蒸気発生プラントの水処理方法
【課題】軟水及び復水を混合して給水とする蒸気発生プラントにおいて、腐食抑制効果に優れ、かつ薬品使用量の削減及び高濃縮運転によるブロー量の低減を可能とする水処理方法を提供する。
【解決手段】軟水及び復水を混合して給水とする蒸気発生プラントにおいて、給水配管内を通流する給水の量に応じて添加量を調節しながら、給水配管内に脱酸素剤を添加すると共に、給水中に含まれる軟水の量に応じて添加量を調節しながら、給水中にアルカリ剤を添加する。例えば、給水の流量に基づいて脱酸素剤を比例添加し、給水タンクに流入する軟水の流量に基づいて、アルカリ剤を給水タンク内に比例添加する。
【解決手段】軟水及び復水を混合して給水とする蒸気発生プラントにおいて、給水配管内を通流する給水の量に応じて添加量を調節しながら、給水配管内に脱酸素剤を添加すると共に、給水中に含まれる軟水の量に応じて添加量を調節しながら、給水中にアルカリ剤を添加する。例えば、給水の流量に基づいて脱酸素剤を比例添加し、給水タンクに流入する軟水の流量に基づいて、アルカリ剤を給水タンク内に比例添加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ等の蒸気発生設備を備える水系プラントの水処理方法に関する。より詳しくは、軟水を補給水とし、かつ復水を給水として回収再利用する低圧の蒸気発生プラントの水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
主として運転圧力が３ＭＰａ以下の低圧の蒸気発生プラントでは、一般に、ボイラ給水に、１液に混合された薬液を添加している（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照。）。例えば、非特許文献１に記載されているように、炉筒煙管ボイラでは、ボイラ１缶につき１台の薬液注入装置を設け、給水ポンプ出口側の給水ラインに、給水ポンプ連動で、複数の処理剤が混合された１液型の薬液を定量注入している。
【０００３】
また、小型貫流ボイラ（特殊循環ボイラ）では、給水ポンプの手前又は出口側の給水ライン等に、給水ポンプに連動して、１液に混合された薬剤を添加するケースが多いが、小型貫流ボイラが複数缶設置されている場合には、給水タンクから給水ポンプの間の各ボイラに分岐する前の給水ラインに、１液に混合された薬液を、全ボイラの給水の総量に応じて、比例注入するケースもある。更に、特許文献１に記載の水処理方法では、皮膜形成剤、脱酸素剤、スケール抑制剤及びｐＨ調整剤を含む水処理剤を、給水中のシリカ濃度及び溶存酸素量に応じて、給水タンクに注入している。
【０００４】
一方、従来、純水に軟化水を混合したものをボイラ給水とすることで、薬剤を添加せずに、ボイラの腐食を防止する方法も提案されている（特許文献２参照）。また、低圧ボイラに加熱脱気器が設置されている場合には、脱酸素剤と清缶剤とを別々に、例えば脱酸素剤を脱気器手前の給水ラインに、清缶剤を給水ポンプ出口側の給水ラインに、それぞれ添加することもある。
【０００５】
更に、ボイラからの蒸気に薬剤を添加する方法も提案されている（特許文献３参照）。この特許文献３に記載のボイラプラントの蒸気処理方法では、タービンでの応力腐食割れを防止すると共に、過熱器及び再熱器等で生じるスケール剥離による不具合を防止する目的で、過熱器の上流側に設けられた汽水分離器への注入部に脱酸素剤を注入し、給水加熱装置に蒸気を供給する抽気ラインにアルカリ性揮発物を注入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２７４４２７号公報
【特許文献２】特開２００８−５１４３７号公報
【特許文献３】特開２００６−２９７５９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ボイラの水管理＜知識と応用＞」、社団法人日本ボイラ協会、平成１３年１月１５日、ｐ．２９２−２９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した従来の技術には、以下に示す課題がある。即ち、復水を給水として回収再利用する低圧の蒸気発生プラントでは、補給水に軟水を使用しても、前述した特許文献２に記載の方法と同等の防食効果は得られないという課題がある。
【０００９】
そこで、軟水及び復水を混合して給水とする場合は、各種処理剤の添加が必要となるが、特許文献１に記載の方法のように、脱酸素剤やｐＨ調整剤等を混合した１液型の薬液を使用すると、ｐＨ調整剤（アルカリ剤）によって薬液が強アルカリとなるため、脱酸素剤が薬注タンク内で空気中の酸素と反応し、経時的に脱酸素効果が低下するという課題がある。また、このような１液型の薬液を、給水に対して定量又は比例注入すると、負荷や復水の回収率の変動により、ボイラ水のｐＨが大きく変動するため、処理効果が安定しないという課題がある。
【００１０】
このため、１液型の薬液を使用する場合は、復水回収率や給水温度が変動しても、薬液中に含まれる脱酸素剤、アルカリ剤及びスケール防止剤等の成分の何れも添加不足とならないように、薬液の注入量を設定する必要がある。しかしながら、そうすると、ほとんどの成分が添加量過剰となるため、経済的に不利であるだけでなく、処理剤（薬品）の総添加量が増し、ボイラ水の電気伝導率上昇を招くという課題がある。
【００１１】
また、過熱器が設置されているボイラや、ＮＯｘ低減や出力アップのために蒸気をガスタービンに噴射するタイプのガスタービン排熱ボイラでは、蒸気中のナトリウム濃度及びカリウム濃度が低い方が、アルカリ腐食やスケール防止の観点から望ましい。このため、缶水中のナトリウム濃度及びカリウム濃度も低く保つ必要があるが、複数の処理剤を１液にして添加すると、前述したように、いくつかの成分については過剰に添加されることになるため、ボイラ水中のナトリウム濃度及びカリウム濃度が高くなるという課題がある。
【００１２】
これらボイラ水の電気伝導率上昇、並びにボイラ水中のナトリウム濃度及びカリウム濃度の上昇の問題は、ブロー率を高めに設定することで解消することができるが、ブロー量が増えると、運転効率が低下するという問題が生じる。
【００１３】
更に、一般に、１液型の薬液では、混合する際の溶解性を確保するため、アルカリ剤には水酸化カリウムや炭酸カリウムが使用されているが、これらのアルカリ剤は、それぞれ水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムに比べて高価であるだけでなく、単位質量あたりのアルカリ発生量も少なく、使用量が相対的に多くなるため、経済的に不利である。
【００１４】
一方、脱酸素剤と清缶剤とを、単に別々に定量注入する方法や、給水流量に対して比例注入する方法は、前述した１液型の薬液と同様に、復水回収率の変動及びそれに伴う給水温度の変動により、注入量に過不足が生じるという課題がある。そこで、注入量が不足しないように、復水回収率が最も高い場合に合わせて清缶剤の注入量を設定したり、溶存酸素能が最も高い場合に合わせて脱酸素剤の注入量を設定したりすると、薬品使用量が多くなり、経済的に不利となるばかりでなく、ブロー率を高めに設定しなければならなくなるため、運転効率が低下する。
【００１５】
また、特許文献３に記載の技術のように、脱酸素剤とアルカリ性揮発物をそれぞれ別々に蒸気に添加する方法は、給水系統やボイラ缶の薬注設備とは別に蒸気系統にも薬注設備を設ける必要があるため、プラントの設備構成が煩雑になるという課題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、軟水及び復水を混合して給水とする低圧の蒸気発生プラントにおいて、腐食抑制効果に優れ、かつ薬品使用量の削減及び高濃縮運転によるブロー量の低減を可能とする水処理方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る蒸気発生プラントの水処理方法は、軟水及び復水を混合して給水とする蒸気発生プラントの水処理方法であって、給水配管内を通流する給水の量に応じて添加量を調節しながら、前記給水配管内に脱酸素剤を添加する工程と、前記給水中に含まれる軟水の量に応じて添加量を調節しながら、前記給水中にアルカリ剤を添加する工程と、を有する。
