JP2016161166A - 蒸気加熱システム、および、その運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時のエネルギー消費を抑制してシステム全体の省エネルギー化を図ることができる蒸気加熱システム、および、その運転方法を提供する。
【解決手段】蒸気加熱システムは、蒸気を発生させる蒸気発生部２と、蒸気発生部２で発生させた蒸気が供給される蒸気負荷３Ａ〜３Ｃと、定常運転時に蒸気に基づく熱による蓄熱を行うとともに、起動時にこの蓄熱した熱を、蒸気発生部２に供給される水に対して放熱する蓄熱部３０Ａ〜３０Ｃと、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、蒸気加熱システム、および、その運転方法に関する。

蒸気加熱システムは、ボイラによって高温高圧の蒸気を生成する。このボイラによって生成された蒸気は、必要加熱能力が異なる複数の蒸気加熱設備に対して圧力調整された後に分配される。蒸気加熱設備により使用済みの蒸気は、凝縮して液体のドレインとして蒸気加熱設備より排出される。このドレインは、低圧環境に晒されると、基幹蒸気よりも圧力が低下したいわゆるフラッシュ蒸気を発生させる。フラッシュ蒸気は、ドレインタンクと称される容器内にドレインと共に回収される。このドレインタンクに回収されたフラッシュ蒸気とドレインとは、気液分離される。また、ドレインタンク内で気液分離されたドレインは、ボイラ等で再利用される。一方で、ドレインタンク内で分離されたフラッシュ蒸気は、ボイラで用いる軟水タンク内の水の加熱などに再利用されることもあるが、多くの場合は、再利用せずに系外へ排出される。

特許文献１には、加熱能力が高い蒸気加熱設備のドレインから生じるフラッシュ蒸気を、加熱能力が相対的に低い蒸気加熱設備の供給蒸気へ混合することで、フラッシュ蒸気を再利用して省エネルギー化を図る技術が提案されている。

特開２００９−０４５７８０号公報

上述した特許文献１に記載の技術は、蒸気加熱システムを定常運転しているときの省エネルギー化に関する技術である。一方で、上述した蒸気加熱システムにおいては、定常運転時には、温度の高い水がフラッシュタンクやドレインタンク等から供給されるため、ボイラにおいて小さいエネルギーで容易に蒸気を得ることができる。しかし、起動時等の冷間時には、フラッシュタンクやドレインタンク等の水が温度低下しているため、低温の水から蒸気を生成する必要がある。そのため、この低温の水を加熱して蒸気を得る際に多大なエネルギーが必要になるという課題がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、起動時のエネルギー消費を抑制してシステム全体の省エネルギー化を図ることができる蒸気加熱システム、および、その運転方法を提供することを目的とする。

この発明の第一態様によれば、蒸気加熱システムは、蒸気を発生させる蒸気発生部と、前記蒸気発生部で発生させた蒸気が供給される蒸気負荷と、定常運転時に前記蒸気に基づく熱による蓄熱を行うとともに、起動時にこの蓄熱した熱を、前記蒸気発生部に供給される水に対して放熱する蓄熱部と、を備える。
このように構成することで、定常運転時に蓄熱した熱を利用して、起動時に蒸気発生部に供給される水の温度を上昇させることができる。その結果、起動時のエネルギー消費を抑制して、システム全体の省エネルギー化を図ることができる。

この発明の第二態様によれば、蒸気加熱システムは、第一態様における蓄熱部が、顕熱蓄熱材、潜熱蓄熱材、および、化学蓄熱材のうち、少なくとも一種の蓄熱材を備えるようにしてもよい。
このように構成することで、例えば、蒸気負荷の廃熱の温度範囲に応じた最適な蓄熱材を適宜選択して使用すれば、蓄熱効率を向上して、更なる省エネルギー化を図ることができる。

この発明の第三態様によれば、蒸気加熱システムの運転方法は、蒸気を発生させる蒸気発生部と、前記蒸気発生部で発生させた蒸気が供給される蒸気負荷と、を備える蒸気加熱システムの運転方法であって、定常運転時に前記蒸気に基づく熱による蓄熱を行う蓄熱工程と、起動時に、前記蓄熱工程により蓄熱した熱を、前記蒸気発生部に供給される水に対して放熱する放熱工程と、を含む。
このようにすることで、蓄熱を行うための専用の発熱源を設けることなく蓄熱することができるとともに、この蓄熱した熱を、消費エネルギーが増大する蒸気加熱システムの起動時に有効利用して、省エネルギー化を図ることができる。

