JP3785206B2

JP3785206B2 - Low pressure steam heating device using heat medium

Info

Publication number: JP3785206B2
Application number: JP26210795A
Authority: JP
Inventors: 米村　　政雄
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2015-09-14
Also published as: JPH0979510A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱媒体の蒸気によって被加熱物を加熱するものに関し、石油化学工業や合成繊維工業、あるいは、合成樹脂工業等の各種加熱工程に使用される熱媒体による蒸気加熱装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の熱媒体による蒸気加熱装置の例としては、例えば図２に示すようなものが用いられていた。これは、熱媒体の蒸発器としての熱媒体用ボイラ―１で発生させた熱媒体蒸気を、熱交換器の一種である反応釜２に供給して反応釜２内の被加熱物を加熱し、加熱により凝縮した熱媒体蒸気の凝縮液をタンク３に流下させ、循環ポンプ４でボイラ―１へ回収するものである。
【０００３】
熱媒体は様々な種類のものが市販され用いられているが、通常の水を沸騰させた水蒸気よりも、圧力が低くて温度が高いものが一般的であり、加熱装置を高耐圧力設計とすることなく、比較的高温で加熱することができるものであり、各種の加熱工程で多用されている。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
上記従来の熱媒体による蒸気加熱装置を用いた場合、加熱温度を速やかに変更することができない問題があった。特に熱媒体蒸気の加熱温度を低下させる場合に速やかに変更することができなかった。これは、熱媒体蒸気の温度を変更するにはその蒸気圧力を変更しなければならないのであるが、蒸発器やボイラ―での発生蒸気圧力や、あるいは各種弁による調節では速やかに蒸気圧力を変更することができないためである。更に、加熱温度を低下させるためには蒸気圧力を低下させる必要があるが、上記従来のものでは、この蒸気圧力の低下は被加熱物に熱を奪われて加熱蒸気が凝縮するのを待たなければならず、一層速やかに加熱温度を変更することができないのである。
【０００５】
従って本発明の技術的課題は、熱媒体の蒸気加熱において、その蒸気加熱温度を速やかに変更することのできる、熱媒体による低圧蒸気加熱装置を得ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は、熱交換器の一次側に熱媒体の蒸気供給管を接続し、熱交換器で凝縮した熱媒体を蒸発器等の回収先に回収するものにおいて、熱交換器の二次側にエゼクターと複数のタンクと循環ポンプから成る真空ポンプを連設して、当該複数のタンクと循環ポンプ及びエゼクターとを連通遮断する弁手段を取り付けると共に、当該複数のタンクにその吸引作用によって複数タンク内の熱媒体を蒸発させて所定温度まで冷却するスチームエゼクターを接続して、当該スチームエゼクターの吸引量を多くして複数タンク内の再蒸発蒸気をより多く吸引することにより、複数タンク内の熱媒体の液温を低くするものである。
【０００７】
【作用】
熱交換器の二次側にエゼクタ―と複数のタンクと循環ポンプから成る真空ポンプを連設して、複数のタンクと循環ポンプ及びエゼクタ―とを連通遮断する弁手段を取り付けたことにより、それぞれのタンク内に熱媒体を溜置き、所定の温度となった熱媒体のタンクを弁手段を介して循環ポンプとエゼクタ―に連通することによって、エゼクタ―に所定の真空度、すなわち、吸引量を発生させることができる。
【０００８】