本発明においては、脱酸素剤とアルカリ剤を別々に添加し、更に、給水量に応じて脱酸素剤の添加量を調節すると共に、給水中に含まれる軟水の量に応じてアルカリ剤の添加量を調節しているため、必要な量を無駄なく添加することができる。これにより、薬品使用量が削減されると共に、ボイラ水の電気伝導率上昇、並びにボイラ水中のナトリウム濃度及びカリウム濃度の上昇等の缶内の水質悪化が抑制される。
この水処理方法では、前記給水の流量に基づいて、前記脱酸素剤を比例添加してもよい。
また、給水タンクに流入する軟水の流量に基づいて、前記アルカリ剤を比例添加することもできる。
更に、前記アルカリ剤と共に、揮発性アミン及び／又はスケール防止剤を添加してもよい。
更にまた、給水タンク内の給水の温度に応じて、前記脱酸素剤の添加量を調節することもできる。その場合、給水の温度から溶存酸素濃度を求め、前記脱酸素剤の添加量を、該給水中に含まれる酸素を除去可能な量に調節してもよい。
一方、この水処理方法では、前記給水配管内を通流する給水の量及び該給水中に含まれる軟水の量に応じて、ブロー率を調節することもできる。
また、前記脱酸素剤として、タンニン酸のカリウム塩、没食子酸のカリウム塩、エリソルビン酸のカリウム塩及びアスコルビン酸のカリウム塩からなる群から選択された少なくとも１種の化合物を使用し、前記アルカリ剤として、水酸化ナトリウムを使用してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、給水量に応じて脱酸素剤の添加量を調節すると共に、軟水量に応じてアルカリ剤の添加量を調節しているため、ボイラ缶内はもとより、給水配管や蒸気復水系配管の腐食抑制効果にも優れ、かつ薬品使用量の削減及び高濃縮運転によるブロー量の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る水処理方法を適用した蒸気発生プラントの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態に係る水処理方法は、軟水を補給水とし、かつ復水を給水として回収再利用する低圧の蒸気発生プラントに適用され、ボイラ缶内、給水配管及び蒸気復水系配管等の腐食を抑制するものである。
【００２１】
図１は本発明の実施形態に係る水処理方法を適用した蒸気発生プラントの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態の水処理方法が適用される蒸気発生プラント１は、軟化装置２を備えており、原水はこの軟化装置２で軟化された後、給水タンク３に供給される。また、給水タンク３に貯留された給水は、給水ポンプＰ２によりボイラ４に供給され、ボイラ４で生成した蒸気は、例えば一部が直接使用され、残りは熱交換器５に送られる。そして、熱交換器５で生じた復水は、給水タンク３に送られ、給水として再利用される。
【００２２】
この蒸気発生プラント１には、アルカリ剤を貯留する薬液タンク（アルカリ剤タンク）６と、脱酸素剤を貯留する薬液タンク（脱酸素剤タンク）７とがそれぞれ別個に設けられている。そして、本実施形態の水処理方法においては、給水配管内を通流する給水の量に応じて添加量を調節しながら、薬注ポンプＰ３又はＰ４により、給水配管内に脱酸素剤タンク７の脱酸素剤を添加する。また、給水中に含まれる軟水の量に応じて添加量を調節しながら、薬注ポンプＰ１により、給水中にアルカリ剤タンク６のアルカリ剤を添加する。なお、本実施形態の水処理方法で対象とする低圧の蒸気発生プラントとは、主として運転圧力が３ＭＰａ以下のものをいう。
【００２３】
［脱酸素剤］
脱酸素剤は、給水に含まれている溶存酸素を除去し、配管等に発生する腐食を防止する効果がある。このような脱酸素剤としては、例えばヒドラジン、亜硫酸、亜硫酸塩、タンニン、没食子酸、没食子酸塩、糖類、デキストリン、エリソルビン酸、エリソルビン酸塩、アスコルビン酸及びアスコルビン酸塩等が挙げられるが、特に、高濃度の薬液が調整可能で、脱酸素効果の高く、ボイラサイクルに対する影響も少ないタンニン酸、没食子酸、エリソルビン酸又はアスコルビン酸のカリウム塩が好ましい。また、これらの化合物は、単独で使用しても、組み合わせて使用してもよい。
【００２４】
なお、本実施形態の水処理方法で使用する脱酸素剤は、これらに限定されるものではなく、蒸気発生プラント内で脱酸素効果を発揮するものであればよい。また、糖類やデキストリンは、脱酸素反応により有機酸となり、タンニン、没食子酸及びその塩、エリソルビン酸及びその塩、アスコルビン酸及びその塩も、缶内で微量の有機酸を生じるため、これら有機酸の中和に必要な量のアルカリが脱酸素剤に添加されていてもよい。
【００２５】
また、脱酸素剤を添加する際は、給水配管内を通流する給水の量に応じて添加量を調節すればよく、例えば、給水がＯＮ／ＯＦＦ制御の場合には、薬注ポンプＰ３，Ｐ４を定量ポンプとし、これらを給水ポンプＰ２に連動して動作させることにより注入することができる。また、給水がＯＮ／ＯＦＦ制御ではない場合には、流量計からの信号に基づいて給水流量に比例して注入することができる。
【００２６】
更に、本実施形態の水処理方法では、給水タンク４内の給水の温度に基づいて給水中の溶存酸素濃度を求め、その値と給水配管内を通流する給水の量から、給水中に含まれる酸素を除去可能な量になるように、脱酸素剤の注入量を自動調節することもできる。その場合、予め、給水タンク内の給水温度に応じた注入量を算出しておき、給水配管内を通流する給水の量と、給水温度に基づいて、必要な量の脱酸素剤を注入するように、薬注ポンプＰ３，Ｐ４を制御すればよい。
【００２７】
例えば、給水ポンプＰ２の流量を一定にして給水量をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合には、脱酸素剤の薬注ポンプＰ３又はＰ４と給水ポンプＰ２とを連動して動作させ、薬注ポンプ（ダイヤフラムポンプ）Ｐ３，Ｐ４のパルスを、給水温度に応じて自動調整するように設定して注入することができる。また、給水ポンプＰ２の流量をインバータ等で制御し、給水量が一定でない場合には、給水流量計や燃焼温度等から給水量を計測し、その値に応じて、所定量のアルカリ剤が注入されるように、薬注ポンプＰ３又はＰ４の稼働時間をタイマー制御すると共に、給水温度に応じた調整もパルスによって同様に行うことができる。これにより、復水回収率の変動等により給水温度が変動しても、給水中の溶存酸素を確実に除去し、配管等の腐食を防止することができる。
【００２８】
［アルカリ剤］
アルカリ剤は、ボイラ水のｐＨを所定の値に上昇させて、腐食の発生を防止すると共に、軟水中のシリカ成分がスケール化することを防止する効果がある。ここで添加するアルカリ剤は、軟水中の重炭酸ナトリウムから発生する水酸化ナトリウムでは、不足する分を補うものである。本実施形態の水処理方法で使用するアルカリ剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウム等が挙げられるが、処理効果及び経済的観点から、特に水酸化ナトリウムが好ましい。また、これらの脱酸素剤は、単独で使用しても、組み合わせて使用してもよい。
【００２９】