上記蒸気加熱システム、および、運転方法によれば、起動時のエネルギー消費を抑制してシステム全体の省エネルギー化を図ることができる。

この発明の実施形態における蒸気加熱システムの概略構成を示す図である。 スチームコンプレッサーの概略構成を示す図である。 この発明の実施形態における非定常状態のときに軟水タンクからボイラへ水を供給する構成を示す図である。 この発明の実施形態における蒸気加熱システムの運転方法のフローチャートである。 この発明の実施形態の変形例における図３に相当する図である。

次に、この発明の一実施形態に係る蒸気加熱システム、および、運転方法について説明する。
図１は、この発明の実施形態における蒸気加熱システムの概略構成を示す図である。

以下、この発明の一実施形態に係る蒸気加熱システムについて説明する。
図１は、この実施形態における蒸気加熱システムの概略構成を示す図である。
図１に示すように、この実施形態の蒸気加熱システム１は、ボイラ２と、蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃと、減圧弁４と、スチームトラップ５Ａ，５Ｂと、ドレイン回収ポンプ６と、回収部７と、スチームコンプレッサー８と、軟水タンク９と、蓄熱装置３０と、を備えている。
ボイラ２は、燃料を燃焼させることで水を加熱し高圧蒸気（飽和蒸気）を発生させる。
ボイラには、発生させた蒸気を複数の蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃへ供給するための基幹配管１０が接続されている。ボイラ２により発生させる蒸気の圧力は、複数の蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃのうち、最も加熱能力の高い蒸気加熱設備が必要とする圧力以上とされている。基幹配管１０の途中には、安全弁１１が取り付けられており、異常圧力となった場合に蒸気を外部へ逃がすことが可能になっている。

蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃは、蒸気を利用して作動する装置である。この実施形態における蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃのうちの少なくとも一つは、蒸気タービンを備える。蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃは、それぞれ加熱能力が異なる。これら蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃは、それぞれ分岐配管１２を介して基幹配管１０に接続されている。分岐配管１２の途中には、各蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃで必要とする圧力まで基幹蒸気の圧力を低下させるための減圧弁４が取り付けられている。つまり、減圧弁４と蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃとの間の分岐配管１２に流れる基幹蒸気の圧力は、各蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃで必要とする圧力にそれぞれ調整されている。また、蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃは、それぞれの加熱能力が、蒸気加熱設備３Ａ≧蒸気加熱設備３Ｂ≧蒸気加熱設備３Ｃとされている。この実施形態においては、３つの蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃを備える場合を一例に説明するが、蒸気加熱設備の数は複数であればよく３つに限られない。

スチームトラップ５Ａは、蒸気加熱設備３Ａに生じるドレイン（凝縮水）を、蒸気加熱設備３Ａからの蒸気の漏れを抑制しつつ排出する装置である。スチームトラップ５Ａは、蒸気加熱設備３Ａのドレイン管１３の途中に取り付けられている。
同様に、スチームトラップ５Ｂは、蒸気加熱設備３Ｂに生じるドレインを、蒸気加熱設備３Ｂからの蒸気の漏れを抑制しつつ排出する。スチームトラップ５Ｂは、蒸気加熱設備３Ｂのドレイン管１３の途中に取り付けられている。

ドレイン回収ポンプ６は、蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃのうち、加熱能力が最も低い蒸気加熱設備３Ｃのドレイン管１３の途中に取り付けられている。このドレイン回収ポンプ６には、高圧供給管１４が接続されている。高圧供給管１４は、基幹配管１０から分岐してドレイン回収ポンプ６に接続されている。この高圧供給管１４によって基幹蒸気の一部をドレイン回収ポンプ６へ供給することが可能となっている。ドレイン回収ポンプ６は、高圧供給管１４により供給される基幹蒸気の一部を利用して、蒸気加熱設備３Ｃで発生するドレインを昇圧する。

