JP2004085114A - 蒸気ボイラ装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を利用すると共に、蒸気が凝縮して得られる復水を蒸気ボイラに供給する給水に混合して再利用する蒸気ボイラ装置において、蒸気系や復水系の配管等に生じる腐食を容易にかつ効果的に抑制する。
【解決手段】蒸気ボイラ装置１において、蒸気ボイラ５からの蒸気は、蒸気ヘッダ６において、復水配管４１に接続された熱交換器等の第一蒸気利用装置７に連絡する第一蒸気配管４０と、蒸気そのものを食品加工に利用する蒸し器等の第二蒸気利用装置８に連絡する第二蒸気配管４３とに分配される。薬注装置９から蒸気ヘッダ６にモルホリン脂肪酸塩を注入すると、当該モルホリン脂肪酸塩は、蒸気に添加されてモルホリンと脂肪酸とに分解され、第一蒸気配管４０、第二蒸気配管４３および復水配管４１の腐食を抑制する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気ボイラ装置の運転方法、特に、蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を利用すると共に、蒸気が凝縮して得られる復水を蒸気ボイラに供給する給水に混合して再利用する蒸気ボイラ装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を負荷装置等において利用すると共に、当該蒸気が凝縮して得られる復水を蒸気ボイラに供給する給水に混合して再利用する蒸気ボイラ装置が知られている。このような蒸気ボイラ装置では、復水を給水の一部として再利用しているため、給水の絶対量を減少させることができ、蒸気ボイラの経済的な運転が可能になる。
【０００３】
ところで、上述のような蒸気ボイラ装置は、蒸気ボイラにおいて発生した蒸気を負荷装置等に供給するための蒸気配管および復水を回収して給水に混合するための復水配管等として、主として鋼管を利用している。このため、蒸気ボイラ装置は、運転期間の長期化に伴って、蒸気配管や復水配管内に腐食が生じる場合がある。このような腐食は、蒸気配管や復水配管の寿命を短縮し、蒸気ボイラ装置の継続的で安定な運転を妨げる原因となる。そこで、蒸気ボイラ装置では、通常、蒸気配管内や復水配管内に腐食を抑制するための薬剤を注入し、腐食の進行を抑制している。
【０００４】
ところで、上述のような腐食は、（１）給水中に含まれる炭酸水素イオンが蒸気ボイラ内で熱分解して生じる炭酸ガスが蒸気中に混入し、それが蒸気や復水のｐＨを低下させること、（２）給水中に含まれる溶存酸素が蒸気と共に蒸気配管や復水配管に供給されること、および（３）蒸気ボイラ装置の運転停止時に復水配管内が負圧になって外部の空気が流入し、復水中の溶存酸素濃度が高まること等の原因により生じるものと考えられている。すなわち、腐食は、蒸気や復水のｐＨ低下および溶存酸素の影響という、主に２種類の原因に基づいて進行する。ここで、蒸気や復水のｐＨ低下による腐食は、蒸気配管や復水配管等の配管の内面部分に均等に進行して配管の減肉をもたらすものであるため、進行速度が比較的遅いという特徴を有している。これに対し、溶存酸素を原因とする腐食は、配管、特に横引き配管の下部などに対して部分的に集中的な腐食作用をもたらし、配管の内側から外側に向かう孔状の腐食（孔食）をもたらすものであるため、進行速度が比較的速く、配管に対して短時間で致命的な破損をもたらすという特徴を有している。
【０００５】
このため、蒸気ボイラ装置においては、各原因に基づく腐食を効果的に抑制するため、上述の薬剤として、ｐＨ調整剤と皮膜形成剤とを併用している。ここで、ｐＨ調整剤は、蒸気や復水に含まれる炭酸ガスを中和して蒸気や復水のｐＨを高めることにより腐食を抑制するものであり、通常、シクロヘキシルアミンや脂肪族アミノアルコール系化合物等が用いられている。一方、皮膜形成剤は、配管の内面に防食性の皮膜を形成して溶存酸素が配管の内面に対して直接的に作用するのを抑制するものであり、通常、長鎖脂肪族アミン化合物が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような２種類の薬剤を用いて蒸気ボイラ装置を運転する場合は、それぞれの薬剤を別々の薬注装置を用いて蒸気や復水中に個別に添加する必要がある。すなわち、蒸気ボイラ装置の蒸気系や復水系の配管に対し、ｐＨ調整剤用の薬注装置と、皮膜形成剤用の薬注装置とを個別に設ける必要がある。しかし、各薬注装置から添加されるｐＨ調整剤と皮膜形成剤とは、配管内において互いに反応し、所要の効果を発揮しにくい可能性がある。また、薬注装置は一般に高価であるため、複数の薬注装置を備えた蒸気ボイラ装置は結果的に高価になる。さらに、ｐＨ調整剤および皮膜形成剤の添加作業や在庫をそれぞれ個別に管理する必要があるため、蒸気ボイラ装置の運転作業や管理作業も複雑になる。
