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ドレン・廃蒸気回収
- ドレン回収配管の二相流の設計とは何ですか？
- パワートラップの圧送用操作気体とは何ですか？
- 圧力の違うトラップの出口を同じ回収配管に接続して良いですか？
- 暖房用真空ポンプの更新を計画しています。既存ポンプは他社製です。TLV製品を使用する場合の型式・システム等を教えて下さい。
- GP10・GP10L・GT10Lどの機種が最適なのか教えてください。現在トラップは大気開放で、排出されるドレンはドレン量：10L/分 温度：80℃です。
- 0.6MPaGで運転する設備を新設します。既設回収配管のドレン圧力は0.2MPaですが、この回収管に合流させることで問題が生じますか？
- GT10Lを施工して試運転しています。排気弁からの配管を大気開放にしていますが、蒸気が吹出して止まりません。故障でしょうか？
- 工場の増築工事に伴い蒸気配管の設計を行っています。蒸気ドレンは既設還水タンクへ回収します。還水配管が、トラップより高い位置にあるため、トラップから出たすぐにチャッキ弁を付けて配管を立ち上げ、上部より還水管に接続する予定です。その場合、トラップのバイパス配管は設けない方がよいのでしょうか(バイパス配管を設けた場合、何か不具合が発生するのでしょうか)？
- 排蒸処理で、できるだけ背圧をかけずに熱回収する方法を教えてください。
- ドレンをボイラー還水槽にオープン回収していますがフラッシュ蒸気が非常にムダに感じます。そこでそのフラッシュ蒸気を回収し液相部の昇温に有効利用したいと考えますが、何か有効なシステムはないでしょうか？
- 蒸気トラップからの排出の際、若干蒸気が吹き出るためドレーンポットのような物を設置したい。汽水分離し蒸気は安全な場所に大気開放させる。そのような商品はありますか。イメージ的には、SR-3を考えています。
- 現場のボイラーですが2.0MPaのドレンのフラッシュ蒸気を、毎日約40トン大気に放出しています。他に0.25MPaラインがあり、この系統にフラッシュ蒸気を回収できる装置はありますか？
- 廃蒸気熱交換器に蒸気ではなくドレンを入れても使用できますか？
ドレン回収に関するご質問
- ドレン回収配管の二相流の設計とは何ですか？
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ドレン回収配管は文字通りドレンを流す配管ですが、高温のドレンはフラッシュ蒸気を伴いますので、配管中はフラッシュ蒸気（気相）とドレン（液相）が交じり合った状態です。この状態を考慮した設計を二相流の配管設計と言います。
蒸気の比容積はドレンの数百倍から千倍以上ですから、ドレン回収配管はどちらかというと水配管よりも蒸気配管に近いイメージです。ただし、ドレン（液相）によるウォーターハンマーが発生しない流速を考慮しなければなりません。
- パワートラップの圧送用操作気体とは何ですか？
- パワートラップは背圧よりも高い圧力の操作用気体を本体内部に導入し、その圧力でドレンを圧送します。水鉄砲に例えるならばピストンとその駆動力を操作用気体が担っています。
- 圧力の違うトラップの出口を同じ回収配管に接続して良いですか？
- 条件によります。高圧のドレンが低圧にさらされると、フラッシュ蒸気が発生します。ドレン回収配管内は、このフラッシュ蒸気とドレンの二相流になります。条件というのは、このフラッシュ蒸気を考慮した、適切な配管径のドレン回収配管であることです。低圧ドレンだけを流す設計がされた回収配管に新たに高圧ドレンをつなぎこむ場合は慎重な検討が必要です。
- 暖房用真空ポンプの更新を計画しています。既存ポンプは他社製です。TLV製品を使用する場合の型式・システム等を教えて下さい。
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水エゼクター方式のドレン回収用真空ポンプCP-V1がご使用いただけます。
これは、電動機2.2kW1台で真空発生とドレン圧送をまかないます。圧送揚程は30m（約0.3MPaG）揚量は3t/hです。発生真空度は循環水の飽和圧力までですので、循環水温を20℃としたとき17.5mmHg（-742.5mmHg＝2.3KPa abs.）です。電源電圧三相200V可能です。
運転には電源の他に冷却水が必要です。常温の水で結構ですが、回収ドレンをボイラー給水として再利用し、ドレンを軟水タンクへ回収する場合は、冷却水も軟水とする必要があります。
CP-V1は空調その他低圧運転装置のドレン回収用途に多数実績があります。