各ドレイン管１３は、集合ドレイン管１５に合流接続されている。集合ドレイン管１５は、回収部７に接続されている。
回収部７は、集合ドレイン管１５によって集められたドレイン、および、ドレインが再蒸発して生じるフラッシュ蒸気をそれぞれ回収する。つまり、集合ドレイン管１５の内部には、ドレインとフラッシュ蒸気とがそれぞれ混在している。回収部７は、ドレインタンク１６と、フラッシュタンク１７と、制御弁１８と、を備えている。

ドレインタンク１６は、液体状態のドレインを貯留する。このドレインタンク１６には、所定量のドレインが貯留可能となっている。このドレインタンク１６は、第一ドレイン供給管１９を介してボイラ２に接続されている。つまり、ドレインタンク１６内に貯留されたドレインは、第一ドレイン供給管１９を介してボイラ２に供給される。このドレインタンク１６から供給されたドレインは、その温度が常温よりも十分に高いため、ボイラ２で再利用される。
さらに、ドレインタンク１６には、第一フラッシュ供給管２０を介して軟水タンク９が接続されている。ドレインタンク１６内で発生した蒸気は、第一フラッシュ供給管２０を介して軟水タンク９に供給される。この軟水タンク９に供給された蒸気は、その温度が常温よりも十分に高いため、軟水タンク９内に収容されている水の加温などに用いられる。

フラッシュタンク１７は、フラッシュ蒸気を回収するタンクである。フラッシュタンク１７には、所定量のフラッシュ蒸気が貯留可能となっている。このフラッシュタンクには、第二ドレイン供給管２１を介してボイラ２が接続されている。つまり、フラッシュタンク１７内で凝縮して発生したドレインは、第二ドレイン供給管２１を介してボイラ２に供給される。このフラッシュタンク１７内で発生したドレインは、ボイラ２で再利用される。

さらに、フラッシュタンク１７には、第二フラッシュ供給管２２を介してスチームコンプレッサー８が接続されている。フラッシュタンク１７に収容されているフラッシュ蒸気は、第二フラッシュ供給管２２を介してスチームコンプレッサー８に供給される。

制御弁１８は、集合ドレイン管１５内のドレインおよびフラッシュ蒸気を、気液分離するための弁である。制御弁１８を介して気液分離されたドレインは、ドレインタンク１６に導入され、制御弁１８により気液分離されたフラッシュ蒸気は、フラッシュタンク１７に導入される。

スチームコンプレッサー８は、相対的に低圧な蒸気を、相対的に高圧な蒸気と混合することで中圧〜高圧の蒸気を発生させる装置である。スチームコンプレッサー８は、蒸気加熱設備３Ｃと、基幹配管１０とを接続する分岐配管１２の途中に配置されている。また、スチームコンプレッサー８と、基幹配管１０との間の分岐配管１２の途中には、減圧弁２３が取り付けられている。この減圧弁２３により、スチームコンプレッサー８へ流入する蒸気の圧力が調整可能となっている。

軟水タンク９は、系内のドレインや蒸気が系外に排出された場合に、その分の水をボイラ２に補給する。この軟水タンク９には、不純物が取り除かれた軟水が貯留され、この軟水を必要に応じてボイラ２へ供給する。軟水タンク９に貯留された軟水は、定常運転時には、ドレインタンク１６で発生するフラッシュ蒸気により加温される。

図２は、スチームコンプレッサー８の概略構成を示す図である。
図２に示すように、スチームコンプレッサー８は、高圧蒸気を駆動流体として、低圧蒸気を吸入し混合する。スチームコンプレッサー８は、高圧蒸気入口８ａと、ノズル８ｂと、吸入室８ｃと、吸入口８ｄと、ディフューザ８ｅとを備えている。高圧蒸気入口８ａから流入する高圧蒸気は、ノズル８ｂから吸入室８ｃに噴射される。この噴射された蒸気はディフューザ８ｅへ向かって直進する。これにより吸入室８ｃの圧力が低下し、吸入口８ｄから低圧のフラッシュ蒸気が吸い上げられる。この際、吸入室８ｃ内で、高圧蒸気と低圧のフラッシュ蒸気とが混合されて、中圧蒸気としてディフューザ８ｅを介してスチームコンプレッサー８から排出される。このスチームコンプレッサー８は、低圧側への蒸気の逆流が起こらず、高圧蒸気、および、低圧蒸気の各系統の圧力が維持されるようになっている。

