JP2015102251A - フラッシュ蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上流側の蒸気利用設備における瞬間的なドレン量増大に対応できる、合理的な設計の、フラッシュ蒸気発生装置を提供する。【解決手段】回収ライン３はフラッシュタンク２をバイパスして、回収ラインと排出ライン５とを接続するバイパスライン６が設けられており、バイパスラインには、バイパスラインを開閉するバイパス弁６１が設けられており、排出ラインには、フラッシュタンクの水位に基づき、その開度が制御される排出弁５１が設けられており、制御手段は、水位検知手段２１によるフラッシュタンクの水位が所定範囲内にある場合に、排出弁の開度を制御するようになっており、フラッシュタンクの水位には、所定範囲を超える第１警報値Ａ１が設定されており、制御手段は、水位検知手段によるフラッシュタンクの水位が第１警報値Ａ１以上となる場合、バイパス弁を全開とする。【選択図】図１

Description

本発明は、上流側の蒸気利用設備から回収したドレンを再蒸発させてフラッシュ蒸気と温水とに分離すると共に、前記フラッシュ蒸気を下流側の蒸気利用設備に供給する、フラッシュ蒸気発生装置に関するものである。

従来、特許文献１、２に示されるように、フラッシュ蒸気発生装置は、上流側の蒸気利用設備からのドレンをフラッシュタンクに回収するようになっていた。

特開２０１２−７７６２号公報 特開２００９−１９８０３８号公報

通常、上流側の蒸気利用設備の稼働時には、瞬間的に、定常時の数倍のドレンがフラッシュタンクへ流入することがある。フラッシュ蒸気発生装置では、上記のような瞬間的なドレン量増大に対応するために、フラッシュ蒸気発生装置の配管径や弁を、相当な余裕を持った設計にする必要があった。

そこで、本発明は、上流側の蒸気利用設備における瞬間的なドレン量増大に対応できる、合理的な設計の、フラッシュ蒸気発生装置を提供することを目的とする。

本発明は、上流側の蒸気利用設備から回収したドレンを再蒸発させてフラッシュ蒸気と温水とに分離すると共に、前記フラッシュ蒸気を下流側の蒸気利用設備に供給する、フラッシュ蒸気発生装置であって、前記ドレンを前記フラッシュ蒸気と前記温水とに分離するフラッシュタンクと、前記ドレンを前記フラッシュタンクに回収する、回収ラインと、
前記フラッシュタンクから、前記フラッシュ蒸気を、前記下流側の蒸気利用設備に供給する、供給ラインと、前記フラッシュタンクから、前記温水を排出する、排出ラインと、前記フラッシュ蒸気発生装置の作動を制御する、制御手段と、前記フラッシュタンクの水位を検知する水位検知手段と、を備えており、前記回収ラインには、前記フラッシュタンクをバイパスして、前記回収ラインと前記排出ラインとを接続する、バイパスラインが設けられており、前記バイパスラインには、前記バイパスラインを開閉するバイパス弁が設けられており、前記排出ラインには、前記フラッシュタンクの水位に基づき、その開度が制御される排出弁が設けられており、前記制御手段は、前記水位検知手段による前記フラッシュタンクの水位が所定範囲内にある場合に、前記排出弁の開度を制御するようになっており、前記フラッシュタンクの水位には、前記所定範囲を超える第１警報値が設定されており、前記制御手段は、前記水位検知手段による前記フラッシュタンクの水位が前記第１警報値以上となる場合、前記バイパス弁を全開とするようになっていることを特徴とする。

前記構成によれば、制御手段は、水位センサによって検知されるフラッシュタンクの水位が第１警報値以上となる場合、バイパス弁を全開とするようになっているので、上流側の蒸気利用設備における瞬間的なドレン量増大に対応できる。そして、瞬間的なドレン量増大に対応するために、フラッシュ蒸気発生装置の配管径や弁を大きくする必要はなく、フラッシュ蒸気発生装置を合理的に設計することができる。

本発明は、更に、次のような構成を備えるのが好ましい。
（１）前記制御手段は、前記バイパス弁を所定時間開放し、その後閉止するようになっている。
（２）前記制御手段は、前記フラッシュタンクの水位が前記所定範囲内になると、前記バイパス弁を閉止するようになっている。
（３）前記フラッシュタンクの水位には、前記第１警報値を超える第２警報値が設定されており、前記制御手段は、前記フラッシュタンクの水位が前記第２警報値以上となる場合、前記バイパス弁を全開とし、その状態を維持するようになっている。

