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技術 ボイラ給水系統の圧力損失低減方法及びその装置

出願人 日本製鉄株式会社
発明者 村山元成田利勝中野惠
出願日 1998年4月10日 (21年5ヶ月経過) 出願番号 1998-114349
公開日 1999年10月29日 (19年10ヶ月経過) 公開番号 1999-294712
状態 未査定
技術分野 蒸気発生用の給水の予熱と供給
主要キーワード 演算制御器 ボイラ給水流量 圧力損失増大 給水制御弁 容量設計 ボイラ給水系統 圧力増大 ボイラドラム
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年10月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (1)

課題

給水ポンプ高圧給水加熱器給水制御弁ボイラが順に配設されているボイラの給水系統においては給水ポンプの消費電力を低減できる方法を提供する。

解決手段

ボイラ給水ポンプ、高圧給水加熱器、ボイラが順に配設され、給水加熱器とボイラの間の配管に給水制御弁として大弁と小弁並列に配置されているボイラの給水系統において、給水加熱器の圧力損失が増大した際に、給水制御弁の小弁を開にして給水制御弁の圧力損失を減らすことを特徴とするボイラ給水系統の圧力損失低減方法

概要

背景

従来、ボイラへの給水系統には、給水制御弁として大弁と小弁並列に配置されており、起動時及び低負荷時においては給水制御弁の小弁を用い、通常運転に於いては大弁を用いて給水量を制御して行ってきた。また、ボイラ給水ポンプ吐出圧力は、ボイラ入口の圧力に給水系統の給水加熱器配管、給水制御弁等の圧力損失を加えて設定していた。例えば、ボイラ容量450t/h程度の給水加熱器での圧力損失は約3kg/cm2 である。しかしながら給水加熱器では、経年劣化により圧力損失は更に約3〜4kg/cm2 増大するため、給水加熱器の経年劣化による圧力損失増大分を補う方法として、ボイラ給水ポンプの吐出圧力に経年劣化による圧力損失増大分を更に付加することで対応してきた。

概要

給水ポンプ高圧給水加熱器、給水制御弁、ボイラが順に配設されているボイラの給水系統においては給水ポンプの消費電力を低減できる方法を提供する。

ボイラ給水ポンプ、高圧給水加熱器、ボイラが順に配設され、給水加熱器とボイラの間の配管に給水制御弁として大弁と小弁が並列に配置されているボイラの給水系統において、給水加熱器の圧力損失が増大した際に、給水制御弁の小弁を開にして給水制御弁の圧力損失を減らすことを特徴とするボイラ給水系統の圧力損失低減方法

目的

従来、給水ポンプ、高圧給水加熱器、給水制御弁、ボイラが順に配設されているボイラの給水系統においては、経年劣化時の高圧給水加熱器の圧力増大分についてはボイラ給水ポンプの吐出圧力に余裕代を見ることで、ボイラ入口での給水圧力を確保してきた。この余裕代は従来2〜3%で、消費電力量に換算すると27百万円/年もの損失となり、設備費を削減する目的からすると、この余裕を極力無くす必要がある。そこで、給水ポンプの消費電力量を少しでも削減できる手段が望まれる。本発明は、給水ポンプ、高圧給水加熱器、給水制御弁、ボイラが順に配設されているボイラの給水系統においては給水ポンプの消費電力を低減できる方法及び装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ボイラ給水ポンプ高圧給水加熱器ボイラが順に配設され、給水加熱器とボイラの間の配管給水制御弁として大弁と小弁並列に配置されているボイラの給水系統において、給水加熱器の圧力損失が増大した際に、給水制御弁の小弁を開にして給水制御弁の圧力損失を減らすことを特徴とするボイラ給水系統の圧力損失低減方法

請求項2

ボイラ給水ポンプ、高圧給水加熱器、ボイラが順に配設され、給水加熱器とボイラの間の配管に給水制御弁として大弁と小弁が並列に配置されているボイラの給水系統において、前記の小弁の容量が次式(1)を満たすものとすることを特徴とするボイラ給水系統の圧力損失低減装置CV2=CV1・{ΔP/(ΔP−α)−1} (1)CV1:大弁の容量CV2:小弁の容量ΔP:大弁のみ開としたときの圧力損失(kg/cm2 )α:給水加熱器の経年劣化による圧力損失増大(kg/cm2 )