【０００７】
本発明の目的は、蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を利用すると共に、蒸気が凝縮して得られる復水を蒸気ボイラに供給する給水に混合して再利用する蒸気ボイラ装置について、蒸気系や復水系の配管等に生じる腐食を容易にかつ効果的に抑制することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は、蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を利用すると共に、蒸気が凝縮して得られる復水を蒸気ボイラに供給する給水に混合して再利用する蒸気ボイラ装置の運転方法であり、蒸気および復水のうちの少なくとも一方に対してモルホリン脂肪酸塩を添加する工程を含んでいる。
【０００９】
この運転方法において、蒸気および復水のうちの少なくとも一方に対して添加されたモルホリン脂肪酸塩は、蒸気若しくは復水中でモルホリンと脂肪酸とに分解する。ここで、モルホリンは、ｐＨ調整剤として作用し、また、脂肪酸は、防食性皮膜を形成する皮膜形成剤として作用する。したがって、この運転方法では、蒸気および復水のうちの少なくとも一方に対して一つの薬剤を添加するだけで、蒸気ボイラ装置の蒸気系や復水系の配管等の腐食を効果的に抑制することができる。
【００１０】
なお、この運転方法において用いられるモルホリン脂肪酸塩は、例えば、炭素数が１０〜１８個の脂肪酸のモルホリン塩である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明の運転方法を実施可能な蒸気ボイラ装置の一例を説明する。図において、蒸気ボイラ装置１は、蒸気発生部２と蒸気利用部３とを主に備えている。
【００１２】
蒸気発生部２は、給水装置４と蒸気ボイラ５とを主に備えている。給水装置４は、蒸気ボイラ５に給水を供給するためのものであり、補給水の注水路２０、注水路２０からの補給水を貯留するための給水タンク２１および給水路２２を主に備えている。注水路２０は、軟水装置２３と脱酸素装置２４とをこの順に有している。軟水装置２３は、水道水や地下水などの原水をナトリウム型強酸性陽イオン交換樹脂により処理し、原水中に含まれる各種の硬度分や重金属イオンをナトリウムイオンに置換して軟水に変換するためのものである。また、脱酸素装置２４は、軟水装置２３で得られた軟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。給水路２２は、給水タンク２１から延びかつ蒸気ボイラ５に連絡しており、給水タンク２１内に貯留された給水を蒸気ボイラ５に送り出すための給水ポンプ２５を有している。
【００１３】
蒸気ボイラ５は、給水装置４から供給される給水を加熱して蒸気を発生するためのものであり、給水を加熱するための加熱バーナー２６を備えている。この蒸気ボイラ５は、例えば、運転圧力が１ＭＰａ以下のもの、例えば「ボイラ及び圧力容器安全規則」に記載された貫流ボイラであり、軟水仕様のものである。
【００１４】
蒸気利用部３は、蒸気ヘッダ６、第一蒸気利用装置７および第二蒸気利用装置８を主に備えている。蒸気ヘッダ６は、蒸気ボイラ５において発生した蒸気を第一蒸気利用装置７および第二蒸気利用装置８に分配するためのものであり、蒸気ボイラ５からの蒸気供給管２７が連絡している。また、蒸気ヘッダ６には、薬注装置９が設けられている。薬注装置９は、薬剤を貯蔵するための薬剤タンク３０と、薬剤タンク３０と蒸気ヘッダ６とを連絡する薬注配管３１とを備えている。薬注配管３１は、薬剤タンク３０内の薬剤を蒸気ヘッダ６内に供給するための薬注ポンプ３２を有している。
【００１５】
薬剤タンク３０に貯蔵されている薬剤は、モルホリン脂肪酸塩の水分散液である。ここで用いられるモルホリン脂肪酸塩は、通常、炭素数が１０〜１８個の脂肪酸のモルホリン塩であり、脂肪酸は飽和脂肪酸および不飽和脂肪酸のいずれであってもよい。但し、脂肪酸は、一価の直鎖状のものが好ましく、ラウリン酸、オレイン酸およびステアリン酸が特に好ましい。また、この薬剤は、２種以上のモルホリン脂肪酸塩を含んでいてもよい。なお、モルホリン脂肪酸塩は、食品衛生法において食品添加物として認められており、人体若しくは環境に対する安全性の高い物質である。また、モルホリン脂肪酸塩は、それ自体が乳化性を有するため、上述の薬剤は、モルホリン脂肪酸塩を純水に加えて混合、分散させると容易に調製することができる。