前記構成（１）によれば、制御手段は、バイパス弁を所定時間開放し、その後閉止するようになっているので、瞬間的なドレン量増大に対応後、円滑にドレンをフラッシュタンクに受け入れることができる。

前記構成（２）によれば、制御手段は、フラッシュタンクの水位が所定範囲内になると、バイパス弁を閉止するようになっているので、瞬間的なドレン量増大に対応して、フラッシュタンクの水位を通常の制御範囲内に戻してから、ドレンをフラッシュタンクに受け入れることができる。

水位検知手段によって検知されるフラッシュタンクの水位が第１警報値を超える第２警報値以上となる場合、その原因は、瞬間的なドレン量増大による水位の増加というよりもフラッシュ蒸気発生装置側のトラブルによる水位の増加であることが想定される。前記構成（３）によれば、制御手段は、バイパス弁を閉止状態に復帰させず、全開状態に維持するようになっているので、ドレン排出を維持した状態で、フラッシュ蒸気発生装置の点検、手入れに円滑に移行することができる。

要するに本発明によると、上流側の蒸気利用設備における瞬間的なドレン量増大に対応できる、合理的な設計の、フラッシュ蒸気発生装置を提供できる。

本発明の実施形態に係るフラッシュ蒸気発生装置の概略構成図である。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るフラッシュ蒸気発生装置の概略構成図である。フラッシュ蒸気発生装置１は、上流側の蒸気利用設備１１から回収したドレンを再蒸発させてフラッシュ蒸気と温水とに分離すると共に、フラッシュ蒸気を下流側の蒸気利用設備１２に供給するようになっている。上流側の蒸気利用設備１１は、ボイラ等から供給される蒸気を熱媒として利用するものであり、例えば熱交換器等から構成されている。下流側の蒸気利用設備１２は、フラッシュ蒸気発生装置１から供給される蒸気を熱媒として利用するものであり、例えば熱交換器等から構成されている。

フラッシュ蒸気発生装置１は、上流側の蒸気利用設備１１から回収したドレンをフラッシュ蒸気と温水とに分離するフラッシュタンク２と、ドレンをフラッシュタンク２に回収する回収ライン３と、フラッシュタンク２からフラッシュ蒸気を下流側の蒸気利用設備１２に供給する供給ライン４と、フラッシュタンク２から温水を排出する排出ライン５と、を備えている。供給ライン４には、供給ライン４を開閉する供給弁４１が設けられており、排出ライン５には、排出ライン５を開閉する排出弁５１が設けられている。

回収ライン３には、上流側の蒸気利用設備１１からのドレンに含まれる不純物等をろ過するためのストレーナ３１が設けられている。そして、回収ライン３において、ストレーナ３１の上流側であって、上流側の蒸気利用設備１１の下流側には、フラッシュタンク２をバイパスして、回収ライン３と排出ライン５とを接続するバイパスライン６が設けられている。バイパスライン６には、バイパスライン６を開閉するバイパス弁６１が設けられている。なお、フラッシュ蒸気発生装置１は、フラッシュ蒸気発生装置１の作動を制御する制御手段（図示せず）を備えている。

バイパス弁６１は、電動弁であり、フラッシュ蒸気発生装置１の運転を停止した時（運転スイッチのオフ操作を行った時）、フラッシュタンク２にドレンが流れ込むことを防止するため、すなわち、フラッシュ蒸気発生装置１を保護するため、運転スイッチのオフ操作を行った時に自動的に開放状態となるようになっている。また、バイパス弁６１は、停電時等の電源遮断時にも自動的に開放状態となるよう、バッテリ駆動式となっている。そして、バイパス弁６１は、運転スイッチのオフ操作を行った時に、付属の電動モータによって漸次開放される。また、電源遮断時にも、バッテリ駆動によって漸次開放される。なお、バイパス弁６１は、停電時等の電源遮断時に自動的に開放状態となるよう、スプリングリターン式となっていても良い。