- GP10・GP10L・GT10Lどの機種が最適なのか教えてください。現在トラップは大気開放で、排出されるドレンはドレン量：10L/分 温度：80℃です。
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ドレン量からの選定ではLタイプになります。
GPとGTの使い分けについてご説明します。 GTは内部にトラップ機能を有しています。そのため蒸気使用設備が比較的高圧になり、ドレンの自圧で回収ができる条件下では操作用気体を使用しないトラップとして作動します。条件が変わり、ドレンの自圧では回収ができなくなると、操作用気体を使用しポンプとして機能します。このようにGTはトラップ兼用となるため、1台の熱交換器に1台のGTを設置する必要があります。
GPはポンプ機能だけを有します。トラップ機能はありませんので、熱交換器には別途トラップを設置し、トラップから排出されたドレンを圧送することになります。一般的なポンプの使われ方と言えます。この場合、個々の熱交換器にはトラップが設置されていますので、複数台のトラップから排出されるドレンをまとめて1台のGPで処理すること ができます。
以上が大まかな選定の考え方です。ご提示いただいた条件ではGP10Lが最適です。ドレン回収の設計にはこのほかにも確認が必要な項目がありますので、改めて詳細を確認させてください。
- 0.6MPaGで運転する設備を新設します。既設回収配管のドレン圧力は0.2MPaですが、この回収管に合流させることで問題が生じますか？
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圧力以外の条件と、何を「問題」と捉えるかによってご回答が異なります。順番に見ていきます。
- ●トラップからドレンが排出されるか否か？
- 新設設備のドレン圧力よりも回収管圧力が低いため、この時点での圧力差だけを見ればトラップの作動は確保されます。実際にドレンが遅れなく排出できるかどうかは、その作動圧力差におけるトラップの排出能力と処理すべきドレン量との比較になります。
- ●回収管圧力が0.2MPaGのまま維持されるか？
- 0.6MPaGのドレンが0.2MPaGの圧力にさらされると、フラッシュ蒸気が発生し、0.6MPaGのドレンは0.2MPaGの蒸気と0.2MPaGのドレンになります。このとき、既設配管の径が十分でなければ「圧がこもった」状態になってしまい、回収管圧力が0.2MPaGより上昇してしまう可能性があります。回収管径の大小はドレンの量、圧力と配管の長さで決められますので、現在お伝えいただいている情報だけでは、径の大小は判断ができません。
- ●回収管圧力が現在以上に上昇した場合の問題点
- 既設回収配管に接続されいるトラップの作動圧力差が減少するため、従来よりも排出量能力が小さくなります。その他の影響は情報がありませんので不明ですが、例えばポンプを使用してクローズド回収をされている場合は、ポンプの耐圧などが問題となる可能性もあります。
- GT10Lを施工して試運転しています。排気弁からの配管を大気開放にしていますが、蒸気が吹出して止まりません。故障でしょうか？
- GT10LやGT10はトラップ内蔵のパワートラップです。トラップとしても機能するように施工しなければなりません。
パワートラップの排気弁は内蔵しているトラップ部より上流に位置しますので、これを大気開放にすることは、スチームトラップのバイパス配管を開放にしているのと同じ意味になります。この場合、装置からの生蒸気の吹き抜けが起こる可能性があります。GTの排気管はドレンヘッダかGT手前配管の気相部分に接続するようにし、大気開放にしないでください。取扱説明書では2ページ、11ページを参考に配管してください。
- 工場の増築工事に伴い蒸気配管の設計を行っています。蒸気ドレンは既設還水タンクへ回収します。還水配管が、トラップより高い位置にあるため、トラップから出たすぐにチャッキ弁を付けて配管を立ち上げ、上部より還水管に接続する予定です。その場合、トラップのバイパス配管は設けない方がよいのでしょうか(バイパス配管を設けた場合、何か不具合が発生するのでしょうか)？
- トラップ出口側が立ち上がり配管になっていても、そのことのみによる不都合は特にありません。つまり、バイパス回路を設置しないほうが良いという理由はありません。
トラップのバイパス弁の役割は大きく分けて2つあると考えられます。
（1）トラップの能力を補うためのバイパス機能です。立上げ初期など、ごく限られた時間帯だけドレンが大量に発生し、他の大部分はドレン量が極めて少ない場合などは、トラップの排出能力を定常状態時に合わせ、大量ドレン発生時は、バイパスから排出させるという使い方です。
（2）運転を継続しながらトラップ交換や修理を行うためのバイパス回路です。
