JP2005046810A - Scale prevention apparatus - Google Patents

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Tatsuo Nagai
達夫 永井
Hiroaki Kuwano
浩明 桑野
Hideyuki Komori
英之 小森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scale prevention apparatus capable of stably preventing the precipitation of scale mainly comprising metal ions such as calcium and magnesium or silica which are dissolved in water to be treated. <P>SOLUTION: The scale prevention apparatus electrolyzes water, produces fine particles of carbonates of the metal ions dissolved in the water and produces a scale preventing chemical agent by the electrolysis. An anode 12 which is arranged between a pair of planar cathodes 11, 11 is composed of a square tube shaped particle retainer 12a made of a porous body such as mesh and punching plate, particles 12b made of carbonaceous material which are packed in the particle retainer 12a, and an anode plate 12c which is arranged substantially at the center of the particle retainer 12a. A scale preventing component such as mellitic acid is produced by the oxidation reaction on the anode. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、工場やビルにおける冷却水循環ラインやボイラーライン等で発生するスケールを防止する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for preventing scale generated in a cooling water circulation line, a boiler line or the like in a factory or a building.

クーリングタワーのような開放系循環冷却水ラインにおける熱交換器、クーリングタワーや配管、又は貫流ボイラーのようなボイラーラインにおけるボイラー本体には、水中に含まれるカルシウム、マグネシウム等金属イオン又はシリカを主成分とするスケールが付着し、伝熱効率の低下、配管の閉塞等がもたらされることがある。   Heat exchangers in open circulation cooling water lines such as cooling towers, boiler towers in boiler towers such as cooling towers and piping, or once-through boilers are mainly composed of metal ions such as calcium and magnesium or silica contained in water. Scales may adhere, resulting in a decrease in heat transfer efficiency, blockage of piping, and the like.

このスケール付着を防止するために、従来より多くの種類のスケール防止用薬剤が使用されている。また最近では電場や磁場を印加してスケールを防止する装置が開発され販売されている。   In order to prevent this scale adhesion, more types of scale preventive agents have been used than before. Recently, devices that prevent scale by applying an electric or magnetic field have been developed and sold.

特許第2912809号公報には、ボイラー用水を電場及び磁場処理することによりスケール生成を防止する方法が記載されている。   Japanese Patent No. 2912809 describes a method of preventing scale generation by treating boiler water with electric and magnetic fields.

特表2001−502229号公報には、円筒形容器内に黒鉛よりなる1対の電極を配置すると共に、該電極間に黒鉛等の炭素質材料よりなる導電性の粒子と、シリカ、ガラス、プラスチック等の非導電性の粒子とを混合充填し、この電極間に通電しつつ円筒形容器に水を通水させてスケール生成を低減する方法が記載されている。同号の記載によると、この通電処理によりアルカリが生成し、このアルカリによって結晶核が生成し(第12頁第17〜18行)、スケール生成傾向が低下する(第7頁第5〜6行)。
特許第2912809号公報 特表2001−502229号公報
In Japanese Patent Publication No. 2001-502229, a pair of electrodes made of graphite is disposed in a cylindrical container, and conductive particles made of a carbonaceous material such as graphite, silica, glass, and plastic are disposed between the electrodes. A method is described in which scale formation is reduced by mixing and filling non-conductive particles such as water and passing water through a cylindrical container while energizing between the electrodes. According to the description of the same issue, alkali is generated by this energization treatment, crystal nuclei are generated by this alkali (page 12, lines 17-18), and the scale generation tendency decreases (page 7, lines 5-6). ).
Japanese Patent No. 2912809 Special table 2001-502229 gazette

