JP5242225B2 - Boiler blowdown energy recovery system - Google Patents
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Description
本発明は、ボイラのブローダウンからエネルギを回収するシステムに関する。 The present invention relates to a system for recovering energy from boiler blowdown.
ボイラでは、蒸気を発生することによってボイラ水の中のミネラル分等の不純物が濃縮される。ボイラ水の不純物の濃度が高くなると生成する蒸気の乾き度の維持が困難になるなどの不具合が生じる。このため、ボイラでは、特許文献1および2に記載されているように、濃縮したボイラ水の一部を外部に排出(ブローダウン)し、残ったボイラ水を補給水で希釈することで、ボイラ水の水質を一定基準以下に保つ必要がある。 In the boiler, impurities such as minerals in the boiler water are concentrated by generating steam. When the concentration of impurities in boiler water becomes high, problems such as difficulty in maintaining the dryness of the generated steam occur. For this reason, in the boiler, as described in Patent Documents 1 and 2, a part of the concentrated boiler water is discharged (blow down) to the outside, and the remaining boiler water is diluted with make-up water. It is necessary to keep the water quality below a certain standard.
このようなブローダウンの制御に係る技術として、例えば、特許文献1には、ボイラ水の硬度に基づいてブロー量を調節する技術が記載され、特許文献2には、ボイラ水の電気伝導率に基づいてブロー量を調節する技術が記載されている。 As a technique related to such blowdown control, for example, Patent Document 1 describes a technique for adjusting the blow amount based on the hardness of boiler water, and Patent Document 2 describes the electrical conductivity of boiler water. A technique for adjusting the blow rate based on this is described.
また、ブローダウンされたボイラ水は、かなりの熱エネルギを有しており、これらのエネルギを回収して再利用することが望まれる。特許文献3には、ブローされたボイラ水をフラッシュタンクに導入して、ブローされたボイラ水から低圧の蒸気を分離し、この低圧蒸気を脱気器の補給水に導入することで、ブローダウンされたボイラ水のエネルギの一部を回収する公知技術が記載されている。 Further, the blown-down boiler water has a considerable amount of heat energy, and it is desired to recover and reuse the energy. In Patent Document 3, blown boiler water is introduced into a flash tank, low-pressure steam is separated from blown boiler water, and this low-pressure steam is introduced into make-up water of a deaerator, so that blow-down is performed. A known technique for recovering a part of the energy of the boiler water is described.
さらに、特許文献3のシステムでは、さらに、フラッシュタンクで低圧蒸気と分離された温水を用いてタービンを回し、このタービンによって駆動されるポンプを、蒸気式空気予熱機のドレンを低圧給水加熱器にさらに移送するために用いることで、さらにエネルギ効率を改善している。 Furthermore, in the system of Patent Document 3, a turbine is rotated using hot water separated from low-pressure steam in a flash tank, and a pump driven by the turbine is used as a steam-type air preheater drain as a low-pressure feed water heater. Further energy efficiency is improved by using it for further transport.
しかしながら、小型のボイラでは、ブローダウンされるボイラ水が少量であるため、タービンを回すことができるだけの流量がなく、エネルギの回収が困難であった。 However, in a small boiler, since a small amount of boiler water is blown down, there is no flow rate sufficient to turn the turbine, and it is difficult to recover energy.
例えば繊維染色プラントのような小規模なプラントにあっては、ボイラ設置に関する法規制等もあって、大型ボイラを採用せず、小型貫流ボイラを複数併設することがよくある。このようなプラントでは、ブローダウンしたボイラ水のエネルギはまったく回収されず、全て廃棄されているのが実情である。実際に、小型貫流ボイラを22缶併設したプラントにおけるブローダウン量を調査した結果、300〜2000kg/hrもの蒸気が廃棄されていることが判明した。
前記問題点に鑑みて、本発明は、小型のボイラにも適用可能なボイラブローダウンエネルギ回収システムを提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a boiler blowdown energy recovery system that can be applied to a small boiler.
