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公開番号2024107690
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-09
出願番号2023011744
出願日2023-01-30
発明の名称水蒸気発生装置
出願人三浦工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F22B 3/00 20060101AFI20240802BHJP(蒸気発生)
要約【課題】水蒸気の使用状況に合わせた運転をすることができる、水蒸気発生装置を提供すること。
【解決手段】水蒸気使用部に水蒸気を供給する水蒸気発生装置1であって、水素及び酸素を当量比1で噴出するバーナ11と、前記バーナ11から噴出した水素と酸素を燃焼し、燃焼生成物としての第1水蒸気を生成させる燃焼室12と、前記第1水蒸気に水を添加する水添加部15と、前記水添加部から供給される水を気化させて第2水蒸気を生成させる気化室13と、前記第1水蒸気と前記第2水蒸気とを前記気化室13から排出する蒸気ラインL400と、前記水蒸気使用部の蒸気負荷を検出する蒸気負荷検出部と、前記水蒸気発生装置の運転を制御する制御部700と、を備え、前記制御部700は、前記蒸気負荷検出部の検出結果に基づいて前記バーナ11の燃焼量を制御する燃焼量制御部701を備えた、水蒸気発生装置1に関する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水蒸気使用部に水蒸気を供給する水蒸気発生装置であって、
水素及び酸素を当量比１で噴出するバーナと、
前記バーナから噴出した水素と酸素を燃焼し、燃焼生成物としての第１水蒸気を生成させる燃焼室と、
前記第１水蒸気に水を添加する水添加部と、
前記水添加部から供給される水を気化させて第２水蒸気を生成させる気化室と、
前記第１水蒸気と前記第２水蒸気とを前記気化室から排出する蒸気ラインと、
前記水蒸気使用部の蒸気負荷を検出する蒸気負荷検出部と、
前記水蒸気発生装置の運転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記蒸気負荷検出部の検出結果に基づいて前記バーナの燃焼量を制御する燃焼量制御部を備えた、水蒸気発生装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記燃焼室又は前記気化室の圧力の少なくともいずれか一方の圧力の検出をする室圧力検出部と、
前記気化室から排出する水蒸気量を制御する蒸気排出調整部と、をさらに備え、
前記制御部は、
前記室圧力検出部の検出結果に基づいて前記蒸気排出調整部を制御する室圧力制御部をさらに備える、請求項１に記載の水蒸気発生装置。
【請求項３】
前記蒸気ラインから排出される水蒸気の過熱度を検出する過熱度検出部をさらに備え、
前記制御部は、過熱度検出部の検出結果に基づいて、所定の過熱度になるように前記水添加部からの給水量を制御する給水制御部をさらに備える、請求項１に記載の水蒸気発生装置。
【請求項４】
前記バーナに水素を供給するライン、及び／又は前記バーナに酸素を供給するラインに接続される、不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、
前記不活性ガス供給ラインの不活性ガス流量を調整する不活性ガス流量調整部と、
前記気化室に接続される、パージラインと、
前記パージラインを流通するパージガスの流量を調整するパージガス流量調整部と、を備え、
前記制御部は、
プレパージ制御部と、着火制御部と、をさらに備え、
前記プレパージ制御部は、
前記水素の供給が停止された状態、かつ、前記酸素の供給が停止された状態において、前記不活性ガス流量調整部を開放し、前記不活性ガスが前記燃焼室及び前記気化室を経由して前記パージラインに供給された際に、前記パージガス流量調整部を開放し、所定の時間経過した後に前記不活性ガス流量調整部を閉止する制御を実施し、
前記着火制御部は、
水素及び酸素の供給を開始し、前記水素及び前記酸素の供給が開始された後に前記バーナの着火動作を開始する制御を実施する、請求項１に記載の水蒸気発生装置。
【請求項５】
前記気化室に接続される、パージラインと、
前記パージラインを流通するパージガスの流量を調整するパージガス流量調整部と、を備え、
前記制御部は、
着火制御部と、蒸気供給制御部と、をさらに備え、
前記着火制御部は、
水素及び酸素の供給を開始し、前記水素及び前記酸素の供給が開始された後に前記バーナの着火動作を開始する制御を実施し、
前記蒸気供給制御部は、
前記燃焼室の温度及び前記室圧力検出部の値が所定の値まで上昇した後に、前記パージガス流量調整部を閉止し、前記蒸気排出調整部を開放するように制御をする、請求項２に記載の水蒸気発生装置。
【請求項６】
前記バーナに水素を供給するライン、及び／又は前記バーナに酸素を供給するラインに接続される、不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、
前記不活性ガス供給ラインの不活性ガス流量を調整する不活性ガス流量調整部と、
前記気化室に接続される、パージラインと、
前記パージラインを流通するパージガスの流量を調整するパージガス流量調整部と、を備え、
前記制御部は、
プレパージ制御部と、着火制御部と、蒸気供給制御部と、をさらに備え、
前記プレパージ制御部は、
前記水素の供給が停止された状態、かつ、前記酸素の供給が停止された状態において、前記蒸気排出調整部を閉止した後、前記不活性ガス流量調整部を開放し、前記不活性ガスが前記燃焼室及び前記気化室を経由して前記パージラインに供給された際に、前記パージガス流量調整部を開放し、所定の時間経過した後に前記不活性ガス流量調整部を閉止する制御を実施し、
