JP2009150603A - 脱気水用給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】循環水とフラッシュ蒸気のミキシングを行うフラッシュボックスを用いて直接フラッシュ蒸気を回収する熱回収システムにおいて、大半のフラッシュ蒸気を回収しつつ、酸素の再溶存リスクという課題を解消することが可能な脱気水用給水装置を提供する。
【解決手段】脱気水５を貯留し、この脱気水５を蒸気発生装置１に給水する給水タンク２と、側面に給水タンク２の気相部３５に開口する第１通気孔１９が形成され、下端開口部が給水タンク２内の脱気水５中に没し、給水タンク２内の脱気水５の循環水及び蒸気発生装置１から発生するドレンを導入させるフラッシュボックス１４とを備え、蒸気発生装置１において発生する蒸気の一部をフラッシュボックス１４内に導入し、第１通気孔１９から給水タンク２の気相部３５に蒸気を放出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気ボイラ等の蒸気発生装置に脱気水を供給する脱気水用給水装置に関する。

蒸気発生装置においては、缶内に給水するボイラ水中に空気が溶存していると、空気中に含まれる酸素により缶内が腐食されやすいため、蒸気発生装置への給水においては、予め脱酸素装置で水中に溶存する酸素を除去する脱気処理が行われる場合がある。脱気処理された脱気水は給水タンクに貯留され、給水タンクから蒸気発生装置に供給される。また、蒸気発生装置の燃費節減のため、熱交換器等で使用した後の蒸気を給水タンクに回収して給水タンク内の水温を上昇させるようにした脱気水用給水装置も知られている。

この種の熱回収システムを採用した脱気水用給水装置として、下端開口部が給水タンクの水中に没する混合ボックスを給水タンクに取付け、この混合ボックスの上部に、脱気水の循環水及び蒸気発生装置からのドレンを導入するようにした装置がある。この装置では、混合ボックス内にドレンを開放し、そこで発生するフラッシュ蒸気と、循環ポンプから送られてくる循環水をミキシングし、フラッシュ蒸気の熱回収を行うようになっている。このような、混合ボックスを用いる熱回収システムは、直接フラッシュ蒸気を回収でき、熱回収システムとしては有効である（特許文献１参照）。
実用新案公開平４−４９７１１号公報

特許文献１に記載されている脱気水用給水装置における蒸気回収システムでは、循環ポンプで循環する循環水とフラッシュ蒸気とをミキシングしている場合、フラッシュ蒸気の回収量が多くなると、それだけ循環水の量も増えるため、混合水が１００℃未満に低下するという現象が生じることがある。混合水が１００℃未満になった場合、混合ボックスの通気孔から給水タンクの気相部の空気を吸い込み、この空気が給水タンク内の脱気水中に混入し、脱気水の溶存酸素量（ＤＯ値：脱気水中の酸素濃度）が増加するおそれがある。このような空気の吸い込みの現象をなくするために、混合ボックスの通気孔をなくすることが考えられるが、通気孔をなくすると、給水タンク内の温度が１００℃以上になると、タンク振動が発生し、給水タンクが破損する虞がある。

そこで、循環水とフラッシュ蒸気のミキシングを行うフラッシュボックスを用いて直接フラッシュ蒸気を回収する熱回収システムにおいて、大半のフラッシュ蒸気を回収しつつ、再溶存リスクという課題を解消することが可能な脱気水用給水装置が求められている。以上のことが本発明の課題である。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、循環水とフラッシュ蒸気のミキシングを行うフラッシュボックスを用いて直接フラッシュ蒸気を回収する熱回収システムにおいて、大半のフラッシュ蒸気を回収しつつ、酸素の再溶存リスクという課題を解消することが可能な脱気水用給水装置を提供することを目的とする。

本発明者は、給水タンクの気相部に蒸気を充満させて気相部の空気を蒸気パージすることにより、フラッシュボックスへの空気の吸い込みをほとんどなくし、脱気水への溶存酸素の量を大きく減少させ得ることを見出し、これに基づいて、以下のような新たな脱気水用給水装置を発明するに至った。

