JP2017156071A - 水対蒸気熱交換システムおよびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷側の負荷が、低負荷から最大負荷まで、常に適切な搬送動力の下で水対蒸気熱交換システムを稼働させる。【解決手段】水対蒸気熱交換器１０は、ハウジング１１内に、相対的に伝熱面積の総量が大きい伝熱管群２０と、相対的に伝熱面積の総量が小さい伝熱管群３０とを有しており、バルブＶ３、Ｖ４に操作によって、伝熱管群２０、伝熱管群３０、伝熱管群２０＋伝熱管群３０の切り替え稼働が可能である。各伝熱管群２０，３０のポンプＰ１、Ｐ２の能力もそれに応じたものが採用され、負荷の高低に応じて、稼働させる伝熱管群を選択してポンプの能力もそれに応じた適切な運転が可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、水対蒸気熱交換システムおよびその運転方法に関するものである。

一般的にホテルや病院施設関連においては、大規模の給湯負荷があり、このような大規模の給湯負荷に対しては、従来からたとえばボイラからの蒸気と給湯する水とを熱交換して負荷側や、負荷側の熱交換器に送るような給湯システムが採用されている。

ところで、たとえばホテルを例にとっていうと、給湯負荷は浴槽用の貯塔タンクへの利用、客室のシャワー利用、パントリーなどの給湯利用などが挙げられるが、利用者の使い勝手による負荷のバラつきが目立つ。そのため給湯製造に関しては管理が難しく、負荷率を予測して運用するのが困難である。すなわち、最大負荷での運用時期もあれば、極小負荷（給湯負荷の１０％以下）で運用する頻度も多い。また同一日時においても１００％〜１０％の範囲で負荷が変動することもある。さらに季節によっても負荷が変動する。たとえば、冬期においてはピークの時間帯で給湯負荷は１００％負荷となり得るところ、ピーク時間以外、ならびに夏期では設計負荷容量の５０％も満たない状況が発生する。

しかしながら、施設の性質上、一般的には給湯負荷を賄う機器、たとえば前記した蒸気と水とを熱交換する熱交換器については、負荷側で給湯器具の同時使用率最大を見越して設計され、熱交換器や熱交換される水の搬送用のポンプが選定されているのが実状である。そのため、たとえば負荷が小さいときには効率が悪く、また無駄もあった。

この点に関し、給湯関連ではないが、最大負荷での運転時間は僅かであり、殆どの運転時間は部分負荷に対応する通水量で運転されることになる熱交換器において、最大流量に見合う流路を部分負荷に対応した小流量の水が流れる時間が多いことで、伝熱係数の低い状態での熱交換器の長時間運転が強いられ、ランニングコストの高騰化を招いている問題に鑑みて、最大負荷時の通水量に対応できると共に、部分負荷時の運転において通水量が小さくなっても伝熱係数を維持して運転できる熱交換器が提案されている（特許文献１）。これは、熱交換されるべき流体の通過する被熱交換流体通過域を横断して設けられると共に内部に冷熱媒流体が流される細管を有する熱交換器において、上記細管により形成される冷熱媒流体の流路全体が複数の部分流路に分割され、該分割された複数の部分流路を、直列に接続する第１の状態と、並列に接続する第２の状態とに切り替える切替弁手段を備えた管路で接続したものである。

特開平８−２６１６９１号公報

しかしながら特許文献１に記載の技術では、冷熱媒流体の流路全体が複数の部分流路に分割され、当該分割された複数の部分流路が、直列接続と並列接続とに切り替えするようになっているが、搬送を担うポンプ等については何ら開示するところはない。そのため、この点に関し依然として改善の余地があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、既述の給湯システムやその他の水と蒸気とを熱交換する水対蒸気熱交換システムなどに採用した場合に、負荷の変動に際しても過剰な搬送動力を抑えるようにして問題の解決を図ることを目的としている。

