2011/09/27 Vol.97 | 蒸気のことならテイエルブイ
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TLV蒸気と省エネメールマガジン

2011/09/27 Vol.97

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■■■    TLVメールマガジン  Vol.97
■          ~蒸気を通して省エネ・環境を考える~
■          2011年09月27日  株式会社テイエルブイ  http://www.tlv.com/
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工場の中でよく目にする「蒸気のモヤモヤ」。回収したいと思っても
圧力が低すぎて使い道がないと諦めてはいませんか?

この度、低圧蒸気・フラッシュ蒸気を機械的に昇圧し、利用可能な蒸気へと
再生するスクリュ式小型蒸気圧縮機が登場しました。
利用できなかった低圧蒸気を昇圧、再利用することができ、省エネ・コスト
ダウンの双方に非常に有効な方法をご紹介します。

また、フリーフロートスチームトラップの作動について、これまでアニメー
ションで紹介してきましたが、今回初めて実写ビデオでご紹介します。
フリーフロートスチームトラップの特長である、ドレンの流入量に応じた
連続排出が実際にご覧いただけます。

連載『もっと知りたい蒸気のお話』では、前号に引き続き、トラップ自体に
異常は無いのにドレンを上手く排出できなくなる現象「スチームロッキング」
について、その原因がトラップ周辺配管にある場合に焦点を当て解説します。

今号は、以上の3つの内容でお届けします。
それでは、今月のメールマガジンも是非ご覧ください。

▼ INDEX ▼
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■□【新製品】
0.1MPaGまでの低圧蒸気を最大0.8MPaGまで昇圧!
~ スクリュ式小型蒸気圧縮機 MSRC160L ~
    使い道のない蒸気を昇圧し、利用可能な高圧蒸気へ再生します

■□【ご案内】
百聞は一見にしかず!普段見られないトラップの中を見てみよう
~ スチームトラップの作動実写ビデオ公開 ~
    ドレンの流入量に応じた連続排出を行う様子がご覧いただけます
 
■□【連 載】
もっと知りたい蒸気のお話
~ スチームロッキング<後編> 周辺配管に原因がある場合 ~
    スチームトラップ手前の立ち上がり配管がNGなのは何故?


★ トピックス
★ ダウンロードサイトデータ更新情報
★ 編集後記(冷え症vs冬の節電)

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☆リンク先をご覧いただけない環境の方には、同内容の資料をお送りして
おります。ご希望の資料を明記の上、ccc@tlv.comまでご連絡下さい。
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■【新製品】0.1MPaGまでの低圧蒸気を最大0.8MPaGまで昇圧!
┃ ~ スクリュ式小型蒸気圧縮機 MSRC160L ~
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▼ 機械的に蒸気を昇圧! 駆動蒸気を必要としません
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空気はコンプレッサーで機械的に昇圧できるのに、なぜ蒸気を機械的に圧縮
昇圧するコンプレッサーが無いのか?と思われたことはありませんか?

蒸気を昇圧できる機器として、エゼクター技術を用いたスチームコンプレッ
サーが既にありますが、この方法では動力として駆動蒸気を必要とします。
つまり、高圧蒸気を駆動流体として低圧蒸気を吸入、混合し、中圧蒸気を
作ります。

一方、今回ご紹介するスクリュ式蒸気圧縮機は電力を動力とする代わりに、
駆動蒸気が不要です。つまり、高圧蒸気がなくても蒸気を昇圧することが
できるのです。

蒸気の圧力はボイラー圧力が上限となるため、これまでボイラーから送り出さ
れた蒸気は、減圧はできても昇圧はできませんでした。

しかし今回ご紹介するスクリュ式小型蒸気圧縮機は、電動機を用いて空気を
圧縮するのと同様に、低圧蒸気を機械的に圧縮して圧力を高めることが可能
です。

今夏の節電対策として多くのお問い合わせをいただいたスクリュ式小型蒸気
発電機MSEGが、蒸気を減圧して電力を発生させるのに対して、スクリュ式小型
蒸気圧縮機MSRCは、同じスクリュを利用して蒸気を昇圧します。