このアルカリ剤を添加する際は、給水中に含まれる軟水の量に応じて、その添加量を調節すればよく、例えば、軟水が給水タンク３のレベル制御でＯＮ／ＯＦＦ補給される場合には、それに連動して定量ポンプ（薬注ポンプＰ１）で注入することができる。また、軟水がＯＮ／ＯＦＦ補給ではない場合には、給水タンク３に流入する復水の流量（流量計からの信号）に基づいて、アルカリ剤を比例注入することができる。
【００３０】
なお、図１には、アルカリ剤が軟化装置２と給水タンク３との間で添加される場合の構成例を示しているが、アルカリ剤の添加位置はこれに限定されるものではなく、給水タンク３内に添加してもよく、又は給水タンク３とボイラ４との間の給水配管に添加することもできる。特に、給水ポンプＰ２の手間の給水配管に注入する場合は、吐出圧力が低い安価なポンプでも、アルカリ剤を注入可能であるため、経済的に有利である。
【００３１】
［揮発性アミン］
本実施形態の水処理方法では、前述したアルカリ剤と共に、揮発性アミンを添加してもよい。これにより、蒸気水系のｐＨを一定に調整することができ、蒸気復水系配管の防食効果を安定して得ることができる。本実施形態の水処理方法で使用する揮発性アミンとしては、例えばアミノメチルプロパノール、モノイソプロパノールアミン、モルホリン、シクロヘキシルアミン、モノエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、及びメトキシプロピルアミン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの化合物は、単独で使用しても、組み合わせて使用してもよい。更に、揮発性アミンは、例えば、予めアルカリ剤と混合した薬剤として、又は、現場の薬液タンクでアルカリ剤に混合溶解した状態で、給水に添加することができる。
【００３２】
［スケール防止剤］
本実施形態の水処理方法では、スケール防止剤を添加することもできる。これにより、腐食抑制に加えて、スケールの付着も防止することができる。本実施形態において使用されるスケール防止剤としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、アクリル酸とマレイン酸のコポリマー、ＡＡ／ＡＭＰＳコポリマー（Acrylic Acid-2-Acrylamido-2-Methylpropane Sulfonic Acid Copolymer：アクリル酸−２−アクリルアミド−２−メチル基プロスルフォン酸共重合体）、ＡＡ／ＨＡＰＳコポリマー（アクリル酸／３−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸）等の高分子化合物又はその塩、リン酸又はその塩、トリポリリン酸又はその塩、ヘキサメタリン酸又はその塩等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、蒸気発生プラント内でスケール防止効果を発揮するものであればよい。また、これらの化合物は、単独で使用しても、組み合わせて使用してもよい。
【００３３】
また、スケール防止剤は、前述した脱酸素剤又はアルカリ剤に予め混合された薬剤として、又は、現場の薬液タンクで脱酸素剤又はアルカリ剤に混合溶解した状態で、給水に添加することができる。なお、アルカリ剤と共に添加する場合は、前述した揮発性アミンと併用することもできる。その場合、揮発性アミン及びスケール防止剤も、アルカリ剤と同様に、給水中に含まれる軟水の量に応じて比例注入される。
【００３４】
［ブロー率］
本実施形態の水処理方法では、給水配管内を通流する給水の量及びこの給水中に含まれる軟水の量に応じて、ブロー率（ブロー量）を調節してもよい。これにより、電気伝導率、塩化物イオン濃度、硫酸イオン濃度及びシリカ濃度等の缶水の水質を、容易に、予め設定した値に調節することができる。なお、補給軟水の量及び給水量は、直接測定せず、燃焼時間や燃料費用量、給水ポンプ稼働時間等から演算することもできる。
【００３５】
このように、本実施形態の水処理方法においては、給水配管内を通流する給水の量に応じて脱酸素剤を、給水中に含まれる軟水の量に応じてアルカリ剤を、それぞれ別々に添加しているため、必要な量を無駄なく添加することができる。これにより、優れた腐食抑制効果を維持しつつ、薬剤の過剰添加を防止することができる。その結果、薬品使用量を削減することができると共に、ブロー率を高めなくても、缶内の水質を良好な状態に維持することが可能となる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。本実施例においては、圧力０．７ＭＰａで運転する小型貫流ボイラ（２．５ｔ／時間×４台）に、復水回収率が２０〜７０％で変動し（平均５５％）、それに伴い、給水タンク内の給水温度が３０〜７０℃で変動する給水に対して、以下に示す実施例及び比較例の水処理方法を適用し、その効果を調べた。なお、補給水には、電気伝導率が１９ｍＳ／ｍ、Ｍアルカリ度が２２ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、シリカ含有量が２０ｍｇ／Ｌ、塩化物イオン含有量が２４ｍｇ／Ｌの軟化水を使用し、給水量は７０ｔ／日とした。
【００３７】
＜実施例１＞
脱酸素剤には、タンニン酸：２４質量％及び水酸化カリウム：１３．４質量％を含む水溶液品を使用した。また、アルカリ剤には、水酸化ナトリウム：２７質量％に加えて、スケール防止剤であるポリアクリル酸ナトリウム：６質量％を含む水溶液品を使用した。更に、復水処理剤として、揮発性アミンであるアミノメチルプロパノール：８０質量％を含む水溶液品を使用した。
【００３８】
脱酸素剤は、各ボイラの給水ポンプ出口側の給水ライン（給水配管中）に、給水流量に比例する量を注入した。その際、復水回収率の変動によって、脱酸素剤の注入量が不足することがないようにするため、脱酸素剤の注入量は、給水温度が最も低い３０℃のときの給水中の溶存酸素（７．５ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（９４ｍｇ／Ｌ）に設定した。
【００３９】
また、スケール防止剤入りのアルカリ剤と、復水処理剤（揮発性アミン）は、薬液タンク内で５：２の割合で混合して溶解した後、軟水を加えて質量比で３倍になるように希釈した。そして、この希釈後の薬液を、給水タンクに補給される軟水の流量に対して、１８０ｍｇ／Ｌとなるように給水タンクに注入した。
【００４０】
なお、ブロー率は、給水の水質が最も悪くなる復水回復率が２０％のときを想定して、７％に設定した。このとき、缶水の電気伝導率は３５０ｍＳ／ｍとなり、本ボイラの許容上限値となる。
【００４１】
＜実施例２＞
脱酸素剤には、タンニン酸：２４質量％及び水酸化カリウム：１３．４質量％を含む水溶液品を使用した。また、アルカリ剤には、水酸化ナトリウム：２７質量％に加えて、スケール防止剤であるポリアクリル酸ナトリウム：６質量％を含む水溶液品を使用した。更に、復水処理剤として、揮発性アミンであるアミノメチルプロパノール：８０質量％を含む水溶液品を使用した。
【００４２】
脱酸素剤は、各ボイラの給水ポンプ出口側の給水ライン（給水配管中）に、給水流量に比例する量を注入した。その際、復水回収率の変動によって、脱酸素剤の注入量が不足することがないようにするため、脱酸素剤の注入量は、給水温度が最も低い３０℃のときの給水中の溶存酸素（７．５ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（９４ｍｇ／Ｌ）に設定した。
【００４３】
また、スケール防止剤入りのアルカリ剤と、復水処理剤（揮発性アミン）は、薬液タンク内で５：２の割合で混合して溶解した後、軟水を加えて質量比で３倍になるように希釈した。そして、この希釈後の薬液を、給水タンクに補給される軟水の流量に対して、１８０ｍｇ／Ｌとなるように給水タンクに注入した。
【００４４】