この実施形態におけるスチームコンプレッサー８は、高圧蒸気として基幹配管の基幹蒸気が供給され、低圧蒸気としてフラッシュタンク１７のフラッシュ蒸気が供給されている。これら基幹蒸気とフラッシュ蒸気とが混合された蒸気は、蒸気加熱設備３Ｃの基幹蒸気として利用される。

図１に示すように、蓄熱装置３０は、流路を流れる流体の熱を熱交換により蓄熱する一方で、軟水タンク９に貯留されている水に対して熱交換して放熱する。この蓄熱装置３０は、第一蓄熱部３０Ａと、第二蓄熱部３０Ｂと、第三蓄熱部３０Ｃと、を備えている。これら第一蓄熱部３０Ａと、第二蓄熱部３０Ｂと、第三蓄熱部３０Ｃとは、それぞれ蓄熱材（図示せず）を有している。

第一蓄熱部３０Ａは、蒸気加熱システム１が定常運転をしているときに、ドレインタンク１６から軟水タンク９に向かって流れるフラッシュ蒸気と熱交換して蓄熱材に蓄熱する。同様に、第二蓄熱部３０Ｂは、蒸気加熱システム１が定常運転をしているときに、ドレインタンク１６からボイラ２へ向かって流れるドレインと熱交換して蓄熱材に蓄熱する。さらに、第三蓄熱部３０Ｃは、蒸気加熱システム１が定常運転をしているときに、フラッシュタンク１７からボイラ２へ向かって流れるドレインと熱交換して蓄熱材に蓄熱する。第一蓄熱部３０Ａ、第二蓄熱部３０Ｂ、および、第三蓄熱部３０Ｃは、蓄熱した熱が外部に逃げないように、外部との間には十分な断熱処理が行われている。

図３は、この発明の実施形態における非定常状態のときに軟水タンクからボイラへ水を供給する構成を示す図である。
図３に示すように、この実施形態の蒸気加熱システム１は、起動時などの非定常運転時に、軟水タンク９からボイラ２へ水を供給するための３つの水供給配管３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを備えている。これら水供給配管３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、軟水タンク９とボイラ２との間に並列接続されている。これら水供給配管３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、起動時などの非定常運転時にのみ、切り替え弁（図示せず）等により開放されて、軟水タンク９から通水される。

水供給配管３１Ａは、その途中に第一蓄熱部３０Ａが配置されている。この水供給配管３１Ａ内を流れる水は、ボイラ２に供給される前に定常運転時に蓄熱された第一蓄熱部３０Ａの蓄熱材と熱交換して加温される。
水供給配管３１Ｂは、その途中に第二蓄熱部３０Ｂが配置されている。この水供給配管３１Ａ内を流れる水は、ボイラ２に供給される前に定常運転時に蓄熱された第二蓄熱部３０Ｂの蓄熱材と熱交換して加温される。
水供給配管３１Ｃは、その途中に第三蓄熱部３０Ｃが配置されている。この水供給配管３１Ｃ内を流れる水は、ボイラ２に供給される前に定常運転時に蓄熱された第三蓄熱部３０Ｃの蓄熱材と熱交換して加温される。

この実施形態における第一蓄熱部３０Ａ、第二蓄熱部３０Ｂ、および、第三蓄熱部３０Ｃの備える各蓄熱材は、顕熱蓄熱材と、潜熱蓄熱材とのうち、少なくとも一種を用いることができる。
顕熱蓄熱材としては、熱容量が大きく、熱伝導率が高く、更に熱損失の少ない水、油、レンガ等を用いることができる。この顕熱蓄熱材を用いる場合、例えば、起動、停止の周期が短く、廃熱が低温（例えば、２５℃から１００℃程度）の蒸気加熱システム１に適している。

