ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置
【課題】ボイラに酸素および炭酸成分を除去した給水を安定的に供給でき、さらにボイラへの供給水の塩類濃度を低く抑えることができる節水型のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置を提供する。
【解決手段】給水タンク、酸素および炭酸成分除去手段、酸素および炭酸成分が除去された水のｐＨを中性以上に上昇させるｐＨ上昇手段と給水タンク、酸素および炭酸成分除去手段とを逆止弁および第１ポンプを順に介して接続する第１送水管、酸素および炭酸成分除去手段とｐＨ上昇手段とを第２ポンプを介して接続する第２送水管、ｐＨ上昇手段と需要箇所とを第３ポンプを介して接続する第３送水管、逆止弁と第１ポンプの間の第１送水管および第２ポンプとｐＨ上昇手段との間の第２送水管とを接続する第４送水管を有し、第２送水管の一部の水が第１送水管に返送されるとともに給水タンクへの逆流を逆止弁で防止するボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置とした。
【解決手段】給水タンク、酸素および炭酸成分除去手段、酸素および炭酸成分が除去された水のｐＨを中性以上に上昇させるｐＨ上昇手段と給水タンク、酸素および炭酸成分除去手段とを逆止弁および第１ポンプを順に介して接続する第１送水管、酸素および炭酸成分除去手段とｐＨ上昇手段とを第２ポンプを介して接続する第２送水管、ｐＨ上昇手段と需要箇所とを第３ポンプを介して接続する第３送水管、逆止弁と第１ポンプの間の第１送水管および第２ポンプとｐＨ上昇手段との間の第２送水管とを接続する第４送水管を有し、第２送水管の一部の水が第１送水管に返送されるとともに給水タンクへの逆流を逆止弁で防止するボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラに酸素および炭酸成分を除去した水を供給するボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種化学プラントや、工場、発電所等で使用されるボイラにおいては、給水に含まれている酸素や二酸化炭素等の溶存気体が、ボイラ本体や当該ボイラ本体の前段に配置されている熱交換器やエコノマイザなどの腐食を引き起こす原因となる。
【０００３】
また、給水中の炭酸塩や炭酸水素塩は熱分解して二酸化炭素を生じ、その二酸化炭素が蒸気系に移行するため、蒸気や蒸気の凝縮水と接触する熱交換器や配管にもしばしば腐食が発生する。
【０００４】
ボイラ本体や当該ボイラ本体の前段に配置されている熱交換器やエコノマイザ、蒸気・凝縮水ラインの配管や熱交換器などの関連機器に腐食が起こると、蒸気の漏洩によるエネルギーの損失が発生したり、配管や熱交換器等の損傷箇所の修復に多くの経費と時間が必要となる場合がある。
【０００５】
従って、従来からボイラへの供給水では溶存気体の除去が行われている。溶存気体の除去装置としては、加熱脱気装置、真空式脱気装置、膜脱気装置等が提案されている。しかし、それら装置の単独使用では、水中の溶存気体を除去することはできるが、重炭酸イオンのようなイオン成分を除去することはできなかった。
【０００６】
その為、水中から酸素および炭酸ガス、重炭酸イオン、炭酸イオン等の炭酸成分を除去し、ボイラ等の水の需要箇所に給水する装置として、図２に示すようなボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０も提案されている。
【０００７】
従来のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０は、給水２ｃに酸性液１１ａを供給し、給水のｐＨを酸性に調整するｐＨ調整手段１１と、酸性に調整された給水と窒素を接触させ酸素および炭酸成分を除去する窒素式脱酸素脱炭酸装置１２と、酸性域で酸素および炭酸成分が除去された水にアルカリ性液１３ａを添加して中性以上のｐＨに調整するｐＨ中和手段１３と、からなる。なお、図２中の矢印は配管中の液体の流れ方向を示し、丸Ｐは液体を矢印方向に送水するポンプを意味する。
【０００８】
ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０と同様の装置として、特許文献１が公開されている。さらに、窒素を再利用するものとして特許文献２が公開されている。また、脱気水供給装置として、特許文献３も公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−０４７９５０号公報
【特許文献２】特開２００１−１２９３０５号公報
【特許文献３】特開２００３−３０００６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図２に示すような従来のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０では、ボイラ６に必要な水需要量に応じてポンプ１４が駆動するので、窒素式脱酸素脱炭酸装置１２への供給水もボイラ６に必要な水需要量に応じて停止したり、給水量が変動したりする。このように、窒素式脱酸素脱炭酸装置１２への供給水量が変化すると、運転条件によっては所定の脱酸素脱炭酸能力を確保することが困難となり、その場合、十分に脱酸素脱炭酸されていない水がボイラ６に供給されることとなり、ボイラ６およびその関連機器に腐食を生じる原因となる。
【００１１】
窒素式脱酸素脱炭酸装置１２への供給水量を一定に保つ方法として、特許文献３に記載されているように、ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０の処理水の一部を給水タンク等、ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０の供給水側に戻す方法も考えられるが、この場合、窒素式脱酸素脱炭酸装置１２の前後で酸性液１１ａ、アルカリ性液１３ａの添加を繰り返すことになり、ボイラ６に供給される水の塩類濃度が徐々に上昇してしまう。
【００１２】
ボイラ給水の塩類濃度が上昇し、それに応じてボイラ本体内の水の塩類濃度が上昇すると、腐食、スケール、キャリーオーバー等の障害が生じやすくなる。障害防止のためには、ボイラ６のブロー率を上昇させたり、大量のボイラ処理剤（防食剤やスケール防止剤）の添加が必要であった。
【００１３】
そこで、本発明は、ボイラに酸素および炭酸成分を除去した給水を安定的に供給でき、さらにボイラへの供給水の塩類濃度を低く抑えることができる節水型のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給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】
【００１４】
本発明は上記課題を解決するため、給水を貯留する給水タンクと、被処理水のｐＨを酸性にする手段および被処理水を窒素ガスと接触させる手段とを備え、被処理水中に含まれる酸素および炭酸成分を除去する酸素および炭酸成分除去手段と、酸素および炭酸成分が除去された水のｐＨを中性以上に上昇させるｐＨ上昇手段とを有するボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置であって、さらに、（１）前記給水タンクと酸素および炭酸成分除去手段とを逆止弁および第１ポンプを順に介して接続する第１送水管と、（２）前記酸素および炭酸成分除去手段とｐＨ上昇手段とを第２ポンプを介して接続する第２送水管と、（３）前記ｐＨ上昇手段と需要箇所とを第３ポンプを介して接続する第３送水管と、（４）前記逆止弁と第１ポンプの間の前記第１送水管および前記第２ポンプとｐＨ上昇手段との間の前記第２送水管とを接続する第４送水管とを有し、前記酸素および炭酸成分除去手段では、前記需要箇所の最大水需要量以上の水を常に処理しており、前記酸素および炭酸成分が除去された水の一部が前記第４送水管を介して前記第１送水管に返送されるとともに、前記給水タンクへの逆流は前記逆止弁で防止されることを特徴とするボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成とした。