バイパスライン６には、バイパス弁６１の点検、手入れを行うために、バイパス弁６１をバイパスする手動弁６２が設けられている。手動弁６２は、例えば、玉形弁である。

フラッシュタンク２は、フラッシュタンク２の水位を検知する水位検知手段として、水位センサ２１及びフロートスイッチ２２を備えている。制御手段は、水位センサ２１によって検知されるフラッシュタンク２の水位が所定範囲内（第１基準値Ｌ１と第２基準値Ｌ２との間）となるよう、排出ライン５に設けられた排出弁５１の開度を制御するようになっている。なお、排出弁５１は電動弁である。さらに、制御手段は、水位センサ２１によって検知されるフラッシュタンク２の水位が、前記所定範囲内を超える第１警報値Ａ１以上となると、バイパス弁６１を開放するようになっている。制御手段は、バイパス弁６１を開放後、所定時間経過すると、バイパス弁６１を閉止するようになっている。

また、制御手段は、フロートスイッチ２２によって検知されるフラッシュタンク２の水位が第１警報値Ａ１を超える第２警報値Ａ２以上となると、バイパス弁６１を開放するようになっている。この場合、制御手段は、所定時間の経過によってバイパス弁６１を閉止することはなく、フラッシュ蒸気発生装置１は、インターロックがかかって停止した状態となり、高水位警報が発せられる。

バイパスライン６において、ストレーナ３１の上流側には、ストレーナ３１の上流側における回収ライン３の圧力を検知する圧力検知手段（圧力センサ３２）が設けられている。本実施形態では、圧力センサ３２は、バイパスライン６に設けられているが、回収ライン３に設けられても良い。制御手段は、ストレーナ３１の詰まり等により回収ライン３の圧力が上昇し、圧力センサ３２が所定圧力（第１設定圧力）以上を検知すると、バイパス弁６１を開放するようになっている。

また、制御手段は、フラッシュ蒸気発生装置１の運転が停止されると、バイパス弁６１を漸次開放するようになっている。上述したように、フラッシュ蒸気発生装置１の運転が停止されると、バイパス弁６１は、付属の電動モータによって漸次開放されるようになっている。バイパス弁６１を漸次開放する具体的な手段としては、通常バイパス弁６１が全閉状態から全開状態までにかかる時間（例えば１〜２秒程度）に対して、より時間（例えば５秒程度以上）をかけて全開状態とすることが考えられる。

さらに、制御手段は、フラッシュ蒸気発生装置１の運転が停止されると、排出弁５１を全開とするようになっている。排出弁５１を全開とすることによって、バイパス弁６１を開放した際に排出弁６１等にかかる圧力を緩和することができる。

フラッシュ蒸気発生装置１は、次のように作動するようになっている。

上流側の蒸気利用設備１１において、熱媒として利用されて潜熱を失った蒸気の一部は、凝縮してドレンとなって排出される。排出されたドレンは、回収ライン３を介して、フラッシュタンク２に送られる。排出されたドレンに含まれる不純物等は、回収ライン３に設けられたストレーナ３１でろ過される。なお、通常、バイパス弁６１は閉止されており、上流側の蒸気利用設備１１から排出されたドレンは全量フラッシュタンク２に送られるようになっている。

フラッシュタンク２は、上流側の蒸気利用設備１１から受け入れたドレンを再蒸発させて、フラッシュ蒸気と温水とに分離する。フラッシュタンク２で生成されたフラッシュ蒸気は、供給ライン４を介して、下流側の蒸気利用設備１２に供給される。

また、フラッシュタンク２で生成された温水は、排出ライン５を介して、オープンタンク（図示せず）等に排出される。なお、排出ライン５に設けられた排出弁５１は、フラッシュタンク２に設けられた水位センサ２１による水位の検知結果に基づいて、その開度が調整されており、その結果、フラッシュタンク２の水位が第１基準値Ｌ１と第２基準値Ｌ２との間に位置するよう、制御されるようになっている。

フラッシュ蒸気発生装置１が作動中において、水位センサ２１がフラッシュタンク２の水位が第１警報値Ａ１以上であることを検知すると、制御手段は、全閉状態にあるバイパス弁６１を開放する。これにより、フラッシュタンク２の水位は低下するので、制御手段は、バイパス弁６１を開放後、所定時間経過するとバイパス弁６１を閉止する。