前記目的を達成するため。本発明は、水と蒸気とを熱交換する熱交換器を有する水対蒸気熱交換システムであって、前記熱交換器は、蒸気が導入され、熱交換後に排出するハウジングと、前記ハウジング内に設けられた熱交換用の複数の伝熱管群と、を有し、前記複数の伝熱管群で前記蒸気と熱交換される水の流路は、各伝熱管群と負荷側との間で並列に接続され、前記複数の伝熱管群は、相対的に伝熱面積の総量が大きい伝熱管群と、相対的に伝熱面積の総量が小さい伝熱管群とを有し、相対的に伝熱面積の総量が大きい伝熱管群から負荷側に熱交換後の水を送るポンプは、相対的に伝熱面積の総量が小さい伝熱管群から負荷側に熱交換後の水を送るポンプよりも能力の大きいポンプが用いられ、前記ハウジングに導入する蒸気の流量を調節する手段と、前記ハウジング内で前記蒸気と熱交換される各伝熱管群を流れる水の流量を調節する手段と、前記前記複数の伝熱管群のうち、稼働させる伝熱管群の全部または任意のものに選択する手段と、をさらに有することを特徴としている。

本発明によれば、水と蒸気とを熱交換する熱交換器が、相対的に伝熱面積の総量が大きい伝熱管群と、相対的に伝熱面積の総量が小さい伝熱管群とを有しており、稼働させる伝熱管群の全部または任意のものに選択する手段を有しているので、１の熱交換器自体を高負荷仕様、低負荷仕様、さらに最大負荷仕様に切り替えて運転することができる。しかも相対的に伝熱面積の総量が大きい伝熱管群から負荷側に熱交換後の水を送るポンプは、相対的に伝熱面積の総量が小さい伝熱管群から負荷側に熱交換後の水を送るポンプよりも能力の大きいポンプが用いられているから、稼働させる伝熱管群に応じたポンプを選択することができると共に、稼働させるポンプの運転自体も、無駄のない適切な範囲で稼働させることができる。したがって、ハウジングに導入する蒸気の流量を調節する手段と相俟って、負荷側の負荷が、低負荷から最大負荷まで、常に適切な搬送動力の下でシステムを稼働させることができる。しかも後述の実施の形態で説明するように、負荷の変動に対する追従性も良好である。

なお前記ハウジング内で前記蒸気と熱交換される各伝熱管群を流れる水の流量を調節する手段と、稼働させる伝熱管群の全部または任意のものに選択する手段とは、たとえば流量調節バルブなどを用いることで兼用してもよい。

このような水対蒸気熱交換システムを運転する場合、例えば次のように運転することが提案できる。すなわち、前記負荷側の負荷の必要量に応じて、下記（１）〜（３）の操作をするようにしてもよい。
（１）前記ハウジングに導入する蒸気の流量を調節する。
（２）それと共に、前記複数の伝熱管群のうち稼働させる伝熱管群を選択する。
（３）当該選択した伝熱管群から負荷側に熱交換後の水を送るポンプの搬送能力を調節する。

かかる場合、さらに具体的に下記の制御を行なってもよい。
（１）前記負荷側の熱負荷が、設計最大負荷と同等の熱量を必要とするときには、前記複数の伝熱管群のすべてを稼働させる。
（２）前記負荷側の熱負荷が、伝熱面積の総量が小さい伝熱管群側の負荷対応能力以下のときには、伝熱面積の総量が小さい伝熱管群側のみ稼働させる。
（３）前記負荷側の熱負荷が、伝熱面積の総量が小さい伝熱管群側の負荷対応能力より大きく、かつ伝熱面積の総量が大きい伝熱管群側の負荷対応能力より小さいときには、伝熱面積の総量が大きい伝熱管群側のみ稼働させる。

本発明によれば、負荷側の負荷が、低負荷から最大負荷まで、常に適切な搬送動力の下でシステムを稼働させることができるから、過剰な搬送動力を抑えることができる。

実施の形態にかかる水対蒸気熱交換システムの系統の概略を示した説明図である。 従来の一般的な水対蒸気熱交換システムの系統の概略を示した説明図である。

図１は、実施の形態にかかる水対蒸気熱交換システム１の系統の概略を示しており、この水対蒸気熱交換システム１は、蒸気を製造するボイラ２、水対蒸気交換器１０、ホットウェルタンク（ＨＷＴ）として構成されている還水槽５０、給湯熱交換器６０、制御装置７０を有している。