【００１５】
また、前記被処理水のｐＨを酸性にする手段が、りん酸、重合りん酸、ホスホン酸、カルボン酸系ポリマー、或いは水酸基とカルボキシル基をそれぞれ１つ以上有するか、又はカルボキシル基を２つ以上有する有機酸から選ばれた１種又は２種以上を被処理水に添加する手段であることを特徴とする前記ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成とした。或いは、前記被処理水のｐＨを酸性にする手段が、被処理水の全部又は一部をＨ型強酸性陽イオン交換樹脂と接触させる手段であることを特徴とする前記ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成とした。
【００１６】
さらに、前記ｐＨ上昇手段が、アルカリ性のボイラ薬剤を添加することを特徴とする前記何れかに記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成、また前記アルカリ性のボイラ薬剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アミン類から選ばれた１種又は２種以上の薬剤を含むことを特徴とする前記ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成とした。
【００１７】
加えて、前記ｐＨ上昇手段又は第３ポンプ上流側の第３送水管に分岐配管を設け、前記分岐配管にｐＨ測定手段を設置すること特徴とする前記何れかに記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成、また前記ｐＨ測定手段と前記第２ポンプの上流側の前記第２送水管を戻し配管で接続することを特徴とする前記ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成とした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、上記構成であるから次の効果を発揮する。ボイラの水需要量に関係なく、酸素および炭酸成分除去手段には、一定流量の水が常に供給されるので、発停や流量変動によって脱酸素および脱炭酸能力が変動する恐れが無く、十分に脱酸素および脱炭酸処理された水を、安定してボイラに供給することができる。また、酸素および炭酸成分除去手段ではボイラの最大水需要量以上の水を常に処理しているので、ボイラには必ず十分に脱酸素および脱炭酸処理された水を供給することができ、ボイラおよびその関連機器の腐食を有効に防止できる。
【００１９】
さらに、万が一、酸素および炭酸成分除去手段の不具合、配管詰まりなどの問題が発生した場合には、給水が酸素および炭酸成分除去手段を経ることなく、給水タンクから第４送水管、ｐＨ上昇手段を経て直接ボイラに供給されるため、ボイラへの供給水の枯渇による事故を回避することができる。
【００２０】
また、ｐＨ上昇手段が第１送水管の一部、第２送水管の一部、第４送水管で構成される循環ラインの後段にあるため、上記循環ラインには通常、酸性の水が流れることとなり、ｐＨ調整薬剤（酸性液、アルカリ性液）の添加によるｐＨの低下、上昇を繰り返すことが無く、ボイラへの供給水の塩類濃度を無駄に上昇させることが無い。従って、ボイラのブロー率を上昇させる必要が無く節水に繋がる。また、ボイラ水の塩類濃度上昇に伴うボイラ薬剤の大量添加も不要となる。さらに、給水タンクと第４送水管との接続部との間の第１送水管に逆止弁が設けられているので、循環ラインを流れる酸性の水が給水タンクに逆流、充満することが無く、給水タンクを耐酸性材質にせずに済む。
【００２１】
さらに、酸素および炭酸成分除去手段の被処理水のｐＨを酸性にする手段として、ボイラの防食や防スケールを目的とした添加剤を用いることで、塩酸や硫酸等を添加する場合と比較して無駄な塩類濃度の上昇が避けられる。また、被処理水のｐＨを酸性にする手段として、被処理水の全部または一部をＨ型強酸性陽イオン交換樹脂と接触させる手段とすることで、ボイラへの供給水の塩類濃度上昇を一層抑制することができる。
【００２２】
また、ｐＨ上昇手段が、本来、ボイラに添加する目的のアルカリ性のボイラ薬剤を用いることで、無駄な塩類濃度の上昇をより避けられる。
【００２３】
加えて、ｐＨ上昇手段又は第３ポンプ上流側の第３送水管に分岐配管を設けて、その分岐配管にｐＨ測定手段を設置することで、ボイラへの供給水のｐＨが適正かどうか監視することができる。また、ｐＨの測定結果をｐＨ上昇手段にフィードバックさせて、ボイラへの供給水のｐＨを適正範囲に制御することも可能である。さらに、ｐＨ測定手段の出口水を循環ラインに戻すことで、捨てる水が無くなり節水できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の一例の模式図である。
【図２】従来のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の一例の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、添付図面に基づいて、本発明であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１に示すように、本発明の一例であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１は、給水ライン２と、酸素および炭酸成分除去ライン３と、ｐＨ上昇手段４と、送水ライン５と、ｐＨ測定ライン７からなり、ボイラ６の需要箇所に脱酸素および脱炭酸水を供給する装置である。需要箇所とは、ボイラ６そのもの、或いはボイラ６の上流に設置された一時貯留タンク、熱交換器、その他給水を必要とするボイラ関連機器、設備などである。
【００２７】
給水ライン２は、給水配管２ａと、給水タンク２ｂと、仕切弁２ｅ、逆止弁２ｆ、Ｔ字配管２ｇ、第１ポンプ２ｈがこの記載順に介設された第１送水管２ｄとからなる。ボイラ６への給水２ｃは、給水配管２ａを通り、給水タンク２ｂに一時貯留される。貯留された給水２ｃは第１ポンプ２ｈの駆動により酸素および炭酸成分除去手段３ａへ送水される。
【００２８】
仕切弁２ｅは、給水２ｃの送水、中止を制御する開閉弁で必要に応じて設置する。ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１の可動中は、仕切弁２ｅは開放され給水２ｃを第１送水管２ｄに流入させる。逆止弁２ｆは、給水タンク２ｂへの酸素および炭酸成分が除去された水の逆流を防止する弁で、給水２ｃを給水タンク２ｂ側からボイラ６方向へのみ通す。Ｔ字配管２ｇは、第１送水管２ｄをｐＨ上昇手段４方向に分岐する。
【００２９】
酸素および炭酸成分除去ライン３は、酸素および炭酸成分除去手段３ａと、第２ポンプ３ｃが設けられた第２送水管３ｂと、Ｔ字配管３ｄと、第４送水管３ｅとからなり、酸素および炭酸成分除去手段３ａで被処理水から酸素および炭酸成分が除去された水は、第２ポンプ３ｃによって、次のｐＨ上昇手段４に送られるとともに、その一部は第１送水管２ｄに返送される。
【００３０】
なお、被処理水とは、第１送水管２ｄを流れる給水２ｃと、第４送水管３ｅを通り第１送水管２ｄに返送された酸素および炭酸成分が除去された水のことである。また、酸素および炭酸成分が除去された水とは、必ずしも酸素および炭酸成分が完全に除去された水を意味するのではなく、後段のボイラおよび関連機器に腐食障害を起こさないレベルに水中の溶存酸素および炭酸成分が低減された水を示すものである。
