オリフィスの性質を利用したドレン排出制御システム


オリフィス式の採用で省エネ目標を達成しませんか
「たかがオリフィス・されどオリフィス」

全く新しい考え方のドレン排出制御装置
(ドレナー・DRAINER) オリフィス


工場の蒸気ロスと二酸化炭素削減は
オリフィス式に交換する事で出来る…


オリフィスシリーズ写真

 

ここまで来てもまだ迷いますか?
もう躊躇する段階ではありません…

↓↓オリフィス式の作動アニメーションはこちら

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蒸気ロス削減で省エネ20%達成・Co2削減はオリフィスの採用が決め手です。ノーメンテナンスで長寿命、ご検討をお勧めします。ご採用後、指定手続きに従い補助金を申請して下さい。多くの工場が省エネを達成し補助金を受けておられます。


資料をご希望の場合は、お送り致します。


2005年2月16日京都議定書が発効しました、一刻の猶予も許されません。
省エネルギーは、地球温暖化対策(CO2の削減)や石油価格の高騰もあり、各方面で大きな課題となってまいりました。この装置は、ボイラー付属装置で、画期的構造の「蒸気ドレン排出装置」です。従来の「スチーム・トラップ」と交換すれば、驚くべき効果を発揮します。


オリフィス型・スチーム・トラップで、蒸気ロスを削減し省エネルギーが簡単に出来ます。(凝縮水排除装置)寿命は10〜20年、メンテナンスフリーです。ウォーターハンマー対策にもなります。
蒸気ロス削減の実績を積み上げ、NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)の補助金対象として実績があります。


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オリフィス型スチーム・トラップの動作原理


作動原理


オリフィス型スチーム・トラップは、蒸気がドレンに比べ、オリフィスを通過する量が少ないという性質を利用しています。
液体がオリフィスから流出する量は、その液体の種類、オリフィスの口径、及びオリフィス前後の圧力差により決まり、その理論流量計算式はオリフィス流量計等で公知の通りです。

例えば、直径5mmのオリフィス孔より前後の圧力差0.1MPa(1Kg/cu)条件で、ドレン100%が流れた場合、590kg/hのドレンが排出され、蒸気100%が流れた場合22kg/hの蒸気が排出されます。つまり蒸気だけが流れたとしても、この条件下では蒸気の流出量は、ドレンの流出量の3.7%しか流れないのです。

作動原理2

水(ドレン)はオリフィスにより制限された一定の流量が通過します。

作動原理3

蒸気は容積が増加したため同じオリフィスを通過できる量は僅かでしかありません。


特 徴

本製品は、スチーム・トラップではなく、オリフィスの性質を利用したドレン排出制御システムです。開放された円形の孔(オリフィス)カら蒸気(気相)とドレン(液相)が、それぞれ単相で100%流れた場合、ドレンに比べ蒸気の流量が極めて少ない事実に着目し、従来のスチーム・トラップに内蔵され、故障の原因でもある稼動部分をそっくり取り除いた、極めてシンプルでコンパクトな構造を持つ、独自の開発商品です。蒸気使用設備や配管から発生する最大ドレン量に対するオリフィス・システムを選びさえすればドレン量が大幅に変動しても、従来のスチーム・トラップ以上に蒸気を漏らすことなく適切・迅速に対応してドレンを遅滞無く連続排出します。


長 所
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動く部分が全く無く、常時開放された孔(固定オリフィス)カらドレンを連続排出するだけなので、ほとんど故障が無く、半永久的に使用することが出来る。

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初期性能を長期間維持でき、メンテナンスの必要がほとんど無く、また容易である。

B

蒸気漏れが非常に少なく、かつ蒸気の吹き抜け故障が無いので、省エネ性に優れ、燃料の節約つまり二酸化炭素の発生量が減少し、地球温暖化防止に貢献できる。

C

流れ方向以外に取り付け制約がない。縦横斜め自由自在で、下から上に流す事も出来る。

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かつ、小型軽量のため、取り付け作業も容易で、機材も少なくてすみ、配管費用が大幅に軽減される。

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ドレンを連続して排出する為、境界面での熱の伝達性が高まり、生産性が向上する。ウォーターハンマーを起こさず、、衝撃にも強い。

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流路がストレートなので、エアーや蒸気障害が起きない。

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負荷の変動に迅速に対応するので、プログラム制御等の場合、正確に追従し厳密な温度管理が出来る。