この実施の形態では、水対蒸気交換器１０はシェルアンドチューブ形の熱交換器を採用しており、２つの伝熱管群２０、３０を、蒸気が満たされるハウジング１１内に有している。

水対蒸気熱交換器１０の一側にはヘッダ部１２が設けられている。このヘッダ部１２内には、内部に仕切り（図示せず）が設けられている。当該仕切りによって区画された領域（水室）に対応して、ヘッダ部１２には、水の導入口２１と導出口２２が設けられている。したがって導入口２１から導入された水は、伝熱管群２０の伝熱管を巡り、ハウジング１１内で蒸気と熱交換された後、ポンプＰ１によって導出口２２に接続された往管２３を通って、給湯熱交換器６０に通ずる合同往管３へと送られる。

水対蒸気熱交換器１０の他側にはヘッダ部１３が設けられている。このヘッダ部１３内には、内部に仕切り（図示せず）が設けられている。そして当該仕切りによって区画された領域（水室）に対応して、ヘッダ部１３には、水の導入口３１と導出口３２が設けられている。これによって、導入口３１から導入された水は、伝熱管群３０の伝熱管を巡り、ハウジング１１内で蒸気と熱交換された後、ポンプＰ２によって導出口３２に接続された往管３３を通って、給湯熱交換器６０に通ずる合同往管３へと送られる。

給湯熱交換器６０は、本実施の形態ではプレート型熱交換器を採用しており、水対蒸気熱交換器１０の伝熱管群２０、３０において蒸気と熱交換されて昇温した水が、合同往管３を通じて給湯熱交換器６０に導入され、負荷となる水と熱交換される。そして熱交換されて降温した水は、合同還管４から、各伝熱管群２０、３０の導入口２１、３１へと向かう各還管２４、３４の少なくとも一方へと流れる。一方、給湯熱交換器６０で水対蒸気熱交換器１０からの高温の水と熱交換されて昇温した水は、給湯用として負荷側（所定温度の温水の利用者側）へと送られる。

ボイラ２で製造された蒸気は、蒸気往管５、６を通じて、水対蒸気熱交換器１０に設けられた蒸気導入口１４からハウジング１１内へ導入される。そしてハウジング１１内で各伝熱管群２０、３０内の水と熱交換された後、導出口１５、蒸気トラップ１６を経て、ドレン管（蒸気還水管）１７から還水槽５０へと戻される。還水槽５０の水は、ポンプＰ３、Ｐ４の少なくとも一方によって、供給管１８を通じてボイラ２へと供給される。蒸気往管６には、バイパス管７が設けられ、このバイパス管７には蒸気トラップ８が設けられている。したがって蒸気往管６を流れる蒸気の一部は、バイパス管７、蒸気トラップ８を経て水となって、還管９を通じて還水槽５０へと戻される。なお図１に示した例で図示したように、蒸気往管５の系統については、適宜管末トラップを設けたり、水対蒸気熱交換器１０以外の他の蒸気の需要系統を設けてもよい。

蒸気往管６における、バイパス管７の接続部よりも下流側、すなわち水対蒸気熱交換器１０側には、バルブＶ１が設けられている。このバルブＶ１は、自動制御される比例弁であり、温度制御弁としての機能を有している。すなわち、ハウジング１１の出口温度、例えば導出口１５の温度を所定値にするため、蒸気をハウジング１１内に供給するための弁開度が調整されるようになっている。

また給湯熱交換器６０から水対蒸気熱交換器１０へと戻る合同還管４には、バルブＶ２が設けられている。このバルブＶ２は、自動制御される比例弁であり、温度制御弁としての機能を有している。すなわち、たとえば合同還管４を流れる水の温度を所定値に維持するように、合同還管４を流れる水の量、すなわち合同往管３を流れる高温の水の量を制御する。

水対蒸気熱交換器１０のヘッダ部１２の導出口２２から出た高温の水が流れる往管２３にはポンプＰ１、流量調節用のバルブＶ３が設けられ、ヘッダ部１３の導出口３２から出た温水が流れる往管３３にはポンプＰ２、流量調節用のバルブＶ４が設けられている。

