JP2003290639A - 酸素注入装置 - Google Patents

酸素注入装置

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JP2003290639A
JP2003290639A JP2002098812A JP2002098812A JP2003290639A JP 2003290639 A JP2003290639 A JP 2003290639A JP 2002098812 A JP2002098812 A JP 2002098812A JP 2002098812 A JP2002098812 A JP 2002098812A JP 2003290639 A JP2003290639 A JP 2003290639A
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water
oxygen
compressed air
carbon dioxide
injection device
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Ryuji Ito
隆二 伊藤
Katsuhiko Igaue
克彦 伊賀上
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 保守・管理が簡単で、制御性が良好で、しか
も設備費の安価な酸素注入装置を提供する。 【解決手段】 第1の水11を溜めた炭酸ガス溶解タン
ク10と、第2の水Wを溜めた圧縮空気溶解タンク2と
を備え、圧縮空気Aを前記炭酸ガス溶解タンク10の第
1の水11の中に通すことにより圧縮空気中の炭酸ガス
を溶解・除去し、その炭酸ガスを溶解・除去した圧縮空
気を前記圧縮空気溶解タンク2の第2の水Wの中に通す
ことにより圧縮空気中の酸素ガスを第2の水Wに溶解し
て酸素水を得る構成になっていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,例えば発電プラン
トなどのプラントの給水設備などに用いる酸素注入装置
に係り、特に水中に酸素を注入する酸素注入装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の酸素注入装置の概略構成
図である。この酸素注入装置では酸素源として酸素ガス
を充填した酸素ボンベ13を使用し、酸素ガス流量調整
弁11と酸素ガス流量計12とで減圧及び流量制御を行
ない、注入点へ酸素の注入を行なっていた。
【0003】図4は、他の従来の酸素注入装置の概略構
成図である。この酸素注入装置では酸素源として圧縮空
気を使用し、圧縮空気を酸素ガス精製装置16中に通す
ことにより圧縮空気中の酸素と酸素以外のガスを分離し
て酸素のみを精製し、精製した酸素ガスを酸素ガス流量
調整弁11と酸素ガス流量計12とで流量制御を行な
う。そして送水ポンプ14で送水された水と前記酸素ガ
スをエジェクタ15で混合し、得られた酸素水を注入点
へ送るシステムになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記図3に示す酸素注
入装置では、(1)定期的に酸素ボンベ13を交換する
必要がある。(2)圧縮性流体となっている酸素ガスを
直接注入するため、注入点での圧力変動に影響を受け易
く、制御性が悪い。(3)酸素ボンベ13のガスが高圧
であるため、高圧ガス取締法による管理を行なう必要が
あるなどの問題点を有している。
【0005】前記図4に示す酸素注入装置では、(1)
圧縮空気から酸素を分離・精製する酸素ガス精製装置1
6が必要であり、設備費が高くなる。(2)酸素ガス精
製装置16が現時点では使用実績が少ないから、信頼性
を確保するために予備の酸素ガス精製装置16を設ける
場合があり、さらに設備費の増加をきたすなどの問題点
を有している。
【0006】このように従来の酸素注入装置では、制御
性が悪いこと、また保守・管理面でもプラント運転者の
作業が増え、さらにプラント設備費の増加を招くなど種
々の問題点を有している。
【0007】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、保守・管理が簡単で、制御性が良好で、し
かも設備費の安価な酸素注入装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の第1の手段は、例えば後述のシール水など
の第1の水を溜めた例えば後述のシールポットなどの炭
酸ガス溶解タンクと、例えば後述の脱塩処理した復水な
どの第2の水を溜めた圧縮空気溶解タンクとを備える。
【0009】そして圧縮空気を前記炭酸ガス溶解タンク
の第1の水の中に通すことにより圧縮空気中の炭酸ガス