【００３１】
酸素および炭酸成分除去手段３ａは、被処理水のｐＨを酸性にする手段および被処理水を窒素ガスと接触させる手段により構成される。図１では、被処理水ｐＨの酸性域への調整と窒素ガスとの接触を一体として行うものとして、酸素および炭酸成分除去手段３ａを記載している。
【００３２】
被処理水のｐＨを酸性にする手段としては、被処理水に酸性液を添加するのが一般的であり、被処理水を窒素ガスと接触させる手段の手前で酸性液を供給する方法や被処理水を窒素ガスと接触させる手段内で酸性液を供給する方法等があるが、被処理水のｐＨを効率的に酸性域に調整し、窒素ガスとの接触により被処理水中の炭酸成分を効率的に除去可能な方法であれば特に制限されない。
【００３３】
被処理水中の炭酸成分を効率的に除去するためには、被処理水のｐＨを６．５以下に調整し、被処理水中の炭酸成分の少なくとも一部を遊離の二酸化炭素とする必要がある。ｐＨが低いほど炭酸成分が遊離の二酸化炭素となる比率は高くなり、窒素ガスと接触させた場合の炭酸成分の除去には有利となるが、調整ｐＨが過度に低くても、それに見合う炭酸成分の除去効果は得られず、反面、強酸性水による装置の腐食の問題や、ｐＨ調整のための酸の使用量が増加するなどの不具合を生じる。従って、ｐＨの調整範囲は５．０以上６．０以下とするのが好ましい。
【００３４】
添加する酸性液としては塩酸、硫酸、硝酸、りん酸、重合りん酸等の無機酸や、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸、ニトリロトリス（メチレンホスホン酸）等のホスホン酸、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とポリアクリル酸との共重合体、ビス（ポリ−２−カルボキシエチル）ホスフィン酸等のカルボン酸系ポリマー、或いはコハク酸、グルコン酸、クエン酸、リンゴ酸、安息香酸、シュウ酸、ソルビン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の有機酸等の水溶液を用いることができる。これらの酸は１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【００３５】
添加する酸性液として、りん酸、重合りん酸、ホスホン酸、カルボン酸系ポリマー、或いはコハク酸、グルコン酸、クエン酸、リンゴ酸、安息香酸、シュウ酸等の水酸基とカルボキシル基をそれぞれ１つ以上有するか、又はカルボキシル基を２つ以上有する有機酸から選ばれた１種又は２種以上の水溶液を使用した場合、塩酸や硫酸等を添加した場合と比較して無駄な塩類濃度の上昇が避けられるとともに、これらがボイラの防食剤、スケール防止剤としても機能するので有利である。
【００３６】
また、被処理水のｐＨを酸性にする手段を、被処理水の全部または一部をＨ型強酸性陽イオン交換樹脂と接触させる手段とし、被処理水を窒素ガスと接触させる手段の前段に設置することもできる。この場合、ボイラへの供給水の塩類濃度上昇を一層抑制することが可能となる。
【００３７】
被処理水を窒素ガスと接触させる手段は、窒素ガスと被処理水とを効率的に接触させ、窒素ガスと酸素及び二酸化炭素を置換させることができるものであればよく、特に制限は無い。例えば、被処理水中に窒素ガスをバブリングする方式のもの、塔上部からミキシングエレメントを介して被処理水を噴霧落下させ下部から窒素ガスを供給して接触させる方式のもの、また、両者を組み合わせた方式のものなど従来から用いられている種々の方式のものを用いることができる。詳しくは、特開２００４−２６１６９１号公報、特開２００５−９５７９１号公報等に記載されている。
【００３８】
窒素ガス源としては、特に制限はなく、例えば、液体窒素を貯蔵した窒素ボンベなどを使用することができる。なお、施設内に流出した過剰の窒素ガスによる酸欠の問題を回避するために、空気中の窒素を分離して窒素ガスを供給する形式のものが好ましい。空気中から窒素を分離する手段としては、例えば、ＰＳＡ (Pressure Swing Adsorption) 方式や窒素分離膜を使用する手段を用いることができる。
【００３９】
Ｔ字配管３ｄは、第２送水管３ｂの第２ポンプ３ｃの後段に設置され、一方は第２送水管３ｂをｐＨ上昇手段４に接続させるとともに、他方は第１送水管２ｄのＴ字配管２ｇに第４送水管３ｅを介して接続する。これにより、第２送水管３ｂ中の酸素および炭酸成分が除去された水はボイラ６の需要箇所の水需要量に応じてｐＨ上昇手段４に送られ、ボイラ６に供給される。他方、ボイラ６の需要箇所の水需要量に対して過剰な酸素および炭酸成分が除去された水は、第４送水管３ｅを介して第２ポンプ３ｃにより、第１送水管２ｄに返送される。
【００４０】
また、酸素および炭酸成分が除去された水のｐＨは酸性であるが、逆止弁２ｆの効果により、酸素および炭酸成分が除去された水が給水タンク２ｂに逆流することがない。給水タンク２ｂに逆流すると、酸性の水が給水タンク２ｂに充満することとなり給水タンク２ｂ内面に腐食が発生し易くなる。
【００４１】
その結果、第２送水管３ｂを流れる酸素および炭酸成分が除去された水の一部は、第４送水管３ｅ、第１送水管２ｄの一部、第２送水管３ｂの一部を循環することになる。これら配管を循環ラインともいう。
【００４２】
ｐＨ上昇手段４は、酸素および炭酸成分除去ライン３を経た酸性の酸素および炭酸成分が除去された水を中性以上のｐＨに調整する。酸性の酸素および炭酸成分が除去された水をそのままボイラ６に給水すると、ボイラ缶体や付属配管機器を腐食させる恐れがあるためである。ボイラ給水として好ましいｐＨ範囲は、ボイラの種類によって異なるが、概ね７．０から９．０の範囲なので、ｐＨ上昇手段４の出口水を直接ボイラに供給する場合には、このｐＨ範囲を目安として酸素および炭酸成分が除去された水のｐＨをｐＨ上昇手段４で上昇させる。なお、ｐＨ上昇手段４によってｐＨ調整された水を単に処理水ということもある。
【００４３】
ｐＨ上昇手段としては、被処理水にアルカリ性液を添加するのが一般的である。添加するアルカリ性液としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の一般的なアルカリ剤の他、炭酸ナトリウム、りん酸３ナトリウム、或いはアルキルアミン、アミノメチルプロパノール、モルホリン等の各種アミン類、更には糖類と水酸化アルカリとの反応生成物、リグニンと水酸化アルカリとの反応生成物、タンニンと水酸化アルカリとの反応生成物、没食子酸と水酸化アルカリとの反応生成物等、一般にボイラへの添加薬剤として知られているもので、アルカリ性を示す物質の１種または２種以上の水溶液を利用することができる。特に、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アミン類は、少量の添加でｐＨを上昇させる効果が高いため、好ましい。
【００４４】
本発明では、ｐＨ上昇手段４を、酸素および炭酸成分が除去された水のうち、ボイラ６の需要箇所に送られる供給水のみを処理する位置に配置している。これにより、ボイラ６の需要箇所に供給されずに余った酸素および炭酸成分が除去された水は、ｐＨ上昇手段４を介することなく酸性状態を保ったまま循環ラインを循環することになる。従って、循環ラインを流れる水に対して、ｐＨ調整薬剤（酸性液、アルカリ性液）の添加によるｐＨの低下、上昇を繰り返すことが無く、ボイラ６への供給水の塩類濃度を無駄に上昇させることが無い。また、酸性液、アルカリ性液の使用量を削減することができることとなる。
【００４５】
送水ライン５は、ｐＨ上昇手段４とボイラ６の需要箇所を接続する第３送水管５ａと、第３送水管５ａに設けられ、処理水をボイラ６の需要箇所に送水する第３ポンプ５ｂからなる。
【００４６】