そして本実施の形態における水対蒸気熱交換器１０における伝熱管群２０、３０は、以下のように伝熱面積の総量の比率が設定されている。すなわち、伝熱管群２０は高負荷用に設定され、伝熱管群３０は低負荷用に設定されており、たとえば伝熱管群２０は、全体の熱容量の６０〜８０％、伝熱管群３０は、全体の熱容量の４０〜２０％となるように、伝熱面積の総量が設定されている。したがって高負荷用の伝熱管群２０のみを稼働させる場合には、全体の熱容量の６０〜８０％で熱交換が行われ、伝熱管群３０のみを稼働させる場合には、低負荷用の全体の熱容量の６０〜８０％で熱交換が行われ、伝熱管群２０、３０の双方を稼働させる場合には、１００％の熱容量で熱交換が可能になっている。このような高負荷、低負荷、最大負荷運転の切り替えは、Ｖ３、Ｖ４の操作によって行われ、またそれに伴ってポンプＰ１、Ｐ２の発停も行われる。

またポンプＰ１、Ｐ２についても、伝熱管群２０からの水の搬送を担うポンプＰ１は、伝熱管群３０からの温水の搬送を担うポンプＰ２よりも能力が大きいものが採用されている。

以上のバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の弁の切り替え、開度の調整、ポンプＰ１、Ｐ２の発停、制御は制御装置７０によって制御されるようになっている。したがって以下の操作例、運転例も制御装置７０による制御が可能である。

本実施の形態にかかる水対蒸気熱交換システム１は、以上のような構成を有しており、例えば以下のような運転が可能である。

（１）需要側の熱負荷、すなわち給湯熱交換器６０の二次側での必要給湯量が設計負荷と同等の熱量を必要とするとき
この場合には、伝熱管群２０、３０とも稼働させ、双方の伝熱管群にて蒸気との熱交換を実施し、またポンプＰ１、Ｐ２とも定格通りに作動させる。
（２）需要側の熱負荷の必要熱量が伝熱面積の総量が小さい伝熱管群３０側の設計能力以下のとき
この場合には、伝熱面積の総量が小さい伝熱管群３０側のみを稼働させる。そのため、伝熱管群３０側のポンプＰ２を作動させ、伝熱管群２０側のポンプＰ１は停止させ、またバルブＶ３は閉鎖、バルブＶ４は開放される。
（３）需要側の熱負荷の必要熱量が、伝熱面積の総量が小さい伝熱管群３０側の設計能力より大きく、伝熱面積の総量が大きい伝熱管群２０側の設計能力より小さいとき
この場合には、伝熱面積の総量が大きい伝熱管群２０側のみを稼働させる。すなわち、伝熱管群２０側のポンプＰ１を作動させ、伝熱管群３０側のポンプＰ２は停止させる。またバルブＶ３は開放、バルブＶ４は閉鎖される。

また前記した（２）、（３）の場合においても、必要蒸気量に応じて、バルブＶ１を制御して、ハウジング１１内に導入する蒸気の量を調整する。

そして（２）、（３）の場合においては、さらにポンプＰ１、Ｐ２の運転能力を、たとえばインバータ制御することで、適宜減じるようにしてもよい。これによって必要な水の流量に応じて、ポンプＰ１、Ｐ２を効率よく稼働させることができ、無駄を抑えることが可能である。

このような実施の形態にかかる水対蒸気熱交換システム１は、従来の一般的な水対蒸気熱交換器の給湯システムと比べるとその効果が明瞭である。

すなわち、従来の水対蒸気熱交換器の給湯システム１０１は、図２に示したような構成を有している。なお図１に示された実施の形態にかかる水対蒸気熱交換システム１と同一の記号で示される部材、装置は、同一の機能を有し、その説明は省略する。