H

現在、世界で市販されているスチーム・トラップでは対応が困難な大容量・超高圧・超低差圧にも適応できる。
例えば:
@入口圧力が10MPa(100kgf/cm2)以上で排出納涼区が1t./hを超える場合。
A排出能力が80t/h以上、必要な場合。
B差圧が0.002MPa(0.02kgf/cm2)以下の場合。
@、A項に対して本ピンは、実用上、無制限に対応できます。


短 所
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従来型のスティーム・トラップより正確な情報が必要。最低限、最大ドレン量と入口:出口の圧力差が判らないと、適正なオリフィス・システムの設計が出来ない。(データが無い場合はご相談下さい。)

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オリフィスカら直接出口配管内にドレンが噴出するので、特にドレン量が多い場合、エロージョンを軽減する為には、ノズル径の10倍の長さのノズル直管部を取る事が望ましい。それが不可能な場合は、第一エルボウまではステンレス管にしたほうがよい。しかしながら、本品を縦に取り付けることで、配管径の10倍の直管部を出口側に取る事はさほど困難な事ではなくなる。


 ドレン排出について

蒸気がドレンに比べ、オリフィスを通過し難い、という性質を利用し、独自に設計されたオリフィス・システムにより製作されています。流体がオリフィスから流出する量は、その流体の種類、オリフィスの口径、及びオリフィス前後の圧力差により決まり、その理論流量計算式は公知の通りです。
例えば、直径5mmφのオリフィス孔より前後の圧力差0.1MPa(1kg/cm2)の条件で、ドレン100%が流れた場合、590kg/hのドレンが排出され、蒸気100%が流れた場合22kg.hの蒸気が排出されます。つまり蒸気だけが流れたとしても、この条件下では蒸気の流出量は、ドレンの流出量の3.7%しか流れ出ないのです。
それではドレン(液体)と蒸気(気体)が、一緒に共存して流れた場合は、どのようになるのでしょうか。
先ほどのオリフィスと同じ条件で、ドレン量が半分(590÷2=295kg/h)の場合、ドレンの流出量295kg.hに同伴する蒸気量は1kg.h以下に過ぎません。ドレン量が四分の一(590÷4=147kg/hになっても、蒸気量は2.2kg/h)しか流出せず、従来品の多くのスチーム・トラップの正常稼動時の蒸気漏れ量に比べ、非常に少ない量です。このように蒸気とドレンが混在する場合、オリフィスから流出する蒸気が以外に少ないのは、主として次の2つの理由からです。

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蒸気はその性質上ドレンより30倍以上速く流れようとする。そのためドレンには強風で海が波立つように波が発生し、それがオリフィスに打ち寄せてオリフィス孔がドレンでシールされてしまう。

A

また、波が引いて完全なシール状態が解除され、ドレンと蒸気が混合してオリフィス孔を通過するような場合は、当然、乱流状態となるので足の遅い低速ドレンが邪魔になって蒸気が本来の高速で通過できなくなる。

このオリフィスの特性(流れるドレン量と蒸気量のバランス)はドレン負荷率、圧力条件、オリフィスの形状、オリフィスの口径等により変動する為、本品は実用上、省エネルギー目的に優れた性能を発揮できるよう、多段オリフィスタイプ、マルチオリフィスタイプを開発し、また、オリフィスの形状についても現場の実績を踏まえて工夫・改良を重ねた結果、あらゆる条件下で、従来型のスチーム・トラップでは対応出来なかった範囲までご満足頂ける状態で使用されています。


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実際に蒸留塔のリボイラーに使用した場合の作動をご説明します。


流量の説明

通常供給蒸気圧力(P)及び背圧(P2)は一定です。
負荷が増加すると調節弁(CV)が開き、熱交換器内圧力(P1)が上がります。
△P=P1-P2が上がると、スチームZ(ゼット)の差圧が増加し、蒸気流量が増加します。
負荷が減少したときは逆の動作となり、常に差圧(△P)に見合ったドレン量が連続排出され安定運転が確保できます。

ロータスZは応答性に優れ、シビアな温度管理にも、立ち上がり速度にも従順で自動制御の追従性に効果を発揮します。
メンテナンスフリーで使用いただけます。


ドレンが減少したときに漏れる生蒸気の量はどのくらいでしょう
(1) ドレンがゼロの時の蒸気の通過量は下図の様になります。
蒸気の通過量

例えば1MPaでの100%蒸気の通過量は、全量ドレンの6.3%です。

(2)ドレンが減少し蒸気が混ざって流れているときの蒸気通過量(蒸気圧力1.0MPaのとき)は下図の様になります。

蒸気通過量2
設計流量100Kg/hに対しドレン負荷が50kg/hに減少すると蒸気が通過し始めます。
更に25kg/hまで減少すると全量蒸気のときの約10%の蒸気が通過します。
使用蒸気圧力が1.0MPaの場合、蒸気の通過量は 100kg/h×6.3%×10%=0.63Kg/h となります。洩れ量はドレン量比0.63%です。

