JP4923599B2 - Chemical injection device - Google Patents
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Description
本発明は、主液の液流中に薬液を注入する薬注装置に関する。特には、発電所用のボイラー給水系統において、ボイラーへの補給水にpH調整などの水質コントロール用の薬液を注入する薬注装置に関する。 The present invention relates to a chemical injection device that injects a chemical into a liquid flow of a main liquid. In particular, the present invention relates to a chemical injection device that injects a chemical solution for water quality control such as pH adjustment into the makeup water supplied to the boiler in a boiler water supply system for a power plant.
発電所のボイラー給水系には、給水にpH調整剤(アミンなど)などの薬液を注入して水質をコントロールする薬注装置が備えられている。このような薬注装置においては、給水流路に、薬液タンクから延びる薬液流路が接続している。そして、薬液タンクからポンプで薬液を汲み上げ、薬液流路を通して給水流路に薬液を注入する。 A boiler water supply system of a power plant is equipped with a chemical injection device that injects a chemical solution such as a pH adjuster (amine or the like) into the water supply to control the water quality. In such a chemical injection device, a chemical liquid channel extending from the chemical liquid tank is connected to the water supply channel. And a chemical | medical solution is pumped up from a chemical | medical solution tank with a pump, and a chemical | medical solution is inject | poured into a water supply flow path through a chemical | medical solution flow path.
pH調整剤などの薬液の必要添加量は、補給水量に応じて変化する。従来使用されている中高圧ボイラーでは、補給水比率が50〜100%程度で安定していたため、一般的なプランジャー式の定量ポンプを使用し、最適な水質となるように添加量を調整していた。 The required amount of chemical solution such as a pH adjusting agent varies depending on the amount of makeup water. In conventional high-pressure boilers, the replenishment water ratio is stable at about 50 to 100%, so use a general plunger-type metering pump and adjust the amount of water added to achieve optimum water quality. It was.
ところで、近年では、産業構造の変化に伴い、ボイラーのデマンド(稼動要求)が昼夜間で大きく異なってきた。例えば、ボイラー発生蒸気量が昼間で100%、夜間で30%と、差が極端に大きい場合もある。これにより、ボイラーのドレンの回収状況によっては、補給水量が昼夜間で100〜10%と差が大きくなる場合もある。 By the way, in recent years, with changes in the industrial structure, the demand (operation request) of boilers has been greatly different between day and night. For example, there may be an extremely large difference between the amount of steam generated by the boiler being 100% during the day and 30% at night. Thereby, depending on the recovery condition of the boiler drain, the amount of makeup water may be as large as 100 to 10% during the day and night.
前述のように、補給水量の変動が大きい場合、補給水量に比例した薬液注入が必要になるため、補給水量の差が大きくなって、例えば、薬液の最大添加量が最小添加量の5倍を超えるような場合は、1台のポンプではそのような汲み上げ量の変動に対応できない。例えば、インバータ制御では20〜100%での制御が限界である。そこで、本来20%未満に添加量を下げなければならない場合に、下限である20%での薬液注入を続けると過剰注入となってしまい、ボイラー給水の水質が変動する。このような場合に、小添加量範囲ではポンプをON−OFF運転して間欠注入することが考えられる。しかし、発電所ボイラーで一般的に使用されているモータ駆動のプランジャー式のポンプでは、ポンプを安定に運転するために、ON−OFFインターバルを30秒以上とする必要がある。このようにインターバルが大きくなると水質の変動が大きくなりやすいという問題がある。 As described above, when the amount of makeup water is large, chemical solution injection proportional to the amount of makeup water is required. Therefore, the difference in the amount of makeup water increases, for example, the maximum amount of chemical solution added is five times the minimum amount added. In such a case, a single pump cannot cope with such fluctuations in pumping amount. For example, in inverter control, control at 20 to 100% is the limit. Therefore, when the amount of addition should be reduced to less than 20%, if the chemical solution is continuously injected at 20%, which is the lower limit, excessive injection occurs, and the quality of boiler feed water varies. In such a case, in a small addition amount range, it is conceivable to perform intermittent injection by operating the pump on and off. However, in the case of a motor-driven plunger pump generally used in a power plant boiler, the ON-OFF interval needs to be 30 seconds or longer in order to stably operate the pump. Thus, there is a problem that when the interval becomes large, the fluctuation of water quality tends to increase.