一方で、潜熱蓄熱材としては、０℃から１００℃未満の温度範囲において、パラフィン系潜熱蓄熱材、酢酸ナトリウム水和物を含む潜熱蓄熱材を用いることができる。さらに、潜熱蓄熱材としては、１００℃以上から１５０℃未満の範囲において、糖アルコール類を含む潜熱蓄熱材を用いることができる。さらに、潜熱蓄熱材としては、１５０℃以上の範囲において、金属溶融塩等を含む潜熱蓄熱材を用いることができる。ここで、上述した潜熱蓄熱材は、貝粒子等の他素材を混ぜ込み、状態変化温度域を調整するようにしても良い。上述した潜熱蓄熱材を用いる場合、例えば、起動、停止の周期が短く、廃熱が中から高温（例えば、１００℃から３００℃程度）の蒸気加熱システム１に適している。つまり、顕熱蓄熱材と潜熱蓄熱材とは、蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃの廃熱の温度範囲に応じて最適なものを選択することができる。

図４は、この発明の実施形態における蒸気加熱システムの運転方法のフローチャートである。
上述した蒸気加熱システム１は、最初の起動時には、未だ蓄熱装置３０に蓄熱がなされていない。そのため、軟水タンク９に予め貯留された水をボイラ２に供給して、ボイラ２で蒸気を生成する。ここで、軟水タンク９に貯留された水を、予めヒータ等により加温するようにしても良い。

ボイラ２の蒸気が蒸気加熱設備３Ａ，３Ｂ，３Ｃに供給されると、それぞれ蒸気加熱設備３Ａ，３Ｂ，３Ｃが運転を開始する。すると、これら蒸気加熱設備３Ａ，３Ｂ，３Ｃから排出される十分に高温のドレイン、および、このドレインから発生するフラッシュ蒸気が、それぞれドレインタンク１６、および、フラッシュタンク１７に回収されるようになる。これにより、ドレインタンク１６、および、フラッシュタンク１７内のドレインがボイラ２に供給される図４に示す定常運転の状態となる（ステップＳ０１）。

次いで、上述した定常運転を継続している間に蓄熱工程を行う（ステップＳ０２）。より具体的には、ドレインタンク１６から軟水タンク９に向かって流れるフラッシュ蒸気の熱を第一蓄熱部３０Ａで蓄熱し、ドレインタンク１６からボイラ２に向かって流れるドレインの熱を第二蓄熱部３０Ｂで蓄熱し、更に、フラッシュタンク１７からボイラ２に向かって流れるドレインの熱を第三蓄熱部３０Ｃで蓄熱する。これら第一蓄熱部３０Ａ、第二蓄熱部３０Ｂ、および、第三蓄熱部３０Ｃにより蓄熱された熱は、蒸気加熱システム１が停止（ステップＳ０３）した後も、必要とする温度以上で所定時間保持される。

その後、所定時間以内で蒸気加熱システム１が再起動されると（ステップＳ０４）、軟水タンク９からそれぞれ第一蓄熱部３０Ａ、第二蓄熱部３０Ｂ、および、第三蓄熱部３０Ｃを経由してボイラ２に水が供給される。この際、軟水タンク９から供給される水は、それぞれ第一蓄熱部３０Ａ、第二蓄熱部３０Ｂ、および、第三蓄熱部３０Ｃとの間で熱交換を行い加温される。すなわち、第一蓄熱部３０Ａ、第二蓄熱部３０Ｂ、および、第三蓄熱部３０Ｃの蓄熱材が水との熱交換により放熱される（ステップＳ０５：放熱工程）。この第一蓄熱部３０Ａ、第二蓄熱部３０Ｂ、および、第三蓄熱部３０Ｃの放熱は、蒸気加熱システム１が再び定常運転（ステップＳ０１）となるまで継続される。つまり、蒸気加熱システム１を断続運転する場合には、上述したステップＳ０１からステップＳ０５の工程が繰り返し行われることとなる。

したがって、上述した実施形態によれば、定常運転時に蓄熱した熱を利用して、起動時にボイラ２に供給される水の温度を上昇させることができる。その結果、起動時のエネルギー消費を抑制して、システム全体の省エネルギー化を図ることができる。

また、蓄熱装置３０において、蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃの廃熱の温度範囲に応じて顕熱蓄熱材と潜熱蓄熱材とを適宜選択して使用すれば、最適な蓄熱を行うことができる。その結果、蓄熱効率を向上して、更なる省エネルギー化を図ることができる。
さらに、蓄熱を行うための専用の発熱源を設けることなく蓄熱することができるとともに、この蓄熱した熱を、消費エネルギーが増大する蒸気加熱システム１の起動時に有効利用して、省エネルギー化を図ることができる。また、特に断続運転する場合に、有利となる。