開放系循環冷却水ラインやボイラーラインに適切な薬剤を適切な量添加すれば、スケールを防止することができるが、循環水やボイラー缶水の濃縮度合いを誤って規定以上で運転したり、逆に規定より大幅に濃縮度合いを低く運転したり、また熱交換側の負荷が規定以上に大きかったりした場合、高温となる熱交換部や水が蒸発するクーリングタワーにスケールが付着することがある。これは、前記規定を超える条件で運転が継続されることにより、添加している薬剤が有するスケール防止能力の範囲を逸脱するようになるためである。このような状況を回避するためには、高負荷等の運転条件に対処できる薬剤を常に投入しておけばよいが、薬剤費用が莫大となり、現実的には難しい。   Scale can be prevented by adding an appropriate amount of appropriate chemicals to the open circulating cooling water line or boiler line, but the concentration of circulating water or boiler can water can be accidentally operated above the specified level, or vice versa. If the engine is operated at a significantly lower concentration than specified, or if the load on the heat exchange side is larger than specified, the scale may adhere to the heat exchange section where the temperature is high or the cooling tower where water evaporates. This is because if the operation is continued under the condition exceeding the above-mentioned regulation, it will deviate from the scale prevention ability range of the added drug. In order to avoid such a situation, it is only necessary to always add a drug that can cope with an operating condition such as a high load. However, the cost of the drug becomes enormous and is difficult in practice.

さらには、カルシウム硬度やシリカ、全鉄濃度等が非常に高い原水性状が悪い場合や、樹脂の重合反応塔等熱負荷の高い場合では、現在市販されているスケール防止用薬剤を適用できないこともある。   Furthermore, when the raw water quality is very high, such as calcium hardness, silica, total iron concentration, etc., or when the heat load is high, such as a resin polymerization reaction tower, the currently available anti-scale agents may not be applicable. is there.

上記特許第2912809号公報の電場や磁場を印加する装置にあっては、スケール防止機構がほとんど明らかにされていないために、スケール防止が不十分になるおそれがある。   In the apparatus for applying an electric field and a magnetic field of the above-mentioned Japanese Patent No. 2912809, since the scale prevention mechanism is hardly clarified, there is a possibility that scale prevention is insufficient.

特表2001−502229号公報の方法によると、通水の継続に伴って、電極間に充填された炭素質材料よりなる粒子と非導電性粒子との混合充填床のうち炭素質材料粒子が選択的に減耗し、粒径が小さくなる。そして、このため、充填層の粒子間隙が小さくなり、通水抵抗が増大する。また、導電性炭素質材料粒子の減耗に伴って充填層高さが低下してきた場合、これを補うべく新品の充填材を上方から充填層に補給したとしても、充填床の下部の方は炭素質材料粒子が補充されず、大部分が非導電性粒子となってしまい、充填床の下部でのスケール生成低減効果が不十分になり易い。   According to the method of JP-T-2001-502229, as the water flow continues, the carbonaceous material particles are selected from the mixed packed bed of the particles made of the carbonaceous material filled between the electrodes and the non-conductive particles. Wears down and the particle size decreases. And for this reason, the particle | grain space | interval of a packed bed becomes small and water flow resistance increases. In addition, when the height of the packed bed decreases as the conductive carbonaceous material particles are depleted, even if a new filler is supplied to the packed bed from above to compensate for this, the lower part of the packed bed is carbon. The material particles are not replenished, and most of them become non-conductive particles, and the effect of reducing the scale generation at the lower part of the packed bed tends to be insufficient.

そこで本出願人は、このような課題を解決しうるスケール防止装置について先に提案した(特願2003−061814号、特願2003−061815号及び特願2003−100526号)。   Therefore, the present applicant has previously proposed scale prevention devices that can solve such problems (Japanese Patent Application Nos. 2003-066184, 2003-061815, and 2003-100526).

このスケール防止装置は、長期にわたり優れたスケール防止作用を奏するものであるが、実用的にはさらに効率良くスケール防止効果を発揮できるのが望ましい。   This scale prevention device exhibits an excellent scale prevention effect over a long period of time, but it is desirable that practically the scale prevention effect can be exhibited more efficiently.

