JP2003145194A - スケール生成抑制方法およびボイラのスケール生成抑制方法 - Google Patents

スケール生成抑制方法およびボイラのスケール生成抑制方法

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JP2003145194A
JP2003145194A JP2001352710A JP2001352710A JP2003145194A JP 2003145194 A JP2003145194 A JP 2003145194A JP 2001352710 A JP2001352710 A JP 2001352710A JP 2001352710 A JP2001352710 A JP 2001352710A JP 2003145194 A JP2003145194 A JP 2003145194A
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silica
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Junichi Nakajima
純一 中島
Junichi Kato
潤一 加藤
Isamu Mekada
勇 米加田
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Miura Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水分の影響によりボイラの伝熱管やクーリン
グタワーの濃縮が起こる伝熱部分等に生成するスケール
を抑制する。 【解決手段】 スケールの生成抑制方法は、ボイラの
伝熱管等の伝熱部分に影響する水分中に含まれるシリカ
の濃度を600mg/リットル以下に設定する工程を含ん
でいる。この方法により抑制可能なスケールは、たとえ
ば伝熱部分に生じるシリカ系スケールである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、スケール生成抑
制方法,とくに水分の影響によりボイラの伝熱管やクー
リングタワーの濃縮が起こる伝熱部分等に生じるスケー
ルの生成を抑制するための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】日本工業規格(JIS)に規定された特
殊循環ボイラの範疇に属する貫流ボイラは、給水を加熱
して蒸気を発生させるための伝熱管を備えている。この
ような伝熱管では、ボイラ水の濃縮が起こるため、ボイ
ラ水と接触する部位がボイラ水の影響によるスケール生
成が起こり、伝熱管の熱伝達率が低下するために破損
し、貫流ボイラの寿命に致命的な影響を及ぼす場合があ
る。このため、貫流ボイラを長期間安定に運転するため
には、伝熱管に生成するスケールを効果的に抑制する必
要がある。
【0003】そこで、JIS B 8223:1999
は、伝熱管に生じる前記のようなスケールを抑制する観
点から、特殊循環ボイラのボイラ水の水質に関する各種
の管理項目を設定し、その奨励基準を規定している。
【0004】ところが、JIS B8223:1999
において推奨されているボイラ水の管理基準に適合する
ように貫流ボイラを運転した場合であっても、予想外に
伝熱管の当該部位にスケールが付着することにより破損
してしまう場合がある。これによると、JISにおいて
推奨されているボイラ水の水管理基準は、必ずしも伝熱
管に付着するスケールを抑制するために有効とは言えな
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、水
分の影響によりボイラの伝熱管やクーリングタワーの濃
縮が起こる伝熱部分等に生成するスケールを抑制するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたものであって、水分の影響によ
り伝熱部分に生じるスケールの生成を抑制するための方
法であって、伝熱部分に影響する水分中に含まれるシリ
カの濃度を600mg/リットル以下に設定する工程を含
んでいる。この発明により抑制可能なスケールは、たと
えばシリカ系スケールである。
【0007】また、この発明の他の観点に係るスケール
生成抑制方法は、ボイラの伝熱管に生じるスケールの生
成を抑制するための方法であり、ボイラ内のボイラ水中
に含まれるシリカの濃度を600mg/リットル以下に設
定する工程を含んでいる。また、この方法により抑制可
能なスケールは、たとえば伝熱管と水との接触面側に生
じるシリカ系スケールである。
【0008】
【発明の実施の形態】図1を参照して、この発明のスケ
ール生成抑制方法を適用可能な貫流ボイラを備えた蒸気
ボイラ装置の概略を説明する。図において、蒸気ボイラ
装置1は、貫流ボイラ2と給水装置3とを主に備えてい
る。
【0009】貫流ボイラ2は、図2に示すように、給水
装置3から供給される給水を貯留するための貯留部4
と、貯留部4に対して起立するように設けられた複数本
の伝熱管(伝熱部分の一例)5,5,・・・と、各伝熱管
5の上端部に設けられかつ負荷装置(図示省略)に向け
て蒸気を供給するための供給路6aを有するヘッダ6
と、給水を加熱して蒸気を発生するための加熱装置7と