技術分野

0001

本発明は、ボイラ給水系統圧力損失を低減するための方法及び装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、ボイラへの給水系統には、給水制御弁として大弁と小弁並列に配置されており、起動時及び低負荷時においては給水制御弁の小弁を用い、通常運転に於いては大弁を用いて給水量を制御して行ってきた。また、ボイラ給水ポンプ吐出圧力は、ボイラ入口の圧力に給水系統の給水加熱器配管、給水制御弁等の圧力損失を加えて設定していた。例えば、ボイラ容量450t/h程度の給水加熱器での圧力損失は約3kg/cm2 である。しかしながら給水加熱器では、経年劣化により圧力損失は更に約3〜4kg/cm2 増大するため、給水加熱器の経年劣化による圧力損失増大分を補う方法として、ボイラ給水ポンプの吐出圧力に経年劣化による圧力損失増大分を更に付加することで対応してきた。

発明が解決しようとする課題

0003

従来、給水ポンプ高圧給水加熱器、給水制御弁、ボイラが順に配設されているボイラの給水系統においては、経年劣化時の高圧給水加熱器の圧力増大分についてはボイラ給水ポンプの吐出圧力に余裕代を見ることで、ボイラ入口での給水圧力を確保してきた。この余裕代は従来2〜3%で、消費電力量に換算すると27百万円/年もの損失となり、設備費を削減する目的からすると、この余裕を極力無くす必要がある。そこで、給水ポンプの消費電力量を少しでも削減できる手段が望まれる。本発明は、給水ポンプ、高圧給水加熱器、給水制御弁、ボイラが順に配設されているボイラの給水系統においては給水ポンプの消費電力を低減できる方法及び装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0004

上記目的を達するための本発明は、以下の2つである。
(1)ボイラ給水ポンプ、高圧給水加熱器、ボイラが順に配設され、給水加熱器とボイラの間の配管に給水制御弁として大弁と小弁が並列に配置されているボイラの給水系統において、給水加熱器の圧力損失が増大した際に、給水制御弁の小弁を開にして給水制御弁の圧力損失を減らすことを特徴とするボイラ給水系統の圧力損失低減方法
(2) ボイラ給水ポンプ、高圧給水加熱器、ボイラが順に配設され、給水加熱器とボイラの間の配管に給水制御弁として大弁と小弁が並列に配置されているボイラの給水系統において、小弁の容量を前述の式(1)を満たすものとすることを特徴とするボイラ給水系統の圧力損失低減装置

発明を実施するための最良の形態

0005

本発明を、図1に例示する系統図により説明する。給水ポンプ1から送られた水は、高圧給水加熱器2で加熱され、ボイラ3へ送り込まれる。途中に給水制御弁(大弁4、小弁5)があり、ボイラドラムのレベルを一定に保つように弁をコントロールしている。起動時及び低負荷時を除いては、大弁をコントロールしている。通常大弁のみを使用して給水を制御する理由は、制御性を良くするためと、1つの弁で運転することで2つ同時に使用して運転するよりも故障の確率を低減するためである。

0006

給水加熱器の経年劣化による圧力損失増大分は、弁自体の圧力損失(10〜20kg/cm2 )に比べたら小さいもので、弁の圧力損失を低減することで高圧給水加熱器の圧力損失増大分をカバーできることを見いだした。すなわち、従来高圧給水加熱器の経年劣化による圧力損失増大分をボイラ給水ポンプの吐出圧力の余裕という形で考慮していたものであったが、給水制御弁の小弁を活用することでこの吐出圧力の余裕を無くすことができ、消費電力を削減することができる。本発明の実施に際し、高圧給水加熱器の入側と出側の差圧を検出する差圧計6、ボイラへの給水流量計測する流量計を設ける。通常運転時においては、給水制御弁の大弁を用いてボイラへの給水流量を制御している。演算検出器7には、差圧計の検出結果に基づく高圧給水加熱器の経年劣化判定基準を設定しておき、差圧が設定値に達したとき、給水制御弁小弁を開くようにしておく。