そこで、本発明者らがスケールの成長機構について種々検討した結果、スケールは、循環水中の炭酸カルシウムやマグネシウム等の炭酸塩が析出し、これが成長して機器内面などに堆積したり付着したりすることにより生じるので、電気分解における陰極側に高pH領域を形成してここで予めスケール成分を微粒子として発生させ、これをスケール防止成分により迅速に処理して微粒子のまま維持するようにすれば、循環水中の硬度成分が過飽和状態となっても微粒子が成長せず、スケールとなることがないことを見出した。   Accordingly, as a result of various studies on the growth mechanism of the scale by the present inventors, the scale is deposited with carbonates such as calcium carbonate and magnesium in the circulating water, which grows and deposits on or adheres to the inner surface of the device. Therefore, if a high pH region is formed on the cathode side in the electrolysis and the scale component is generated in advance as fine particles, and this is rapidly processed by the scale preventing component to maintain the fine particles, It has been found that even if the hardness component in the circulating water is supersaturated, the fine particles do not grow and do not become scale.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、長期にわたり効率良くスケール防止効果を発揮するスケール防止装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and aims at providing the scale prevention apparatus which exhibits the scale prevention effect efficiently over a long period of time.

本発明のスケール防止装置は、水中からのスケール析出を防止するスケール防止装置において、陽極及び陰極が炭素質材料よりなる電極と、該電極間に電圧を印加する手段と、該電極間に通水させる通水手段とを備えてなり、該陽極は、炭素質材料よりなる粒子の充填体を有することを特徴とするものである。なお、本発明において、「防止」は「抑制」を含むものである。   The scale prevention device of the present invention is a scale prevention device for preventing scale deposition from water, electrodes having an anode and a cathode made of a carbonaceous material, means for applying a voltage between the electrodes, and water passing between the electrodes. The anode has a filler of particles made of a carbonaceous material. In the present invention, “prevention” includes “suppression”.

本発明装置において、陽極と陰極との間に通電しつつ通水すると、水が電解されて該水中に溶解しているカルシウム、マグネシウム等金属の炭酸塩の微粒子が生成すると共にスケール防止用薬剤を生成することにより、水中からのスケール析出が十分に防止される。特に炭素質材料が炭素の六員環構造を有する場合には、このスケール防止用薬剤が効率良く生成する。この理由については、次の通りであると考えられる。   In the device of the present invention, when water is passed between the anode and the cathode, water is electrolyzed to produce fine particles of metal carbonate such as calcium and magnesium dissolved in the water, and a scale preventing agent is added. By generating, scale precipitation from water is sufficiently prevented. Particularly when the carbonaceous material has a carbon six-membered ring structure, the scale-preventing agent is efficiently produced. The reason for this is considered as follows.

即ち、本発明の装置では、陰極近傍に高pH領域が形成される。この領域を該水が通過する際、その中に含まれるカルシウム、マグネシウム等金属イオンの主として炭酸塩が析出する。このスケール成分の微粒子を予め該水中に大量に生成させることにより、循環水中の溶解性のカルシウム硬度が低くなり、熱交換部やクーリングタワーにおいても溶解度未満で通過でき、熱交換部やクーリングタワーにスケールが析出しない。生成したスケール成分の微粒子は、該水の流れに乗ってラインを循環するが、機器内面には沈着せず、やがてブローと共にライン外に排出される。   That is, in the apparatus of the present invention, a high pH region is formed near the cathode. When the water passes through this region, carbonates mainly of metal ions such as calcium and magnesium contained therein are deposited. By generating a large amount of the fine particles of the scale component in the water in advance, the solubility calcium hardness in the circulating water is lowered, and the heat exchange part and the cooling tower can pass with less than the solubility, and the scale is formed in the heat exchange part and the cooling tower. It does not precipitate. The generated fine particles of the scale component circulate in the line along the water flow, but do not deposit on the inner surface of the apparatus, and are eventually discharged out of the line together with the blow.