さらに、1台のポンプでインバータ制御とプランジャーの可変ストロークを組み合わせて小容量域に対応する方法も知られているが、可変ストロークが可能なポンプは一般には高価で、構造も複雑であり、経済性・メンテナンス性の点で問題がある。 Furthermore, there is also known a method that supports a small capacity range by combining inverter control and plunger variable stroke with a single pump, but pumps capable of variable stroke are generally expensive and complex in structure, There are problems in terms of economy and maintenance.
ところで、濁水処理システム等においては、ポンプを2台使用して薬品を添加するという提案がなされている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。しかし、これらの文献に記されている濁水処理システムにおいては、2台のポンプは異なる薬液を注入するために使用されている。 By the way, in a muddy water treatment system etc., the proposal of using 2 pumps and adding a chemical | medical agent is made | formed (for example, refer patent document 1 and patent document 2). However, in the muddy water treatment system described in these documents, two pumps are used to inject different chemical solutions.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、薬液の注入量範囲を広くとることのできる薬注装置を提供することを目的とする。特には、補給水流量が少ないときにも薬液を補給水量にほぼ比例して注入できる、発電所ボイラー用の薬注装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said problem, Comprising: It aims at providing the chemical injection apparatus which can take the injection amount range of a chemical | medical solution wide. In particular, it is an object of the present invention to provide a chemical injection device for a power plant boiler that can inject a chemical solution almost in proportion to the amount of makeup water even when the makeup water flow rate is small.
本発明の薬注装置は、 主液の流れる主液流路中に薬液を注入する薬注装置であって、
前記主液流路の流量(主液流量)を検出して流量信号を発する主液流量計と、 前記主液流路に接続された薬液注入流路に設けられた、大吐出量の流量可変薬注ポンプ(大容量ポンプ)と、 前記主液流路に接続された薬液注入流路に設けられた、小吐出量の流量可変薬注ポンプ(小容量ポンプ)と、 前記主液流量計の発する流量信号を受けて前記大容量ポンプ及び小容量ポンプに吐出流量信号を与える制御部と、を備え、 前記主液流量が 大の領域では前記大容量ポンプを運転して薬注し、 前記主液流量が小の領域では前記小容量ポンプを運転して薬注することを特徴とする。The chemical injection device of the present invention is a chemical injection device for injecting a chemical liquid into a main liquid flow path through which the main liquid flows,
A main liquid flow meter that detects a flow rate (main liquid flow rate) of the main liquid flow path and generates a flow signal, and a large flow rate variable flow rate provided in a chemical liquid injection flow path connected to the main liquid flow path A chemical injection pump (large capacity pump), a small discharge amount variable flow chemical injection pump (small capacity pump) provided in a chemical injection path connected to the main liquid flow path, and a main liquid flow meter emits by receiving the flow signal and a control unit providing a discharge flow rate signal to the high-capacity pump and a small-capacity pump, the main fluid flow in a large area dispensed medicines are driving the large capacity pump, the main In the region where the liquid flow rate is small, the small-capacity pump is operated to perform drug injection.
本発明によれば、流量計で検知された流量に対して、薬液の要求注入量が比較的大(例えば、最大で100とした場合、要求量が約20〜100)の場合は、大容量ポンプを稼動させて薬液を注入し、薬液の要求注入量が比較的小(例えば、約1〜20)の場合は、小容量ポンプを稼動させて薬液を注入する。このように容量の異なる2種類のポンプを使用することにより、薬注量の高精度のコントロールを行える注入量範囲を広くとることができる。 According to the present invention, when the required injection amount of the chemical solution is relatively large (for example, when the maximum is 100, the required amount is about 20 to 100) with respect to the flow rate detected by the flow meter, the capacity is large. When the pump is operated to inject the chemical liquid and the required injection amount of the chemical liquid is relatively small (for example, about 1 to 20), the small capacity pump is operated to inject the chemical liquid. By using two types of pumps having different capacities as described above, a wide injection volume range capable of highly accurate control of the drug injection volume can be obtained.