前記着火制御部は、
水素及び酸素の供給を開始し、前記水素及び前記酸素の供給が開始された後に前記バーナの着火動作を開始する制御を実施し、
前記蒸気供給制御部は、
前記燃焼室の温度及び前記室圧力検出部の値が所定の値まで上昇した後に、前記パージガス流量調整部を閉止し、前記蒸気排出調整部を開放するように制御をする、請求項２に記載の水蒸気発生装置。
【請求項７】
請求項１に記載の水蒸気発生装置と、
前記水蒸気発生装置に水素及び酸素を供給する水電解装置と、
前記水電解装置から前記水蒸気発生装置に水素を供給する水素供給ラインと、
前記水電解装置から前記水蒸気発生装置に酸素を供給する酸素供給ラインと、
前記水蒸気発生装置に供給される水素流量を調整する水素流量調整部と、
前記水蒸気発生装置に供給される酸素流量を調整する酸素流量調整部と、を備え、
前記酸素流量調整部は、前記水素流量に対して、水素及び酸素の当量比１となるように、酸素流量を調整する、水蒸気発生システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水蒸気発生装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、水蒸気を生成させるための装置として、ボイラが広く知られている。一般的なボイラは、燃料の燃焼により発生した熱により水を加熱して水蒸気を発生させるものであり、燃焼時に二酸化炭素が発生する燃料ガス（例えば、ＬＮＧやＬＰＧ）を利用することが多い。
近年、環境負荷の観点から、燃焼時に二酸化炭素が発生しない燃料ガスとして、水素が注目されている。また、ボイラで水素を燃焼させて発生した熱により水を加熱して水蒸気を発生させるボイラ装置ではなく、水素を燃焼させることで、燃料である水素から直接に水蒸気を生成させる水蒸気発生装置が注目されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－２４０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水蒸気を使用する機器等の運転状況は生産ラインによって様々である。そのため、水蒸気発生装置は、水蒸気の使用状況に合わせた運転をすることが求められる。
【０００５】
本発明は、水蒸気の使用状況に合わせた運転をすることができる、水蒸気発生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】
【０００６】
本発明は、水蒸気使用部に水蒸気を供給する水蒸気発生装置であって、水素及び酸素を当量比１で噴出するバーナと、前記バーナから噴出した水素と酸素を燃焼し、燃焼生成物としての第１水蒸気を生成させる燃焼室と、前記第１水蒸気に水を添加する水添加部と、前記水添加部から供給される水を気化させて第２水蒸気を生成させる気化室と、前記第１水蒸気と前記第２水蒸気とを前記気化室から排出する蒸気ラインと、前記水蒸気使用部の蒸気負荷を検出する蒸気負荷検出部と、前記水蒸気発生装置の運転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記蒸気負荷検出部の検出結果に基づいて前記バーナの燃焼量を制御する燃焼量制御部を備えた、水蒸気発生装置に関する。
【０００７】
また、前記燃焼室又は前記気化室の圧力の少なくともいずれか一方の圧力の検出をする室圧力検出部と、前記気化室から排出する水蒸気量を制御する蒸気排出調整部と、をさらに備え、前記制御部は、前記室圧力検出部の検出結果に基づいて前記蒸気排出調整部を制御する室圧力制御部をさらに備えることが好ましい。
【０００８】
また、前記蒸気ラインから排出される水蒸気の過熱度を検出する過熱度検出部をさらに備え、前記制御部は、過熱度検出部の検出結果に基づいて、所定の過熱度になるように前記水添加部からの給水量を制御する給水制御部をさらに備えることが好ましい。
【０００９】
また、前記バーナに水素を供給するライン、及び／又は前記バーナに酸素を供給するラインに接続される、不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、前記不活性ガス供給ラインの不活性ガス流量を調整する不活性ガス流量調整部と、前記気化室に接続される、パージラインと、前記パージラインを流通するパージガスの流量を調整するパージガス流量調整部と、を備え、前記制御部は、プレパージ制御部と、着火制御部と、をさらに備え、前記プレパージ制御部は、前記水素の供給が停止された状態、かつ、前記酸素の供給が停止された状態において、前記不活性ガス流量調整部を開放し、前記不活性ガスが前記燃焼室及び前記気化室を経由して前記パージラインに供給された際に、前記パージガス流量調整部を開放し、所定の時間経過した後に前記不活性ガス流量調整部を閉止する制御を実施し、前記着火制御部は、水素及び酸素の供給を開始し、前記水素及び前記酸素の供給が開始された後に前記バーナの着火動作を開始する制御を実施することが好ましい。
【００１０】
また、前記気化室に接続される、パージラインと、前記パージラインを流通するパージガスの流量を調整するパージガス流量調整部と、を備え、前記制御部は、着火制御部と、蒸気供給制御部と、をさらに備え、前記着火制御部は、水素及び酸素の供給を開始し、前記水素及び前記酸素の供給が開始された後に前記バーナの着火動作を開始する制御を実施し、前記蒸気供給制御部は、前記燃焼室の温度及び前記室圧力検出部の値が所定の値まで上昇した後に、前記パージガス流量調整部を閉止し、前記蒸気排出調整部を開放するように制御をすることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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