熱媒体の蒸気加熱温度を変更する場合には、真空ポンプの真空度、すなわち、エゼクタ―の吸引量を調節することによって速やかに蒸気圧力を変更し、同時に蒸気温度も速やかに変更することができる。エゼクタ―の吸引量を多くすることにより、より速やかに加熱蒸気圧力を低下させることができ、蒸気加熱温度も低下させることができる。一方、エゼクタ―を通過する熱媒体の温度を、タンクを切り替えて上昇させることにより、エゼクタ―の吸込量を少なくするかほとんど無くして、蒸気圧力の回復を計り、蒸気加熱温度を上昇させることができる。
【０００９】
【実施例】
上記の技術的手段の具体例を示す実施例を説明する（図１参照）。
本実施例においては熱交換器として反応釜２を用いた例を示し、図２の従来技術と同一部材には同一符号を付す。
【００１０】
蒸発器としての熱媒体用ボイラ―１を反応釜２のジャケット部６と接続すると共に、ジャケット部６の下部を真空ポンプ７と連設し、真空ポンプ７をタンク３と循環ポンプ４を介して熱媒体用ボイラ―１と接続して、熱媒体による低圧蒸気加熱装置を構成する。
【００１１】
熱媒体用ボイラ―１と反応釜２を、圧力調整弁８と気液分離器９と圧力センサ―１０を介した加熱用蒸気供給管１１で接続する。圧力調整弁８は、圧力センサ―１０で検出した加熱用蒸気供給管１１内の蒸気圧力を所定値に調整するものであり、気液分離器９は加熱用蒸気供給管１１内の熱媒体の蒸気と液体を分離し、分離した蒸気だけを反応釜２のジャケット部６へ供給し、液体をその下部に設けたスチ―ムトラップ１２から排出するものである。気液分離器９としては、衝突式や遠心式やフィルタ―式等のものを用いることができる。
【００１２】
反応釜２の外周に配置したジャケット部６の下部接続口１３を、スチ―ムトラップ１４とバイパスバルブ１５を並行に設けた管路１６で、真空ポンプ７のエゼクタ―２０と接続する。また、気液分離器９のスチ―ムトラップ１２の出口も管路１７を介してエゼクタ―２０と接続する。
【００１３】
真空ポンプ７は、エゼクタ―２０と複数のタンク２１，２４と循環ポンプ２２、及び、接続管路２３とで構成する。エゼクタ―２０は、ノズル部２５とディフュ―ザ部２６で形成する。ディフュ―ザ部２６と複数のタンク２１，２４上部を弁手段としてのバルブ２７，２８で接続すると共に、下部はバルブ２９，３０を介して循環ポンプ２２の吸込み口と接続する。複数のタンク２１，２４は、それぞれのバルブ２７，２８，２９，３０を開閉遮断することにより、タンク２１をディフュ―ザ部２６と循環ポンプ２２と接続したり、タンク２４に切り替えたりすることができるものである。
【００１４】
複数のタンク２１，２４の周囲には、タンク内の熱媒体を冷却するための冷却フィン３１，３２を多数取り付けると共に、上部からバルブ３３，３４を介してスチームエゼクター３５と接続する。スチームエゼクター３５には熱媒体用ボイラー１からバルブ３６と圧力調節弁３７を介して蒸気管３８を接続する。スチームエゼクター３５は、その吸引作用によってタンク２１，２４内の熱媒体を蒸発させて冷却するものである。スチームエゼクター３５の出口管３９は図示しない別途の蒸気使用箇所へ連通する。また、タンク２１の上部に熱媒体を補給するための補給管４２を接続すると共に、複数のタンク２１，２４の下端部にはタンク内の熱媒体の温度を検出するための温度センサー４０，４１を取り付ける。
【００１５】
真空ポンプ７は、循環ポンプ２２で複数のタンク２１，２４内のいずれかの温度の熱媒体をエゼクタ―２０中に循環させて、エゼクタ―２０のノズル部２５で熱媒体の温度に対応した吸引力を発生し、反応釜２のジャケット部６から凝縮した熱媒体を吸引すると共に、ジャケット部６内を所定の圧力状態に維持するものである。タンク２１，２４内の熱媒体の液温は、自然冷却の場合は滞留時間を長くすることにより、あるいは、スチ―ムエゼクタ―３５の吸引量を多くしてタンク２１，２４内の再蒸発蒸気をより多く吸引することにより低くすることができるものである。
【００１６】
真空ポンプ７の接続管路２３の一部を分岐して管路４３を接続し、循環熱媒体の一部が管路４４からタンク３へ供給されるようにすると共に、更に管路４５を接続して循環熱媒体の一部を加熱用蒸気供給管１１中で気液分離器９の一次側に注入する。管路４５により、圧力調整弁８で圧力調整された熱媒体蒸気が過熱蒸気となった場合でも、循環熱媒体の一部を注入して気液分離部９で熱交換させることにより、飽和温度の蒸気とすることができるものである。
