JP2003269888A - 冷却水系の濃縮管理方法 - Google Patents
冷却水系の濃縮管理方法Info
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Abstract
精度にて検知し、冷却水系を安定して運転可能とする。 【解決手段】 冷却塔1と熱交換器3との間を冷却水が
循環する冷却水系に対し補給水の供給又は冷却水のブロ
ーを行う冷却水系の濃縮管理方法において、冷却水の電
気伝導率をスケール成分の析出に応じて補正し、この補
正した電気伝導率が所定範囲となるように補給水の供給
又は冷却水のブローを行う。
Description
いて冷却水の濃縮倍率を管理する方法に係り、特に濃縮
倍率を電気伝導率に基づいて管理する方法に関する。
伴い、補給水の塩類が濃縮されることにより、その濃度
が増加する。なお、循環している冷却水が元の補給水の
何倍に濃縮された状態となっているか示す倍数を濃縮倍
率と称している。実際の冷却水系にあっては、濃縮倍率
が所定の範囲となるように補給水の供給及び冷却水のブ
ローが行われている。
炭酸カルシウムやシリカなどのスケール成分が熱交換器
のチューブ等に付着して伝熱阻害を引き起こす。逆に、
濃縮倍率が過度に低い場合においては、防食成分である
カルシウム、シリカが少なくなり、配管の腐蝕が増加す
る。また、濃縮倍率を低くして冷却水系の運転を行う
と、補給水の消費量が増え、補給水コストが嵩むので、
濃縮倍率はある程度以上の値に設定する必要がある。そ
して、目標値として設定された濃縮倍率となるように補
給水の供給やブローの管理が行われることが重要であ
る。
に、冷却水環境でスケール化しにくい成分、例えば塩化
物イオンやナトリウムイオン、カリウムイオンを指標と
し、 [濃縮倍率]=[循環水中イオン濃度]/[補給水中イ
オン濃度] より算出される濃縮倍率が目標値となるように補給水の
供給及びブローを行うことがある。しかしながら、この
方法は、イオン濃度の分析に手間がかかり、制御遅れが
生じる。
却水の電気伝導率濃度を測定し、[濃縮倍率]=[冷却
水の電気伝導率]/[補給水の電気伝導率]より演算さ
れる濃縮倍率が所定範囲となるように補給水の供給及び
ブローの管理を行うことも行われている。
濃度を測定し、シリカの飽和濃度(又は飽和濃度に析出
防止のための安全係数を乗じた濃度)を該測定値で除し
て目標とする濃縮倍率を設定する。また、この目標濃縮
倍率を補給水中の電気伝導率に乗じて目標電気伝導率を
設定する。そして、実際の冷却水系の電気伝導率がこの
目標電気伝導率となるように冷却水系への補給水の供給
及びブローの管理を行う。
来の電気伝導率に基づく濃縮管理方法にあっては、スケ
ール成分の析出に伴う電気伝導率の低下が考慮されてい
ないので、実際に検出される電気伝導率を目標電気伝導
率に合致させるよう補給水の供給及びブローの管理を行
うと、水系の実際の濃縮倍率は目標濃縮倍率を大幅に超
えた値となってしまい、過度に高い濃縮倍率で冷却水系
が運転されることになり、スケール障害が生じ易くな
る。
速にしかも高精度にて検知し、冷却水系を安定して運転
可能とすることを目標とする。
管理方法は、冷却塔と熱交換器との間を冷却水が循環す
る冷却水系に対し補給水の供給及び/又は冷却水のブロ
ーを行う冷却水系の濃縮管理方法において、冷却水の電
気伝導率に濃縮倍率を乗じ、さらにこの乗じた電気伝導
率をスケール成分の析出に応じて補正し、この補正した
電気伝導率を目標値として補給水の供給及び/又は冷却
水のブローを行うことを特徴とするものである。
際の濃縮倍率を高精度に検知できる。この濃縮倍率の検
知は、電気伝導率に基づくものであり、冷却水系の濃縮
倍率を迅速に実質的にリアルタイムで検知可能である。
上限値を補給水中のシリカ濃度で徐した値を濃縮倍率と
し、この濃縮倍率を補給水の電気伝導率に乗じ、さら
に、この濃縮倍率を乗じた電気伝導率からスケール析出
による電気伝導率減少分を減算した値を目標電気伝導率
とすることが好ましい。このスケールは炭酸カルシウム
よりなるものを扱うことにより、簡便に且つ精度を損う
ことなく実際の濃縮倍率を求めることができる。
却水系の濃縮管理方法の実施の形態を詳細に説明する。
の系統図である。図2は濃縮倍率と電気伝導率との関係
を示すグラフである。
この冷却塔1のピット内の冷却水は、ポンプPにより、
配管2を経て熱交換器3に送給され、戻り水は配管4を