本発明においては、 前記大容量ポンプがプランジャーポンプであり、 前記小容量ポンプがソレノイド駆動ポンプであることとすれば、薬液の注入量の大小に応じて適切なポンプを選定できる。In the present invention, the large capacity pump is a plunger pump, if said small capacity pump is a solenoid driven pump, can select appropriate pump in accordance with the magnitude of the injection amount of the liquid medicine.
本発明においては、 前記大容量及び/又は小容量ポンプが備えられた薬液供給流路の途中から前記薬液が貯蔵されるタンクに戻る、エア抜き用の戻り流路を有することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to have an air vent return flow path that returns to the tank in which the chemical liquid is stored from the middle of the chemical liquid supply path provided with the large capacity and / or small capacity pump.
この場合、大小のポンプの切り替えの際に、起動させるポンプ側の戻り流路と薬液供給流路内に薬液を循環させることができる。これにより薬液が背圧がない状態(主液供給流路の圧力が薬液供給流路のポンプの吐出側にかかっていない状態)で吐出され、エア抜きされる。このため、ポンプが切り替わった際も、薬液を安定して補給水流路に注入できる。 In this case, when the large and small pumps are switched, the chemical liquid can be circulated in the return flow path and the chemical liquid supply flow path on the pump side to be activated. As a result, the chemical liquid is discharged and bleed in a state where there is no back pressure (the pressure of the main liquid supply flow path is not applied to the discharge side of the pump of the chemical liquid supply flow path). For this reason, even when the pump is switched, the chemical liquid can be stably injected into the makeup water flow path.
本発明においては、 主液と薬液との混合液の液質を検出して信号を発する液質測定器をさらに備え、該液質測定器で計測された液質に基づいて前記ポンプの性能のチェック及び前記ポンプの運転の調整を行うことが好ましい。 The present invention further includes a liquid quality measuring device that detects the liquid quality of the mixed liquid of the main liquid and the chemical liquid and emits a signal, and the performance of the pump is determined based on the liquid quality measured by the liquid quality measuring device. It is preferable to check and adjust the operation of the pump.
この場合、液質測定器で計測された主液の液質が所望の値に制御されていないことが分かると、ポンプの異常などを報知できる。また、稼動時間が比較的長いと思われる大容量ポンプが劣化し、注入される薬液の量が不足していたことが分かった場合には、暫定的に小容量ポンプも同時に稼動させて、不足分の薬液を注入できるように制御することができる。 In this case, if it is found that the liquid quality of the main liquid measured by the liquid quality measuring device is not controlled to a desired value, an abnormality of the pump can be notified. In addition, if the large capacity pump, which seems to have a relatively long operation time, deteriorates and the amount of chemicals to be injected is found to be insufficient, the small capacity pump is also temporarily operated simultaneously. It can control so that the chemical | medical solution of a minute can be inject | poured.
本発明においては、 前記主液が発電所ボイラー用の補給水であり、前記薬液が該補給水の水質をコントロールするための薬液であることがさらに好ましい。 In the present invention, it is more preferable that the main liquid is make-up water for a power plant boiler, and the chemical liquid is a chemical liquid for controlling the quality of the make-up water.