【００１７】
次に作用を説明する。
熱媒体用ボイラ―１で発生した熱媒体蒸気は、圧力調整弁８を経て圧力調整されて反応釜２のジャケット部６に供給される。ジャケット部６内は、真空ポンプ７のエゼクタ―２０の吸引力により予め所定の低圧状態となっており、ジャケット部６に供給された熱媒体蒸気は、所定の圧力すなわち蒸気温度となって反応釜２内の被加熱物を加熱する。加熱して熱を奪われた熱媒体蒸気は凝縮して液体となり、スチ―ムトラップ１４を経てエゼクタ―２０に吸引され、複数のタンク２１，２４のいずれかに至る。
【００１８】
タンク２１，２４内の熱媒体は、冷却フィン３１，３２、あるいは、スチ―ムエゼクタ―３５によって所定温度まで冷却されて循環ポンプ２２でエゼクタ―２０へ供給され、再度ジャケット部６内の熱媒体を吸引する。エゼクタ―２０で生じる吸引力は、エゼクタ―２０内を通過する流体の温度によって決まるために、タンク２１，２４内の熱媒体の液温を適宜調節することにより、エゼクタ―２０の吸引力すなわち減圧度合を制御することができる。エゼクタ―２０の吸引力を制御することにより、ジャケット部６内の圧力状態を制御することができ、大気圧以下の負圧状態から、大気圧以上の正圧状態までジャケット部６内の圧力を制御することができる。
【００１９】
熱媒体として例えば商品名でダウサムなるものを用いた場合、蒸気圧力を絶対圧で０．３キロとするとその蒸気温度は約２１０度Ｃとなり、１．１キロとすると約２６０度Ｃとすることができ、蒸気圧力を制御することによって、蒸気温度を制御することができるのである。
【００２０】
本実施例において、ジャケット部６での加熱温度を変更する場合は、エゼクタ―２０の吸引力を通過する熱媒体の液温を調節することにより変更することによって、速やかに実施することができる。
【００２１】
本実施例においては、熱交換器として反応釜２を用いた例を示したが、その他の熱交換器、例えば合成繊維や合成樹脂、あるいは、食料品や医療品等の熱交換器としても用いることができるものである。
【００２２】
また本実施例においては、複数のタンク２１，２４の外周にだけ複数の冷却フィン３１，３２を取り付けた例を示したが、冷却フィンをタンク２１，２４の内部にまで延設することもできる。また、冷却フィン３１，３２に換えて、タンク２１，２４内に冷却パイプを螺旋状に取り付け、その内部に冷却オイルや冷却水を通過させて冷却することもできる。
【００２３】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、複数のタンクを弁手段を介して切り替えることによって熱媒体の液温を調節することができ、真空ポンプのエゼクタ―部の真空度を調節して、熱媒体の加熱蒸気圧力すなわち加熱蒸気温度を速やかに変更することのできる、熱媒体による低圧蒸気加熱装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱媒体による低圧蒸気加熱装置の実施例を示す構成図である。
【図２】従来の熱媒体による蒸気加熱装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１熱媒体用ボイラ―
２反応釜
６ジャケット部
７真空ポンプ
８圧力調整弁
９気液分離器
１４スチ―ムトラップ
２０エゼクタ―
２１タンク
２２循環ポンプ
２４タンク
２７，２８，２９，３０弁手段
３１，３２冷却フィン
３５スチ―ムエゼクタ―[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a device for heating an object to be heated by steam of a heat medium, and relates to a steam heating device using a heat medium used in various heating processes such as petrochemical industry, synthetic fiber industry, or synthetic resin industry.
