ボイラー給水ポンプのサイズの決め方

ボイラー給水ポンプのサイズを適切に決定することは、ボイラーの最適な動作と効率を確保するために不可欠です。ボイラー給水ポンプは、必要な圧力と流量でボイラーに水を供給する役割を果たします。ポンプのサイズが不適切だと、水の供給不足、過剰なエネルギー消費、ポンプの早期故障などの問題が発生する可能性があります。ボイラー給水ポンプのサイズを正確に決定するには、次の手順に従います。

ステップ1: ボイラーの蒸気出力を決定する

ボイラー給水ポンプのサイズを決める最初のステップは、ボイラーの最大蒸気出力を決定することです。この情報は、ボイラー製造元の仕様書に記載されているか、ボイラーの加熱面積と蒸気圧に基づいて計算できます。

蒸気出力を計算するには、次の式を使用します。

蒸気出力（lb/hr）= 加熱表面積（ft²）× 蒸発速度（lb/ft²/hr）

蒸発率はボイラーの種類と動作圧力によって異なります。たとえば、150 psig で動作する水管ボイラーの蒸発率は 5 lb/ft²/hr になります。

ステップ2: 給水流量を計算する

ボイラーの蒸気出力がわかれば、必要な給水流量を計算できます。給水流量は、蒸気として蒸発した水を補充し、ブローダウンや漏れによる損失を補うのに十分なものでなければなりません。

給水流量を計算するには、次の式を使用します。

給水流量（gpm）=蒸気出力（lb/hr）÷（500×[1 - ブローダウン率]）

定数 500 は、1 時間あたりの水のポンド数 (1 ガロン/分 (gpm) に相当) を表します。ブローダウン率は、溶解固形物濃度を制御するためにボイラーから意図的に排出される水の割合です。一般的なブローダウン率は、1% から 5% の範囲です。

ステップ3: 必要なポンプ排出圧力を決定する

ボイラー給水ポンプは、ボイラーの運転圧力と給水システム内の圧力損失を克服する必要があります。必要なポンプ排出圧力を決定するには、給水配管、バルブ、および継手の総水頭損失にボイラーの運転圧力を加算します。

ポンプ吐出圧力（psig）= ボイラー運転圧力（psig）+ 総ヘッド損失（ft）÷2.31

定数 2.31 は、フィートの水頭を psi に変換するために使用されます。

ステップ4: 流量と吐出圧力に基づいてポンプを選択する

必要な給水流量とポンプの吐出圧力がわかれば、これらの仕様を満たすボイラー給水ポンプを選択できます。ポンプ製造元のカタログを参照するか、ポンプ供給元と協力して、要件を満たす性能曲線を持つポンプを選択してください。

選択する際には、ポンプの効率、構造材料、モーターのサイズなどの要素を考慮してください。エネルギー消費と運用コストを最小限に抑えるには、効率の高いポンプを選択してください。

ステップ5: 冗長性と将来の拡張を考慮する

ボイラー給水ポンプのサイズを決めるときは、システムの冗長性と将来の拡張の可能性を考慮することが重要です。複数のポンプを並列に設置すると、ポンプが故障した場合のバックアップ容量を確保でき、将来ボイラーの蒸気出力が拡大した場合に流量を増やすことができます。

十分な冗長性を確保するために、各ポンプのサイズを、必要な総流量の少なくとも 50% を処理できるように設定してください。このアプローチにより、ポンプは最高の効率点で動作し、エネルギー消費を削減し、ポンプの寿命を延ばすことができます。

ボイラー給水ポンプの計算例

次の仕様の水管ボイラーのボイラー給水ポンプのサイズを決定する例を見てみましょう。

• 暖房面積: 5,000 平方フィート
• 動作圧力: 150 psig
• 蒸発率: 5 lb/ft²/hr
• ブローダウン率: 3%
• 総水頭損失: 50 フィート

ステップ1: 蒸気出力を計算する

蒸気出力 = 5,000 ft² × 5 lb/ft²/hr = 25,000 lb/hr

ステップ2: 給水流量を計算する

給水流量 = 25,000 ポンド/時 ÷ (500 × [1 - 0.03]) = 51.5 gpm

ステップ3: 必要なポンプ排出圧力を決定する

ポンプ排出圧力 = 150 psig + 50 フィート ÷ 2.31 = 171.6 psig

ステップ4: ポンプを選択する
計算された流量 51.5 gpm および排出圧力 171.6 psig に基づいて、これらの要件を満たすか上回る性能曲線を持つポンプを選択します。

ステップ5: 冗長性を考慮する
冗長性を確保するため、合計流量の少なくとも 50% (25.75 gpm) に対応するサイズのポンプを 2 つ並列に設置します。

これらの手順に従い、提供されている計算式を使用することで、ボイラー給水ポンプのサイズを正確に決定し、ボイラーの最適な性能、エネルギー効率、信頼性を確保できます。最終的なポンプを選択する際には、冗長性や将来の拡張などの要素を考慮することを忘れないでください。