前記課題を解決するために、本発明によるボイラブローダウンエネルギ回収システムは、ボイラからブローダウンされたボイラ水を導入し、減圧して蒸気と温水に分離するフラッシュタンクと、前記フラッシュタンクで分離した蒸気を吸い込んで、圧縮して吐出する圧縮機と、前記圧縮機の吐出する蒸気を、前記ボイラの発生した蒸気と合流させる合流流路と、前記合流流路から分岐し、前記圧縮機の吐出する蒸気を、減圧弁を介して、前記ボイラの補給水に導入する予熱流路と、前記予熱流路が分岐した後の前記合流流路の圧力が一定になるように、前記減圧弁の開度を調節する合流圧力制御装置とを有するものとする。
In order to solve the above problems, a boiler blowdown energy recovery system according to the present invention introduces boiler water blown down from a boiler, depressurizes it and separates it into steam and hot water, and separates it in the flash tank. A compressor that sucks and compresses and discharges the steam; a confluence channel that merges the vapor discharged from the compressor with the steam generated by the boiler; and a branch from the confluence channel, and discharge of the compressor Open the pressure reducing valve so that the pressure of the preheating flow path for introducing the steam to the make-up water of the boiler through the pressure reducing valve and the joining flow path after the preheating flow path becomes constant. And a confluence pressure control device for adjusting the degree .
この構成によれば、ブローダウンされたボイラ水をフラッシュタンクで減圧して一部を蒸発させ、得られた低圧蒸気を圧縮機で利用可能な圧力に加圧することでその熱エネルギを回収可能とすることができる。 According to this configuration, it is possible to recover the thermal energy by depressurizing the blown-down boiler water in the flash tank and evaporating a part thereof, and pressurizing the obtained low-pressure steam to a pressure usable by the compressor. can do.
また、この構成によれば、回収したエネルギをボイラの出力または入力として再利用できるので、ロスがなく効率が高い。
Moreover, according to this structure, since the recovered energy can be reused as the output or input of the boiler, there is no loss and the efficiency is high.
また、本発明のボイラブローダウンエネルギ回収システムは、前記フラッシュタンクの圧力を一定に保つように、前記圧縮機の出力を制御するフラッシュ圧力制御装置をさらに有してもよい。 The boiler blowdown energy recovery system of the present invention may further include a flash pressure control device that controls the output of the compressor so as to keep the pressure of the flash tank constant.
この構成によれば、フラッシュタンクで分離した蒸気温度が一定になり、安定したエネルギ回収ができる。 According to this configuration, the vapor temperature separated in the flash tank becomes constant, and stable energy recovery can be performed.
本発明によれば、ボイラからブローダウンされたボイラ水を減圧して得られる蒸気を、圧縮機で利用可能な圧力にまで加圧して再利用するので、ブローダウン量が少なくても、効率よく安定して熱エネルギを回収できる。 According to the present invention, the steam obtained by depressurizing the boiler water blown down from the boiler is reused by pressurizing the steam to a pressure that can be used by the compressor. Thermal energy can be recovered stably.
これより、本発明の参考例および実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1に、本発明の第1参考例のブローダウンエネルギ回収システム1を備えるスチーム発生装置を示す。ブローダウンエネルギ回収システム1は、約0.5MPaGの蒸気を生成して需要設備に供給するボイラ2からブローダウンされたボイラ水が導入され、導入されたボイラ水を減圧して低圧蒸気と温水とに分離するフラッシュタンク3と、フラッシュタンク3で分離した低圧蒸気を吸い込んで圧縮し、高圧の蒸気にして吐出するスクリュ圧縮機4とを有する。