また、フラッシュ蒸気発生装置１が作動中において、フロートスイッチ２２がフラッシュタンク２の水位が第２警報値Ａ２以上であることを検知すると、制御手段はバイパス弁６１を開放する。この場合、フラッシュタンク２の水位が第２警報値Ａ２以上であるので、瞬間的なドレン量増大による水位の増加というよりもフラッシュ蒸気発生装置１側のトラブルによる水位の増加であることが想定される。このため、制御手段は、バイパス弁６１を閉止状態に復帰させず、全開状態に維持する。そして、フラッシュ蒸気発生装置１は、インターロックがかかって停止した状態となり、高水位警報が発せられる。

また、フラッシュ蒸気発生装置１が作動中において、圧力センサ３２が第１設定圧力以上を検知すると、制御手段は、全閉状態にあるバイパス弁６１を全開とする。そして、ドレンの回収は、オープンタンク（図示せず）等での回収に切り換えられる。このとき、フラッシュ蒸気発生装置１は、インターロックがかかって停止状態となる。現場の装置管理者は、圧力上昇の原因（ストレーナ３１の詰まり等）を調査して、それを解消し、インターロックをリセットして、フラッシュ蒸気発生装置１を再び稼働状態にする。

フラッシュ蒸気発生装置１の運転が停止されると、制御手段は、バイパス弁６１を漸次開放し、同時に、排出弁５１を一時的に全開とする。すなわち、排出弁５１は、フラッシュ蒸気発生装置１の運転が停止されると一旦全開とされるが、漸次開放されるバイパス弁６１が全開となった後は閉止される。なお、上述した、圧力センサ３２が第１設定圧力以上を検知した場合にも、制御手段は、この制御を行うことができる。

前記構成のフラッシュ蒸気発生装置１によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）制御手段は、水位センサ２１によって検知されるフラッシュタンク２の水位が第１警報値Ａ１以上となる場合、バイパス弁６１を全開とするようになっているので、上流側の蒸気利用設備１１における瞬間的なドレン量増大に対応できる。そして、瞬間的なドレン量増大に対応するために、フラッシュ蒸気発生装置１の配管径や弁を大きくする必要はなく、フラッシュ蒸気発生装置１を合理的に設計することができる。

（２）制御手段は、バイパス弁６１を所定時間開放し、その後閉止するようになっているので、瞬間的なドレン量増大に対応後、円滑にドレンをフラッシュタンク２に受け入れることができる。

（３）フロートスイッチ２２によって検知されるフラッシュタンク２の水位が第１警報値Ａ１を超える第２警報値Ａ２以上となる場合、その原因は、瞬間的なドレン量増大による水位の増加というよりもフラッシュ蒸気発生装置１側のトラブルによる水位の増加であることが想定される。このため、制御手段は、バイパス弁６１を閉止状態に復帰させず、全開状態に維持するようになっている。その結果、ドレン排出を維持した状態で、フラッシュ蒸気発生装置１の点検、手入れに円滑に移行することができる。

（４）制御手段は、圧力センサ２１が第１設定圧力以上を検知すると、バイパスライン６に設けられたバイパス弁６１を開放するようになっているので、回収ライン３における圧力上昇による上流側の蒸気利用設備１１への影響を回避できる。

バイパス弁６１は、実施形態に応じて、回収ライン３とバイパスライン６との接続箇所に、三方弁として設けられることも可能である。この三方弁を切り換えることによって、回収ライン３を経由したフラッシュタンク２への流れを維持するか、又はバイパスライン６への流れに切り換えるか、を制御することができる。

上記実施形態では、フラッシュ蒸気発生装置１は、１つのフラッシュタンク２を備えているが、フラッシュタンクは１つに限定されず、複数のフラッシュタンクを備えていても良い。その場合、バイパスライン及びバイパス弁は、フラッシュタンク毎に設けられても良く、また、フラッシュ蒸気発生装置全体に対してそれぞれ１つずつ設けられても良い。

上記実施形態では、フラッシュタンク２は、フラッシュタンク２の水位を検知する水位検知手段として、所定範囲内の水位（第１基準値Ｌ１と第２基準値Ｌ２）及び第１警報値Ａ１の水位を検知する水位センサ２１、及び、第２警報値Ａ２の水位を検知するフロートスイッチ２２を備えているが、水位検知手段として水位センサのみ又はフロートスイッチのみを備えていても良い。この場合、水位センサ又はフロートスイッチによって、所定範囲内の水位、第１警報値の水位、第２警報値の水位を検知する。