なお、ブロー率は、復水回収率が２０％のときのブロー率７％から、複数回収率が７０％のときのブロー率３％の範囲で、缶水の電気伝導率が３５０ｍＳ／ｍを超えないように、補給軟水量と給水量との比から、復水回収率に基づき演算処理して、自動調節した。
【００４５】
＜実施例３＞
脱酸素剤には、タンニン酸：２４質量％及び水酸化カリウム：１３．４質量％を含む水溶液品を使用した。また、アルカリ剤には、水酸化ナトリウム：２７質量％に加えて、スケール防止剤であるポリアクリル酸ナトリウム：６質量％を含む水溶液品を使用した。更に、復水処理剤として、揮発性アミンであるアミノメチルプロパノール：８０質量％を含む水溶液品を使用した。
【００４６】
脱酸素剤は、各ボイラの給水ポンプ出口側の給水ライン（給水配管中）に、給水流量に比例する量を注入した。その際、復水回収率の変動によって、脱酸素剤の注入量が不足することがないようにするため、脱酸素剤の注入量は、給水温度が最も低い３０℃のときの給水中の溶存酸素（７．５ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（９４ｍｇ／Ｌ）から、給水温度が最も高い７０℃のときの給水中の溶存酸素（３．８ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（４８ｍｇ／Ｌ）まで、給水温度に応じて自動調節した。
【００４７】
また、スケール防止剤入りのアルカリ剤と、復水処理剤（揮発性アミン）は、薬液タンク内で５：２の割合で混合して溶解した後、軟水を加えて質量比で３倍になるように希釈した。そして、この希釈後の薬液を、給水タンクに補給される軟水の流量に対して、１８０ｍｇ／Ｌとなるように給水タンクに注入した。
【００４８】
なお、ブロー率は、復水回収率が２０％のときのブロー率７％から、複数回収率が７０％のときのブロー率３％の範囲で、缶水の電気伝導率が３５０ｍＳ／ｍを超えないように、補給軟水量と給水量との比から、復水回収率に基づき演算処理して、自動調節した。
【００４９】
＜実施例４＞
脱酸素剤には、タンニン酸：２４質量％及び水酸化カリウム：１３．４質量％を含む水溶液品を使用した。また、アルカリ剤には、水酸化ナトリウム：２７質量％に加えて、スケール防止剤であるポリアクリル酸ナトリウム：６質量％を含む水溶液品を使用した。更に、復水処理剤として、揮発性アミンであるアミノメチルプロパノール：８０質量％を含む水溶液品を使用した。
【００５０】
脱酸素剤は、各ボイラの給水ポンプ出口側の給水ライン（給水配管中）に、給水流量に比例する量を注入した。その際、復水回収率の変動によって、脱酸素剤の注入量が不足することがないようにするため、脱酸素剤の注入量は、給水温度が最も低い３０℃のときの給水中の溶存酸素（７．５ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（９４ｍｇ／Ｌ）から、給水温度が最も高い７０℃のときの給水中の溶存酸素（３．８ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（４８ｍｇ／Ｌ）まで、給水温度に応じて自動調節した。
【００５１】
また、スケール防止剤入りのアルカリ剤と、復水処理剤（揮発性アミン）は、薬液タンク内で５：２の割合で混合して溶解した後、軟水を加えて質量比で３倍になるように希釈した。そして、この希釈後の薬液を、給水タンクに補給される軟水の流量に対して、１８０ｍｇ／Ｌとなるように給水タンクに注入した。
【００５２】
なお、ブロー率は、給水の水質が最も悪くなる復水回復率が２０％のときを想定して、７％に設定した。このとき、缶水の電気伝導率は３５０ｍＳ／ｍとなり、本ボイラの許容上限値となる。
【００５３】
＜比較例１＞
水処理剤として、タンニン酸：１５質量％、水酸化カリウム：２１質量％、ポリアクリル酸ナトリウム：２質量％、アミノメチルプロパノール：５質量％を含む水溶液からなる１液品を使用した。そして、この水処理剤を、各ボイラの給水ポンプ出口側の給水ライン（給水配管中）に、給水流量に比例する量を注入した。その際、復水回収率の変動によって、各成分の注入量が不足することがないようにするため、処理剤の注入量は、給水温度が最も低い３０℃のときの給水中の溶存酸素（７．５ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（１５０ｍｇ／Ｌ）に設定した。
【００５４】
なお、ブロー率は、給水の水質が最も悪くなる復水回復率が２０％のときを想定して、７％に設定した。このとき、缶水の電気伝導率は３５０ｍＳ／ｍとなり、本ボイラの許容上限値となる。
【００５５】
そして、前述した実施例１〜４及び比較例１の各処理方法について、ａ）１日間の運転に使用した薬品量、ｂ）蒸気凝縮水中の溶存酸素濃度、ｃ）ボイラ水のｐＨ、ｄ）蒸気凝縮水のｐＨ、ｅ）ブロー量を調べた。以上の結果を、下記表１にまとめて示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１に示すように、本発明の範囲内で処理した実施例１〜４の方法は、１液型の薬液を使用した比較例の処理方法に比べて、薬品使用量が少なかった。特に、脱酸素剤の注入量を自動調節した実施例３，４の処理方法では、薬品使用量を大幅に削減することができた。また、実施例１〜４の処理方法では、ブロー率を高めに設定しなくても、給水水質を良好な状態に維持することができた。特に、ブロー率の自動調節を行った実施例２，３の処理方法では、比較例１の処理方法よりも、ブロー量を低減することができた。これにより、本発明の処理方法を適用することにより、優れた腐食抑制効果を維持しつつ、薬品使用量を削減し、更にはブロー量も低減できることが確認された。
【符号の説明】
【００５８】
１ 蒸気発生プラント
２ 軟化装置
３ 給水タンク
４ ボイラ
５ 熱交換器
６ アルカリ剤タンク
７ 脱酸素剤タンク
Ｐ１〜Ｐ４ ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ等の蒸気発生設備を備える水系プラントの水処理方法に関する。より詳しくは、軟水を補給水とし、かつ復水を給水として回収再利用する低圧の蒸気発生プラントの水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
主として運転圧力が３ＭＰａ以下の低圧の蒸気発生プラントでは、一般に、ボイラ給水に、１液に混合された薬液を添加している（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照。）。例えば、非特許文献１に記載されているように、炉筒煙管ボイラでは、ボイラ１缶につき１台の薬液注入装置を設け、給水ポンプ出口側の給水ラインに、給水ポンプ連動で、複数の処理剤が混合された１液型の薬液を定量注入している。
【０００３】
また、小型貫流ボイラ（特殊循環ボイラ）では、給水ポンプの手前又は出口側の給水ライン等に、給水ポンプに連動して、１液に混合された薬剤を添加するケースが多いが、小型貫流ボイラが複数缶設置されている場合には、給水タンクから給水ポンプの間の各ボイラに分岐する前の給水ラインに、１液に混合された薬液を、全ボイラの給水の総量に応じて、比例注入するケースもある。更に、特許文献１に記載の水処理方法では、皮膜形成剤、脱酸素剤、スケール抑制剤及びｐＨ調整剤を含む水処理剤を、給水中のシリカ濃度及び溶存酸素量に応じて、給水タンクに注入している。
【０００４】
一方、従来、純水に軟化水を混合したものをボイラ給水とすることで、薬剤を添加せずに、ボイラの腐食を防止する方法も提案されている（特許文献２参照）。また、低圧ボイラに加熱脱気器が設置されている場合には、脱酸素剤と清缶剤とを別々に、例えば脱酸素剤を脱気器手前の給水ラインに、清缶剤を給水ポンプ出口側の給水ラインに、それぞれ添加することもある。