次に、この発明の実施形態の変形例に係る蒸気加熱システムを図面に基づき説明する。この実施形態の変形例における蒸気加熱システムは、上述した実施形態の蒸気加熱システムと、使用する蓄熱材の種類が異なるだけである。そのため、図１を援用し、上述した実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。

図１に示すように、蒸気加熱システム１は、ボイラ２と、蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃと、減圧弁４と、スチームトラップ５Ａ，５Ｂと、ドレイン回収ポンプ６と、回収部７と、スチームコンプレッサー８と、軟水タンク９と、蓄熱装置３０と、を備えている。

蓄熱装置３０は、第一蓄熱部３０Ａと、第二蓄熱部３０Ｂと、第三蓄熱部３０Ｃと、を備えている。これら第一蓄熱部３０Ａと、第二蓄熱部３０Ｂと、第三蓄熱部３０Ｃとは、それぞれ蓄熱材として化学蓄熱材（図示せず）を有している。

第一蓄熱部３０Ａは、蒸気加熱システム１が定常運転をしているときに、ドレインタンク１６から軟水タンク９に向かって流れるフラッシュ蒸気と熱交換して化学蓄熱材を加熱して脱水反応（吸熱）を生じさせる。同様に、第二蓄熱部３０Ｂは、蒸気加熱システム１が定常運転をしているときに、ドレインタンク１６からボイラ２へ向かって流れるドレインと熱交換して化学蓄熱材を加熱して脱水反応（吸熱）を生じさせる。さらに、第三蓄熱部３０Ｃは、蒸気加熱システム１が定常運転をしているときに、フラッシュタンク１７からボイラ２へ向かって流れるドレインと熱交換して化学蓄熱材を加熱して脱水反応（吸熱）を生じさせる。

図５は、この発明の実施形態の変形例における図３に相当する図である。
図５に示すように、この実施形態の変形例における蒸気加熱システム１は、起動時などの非定常運転時に、第一蓄熱部３０Ａと、第二蓄熱部３０Ｂと、第三蓄熱部３０Ｃとに、それぞれ蒸気を送り込む蒸気供給配管１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃを備えている。これら蒸気供給配管１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃは、起動時などの非定常運転時にのみ、切り替え弁（図示せず）等により開放されて、ボイラ２から蒸気が供給される。ここで、起動時などの非定常運転時にボイラ２で生成される蒸気は、軟水タンク９から供給される水を加熱して得られる。また、起動時にボイラ２から第一蓄熱部３０Ａと、第二蓄熱部３０Ｂと、第三蓄熱部３０Ｃとにそれぞれ供給される蒸気は、定常運転時の基幹蒸気よりも十分に低温となっている。

第一蓄熱部３０Ａ、第二蓄熱部３０Ｂ、および、第三蓄熱部３０Ｃの各化学蓄熱材は、ボイラ２から蒸気が供給されると、水和反応を起こして発熱する。この発熱によりボイラ２から供給された蒸気（水）が十分に加熱されてボイラ２に戻される。このボイラ２に戻された蒸気は、基幹蒸気として利用可能な温度まで昇温されているので、ボイラ２から各蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃに向けて供給される。

上述した化学蓄熱材の脱水反応、および、水和反応は可逆的な反応であり、以下に化学蓄熱材として酸化マグネシウムを利用した場合の化学式を示す。
ＭｇＯ＋Ｈ_２Ｏ⇔Ｍｇ（ＯＨ）_２、ΔＨ＝−８１．０ｋＪｍｏｌ^−１

化学蓄熱材は、上述した酸化マグネシウムに限られない。水が吸着する反応熱を利用できる例えば、ゼオライト、塩化カルシウム、および、酸化カルシウム等を用いることができる。これら化学蓄熱材の種類は、フラッシュ蒸気の温度範囲や、基幹蒸気の必要温度、必要圧力、および、設備コスト等を考慮して最適なものを選択すればよい。

したがって、上述した実施形態の変形例によれば、化学蓄熱材を使用することで、他の蓄熱材を使用する場合と比較して、熱容量を格段に大きくできるとともに、長期間の蓄熱が可能となる。その結果、起動、停止の周期が長い場合であっても、起動時のボイラ２で消費するエネルギーを効率よく低減することができる。また、化学蓄熱材を使用することで、蓄熱した熱が外部に逃げないように断熱処理をする必要がないため、設備コストを低減できる。