[0002]
[Prior art]
As an example of a conventional steam heating apparatus using a heat medium, for example, the one shown in FIG. 2 has been used. This is because the heat medium vapor generated in the heat medium boiler 1 as a heat medium evaporator is supplied to a reaction kettle 2 which is a kind of heat exchanger, and the object to be heated in the reaction kettle 2 is heated. The condensate of the heat medium vapor condensed by heating is caused to flow down to the tank 3 and recovered by the circulation pump 4 to the boiler 1.
[0003]
Various types of heat medium are commercially available and used, but generally have a lower pressure and a higher temperature than steam obtained by boiling normal water, and the heating device has a high pressure resistance design. It can be heated at a relatively high temperature without being used, and is widely used in various heating processes.
[0004]
[Problems to be solved by the present invention]
When the conventional steam heating device using a heat medium is used, there is a problem that the heating temperature cannot be changed quickly. In particular, when the heating temperature of the heat medium vapor was lowered, it could not be changed quickly. In order to change the temperature of the heat transfer steam, the steam pressure must be changed, but the steam pressure generated by the evaporator or boiler, or by adjusting with various valves, can be changed quickly. This is because it cannot be done. Furthermore, in order to lower the heating temperature, it is necessary to lower the steam pressure. In the above-mentioned conventional system, this decrease in the steam pressure must wait for the heated steam to condense due to heat being taken away by the object to be heated. In other words, the heating temperature cannot be changed more rapidly.
[0005]
Therefore, the technical problem of the present invention is to obtain a low-pressure steam heating apparatus using a heat medium that can quickly change the steam heating temperature in the steam heating of the heat medium.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The technical means of the present invention taken in order to solve the above technical problem is to connect a steam supply pipe of a heat medium to the primary side of the heat exchanger, and convert the heat medium condensed by the heat exchanger to an evaporator or the like. Valve means for continuously disconnecting the plurality of tanks from the circulation pump and the ejector by connecting a vacuum pump comprising an ejector, a plurality of tanks and a circulation pump to the secondary side of the heat exchanger in the recovery destination In addition, a steam ejector that evaporates the heat medium in the plurality of tanks by the suction action and cools to a predetermined temperature is connected to the plurality of tanks. By sucking more evaporated vapor, the liquid temperature of the heat medium in the plurality of tanks is lowered .
[0007]
[Action]
By connecting a vacuum pump consisting of an ejector, a plurality of tanks and a circulation pump to the secondary side of the heat exchanger, and attaching a valve means for disconnecting the plurality of tanks from the circulation pump and the ejector, A heat medium is stored in the tank, and the heat medium tank having a predetermined temperature is communicated with the circulation pump and the ejector through the valve means, so that the predetermined vacuum degree, that is, the suction amount is given to the ejector. Can be generated.
[0008]
When changing the steam heating temperature of the heat medium, the steam pressure can be changed quickly by adjusting the vacuum level of the vacuum pump, that is, the suction amount of the ejector, and at the same time the steam temperature can be changed quickly. . By increasing the suction amount of the ejector, the heating steam pressure can be reduced more quickly, and the steam heating temperature can also be reduced. On the other hand, by raising the temperature of the heat medium passing through the ejector by switching the tank, the suction pressure of the ejector can be reduced or almost eliminated, the steam pressure can be recovered, and the steam heating temperature can be raised. it can.
[0009]
【Example】
An embodiment showing a specific example of the above technical means will be described (see FIG. 1).
In this embodiment, an example in which the reaction kettle 2 is used as a heat exchanger is shown, and the same members as those in the prior art in FIG.
[0010]
The heating medium boiler 1 as an evaporator is connected to the jacket portion 6 of the reaction kettle 2, the lower portion of the jacket portion 6 is connected to the vacuum pump 7, and the vacuum pump 7 is connected via the tank 3 and the circulation pump 4. A low-pressure steam heating device using a heat medium is configured by connecting to the heat medium boiler 1.