ｐＨ測定ライン７は、分岐配管７ａと、ｐＨ測定部７ｂと、ｐＨ測定器７ｃと、戻し配管７ｄとからなり、必要に応じて設けられ、ｐＨ上昇手段４を経た処理水の一部を分岐配管７ａに流し処理水のｐＨ値を測定する。
【００４７】
分岐配管７ａは、ｐＨ上昇手段４または第３ポンプ５ｂ上流側の第３送水管５ａとｐＨ測定部７ｂとを接続する。また、ｐＨ測定部７ｂは、分岐配管７ａ中であっても、分岐配管７ａとは別に設けてもよい。図１ではｐＨ上昇手段４から分岐配管７ａを分岐し、処理水の一部を分岐配管７ａとは別に設けたｐＨ測定部７ｂに流す実施の形態を示した。
【００４８】
戻し配管７ｄは、ｐＨ測定部７ｂと第２ポンプ３ｃ上流側の第２送水管３ｂとを接続する。なお、ｐＨ測定部７ｂを別途設けない場合には、分岐配管７ａと戻し配管７ｄは一本の連結した配管となる。
【００４９】
また、戻し配管７ｄを設けることなく、ｐＨ測定部７ｂでｐＨを測定した処理水は、そのまま破棄してもよい。一方、戻し配管７ｄを設けることで、処理水をボイラ６の需要箇所の給水として再利用でき、水を節約することができる。
【００５０】
ｐＨ測定ライン７を設けることで、ｐＨ上昇手段４からボイラ６の需要箇所に供給される処理水のｐＨ値を把握、管理することができるようになる。これにより、ｐＨ測定器７ｃの測定データを基に、処理水のｐＨ値が中性以上に調整されていないと判明した場合には、警報を発したり、警告灯を点滅させるなどして、処理水のｐＨ異常を知らせることで、ボイラ６への酸性水の供給を防止する対策を適切に取ることができる。さらに、ｐＨ測定器７ｃで得られた測定データを制御信号として利用し、ｐＨ上昇手段４におけるアルカリ性液の添加量を増減させる自動制御なども可能になる。
【００５１】
なお、給水タンク２ｂの給水２ｃが酸素および炭酸成分除去手段３ａを介さず、直接第４送水管３ｅを通りボイラ６に送水されることを防ぐと共に、酸素および炭酸成分除去手段３ａには常に一定流量の水を供給するため、第１ポンプ２ｈ、第２ポンプ３ｃの吐出容量は、第３ポンプ５ｂの吐出容量よりも大きく設定しておく必要がある。例えば、第１、２ポンプ２ｈ、３ｃの吐出容量を第３ポンプ５ｂの吐出容量の１．１〜１．５倍程度に設定するとよい。
【００５２】
このようにしてなる本発明であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１では、酸素および炭酸成分除去手段３ａで処理される水の水量は、ボイラ６の負荷が変動し必要な水需要量が変動しても対応できるように、ボイラ６の最大水需要量より過剰に設定されている。従って、ボイラ６の水需要量に関係なく、酸素および炭酸成分除去手段３ａには常に一定流量の水が供給されるので、発停や流量変動によって脱酸素および脱炭酸能力が変動する恐れが無く、十分に脱酸素および脱炭酸処理された水を、安定してボイラ６に供給することができる。また、酸素および炭酸成分除去手段３ａではボイラ６の最大水需要量以上の水を常に処理しているので、ボイラ６には必ず十分に脱酸素および脱炭酸処理された水を供給することができ、ボイラ６およびその関連機器の腐食を有効に防止できる。
【００５３】
さらに、万が一、酸素および炭酸成分除去手段３ａの不具合、配管詰まりなどの問題が発生した場合には、給水タンク２ｂの給水２ｃが酸素および炭酸成分除去手段３ａを経由せず、第１送水管２ｄの一部、第４送水管３ｅ（図１中白抜き三角）、第２送水管３ｂの一部、ｐＨ上昇手段４、送水ライン５を経由してボイラ６に直接供給されるため、ボイラ６への供給水の枯渇による事故を回避することができる。
【００５４】
なお、需要箇所はボイラ６、ボイラ関連機器及び設備でなくとも、他の酸素および炭酸成分除去水を必要とする機器或いは設備であっても、本発明であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１を給水装置として利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置は、各種工場等で用いられるボイラへの安定的な給水装置として利用でき、ｐＨ調整薬剤の使用量を軽減できるため、ボイラの需要箇所への供給水の塩類濃度を低く抑えることができ、ボイラ薬剤の使用量も軽減できる。さらに給水の無駄がなく、節水にも寄与する。
【符号の説明】
【００５６】
１ ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置
２ 給水ライン
２ａ 給水配管
２ｂ 給水タンク
２ｃ 給水
２ｄ 第１送水管
２ｅ 仕切弁
２ｆ 逆止弁
２ｇ Ｔ字配管
２ｈ 第１ポンプ
３ 酸素および炭酸成分除去ライン
３ａ 酸素および炭酸成分除去手段
３ｂ 第２送水管
３ｃ 第２ポンプ
３ｄ Ｔ字配管
３ｅ 第４送水管
４ ｐＨ上昇手段
５ 送水ライン
５ａ 第３送水管
５ｂ 第３ポンプ
６ ボイラ
７ ｐＨ測定ライン
７ａ 分岐配管
７ｂ ｐＨ測定部
７ｃ ｐＨ測定器
７ｄ 戻し配管
１０ ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置
１１ ｐＨ調整手段
１１ａ 酸性液
１２ 窒素式脱酸素脱炭酸装置
１３ ｐＨ中和手段
１３ａ アルカリ性液
１４ ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラに酸素および炭酸成分を除去した水を供給するボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種化学プラントや、工場、発電所等で使用されるボイラにおいては、給水に含まれている酸素や二酸化炭素等の溶存気体が、ボイラ本体や当該ボイラ本体の前段に配置されている熱交換器やエコノマイザなどの腐食を引き起こす原因となる。
【０００３】
また、給水中の炭酸塩や炭酸水素塩は熱分解して二酸化炭素を生じ、その二酸化炭素が蒸気系に移行するため、蒸気や蒸気の凝縮水と接触する熱交換器や配管にもしばしば腐食が発生する。
【０００４】
ボイラ本体や当該ボイラ本体の前段に配置されている熱交換器やエコノマイザ、蒸気・凝縮水ラインの配管や熱交換器などの関連機器に腐食が起こると、蒸気の漏洩によるエネルギーの損失が発生したり、配管や熱交換器等の損傷箇所の修復に多くの経費と時間が必要となる場合がある。
【０００５】
従って、従来からボイラへの供給水では溶存気体の除去が行われている。溶存気体の除去装置としては、加熱脱気装置、真空式脱気装置、膜脱気装置等が提案されている。しかし、それら装置の単独使用では、水中の溶存気体を除去することはできるが、重炭酸イオンのようなイオン成分を除去することはできなかった。
【０００６】
その為、水中から酸素および炭酸ガス、重炭酸イオン、炭酸イオン等の炭酸成分を除去し、ボイラ等の水の需要箇所に給水する装置として、図２に示すようなボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０も提案されている。
【０００７】
従来のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０は、給水２ｃに酸性液１１ａを供給し、給水のｐＨを酸性に調整するｐＨ調整手段１１と、酸性に調整された給水と窒素を接触させ酸素および炭酸成分を除去する窒素式脱酸素脱炭酸装置１２と、酸性域で酸素および炭酸成分が除去された水にアルカリ性液１３ａを添加して中性以上のｐＨに調整するｐＨ中和手段１３と、からなる。なお、図２中の矢印は配管中の液体の流れ方向を示し、丸Ｐは液体を矢印方向に送水するポンプを意味する。
【０００８】
ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０と同様の装置として、特許文献１が公開されている。さらに、窒素を再利用するものとして特許文献２が公開されている。また、脱気水供給装置として、特許文献３も公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−０４７９５０号公報