【０００５】
更に、ボイラからの蒸気に薬剤を添加する方法も提案されている（特許文献３参照）。この特許文献３に記載のボイラプラントの蒸気処理方法では、タービンでの応力腐食割れを防止すると共に、過熱器及び再熱器等で生じるスケール剥離による不具合を防止する目的で、過熱器の上流側に設けられた汽水分離器への注入部に脱酸素剤を注入し、給水加熱装置に蒸気を供給する抽気ラインにアルカリ性揮発物を注入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２７４４２７号公報
【特許文献２】特開２００８−５１４３７号公報
【特許文献３】特開２００６−２９７５９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ボイラの水管理＜知識と応用＞」、社団法人日本ボイラ協会、平成１３年１月１５日、ｐ．２９２−２９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した従来の技術には、以下に示す課題がある。即ち、復水を給水として回収再利用する低圧の蒸気発生プラントでは、補給水に軟水を使用しても、前述した特許文献２に記載の方法と同等の防食効果は得られないという課題がある。
【０００９】
そこで、軟水及び復水を混合して給水とする場合は、各種処理剤の添加が必要となるが、特許文献１に記載の方法のように、脱酸素剤やｐＨ調整剤等を混合した１液型の薬液を使用すると、ｐＨ調整剤（アルカリ剤）によって薬液が強アルカリとなるため、脱酸素剤が薬注タンク内で空気中の酸素と反応し、経時的に脱酸素効果が低下するという課題がある。また、このような１液型の薬液を、給水に対して定量又は比例注入すると、負荷や復水の回収率の変動により、ボイラ水のｐＨが大きく変動するため、処理効果が安定しないという課題がある。
【００１０】
このため、１液型の薬液を使用する場合は、復水回収率や給水温度が変動しても、薬液中に含まれる脱酸素剤、アルカリ剤及びスケール防止剤等の成分の何れも添加不足とならないように、薬液の注入量を設定する必要がある。しかしながら、そうすると、ほとんどの成分が添加量過剰となるため、経済的に不利であるだけでなく、処理剤（薬品）の総添加量が増し、ボイラ水の電気伝導率上昇を招くという課題がある。
【００１１】
また、過熱器が設置されているボイラや、ＮＯｘ低減や出力アップのために蒸気をガスタービンに噴射するタイプのガスタービン排熱ボイラでは、蒸気中のナトリウム濃度及びカリウム濃度が低い方が、アルカリ腐食やスケール防止の観点から望ましい。このため、缶水中のナトリウム濃度及びカリウム濃度も低く保つ必要があるが、複数の処理剤を１液にして添加すると、前述したように、いくつかの成分については過剰に添加されることになるため、ボイラ水中のナトリウム濃度及びカリウム濃度が高くなるという課題がある。
【００１２】
これらボイラ水の電気伝導率上昇、並びにボイラ水中のナトリウム濃度及びカリウム濃度の上昇の問題は、ブロー率を高めに設定することで解消することができるが、ブロー量が増えると、運転効率が低下するという問題が生じる。
【００１３】
更に、一般に、１液型の薬液では、混合する際の溶解性を確保するため、アルカリ剤には水酸化カリウムや炭酸カリウムが使用されているが、これらのアルカリ剤は、それぞれ水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムに比べて高価であるだけでなく、単位質量あたりのアルカリ発生量も少なく、使用量が相対的に多くなるため、経済的に不利である。
【００１４】
一方、脱酸素剤と清缶剤とを、単に別々に定量注入する方法や、給水流量に対して比例注入する方法は、前述した１液型の薬液と同様に、復水回収率の変動及びそれに伴う給水温度の変動により、注入量に過不足が生じるという課題がある。そこで、注入量が不足しないように、復水回収率が最も高い場合に合わせて清缶剤の注入量を設定したり、溶存酸素能が最も高い場合に合わせて脱酸素剤の注入量を設定したりすると、薬品使用量が多くなり、経済的に不利となるばかりでなく、ブロー率を高めに設定しなければならなくなるため、運転効率が低下する。
【００１５】
また、特許文献３に記載の技術のように、脱酸素剤とアルカリ性揮発物をそれぞれ別々に蒸気に添加する方法は、給水系統やボイラ缶の薬注設備とは別に蒸気系統にも薬注設備を設ける必要があるため、プラントの設備構成が煩雑になるという課題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、軟水及び復水を混合して給水とする低圧の蒸気発生プラントにおいて、腐食抑制効果に優れ、かつ薬品使用量の削減及び高濃縮運転によるブロー量の低減を可能とする水処理方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る蒸気発生プラントの水処理方法は、軟水及び復水を混合して給水とする蒸気発生プラントの水処理方法であって、給水配管内を通流する給水の量に応じて添加量を調節しながら、前記給水配管内に脱酸素剤を添加する工程と、前記給水中に含まれる軟水の量に応じて添加量を調節しながら、前記給水中にアルカリ剤を添加する工程と、を有する。
本発明においては、脱酸素剤とアルカリ剤を別々に添加し、更に、給水量に応じて脱酸素剤の添加量を調節すると共に、給水中に含まれる軟水の量に応じてアルカリ剤の添加量を調節しているため、必要な量を無駄なく添加することができる。これにより、薬品使用量が削減されると共に、ボイラ水の電気伝導率上昇、並びにボイラ水中のナトリウム濃度及びカリウム濃度の上昇等の缶内の水質悪化が抑制される。
この水処理方法では、前記給水の流量に基づいて、前記脱酸素剤を比例添加してもよい。
また、給水タンクに流入する軟水の流量に基づいて、前記アルカリ剤を比例添加することもできる。
更に、前記アルカリ剤と共に、揮発性アミン及び／又はスケール防止剤を添加してもよい。
更にまた、給水タンク内の給水の温度に応じて、前記脱酸素剤の添加量を調節することもできる。その場合、給水の温度から溶存酸素濃度を求め、前記脱酸素剤の添加量を、該給水中に含まれる酸素を除去可能な量に調節してもよい。
一方、この水処理方法では、前記給水配管内を通流する給水の量及び該給水中に含まれる軟水の量に応じて、ブロー率を調節することもできる。
また、前記脱酸素剤として、タンニン酸のカリウム塩、没食子酸のカリウム塩、エリソルビン酸のカリウム塩及びアスコルビン酸のカリウム塩からなる群から選択された少なくとも１種の化合物を使用し、前記アルカリ剤として、水酸化ナトリウムを使用してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、給水量に応じて脱酸素剤の添加量を調節すると共に、軟水量に応じてアルカリ剤の添加量を調節しているため、ボイラ缶内はもとより、給水配管や蒸気復水系配管の腐食抑制効果にも優れ、かつ薬品使用量の削減及び高濃縮運転によるブロー量の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る水処理方法を適用した蒸気発生プラントの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態に係る水処理方法は、軟水を補給水とし、かつ復水を給水として回収再利用する低圧の蒸気発生プラントに適用され、ボイラ缶内、給水配管及び蒸気復水系配管等の腐食を抑制するものである。
【００２１】