【００１６】
第一蒸気利用装置７は、蒸気ボイラ５で発生した蒸気を利用して所用の物理的機能を発揮するものであり、例えば熱交換器である。この第一蒸気利用装置７には、蒸気ヘッダ６からの第一蒸気配管４０が連絡しており、当該第一蒸気配管４０を通じて蒸気ヘッダ６から蒸気が供給されている。
【００１７】
また、第一蒸気利用装置７には、復水配管４１が接続されている。復水配管４１は、第一蒸気利用装置７において利用された蒸気が凝縮して得られる凝縮水（復水）を給水タンク２１に供給するためのものであり、第一蒸気利用装置７から延びかつスチームトラップ４２を有している。
【００１８】
第二蒸気利用装置８は、蒸気ボイラ５で発生した蒸気をそのまま利用するものであり、例えば、食品工場において用いられる食品加工用の蒸し器である。この第二蒸気利用装置８には、蒸気ヘッダ６からの第二蒸気配管４３が連絡しており、当該第二蒸気配管４３を通じて蒸気ヘッダ６から蒸気が供給されている。
【００１９】
なお、上述の蒸気ボイラ装置１において、第一蒸気配管４０、第二蒸気配管４３および復水配管４１等は、主として鋼管を用いて形成されている。
【００２０】
次に、上述の蒸気ボイラ装置１の運転方法について説明する。
蒸気ボイラ装置１を運転する場合は、注水路２０から給水タンク２１に補給水を供給し、この補給水を給水タンク２１に貯留する。なお、給水タンク２１に貯留される給水は、軟水装置２３および脱酸素装置２４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、給水ポンプ２５を作動させ、給水タンク２１に貯留された給水を給水路２２を通じて蒸気ボイラ５に供給する。蒸気ボイラ５は、加熱バーナー２６により給水を加熱し、蒸気を発生する。発生した蒸気は、蒸気供給管２７を通じて蒸気ヘッダ６に供給される。
【００２１】
蒸気ヘッダ６に供給された蒸気の一部は、第一蒸気配管４０を通じて第一蒸気利用装置７に供給される。これにより、第一蒸気利用装置７は、所用の熱交換機能を発揮する。第一蒸気利用装置７を通過した蒸気は、潜熱を失って一部が凝縮水に変わり、スチームトラップ４２において蒸気と水とが分離されて復水（ドレン水）になる。この復水は、復水配管４１を通じて給水タンク２１内に回収され、そこで注水路２０からの補給水と混合されて蒸気ボイラ５への給水として再利用される。
【００２２】
また、蒸気ヘッダ６に供給された蒸気の一部は、第二蒸気配管４３を通じて第二蒸気利用装置８に供給される。第二蒸気利用装置８に供給された蒸気は、例えば穀類の蒸し煮用の蒸気としてそのまま利用され、第二蒸気利用装置８から放出される。
【００２３】
上述のような蒸気ボイラ装置１の運転中において、薬注装置９の薬注ポンプ３２を作動させ、薬剤タンク３０内に貯蔵された薬剤を薬注配管３１を通じて蒸気ヘッダ６内に注入する。蒸気ヘッダ６内に注入された薬剤、すなわちモルホリン脂肪酸塩は、蒸気ボイラ５からの蒸気中に添加され、その熱により分解される。すなわち、モルホリン脂肪酸塩は、モルホリンと脂肪酸とに分解される。
【００２４】
ここで、モルホリン脂肪酸塩の分解により生じたモルホリンは、蒸気ヘッダ６や第一蒸気配管４０および第二蒸気配管４３内において、蒸気中に含まれる炭酸ガスを中和し、蒸気のｐＨをアルカリ性側に調整する。この結果、第一蒸気配管４０および第二蒸気配管４３並びに復水配管４１等は、蒸気や復水のｐＨの影響による腐食が抑制されることになる。因みに、モルホリンがこのような腐食抑制効果を発揮することは、例えば、下記の文献に記載されており、既に知られている。なお、モルホリンにより抑制される腐食は、主に、配管の内周面において均等に進行する減肉的な腐食である。
【００２５】
◎「ボイラーの水管理＜知識と応用＞」、平成１３年１月１５日、社団法人日本ボイラ協会発行、２６０〜２６２頁
◎ＢＥＴＺ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　第８巻、１９８０年、１４７頁。
【００２６】
一方、薬剤の分解により生じた脂肪酸は、蒸気ヘッダ６において蒸気に混合され、第一蒸気配管４０、第二蒸気配管４３および復水配管４１に対して供給される。そして、これらの配管に供給された脂肪酸は、配管の内周面に防食性の皮膜を形成し、腐食を抑制する。因みに、脂肪酸が金属に対する腐食抑制効果を発揮することは、例えば、下記の文献に記載されており、既に知られている。なお、脂肪酸により抑制される腐食は、蒸気や復水中に含まれる溶存酸素による局部的な腐食（孔食）である。
