JP4332851B2

JP4332851B2 - 多管式貫流ボイラー装置

Info

Publication number: JP4332851B2
Application number: JP2004044592A
Authority: JP
Inventors: 幸祐志村; 優遠藤
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2024-02-20
Also published as: JP2005233531A

Description

本発明は、多管式貫流ボイラー装置に関し、詳しくは、複数基からなる多管式貫流ボイラー装置に関する。

水管群を加熱する多管式貫流ボイラーにおいては、水管を側面から加熱すると、バーナからの距離により熱負荷が異なり、バーナに近い水管ではボイラー水が持ち上げられ、該ボイラー水が蒸気とともにが取出される現象、いわゆるキャリーオーバー現象が生じるため水管内の水位を十分に高めることができない、という問題が残されていた。前記キャリーオーバー現象は、ボイラーの起動時や運転負荷に変動がある場合、あるいは蒸気要求量が蒸気発生量を上回る場合等にも生じることがあった。

前記キャリーオーバー現象は、加湿のために蒸気を直接使用する場合には、ボイラー水がユースポイントへ移行するため安全性の面で好ましくなく、また、生産プロセスで蒸気を直接使用している場合にも前記ボイラー水が製品や生産設備等に悪影響を及ぼすおそれがあるため好ましくない。

従来、前記キャリーオーバー現象の発生を防止するため、それぞれのボイラーに気水分離器が設けられている。さらに一つの気水分離器では気液分離が十分の行われず、キャリーオーバー現象が生じる可能性がある場合の対策として、ボイラーに前記気水分離器を二重に設けることが提案されている。
特開平８―４９８０５号公報特開２０００−３１７２１３号公報

本発明は、個々のボイラーに気水分離器を二重に設けることなく、気液分離器を有する複数基の多管式貫流ボイラーの更なる気液分離を一つの湿り成分分離器にて行い、装置の簡素化及び省スペース化によるコストダウンを図った多管式貫流ボイラー装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、前記湿り成分分離器で分離されたボイラー水（ドレン）の熱を回収してボイラーへの給水の加熱を行い、燃料の節減を図り、省エネルギーによるコストダウンを図った多管式貫流ボイラー装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る多管式貫流ボイラー装置は、気水分離器を有する複数基の多管式貫流ボイラーと、前記気水分離器のそれぞれの蒸気取出管が連結集合させられた蒸気配管と、該蒸気配管に設けられた湿り成分分離器と、該湿り成分分離器から前記ボイラーの給水タンクへ設けられたドレン管と、からなることを特徴とする（請求項１）。

前記本発明の多管式貫流ボイラー装置は、複数基の多管式貫流ボイラーにそれぞれ設けられた気水分離器の蒸気取出管が一本の蒸気配管に連結集合させられ、該蒸気配管の適位置に湿り成分分離器が設けられる。なお、前記湿り成分分離器は、蒸気の用途、設置スペース等の事情に合わせて蒸気供給経路の任意の位置に設けられる。

また、前記本発明における前記湿り成分分離器は、サイクロン方式、フィルター方式等、気液を分離することができる任意の機器であってよい。なお、前記複数基とは二以上の任意の基数を意味する。

前記本発明によれば、個々のボイラーに二重に気水分離器を設ける必要がなく、複数の多管式貫流ボイラーから発生した蒸気中の湿り成分を集約して分離することができ、装置の簡素化、省スペース化によるコストダウンが可能である。さらに、前記湿り成分分離器で分離されたボイラー水（ドレン）の熱を回収してボイラーへの給水の加熱を行い、燃料の節減を図り、省エネルギーによるコストダウンも可能である。

本願の他の発明は、前記ドレン管を前記ボイラーの給水タンク内を通過させたことを特徴とする（請求項２）。

上記発明によれば、前記湿り成分分離器で分離されたボイラー水（ドレン）の熱を回収し、給水との熱交換によりボイラーへの給水を加熱することができ、使用燃料の節減を図り、省エネルギーによるコストダウンが可能である。なお、前記熱交換は、近年、脱ヒドラジン処理のために有機系防食剤や有機系脱酸素剤及び各種アミン等がボイラー水の処理に用いられた場合に有効である。すなわち、給水タンク内の温度の低い給水に、前記湿り成分分離器で分離されたボイラー水（ドレン）を供給した場合に、前記給水タンク内にスライムが生成されてストレーナや配管の閉塞を引き起こす懸念がある場合等に有効である。

