プラントを安定的に稼働させるために設置される制御弁の１つとして放蒸弁があります。
この記事では放蒸弁とは何か、その役割や作動する状況について解説します。
放蒸弁とは
放蒸弁とは蒸気を放出することで一次側配管の蒸気圧力を下げるために設置される制御弁です。
放蒸弁の一次側に圧力センサーを設置し、設定圧力以上になると放蒸弁が開度を調整しながら放出させる蒸気量を制御し、圧力を一定に保ちます。
放出される蒸気の量によっては流速が100m/s程度と速くなり、騒音が発生するので放蒸弁二次側には騒音低減用のサイレンサが設置されるのが一般的です。
一般的な火力発電所のフローで表すと放蒸弁は次の位置に設置されることが多いです。
上記の図では主蒸気の圧力を一定に保つために設置されていますが、工場などでプロセス用として使用する場合はプロセス蒸気用の放蒸弁などが設置されることもあります。
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放蒸弁の役割
放蒸弁の役割は、安全弁を作動させないように蒸気側の圧力を制御することです。
通常、内部流体の圧力が異常に上昇した場合は、安全弁が噴き出すことで配管の設計圧力を担保します。ただ、安全弁は何度も作動するとシール性が低下し、流体を漏らす可能性が上がるため、放蒸弁を利用することにより安全弁の作動回数を低減させます。
一般的な設定圧力の並びとしては安全弁の設定圧力を最も高くし、続いて放蒸弁の設定圧力、ボイラーの設定圧力という順番になります。
放蒸弁が作動する時
主に主蒸気ラインに放蒸弁を設置した場合という観点で、放蒸弁が作動するのは次のような場合です。
負荷変動が大きい
蒸気を使用する側の負荷変動が大きい場合、ボイラーの燃焼制御が追い付かず放蒸弁が作動することがあります。放蒸弁が作動することにより負荷側の変動が大きくなっても主蒸気の圧力を一定範囲内に抑えることが出来ます。
タービンのトリップが発生した
負荷変動と意味としては同じですが、系統の事故などにより発電機のトリップが発生し、タービンのガバナが急閉した場合などにも放蒸弁が開放されることになります。
このような場合、放蒸弁の瞬時的な開動作が必要になるため、DCSなどの制御側でそのような動きとなるようソフトに組み込む場合もあります。
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ボイラーの制御範囲を下回る
大型のボイラーで燃料がガスや重油など調整範囲が広い燃料でない場合は、燃料の応答性が悪くボイラーの制御可能範囲が決められている場合があります。
このような場合、制御可能範囲を下回る場合は一時的に放蒸弁を作動させながら運転させることになります。当然、エネルギーとしては無駄になるため、あまり好ましい運転条件とは言えません。
まとめ
- 放蒸弁は蒸気を放出することで一次側配管の蒸気圧力を下げるために設置される制御弁。
- 放蒸弁は安全弁の作動頻度を減らし、プラントの運転を安定化することが出来る。
- 放蒸弁は負荷側の変動やボイラーの制御範囲外運転などにより作動する。
燃料を使用して発生させた蒸気を放出させるのは無駄な気もしますが、放蒸弁はプラントの安定稼働には必須な制御弁の１つと言えます。
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