発電所ボイラーでは昼間と夜間で操業状態(発電量)の差が大きく、それに伴って補給水量の変動も大きい。従来使用されている中高圧ボイラーでは、小さい補給水比率(給水流量に対する補給水流量の比率)に適した量の薬液の注入ができなかったが、本発明においては、補給水比率が小さい場合には小容量ポンプを運転するので、常に適切な量の薬液を注入できる。このため、補給水比率にほぼ比例した量の薬液を注入できるので、補給水中の薬液濃度をほぼ一定に保つことができる。なお何らかの理由で補給水比率が100%を超えた場合でも、本発明においては大流量ポンプと小流量ポンプ共に稼動させることにより、対応可能となる。 In power plant boilers, there is a large difference in operating conditions (power generation) between daytime and nighttime, and the fluctuation in the amount of makeup water is correspondingly large. In the medium and high pressure boilers that have been used in the past, it was not possible to inject an amount of chemical solution suitable for a small makeup water ratio (ratio of the makeup water flow rate to the feed water flow rate). However, in the present invention, when the makeup water ratio is small, Since it operates a small capacity pump, it can always inject an appropriate amount of chemical solution. For this reason, since an amount of the chemical solution substantially proportional to the makeup water ratio can be injected, the concentration of the chemical solution in the makeup water can be kept substantially constant. Even if the makeup water ratio exceeds 100% for some reason, in the present invention, both the large flow pump and the small flow pump can be operated.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、薬液の注入量に応じて大容量ポンプと小容量ポンプを選択して使用するので、注入量の幅を広くとることができる。特に、発電所ボイラーの給水系統において、補給水比率に比例して薬液を注入することができ、給水の水質をほぼ一定に保つことができる。ひいては、鉄の腐蝕抑制、さらにはボイラーへの鉄スケールの付着が抑制されるので、省エネルギーや地球温暖化抑制につながる。 As is clear from the above description, according to the present invention, since the large-capacity pump and the small-capacity pump are selected and used according to the injection amount of the chemical solution, the range of the injection amount can be widened. In particular, in the water supply system of the power plant boiler, the chemical liquid can be injected in proportion to the makeup water ratio, and the quality of the water supply can be kept almost constant. As a result, the corrosion of iron and the adhesion of iron scale to the boiler are suppressed, leading to energy saving and global warming suppression.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る薬液注入装置の構成を示す図である。
この例の薬液注入装置10は、ボイラー循環系統50において、ボイラー給水用の水が貯蔵された給水タンク51に補給水源55から水を補給する流路に設けられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a chemical liquid injector according to an embodiment of the present invention.
The
まず、ボイラー循環系統50について説明する。
給水タンク51からボイラー52に接続する給水流路には、図示されていないが、ポンプが設けられており、タンク51からボイラー52に給水される。なお、この給水流路には、エコノマイザ(図示されず)なども設けられている。ボイラー52から発生する蒸気は蒸気配管を通って蒸気溜め(図示されず)に滞留し、蒸気タービン(図示されず)に導入される。蒸気タービンから排出される蒸気は復水流路を通って、同流路に設けられている復水器(図示されず)により水に戻され、その復水が再び給水タンク51に還流される。ボイラー52の壁面には、排水口52aが設けられており、必要時にボイラー内の水の排水を行う。
First, the
Although not shown in the drawing, a pump is provided in the water supply passage connecting the
給水タンク51には、補給水源55からの補給水流路56が接続しており、同流路56にはポンプ57が設けられている。給水タンク51内の水位が所定以下になると、補給水源55からポンプ57により補給水が汲み上げられて給水タンク51に送られ、給水タンク51は常に所定の水位となるように管理されている。