動く部分が全く無いシンプル構造、同伴蒸気を全く必要とせず、初期性能維持能力20年以上
メンテナンスフリー
蒸気漏れ無し
熱効率の向上(15〜20%)
半永久の耐久性、長寿命(従来品は約5年)
ウォーターハンマーの消滅
適材適所のモデル選定
価格:
小容量は在来トラップなみ
大容量は格安

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弊社製品をを初めて見た人の殆どは、「これが本当にスチームトラップですかと?」と言われます。また、その仕組みを初めて聞いた人の殆どは、「本当にうまく作動するの?」と言われます。
でも、今では技術者の皆様方に理解されオリフィス型スチームトラップは国内だけでも150社以上の会社にご採用頂いております。


今では技術者の皆様方に理解されオリフィス型スチームトラップ
弊社製品をご使用戴いた皆様方からは次のような効果が寄せられています。
様々な蒸気設備に効果的にご利用戴くことで、生産、運転、管理面等で多大な効果が更に上げられるものと思っています。
@省エネルギーによる経済効果
Aメンテナンス費用の削減
B安定運転による品質向上
使用実例


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NEDO(新エネルギー産業技術総合開発機構)が『本品導入による省エネ事業』を補助金交付対象として採択「O」製紙の米子工場では約5年前からの現場テストにより約20%の省エネ効果と経年劣化が殆ど無いことを確認し、工場全体に導入。NEDOに申請し、『固定オリフィス型ドレン排出装置導入による省エネ事業』が平成14年度の補助金対象として認可されました。これを受け同社各工場では順次導入しています。

A

ウォーターハンマー現象が消滅する(地域冷暖房のドレン回収配管にハンマー防止機器は不要)従来、地域冷暖房や大型建築物の蒸気配管ドレン回収ラインではウオーター・ハンマー現象の対応策として、各トラップの下流にハンマー防止機器を取り付けるのが通例でした。本品は、ドレン排出が連続して脈動がなく、ハンマーが起こらないのでハンマー防止機器(約20万円/台)が不要であることが確認されました。ウォーターハンマー対策として本品が導入された例は、北海道のある地域熱供給事業をはじめ病院や工場に数多くあります。

B

大容量に対応できる本品の導入によりスチームトラップ゚台数の大幅削減
あるエチレンプラントでは蒸気圧力9Mpa、ドレン量1,500kg/Hrの使用条件の場所に従来型スチームトラップ5台(故障対応の予備を含む)を並列に取り付け使用していました。弊社製品に変更後は1台だけで済み、設置場所も大幅に狭くなりました。

C

操業開始時のドレン抜き不要により立ち上がり時間の短縮
従来型スチームトラップの場合、操業開始時に残留しているドレンを抜かないとハンマーが起きたり、立ち上がりが遅いのでスチームトラップのバイパスを開けてドレンを抜く作業が必要でした。この製品は、入口と出口の差圧が少しでもつけばドレンが抜けるので操業開始時のドレン抜き作業も不要となり、立ち上がり時間も大幅に短縮しました。

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精度の高い温度制御が可能に
ドレンを連続的に排出するので間歇排出型スチームトラップでは達成できない精度の温度制御が出来ます。あるビール工場では麦芽の蒸煮が非常に大事な作業で、最初から最後まで全工程の温度をプログラム制御しています。従来、工程の温度がプログラム通りに進行したことが無く、ハンチングもひどかったが、たまたまスチームトラップが故障し本品に交換した途端に長年の懸案が一気に解決しました。

ある石油化学工場では樹脂をペレット(粒状製品)に加工する押出機で加熱温度のバラツキにより樹脂の粘性が変わり、カッティングサイズが不揃いとなることがありました。弊社製品の使用により温度が安定し、ペレットサイズのばらつきが減って歩留まりが向上しました。

E

その他(お客様の声)
・ 蒸留塔の細かいコントロールが可能となった。
・ 熱交換器の負荷変動への追従が早くなった。
・ 自動制御の応答がスムーズになり追従性が向上した。
・ 昇温速度が早くなった
・ 一日のバッチ回数が増加した。
・ 使用蒸気量が減少した。
・ メンテナンスフリーになった。
・ 作業スペースが確保できた。
☆ 「スチーム-Z」は、ゼットエンジニアリング社の製品です。


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