<微粒子析出によるスケール防止の作用機構>
本発明における微粒子析出によるスケール防止作用機構について、水中からのスケール析出理論に基づいて次に詳述する。
<Mechanism for preventing scale by precipitation of fine particles>
The mechanism for preventing scale by fine particle precipitation in the present invention will be described in detail below based on the theory of scale precipitation from water.

(i) 一般に、水中からのスケール析出機構(メカニズム)は次の通りである。
水温が高くなると炭酸カルシウム等炭酸塩の溶解度が低下する。冷却水系やボイラー水系の熱交換部においては、その表面温度が高くその部分での溶解度が循環水や缶水中の炭酸カルシウム等炭酸塩濃度より小さくなる場合、すなわち過飽和状態となる場合、この高温の熱交換部にスケールが析出する。スケール防止用薬剤を使用しても、その薬剤の単位質量当たりのスケール防止能力は決まっており、何らかの原因で異常なライン管理がなされこの能力限界を超える循環水中炭酸カルシウム等炭酸塩濃度となった場合、同様のメカニズムにより高温の熱交換部にスケールが析出する。
(I) In general, the mechanism of scale precipitation from water (mechanism) is as follows.
As the water temperature increases, the solubility of carbonates such as calcium carbonate decreases. In the heat exchange part of the cooling water system or boiler water system, if the surface temperature is high and the solubility in that part is smaller than the concentration of carbonate such as calcium carbonate in circulating water or can water, that is, if it becomes supersaturated, this high temperature Scale deposits in the heat exchange section. Even if a scale-preventing agent is used, the ability to prevent scale per unit mass of the agent has been determined, and abnormal line management was performed for some reason, resulting in a carbonate concentration such as calcium carbonate in circulating water that exceeded this limit. In this case, the scale is deposited in the high temperature heat exchange part by the same mechanism.

循環冷却水系のクーリングタワーの充填材部は、循環水の温度を低下させるため水を蒸発させる構造となっている。水が蒸発すると循環水中の炭酸カルシウム等炭酸塩濃度が上昇し、その濃度が溶解度以上の過飽和状態となった場合、充填材部にスケールが析出する。また、充填材部では、水を効率よく蒸発させるため、循環水の流下速度を遅くしており、充填材上にスケールが析出し易い。   The filler part of the cooling tower of the circulating cooling water system has a structure that evaporates water in order to reduce the temperature of the circulating water. When water evaporates, the concentration of carbonate such as calcium carbonate in the circulating water increases, and when the concentration reaches a supersaturated state with a solubility or higher, scale is deposited on the filler. Moreover, in the filler part, in order to evaporate water efficiently, the flow-down speed of circulating water is made slow, and a scale tends to deposit on a filler.

(ii) 本発明のスケール防止装置にあっては、水(以下、被処理水ということがある。)を電解して金属炭酸塩の微粒子を生成させることにより、水中の溶解カルシウム硬度を低下させ、スケール析出を防止する。 (Ii) In the scale prevention apparatus of the present invention, the dissolved calcium hardness in water is reduced by electrolyzing water (hereinafter sometimes referred to as water to be treated) to form fine particles of metal carbonate. , Prevent scale precipitation.

一般に、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム等炭酸塩の溶解度は、pHに影響を受け、pHが高くなるとこれらの溶解度が低下する。   In general, the solubility of carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate is affected by pH, and the solubility decreases as the pH increases.

本発明装置を用いて、被処理水を電解すると、陰極近傍が高pHとなり、被処理水中のカルシウム、マグネシウム等金属の主として炭酸塩が陰極近傍で析出する。この析出した微粒子は、冷却水やボイラー用水の流れに乗ってラインを循環し、ブローと共にライン外に排出されるので、冷却水やボイラーシステムでのカルシウムやマグネシウム等の硬度成分濃度が低下し、熱交換部やクーリングタワー等でのスケール析出が防止される。   When the water to be treated is electrolyzed using the apparatus of the present invention, the pH in the vicinity of the cathode becomes high pH, and carbonates of metals such as calcium and magnesium in the water to be treated are deposited in the vicinity of the cathode. These precipitated fine particles circulate in the line along the flow of cooling water and boiler water, and are discharged to the outside of the line along with the blow, so the concentration of hardness components such as calcium and magnesium in the cooling water and boiler system decreases, Scale deposition in the heat exchange section and cooling tower is prevented.