を溶解・除去し、その炭酸ガスを溶解・除去した圧縮空
気を前記圧縮空気溶解タンクの第2の水の中に通すこと
により圧縮空気中の酸素ガスを第2の水に溶解して酸素
水を得る構成になっていることを特徴とするものであ
る。
【0010】本発明の第2の手段は前記第1の手段にお
いて、前記圧縮空気溶解タンクに圧力調整弁と圧力計が
付設され、圧縮空気溶解タンクの器内圧力が例えば2〜
3atgのようにほぼ一定に保持されることを特徴とす
るものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態をボイ
ラプラントに採用した場合を図とともに説明する。図1
は実施形態に係る酸素注入装置の概略構成図、図2はそ
の酸素注入装置を設置したボイラプラントの系統図であ
る。
【0012】事業用或いは独立電力供給者(Independen
t Power Producer IPP)用などのボイラプラントの
貫流ボイラでは、給水酸素処理法(Combined Water Tre
atment CWT)が採用されている。このCWTによ
り、給水配管の内面に薄い酸化被膜を形成して、管内面
の腐食を防止している。
【0013】このCWTを採用したボイラプラントは図
2に示すような概略構成になっており、図中の21は復
水器、22は脱塩装置、23は低圧給水ヒータ、24は
脱気器、25はブースタポンプ、26は給水ポンプ、2
7は高圧給水ヒータ、28は高圧給水ヒータ出口止弁、
29は高圧クリーンアップ弁、30は節炭器、31は水
壁、32は蒸発器、33は汽水分離器、34は汽水分離
器ドレンタンク、35はボイラ循環ポンプである。
【0014】また36は給水中の溶存酸素量を調整する
ための酸素注入装置で、この例では脱塩装置22の出口
側と脱気器24の出口側にそれぞれ設けられ、給水中の
溶存酸素量が50〜150ppbの範囲にコントロール
されている。
【0015】この酸素注入装置36は図1に示すよう
に、水位調節弁1、圧縮空気溶解タンク2、圧縮空気遮
断弁3、酸素水注入ポンプ4、流量制御弁5、タンク圧
力調整弁6、圧力計7、水位計8、酸素濃度計9、シー
ルポット10などから構成され、同図に示すような配
置、接続関係になっている。
【0016】この酸素注入装置において、前記復水脱塩
装置22(図2参照)から出た水の一部を取水し、この
水Wを圧縮空気溶解タンク2に入れる。タンク2内の水
位は、水位調節弁1と水位計8によりを一定に保持され
る。
【0017】一方、シールポット10内にシール水11
を所定量入れておき、このシール水11は運転中、補給
されるとともにブローされる。圧縮空気遮断弁3を通し
て圧縮空気Aをシールポット10の下部より水中に送り
込み、微細な気泡状になってシール水11の中を通すこ
とにより圧縮空気A中の炭酸ガス(二酸化炭素)を水中
に溶解させる。
【0018】炭酸ガスを除去した圧縮空気を圧縮空気溶
解タンク2の下部に送り、水Wの中に微細な気泡として
噴出される。このときタンク圧力調整弁6と圧力計7に
より、圧縮空気溶解タンク2の器内圧力をほぼ一定に保
持する。これは酸素ガスを水に溶解する場合、酸素ガス
は圧縮空気溶解タンク2内の圧力にほぼ比例した溶解度
を示すため、圧力変動による器内水の酸素濃度変動を防
止し、酸素注入制御の外乱となることを避けるためであ
る。酸素濃度計9で水W中の溶存酸素濃度が一定になる
ように監視され、酸素水を精製する。
【0019】本実施形態では、圧縮空気Aの運転圧力は
6〜8atg、圧縮空気溶解タンク2の器内圧力は2〜
3atg、圧縮空気溶解タンク2内の溶存酸素濃度は5
〜15ppmである。
【0020】このようにして生成された酸素水は、酸素
水注入ポンプ4で昇圧し、流量制御弁5で流量制御され
て図2に示す酸素注入点、すなわち復水脱塩装置22と
脱気器24の出口側にそれぞれ送られる。
【0021】この装置で生成した酸素水は、酸素以外の
成分、即ち不純物として酸素水に含まれる成分及びその
濃度は窒素ガスと炭酸ガスを除き従来技術で生成した酸
素水とほぼ同等である。この場合、窒素ガスやアルゴン
ガスは不活性ガスであるため問題はないが、プラントの
運用上炭酸ガスが問題となる。この炭酸ガスが酸素ガス
に比べて水への溶解度が高い性質を利用して、水Wに溶
解する前に圧縮空気から炭酸ガスを効率的に溶解除去す
るため、シールポット10を設置している。
【0022】次の表1は、空気中の主な成分比率を示す
表である。 表 1 O2 21.3% N2 77.8% Ar 0.9% CO2 510ppm 次の表2は、各水温における各種気体の水に対する溶解