を主に備えている。ここにおいて、貯留部4とヘッダ6
とは、平面形状が環状に設定されている。また、貯留部
4は、その内部に貯留された給水(後述するボイラ水
W)を排出するための、開閉弁(図示省略)を備えた排
出口4aを有している。
【0010】給水装置3は、貫流ボイラ2に給水するた
めのものであり、補給水の注水路8,注水路8からの補
給水を貯留するための給水タンク9および貫流ボイラ2
の貯留部4に給水するための給水路10を主に備えてい
る(図1参照)。
【0011】ここで、注水路8は、軟水化装置11と脱
酸素装置12とをこの順に備えている。軟水化装置11
は、補給水中に含まれる各種の硬度分等をナトリウムイ
オンに置換して補給水を軟水に変換するためのものであ
る。一方、脱酸素装置12は、補給水中に含まれる溶存
酸素を機械的に除去するためのものである。
【0012】前記蒸気ボイラ装置1を運転する場合は、
注水路8から給水タンク9へ補給水を供給し、この補給
水を給水タンク9に貯留する。ここで貯留される給水
は、軟水化装置11および脱酸素装置12で処理された
もの,すなわち脱酸素処理された軟水である。そして、
ポンプ(図示省略)を作動させ、給水タンク9に貯留さ
れた給水を給水路10を通じて貫流ボイラ2へ供給す
る。
【0013】貫流ボイラ2において、給水路10を通じ
て供給される給水は、貯留部4内においてボイラ水Wと
して貯留される。そして、貯留部4に貯留されたボイラ
水Wは、加熱装置7により加熱されながら各伝熱管5内
を上昇し、徐々に蒸気になる。各伝熱管5において生成
した蒸気は、ヘッダ6において集められ、供給路6aを
通じて負荷装置へ供給される。
【0014】前記蒸気ボイラ装置1の運転中において、
貫流ボイラ2で用いられる各伝熱管5は、図2に一点鎖
線で示すような下端部分Aが、ボイラ水Wと継続的に接
触することになる。このため、伝熱管5は、下端部分A
において、ボイラ水Wの影響を受け、スケールが生成し
やすい。とくに、伝熱管5は、下端部分Aにおいて、シ
リカ系スケールが生じやすく、それが原因で熱効率が低
下し、伝熱管5の膨出,裂開および破裂等を引き起こし
て破損する場合がある。
【0015】そこで、蒸気ボイラ装置1の運転中は、ス
ケールによる伝熱管5の破損を抑制するために、ボイラ
水Wに含まれるシリカの濃度を継続的に測定し、ボイラ
水W中に含まれるシリカの濃度(すなわち、二酸化ケイ
素(SiO2)に換算した濃度)が600mg/リットル
以下,好ましくは400mg/リットル以下になるように
設定する。
【0016】前記のようなシリカは、ケイ酸の他、ケイ
酸の塩(すなわち、ケイ酸塩)も含むものを意味してい
る。ケイ酸の塩には、オルトケイ酸塩(nSiO2
(n+1)M(I)2O)や,ポリケイ酸塩(nSiO2
・nM(I)2O,nSiO2・(n−1)M(I)2
およびnSiO2・(n−2)M(I)2O)もしくはこ
れらの水和物が含まれる。塩の化学式において、M
(I)はアルカリ金属やアルカリ土類金属等の金属元素
を示しており、金属元素がM(II)の場合は、M
(I)の分子数が半分になる。また、ポリケイ酸塩の化
学式において、nは、2よりも大きい。以下、シリカと
いう場合は、前記のような塩も含む概念を意味する場合
がある。ここにおいて、シリカは、2種類以上のものが
併用されていてもよい。
【0017】ここにおいて、ボイラ水W中に含まれるシ
リカは、伝熱管5におけるスケール生成因子と考えられ
ているが、ボイラ水Wの前記のようなシリカの濃度は、
JIS B 8223:1999において言及されてお
らず、この発明が初めて提案するボイラ水の水質管理基
準である。
【0018】因みに、ボイラ水W中に含まれるシリカの
濃度は、通常、JIS K 0101:1998に記載
されたモリブデン黄吸光光度法に従って測定することが
できる。
【0019】ボイラ水W中に含まれるシリカの濃度を前
記のように調整すると、伝熱管5は、ボイラ水Wとの接
触部分におけるスケールの生成が抑制され、スケール
(とくに、シリカ系スケール)による破損を起こしにく
くなる。すなわち、ボイラ水Wのシリカの濃度が600
mg/リットルを超える場合は、JIS B 8223:
1999で推奨されている他の管理基準(たとえば、ボ
イラ水のpHや酸消費量(pH4.8)等)を所要の状
態に設定しても、伝熱管5にスケール,とくにシリカ系
スケールが発生しやすくなる。
【0020】ボイラ水W中のシリカの濃度を前記のよう
に設定した場合、伝熱管5に付着するスケールの生成が
抑制されるのは、ボイラ水W中に含まれる伝熱管5にス
ケールを生成する因子である硬度成分等と反応するシリ
カの量が少ないため、伝熱管5に付着するシリカ系スケ
ールが減少するためである。
【0021】蒸気ボイラ装置1において、ボイラ水Wの
シリカの濃度は、たとえば給水路10を通じて貫流ボイ
ラ2へ供給される給水の水質(とくに、シリカの濃度)
に応じ、貫流ボイラ2内における当該給水(すなわち、
ボイラ水W)の加熱による濃縮倍率を適宜調整すると、
前記のように設定することができる。因みに、給水路1
0からの給水によりボイラ水Wを希釈しつつ、排出口4
aから濃縮されたボイラ水Wを適宜排出すると、ボイラ
水Wの濃縮倍率を低めることができる。
【0022】前記の実施の形態では、この発明のスケー