例えば、炭酸カルシウム成分の場合、十分な数のスケール成分の微粒子が生成することにより、循環水中の溶解性のカルシウム硬度が低くなり、熱交換部やクーリングタワーにおいても溶解性カルシウム硬度成分濃度が溶解度未満となり、熱交換部やクーリングタワーでのスケール析出が防止される。   For example, in the case of the calcium carbonate component, a sufficient number of scale component fine particles are generated, so that the soluble calcium hardness in the circulating water is lowered, and the soluble calcium hardness component concentration is less than the solubility even in the heat exchange section and the cooling tower. Thus, scale deposition in the heat exchange section and cooling tower is prevented.

<スケール防止用薬剤の生成による作用効果>
本発明では、仮に水中の硬度成分が過飽和域となった場合でも、陽極での電解反応によってメリト酸等のスケール防止用薬剤成分が生成するので、生成微粒子が過大に成長して機器内面に堆積ないし付着することが防止される。この陽極反応によって生成し、被処理水に添加されたスケール防止用薬剤は、上記の微粒子に吸着される。スケール防止用薬剤を吸着したスケール成分微粒子は、熱交換部やクーリングタワー等において過飽和状態にさらされても殆ど粒成長しないので、微粒子のまま循環水中に存在し、ブローと共にライン外に排出される。
<Effects of production of anti-scale agent>
In the present invention, even if the hardness component in water is in a supersaturated region, a chemical agent for scale prevention such as melittic acid is generated by the electrolytic reaction at the anode, so that the generated fine particles grow excessively and accumulate on the inner surface of the device. It is prevented that it adheres. The anti-scale agent generated by this anodic reaction and added to the water to be treated is adsorbed by the fine particles. Since the scale component fine particles adsorbing the scale preventive agent hardly grow even when exposed to a supersaturated state in a heat exchange section, a cooling tower or the like, the fine particles exist in the circulating water as fine particles and are discharged out of the line together with the blow.

<陽極での反応により生成する、スケール防止作用を有した電解物質について>
陽極での電解反応により生成する電解物質には芳香族カルボン酸が含まれている。
<Electrolytic substance with scale-inhibiting action produced by reaction at anode>
The electrolytic substance produced by the electrolytic reaction at the anode contains an aromatic carboxylic acid.

カルボキシル基の数が多い高次カルボン酸がスケール分散効果を有することは知られており、中でもベンゼンヘキサカルボン酸(メリト酸)がスケール防止用薬剤として有効であることが報告されている(The Inhibition of Dicalcium Phosphate Dihydrate Crystal Growth by Polycarboxylic Acids Z.AMJAD Journal of Colloid and Interface Science, Vol.117, No.1, May 1987)。   It is known that higher-order carboxylic acids having a large number of carboxyl groups have a scale-dispersing effect, and among them, benzenehexacarboxylic acid (mellitic acid) has been reported to be effective as a scale-preventing agent (The Inhibition of Dicalcium Phosphate Dihydrate Crystal Growth by Polycarboxylic Acids Z. AMJAD Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 117, No. 1, May 1987).

六員環構造を有する炭素質材料を陽極として、水中で陽極酸化することにより、安価に且つ効率よく芳香族カルボン酸を生成させることができる。   By using a carbonaceous material having a six-membered ring structure as an anode and anodizing it in water, an aromatic carboxylic acid can be produced inexpensively and efficiently.