図１は本発明の実施形態に係る水処理方法を適用した蒸気発生プラントの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態の水処理方法が適用される蒸気発生プラント１は、軟化装置２を備えており、原水はこの軟化装置２で軟化された後、給水タンク３に供給される。また、給水タンク３に貯留された給水は、給水ポンプＰ２によりボイラ４に供給され、ボイラ４で生成した蒸気は、例えば一部が直接使用され、残りは熱交換器５に送られる。そして、熱交換器５で生じた復水は、給水タンク３に送られ、給水として再利用される。
【００２２】
この蒸気発生プラント１には、アルカリ剤を貯留する薬液タンク（アルカリ剤タンク）６と、脱酸素剤を貯留する薬液タンク（脱酸素剤タンク）７とがそれぞれ別個に設けられている。そして、本実施形態の水処理方法においては、給水配管内を通流する給水の量に応じて添加量を調節しながら、薬注ポンプＰ３又はＰ４により、給水配管内に脱酸素剤タンク７の脱酸素剤を添加する。また、給水中に含まれる軟水の量に応じて添加量を調節しながら、薬注ポンプＰ１により、給水中にアルカリ剤タンク６のアルカリ剤を添加する。なお、本実施形態の水処理方法で対象とする低圧の蒸気発生プラントとは、主として運転圧力が３ＭＰａ以下のものをいう。
【００２３】
［脱酸素剤］
脱酸素剤は、給水に含まれている溶存酸素を除去し、配管等に発生する腐食を防止する効果がある。このような脱酸素剤としては、例えばヒドラジン、亜硫酸、亜硫酸塩、タンニン、没食子酸、没食子酸塩、糖類、デキストリン、エリソルビン酸、エリソルビン酸塩、アスコルビン酸及びアスコルビン酸塩等が挙げられるが、特に、高濃度の薬液が調整可能で、脱酸素効果の高く、ボイラサイクルに対する影響も少ないタンニン酸、没食子酸、エリソルビン酸又はアスコルビン酸のカリウム塩が好ましい。また、これらの化合物は、単独で使用しても、組み合わせて使用してもよい。
【００２４】
なお、本実施形態の水処理方法で使用する脱酸素剤は、これらに限定されるものではなく、蒸気発生プラント内で脱酸素効果を発揮するものであればよい。また、糖類やデキストリンは、脱酸素反応により有機酸となり、タンニン、没食子酸及びその塩、エリソルビン酸及びその塩、アスコルビン酸及びその塩も、缶内で微量の有機酸を生じるため、これら有機酸の中和に必要な量のアルカリが脱酸素剤に添加されていてもよい。
【００２５】
また、脱酸素剤を添加する際は、給水配管内を通流する給水の量に応じて添加量を調節すればよく、例えば、給水がＯＮ／ＯＦＦ制御の場合には、薬注ポンプＰ３，Ｐ４を定量ポンプとし、これらを給水ポンプＰ２に連動して動作させることにより注入することができる。また、給水がＯＮ／ＯＦＦ制御ではない場合には、流量計からの信号に基づいて給水流量に比例して注入することができる。
【００２６】
更に、本実施形態の水処理方法では、給水タンク４内の給水の温度に基づいて給水中の溶存酸素濃度を求め、その値と給水配管内を通流する給水の量から、給水中に含まれる酸素を除去可能な量になるように、脱酸素剤の注入量を自動調節することもできる。その場合、予め、給水タンク内の給水温度に応じた注入量を算出しておき、給水配管内を通流する給水の量と、給水温度に基づいて、必要な量の脱酸素剤を注入するように、薬注ポンプＰ３，Ｐ４を制御すればよい。
【００２７】
例えば、給水ポンプＰ２の流量を一定にして給水量をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合には、脱酸素剤の薬注ポンプＰ３又はＰ４と給水ポンプＰ２とを連動して動作させ、薬注ポンプ（ダイヤフラムポンプ）Ｐ３，Ｐ４のパルスを、給水温度に応じて自動調整するように設定して注入することができる。また、給水ポンプＰ２の流量をインバータ等で制御し、給水量が一定でない場合には、給水流量計や燃焼温度等から給水量を計測し、その値に応じて、所定量のアルカリ剤が注入されるように、薬注ポンプＰ３又はＰ４の稼働時間をタイマー制御すると共に、給水温度に応じた調整もパルスによって同様に行うことができる。これにより、復水回収率の変動等により給水温度が変動しても、給水中の溶存酸素を確実に除去し、配管等の腐食を防止することができる。
【００２８】
［アルカリ剤］
アルカリ剤は、ボイラ水のｐＨを所定の値に上昇させて、腐食の発生を防止すると共に、軟水中のシリカ成分がスケール化することを防止する効果がある。ここで添加するアルカリ剤は、軟水中の重炭酸ナトリウムから発生する水酸化ナトリウムでは、不足する分を補うものである。本実施形態の水処理方法で使用するアルカリ剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウム等が挙げられるが、処理効果及び経済的観点から、特に水酸化ナトリウムが好ましい。また、これらの脱酸素剤は、単独で使用しても、組み合わせて使用してもよい。
【００２９】
このアルカリ剤を添加する際は、給水中に含まれる軟水の量に応じて、その添加量を調節すればよく、例えば、軟水が給水タンク３のレベル制御でＯＮ／ＯＦＦ補給される場合には、それに連動して定量ポンプ（薬注ポンプＰ１）で注入することができる。また、軟水がＯＮ／ＯＦＦ補給ではない場合には、給水タンク３に流入する復水の流量（流量計からの信号）に基づいて、アルカリ剤を比例注入することができる。
【００３０】
なお、図１には、アルカリ剤が軟化装置２と給水タンク３との間で添加される場合の構成例を示しているが、アルカリ剤の添加位置はこれに限定されるものではなく、給水タンク３内に添加してもよく、又は給水タンク３とボイラ４との間の給水配管に添加することもできる。特に、給水ポンプＰ２の手間の給水配管に注入する場合は、吐出圧力が低い安価なポンプでも、アルカリ剤を注入可能であるため、経済的に有利である。
【００３１】
［揮発性アミン］
本実施形態の水処理方法では、前述したアルカリ剤と共に、揮発性アミンを添加してもよい。これにより、蒸気水系のｐＨを一定に調整することができ、蒸気復水系配管の防食効果を安定して得ることができる。本実施形態の水処理方法で使用する揮発性アミンとしては、例えばアミノメチルプロパノール、モノイソプロパノールアミン、モルホリン、シクロヘキシルアミン、モノエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、及びメトキシプロピルアミン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの化合物は、単独で使用しても、組み合わせて使用してもよい。更に、揮発性アミンは、例えば、予めアルカリ剤と混合した薬剤として、又は、現場の薬液タンクでアルカリ剤に混合溶解した状態で、給水に添加することができる。
【００３２】
［スケール防止剤］
本実施形態の水処理方法では、スケール防止剤を添加することもできる。これにより、腐食抑制に加えて、スケールの付着も防止することができる。本実施形態において使用されるスケール防止剤としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、アクリル酸とマレイン酸のコポリマー、ＡＡ／ＡＭＰＳコポリマー（Acrylic Acid-2-Acrylamido-2-Methylpropane Sulfonic Acid Copolymer：アクリル酸−２−アクリルアミド−２−メチル基プロスルフォン酸共重合体）、ＡＡ／ＨＡＰＳコポリマー（アクリル酸／３−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸）等の高分子化合物又はその塩、リン酸又はその塩、トリポリリン酸又はその塩、ヘキサメタリン酸又はその塩等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、蒸気発生プラント内でスケール防止効果を発揮するものであればよい。また、これらの化合物は、単独で使用しても、組み合わせて使用してもよい。
【００３３】