Reference examples and embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a steam generator equipped with a blowdown energy recovery system 1 of a first reference example of the present invention. The blow-down energy recovery system 1 introduces boiler water blown down from a boiler 2 that generates steam of about 0.5 MPaG and supplies it to a demand facility, and depressurizes the introduced boiler water, And a
ボイラ2は、蒸気の発生およびブローダウンによって減少したボイラ水を、給水タンク5から供給される補給水によって補うようになっている。尚、給水タンク5には、水量が一定になるように、不図示の軟水器から自動的に軟水が供給されるようになっている。
The boiler 2 supplements boiler water that has been reduced due to generation of steam and blow-down with makeup water supplied from a
また、ブローダウンエネルギ回収システム1は、フラッシュタンク3内の圧力Psを検出するフラッシュ圧力計6と、スクリュ圧縮機4を駆動するモータ7に駆動電流を供給するインバータ(可変周波数電源)8の出力周波数を、フラッシュ圧力計6の検出値に基づいてPID制御するフラッシュ圧力制御装置9とを有する。
The blowdown energy recovery system 1 also includes an output of a
ブローダウンエネルギ回収システム1において、フラッシュ圧力制御装置9は、フラッシュタンク3の圧力Psを略大気圧(0MPaG)に保つように、スクリュ圧縮機4の回転数、換言すればスクリュ圧縮機4の出力を制御する。スクリュ圧縮機4は、フラッシュタンク3で分離された低圧蒸気を圧縮して、ボイラ2が生成する蒸気と略同じ約0.5MPaGに加圧して吐出する。スクリュ圧縮機4が吐出した蒸気は、合流流路10を介してボイラ2が発生した蒸気に合流し、需要設備に供給される。
In the blowdown energy recovery system 1, the flash
本参考例では、フラッシュタンク3で、ブローダウンされたボイラ水を減圧することで、飽和温度を低下させて低圧蒸気を発生させる。つまり、フラッシュタンク3では、導入されたボイラ水を、全体の温度(顕熱)の低下分を蒸発熱(潜熱)として保有する低圧蒸気と、低圧蒸気に熱エネルギを奪われ、低圧蒸気の脱離によって不純物がさらに濃縮された温水とに分離する。ブローダウンエネルギ回収システム1では、この濃縮された温水のみを外部に排出する。
In this reference example , in the flash tank 3, the blown-down boiler water is decompressed to lower the saturation temperature and generate low-pressure steam. In other words, in the flash tank 3, the boiler water introduced is deprived of heat energy by the low-pressure steam and the low-pressure steam that retains the decrease in the overall temperature (sensible heat) as evaporation heat (latent heat), and the low-pressure steam is desorbed. Separation separates into warm water in which impurities are further concentrated. In the blowdown energy recovery system 1, only this concentrated warm water is discharged to the outside.
フラッシュタンク3で分離された蒸気は、圧力が低いために、そのままでは有効に利用できないが、スクリュ圧縮機4で圧縮して高圧蒸気にすることで、ボイラ2が供給すべき高圧蒸気の一部に置き換えることができるようになる。つまり、圧縮機4で圧縮することで、フラッシュタンク3で分離した低圧蒸気の熱エネルギをスチーム発生装置に回収することが可能になる。
The steam separated in the flash tank 3 cannot be effectively used as it is because the pressure is low. However, a part of the high-pressure steam to be supplied by the boiler 2 is compressed by the
本参考例では、フラッシュ圧力制御装置9により、スクリュ圧縮機4の出力を調節し、フラッシュタンク3の内圧を、略大気圧(0MPaG)に低く保つので、ブローダウンされたボイラ水からの蒸発量が多くなるように維持でき、エネルギ回収率を高くするとともに、スクリュ圧縮機4の吐出圧を安定させることもできる。
In this reference example , the flash
尚、簡易的には、ボイラ2のブローダウンの度に、所定時間だけスクリュ圧縮機4を所定の出力で運転するようにしてもよい。
In addition, each time the boiler 2 is blown down, the
続いて、図2に、本発明の第2参考例のブローダウンエネルギ回収システム1aを備えるスチーム発生装置を示す。尚、本参考例において、第1参考例と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
Next, FIG. 2 shows a steam generator provided with the blowdown
本参考例のブローダウンエネルギ回収システム1aでは、フラッシュタンク3で分離した低圧蒸気をスクリュ圧縮機4で圧縮し、予熱流路11を介して給水タンク5に導入している。つまり、本参考例では、ブローダウンされたボイラ水から回収した熱エネルギおよびスクリュ圧縮機4で加えられたエネルギを、ボイラ2の補給水の温度を上昇させるために使用する。
In the blowdown
本参考例では、フラッシュタンク3で分離した低圧蒸気を、スクリュ圧縮機4で加圧することで、加圧された給水タンク5に導入可能としている。ブローダウンされたボイラ水から回収した蒸気を導入することで補給水の温度が上昇し、これにより、ボイラ2が蒸気を発生させるために必要とするエネルギが少なくて済むため、ボイラ2の燃料消費量を低減できる。