【特許文献２】特開２００１−１２９３０５号公報
【特許文献３】特開２００３−３０００６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図２に示すような従来のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０では、ボイラ６に必要な水需要量に応じてポンプ１４が駆動するので、窒素式脱酸素脱炭酸装置１２への供給水もボイラ６に必要な水需要量に応じて停止したり、給水量が変動したりする。このように、窒素式脱酸素脱炭酸装置１２への供給水量が変化すると、運転条件によっては所定の脱酸素脱炭酸能力を確保することが困難となり、その場合、十分に脱酸素脱炭酸されていない水がボイラ６に供給されることとなり、ボイラ６およびその関連機器に腐食を生じる原因となる。
【００１１】
窒素式脱酸素脱炭酸装置１２への供給水量を一定に保つ方法として、特許文献３に記載されているように、ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０の処理水の一部を給水タンク等、ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１０の供給水側に戻す方法も考えられるが、この場合、窒素式脱酸素脱炭酸装置１２の前後で酸性液１１ａ、アルカリ性液１３ａの添加を繰り返すことになり、ボイラ６に供給される水の塩類濃度が徐々に上昇してしまう。
【００１２】
ボイラ給水の塩類濃度が上昇し、それに応じてボイラ本体内の水の塩類濃度が上昇すると、腐食、スケール、キャリーオーバー等の障害が生じやすくなる。障害防止のためには、ボイラ６のブロー率を上昇させたり、大量のボイラ処理剤（防食剤やスケール防止剤）の添加が必要であった。
【００１３】
そこで、本発明は、ボイラに酸素および炭酸成分を除去した給水を安定的に供給でき、さらにボイラへの供給水の塩類濃度を低く抑えることができる節水型のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給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】
【００１４】
本発明は上記課題を解決するため、給水を貯留する給水タンクと、被処理水のｐＨを酸性にする手段および被処理水を窒素ガスと接触させる手段とを備え、被処理水中に含まれる酸素および炭酸成分を除去する酸素および炭酸成分除去手段と、酸素および炭酸成分が除去された水のｐＨを中性以上に上昇させるｐＨ上昇手段とを有するボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置であって、さらに、（１）前記給水タンクと酸素および炭酸成分除去手段とを逆止弁および第１ポンプを順に介して接続する第１送水管と、（２）前記酸素および炭酸成分除去手段とｐＨ上昇手段とを第２ポンプを介して接続する第２送水管と、（３）前記ｐＨ上昇手段と需要箇所とを第３ポンプを介して接続する第３送水管と、（４）前記逆止弁と第１ポンプの間の前記第１送水管および前記第２ポンプとｐＨ上昇手段との間の前記第２送水管とを接続する第４送水管とを有し、前記酸素および炭酸成分除去手段では、前記需要箇所の最大水需要量以上の水を常に処理しており、前記酸素および炭酸成分が除去された水の一部が前記第４送水管を介して前記第１送水管に返送されるとともに、前記給水タンクへの逆流は前記逆止弁で防止されることを特徴とするボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成とした。
【００１５】
また、前記被処理水のｐＨを酸性にする手段が、りん酸、重合りん酸、ホスホン酸、カルボン酸系ポリマー、或いは水酸基とカルボキシル基をそれぞれ１つ以上有するか、又はカルボキシル基を２つ以上有する有機酸から選ばれた１種又は２種以上を被処理水に添加する手段であることを特徴とする前記ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成とした。或いは、前記被処理水のｐＨを酸性にする手段が、被処理水の全部又は一部をＨ型強酸性陽イオン交換樹脂と接触させる手段であることを特徴とする前記ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成とした。
【００１６】
さらに、前記ｐＨ上昇手段が、アルカリ性のボイラ薬剤を添加することを特徴とする前記何れかに記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成、また前記アルカリ性のボイラ薬剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アミン類から選ばれた１種又は２種以上の薬剤を含むことを特徴とする前記ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成とした。
【００１７】
加えて、前記ｐＨ上昇手段又は第３ポンプ上流側の第３送水管に分岐配管を設け、前記分岐配管にｐＨ測定手段を設置すること特徴とする前記何れかに記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成、また前記ｐＨ測定手段と前記第２ポンプの上流側の前記第２送水管を戻し配管で接続することを特徴とする前記ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の構成とした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、上記構成であるから次の効果を発揮する。ボイラの水需要量に関係なく、酸素および炭酸成分除去手段には、一定流量の水が常に供給されるので、発停や流量変動によって脱酸素および脱炭酸能力が変動する恐れが無く、十分に脱酸素および脱炭酸処理された水を、安定してボイラに供給することができる。また、酸素および炭酸成分除去手段ではボイラの最大水需要量以上の水を常に処理しているので、ボイラには必ず十分に脱酸素および脱炭酸処理された水を供給することができ、ボイラおよびその関連機器の腐食を有効に防止できる。
【００１９】
さらに、万が一、酸素および炭酸成分除去手段の不具合、配管詰まりなどの問題が発生した場合には、給水が酸素および炭酸成分除去手段を経ることなく、給水タンクから第４送水管、ｐＨ上昇手段を経て直接ボイラに供給されるため、ボイラへの供給水の枯渇による事故を回避することができる。
【００２０】
また、ｐＨ上昇手段が第１送水管の一部、第２送水管の一部、第４送水管で構成される循環ラインの後段にあるため、上記循環ラインには通常、酸性の水が流れることとなり、ｐＨ調整薬剤（酸性液、アルカリ性液）の添加によるｐＨの低下、上昇を繰り返すことが無く、ボイラへの供給水の塩類濃度を無駄に上昇させることが無い。従って、ボイラのブロー率を上昇させる必要が無く節水に繋がる。また、ボイラ水の塩類濃度上昇に伴うボイラ薬剤の大量添加も不要となる。さらに、給水タンクと第４送水管との接続部との間の第１送水管に逆止弁が設けられているので、循環ラインを流れる酸性の水が給水タンクに逆流、充満することが無く、給水タンクを耐酸性材質にせずに済む。
【００２１】
さらに、酸素および炭酸成分除去手段の被処理水のｐＨを酸性にする手段として、ボイラの防食や防スケールを目的とした添加剤を用いることで、塩酸や硫酸等を添加する場合と比較して無駄な塩類濃度の上昇が避けられる。また、被処理水のｐＨを酸性にする手段として、被処理水の全部または一部をＨ型強酸性陽イオン交換樹脂と接触させる手段とすることで、ボイラへの供給水の塩類濃度上昇を一層抑制することができる。
【００２２】