度を示す表である。 表 2 水温(℃) O2 (ppm) N2 (ppm) CO2 (ppm) 0 69.857 28.875 3364.821 10 54.286 22.875 2345.357 15 48.857 20.750 2001.607 20 44.286 19.000 1724.643 25 40.429 17.625 1490.893 30 37.286 16.500 1306.250 40 33.000 14.500 1041.071 50 29.857 13.375 856.429 60 27.857 12.750 716.964 70 26.143 12.250 626.607 次の表3は、酸素ガスの水に対する溶解度を1とした場
合の他の気体の水に対する溶解度比率を示す表である。 表 3 水温(℃) O2 (−) N2 (−) CO2 (−) 0 1.000 0.413 48.167 10 1.000 0.421 43.204 15 1.000 0.425 40.969 20 1.000 0.429 38.944 25 1.000 0.436 36.877 30 1.000 0.443 35.034 40 1.000 0.439 31.548 50 1.000 0.448 28.684 60 1.000 0.458 25.737 70 1.000 0.469 23.969 前記表1から明らかなように空気中にはかなりの量の炭
酸ガスが含まれているが、表2ならびに表3から明らか
なように炭酸ガスは酸素ガスに比べて24〜48倍も水
に溶け易い。そのため前述のように、圧縮空気Aを気泡
状にしてシール水11中を通すことにより、炭酸ガスを
簡単に除去することができる。
【0023】前記実施形態では発電プラントの給水設備
に酸素注入装置を用いる場合について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、他の産業分野にも
適用可能である。
【0024】
【発明の効果】請求項1記載の本発明は、第1の水を溜
めた炭酸ガス溶解タンクと、第2の水を溜めた圧縮空気
溶解タンクとを備え、圧縮空気を前記炭酸ガス溶解タン
クの第1の水の中に通すことにより圧縮空気中の炭酸ガ
スを溶解・除去し、その炭酸ガスを溶解・除去した圧縮
空気を前記圧縮空気溶解タンクの第2の水の中に通すこ
とにより圧縮空気中の酸素ガスを第2の水に溶解して酸
素水を得る構成になっている。
【0025】このように炭酸ガス溶解タンクと圧縮空気
溶解タンクを設けるだけであるから設備費が安価であ
り、しかも酸素ガスを直接水に注入するものでないため
注入点での圧力変動に影響され難く、制御性が良好であ
る。
【0026】請求項2記載の本発明は、前記圧縮空気溶
解タンクに圧力調整弁と圧力計が付設され、圧縮空気溶
解タンクの器内圧力がほぼ一定に保持される。そのため
圧力変動による器内水の酸素濃度変動が防止でき、溶存
酸素濃度がほぼ一定の酸素水が得られるなどの特長を有
している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る酸素注入装置の概略構
成図である。
【図2】その酸素注入装置を設置したボイラプラントの
系統図である。
【図3】従来の酸素注入装置の概略構成図である。
【図4】他の従来の酸素注入装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1:水位調節弁、2:圧縮空気溶解タンク、3:圧縮空
気遮断弁、4:酸素水注入ポンプ、5:流量制御弁、
6:タンク圧力調整弁、7:圧力計、8:水位計、9:
酸素濃度計、10:シールポット、11:シール水、2
2:脱塩装置、24:脱気器、36:酸素注入装置、
W:水、A:圧縮空気

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の水を溜めた炭酸ガス溶解タンク
    と、第2の水を溜めた圧縮空気溶解タンクとを備え、圧
    縮空気を前記炭酸ガス溶解タンクの第1の水の中に通す
    ことにより圧縮空気中の炭酸ガスを溶解・除去し、その
    炭酸ガスを溶解・除去した圧縮空気を前記圧縮空気溶解
    タンクの第2の水の中に通すことにより圧縮空気中の酸
    素ガスを第2の水に溶解して酸素水を得る構成になって
    いることを特徴とする酸素注入装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の酸素注入装置において、
    前記圧縮空気溶解タンクに圧力調整弁と圧力計が付設さ
    れ、圧縮空気溶解タンクの器内圧力がほぼ一定に保持さ
    れることを特徴とする酸素注入装置。
JP2002098812A 2002-04-01 2002-04-01 酸素注入装置 Pending JP2003290639A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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