JP2003181492A - 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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JP2003181492A
JP2003181492A JP2001386830A JP2001386830A JP2003181492A JP 2003181492 A JP2003181492 A JP 2003181492A JP 2001386830 A JP2001386830 A JP 2001386830A JP 2001386830 A JP2001386830 A JP 2001386830A JP 2003181492 A JP2003181492 A JP 2003181492A
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Junichi Nakajima
純一 中島
Takanari Kume
隆成 久米
Isamu Mekada
勇 米加田
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Miura Co Ltd
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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】 スケールの抑制方法は、伝熱部分に影
響する給水中に含まれる酸消費量(pH4.8)の濃度
を100mg/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、
炭酸系スケールである。

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り、水分の影響により
伝熱部分へ生じるスケールの生成を抑制するための方法
であって、伝熱部分へ供給する給水中に含まれる酸消費
量(pH4.8)の濃度を100mg/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、たとえば伝熱部分に生じる炭酸系スケ
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って、ボイラへ供給する給
水中に含まれる酸消費量(pH4.8)の濃度を100
mg/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炭酸系スケールである。
【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)へ向
けて蒸気を供給するための供給路6を有するヘッダ7
と、給水を加熱して蒸気を発生するための加熱装置8と
を主に備えている。ここにおいて、貯留部4とヘッダ7
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
出路9を有している。
【0010】給水装置3は、貫流ボイラ2へ給水するた
めのものであり、補給水の注水路10,注水路10から
の補給水を貯留するための給水タンク11および貫流ボ
イラ2の貯留部4へ給水するための給水路12を主に備
えている(図1参照)。
【0011】ここで、注水路10は、軟水化装置13と
脱酸素装置14とをこの順に備えている。軟水化装置1
3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14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10から給水タンク11へ補給水を供給し、この
補給水を給水タンク11に貯留する。ここで貯留される
給水は、軟水化装置13および脱酸素装置14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11に
貯留された給水を給水路12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12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8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7において集められ、供給路6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、ボイラ水Wお
よびその濃縮水と継続的に接触することになる。このた
め、各伝熱管5は、ボイラ水Wおよびその濃縮水の影響
を受け、スケールが生成しやすい。とくに、各伝熱管5
は、炭酸系スケールが生じやすく、それが原因で熱効率
が低下し、各伝熱管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
ケールによる各伝熱管5の破損を抑制するために、給水
に含まれる酸消費量(pH4.8)の濃度を継続的に測
定し、給水中に含まれる酸消費量(pH4.8)の濃度
が100mg/リットル以下,好ましくは60mg/リット
ル以下になるように設定する。ここにおける前記酸消費
量(pH4.8)の濃度測定は、給水路12から給水を
所定時間毎に採取し、JIS K 0101:1998
に規定された方法に従って測定する。
【0016】ここで、酸消費量(pH4.8)は、給水
に溶けている炭酸水素塩,炭酸塩,水酸化物などのアル
カリを所定のpH(ここでは、4.8)に中和するのに
要する水素イオンの量(酸の量)を水素イオン(酸)に
相当する炭酸カルシウムの量に換算して、給水1リット
ルについてのmg数で表したものである。(JIS K0
101:1998、36頁参照)。
【0017】ここにおいて、給水中に含まれる酸消費量
(pH4.8)は、各伝熱管5におけるスケール生成因
子と考えられているが、給水の前記酸消費量(pH4.
8)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給水の
水質管理基準である。
【0018】給水中に含まれる酸消費量(pH4.8)
の濃度を前記のように調整すると、各伝熱管5は、ボイ
ラ水Wおよびその濃縮水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、炭酸系スケー
ル)による破損を起こしにくくなる。すなわち、給水の
酸消費量(pH4.8)の濃度が100mg/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
塩化物イオン濃度等)を所要の状態に設定しても、各伝
熱管5にスケール,とくに炭酸系スケールが発生しやす
くなる。
【0019】給水中の酸消費量(pH4.8)の濃度を
前記のように設定した場合、各伝熱管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およびその濃
縮水中に含まれる炭酸イオンや重炭酸イオン(これらは
各伝熱管5にスケールを生成する因子である硬度成分等
と反応する酸消費量成分である)の量が少ないため、各
伝熱管5に付着する炭酸系スケールが減少するためであ
る。
【0020】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があ
り、また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炭酸系ス
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。
【0021】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
伝熱部分へ供給する給水の酸消費量(pH4.8)の濃
度を前記のように(すなわち、100mg/リットル以
下,好ましくは60mg/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へ
供給する給水の酸消費量(pH4.8)の濃度を前記の
ように設定する。
【0022】
【実施例】実施例1 シリカ濃度が5mg/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
(0.1mg/リットル)を給水として本出願人会社製の
ボイラへ供給した。この際、給水の酸消費量(pH4.
8)を適宜変更した。
【0023】前記の条件で供給した給水について、給水
のカルシウム溶解度と酸消費量(pH4.8)とを調
べ、給水のカルシウム溶解度を評価した。結果を図3に
示す。図3によると、給水の酸消費量(pH4.8)が
高まるに従って、給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、給水に含まれるカ
ルシウムと酸消費量の成分である炭酸イオンや重炭酸イ
オン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、カルシウム溶解度が小さくなるに従って、スケ
ールの析出量は増加することになる。図3によると、給
水の酸消費量(pH4.8)を100mg/リットル以下
にすると、軟水条件下(カルシウム濃度0.1mg/リッ
トル)では、カルシウム溶解度がカルシウム濃度をうわ
まわるためスケールが生成しない。さらに好ましくは、
60mg/リットル以下に設定すれば、給水のカルシウム
溶解度がカルシウム濃度よりも高めに設定されることか
ら、スケールの生成を抑制することがわかる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、伝熱
部分へ供給する給水中に含まれる酸消費量(pH4.
8)の濃度を100mg/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,とくに炭酸系スケー
ルの生成を抑制することができる。
【0025】また、この発明に係るボイラのスケール生
成抑制方法は、ボイラへ供給する給水中に含まれる酸消
費量(pH4.8)の濃度を100mg/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,とくに炭
酸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】給水の酸消費量(pH4.8)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。
【符号の説明】
2 貫流ボイラ 5 伝熱管

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、 前記伝熱部分へ供給する給水中に含まれる酸消費量(p
    H4.8)の濃度を100mg/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炭酸
    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、 前記ボイラへ供給する給水中に含まれる酸消費量(pH
    4.8)の濃度を100mg/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
    側に生じる炭酸系スケールである、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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