また、ｐＨ上昇手段が、本来、ボイラに添加する目的のアルカリ性のボイラ薬剤を用いることで、無駄な塩類濃度の上昇をより避けられる。
【００２３】
加えて、ｐＨ上昇手段又は第３ポンプ上流側の第３送水管に分岐配管を設けて、その分岐配管にｐＨ測定手段を設置することで、ボイラへの供給水のｐＨが適正かどうか監視することができる。また、ｐＨの測定結果をｐＨ上昇手段にフィードバックさせて、ボイラへの供給水のｐＨを適正範囲に制御することも可能である。さらに、ｐＨ測定手段の出口水を循環ラインに戻すことで、捨てる水が無くなり節水できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の一例の模式図である。
【図２】従来のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置の一例の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、添付図面に基づいて、本発明であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１に示すように、本発明の一例であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１は、給水ライン２と、酸素および炭酸成分除去ライン３と、ｐＨ上昇手段４と、送水ライン５と、ｐＨ測定ライン７からなり、ボイラ６の需要箇所に脱酸素および脱炭酸水を供給する装置である。需要箇所とは、ボイラ６そのもの、或いはボイラ６の上流に設置された一時貯留タンク、熱交換器、その他給水を必要とするボイラ関連機器、設備などである。
【００２７】
給水ライン２は、給水配管２ａと、給水タンク２ｂと、仕切弁２ｅ、逆止弁２ｆ、Ｔ字配管２ｇ、第１ポンプ２ｈがこの記載順に介設された第１送水管２ｄとからなる。ボイラ６への給水２ｃは、給水配管２ａを通り、給水タンク２ｂに一時貯留される。貯留された給水２ｃは第１ポンプ２ｈの駆動により酸素および炭酸成分除去手段３ａへ送水される。
【００２８】
仕切弁２ｅは、給水２ｃの送水、中止を制御する開閉弁で必要に応じて設置する。ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１の可動中は、仕切弁２ｅは開放され給水２ｃを第１送水管２ｄに流入させる。逆止弁２ｆは、給水タンク２ｂへの酸素および炭酸成分が除去された水の逆流を防止する弁で、給水２ｃを給水タンク２ｂ側からボイラ６方向へのみ通す。Ｔ字配管２ｇは、第１送水管２ｄをｐＨ上昇手段４方向に分岐する。
【００２９】
酸素および炭酸成分除去ライン３は、酸素および炭酸成分除去手段３ａと、第２ポンプ３ｃが設けられた第２送水管３ｂと、Ｔ字配管３ｄと、第４送水管３ｅとからなり、酸素および炭酸成分除去手段３ａで被処理水から酸素および炭酸成分が除去された水は、第２ポンプ３ｃによって、次のｐＨ上昇手段４に送られるとともに、その一部は第１送水管２ｄに返送される。
【００３０】
なお、被処理水とは、第１送水管２ｄを流れる給水２ｃと、第４送水管３ｅを通り第１送水管２ｄに返送された酸素および炭酸成分が除去された水のことである。また、酸素および炭酸成分が除去された水とは、必ずしも酸素および炭酸成分が完全に除去された水を意味するのではなく、後段のボイラおよび関連機器に腐食障害を起こさないレベルに水中の溶存酸素および炭酸成分が低減された水を示すものである。
【００３１】
酸素および炭酸成分除去手段３ａは、被処理水のｐＨを酸性にする手段および被処理水を窒素ガスと接触させる手段により構成される。図１では、被処理水ｐＨの酸性域への調整と窒素ガスとの接触を一体として行うものとして、酸素および炭酸成分除去手段３ａを記載している。
【００３２】
被処理水のｐＨを酸性にする手段としては、被処理水に酸性液を添加するのが一般的であり、被処理水を窒素ガスと接触させる手段の手前で酸性液を供給する方法や被処理水を窒素ガスと接触させる手段内で酸性液を供給する方法等があるが、被処理水のｐＨを効率的に酸性域に調整し、窒素ガスとの接触により被処理水中の炭酸成分を効率的に除去可能な方法であれば特に制限されない。
【００３３】
被処理水中の炭酸成分を効率的に除去するためには、被処理水のｐＨを６．５以下に調整し、被処理水中の炭酸成分の少なくとも一部を遊離の二酸化炭素とする必要がある。ｐＨが低いほど炭酸成分が遊離の二酸化炭素となる比率は高くなり、窒素ガスと接触させた場合の炭酸成分の除去には有利となるが、調整ｐＨが過度に低くても、それに見合う炭酸成分の除去効果は得られず、反面、強酸性水による装置の腐食の問題や、ｐＨ調整のための酸の使用量が増加するなどの不具合を生じる。従って、ｐＨの調整範囲は５．０以上６．０以下とするのが好ましい。
【００３４】
添加する酸性液としては塩酸、硫酸、硝酸、りん酸、重合りん酸等の無機酸や、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸、ニトリロトリス（メチレンホスホン酸）等のホスホン酸、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とポリアクリル酸との共重合体、ビス（ポリ−２−カルボキシエチル）ホスフィン酸等のカルボン酸系ポリマー、或いはコハク酸、グルコン酸、クエン酸、リンゴ酸、安息香酸、シュウ酸、ソルビン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の有機酸等の水溶液を用いることができる。これらの酸は１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【００３５】
添加する酸性液として、りん酸、重合りん酸、ホスホン酸、カルボン酸系ポリマー、或いはコハク酸、グルコン酸、クエン酸、リンゴ酸、安息香酸、シュウ酸等の水酸基とカルボキシル基をそれぞれ１つ以上有するか、又はカルボキシル基を２つ以上有する有機酸から選ばれた１種又は２種以上の水溶液を使用した場合、塩酸や硫酸等を添加した場合と比較して無駄な塩類濃度の上昇が避けられるとともに、これらがボイラの防食剤、スケール防止剤としても機能するので有利である。
【００３６】
また、被処理水のｐＨを酸性にする手段を、被処理水の全部または一部をＨ型強酸性陽イオン交換樹脂と接触させる手段とし、被処理水を窒素ガスと接触させる手段の前段に設置することもできる。この場合、ボイラへの供給水の塩類濃度上昇を一層抑制することが可能となる。
【００３７】
被処理水を窒素ガスと接触させる手段は、窒素ガスと被処理水とを効率的に接触させ、窒素ガスと酸素及び二酸化炭素を置換させることができるものであればよく、特に制限は無い。例えば、被処理水中に窒素ガスをバブリングする方式のもの、塔上部からミキシングエレメントを介して被処理水を噴霧落下させ下部から窒素ガスを供給して接触させる方式のもの、また、両者を組み合わせた方式のものなど従来から用いられている種々の方式のものを用いることができる。詳しくは、特開２００４−２６１６９１号公報、特開２００５−９５７９１号公報等に記載されている。
【００３８】
窒素ガス源としては、特に制限はなく、例えば、液体窒素を貯蔵した窒素ボンベなどを使用することができる。なお、施設内に流出した過剰の窒素ガスによる酸欠の問題を回避するために、空気中の窒素を分離して窒素ガスを供給する形式のものが好ましい。空気中から窒素を分離する手段としては、例えば、ＰＳＡ (Pressure Swing Adsorption) 方式や窒素分離膜を使用する手段を用いることができる。
【００３９】
Ｔ字配管３ｄは、第２送水管３ｂの第２ポンプ３ｃの後段に設置され、一方は第２送水管３ｂをｐＨ上昇手段４に接続させるとともに、他方は第１送水管２ｄのＴ字配管２ｇに第４送水管３ｅを介して接続する。これにより、第２送水管３ｂ中の酸素および炭酸成分が除去された水はボイラ６の需要箇所の水需要量に応じてｐＨ上昇手段４に送られ、ボイラ６に供給される。他方、ボイラ６の需要箇所の水需要量に対して過剰な酸素および炭酸成分が除去された水は、第４送水管３ｅを介して第２ポンプ３ｃにより、第１送水管２ｄに返送される。