A
本発明の薬液注入装置10は、この補給水流路56に設けられており、アミンなどのpH調整剤を補給水に注入して、補給される水のpHを調整する。
補給水流路56の、ポンプ57と給水タンク51との間には、流量計11が設けられている。この流量計11で、補給水流路56中の補給水流量が計測される。補給水流路56の流量計11の上流には、薬液タンク13から延びる2本の薬液注入流路21、31が接続している。一方の薬液注入流路21には大容量ポンプ22が設けられており、他方の薬液注入流路31には小容量ポンプ32が設けられている。なお、大容量ポンプ22と小流量ポンプ32は、どちらの薬液注入流路に設けられてもよい。
The chemical
A
大流量ポンプ22は、比較的に大吐出量の流量可変ポンプで、例えば、ACモータ23によりプランジャーをシリンダー内に出入りさせて弁を開閉して液を移送するプランジャーポンプ(例えば、プランジャーポンプWSシリーズ(商品名)、株式会社神洋製)を使用できる。このタイプのポンプでは、インバータによりACモータに印加する電圧の周波数を変えることによりポンプ回転数(プランジャー往復動数)を変えて流量を可変する。小流量ポンプ32は、比較的に小吐出量の流量可変ポンプで、例えば、ソレノイド33の駆動力を利用してプランジャーでダイヤフラムを移動させる電磁駆動方式ポンプ(例えば、クリフィーダーBX(登録商標)、栗田工業株式会社製)を使用できる。このタイプのポンプでは、ソレノイドに供給する電圧のパルス幅を変えることによりプランジャーの往復動数を変えて流量を可変する。
The large
各薬液注入流路21、31の、ポンプ22、32の下流には、逆止弁(チェックバルブ)24、34が設けられて、補給水が薬液供給流路21、31に逆流するのを防止している。
Check valves (check valves) 24 and 34 are provided downstream of the
流量計11は制御部12と電気的に接続されており、流量計11で検知された流量信号は、制御部12に入力される。また、大容量ポンプ22のモータ23、小容量ポンプ32のソレノイド33も制御部12に電気的に接続されており、制御部12は、流量信号に応じて、大吐出量ポンプ22及び小吐出量ポンプ32を制御する。
The
例えば、流量計11で検知された流量に対する薬液の要求注入量を最大で100とした場合、要求量が約20〜100の場合は、制御部12からモータ23に信号が送られ、大容量ポンプ22を稼動させて、薬液タンク13から注入流路21を通って補給水流路56に薬液を注入する。一方、要求量が約1〜20の場合は、制御部12からソレノイド33に信号が送られ、小容量ポンプ32を稼動させて、薬液タンク13から注入流路31を通って補給水流路56に薬液を注入する。
For example, when the required injection amount of the chemical solution with respect to the flow rate detected by the
図2は、給水流量に対する薬注量と給水中の薬液濃度(薬注濃度)の関係を模式的に示すグラフである。各グラフにおいて、横軸は給水流量、縦軸は薬注量(左側)と薬注濃度(右側)を示す。
この薬注装置10においては、上述のような制御により、図2(A)に示すように、薬液の注入量を給水流量にほぼ比例して制御できる。このため、給水中の薬液の濃度をほぼ一定に保つことができる。
FIG. 2 is a graph schematically showing the relationship between the chemical injection amount with respect to the water supply flow rate and the chemical concentration (chemical injection concentration) in the water supply. In each graph, the horizontal axis represents the feed water flow rate, and the vertical axis represents the chemical injection amount (left side) and the chemical injection concentration (right side).
In the
一方、従来のプランジャー型の定量ポンプを使用した場合、図2(B)に示すように、給水流量が少ない場合でも、薬液の注入量をある一定以上に下げることができない。このため、給水流量が低い領域において、給水中の薬液の濃度が高くなってしまう。 On the other hand, when a conventional plunger-type metering pump is used, as shown in FIG. 2B, even when the feed water flow rate is small, the injection amount of the chemical solution cannot be lowered to a certain level or more. For this reason, in the area | region where a feed water flow rate is low, the density | concentration of the chemical | medical solution in feed water will become high.
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る薬注装置の構成を説明する図である。
この例の薬注装置10’は、図1の薬注装置10とほぼ同様の構成を有するが、各薬液注入流路21、31の途中(ポンプ22、32と逆止弁24、34の間)から薬液タンク13に戻る流路25、35が設けられている。この流路25、35には電磁弁26、36が設けられている。これらの電磁弁26、36は制御部12と電気的に接続しており、制御部12は電磁弁26、36の開閉を制御する。
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the chemical injection device according to the second embodiment of the present invention.