上記実施形態では、水位センサ２１がフラッシュタンク２の水位が第１警報値Ａ１以上であることを検知すると、制御手段は、全閉状態にあるバイパス弁６１を開放し、その後、所定時間経過するとバイパス弁６１を閉止するようになっている。しかし、制御手段が、所定時間の経過ではなく、フラッシュタンク２の水位が所定値以下、例えば、第２基準値Ｌ２以下（であり第１基準値Ｌ１以上）となると、バイパス弁６１を閉止するようにしても良い。本構成でも、瞬間的なドレン量増大に対応後、円滑にドレンをフラッシュタンク２に受け入れることができる。なお、制御手段は、フロートスイッチ２２によって検知されるフラッシュタンク２の水位が第１警報値Ａ１を超える第２警報値Ａ２以上となると、バイパス弁６１を開放するようになっているが、この場合は、上記実施形態と同様、フラッシュタンク２の水位の低下によってバイパス弁６１を閉止することはない。

本発明は、上記実施形態で説明した構成には限定されず、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱することなく、当業者が考え得る各種変形例を含むことができる。

本発明では、上流側の蒸気利用設備における瞬間的なドレン量増大に対応できる、合理的な設計の、フラッシュ蒸気発生装置を提供できるので、産業上の利用価値が大である。

１ フラッシュ蒸気発生装置
２ フラッシュタンク ２１ 水位センサ ２２ フロートスイッチ
３ 回収ライン ３１ ストレーナ ３２ 圧力センサ
４ 供給ライン ４１ 供給弁
５ 排出ライン ５１ 排出弁
６ バイパスライン ６１ バイパス弁 ６２ 手動弁
１１ 上流側の蒸気利用設備
１２ 下流側の蒸気利用設備

Claims (4)

1. 上流側の蒸気利用設備から回収したドレンを再蒸発させてフラッシュ蒸気と温水とに分離すると共に、前記フラッシュ蒸気を下流側の蒸気利用設備に供給する、フラッシュ蒸気発生装置であって、
   前記ドレンを前記フラッシュ蒸気と前記温水とに分離するフラッシュタンクと、
   前記ドレンを前記フラッシュタンクに回収する、回収ラインと、
   前記フラッシュタンクから、前記フラッシュ蒸気を、前記下流側の蒸気利用設備に供給する、供給ラインと、
   前記フラッシュタンクから、前記温水を排出する、排出ラインと、
   前記フラッシュ蒸気発生装置の作動を制御する、制御手段と、
   前記フラッシュタンクの水位を検知する水位検知手段と、を備えており、
   前記回収ラインには、前記フラッシュタンクをバイパスして、前記回収ラインと前記排出ラインとを接続する、バイパスラインが設けられており、
   前記バイパスラインには、前記バイパスラインを開閉するバイパス弁が設けられており、
   前記排出ラインには、前記フラッシュタンクの水位に基づき、その開度が制御される排出弁が設けられており、
   前記制御手段は、前記水位検知手段による前記フラッシュタンクの水位が所定範囲内にある場合に、前記排出弁の開度を制御するようになっており、
   前記フラッシュタンクの水位には、前記所定範囲を超える第１警報値が設定されており、
   前記制御手段は、前記水位検知手段による前記フラッシュタンクの水位が前記第１警報値以上となる場合、前記バイパス弁を全開とするようになっていることを特徴とする、フラッシュ蒸気発生装置。
   
2. 前記制御手段は、前記バイパス弁を所定時間開放し、その後閉止するようになっている、請求項１記載のフラッシュ蒸気発生装置。
   
3. 前記制御手段は、前記フラッシュタンクの水位が前記所定範囲内になると、前記バイパス弁を閉止するようになっている、請求項１記載のフラッシュ蒸気発生装置。
   
4. 前記フラッシュタンクの水位には、前記第１警報値を超える第２警報値が設定されており、
   前記制御手段は、前記フラッシュタンクの水位が前記第２警報値以上となる場合、前記バイパス弁を全開とし、その状態を維持するようになっている、請求項１〜３のいずれか１つに記載のフラッシュ蒸気発生装置。

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