（１） 脱気水を貯留し、この脱気水を蒸気発生装置に給水する給水タンクと、側面に前記給水タンクの気相部に開口する第１通気孔が形成され、下端開口部が前記給水タンク内の脱気水中に没し、前記給水タンク内の脱気水の循環水及び前記蒸気発生装置から発生するドレンを導入させるフラッシュボックスとを備えた脱気水用給水装置であって、前記蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を前記フラッシュボックス内に導入し、前記第１通気孔から前記給水タンクの気相部に蒸気を放出することを特徴とする脱気水用給水装置。

（２） 前記蒸気発生装置において発生する蒸気を熱交換器を介してドレン回収ラインを通過させ、該ドレン回収ラインの途中から分岐された分岐ラインから一部の蒸気を取り出して前記フラッシュボックスに導入することを特徴とする（１）に記載の脱気水用給水装置。

（３） 前記蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を該蒸気発生装置から直接取り出して、前記フラッシュボックスに導入することを特徴とする（１）に記載の脱気水用給水装置。

（４） 側面に前記フラッシュボックス内に開口する第２通気孔が形成され、下端開口部が前記給水タンク内の脱気水中に没し、上端開口部が前記循環水及びドレンの導入部に対向するように前記フラッシュボックス内に２重管としてのミキシングパイプが設けられ、前記蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を導入する導入口が前記ミキシングパイプの側面に対向していることを特徴とする（１）に記載の脱気水用給水装置。

（５） 脱気水を貯留し、この脱気水を蒸気発生装置に給水する給水タンクと、下端開口部が前記給水タンク内の脱気水中に没し、前記給水タンク内の脱気水の循環水及び前記蒸気発生装置から発生するドレンを導入させるフラッシュボックスとを備えた脱気水用給水装置であって、前記蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を前記給水タンクの気相部に導入することを特徴とする脱気水用給水装置。

（６） 前記蒸気発生装置において発生する蒸気を熱交換器を介してドレン回収ラインを通過させ、該ドレン回収ラインの途中から分岐された分岐ラインから一部の蒸気を取り出して前記給水タンクの気相部に導入することを特徴とする（５）に記載の脱気水用給水装置。

（７） 前記蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を該蒸気発生装置から直接取り出して、前記給水タンクの気相部に導入することを特徴とする（５）に記載の脱気水用給水装置。

本発明によれば、循環水とフラッシュ蒸気のミキシングを行うフラッシュボックスを用いて直接フラッシュ蒸気を回収する熱回収システムにおいて、大半のフラッシュ蒸気を回収しつつ、酸素の再溶存リスクという課題を解消することが可能な脱気水用給水装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の脱気水用給水装置は、脱気水を貯留し、この脱気水を蒸気発生装置に給水する給水タンクを備えている。この給水タンクには、側面に給水タンクの気相部に開口する第１通気孔が形成されたフラッシュボックスが取付けられている。このフラッシュボックスの下端開口部は給水タンク内の脱気水中に没し、給水タンク内の脱気水の循環水、及び蒸気発生装置から発生するドレンを上部に導入させ、ドレンから発生するフラッシュ蒸気と循環水とをフラッシュボックスの上部の混合室において混合する。蒸気発生装置において発生する蒸気の一部をフラッシュボックス内における下部のフラッシュ室に導入し、フラッシュ室の側壁に形成された第１通気孔から給水タンクの気相部に蒸気を放出し、気相部に蒸気を充満させる。これにより、蒸気パージにより気相部内の空気は給水タンクの排気口から排出されることになり、第１通気孔からフラッシュ室内に気相部の空気を吸い込んで、脱気水中の溶存酸素を増大させるというリスクが回避される。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態による脱気水用給水装置のシステム構成図、図２は、第１実施形態におけるドレン回収装置の断面図である。