陽極を構成する六員環構造の炭素質材料としては、六員環網状平面が三次元的に積層され、炭素含有率80%以上の炭素質材料が好ましい。特に、メリト酸等の高次のカルボン酸を生成させるためには、表面層の縮合率が高い方が望ましい。また、炭素含有率が高いものであれば、副生成物が生成しにくいという利点があり、好ましい。このような炭素質材料としては、黒鉛、カルビン、コークス、木炭、活性炭、無煙炭等の石炭類、カーボンブラック等を用いることができる。電極は、表面付近が上記炭素質材料で構成されているものであってもよい。   The carbonaceous material having a six-membered ring structure constituting the anode is preferably a carbonaceous material having a six-membered ring network plane three-dimensionally laminated and having a carbon content of 80% or more. In particular, in order to produce higher-order carboxylic acids such as melittic acid, it is desirable that the condensation rate of the surface layer is higher. Moreover, if a carbon content rate is high, there exists an advantage that a by-product is hard to produce | generate, and it is preferable. As such a carbonaceous material, graphites such as graphite, calvin, coke, charcoal, activated carbon, anthracite, carbon black, and the like can be used. The electrode may be composed of the carbonaceous material near the surface.

なお、陰極材料としては特に制限はない。ただし、本発明では、後述の通り転極を行うことが好ましいので、陰極も陽極と同様の炭素質材料にて構成することが好ましい。   The cathode material is not particularly limited. However, in the present invention, as described later, it is preferable to perform pole reversal, and therefore, the cathode is preferably composed of a carbonaceous material similar to the anode.

陰極の形状には特に制限はないが、対面配置された平板電極であることが、電解槽内の圧力損失の軽減の上で好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the shape of a cathode, It is preferable on the reduction of the pressure loss in an electrolytic cell that it is the flat electrode arrange | positioned facing.

本発明の好適な一態様にあっては、複数、特に好ましくは2個の陰極の間に炭素質材料粒子の充填体を有した陽極が配置される。この陽極は、多孔体よりなる粒子保持器と、該粒子保持器内に充填された前記炭素質材料よりなる粒子とを備えてなるものが好ましく、該粒子に接触するように配置された導電体とを備えてなるものが特に好ましい。この構造の陽極であれば、炭素質材料よりなる粒子が減耗しても単に炭素質材料粒子を粒子保持器内に補給すればよく、長期にわたって安定してスケール防止作用を得ることができる。   In a preferred embodiment of the present invention, an anode having a filler of carbonaceous material particles is disposed between a plurality of, particularly preferably two, cathodes. The anode preferably includes a particle holder made of a porous body and particles made of the carbonaceous material filled in the particle holder, and a conductor arranged so as to come into contact with the particles. Particularly preferred are those comprising: With the anode having this structure, even if the particles made of the carbonaceous material are depleted, it is only necessary to replenish the carbonaceous material particles in the particle holder, and a scale preventing effect can be obtained stably over a long period of time.

粒子の平均粒径は、新品時において5〜30mm特に10〜20mmであることが好ましい。   The average particle diameter of the particles is preferably 5 to 30 mm, particularly 10 to 20 mm when new.

電極間の印加電圧は1.3V以上、特に5〜30V程度とすることが好ましい。この電圧は、交流、直流のいずれでも良く、交番電流であっても良いが、10分以上より好ましくは1時間以上電流が同方向に流れるように電圧を印加することが生成効率の面から好ましい。   The applied voltage between the electrodes is preferably 1.3 V or more, particularly about 5 to 30 V. This voltage may be either alternating current or direct current, and may be an alternating current, but it is preferable from the viewpoint of generation efficiency to apply the voltage so that the current flows in the same direction for 10 minutes or more, more preferably for 1 hour or more. .

また、陰極表面の不純物によるスケール障害を防止する観点からは転極することが好ましい。   In addition, it is preferable to reverse the polarity from the viewpoint of preventing scale failure due to impurities on the cathode surface.