0007

差圧計の数値が増加し、差圧が規定値に達したときには、給水制御弁の小弁を開として引き続き大弁で給水流量をコントロールする。このような本発明法の採用により、給水ポンプの吐出圧力を従来より低くすることができる。弁の容量を示すCV値は、圧力損失ΔPと流量Qを用いて以下の式で示される。

0008

0009

大弁の容量は、ボイラ最大負荷でのボイラ給水流量により決められる。大弁のCV値をCV1小弁のCV値をCV2、大弁を流れる給水流量をQ1、小弁を流れる給水流量Q2、大弁を開、小弁を閉としたときの圧力損失をΔP、小弁も開としたときのΔP’とすると、以下の式が成り立つ。

0010

Q=Q1+Q2 (3)
Q1=ΔP’・CV1 (4)
Q2=ΔP’・CV2 (5)
Q=ΔP・CV1 (6)
また、給水加熱器の経年劣化による圧力損失上昇をαkg/cm2 とすると
ΔP−ΔP’=α (7)
が成り立つので、(2)〜(6)式を連立方程式として解くと、前記の(1)式を導出できる。
CV2=CV1・{ΔP/(ΔP−α)−1} (1)

0011

本発明の実施例として、図1に示すラインにおいて蒸気発生量450t/hのボイラ3は、高圧給水加熱器2が経年劣化することによる圧力増大分(約3kg/cm2 )を給水制御弁の小弁の容量設計に反映させた。給水流量が427t/hのとき、給水制御弁大弁のCV値(CV1)は110.1であり弁での圧力損失は15.3kg/cm2 である。起動時及び低負荷時にのみ使用していた給水制御弁小弁を経年劣化による圧力損失が3kg/cm2増大した時に使用し、弁での圧力損失を3kg/cm2 減らすように小弁のCV値(CV2)を決めた(小弁のCV値=12.59)。よって給水ポンプの吐出圧力は圧力損失増大分を加えずに200kg/cm2 とした。そして、大弁の制御のみで4年間運転した結果、差圧計の値が3kg/cm2 増大したため、小弁を開とし大弁も用いて流量制御するように切り替えた。その結果、ボイラ入口での必要な圧力を確保することが出来た。

0012

また、本発明の実施例と比較する上で従来例−1として、図1に示すラインにおいて、蒸気発生量450t/hのボイラ3は、起動時及び低負荷時に於いて給水流量制御のための弁として通常運転の時の弁と異なる小弁を設置している。起動時及び低負荷時においては小弁(CV値=12.59)を、定格運転時には大弁を用いてボイラへの給水流量制御を行った。一方ボイラ給水ポンプは、高圧給水加熱器2が経年劣化することによる圧力損失増大分(約3kg/cm2 )を考慮して吐出圧力203kg/cm2 と決定した。そして、4年間作動した。

0013

上記例について、給水ポンプの使用電力量を比較した結果、本発明例は従来例−1に対して有利であった。すなわち、従来例1に対しては、給水ポンプの吐出圧力が約3kg/cm2 減少したので電力消費量を年間で31.3kw減少させることができる。例えば、4年間で108百万円のコストダウンとなる。

発明の効果

0014

本発明法は、給水ポンプ、高圧給水加熱器、給水制御弁、ボイラが順に配設されたボイラ給水系統において、高圧給水加熱器の経年劣化による圧力損失増大時には、給水制御弁の小弁を開とすることで、弁での圧力損失を減らすので、給水ポンプを吐出圧力の低いものとし、消費電力量を低減することができる。

図面の簡単な説明

0015

図1本発明方法の例を示す系統図である。

--

0016

1ボイラ給水ポンプ
2高圧給水加熱器
3ボイラ
4給水制御弁(大弁)
5 給水制御弁(小弁)
6差圧計
7 演算制御器

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