同じスクリュ技術を用いていますが、MSEGとMSRCではちょうど蒸気と電気の
インプット-アウトプットが逆の関係にあると言えます。


▼ 蒸気圧縮機はどう使われる?
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低圧蒸気を高圧蒸気へと昇圧できると、どのようなことが可能になるのでしょ
うか?当社が現時点で想定している使用例を大規模事業所の場合と、一般的な
事業所の場合とで考えてみましょう。

◆蒸気タービン発電を行っている大規模事業所で想定される使用例
<電/熱バランスの修正>

高圧蒸気を用いた蒸気タービンによる発電を行っている事業所では、発電出力
を優先する結果、特定の圧力帯で蒸気量が不足してしまう場合がよくありま
す。例えば、タービン排気の低圧系0.2MPaGは余っているのに、タービン抽気
の中圧系0.8MPaGが不足してしまうといったケースです。

発電しているとはいえども、蒸気は事業所内の重要な熱源であり、不足分の
蒸気を確保しなければその他の生産に影響を及ぼしてしまいます。
通常、不足分は高圧蒸気を減圧して補いますが、それによって発電量に影響を
及ぼしてしまうこともあります。

余剰となっている低圧蒸気を昇圧して中圧蒸気にできれば発電に回す蒸気量を
減らすことなく、他の生産も維持することができます。このような場合に、
MSRCは有効です。

もちろん、昇圧に用いるMSRCは、動力として電力を使いますので、トータルで
どちらが有効か検討し判断しなければいけません。


◆一般的な事業所で想定される使用例
<廃蒸気回収>

近年、小型貫流ボイラーのボイラ効率が大きく向上しています。
高いボイラ効率を誇る小型貫流ボイラーにはエコノマイザーが装備されており
排ガスからの熱回収を行っています。そのため、ボイラ給水温度を従来
のように高くできない場合があり、クローズドドレン回収ができる条件であっ
てもあえてオープン回収されているケースがあります。

クローズドドレン回収が可能な高圧ドレンをオープン回収として大気開放の
タンクへ回収すると大量のフラッシュ蒸気が発生してしまいます。

また、クローズドドレン回収を行っている場合でも回収率が向上してくると
フラッシュ蒸気の熱量を給水タンクで吸収しきれず、給水タンクが沸騰して
しまい大量の湯気が発生する場合もあります。

今までは、低圧であるが故に用途が無く捨てられていた廃蒸気も、用途のある
圧力まで昇圧させることができれば有効活用が可能になります。MSRCでは
最高0.8MPaGまで昇圧可能です。もちろん廃蒸気の再利用は省エネのみならず
コスト削減にも有効です。


◆白煙対策

今までそのまま白煙として捨てていた廃蒸気も、回収して再利用が可能に
なると、見た目の問題もなくなり、もちろん省エネルギーにも繋がります。


▼ 圧縮するにも費用がかかります・・・ランニングコストの話
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当然ながら、蒸気を圧縮するには動力が必要です。
MSRCは電動機を用いてスクリュを回転させ、蒸気を圧縮しますので、運転には
電気が必要です。

例えば、0.1MPaG 1t/hの蒸気を0.8MPaGまで昇圧させるためには、約140kWの
動力が必要です。

この他に、圧縮されることによって過熱蒸気となる圧縮蒸気を飽和蒸気に戻す
ために圧縮機内へ噴射する水、オイルクーラー用冷却水、制御弁駆動用の
圧縮空気などのユーティリティが必要になります。
尚、圧縮機内へ噴射する水の大半は蒸気となり、吸込蒸気量より多くの吐出
蒸気を作り出します。

スクリュ式小型蒸気圧縮機MSRCの導入によるコストメリットは、ボイラーで
追加発生させるコスト(蒸気単価×MSRC生成蒸気量)と比べて約3割と試算
されており、条件があれば大変効率の良い方法と言えます。
ご興味のある方は是非一度お問い合わせください。


------>>使用例について使用前と後の状態を分かりやすく図解しています
http://www.tlv.com/ja/catalog/news162j.html


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■【ご案内】百聞は一見にしかず!普段見られないトラップの中を見てみよう
┃ ~ スチームトラップの作動実写ビデオ公開 ~
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アニメーションでお馴染みのフリーフロートスチームトラップ作動シーンが
実写ビデオでご覧いただけるようになりました。