従来の水対蒸気熱交換器の給湯システム１０１の水対蒸気交換器１０２のハウジング１０３内には、１つの伝熱管群１０４が設けられている。そしてヘッダ部１０５は、水対蒸気交換器１０２の一側のみに設けられており、導入口１０６から導入された水は、伝熱管群１０４の伝熱管を巡り、ハウジング１０３内で蒸気と熱交換された後、ポンプＰ１０によって導出口１０７に接続された往管１０８を通って、給湯熱交換器６０へと送られる。そして給湯熱交換器６０において負荷側の水と熱交換され降温した水は、還管１０９を経て導入口１０６へと戻されるようになっている。

そしてポンプＰ１０は、伝熱管群１０４を流れる水の流量が、最大負荷に対応する量に応じた能力を有している。また往管１０８に設けられたバルブＶ１０は、流量調節機能を有するバルブである。

かかる構成の給湯システム１０１では、例えば給湯負荷が低負荷、例えば最大負荷の２０％のときには、ポンプＰ１０による搬送流量も２０％となるが、インバータ制御可能なポンプであっても、５０％以下の変流量運転はできないため、バルブＶ１０で流量を絞って運転することになるが、そうすると、ポンプＰ１０では搬送する流量よりも過大な能力で運転せざるを得なくなり、エネルギーロスが大きい。またそのような低負荷での運転では、バルブＶ１を微小な弁開度で調整する必要があるため、チャタリングの懸念がある。さらにトラップ１６の種類にもよるが、バルブＶ１の制御の下限で運転した場合、飽和蒸気が熱交換されず、トラップ１６から抜けて蒸気が漏れるおそれがある。そして低負荷〜最大負荷の利用では、バルブＶ１がハンチングを起こし、安定した温度の温水を製造できないという問題もある。

これに対して実施の形態にかかる水対蒸気熱交換システム１では、ハウジング１２内の伝熱管群を、高負荷用の伝熱管群２０と低負荷用の伝熱管群３０とに分割して、かつこれらが並列して設置され、しかも伝熱管群２０、３０の双方の稼働も可能になっているため、高負荷時、低負荷時、最大負荷時に応じて、これらを切り替えることで、必要流量の調節が行える。また伝熱管群２０と低負荷用の伝熱管群３０に応じた能力を有するポンプＰ１、Ｐ２を採用しているため、必要流量に対して適切な能力でポンプＰ１、Ｐ２を運転することができる。したがって必要流量に応じた搬送動力の選択することができ、従来よりもエネルギーロスが小さい。

より詳述すれば、図２に示した、従来一般の加熱側容量＝非加熱側容量（すなわち伝熱管群１０４のみの構成）におけるシステムのポンプＰ１０に対してインバータ制御を行ったとしてもポンプメーカーが保障する運転下限値は５０％（ポンプメーカーによるが、５０％の回転数制御を行うとトルクがなくなり、インペラがケーシングに干渉してしまう）であるため、それ以下の負荷での運転では流量調節用のバルブＶ１０での絞りによって条件を満たす必要があった（通常、ポンプの能力の１００％〜５０％までがインバータ制御でポンプを運転できる領域である）。かかる場合、バルブＶ１０の弁の絞り抵抗による搬送動力が増加してしまう。さらには、予測不能な給湯負荷の変動に対してポンプＰ１０のインバータ制御による回転数を追従させた場合、非常に大きな負荷変動となり、非加熱側から取り出す温度にも乱れが発生する。あるいは目標とする温度へのアプローチが遅く、運用側としては追従性が悪い。

これに対して本発明においては、加熱側容量＝非加熱側容量大＋非加熱側容量小（すなわち伝熱管群２０、３０）の構成であるため、下記の運用が可能である。
（１）各ポンプＰ１、Ｐ２のインバータ制御による回転数の運転可能域が広がり（例えば伝熱管群２０、３０の伝熱面積が総容量に対して８０％：２０％の構成では、１００％〜１０％の運転可能領域となる）、ポンプメーカーが保障する下限値５０％以下での運用が可能となる。これにより、前記したように従来では５０％以下の運転では流量調節弁における絞り抵抗が発生し、余剰な搬送動力が発生したが、本発明では従来の搬送動力を低減することが実現できる。
（２）負荷追従域を大小、すなわち伝熱管群２０、３０といった構成で分けることで、極小負荷から最大負荷までの段階的な運転ができるため、追従性が良くなり、熱負荷への応答性を高めることができる。