（2）の目的の場合、運転がすぐに止められない（修理がすぐにできない）生産設備・装置にはバイパス回路は必須と言えます。但し、蒸気輸送管のドレン抜きの場合、修理やトラップ交換で短時間閉止されていたとしても、運転が継続できる場合がありますので、バイパス回路を設けないという考え方もあります。
なお、バイパス弁付トラップ（TLVではBT3Nなど）というものがありますが、これは（1）の目的のバイパス弁を内蔵しているものです。バイパス弁付トラップだけを設置しても（2）の目的は果たせません。
蒸気輸送管のドレン抜き用トラップとしてはSS1、SS3などのSSシリーズをお奨めします。このシリーズは極少ドレン時にも優れたシール性を発揮する3点支持機構が採用されており、蒸気ロスが極めて少ないトラップです。
廃蒸気回収に関するご質問
- 排蒸処理で、できるだけ背圧をかけずに熱回収する方法を教えてください。
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当社の製品に廃蒸気熱交換器があります。これは大気開放型でありながら、密閉型に匹敵する熱交換効率を持つ熱交換器です。
廃蒸気と冷却水を間接的に熱交換させることで蒸気を凝縮して湯気を消し、温度の上昇した冷却水を他所で利用することで熱回収を行う仕組みです。
熱交換器はシェルとステンレス製のコイルで構成されます。選定やシステム検討のお手伝いをさせていただきますので、条件などをご連絡ください。
- ドレンをボイラー還水槽にオープン回収していますがフラッシュ蒸気が非常にムダに感じます。そこでそのフラッシュ蒸気を回収し液相部の昇温に有効利用したいと考えますが、何か有効なシステムはないでしょうか？
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大量のフラッシュ蒸気が逃げている状態では熱ロスが生じています。できるだけ大気中にフラッシュ蒸気を逃がさず有効に熱を回収することができればベターです。
回収ドレンの温度が高い（圧力が高い）場合、フラッシュ蒸気は必ず発生します。放出するフラッシュ蒸気を減らす方法としては以下の2つに大別できます。
- （1）クローズド回収化してフラッシュ率を減らす
- （2）オープン回収タンクとフラッシュ蒸気との混合効率を上げる
（1）ではボイラーへ直接回収するクローズド回収やフラッシュタンクを設置してフラッシュ蒸気を低圧蒸気として使用する方法、フラッシュタンクと蒸気エゼクターを組合わせて蒸気を昇圧させて使用する方法などがあります。
（2）では散水したり、高効率のサイレンサ（ミキサー）を回収管先端に設置してタンクに水没させる方法などがありますが、最近よく取られるのは、廃蒸気熱交換器と循環ポンプを使用して、回収タンク自体の水を循環させて熱回収する方法です。現状のタンク水温が60℃〜70℃程度以下であれば十分に効果が出る可能性があります。
いくつか方法が考えられますが、どの方法が適しているか判断するためには現地の確認が必要です。
- 蒸気トラップからの排出の際、若干蒸気が吹き出るためドレーンポットのような物を設置したい。汽水分離し蒸気は安全な場所に大気開放させる。そのような商品はありますか。イメージ的には、SR-3を考えています。
- 汽水分離を目的とした容器としてはフラッシュタンクがあります。当社のモデルではFV-150、FV-200、FV-300、FV-400となります。お問合せいただいた内容にはこれが一番適合しそうに思います。
SR-3は汽水分離された蒸気の熱を回収すると同時に凝縮させて湯気が発生しないようにする熱交換器です。湯気を排出できない場合に有効です。
SR-3の派生機種で、熱回収は犠牲にするが、空気混じりの湯気も消滅させることができる機器としてSR-2Aがあります。
- 現場のボイラーですが2.0MPaのドレンのフラッシュ蒸気を、毎日約40トン大気に放出しています。他に0.25MPaラインがあり、この系統にフラッシュ蒸気を回収できる装置はありますか？
- 2MPaGのドレンがあるのでしたら、フラッシュタンクを使用して0.25MPaGへフラッシュさせて低圧蒸気として回収することができます。また、0.25MPaGでは使い道が無い、という場合でも他の圧力へ転用する方法がいくつか考えられます。
もし、大気に放蒸されている40tの蒸気が全て回収再利用できたとするとかなり大きなメリットとなります。
- 廃蒸気熱交換器に蒸気ではなくドレンを入れても使用できますか？
- 廃蒸気熱交換器は文字通り、蒸気を凝縮させて温水を得る熱交換器で液-液の熱交換器としては設計されていません。従って、液-液では伝熱面が不足すると共に、効率も極めて悪くなるため、使用できません。