J3Xの本体側面にサイトグラスを取り付けた特製のスチームトラップを使用し
今回0.05MPaGの飽和蒸気で圧力を掛けてドレンを排出させています。
この様子をビデオ撮影し、蒸気流入からドレン流入時における一連の作動
シーンを実写でご覧いただけるようにしました。

液相部分は凝縮した蒸気ドレン、気相部分は0.05MPaG飽和蒸気です。

フリーフロートスチームトラップは、ドレンの流入量に応じてフロートが上下
し弁開度を自動調節、連続排出を行います。そのため、装置内にドレンを滞留
させません。

ドレンが流入しない場合には、フロートが下降してオリフィスに密着し弁口を
確実にシールします。また、トラップ内のドレン水位を一定以上に保ちながら
ドレンを連続排出するため、オリフィスは常に水面下にあり(ウォーター
シール)、蒸気漏れを防止します。

言葉の説明だけではイメージし難い細かな作動も、実写動画で確認いただくと
一目瞭然です。まさに百聞は一見にしかずです!

また、トラップの作動もさることながら、飽和蒸気が無色透明であることを
“実際に見ることができる”こともポイントですね。


------>>普段見る機会のないトラップの中の様子を是非一度ご覧ください
http://www.tlv.com/ja/video/operation_free_float.html


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┃(彡(彡)彡)【連載】もっと知りたい蒸気のお話
┃ (彡(彡) ~ スチームロッキング<後編> 周辺配管に原因がある場合 ~
┗━(彡)━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━第84話━━

スチームトラップには異常が無いのに、ドレンを上手く排出できなくなる現象
「スチームロッキング」について、発生のメカニズムと対策を解説してい
ます。

前号では発生原因の一つである「装置の構造自体が原因の場合」について説明
しましたが、今号では引き続き、「トラップ周辺配管に原因がある場合」に
ついて詳しく説明します。

※「装置の構造自体が原因の場合」については以下で説明しています
http://www.tlv.com/ja/steam_story/1108steam_rocking_1st.html


▼ スチームトラップ手前の立ち上がり配管はNG
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
立ち上がり配管とは、垂直配管で下から上に向かって流れ方向が設定されて
いる配管を指します。

スチームトラップ手前にそのような配管があると、スチームロッキングの原因
となり、ドレンを正常に排出できません。


▼ なぜ後は良くて手前はダメ?
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
同じ立ち上がり配管でもスチームトラップ二次側の立ち上がり配管は問題が
なく、日常的に施工されています。
これに対して、スチームトラップ一次側の立ち上がり配管がNGなのは何故で
しょうか?

立ち上がり高さによる水頭圧に打ち勝つ蒸気圧力で押されれば、順に流れて
ドレンはスチームトラップへ流れ込むのでは?すなわち、蒸気圧力が十分に
高ければ問題ないのではないか?と思われるかも知れません。

では、本当に蒸気圧力さえ十分にあればドレンは排出されるのでしょうか?

スチームトラップからドレンが排出される上でポイントとなるのは、
 - スチームトラップ一次側配管はトラップ内部と同圧であること
 - 流れはトラップ開弁時(ドレン排出時)だけ起こること
です。

スチームトラップとは、蒸気を漏らさずにドレンだけを排出する自動弁ですが
これは言い換えれば、スチームトラップ一次側の圧力を維持しながらドレン
だけを排出する働きがあるということです。

同圧であれば、比重の大きなドレンは下方へ、比重の小さな蒸気は上方へと
分かれていきます。立ち上がり配管部では、蒸気が先に上方へと進みスチーム
トラップに流入してしまう為、スチームトラップは閉弁し、何も流れなくなり
ます。つまり、スチームロッキング(蒸気障害)状態となるのです。

何も流れないということは、「より高圧で押して流す」ということも当然
できません。

スチームロッキングは、閉じ込められている蒸気がいずれ凝縮することで
一旦解消して流れ始めますが、その間はドレンがトラップに流入できず、
最悪はスチームトラップ一次側の装置内にドレンが滞留することになります。

スチームロッキングが一旦解消されて、配管内を水封していたドレンが無く
なると、またスチームトラップに蒸気だけが流入してスチームロッキング状態
になってしまいます。