図１に示すように、本発明の脱気水用給水装置は、蒸気発生装置１に脱気水を供給する給水タンク２と、この給水タンク２に脱気水を導入する脱気水流入管３と、給水タンク２の上部に取付けられたドレン回収装置４とを備えている。給水タンク２に脱気水流入管３から流入する脱気水５を貯留し、給水ライン６を介して脱気水を蒸気発生装置１に供給する。給水タンク２の上部には排気口７が設けられ、排気口７から排気ライン８を介して給水タンク２内の気相部３５の空気が排気される。排気ライン８には、圧力計９及び気相部３５内の温度を監視する温度センサ１０が設けられ、温度センサ１０からの検知信号は制御盤１１に送信されるようになっている。給水タンク２の下部には、給水タンク２の脱気水５の温度を監視する温度センサ１２が設けられ、この温度センサ１２からの検知信号も制御盤１１に送信されるようになっている。

図１及び図２に示すように、ドレン回収装置４は、給水タンク２の上部に取付けられたフラッシュボックス１４を備え、このフラッシュボックス１４の下端開口部１４ｃは、脱気水５中に没している。フラッシュボックス１４の中間には仕切板１５が設けられ、フラッシュボックス１４内の上部を混合室１４ａ、下部をフラッシュ室１４ｂに仕切っている。この仕切板１５の中央にミキシングパイプ１３が２重管として取付けられ、ミキシングパイプ１３の上端は混合室１４ａに向けて開口し、下端は脱気水５中に没している。フラッシュ室１４ｂの側壁には第１通気孔１９が形成され、ミキシングパイプ１３の側壁には第１通気孔１９より下方に位置する第２通気孔２９が形成されている。

フラッシュボックス１４の混合室１４ａには、上部に循環水シャワー管１６が配置され、その下部にドレン水シャワー管１７が配置されている。循環水シャワー管１６には、給水タンク２の下部から循環水ライン１８を介して脱気水の循環水が供給される。循環水ライン１８には循環ポンプ２０、弁２１、２２、流量計２３、圧力計２４等が設けられている。循環ポンプ２０は制御盤１１によりオンオフ制御されるようになっている。ドレン水シャワー管１７には、蒸気発生装置１から熱交換器２５及びスチームトラップ４１を通過したドレンが通過するドレン回収ライン２６を介してドレンが供給される。ドレン回収ライン２６には弁２７が設けられている。

ドレン回収ライン２６には、熱交換器２５と弁２７の間から分岐する分岐ライン２８が接続されている。分岐ライン２８の先端は、フラッシュボックス１４のフラッシュ室に設けられた導入口（ソケット）３０に接続されている。分岐ライン２８には弁３１及び圧力計３２、３３が設けられている。

次に、作用を説明する。蒸気発生装置１で発生した蒸気は熱交換器２５を通った後、ドレンとしてドレン回収ライン２６からドレン水シャワー管１７に供給され、ドレン水シャワー管１７から混合室１４ａにフラッシュ蒸気として噴出される。

脱気水流入管３から流入した脱気水５は給水タンク２に貯留される。なお、脱気水５の水面には粒状浮遊物３４を浮遊させている。制御盤１１からの信号により、循環ポンプ２０がオンすると、脱気水は循環水として循環水ライン１８から循環水シャワー管１６に供給され、循環水シャワー管１６から噴出し、フラッシュ蒸気とミキシングして混合水が生成され、その混合水はミキシングパイプ１３から落下し、脱気水５中に流入する。この際、混合水中のフラッシュ蒸気は第２通気孔２９からフラッシュ室１４ｂに放出され、フラッシュ蒸気の通過によるドレン回収装置４の振動を防止する。

ドレン回収ライン２６からの分岐ライン２８を介して、ドレンの一部がフラッシュボックス１４の導入口３０からフラッシュ室１４ｂに流入する。フラッシュ室１４ｂに充満したフラッシュ蒸気は、第１通気孔１９から給水タンク２の気相部３５に流入し、気相部３５にフラッシュ蒸気が充満するとともに、気相部３５に存在していた空気は蒸気パージにより排気口７から排出される。