[0011]
The heating medium boiler 1 and the reaction kettle 2 are connected to each other by a heating steam supply pipe 11 through a pressure regulating valve 8, a gas-liquid separator 9, and a pressure sensor 10. The pressure adjusting valve 8 adjusts the steam pressure in the heating steam supply pipe 11 detected by the pressure sensor 10 to a predetermined value, and the gas-liquid separator 9 is a heat medium in the heating steam supply pipe 11. The vapor and the liquid are separated, and only the separated vapor is supplied to the jacket portion 6 of the reaction kettle 2 and the liquid is discharged from a steam trap 12 provided below the vapor. As the gas-liquid separator 9, a collision type, a centrifugal type, a filter type or the like can be used.
[0012]
The lower connection port 13 of the jacket portion 6 disposed on the outer periphery of the reaction kettle 2 is connected to the ejector 20 of the vacuum pump 7 through a pipe line 16 provided with a steam trap 14 and a bypass valve 15 in parallel. Further, the outlet of the steam trap 12 of the gas-liquid separator 9 is also connected to the ejector 20 via the pipe line 17.
[0013]
The vacuum pump 7 includes an ejector 20, a plurality of tanks 21 and 24, a circulation pump 22, and a connection pipe line 23. The ejector 20 is formed by a nozzle portion 25 and a diffuser portion 26. The diffuser portion 26 and the upper portions of the plurality of tanks 21 and 24 are connected by valves 27 and 28 as valve means, and the lower portion is connected to the suction port of the circulation pump 22 via the valves 29 and 30. The plurality of tanks 21, 24 can be connected to the diffuser portion 26 and the circulation pump 22 or switched to the tank 24 by opening / closing the respective valves 27, 28, 29, 30. It can be done.
[0014]
A large number of cooling fins 31 and 32 for cooling the heat medium in the tank are attached around the plurality of tanks 21 and 24 and connected to the steam ejector 35 through valves 33 and 34 from above. A steam pipe 38 is connected to the steam ejector 35 from the heat medium boiler 1 through a valve 36 and a pressure control valve 37. The steam ejector 35 evaporates and cools the heat medium in the tanks 21 and 24 by the suction action . Outlet tube 39 of the scan team ejector 35 is in communication with the separate steam usage position not shown. In addition, a replenishment pipe 42 for replenishing the heat medium is connected to the upper part of the tank 21, and temperature sensors 40 and 41 for detecting the temperature of the heat medium in the tanks at the lower ends of the plurality of tanks 21 and 24. Install.
[0015]
The vacuum pump 7 circulates the heat medium at any temperature in the plurality of tanks 21, 24 through the ejector 20 by the circulation pump 22, and suction corresponding to the temperature of the heat medium at the nozzle portion 25 of the ejector 20. A force is generated, the heat medium condensed from the jacket portion 6 of the reaction kettle 2 is sucked, and the inside of the jacket portion 6 is maintained in a predetermined pressure state. The liquid temperature of the heat medium in the tanks 21 and 24 can be reduced by increasing the residence time in the case of natural cooling or by increasing the suction amount of the steam ejector 35 so that the re-evaporated vapor in the tanks 21 and 24 can be reduced. It can be lowered by sucking more.
[0016]
A part of the connecting pipe 23 of the vacuum pump 7 is branched and connected to the pipe 43 so that a part of the circulating heat medium is supplied from the pipe 44 to the tank 3 and further connected to the pipe 45. Then, part of the circulating heat medium is injected into the primary side of the gas-liquid separator 9 in the heating steam supply pipe 11. Even when the heat medium vapor pressure-adjusted by the pressure regulating valve 8 becomes superheated steam through the pipe line 45, a saturation temperature is obtained by injecting a part of the circulating heat medium and exchanging heat in the gas-liquid separation unit 9. It can be made of steam.
[0017]
Next, the operation will be described.