これがスチームトラップ手前の立ち上がり配管がNGとされている理由です。


▼ スチームトラップ二次側配管の場合
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しかし、垂直配管部で蒸気が上方へ集まるのはなにもスチームトラップ一次側
配管だけで起こることではなく、二次側配管も同じでは?という指摘もある
でしょう。

確かに蒸気が上方へ集まるのは同じです。スチームトラップ二次側配管には
ドレンから生じたフラッシュ蒸気も存在します。しかし、スチームトラップ
二次側配管にはもうスチームトラップはありませんから、蒸気(フラッシュ
蒸気)が先に流れていってもそれが止められることはありません。

更に、スチームトラップ二次側配管は、その先が大気開放のタンクであれ、
有圧のフラッシュタンクであれ、必ずスチームトラップの作動圧力差が確保
できるように圧力差が設けられた配管でなければいけません。

こうして、スチームトラップ二次側配管では、流体(=ドレンと蒸気)は流れ
続けることができるのです。


▼ 立ち上がり以外にも注意すべき配管があります
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スチームロッキングの典型として立ち上がり配管で説明してきましたが、
この他、完全に垂直な立ち上がり配管でなくても注意しなければならない
配管があります。

- スチームトラップ手前配管に先上がりの逆勾配が付いている場合
- スチームトラップ手前で細い配管が長く横引きされている場合

などです。逆勾配配管は角度こそ違えども、そこで起きることは立ち上がり
配管と全く同様です。

更に、見落としがちなのが、

  - ?引き配管で下向きに撓んでいる場合

です。やはり、逆勾配と同様にスチームロッキングの原因になります。

細長い横引き配管では、蒸気とドレンの置換が十分に行えないため、スチーム
トラップへドレンが流入するのを妨げてしまうことがあるのです。
これもスチームロッキングです。

この他、メカニズムは異なりますが、グループトラッピングもスチームロッ
キングの原因となります。グループトラッピングは別稿「グループトラッピ
ング」で説明しています。
http://www.tlv.com/ja/steam_story/1010group_trapping.html

さらに、蒸気ではありませんが、空気配管系統においてエアトラップやドレン
トラップで類似の障害が発生することがあります。トラップ内部に存在する
空気によってトラップが閉弁してしまうエアバインディングと呼ばれる現象
です。空気は常温下で放熱しても凝縮はしませんので、均圧管という専用の
“戻り配管”を敷設して対応します。

エアバインディングについては、別の機会に改めて詳しくご説明します。


------>>配管施工による原因を動画を用いて分かりやすく説明しています
http://www.tlv.com/ja/steam_story/1109steam_rocking_2nd.html


☆蒸気についてもっと学ぶなら☆

現場で役立つテクニカルハンドブック
http://www.tlv.com/ja/handbook/s-handbook.html

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http://www.tlv.com/ja/seminar/seminar.html


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★ トピックス
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☆「もっと知りたい蒸気のお話」に、スチームロッキング(装置の構造自体が
 原因の場合)の記事を追加しました。
http://www.tlv.com/ja/steam_story/1108steam_rocking_1st.html


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★ TLVサイト会員ページ・ダウンロードデータ更新情報
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今月はCADデータ(外観図)、取扱説明書の更新はありません。


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ロードができます。会員登録・ご利用は無料です。ログインはこちら↓
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★ 編集後記
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最後までお読みいただきありがとうございます。

電力使用制限令が解除され、夏の節電活動が一息ついたのも束の間、
各業界では冬の電力不足に備え、早くもその対策への取り組みが始まって
います。

夏の暑さもさることながら、冷え症の私にとっては、暖房器具に頼れない
今年の冬は、一段と辛い冬になりそうです。
既に店頭に並びつつあるウォームビズグッズに身を包み、更には、基礎代謝
を上げるべく、適度な運動、食生活の見直しなどを行いながら“自己発電”
に努める必要がありそうです。

今冬の節電対策。その効果は、節電のみならず、生活習慣の見直し、ひいては
健康な体作りにも繋がりそうです!?


来月のメールマガジンは10月25日(火)に発行する予定です。
どうぞお楽しみに♪


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☆リンク先をご覧いただけない環境の方には、同内容の資料をお送りして
おります。ご希望の資料を明記の上、ccc@tlv.comまでご連絡下さい。
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