本願のさらに他の発明は、前記ドレン管を前記ボイラーの給水タンクに連結したことを特徴とする（請求項３）。

上記発明も、前記湿り成分分離器で分離されたボイラー水（ドレン）の熱を回収し、ボイラーへの給水を加熱することができ、使用燃料の節減を図り、省エネルギーによるコストダウンが可能である。なお、本発明は、前記湿り成分分離器で分離された前記ボイラー水（ドレン）を、直接前記ボイラーへの給水に混合するため、ボイラー水が無機系防食剤処理等されて、前記湿り成分分離器で分離されたボイラー水（ドレン）と混合した場合にもスライム生成のおそれがない場合に採用される。

前記各発明の実施の一形態は、湿り成分分離器を蒸気配管が連結される一次蒸気ヘッダーの手前位置に設けたことを特徴とする（請求項４）。この実施の一形態によれば、複数基の多管式貫流ボイラーから発生し、前記蒸気配管を通って一次蒸気ヘッダーに至る全ての蒸気の湿り成分が、前記湿り成分分離器によって除去され、前記一次蒸気ヘッダーにおいて分岐された各系統には、全て湿り成分が除去された蒸気が供給される。

前記各発明の他の実施の一形態は、湿り成分分離器を蒸気配管が連結された一次蒸気ヘッダーから分岐された系統管に設けたことを特徴とする（請求項５）。この実施の一形態によれば、前記一次蒸気ヘッダーに集められた蒸気のうち、高い純度が要求される系統管の湿り成分が前記湿り成分分離器によって除去され、高純度の蒸気を必要とする系統管に送ることができる。

本願各発明によれば、装置の簡素化及び省スペース化によるコストダウン、さらには燃料の節減を図り、省エネルギーによるコストダウンが可能である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１において、１は、それぞれ上部寄せ２と下部寄せ３間に水管群４が設けられた多管式貫流ボイラーである。

前記それぞれの多管式貫流ボイラー１の側部には、それぞれ気水分離器５が設けられており、該気水分離器５は、連結管６によって前記上部寄せ２と連結され、さらに降水管７によって前記下部寄せ３と結結されている。さらに前記下部寄せ３には給水タンク８から導かれた給水管９が連結されている。図中、１０は前記水管群４を側面から加熱するバーナである。

本発明では、前記それぞれの多管式貫流ボイラー１にそれぞれ設けられた気水分離器５の蒸気取出管１１が、一本の蒸気配管１２に連結集合させられ、該蒸気配管１２に湿り成分分離器１３が設けられる。そして、前記湿り成分分離器１３によって湿り気を除去された蒸気が配管１４を介して一次蒸気ヘッダー１５へ供給される。

さらに、前記湿り成分分離器１３にドレン管１６が設けられ、該ドレン管１６が、前記給水タンク８内を通過させられて該給水タンク８内の水を加熱する熱交換器１７に形成されている。

前記構成の多管式貫流ボイラー装置では、前記給水タンク８から前記下部寄せ３に供給された水は、前記バーナ１０によって前記水管群４が加熱されることにより、ボイラー水に含まれた水気液混合水となって前記上部寄せ２、前記連絡管６を通り、前記気水分離器５へ送られる。そして、前記気水分離器５により気液分離が行われ、分離されたボイラー水は降水管７を通って前記下部寄せ３に戻される。

前記多管式貫流ボイラー１に負荷変動がある場合などに、前記気水分離器５によって、気液分離が十分に行われず、蒸気と分離しきれないボイラー水が蒸気とともに前記蒸気取出管１１から前記蒸気配管１２に供給されると、前記湿り成分分離器１３に至り、該湿り成分分離器１３において気液分離が行われ、純度の高い蒸気が前記配管１４を通り、前記一次蒸気ヘッダー１５へ送られて必要とする系統に分岐させられてユースポイント（図示せず）へ送られる。

一方、前記湿り成分分離器１３で分離されたボイラー水（ドレン）は、前記ドレン管１６から排出されるが、該ドレン管１６が前記給水タンク８内を通過させられて熱交換器１７に形成されていることから、前記給水タンク８内の給水との熱交換が行われ、給水タンク８内の給水が加熱される。

前記のごとく、本発明によれば、負荷変動などにより多量のボイラー水がキャリーオーバーした場合にも、前記湿り成分分離装置１３によりキャリーオーバーしたボイラー水を分離することができ、ボイラー水を含まない純度の高い蒸気を安定供給することができとともに、前記湿り成分分離装置１３により分離したボイラー水（ドレン）を給水タンク８内において、給水と熱交換することにより熱回収を行い熱損失を低減することができる。