従来は、ドレンの回収量が多くなると、ミキシングするための循環水も多くなるため、混合水の温度が低くなり、この混合水の温度が１００℃未満になった場合、フラッシュ室１４ｂより気相部３５の温度の方が高くなり、そのため、第１通気孔１９から気相部３５の気体をフラッシュ室１４ｂ内に吸い込むという現象が起こる。本実施形態では、分岐ライン２８から導入された高温のフラッシュ蒸気がフラッシュ室１４ｂに充満して第１通気孔１９から気相部３５に噴出するため、第１通気孔１９から気相部３５の空気を吸い込むことが防止される。

さらに、本実施形態においては、蒸気パージにより、気相部３５の空気はパージされ、気相部３５は蒸気で満されているため、仮に、ミキシングパイプ１３内の温度が１００℃未満になったとしても、第１通気孔１９から第２通気孔２９へ吸い込む気体はほとんどが蒸気であり、そのため、フラッシュ室１４ｂから空気（酸素）が脱気水５中に流入することは防止される。

給水タンク２内の脱気水５の温度は、温度センサ１２により常時監視されており、また、気相部３５からの排気の温度は、温度センサ１０により常時監視されている。それぞれの温度センサ１０、１２の検知信号は制御盤１１に送信され、制御盤１１からの信号により循環ポンプ２０がオンオフ制御される。温度センサ１０が設定温度（例えば１００℃）以上かつ温度センサ１２が設定温度以下のとき循環ポンプ２０をオンし、温度センサ１０が設定温度以下又は温度センサ１２が設定温度以上のとき循環ポンプ２０をオフにするように制御することができる。

ドレン回収ライン２６から分岐ライン２８を介してドレンを分岐させる場合、ドレンの分岐割合は弁２７、３１により任意に設定することができる。例えば、ドレン回収ラインの弁２７を閉にすれば、ドレン回収ライン２６のドレンは全て分岐ライン２８に流れ、分岐ライン２８の弁３１を閉にすれば、分岐ライン２８へのドレン流入は停止される。分岐ライン２８のドレンの量が多くなるほどフラッシュ室１４ｂの温度は高くなるので、混合室１４ａにおける混合水の量に応じて、フラッシュ室１４ｂの温度が１００℃以上になるように、ドレンの分岐割合を調整することができる。必要に応じて、フラッシュ室１４ｂ内の温度を検知し、その検知信号に基づいて弁２７、３１を自動制御することも可能である。

図３は、本発明の第２実施形態による脱気水用給水装置のシステム構成図である。なお、第１実施形態における図１及び図２と同一部材又は同一機能の部分は説明を省略する。

第２実施形態では、第１実施形態における分岐ライン２８に代えて、蒸気発生装置１に蒸気の一部を取り出す蒸気取出しライン３６を接続し、この蒸気取出しライン３６をフラッシュ室１４ｂの導入口３０に接続している。蒸気取出しライン３６には、スチームストラップ４２、圧力調整弁３７、弁３８及び圧力計３９が設けられている。

この第２実施形態では、蒸気発生装置１で発生する蒸気の一部が蒸気取出しライン３６を介してフラッシュ室１４ｂに導入され、第１実施形態と同様、フラッシュ室１４ｂにフラッシュ蒸気が充満し、第１通気孔１９から気相部３５に噴出する。第２実施形態では、ドレン回収ライン２６から回収されるドレンが少ない場合でも、蒸気発生装置１から直接蒸気を取出し、フラッシュ室１４ｂに充満させることができる。

図４は、本発明の第３実施形態による脱気水用給水装置のシステム構成図、図５は、ドレン回収装置の断面図である。なお、第１実施形態における図１及び図２と同一部材又は同一機能の部分は説明を省略する。