【００４０】
また、酸素および炭酸成分が除去された水のｐＨは酸性であるが、逆止弁２ｆの効果により、酸素および炭酸成分が除去された水が給水タンク２ｂに逆流することがない。給水タンク２ｂに逆流すると、酸性の水が給水タンク２ｂに充満することとなり給水タンク２ｂ内面に腐食が発生し易くなる。
【００４１】
その結果、第２送水管３ｂを流れる酸素および炭酸成分が除去された水の一部は、第４送水管３ｅ、第１送水管２ｄの一部、第２送水管３ｂの一部を循環することになる。これら配管を循環ラインともいう。
【００４２】
ｐＨ上昇手段４は、酸素および炭酸成分除去ライン３を経た酸性の酸素および炭酸成分が除去された水を中性以上のｐＨに調整する。酸性の酸素および炭酸成分が除去された水をそのままボイラ６に給水すると、ボイラ缶体や付属配管機器を腐食させる恐れがあるためである。ボイラ給水として好ましいｐＨ範囲は、ボイラの種類によって異なるが、概ね７．０から９．０の範囲なので、ｐＨ上昇手段４の出口水を直接ボイラに供給する場合には、このｐＨ範囲を目安として酸素および炭酸成分が除去された水のｐＨをｐＨ上昇手段４で上昇させる。なお、ｐＨ上昇手段４によってｐＨ調整された水を単に処理水ということもある。
【００４３】
ｐＨ上昇手段としては、被処理水にアルカリ性液を添加するのが一般的である。添加するアルカリ性液としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の一般的なアルカリ剤の他、炭酸ナトリウム、りん酸３ナトリウム、或いはアルキルアミン、アミノメチルプロパノール、モルホリン等の各種アミン類、更には糖類と水酸化アルカリとの反応生成物、リグニンと水酸化アルカリとの反応生成物、タンニンと水酸化アルカリとの反応生成物、没食子酸と水酸化アルカリとの反応生成物等、一般にボイラへの添加薬剤として知られているもので、アルカリ性を示す物質の１種または２種以上の水溶液を利用することができる。特に、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アミン類は、少量の添加でｐＨを上昇させる効果が高いため、好ましい。
【００４４】
本発明では、ｐＨ上昇手段４を、酸素および炭酸成分が除去された水のうち、ボイラ６の需要箇所に送られる供給水のみを処理する位置に配置している。これにより、ボイラ６の需要箇所に供給されずに余った酸素および炭酸成分が除去された水は、ｐＨ上昇手段４を介することなく酸性状態を保ったまま循環ラインを循環することになる。従って、循環ラインを流れる水に対して、ｐＨ調整薬剤（酸性液、アルカリ性液）の添加によるｐＨの低下、上昇を繰り返すことが無く、ボイラ６への供給水の塩類濃度を無駄に上昇させることが無い。また、酸性液、アルカリ性液の使用量を削減することができることとなる。
【００４５】
送水ライン５は、ｐＨ上昇手段４とボイラ６の需要箇所を接続する第３送水管５ａと、第３送水管５ａに設けられ、処理水をボイラ６の需要箇所に送水する第３ポンプ５ｂからなる。
【００４６】
ｐＨ測定ライン７は、分岐配管７ａと、ｐＨ測定部７ｂと、ｐＨ測定器７ｃと、戻し配管７ｄとからなり、必要に応じて設けられ、ｐＨ上昇手段４を経た処理水の一部を分岐配管７ａに流し処理水のｐＨ値を測定する。
【００４７】
分岐配管７ａは、ｐＨ上昇手段４または第３ポンプ５ｂ上流側の第３送水管５ａとｐＨ測定部７ｂとを接続する。また、ｐＨ測定部７ｂは、分岐配管７ａ中であっても、分岐配管７ａとは別に設けてもよい。図１ではｐＨ上昇手段４から分岐配管７ａを分岐し、処理水の一部を分岐配管７ａとは別に設けたｐＨ測定部７ｂに流す実施の形態を示した。
【００４８】
戻し配管７ｄは、ｐＨ測定部７ｂと第２ポンプ３ｃ上流側の第２送水管３ｂとを接続する。なお、ｐＨ測定部７ｂを別途設けない場合には、分岐配管７ａと戻し配管７ｄは一本の連結した配管となる。
【００４９】
また、戻し配管７ｄを設けることなく、ｐＨ測定部７ｂでｐＨを測定した処理水は、そのまま破棄してもよい。一方、戻し配管７ｄを設けることで、処理水をボイラ６の需要箇所の給水として再利用でき、水を節約することができる。
【００５０】
ｐＨ測定ライン７を設けることで、ｐＨ上昇手段４からボイラ６の需要箇所に供給される処理水のｐＨ値を把握、管理することができるようになる。これにより、ｐＨ測定器７ｃの測定データを基に、処理水のｐＨ値が中性以上に調整されていないと判明した場合には、警報を発したり、警告灯を点滅させるなどして、処理水のｐＨ異常を知らせることで、ボイラ６への酸性水の供給を防止する対策を適切に取ることができる。さらに、ｐＨ測定器７ｃで得られた測定データを制御信号として利用し、ｐＨ上昇手段４におけるアルカリ性液の添加量を増減させる自動制御なども可能になる。
【００５１】
なお、給水タンク２ｂの給水２ｃが酸素および炭酸成分除去手段３ａを介さず、直接第４送水管３ｅを通りボイラ６に送水されることを防ぐと共に、酸素および炭酸成分除去手段３ａには常に一定流量の水を供給するため、第１ポンプ２ｈ、第２ポンプ３ｃの吐出容量は、第３ポンプ５ｂの吐出容量よりも大きく設定しておく必要がある。例えば、第１、２ポンプ２ｈ、３ｃの吐出容量を第３ポンプ５ｂの吐出容量の１．１〜１．５倍程度に設定するとよい。
【００５２】
このようにしてなる本発明であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１では、酸素および炭酸成分除去手段３ａで処理される水の水量は、ボイラ６の負荷が変動し必要な水需要量が変動しても対応できるように、ボイラ６の最大水需要量より過剰に設定されている。従って、ボイラ６の水需要量に関係なく、酸素および炭酸成分除去手段３ａには常に一定流量の水が供給されるので、発停や流量変動によって脱酸素および脱炭酸能力が変動する恐れが無く、十分に脱酸素および脱炭酸処理された水を、安定してボイラ６に供給することができる。また、酸素および炭酸成分除去手段３ａではボイラ６の最大水需要量以上の水を常に処理しているので、ボイラ６には必ず十分に脱酸素および脱炭酸処理された水を供給することができ、ボイラ６およびその関連機器の腐食を有効に防止できる。
【００５３】
さらに、万が一、酸素および炭酸成分除去手段３ａの不具合、配管詰まりなどの問題が発生した場合には、給水タンク２ｂの給水２ｃが酸素および炭酸成分除去手段３ａを経由せず、第１送水管２ｄの一部、第４送水管３ｅ（図１中白抜き三角）、第２送水管３ｂの一部、ｐＨ上昇手段４、送水ライン５を経由してボイラ６に直接供給されるため、ボイラ６への供給水の枯渇による事故を回避することができる。
【００５４】
なお、需要箇所はボイラ６、ボイラ関連機器及び設備でなくとも、他の酸素および炭酸成分除去水を必要とする機器或いは設備であっても、本発明であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置１を給水装置として利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明であるボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置は、各種工場等で用いられるボイラへの安定的な給水装置として利用でき、ｐＨ調整薬剤の使用量を軽減できるため、ボイラの需要箇所への供給水の塩類濃度を低く抑えることができ、ボイラ薬剤の使用量も軽減できる。さらに給水の無駄がなく、節水にも寄与する。
【符号の説明】
【００５６】
１ ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置
２ 給水ライン
２ａ 給水配管
２ｂ 給水タンク
２ｃ 給水
２ｄ 第１送水管