また低負荷運転においては、バルブＶ１を従来よりも微小な弁開度で調整する必要がなく、チャタリングの懸念もない。これは既述したように、伝熱管群２０、３０の切り替え稼働が可能であり、また伝熱管群２０と低負荷用の伝熱管群３０に応じた能力を有するポンプＰ１、Ｐ２を採用しているため、必要流量に対して適切な能力でポンプＰ１、Ｐ２を運転することができるからである。例えば伝熱管群２０、３０の伝熱面積が総容量に対して８０％：２０％の構成に対応した弁開度で運転し、あとはポンプ流量を調整すればよい。したがって、微小な弁開度で調整する必要がなく、チャタリングの懸念もないことから、蒸気のトラップ漏れも防止できる。そして低負荷〜最大負荷の利用であっても、その前提としてそもそもハウジング１２内の伝熱管群２０、３０を切り替えたり、組み合わせたりすることができるから、必要蒸気量の取り入れる制御を担うバルブＶ１については、細かい制御は不要であり、したがってハンチングの発生も抑えられる。

また水対蒸気熱交換器を２台用意する必要もないので、床専有面積も節約でき、さらに水対蒸気熱交換器を２台用意する場合と比べて、イニシャルコストも抑えることができ、メンテナンスも１台分で済む。

なお前記したような高負荷用の伝熱管群２０の単独稼働、低負荷用の伝熱管群３０の単独稼働、最大負荷対応のため伝熱管群２０と伝熱管群３０の双方稼働の切り替えについては、もちろん人による手動によっても可能であるが、その他に例えば下記のようにして、制御装置７０による自動で切り替えることも可能である。

たとえば給湯熱交換器６０に出入りする一時側の合同往管３と合同還管４との間に、図１に示したように、差圧検知用のバイパス管Ａを設け、このバイパス管Ａに、流量計あるいは弁を設け、検出する流量または当該弁の開度の計測値から、給湯熱交換器６０に対する熱供給量が過剰かどうかを判断する。すなわち合同往管３に流れる熱交換済の高温の水が、バイパス管Ａを経て合同還管４から水対蒸気熱交換器１０に戻る場合には、熱供給量が過剰であるので、水対蒸気熱交換器１０を低負荷仕様、すなわち伝熱管群３０のみを稼働させるように切り替える。

給湯熱交換器６０の二次側への送水温度と還水温度の温度差が小さくなったときには、負荷が少ないことを意味するので、かかる場合に水対蒸気熱交換器１０を低負荷仕様、すなわち伝熱管群３０のみを稼働させるように切り替える。

また、前日や前年同時期の運転データをもとに、コンピュータシミュレーションにより自動で、または保守員の手動により低負荷仕様に切り替えるようにしてもよい。

なお熱負荷増のときに低負荷仕様から高負荷仕様へ切り替える場合、高負荷仕様すなわち伝熱管群２０と、低負荷仕様すなわち伝熱管群３０も起動させ、その状態で伝熱管群３０を主体に制御して、それで対応できない場合に、高負荷仕様、すなわち伝熱管群２０へと切り替えることが、追従性が良好でかつエネルギーの無駄のない運用が可能である。

なお高負荷仕様、低負荷仕様の各系で、一方の系のポンプ等が故障した場合、他方の系を稼働させることで、バックアップ機能も発揮させることができる。ただし、高負荷仕様の系で故障があった際、低負荷仕様の系のみによる稼働では、負荷に全て対応できないが、全く停止することが防止できるので、実際上は有用である。

なお前記したように、高負荷仕様−低負荷仕様と切り替えることは、そのときどきに各仕様の伝熱管群２０、３０、ポンプＰ１、Ｐ２、バルブＶ３、Ｖ４が適正に稼働しているかどうかもチェックできることになるから、状態監視の機会が増え、各仕様の系での故障の検知を知ることにも資する。

