蒸気

【蒸気】主蒸気とプロセス蒸気の違い、求められる役割は?

工場の自家発電設備などを設ける場合に、蒸気系統を主蒸気とプロセス蒸気に分けている場合があります。

この記事では、主蒸気とプロセス蒸気の違いやそれぞれに求められる特徴について解説します。

主蒸気とは

主蒸気とはボイラーで発生させた高温高圧の過熱蒸気で主に発電用に利用されます。

温度としては約400~600℃程度、圧力は発電方式によりますが20MPaG以上になる場合もあります。ランキンサイクルの効率としてはタービン入口の蒸気温度、圧力が高ければ高いほど熱落差を大きく取れるため、発電効率が上がります。

主蒸気に求められる条件としては次のようなものがあります。

  • 蒸気タービンに適した過熱度
  • 安定した圧力
  • 定格電力を発電できる十分な蒸気流量

主蒸気の圧力や温度はボイラーで制御されるため、燃料性状や燃焼方式、ボイラーの形状によって安定性が変わります。

主蒸気は高温のため、主蒸気配管の材質はそれに耐えうるものを選定する必要があり、他の配管に比べるとかなり高価になります。

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プロセス蒸気とは

一方でプロセス蒸気とは工場等の生産工程で利用される蒸気のことを言います。生産側でどの程度の温度や圧力が必要かによって求められる性状が変わります。

一般的に飽和温度に近い条件で利用されることが多く、主蒸気配管から取り出す場合は温度を下げるための減温装置が用いられます。

プロセス蒸気の圧力、温度が変動すると工場側の製品品質に直接影響が出るため、小型貫流ボイラーなど応答性の良い複数の発生源を設置し、負荷変動に応じた制御を行うことが重要です。

プロセス蒸気に求められる条件としては次のようなものがあります。

  • 一定の圧力、飽和に近い温度。
  • 生産工程で必要な圧力、温度以上であること。
  • 複数の蒸気発生源設置による安定性の確保。

自家発電設備等、小型の発電所においてプロセス蒸気をタービンの抽気により供給する場合は、プロセス側の負荷変動を復水器に排気させる蒸気量で調整し発電出力を一定に保ちます。

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そもそも蒸気の飽和ってどういうこと?という方はこちらの記事を参照ください。

⇒参考: 飽和蒸気圧とは?求め方と入試の計算問題の解き方を徹底的に解説!(外部リンク)

まとめ

  • 主蒸気は発電用に利用される高温高圧の過熱蒸気。
  • プロセス蒸気は工場の生産工程で利用される。
  • プロセス蒸気は複数の蒸気発生源設置による安定性の確保などが求められる。

主蒸気とプロセス蒸気は同じ蒸気でも求められる性状などが大きく変わるため、間違えないように注意しましょう。

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エコおじい

プラントエンジニア兼Webライターです。「工業技術をどこよりも分かりやすく解説する」をテーマに2017年からブログ、Youtubeで情報発信をしています。ライティングなどのお仕事のご相談はXのDMからお願いします。

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