２ｅ 仕切弁
２ｆ 逆止弁
２ｇ Ｔ字配管
２ｈ 第１ポンプ
３ 酸素および炭酸成分除去ライン
３ａ 酸素および炭酸成分除去手段
３ｂ 第２送水管
３ｃ 第２ポンプ
３ｄ Ｔ字配管
３ｅ 第４送水管
４ ｐＨ上昇手段
５ 送水ライン
５ａ 第３送水管
５ｂ 第３ポンプ
６ ボイラ
７ ｐＨ測定ライン
７ａ 分岐配管
７ｂ ｐＨ測定部
７ｃ ｐＨ測定器
７ｄ 戻し配管
１０ ボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置
１１ ｐＨ調整手段
１１ａ 酸性液
１２ 窒素式脱酸素脱炭酸装置
１３ ｐＨ中和手段
１３ａ アルカリ性液
１４ ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水を貯留する給水タンクと、被処理水のｐＨを酸性にする手段および被処理水を窒素ガスと接触させる手段とを備え、被処理水中に含まれる酸素および炭酸成分を除去する酸素および炭酸成分除去手段と、酸素および炭酸成分が除去された水のｐＨを中性以上に上昇させるｐＨ上昇手段とを有するボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置であって、
さらに、
（１）前記給水タンクと酸素および炭酸成分除去手段とを逆止弁および第１ポンプを順に介して接続する第１送水管と、
（２）前記酸素および炭酸成分除去手段とｐＨ上昇手段とを第２ポンプを介して接続する第２送水管と、
（３）前記ｐＨ上昇手段と需要箇所とを第３ポンプを介して接続する第３送水管と、
（４）前記逆止弁と第１ポンプの間の前記第１送水管および前記第２ポンプとｐＨ上昇手段との間の前記第２送水管とを接続する第４送水管とを有し、
前記酸素および炭酸成分除去手段では、前記需要箇所の最大水需要量以上の水を常に処理しており、前記酸素および炭酸成分が除去された水の一部が前記第４送水管を介して前記第１送水管に返送されるとともに、前記給水タンクへの逆流は前記逆止弁で防止されることを特徴とするボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項２】
前記被処理水のｐＨを酸性にする手段が、りん酸、重合りん酸、ホスホン酸、カルボン酸系ポリマー、或いは水酸基とカルボキシル基をそれぞれ１つ以上有するか、又はカルボキシル基を２つ以上有する有機酸から選ばれた１種又は２種以上を被処理水に添加する手段であることを特徴とする請求項１に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項３】
前記被処理水のｐＨを酸性にする手段が、被処理水の全部又は一部をＨ型強酸性陽イオン交換樹脂と接触させる手段であることを特徴とする請求項１に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項４】
前記ｐＨ上昇手段が、アルカリ性のボイラ薬剤を添加することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項５】
前記アルカリ性のボイラ薬剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アミン類から選ばれた１種又は２種以上の薬剤を含むことを特徴とする請求項４に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項６】
前記ｐＨ上昇手段又は第３ポンプ上流側の第３送水管に分岐配管を設け、前記分岐配管にｐＨ測定手段を設置すること特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項７】
前記ｐＨ測定手段と前記第２ポンプの上流側の前記第２送水管を戻し配管で接続することを特徴とする請求項６に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項１】
給水を貯留する給水タンクと、被処理水のｐＨを酸性にする手段および被処理水を窒素ガスと接触させる手段とを備え、被処理水中に含まれる酸素および炭酸成分を除去する酸素および炭酸成分除去手段と、酸素および炭酸成分が除去された水のｐＨを中性以上に上昇させるｐＨ上昇手段とを有するボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置であって、
さらに、
（１）前記給水タンクと酸素および炭酸成分除去手段とを逆止弁および第１ポンプを順に介して接続する第１送水管と、
（２）前記酸素および炭酸成分除去手段とｐＨ上昇手段とを第２ポンプを介して接続する第２送水管と、
（３）前記ｐＨ上昇手段と需要箇所とを第３ポンプを介して接続する第３送水管と、
（４）前記逆止弁と第１ポンプの間の前記第１送水管および前記第２ポンプとｐＨ上昇手段との間の前記第２送水管とを接続する第４送水管とを有し、
前記酸素および炭酸成分除去手段では、前記需要箇所の最大水需要量以上の水を常に処理しており、前記酸素および炭酸成分が除去された水の一部が前記第４送水管を介して前記第１送水管に返送されるとともに、前記給水タンクへの逆流は前記逆止弁で防止されることを特徴とするボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項２】
前記被処理水のｐＨを酸性にする手段が、りん酸、重合りん酸、ホスホン酸、カルボン酸系ポリマー、或いは水酸基とカルボキシル基をそれぞれ１つ以上有するか、又はカルボキシル基を２つ以上有する有機酸から選ばれた１種又は２種以上を被処理水に添加する手段であることを特徴とする請求項１に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項３】
前記被処理水のｐＨを酸性にする手段が、被処理水の全部又は一部をＨ型強酸性陽イオン交換樹脂と接触させる手段であることを特徴とする請求項１に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項４】
前記ｐＨ上昇手段が、アルカリ性のボイラ薬剤を添加することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項５】
前記アルカリ性のボイラ薬剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アミン類から選ばれた１種又は２種以上の薬剤を含むことを特徴とする請求項４に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項６】
前記ｐＨ上昇手段又は第３ポンプ上流側の第３送水管に分岐配管を設け、前記分岐配管にｐＨ測定手段を設置すること特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【請求項７】
前記ｐＨ測定手段と前記第２ポンプの上流側の前記第２送水管を戻し配管で接続することを特徴とする請求項６に記載のボイラ用の脱酸素および脱炭酸水の供給装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１７７６８０（Ｐ２０１１−１７７６８０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４６１９７（Ｐ２０１０−４６１９７）
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【出願人】（０００１０１０４２）アクアス株式会社 (66)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【出願人】（０００１０１０４２）アクアス株式会社 (66)
【Ｆターム（参考）】
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