【００２７】
◎防錆防食技術マニュアル編集委員会編「ＪＩＳ　使い方シリーズ　防錆防食技術マニュアル」、１９８６年７月９日、財団法人日本規格協会発行、９２頁
◎防錆・防食技術総覧編集委員会編「防錆・防食技術総覧」、２０００年５月１７日、株式会社産業技術サービスセンター発行、３２６頁
◎腐食防食協会編「防食技術便覧」、昭和５１年１１月２８日、日刊工業新聞社発行、６６４〜６６５頁
【００２８】
上述のように、この実施の形態に係る蒸気ボイラ装置１の運転方法では、蒸気ボイラ５において発生した蒸気に対してモルホリン脂肪酸塩を添加するだけで第一蒸気配管４０、第二蒸気配管４３および復水配管４１の腐食、特に、減肉的腐食および孔食を同時に抑制することができるので、従来のように蒸気ボイラ装置１に高価な薬注装置９を多数設置する必要がない。また、薬注装置８の薬剤タンク３０には、一種類の薬剤を貯蔵するだけでよいので、薬剤の管理作業を簡素化することができる。したがって、この運転方法によれば、従来のようにｐＨ調整剤と皮膜形成剤とを別々に用いる場合に比べ、蒸気系や復水系の配管等に生じる腐食を容易にかつ効果的に、しかも安価に抑制することができる。
【００２９】
さらに、この運転方法は、薬剤として、食品衛生法において食品添加物として認められているモルホリン脂肪酸塩を用いているため、蒸気を汚染しにくい。したがって、この運転方法によれば、蒸気をそのまま食品加工に利用する上述の第二蒸気利用装置８に対しても安全な蒸気を供給することができるので、食品の安全性を確保することができる。
【００３０】
なお、この実施の形態では、薬注装置９を蒸気ヘッダ６に対して設置することにより、蒸気にモルホリン脂肪酸塩を添加したが、薬注装置９を第一蒸気配管４０および第二蒸気配管４３に対して個別に設けて蒸気にモルホリン脂肪酸塩を添加するようにした場合も本発明を同様に実施することができる。また、モルホリン脂肪酸塩は、薬注装置９を復水配管４１に対して設置することにより、復水中に添加するようにしてもよい。さらに、モルホリン脂肪酸塩は、薬注装置９を第一蒸気配管４０および第二蒸気配管４３並びに復水配管４１のそれぞれに個別に設けることにより、蒸気および復水の両方に添加されてもよい。
【００３１】
また、上述の実施の形態では、１台の蒸気ボイラ５を備えた蒸気ボイラ装置１の運転方法について説明したが、蒸気ボイラ５を複数台備えた蒸気ボイラ装置についても本発明を同様に実施することができる。この場合、蒸気ヘッダ６は、複数の蒸気ボイラ５からの蒸気を集中させると共に、複数の蒸気利用装置に分配するように機能させる。さらに、上述の実施の形態では、２台の蒸気利用装置を備えた蒸気ボイラ装置の運転方法について説明したが、蒸気利用装置を１台だけ備えた蒸気ボイラ装置についても本発明を同様に実施することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明では、蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を利用すると共に、蒸気が凝縮して得られる復水を蒸気ボイラに供給する給水に混合して再利用する蒸気ボイラ装置において、蒸気および復水のうちの少なくとも一方に対してモルホリン脂肪酸塩を添加しているので、蒸気系や復水系の配管等に生じる腐食を容易にかつ効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の運転方法を実施可能な蒸気ボイラ装置の一例の概略図。
【符号の説明】
１　蒸気ボイラ装置
５　蒸気ボイラ
９　薬注装置
４０　第一蒸気配管
４１　復水配管
４３　第二蒸気配管

Claims (2)

1. 蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を利用すると共に、前記蒸気が凝縮して得られる復水を前記蒸気ボイラに供給する前記給水に混合して再利用する蒸気ボイラ装置の運転方法であって、
   前記蒸気および前記復水のうちの少なくとも一方に対してモルホリン脂肪酸塩を添加する工程を含む、
   蒸気ボイラ装置の運転方法。
2. 前記モルホリン脂肪酸塩は、炭素数が１０〜１８個の脂肪酸のモルホリン塩である、請求項１に記載の蒸気ボイラ装置の運転方法。

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