The heat medium steam generated in the heat medium boiler 1 is pressure-adjusted through the pressure adjusting valve 8 and supplied to the jacket portion 6 of the reaction kettle 2. The jacket portion 6 is in a predetermined low pressure state in advance by the suction force of the ejector 20 of the vacuum pump 7, and the heat medium vapor supplied to the jacket portion 6 becomes a predetermined pressure, that is, a steam temperature. The object to be heated in 2 is heated. The heat medium vapor deprived of heat by heating condenses into a liquid, is sucked into the ejector 20 through the steam trap 14, and reaches one of the plurality of tanks 21 and 24.
[0018]
The heat medium in the tanks 21, 24 is cooled to a predetermined temperature by the cooling fins 31, 32 or the steam ejector 35, supplied to the ejector 20 by the circulation pump 22, and again the heat medium in the jacket section 6. Suction. Since the suction force generated in the ejector 20 is determined by the temperature of the fluid passing through the ejector 20, the suction force of the ejector 20, that is, the pressure reduction, is adjusted by appropriately adjusting the temperature of the heat medium in the tanks 21 and 24. The degree can be controlled. By controlling the suction force of the ejector 20, the pressure state in the jacket portion 6 can be controlled, and the pressure in the jacket portion 6 can be controlled from a negative pressure state below atmospheric pressure to a positive pressure state above atmospheric pressure. Can be controlled.
[0019]
For example, if a product with the product name Dowsome is used as the heat medium, the steam temperature will be about 210 degrees C if the steam pressure is 0.3 kg in absolute pressure, and about 260 degrees C if the steam pressure is 1.1 kg The steam temperature can be controlled by controlling the steam pressure.
[0020]
In the present embodiment, the heating temperature at the jacket portion 6 can be changed quickly by changing the temperature of the heat medium passing through the suction force of the ejector 20 by adjusting the temperature.
[0021]
In the present embodiment, an example in which the reaction kettle 2 is used as a heat exchanger has been shown. However, the heat exchanger is also used as a heat exchanger for other heat exchangers, for example, synthetic fibers or synthetic resins, or foods and medical products. It is something that can be done.
[0022]
In the present embodiment, an example in which the plurality of cooling fins 31 and 32 are attached only to the outer circumferences of the plurality of tanks 21 and 24 is shown. However, the cooling fins can be extended to the inside of the tanks 21 and 24. . Moreover, it replaces with the cooling fins 31 and 32, a cooling pipe can be attached helically in the tanks 21 and 24, and it can also cool by letting cooling oil and cooling water pass through the inside.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the liquid temperature of the heat medium can be adjusted by switching a plurality of tanks via the valve means, the degree of vacuum of the ejector part of the vacuum pump is adjusted, and the heat medium It is possible to obtain a low-pressure steam heating apparatus using a heat medium that can quickly change the heating steam pressure, that is, the heating steam temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a low-pressure steam heating apparatus using a heat medium according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a conventional steam heating apparatus using a heat medium.
[Explanation of symbols]
1 Heating medium boiler
2 Reaction kettle 6 Jacket 7 Vacuum pump 8 Pressure regulating valve 9 Gas-liquid separator 14 Steam trap 20 Ejector
21 Tank 22 Circulation pump 24 Tank 27, 28, 29, 30 Valve means 31, 32 Cooling fin 35 Steam ejector

Claims

A heat supply steam supply pipe is connected to the primary side of the heat exchanger, and the heat medium condensed in the heat exchanger is collected in a recovery destination such as an evaporator. In the secondary side of the heat exchanger, an ejector and a plurality of A vacuum pump comprising a tank and a circulation pump is connected in series, and valve means for shutting off the communication between the plurality of tanks, the circulation pump and the ejector is attached, and a heat medium in the plurality of tanks is supplied to the plurality of tanks by the suction action. By connecting a steam ejector that evaporates and cools to a predetermined temperature, the amount of steam ejected by the steam ejector is increased, and the re-evaporated vapor in the plurality of tanks is sucked in more, so that the liquid temperature of the heat medium in the plurality of tanks is reduced. A low- pressure steam heating device using a heat medium characterized by being lowered .