経て冷却塔1に戻され、散水板1Aから散水される。
0から冷却塔1内に供給され、ブローはバルブ13を有
したブロー配管12によって行われる。
計15により測定され、濃縮管理装置16に入力され
る。この濃縮管理装置16には補給水(例えば水道水)
の電気伝導率が予め入力されているが、冷却塔1に補給
されつつある補給水の電気伝導率を測定して入力しても
よい。ただし、水道水の電気伝導率はほぼ一定であるの
で、予め入力した電気伝導率に基づいても十分に高精度
の濃縮管理が可能である。
13の開閉を制御する。
水)中のシリカ濃度、炭酸カルシウム濃度及び電気伝導
率を測定してある。また、循環冷却水からシリカを析出
させることなく運転を長期にわたって継続することがで
きるシリカ濃度の上限値(シリカ許容上限値)を予め実
験的に求めておく。なお、このシリカ許容上限値は、水
道水を用いた冷却水プラントの稼動実績から経験的に認
識可能である。このシリカ許容上限値を次式の如く上記
の水道水シリカ濃度で除算することにより、目標濃縮倍
率kが演算される。 k=[シリカ許容上限値]/[補給水中のシリカ濃度]
導率測定値に乗算し、仮目標電気伝導率とする。
カルシウム濃度に乗算し、仮濃縮炭酸カルシウム濃度を
演算する。通常は、この仮濃縮炭酸カルシウム濃度は炭
酸カルシウムの飽和濃度よりも相当に高い値となり、仮
濃縮炭酸カルシウム濃度のうちの相当量が析出する。こ
の炭酸カルシウム析出量は、仮濃縮炭酸カルシウム濃度
と飽和濃度との差(平衡論的析出量)に若干の係数を乗
じた値である。
濃度と飽和炭酸カルシウム濃度との差だけ炭酸カルシウ
ムが析出するが、実際には過飽和が生じ、平衡論的析出
量よりも少ない析出量となる。実際の炭酸カルシウム析
出量を実験的に求めてもよく、経験的に求まる係数を乗
じて実析出量を演算してもよい。
炭酸カルシウムの電気伝導率寄与量を演算する。これ
は、ファラデー定数、炭酸カルシウムの解離率等から演
算してもよいが、実験的に予め求めて換算表や換算式を
作成しておくのが好ましい。
た場合、濃縮倍率と電気伝導率とは直線比例関係にある
が、濃縮倍率の上昇につれてスケールが析出するときに
は、この析出したスケールが寄与していた分だけ電気伝
導率が低下する。そこで、上記の析出炭酸カルシウムの
電気伝導率寄与量を次式の通り前記仮目標電気伝導率か
ら減算することにより真の目標とすべき電気伝導率が設
定される。 [目標電気伝導率]=[仮目標電気伝導率]−[析出炭酸カルシウムによる 電気伝導率] =k×[水道水の電気伝導率]−[析出炭酸カルシウム による電気伝導率]
供給及び/又はブロー管理を行うことにより、スケール
障害を起すことなく高濃縮運転することが可能となる。
縮運転を行った。循環水のピット内の温度を20℃と
し、熱交換器出口部での循環水温度が30℃となるよう
にした。本試験の濃縮倍率は補給水及び循環冷却水中の
塩化物イオン濃度に基づいて算出した。
電気伝導率は200μS/cmであった。循環水中のカ
ルシウム硬度は150mg/L、電気伝導率は2300
μS/cmである。これらの値は、補給水×濃縮倍率よ
り、次式の如く算出される。カルシウム硬度1200m
g/L、電気伝導率4800μS/cmよりも低い値を
示した。 カルシウム硬度の計算 50mg/L×24(倍)=1200mg/L 電気伝導率の計算 200μS/cm×24(倍)=4800μS/cm
ルシウムの析出量が1050(=1200−150)m
g/Lの場合、電気伝導率は2500(=4800−2
300)μS/cm低下することがわかった。また、水
道水24倍濃縮時のカルシウム硬度検出濃度は150m
g/Lであり、水道水3倍濃縮と同等であり、3倍濃縮
以上の水質条件では、炭酸カルシウムは150mg/L
しか検出されず、残りは析出することが明らかとなっ
た。
以下の式で算出された値となる。 炭酸カルシウム析出量=50×9−150 =300mg/L 電気伝導率=200×9−300×2500/1050 =1086μS/cm 12倍濃縮での炭酸カルシウム析出濃度と電気伝導率
は以下の式で算出された値となる。 炭酸カルシウム析出量=50×12−150 =450mg/L 電気伝導率=200×12−450×2500/105
0 =1326μS/cm
導率の上限:1086μS/cmとし、水系2を132
6μS/cmとして、実験1と同様な運転を実施した。
その結果、水系1は塩化物イオンを指標とした濃縮倍率