そして既述したように、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の弁の切り替え、開度の調整、ポンプＰ１、Ｐ２の発停、制御は制御装置７０によって制御されるようになっているので、たとえば設計負荷を１００としたとき、負荷に必要な熱量が、５０、３０、６０と変動したときには、しきい値に応じて対応するバルブＶ３、Ｖ４を切り替え操作し、またそれと共に対応するポンプＰ１、Ｐ２の能力を制御することができる。かかる場合、Ｐ１、Ｐ２を先に稼働させることが推奨される。また同じモードであっても、例えば負荷が３０〜５０の範囲における負荷変動に対しては、ポンプＰ１、Ｐ２の能力を制御する。これらによって給湯熱交換器６０の需要熱量を満たすことが可能である。またこれらの場合において、バルブＶ１、Ｖ２も併せて制御することで、当該需要熱量を満足させる範囲で、水対蒸気熱交換器１０に供給する蒸気の量を調整したり、給湯熱交換器６０に供給する高温の水を調整することが可能である。したがって、必要な負荷に応じて、搬送動力を抑えつつ、最適なエネルギーで負荷に対応することが可能である。

本発明は、水対蒸気熱交換器を用いて負荷側に熱源水を供給する場合に有用である。

１ 水対蒸気熱交換システム
２ ボイラ
３ 合同往管
４ 合同還管
５、６ 蒸気往管
７ バイパス管
８、１６ 蒸気トラップ
９、２４、３４ 還管
１０ 水対蒸気熱交換器
１１ ハウジング
１２、１３ ヘッダ部
１４ 蒸気導入口
１５、２２、３２ 導出口
１７ ドレン管
１８ 供給管
２０、３０ 伝熱管群
２１、３１ 導入口
２３、３３ 往管
５０ 還水槽
６０ 給湯熱交換器
７０ 制御装置
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ ポンプ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ バルブ

Claims (3)

1. 水と蒸気とを熱交換する熱交換器を有する水対蒸気熱交換システムであって、
   前記熱交換器は、蒸気が導入され、熱交換後に排出するハウジングと、前記ハウジング内に設けられた熱交換用の複数の伝熱管群と、を有し、
   前記複数の伝熱管群で前記蒸気と熱交換される水の流路は、各伝熱管群と負荷側との間で並列に接続され、
   前記複数の伝熱管群は、相対的に伝熱面積の総量が大きい伝熱管群と、相対的に伝熱面積の総量が小さい伝熱管群とを有し、
   相対的に伝熱面積の総量が大きい伝熱管群から負荷側に熱交換後の水を送るポンプは、相対的に伝熱面積の総量が小さい伝熱管群から負荷側に熱交換後の水を送るポンプよりも能力の大きいポンプが用いられ、
   前記ハウジングに導入する蒸気の流量を調節する手段と、
   前記ハウジング内で前記蒸気と熱交換される各伝熱管群を流れる水の流量を調節する手段と、
   前記前記複数の伝熱管群のうち、稼働させる伝熱管群の全部または任意のものに選択する手段と、
   をさらに有することを特徴とする、水対蒸気熱交換システム。
2. 請求項１に記載の水対蒸気熱交換システムの運転方法であって、
   前記負荷側の負荷の必要量に応じて、
   前記ハウジングに導入する蒸気の流量を調節し、
   それと共に、前記複数の伝熱管群のうち稼働させる伝熱管群を選択し、当該選択した伝熱管群から負荷側に熱交換後の水を送るポンプの搬送能力を調節する、
   ことを特徴とする、水対蒸気熱交換システムの運転方法。
3. 前記負荷側の熱負荷が、設計最大負荷と同等の熱量を必要とするときには、前記複数の伝熱管群のすべてを稼働させ、
   前記負荷側の熱負荷が、伝熱面積の総量が小さい伝熱管群側の負荷対応能力以下のときには、伝熱面積の総量が小さい伝熱管群側のみ稼働させ、
   前記負荷側の熱負荷が、伝熱面積の総量が小さい伝熱管群側の負荷対応能力より大きく、かつ伝熱面積の総量が大きい伝熱管群側の負荷対応能力より小さいときには、伝熱面積の総量が大きい伝熱管群側のみ稼働させる、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の水対蒸気熱交換システムの運転方法。

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