また、スケール防止剤は、前述した脱酸素剤又はアルカリ剤に予め混合された薬剤として、又は、現場の薬液タンクで脱酸素剤又はアルカリ剤に混合溶解した状態で、給水に添加することができる。なお、アルカリ剤と共に添加する場合は、前述した揮発性アミンと併用することもできる。その場合、揮発性アミン及びスケール防止剤も、アルカリ剤と同様に、給水中に含まれる軟水の量に応じて比例注入される。
【００３４】
［ブロー率］
本実施形態の水処理方法では、給水配管内を通流する給水の量及びこの給水中に含まれる軟水の量に応じて、ブロー率（ブロー量）を調節してもよい。これにより、電気伝導率、塩化物イオン濃度、硫酸イオン濃度及びシリカ濃度等の缶水の水質を、容易に、予め設定した値に調節することができる。なお、補給軟水の量及び給水量は、直接測定せず、燃焼時間や燃料費用量、給水ポンプ稼働時間等から演算することもできる。
【００３５】
このように、本実施形態の水処理方法においては、給水配管内を通流する給水の量に応じて脱酸素剤を、給水中に含まれる軟水の量に応じてアルカリ剤を、それぞれ別々に添加しているため、必要な量を無駄なく添加することができる。これにより、優れた腐食抑制効果を維持しつつ、薬剤の過剰添加を防止することができる。その結果、薬品使用量を削減することができると共に、ブロー率を高めなくても、缶内の水質を良好な状態に維持することが可能となる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。本実施例においては、圧力０．７ＭＰａで運転する小型貫流ボイラ（２．５ｔ／時間×４台）に、復水回収率が２０〜７０％で変動し（平均５５％）、それに伴い、給水タンク内の給水温度が３０〜７０℃で変動する給水に対して、以下に示す実施例及び比較例の水処理方法を適用し、その効果を調べた。なお、補給水には、電気伝導率が１９ｍＳ／ｍ、Ｍアルカリ度が２２ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、シリカ含有量が２０ｍｇ／Ｌ、塩化物イオン含有量が２４ｍｇ／Ｌの軟化水を使用し、給水量は７０ｔ／日とした。
【００３７】
＜実施例１＞
脱酸素剤には、タンニン酸：２４質量％及び水酸化カリウム：１３．４質量％を含む水溶液品を使用した。また、アルカリ剤には、水酸化ナトリウム：２７質量％に加えて、スケール防止剤であるポリアクリル酸ナトリウム：６質量％を含む水溶液品を使用した。更に、復水処理剤として、揮発性アミンであるアミノメチルプロパノール：８０質量％を含む水溶液品を使用した。
【００３８】
脱酸素剤は、各ボイラの給水ポンプ出口側の給水ライン（給水配管中）に、給水流量に比例する量を注入した。その際、復水回収率の変動によって、脱酸素剤の注入量が不足することがないようにするため、脱酸素剤の注入量は、給水温度が最も低い３０℃のときの給水中の溶存酸素（７．５ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（９４ｍｇ／Ｌ）に設定した。
【００３９】
また、スケール防止剤入りのアルカリ剤と、復水処理剤（揮発性アミン）は、薬液タンク内で５：２の割合で混合して溶解した後、軟水を加えて質量比で３倍になるように希釈した。そして、この希釈後の薬液を、給水タンクに補給される軟水の流量に対して、１８０ｍｇ／Ｌとなるように給水タンクに注入した。
【００４０】
なお、ブロー率は、給水の水質が最も悪くなる復水回復率が２０％のときを想定して、７％に設定した。このとき、缶水の電気伝導率は３５０ｍＳ／ｍとなり、本ボイラの許容上限値となる。
【００４１】
＜実施例２＞
脱酸素剤には、タンニン酸：２４質量％及び水酸化カリウム：１３．４質量％を含む水溶液品を使用した。また、アルカリ剤には、水酸化ナトリウム：２７質量％に加えて、スケール防止剤であるポリアクリル酸ナトリウム：６質量％を含む水溶液品を使用した。更に、復水処理剤として、揮発性アミンであるアミノメチルプロパノール：８０質量％を含む水溶液品を使用した。
【００４２】
脱酸素剤は、各ボイラの給水ポンプ出口側の給水ライン（給水配管中）に、給水流量に比例する量を注入した。その際、復水回収率の変動によって、脱酸素剤の注入量が不足することがないようにするため、脱酸素剤の注入量は、給水温度が最も低い３０℃のときの給水中の溶存酸素（７．５ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（９４ｍｇ／Ｌ）に設定した。
【００４３】
また、スケール防止剤入りのアルカリ剤と、復水処理剤（揮発性アミン）は、薬液タンク内で５：２の割合で混合して溶解した後、軟水を加えて質量比で３倍になるように希釈した。そして、この希釈後の薬液を、給水タンクに補給される軟水の流量に対して、１８０ｍｇ／Ｌとなるように給水タンクに注入した。
【００４４】
なお、ブロー率は、復水回収率が２０％のときのブロー率７％から、複数回収率が７０％のときのブロー率３％の範囲で、缶水の電気伝導率が３５０ｍＳ／ｍを超えないように、補給軟水量と給水量との比から、復水回収率に基づき演算処理して、自動調節した。
【００４５】
＜実施例３＞
脱酸素剤には、タンニン酸：２４質量％及び水酸化カリウム：１３．４質量％を含む水溶液品を使用した。また、アルカリ剤には、水酸化ナトリウム：２７質量％に加えて、スケール防止剤であるポリアクリル酸ナトリウム：６質量％を含む水溶液品を使用した。更に、復水処理剤として、揮発性アミンであるアミノメチルプロパノール：８０質量％を含む水溶液品を使用した。
【００４６】
脱酸素剤は、各ボイラの給水ポンプ出口側の給水ライン（給水配管中）に、給水流量に比例する量を注入した。その際、復水回収率の変動によって、脱酸素剤の注入量が不足することがないようにするため、脱酸素剤の注入量は、給水温度が最も低い３０℃のときの給水中の溶存酸素（７．５ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（９４ｍｇ／Ｌ）から、給水温度が最も高い７０℃のときの給水中の溶存酸素（３．８ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（４８ｍｇ／Ｌ）まで、給水温度に応じて自動調節した。
【００４７】
また、スケール防止剤入りのアルカリ剤と、復水処理剤（揮発性アミン）は、薬液タンク内で５：２の割合で混合して溶解した後、軟水を加えて質量比で３倍になるように希釈した。そして、この希釈後の薬液を、給水タンクに補給される軟水の流量に対して、１８０ｍｇ／Ｌとなるように給水タンクに注入した。
【００４８】
なお、ブロー率は、復水回収率が２０％のときのブロー率７％から、複数回収率が７０％のときのブロー率３％の範囲で、缶水の電気伝導率が３５０ｍＳ／ｍを超えないように、補給軟水量と給水量との比から、復水回収率に基づき演算処理して、自動調節した。
【００４９】
＜実施例４＞
脱酸素剤には、タンニン酸：２４質量％及び水酸化カリウム：１３．４質量％を含む水溶液品を使用した。また、アルカリ剤には、水酸化ナトリウム：２７質量％に加えて、スケール防止剤であるポリアクリル酸ナトリウム：６質量％を含む水溶液品を使用した。更に、復水処理剤として、揮発性アミンであるアミノメチルプロパノール：８０質量％を含む水溶液品を使用した。
【００５０】
脱酸素剤は、各ボイラの給水ポンプ出口側の給水ライン（給水配管中）に、給水流量に比例する量を注入した。その際、復水回収率の変動によって、脱酸素剤の注入量が不足することがないようにするため、脱酸素剤の注入量は、給水温度が最も低い３０℃のときの給水中の溶存酸素（７．５ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（９４ｍｇ／Ｌ）から、給水温度が最も高い７０℃のときの給水中の溶存酸素（３．８ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（４８ｍｇ／Ｌ）まで、給水温度に応じて自動調節した。