第３実施形態では、ドレン回収装置４は、給水タンク２に取付けられたフラッシュボックス１４を備え、このフラッシュボックス１４の下端開口部１４ｃは、脱気水５中に没している。そして、本実施形態のドレン回収装置４は、第１、第２実施形態における２重管としてのミキシングパイプ１３を設けず、フラッシュボックス１４のみで構成している。フラッシュボックス１４の側壁に第１通気孔１９が形成され、フラッシュボックス１４の上部に循環水シャワー管１６が配置され、その下部にドレン水シャワー管１７が配置されている構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態では、分岐ライン２８からのドレンは、導入口４０から給水タンク２の気相部３５に直接導入され、気相部３５内には蒸気が充満され、同時に蒸気パージにより気相部３５内の空気は排気口７から排出される。本実施形態においても、仮に、フラッシュボックス１４内の温度が１００℃未満になったとしても、第１通気孔１９から吸い込む気体はほとんどが蒸気であり、そのため、フラッシュ室１４ｂから空気（酸素）が脱気水５中に流入することは防止される。

図６は、本発明の第４実施形態による脱気水用給水装置のシステム構成図である。なお、第１実施形態における図１及び図２と同一部材又は同一機能の部分は説明を省略する。

第４実施形態では、第３実施形態における分岐ラインに代えて、蒸気発生装置１に蒸気の一部を取り出す蒸気取出しライン３６を接続し、給水タンク２の気相部３５に設けられた導入口４０に接続している。この第４実施形態では、蒸気発生装置１で発生する蒸気の一部がスチームストラップ４２を介して気相部３５に導入され、第３実施形態と同様、気相部３５に蒸気が充満する。第４実施形態では、ドレン回収ライン２６から回収されるドレンが少ない場合でも、蒸気発生装置１から直接蒸気を取出し、気相部３５に充満させることができる。

以上、説明したように、本発明の実施形態によれば、蒸気発生装置において発生する蒸気の一部をフラッシュボックス内に導入し、フラッシュボックスの第１通気孔から給水タンクの気相部に蒸気を放出することにより、第１通気孔からの空気吸い込み現象がなくなる。また、仮に、ミキシングパイプ内の温度が１００℃未満になったとしても、第１通気孔から第２通気孔へ吸い込む気体はほとんどが蒸気であり、そのため、フラッシュ室から空気（酸素）が脱気水中に流入することが防止され、脱気水の溶存酸素量の増加を防止することができる。

また、本発明の実施形態によれば、蒸気発生装置において発生する蒸気を熱交換器を介してドレン回収ラインを通過させ、ドレン回収ラインの途中から分岐された分岐ラインから一部の蒸気を取り出してフラッシュボックスに導入することにより、ドレン回収ラインを通過するドレンの一部を有効利用することができる。

また、本発明の実施形態によれば、蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を該蒸気発生装置から直接取り出して、フラッシュボックスに導入することにより、ドレン回収ラインを通過するドレン量が少ない場合でも、充分の蒸気をフラッシュボックスに導入することができる。

また、本発明の実施形態によれば、フラッシュボックス内に２重管としてのミキシングパイプが設けられ、蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を導入する導入口がミキシングパイプの側面に対向していることにより、導入口から導入された蒸気がフラッシュ室に向けて噴出した場合でも、ミキシングパイプで蒸気を受け止め、フラッシュボックスの振動を防止することができる。

また、本発明の実施形態によれば、蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を給水タンクの気相部に導入することにより、気相部内に蒸気が充満され、同時に気相部内の空気は排気口から排気され、フラッシュボックスの第１通気孔から空気を吸い込むことがなくなり、気相部は蒸気で満されているため、仮に、フラッシュボックス内の温度が１００℃未満になったとしても、第１通気孔から吸い込む気体はほとんどが蒸気であり、そのため、フラッシュ室から空気（酸素）が脱気水中に流入することは防止される。