ル生成抑制方法を貫流ボイラで用いられる伝熱管のスケ
ール生成を抑制する場合について説明したが、この発明
のスケール生成抑制方法はこれに限定されるものではな
い。たとえば、貫流ボイラ以外のボイラの伝熱管,並び
にボイラ以外のその他の各種冷熱機器(たとえば、湯沸
かし器,吸収式冷凍器,クーリングタワー等)の濃縮が
起こる伝熱部分,とくに前記のようなシリカ系スケール
が生じる可能性がある部分に対し、この発明のスケール
生成抑制方法は同様に適用することができる。
【0023】ボイラの伝熱管以外の伝熱部分に対してこ
の発明のスケール生成抑制方法を適用する場合は、当該
伝熱部分に対して影響を与える水分中のシリカの濃度を
前記のように(すなわち、600mg/リットル以下,好
ましくは400mg/リットル以下)に設定する。たとえ
ば、クーリングタワーの伝熱部分においてスケールの生
成を抑制する場合、クーリングタワーの伝熱部分の水の
シリカの濃度を前記のように設定する。
【0024】
【実施例】実施例1 Mアルカリ度(酸消費量(pH4.8))が30mgCa
CO3/リットル,塩化物イオン濃度が5mg/リット
ル,硫酸イオン濃度が5mg/リットルおよび溶存酸素濃
度が0.8mg/リットルに設定された軟水を給水として
供給しながら本出願人会社製のボイラを運転した。この
際、給水のカルシウム濃度およびシリカの濃度を適宜変
更した。また、ボイラの運転条件は、運転時間48時
間,運転圧力0.5MPaおよび給水温度を50℃にそれ
ぞれ設定し、ボイラ水の濃縮倍率を10倍に設定した。
【0025】前記の条件で運転したボイラについて、ボ
イラ水のカルシウム溶解度とシリカの濃度とを調べ、伝
熱管の内面に付着するスケールの生成状況を評価した。
結果を図3に示す。図3によると、ボイラ水のシリカの
濃度が高まるに従って、ボイラ水のカルシウム溶解度は
減少する傾向にあることがわかる。スケールは、ボイラ
水に含まれるカルシウムとシリカが結合して生成する水
に溶解しにくい物質であることから、ボイラ水のカルシ
ウム溶解度が小さくなるに従って、伝熱管に付着するス
ケールは増加することになる。図3によると、ボイラ水
のシリカの濃度を600mg/リットル以下、好ましくは
400mg/リットル以下に設定すれば、ボイラ水のカル
シウム溶解度が高めになることから、スケールの生成を
抑制することがわかる。
【0026】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、伝熱
部分に影響する水分中のシリカの濃度を600mg/リッ
トル以下に設定しているので、伝熱部分に生成するスケ
ール,とくにシリカ系スケールの生成を抑制することが
できる。
【0027】また、この発明に係るボイラのスケール生
成抑制方法は、ボイラ内のボイラ水のシリカの濃度を6
00mg/リットル以下に設定しているので、伝熱管に生
じるスケール,とくにシリカ系スケールを抑制すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のスケール生成抑制方法を適用可能な
貫流ボイラを備えた蒸気ボイラの概略図。
【図2】前記貫流ボイラの一部断面概略図。
【図3】ボイラ水のシリカの濃度とカルシウム溶解度と
の関係を調べた結果を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K062 AA10 BA14 CA05 DA10 FA02 FA04 GA10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水分の影響により伝熱部分に生じるスケー
    ルの生成を抑制するための方法であって、 前記伝熱部分に影響する前記水分中に含まれるシリカの
    濃度を600mg/リットル以下に設定する工程を含む、
    スケール生成抑制方法。
  2. 【請求項2】前記伝熱部分に生じる前記スケールがシリ
    カ系スケールである、請求項1に記載のスケール生成抑
    制方法。
  3. 【請求項3】ボイラの伝熱管に生じるスケールの生成を
    抑制するための方法であって、 前記ボイラ内のボイラ水中に含まれるシリカの濃度を6
    00mg/リットル以下に設定する工程を含む、ボイラの
    スケール生成抑制方法。
  4. 【請求項4】前記スケールが前記伝熱管と水との接触面
    側に生じるシリカ系スケールである、請求項3に記載の
    ボイラのスケール生成抑制方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06277695A (ja) * 1993-03-24 1994-10-04 Rohm & Haas Co シリカを可溶化する方法
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Title
栗田工業水処理薬品ハンドブック編集員会編, 水処理薬品ハンドブック, vol. 1刷, JPN6007011582, 1 December 1982 (1982-12-01), JP, pages 90, ISSN: 0000938940 *

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