【００５１】
また、スケール防止剤入りのアルカリ剤と、復水処理剤（揮発性アミン）は、薬液タンク内で５：２の割合で混合して溶解した後、軟水を加えて質量比で３倍になるように希釈した。そして、この希釈後の薬液を、給水タンクに補給される軟水の流量に対して、１８０ｍｇ／Ｌとなるように給水タンクに注入した。
【００５２】
なお、ブロー率は、給水の水質が最も悪くなる復水回復率が２０％のときを想定して、７％に設定した。このとき、缶水の電気伝導率は３５０ｍＳ／ｍとなり、本ボイラの許容上限値となる。
【００５３】
＜比較例１＞
水処理剤として、タンニン酸：１５質量％、水酸化カリウム：２１質量％、ポリアクリル酸ナトリウム：２質量％、アミノメチルプロパノール：５質量％を含む水溶液からなる１液品を使用した。そして、この水処理剤を、各ボイラの給水ポンプ出口側の給水ライン（給水配管中）に、給水流量に比例する量を注入した。その際、復水回収率の変動によって、各成分の注入量が不足することがないようにするため、処理剤の注入量は、給水温度が最も低い３０℃のときの給水中の溶存酸素（７．５ｍｇ／Ｌ）を除去することが可能な量（１５０ｍｇ／Ｌ）に設定した。
【００５４】
なお、ブロー率は、給水の水質が最も悪くなる復水回復率が２０％のときを想定して、７％に設定した。このとき、缶水の電気伝導率は３５０ｍＳ／ｍとなり、本ボイラの許容上限値となる。
【００５５】
そして、前述した実施例１〜４及び比較例１の各処理方法について、ａ）１日間の運転に使用した薬品量、ｂ）蒸気凝縮水中の溶存酸素濃度、ｃ）ボイラ水のｐＨ、ｄ）蒸気凝縮水のｐＨ、ｅ）ブロー量を調べた。以上の結果を、下記表１にまとめて示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１に示すように、本発明の範囲内で処理した実施例１〜４の方法は、１液型の薬液を使用した比較例の処理方法に比べて、薬品使用量が少なかった。特に、脱酸素剤の注入量を自動調節した実施例３，４の処理方法では、薬品使用量を大幅に削減することができた。また、実施例１〜４の処理方法では、ブロー率を高めに設定しなくても、給水水質を良好な状態に維持することができた。特に、ブロー率の自動調節を行った実施例２，３の処理方法では、比較例１の処理方法よりも、ブロー量を低減することができた。これにより、本発明の処理方法を適用することにより、優れた腐食抑制効果を維持しつつ、薬品使用量を削減し、更にはブロー量も低減できることが確認された。
【符号の説明】
【００５８】
１ 蒸気発生プラント
２ 軟化装置
３ 給水タンク
４ ボイラ
５ 熱交換器
６ アルカリ剤タンク
７ 脱酸素剤タンク
Ｐ１〜Ｐ４ ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟水及び復水を混合して給水とする蒸気発生プラントの水処理方法であって、
給水配管内を通流する給水の量に応じて添加量を調節しながら、前記給水配管内に脱酸素剤を添加する工程と、
前記給水中に含まれる軟水の量に応じて添加量を調節しながら、前記給水中にアルカリ剤を添加する工程と、
を有する蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項２】
前記給水の流量に基づいて、前記脱酸素剤を比例添加することを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項３】
給水タンクに流入する軟水の流量に基づいて、前記アルカリ剤を比例添加することを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項４】
前記アルカリ剤と共に、揮発性アミン及び／又はスケール防止剤を添加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項５】
更に、給水タンク内の給水の温度に応じて、前記脱酸素剤の添加量を調節することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項６】
給水の温度から溶存酸素濃度を求め、前記脱酸素剤の添加量を、該給水中に含まれる酸素を除去可能な量に調節することを特徴とする請求項５に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項７】
前記給水配管内を通流する給水の量及び該給水中に含まれる軟水の量に応じて、ブロー率を調節することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項８】
前記脱酸素剤が、タンニン酸のカリウム塩、没食子酸のカリウム塩、エリソルビン酸のカリウム塩及びアスコルビン酸のカリウム塩からなる群から選択された少なくとも１種の化合物であり、前記アルカリ剤が水酸化ナトリウムであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項１】
軟水及び復水を混合して給水とする蒸気発生プラントの水処理方法であって、
給水配管内を通流する給水の量に応じて添加量を調節しながら、前記給水配管内に脱酸素剤を添加する工程と、
前記給水中に含まれる軟水の量に応じて添加量を調節しながら、前記給水中にアルカリ剤を添加する工程と、
を有する蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項２】
前記給水の流量に基づいて、前記脱酸素剤を比例添加することを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項３】
給水タンクに流入する軟水の流量に基づいて、前記アルカリ剤を比例添加することを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項４】
前記アルカリ剤と共に、揮発性アミン及び／又はスケール防止剤を添加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項５】
更に、給水タンク内の給水の温度に応じて、前記脱酸素剤の添加量を調節することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項６】
給水の温度から溶存酸素濃度を求め、前記脱酸素剤の添加量を、該給水中に含まれる酸素を除去可能な量に調節することを特徴とする請求項５に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項７】
前記給水配管内を通流する給水の量及び該給水中に含まれる軟水の量に応じて、ブロー率を調節することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【請求項８】
前記脱酸素剤が、タンニン酸のカリウム塩、没食子酸のカリウム塩、エリソルビン酸のカリウム塩及びアスコルビン酸のカリウム塩からなる群から選択された少なくとも１種の化合物であり、前記アルカリ剤が水酸化ナトリウムであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蒸気発生プラントの水処理方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１８１１１８（Ｐ２０１０−１８１１１８Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６９２９（Ｐ２００９−２６９２９）
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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