また、本発明の実施形態によれば、ドレン回収ラインの途中から分岐された分岐ラインから一部の蒸気を取り出して給水タンクの気相部に導入することにより、ドレン回収ラインを通過するドレンの一部を有効利用することができる。

また、本発明の実施形態によれば、蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を該蒸気発生装置から直接取り出して、気相部に導入することにより、ドレン回収ラインを通過するドレン量が少ない場合でも、充分の蒸気を気相部に導入することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、給水タンク、ドレン回収装置、循環水ライン、ドレン回収ライン、蒸気発生装置などの具体的構成は適宜設計変更可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

本発明の第１実施形態の脱気水用給水装置のシステム構成図である。 本発明の第１実施形態の脱気水用給水装置のドレン回収装置の断面図である。 本発明の第２実施形態の脱気水用給水装置のシステム構成図である。 本発明の第３実施形態の脱気水用給水装置のシステム構成図である。 本発明の第３実施形態の脱気水用給水装置のドレン回収装置の断面図である。 本発明の第４実施形態の脱気水用給水装置のシステム構成図である。

符号の説明

１ 蒸気発生装置
２ 給水タンク
４ ドレン回収装置
３ 脱気水流入管
７ 排気口
１３ ミキシングパイプ
１４ フラッシュボックス
１４ａ 混合室
１４ｂ フラッシュ室
１６ 循環水シャワー管
１７ ドレン水シャワー管
１９ 第１通気孔
２５ 熱交換器
２６ ドレン回収ライン
２８ 分岐ライン
２９ 第２通気孔
３５ 気相部
３６ 蒸気取出しライン

Claims (7)

1. 脱気水を貯留し、この脱気水を蒸気発生装置に給水する給水タンクと、側面に前記給水タンクの気相部に開口する第１通気孔が形成され、下端開口部が前記給水タンク内の脱気水中に没し、前記給水タンク内の脱気水の循環水及び前記蒸気発生装置から発生するドレンを導入させるフラッシュボックスとを備えた脱気水用給水装置であって、
   前記蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を前記フラッシュボックス内に導入し、前記第１通気孔から前記給水タンクの気相部に蒸気を放出することを特徴とする脱気水用給水装置。
2. 前記蒸気発生装置において発生する蒸気を熱交換器を介してドレン回収ラインを通過させ、該ドレン回収ラインの途中から分岐された分岐ラインから一部の蒸気を取り出して前記フラッシュボックスに導入することを特徴とする請求項１記載の脱気水用給水装置。
3. 前記蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を該蒸気発生装置から直接取り出して、前記フラッシュボックスに導入することを特徴とする請求項１記載の脱気水用給水装置。
4. 側面に前記フラッシュボックス内に開口する第２通気孔が形成され、下端開口部が前記給水タンク内の脱気水中に没し、上端開口部が前記循環水及びドレンの導入部に対向するように前記フラッシュボックス内に２重管としてのミキシングパイプが設けられ、前記蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を導入する導入口が前記ミキシングパイプの側面に対向していることを特徴とする請求項１記載の脱気水用給水装置。
5. 脱気水を貯留し、この脱気水を蒸気発生装置に給水する給水タンクと、下端開口部が前記給水タンク内の脱気水中に没し、前記給水タンク内の脱気水の循環水及び前記蒸気発生装置から発生するドレンを導入させるフラッシュボックスとを備えた脱気水用給水装置であって、
   前記蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を前記給水タンクの気相部に導入することを特徴とする脱気水用給水装置。
6. 前記蒸気発生装置において発生する蒸気を熱交換器を介してドレン回収ラインを通過させ、該ドレン回収ラインの途中から分岐された分岐ラインから一部の蒸気を取り出して前記給水タンクの気相部に導入することを特徴とする請求項５記載の脱気水用給水装置。
7. 前記蒸気発生装置において発生する蒸気の一部を該蒸気発生装置から直接取り出して、前記給水タンクの気相部に導入することを特徴とする請求項５記載の脱気水用給水装置。

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