In this reference example , the low pressure steam separated in the flash tank 3 can be introduced into the pressurized
さらに、図3に、本発明の実施形態のブローダウンエネルギ回収システム1bを備えるスチーム発生装置を示す。尚、本実施形態において、第1参考例または第2参考例と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
Further, in FIG. 3, showing a steam generating device comprising a blowdown
本実施形態のブローダウンエネルギ回収システム1bは、例えば2t/h程度の小型貫流ボイラ2aを22缶並列して設置し、各ボイラ2aには、給水ヘッダ12を介して給水タンク5から補給水を供給し、各ボイラ2aが発生した蒸気は、一端、スチームヘッダ13に集められてから、需要設備に供給されるようになっている。
The blow-down
また、本実施形態では、各ボイラ2aからブローダウンされるボイラ水を1つのフラッシュタンク3に導入し、フラッシュタンク3で分離した低圧蒸気をスクリュ圧縮機4で加圧して高圧蒸気を生成する。本実施形態は、第1参考例と同様に、スクリュ圧縮機4が吐出した高圧蒸気を、合流流路10を介してスチームヘッダ13から需要設備に供給される蒸気に合流させているが、さらに、合流流路10から分岐して予熱流路11が設けられており、予熱流路11を介して、スクリュ圧縮機4が吐出した高圧蒸気の一部を給水タンク5に導入するようになっている。
Moreover, in this embodiment, the boiler water blown down from each
さらに、予熱流路11には、開度調節可能な減圧弁14が設けられている。予熱流路11が分岐した後の合流流路10には、蒸気の圧力を計測する圧力計15が設けられている。この圧力計15の計測値に基づいて、合流圧力制御装置16は、減圧弁14の開度を制御し、圧力計15の計測値をスチームヘッダ13から供給される蒸気の設定圧力と等しくなるように維持する。
Further, a
本実施形態では、合流圧力制御装置16によってスクリュ圧縮機4が吐出した高圧蒸気の圧力が調節されるので、需要設備に供給される蒸気圧が変動しない。また、この圧力調節を安定して行うために、スクリュ圧縮機4の吐出圧は、需要設備に供給される蒸気の設定圧力より若干高めに設定されることが好ましい。そして、この圧力調節によって蒸気圧力を低下させるために合流流路10から取り出された過剰な蒸気は、すべて給水タンク5に導入され、補給水の温度上昇に消費されるので、エネルギの無駄がない。
In the present embodiment, since the pressure of the high-pressure steam discharged from the
本実施形態のブローダウンエネルギ回収システム1bにおいて、フラッシュタンク3で分離してスクリュ圧縮機4で圧縮し、ブローダウンエネルギ回収システム1bに環流できた蒸気量をボイラ2aの燃料消費量に換算すると、その蒸気量は、ボイラ2a全体のエネルギ消費量の0.3〜2%に相当する。
In the blowdown
尚、このスチーム発生装置で回収したエネルギには、スクリュ圧縮機4で加えられたエネルギを含んでいるが、本実施形態において、ボイラ2aにおいて0.5MPaGの蒸気を発生させるためには約4円/kgの燃料費が必要であるのに対し、フラッシュタンク3で分離した低圧蒸気をスクリュ圧縮機4で0.5MPaGに圧縮するために必要な電気代は約0.7円/kgに過ぎない。よって、本実施形態の経済的効果は決して小さくない。
The energy recovered by the steam generator includes the energy applied by the
1,1a,1b…ブローダウンエネルギ回収システム
2,2a…ボイラ
3…フラッシュタンク
4…スクリュ圧縮機
5…給水タンク
6…フラッシュ圧力計
9…フラッシュ圧力制御装置
10…合流流路
11…予熱流路
14…減圧弁
15…合流圧力計
16…合流圧力制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記フラッシュタンクで分離した蒸気を吸い込んで、圧縮して吐出する圧縮機と、
前記圧縮機の吐出する蒸気を、前記ボイラの発生した蒸気と合流させる合流流路と、
前記合流流路から分岐し、前記圧縮機の吐出する蒸気を、減圧弁を介して、前記ボイラの補給水に導入する予熱流路と、
前記予熱流路が分岐した後の前記合流流路の圧力が一定になるように、前記減圧弁の開度を調節する合流圧力制御装置とを有することを特徴とするボイラブローダウンエネルギ回収システム。 A flash tank that introduces boiler water blown down from the boiler, depressurizes and separates it into steam and hot water,
A compressor that sucks and compresses and discharges the vapor separated in the flash tank ;
A merging flow path for merging the steam discharged from the compressor with the steam generated by the boiler;
A preheating flow path that branches from the merge flow path and that introduces steam discharged from the compressor into the boiler make-up water via a pressure reducing valve;
A boiler blowdown energy recovery system comprising: a confluence pressure control device that adjusts an opening of the pressure reducing valve so that a pressure of the confluence passage after the preheating passage is branched becomes constant .
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