が9倍、水系2は同12倍で維持管理できた。
と、電気伝導率の低下度合をあらかじめ予測し、電気伝
導率を設定することで、スケール成分の析出が起こる環
境においても、電気伝導率に基づいて濃縮管理ができる
ことが明らかとなった。
S/cmの水を補給水とする実冷却水系を対象に目標電
気伝導率を設定する方法を以下の通り行った。なお、本
水系の熱交換出口部の水温は30℃であった。
mg/L以上になると炭酸カルシウムが析出することが
実験の結果認められた。
する炭酸カルシウム量は30×12−180=180m
g/Lである。
場合の電気伝導率の低下は実施例1から180×250
0/1050=429μS/cmと計算され、水系の電
気伝導率は、150×12−429=1371μS/c
mになるであろうと計算される。
371μS/cmで維持し、塩化物イオンを指標とした
濃縮倍率を測定した結果、12倍濃縮で維持されている
ことがわかった。
は、スケール成分の析出を考慮しているために、循環水
中でスケールが析出しても、濃縮倍率を適正に制御する
ことができる。
用される冷却水系の系統図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 冷却塔と熱交換器との間を冷却水が循環
する冷却水系に対し補給水の供給及び/又は冷却水のブ
ローを行う冷却水系の濃縮管理方法において、冷却水の
電気伝導率に濃縮倍率を乗じ、さらにこの乗じた電気伝
導率をスケール成分の析出に応じて補正し、この補正し
た電気伝導率を目標値として補給水の供給及び/又は冷
却水のブローを行うことを特徴とする冷却水系の濃縮管
理方法。 - 【請求項2】 請求項1において、冷却水中のシリカ濃
度の許容上限値を補給水中のシリカ濃度で徐した値を濃
縮倍率とし、この濃縮倍率を補給水の電気伝導率に乗
じ、さらに、この濃縮倍率を乗じた電気伝導率からスケ
ール析出による電気伝導率減少分を減算した値を目標電
気伝導率とすることを特徴とする冷却水系の濃縮管理方
法。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、前記スケール
は炭酸カルシウムであることを特徴とする冷却水系の濃
縮管理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002068780A JP3780965B2 (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | 冷却水系の濃縮管理方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012211754A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Aquas Corp | 冷却水の省エネ式濃縮管理装置 |
JP2014199149A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 栗田工業株式会社 | 開放循環冷却設備及び設備稼働検出装置 |
CN104656692A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-05-27 | 西安西热水务环保有限公司 | 一种脱碳脱硬水为补水的循环水浓缩倍率控制系统及方法 |
CN104991579A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-10-21 | 西安西热水务环保有限公司 | 一种控制敞开式循环冷却水系统浓缩倍率的系统及方法 |
CN111666670A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-15 | 鞍钢股份有限公司 | 存在杂质去除时通过浓缩倍率确定循环系统补水率方法 |
-
2002
- 2002-03-13 JP JP2002068780A patent/JP3780965B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN111666670B (zh) * | 2020-05-29 | 2023-05-16 | 鞍钢股份有限公司 | 存在杂质去除时通过浓缩倍率确定循环系统补水率方法 |
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