この発明は、上述した実施形態、および、変形例に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態、および、変形例に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態や変形例で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

例えば、上述した実施形態の減圧弁２３、スチームコンプレッサー８、および、第二フラッシュ供給管２２を省略しても良い。また、ドレイン回収ポンプ６を、スチームトラップに置き換えて、高圧供給管１４を省略しても良い。

また、上述した実施形態においては、蓄熱装置３０が第一蓄熱部３０Ａ、第二蓄熱部３０Ｂ、および、第三蓄熱部３０Ｃを備える場合について説明した。しかし、第一蓄熱部３０Ａ、第二蓄熱部３０Ｂ、および、第三蓄熱部３０Ｃのうち、少なくとも一つを設ければ良い。例えば、実施形態のように第一蓄熱部３０Ａ、第二蓄熱部３０Ｂ、および、第三蓄熱部３０Ｃの全てを設けた場合、熱容量を大きくできる点で有利となる。

上述した実施形態においては、蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｃの少なくとも一つが蒸気タービンの場合について説明した。しかし、蒸気加熱設備３Ａ〜３Ｂは、蒸気タービンに限られない。蒸気タービンの他に、蒸気を用いる加熱装置などであってもよい。
また、上述した実施形態においては、蒸気加熱設備を３つ設ける場合について説明したが、蒸気加熱設備の数は２つに限られない。

さらに、実施形態においては、回収部７がドレインタンク１６とフラッシュタンク１７とを備える場合を一例に説明した。しかし、この構成に限られるものではない。例えば、ドレインタンク１６のみを設けて、ドレインタンク１６で発生したフラッシュ蒸気をスチームコンプレッサー８へ供給して再利用するようにしても良い。

１ 蒸気加熱システム
２ ボイラ（蒸気発生部）
３Ａ 蒸気加熱設備（蒸気負荷）
３Ｂ 蒸気加熱設備（蒸気負荷）
３Ｃ 蒸気加熱設備（蒸気負荷）
４ 減圧弁
５Ａ，５Ｂ スチームトラップ
６ ドレイン回収ポンプ
７ 回収部
８ スチームコンプレッサー
８ａ 高圧蒸気入口
８ｂ ノズル
８ｃ 吸入室
８ｄ 吸入口
８ｅ ディフューザ
９ 軟水タンク
１０ 基幹配管
１１ 安全弁
１２ 分岐配管
１３ ドレイン管
１４ 高圧供給管
１５ 集合ドレイン管
１６ ドレインタンク
１７ フラッシュタンク
１８ 制御弁
１９ 第一ドレイン供給管
２０ 第一フラッシュ供給管
２１ 第二ドレイン供給管
２２ 第二フラッシュ供給管
２３ 減圧弁
３０Ａ 第一蓄熱部（蓄熱部）
３０Ｂ 第二蓄熱部（蓄熱部）
３０Ｃ 第三蓄熱部（蓄熱部）
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 水供給配管
１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃ 蒸気供給配管

Claims (3)

1. 蒸気を発生させる蒸気発生部と、
   前記蒸気発生部で発生させた蒸気が供給される蒸気負荷と、
   定常運転時に前記蒸気に基づく熱による蓄熱を行うとともに、起動時にこの蓄熱した熱を、前記蒸気発生部に供給される水に対して放熱する蓄熱部と、
   を備える蒸気加熱システム。
2. 前記蓄熱部は、顕熱蓄熱材、潜熱蓄熱材、および、化学蓄熱材のうち、少なくとも一種の蓄熱材を備える請求項１に記載の蒸気加熱システム。
3. 蒸気を発生させる蒸気発生部と、
   前記蒸気発生部で発生させた蒸気が供給される蒸気負荷と、を備える蒸気加熱システムの運転方法であって、
   定常運転時に前記蒸気に基づく熱による蓄熱を行う蓄熱工程と、
   起動時に、前記蓄熱工程により蓄熱した熱を、前記蒸気発生部に供給される水に対して放熱する放熱工程と、を含む蒸気加熱システムの運転方法。

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