脱気水用ドレン回収タンクを、複数台のボイラにより構成されるボイラシステムに適用してもよい。

【0037】

また、本実施形態では、脱気水拡散板５０をパンチングプレートにより構成して脱気水をフラッシュ蒸気に供給したが、これに限らない。即ち、脱気水用ドレン回収タンクを、脱気水を噴霧する噴霧装置を含んで構成し、噴霧装置により脱気水をフラッシュ蒸気に噴霧してもよい。

【符号の説明】

【0038】

１ 脱気水用ドレン回収タンク
１０ タンク本体
１１ 点検用開口部
１２ オーバーフロー口
２０ 混合装置
２１ ドレン導入用内管
２２ フラッシュ蒸気回収用外管
３０ フラッシュ蒸気排気部
４０ 循環水収容部
５０ 脱気水拡散板
９０ スチームトラップ
９１ 給水ポンプ
９２ 補給水ポンプ
９３ 脱酸素装置
９４ 循環ポンプ
１００ ボイラシステム
１１０ ボイラ
１２０ 負荷機器
Ｌ１ 蒸気供給ライン
Ｌ２ ドレン導入ライン
Ｌ３ 脱気水供給ライン
Ｌ４ 脱気水導入ライン
Ｌ５ 循環ライン
Ａ 気相部
Ｗ 液相部

【図1】