The medicinal injection device 10 'in this example has substantially the same configuration as that of the
この例においては、大小のポンプ22、32が切り替わって、一方のポンプが起動する際、このポンプ側の戻り流路の電磁弁を開とし、同時に同ポンプを所定時間稼動させるように制御部12が制御する。すると、例えば、大容量ポンプ22に切り替わった場合は、薬液が、薬液タンク13、薬液注入流路21及び戻り流路管25を循環する。これにより補給水流路56の圧力が薬液注入流路21のポンプ22吐出側にかかっていない状態(背圧がない状態)となり、薬液注入流路21のポンプ22吐出側の流路がエア抜きされる。ポンプ22を所定時間稼動させた後、電磁弁26を閉じ、薬液をタンク13から薬液注入流路21を通して補給水流路56に送る。
In this example, when the large and
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る薬注装置の構成を説明する図である。
この例の薬注装置10’’は、図2の薬注装置とほぼ同様の構成を有するが、補給水流路56の最下流(水量計11と補給水タンク51の間)に液質計測器41が取り付けられている。この液質計測器41は、例えば、流路56中の補給水のpHや電気伝導率などを計測するものである。同計測器41は制御部12と電気的に接続しており、計測信号が制御部12に送られる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of a chemical injection device according to the third embodiment of the present invention.
The
この薬注装置10’’においては、液質計測器41で補給水の液質を計測することにより、薬液を適切に注入できているかどうかを把握することができる。そして、前述のように制御されているにも拘らず液質が所望の値に制御されていない場合は、ポンプ22、32の不具合という事態も考えられる。この場合は、ポンプ異常を報知するなどによってポンプの修理や交換などの対策をとることができる。
In the
また、この装置では、前述のように、要求量が約20〜100の場合に、大容量ポンプ22が駆動される。つまり、大容量ポンプ22が駆動される時間が、小容量ポンプ32が駆動される時間よりも多いと推定される。そこで、この例においては、補給水の液質(pHや電気伝導率)の計測結果から、補給水の液質が所定の基準を満たしておらず、前述のような制御が行われているにも拘らず補給水の液質が所望されたように制御されていないことがわかると、その原因は大容量ポンプ22の経年劣化等による不具合が考えられる。そこで、大容量ポンプ22の運転中に補給水の液質が所定の基準を満たしておらず薬液注入量が足りない場合には、小容量ポンプ32も起動させて、不足分だけ薬液を注入できるようにする。
In this apparatus, as described above, the large-
10 薬液注入装置 11 流量計
12 制御部 13 薬液タンク
21 薬液注入流路 22 大容量ポンプ
23 ACモータ 24 逆止弁
25 戻り流路 26 電磁弁
31 薬液注入流路 32 小容量ポンプ
33 ソレノイド 34 逆止弁
35 戻り流路 36 電磁弁
41 液質計測器
50 ボイラー循環系統 51 給水タンク
52 ボイラー 52a 排水口
55 補給水源 56 補給水流路
57 ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記主液流路の流量(主液流量)を検出して流量信号を発する主液流量計と、
前記主液流路に接続された薬液注入流路に設けられた、大吐出量の流量可変薬注ポンプ(大容量ポンプ)と、
前記主液流路に接続された薬液注入流路に設けられた、小吐出量の流量可変薬注ポンプ(小容量ポンプ)と、
前記主液流量計の発する流量信号を受けて前記大容量ポンプ及び小容量ポンプに吐出流量信号を与える制御部と、
を備え、
前記主液流量が大の領域では前記大容量ポンプを運転して薬注し、
前記主液流量が小の領域では前記小容量ポンプを運転して薬注することを特徴とする薬注装置。A chemical injection device for injecting a chemical into a main liquid flow path through which a main liquid flows,
A main liquid flow meter for detecting a flow rate of the main liquid flow path (main liquid flow rate) and generating a flow signal;
A large flow rate variable volume chemical injection pump (large capacity pump) provided in a chemical liquid injection flow channel connected to the main liquid flow channel;
A small discharge amount variable flow rate chemical injection pump (small capacity pump) provided in a chemical liquid injection flow channel connected to the main liquid flow channel;
A control unit for receiving a flow rate signal from the main liquid flow meter and giving a discharge flow rate signal to the large capacity pump and the small capacity pump;
With
In the region where the flow rate of the main liquid is large, the large-capacity pump is operated to inject medicine,
In a region where the flow rate of the main liquid is small, the small volume pump is operated to perform chemical injection.
前記小容量ポンプがソレノイド駆動ポンプであることを特徴とする請求項1記載の薬注装置。The large capacity pump is a plunger pump,
The dosing device according to claim 1, wherein the small capacity pump is a solenoid driven pump.
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