以下に、図１を参考に具体的実施例について述べる。

ボイラー：最大蒸発量２．０ｔ／ｈ × ４基
給水量：１〜８ｔ／ｈ
総給水量：３４６０ｔ／ｍｏｎｔｈ
ブロー率：１０％
燃料：Ａ重油
ボイラー効率：９０％
運転方式：自動台数制御
常用圧力：０．５〜０．７ＭＰａ
前記多管式貫流ボイラー装置において、キャリーオーバーしたボイラー水流量を実測したところ、常時、１００Ｌ／ｈ以上のキャリーオーバーが確認された（キャリーオーバー率は平均６％）。

図１に示すように、湿り成分分離器１３を、前記一次蒸気ヘッダー１５より手前位置の配管１４に設置し、キャリーオーバーしたボイラー水を分離した結果、キャリーオーバーしたボイラー水の９６％以上を、湿り成分分離器１３によって分離することが確認された。なお、前記湿り成分分離器１３はサイクロン式を採用した。

なお、分離したボイラー水は、有機系防食剤による水処理であり、給水温度が６０℃未満であり、スライム生成のおそれがあったため、熱交換器１７によりボイラー水と給水間の熱交換を行って熱回収を図った。その結果、ボイラー水の温度は約１００℃低下し、交換した熱量から使用燃料の節約量を計算すると下記の通りであった。

１００×３４６０×０．９×０．０６×０．９６÷（９０／１００×１００００）＝２．０ｔ／ｍｏｎｔｈ………（式１）
上記式１において、１００＝低下温度、３４６０＝総給水量（／ｈ）×分離器効率（９６％）、０．９＝１−（ブロー率／１００）、０．０６＝キャリーオーバー率、０．９６＝分離効率、９０／１００＝燃焼効率、１００００＝燃料の低発熱量である。

図２に、他の実施の一形態が示されている。この実施の一形態が、前記図１の実施の一形態と異なるところは、前記湿り成分分離器１３を、前記一次蒸気ヘッダー１５から分岐された系統管１８に設けた点である。なお、その他の部分には、図１と同様の符号を付してある。この実施の一形態によれば、一次蒸気ヘッダー１５から、特に高い蒸気純度が要求される系統に集中して湿り成分が除去され、ボイラー水を含まない純度の高い蒸気を送ることができる。

図３に、さらに他の実施の一形態が示されている。この実施の一形態が、前記図１及び図２の実施の一形態と異なるところは、前記湿り成分分離器１３の前記ドレン管１６を前記給水タンク８に連結し、前記湿り成分分離器１３で分離されたボイラー水（ドレン）を、前記給水タンク８内の給水に直接供給及び混合して熱及び水を回収する構成である。その他の部分には、図１及び図２と同様の符号を付してある。なお、この実施の一形態は、ボイラー水が無機系防食処理等されて、前記湿り成分分離器で分離されたボイラー水（ドレン）と混合した場合にもスライム生成のおそれがない場合に採用される。

なお、前記図３の実施の一形態においても、前記図２の実施の一形態と同様に、前記湿り成分分離器１３を、前記一次蒸気ヘッダー１５からの分岐された系統管に設けることができる。

本発明の実施の一形態にかかる多管式貫流ボイラー装置の概略図である。本願発明の他の実施の一形態を示す概略図である。さらに他の実施の一形態を示す概略図である。

符号の説明

１多管式貫流ボイラー
５気水分離器
８給水タンク
１１蒸気取出管
１２蒸気配管
１３湿り成分分離器
１５一次蒸気ヘッダー
１６ドレン管

Claims

気水分離器を有する複数基の多管式貫流ボイラーと、前記気水分離器のそれぞれの蒸気取出管が連結集合させられた蒸気配管と、該蒸気配管に設けられた湿り成分分離器と、該湿り成分分離器から前記ボイラーの給水タンクへ設けられたドレン管と、からなることを特徴とする多管式貫流ボイラー装置。
前記ドレン管を前記ボイラーの給水タンク内を通過させたことを特徴とする請求項１に記載の多管式貫流ボイラー装置。
前記ドレン管を前記ボイラーの給水タンクに連結したことを特徴とする請求項１に記載の多管式貫流ボイラー装置。
湿り成分分離器を蒸気配管が連結される一次蒸気ヘッダーの手前位置に設けたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の多管式貫流ボイラー装置。
湿り成分分離器を蒸気配管が連結された一次蒸気ヘッダーから分岐された系統管に設けたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の多管式貫流ボイラー装置。