電流値には特に制限はないが、投入電気量とメリト酸生成量は比例関係にあるため、生成効率を上げるためには電流値を高くした方が良い。ただし、限界電流密度が存在するので5.0A/dm以下の範囲とするのが好ましい。 Although there is no particular limitation on the current value, the amount of electricity input and the amount of melittic acid produced are in a proportional relationship, so it is better to increase the current value in order to increase the production efficiency. However, since there is a limit current density, it is preferable that the range be 5.0 A / dm 2 or less.

この陽極での電解反応によれば、メリト酸を主生成物として各種のベンゼンカルボン酸等の芳香族カルボン酸を容易に生成させることができる。この生成物中には通常メリト酸が全有機炭素分に対して30〜50%含まれるが、その他、ベンゼン環に1又は2以上のカルボキシル基を有するベンゼンカルボン酸類や、ナフタレン、フェナントレン等の縮合環に1又は2以上のカルボキシル基を有する芳香族カルボン酸が含まれる。   According to the electrolytic reaction at the anode, aromatic carboxylic acids such as various benzenecarboxylic acids can be easily generated using mellitic acid as a main product. This product usually contains 30-50% of melittic acid based on the total organic carbon content. In addition, benzenecarboxylic acids having one or more carboxyl groups in the benzene ring, condensation of naphthalene, phenanthrene, etc. Aromatic carboxylic acids having one or more carboxyl groups in the ring are included.

本発明によると、被処理水中に溶解しているカルシウム、マグネシウム等の金属イオンやシリカを主成分とするスケール析出を安定して防止することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, scale precipitation which has as a main component metal ions, such as calcium and magnesium, and silica which are melt | dissolving in to-be-processed water can be prevented stably.

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

図1は実施の形態に係るスケール防止装置の概略的な縦断面図である。   FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a scale prevention device according to an embodiment.

冷却水やボイラー用水等を通水するための配管1,3の間にフランジ1a,3a及び4aを介して筒形チャンバ4が設置されている。このチャンバ4内に2枚の平板状陰極11,11が対面配置されている。この陰極11,11間の略中央に陽極12が配置されている。この陽極12と陰極11とに対し電源7より電圧が印加されて通電される。この陽極12と陰極11との間は、充填物が存在しない通水用空間部となっている。   A cylindrical chamber 4 is installed between flanges 1a, 3a and 4a between pipes 1 and 3 for passing cooling water, boiler water and the like. Two flat cathodes 11, 11 are disposed facing each other in the chamber 4. An anode 12 is disposed approximately at the center between the cathodes 11 and 11. A voltage is applied from the power source 7 to the anode 12 and the cathode 11 to be energized. Between this anode 12 and the cathode 11, it is the space part for water flow in which a filler does not exist.

この陽極12は、網、パンチングプレート等よりなる多孔体よりなる角筒状の粒子保持器12aと、この粒子保持器12a内に充填された炭素質材料よりなる粒子12bと、粒子保持器12aと中央に配置された陽極板12cとからなる。   The anode 12 includes a rectangular cylindrical particle holder 12a made of a porous body made of a net, a punching plate, etc., particles 12b made of a carbonaceous material filled in the particle holder 12a, and a particle holder 12a. It consists of an anode plate 12c arranged in the center.

粒子保持器12aは、粒子12bが落下しないように網、パンチングプレート等の多孔体よりなる底蓋を有する。粒子保持器12aには上蓋は設けられなくてもよいが、多孔体製の開閉式の上蓋を設けてもよい。   The particle holder 12a has a bottom lid made of a porous body such as a net or a punching plate so that the particles 12b do not fall. The particle holder 12a may not be provided with an upper lid, but may be provided with an openable / closable upper lid made of a porous material.

粒子保持器12aは、電気の流れない材質、具体的には加工のしやすさや価格の安さより合成樹脂製とされることが望ましい。陽極板12cは、ステンレス等の耐食性金属よりなることが好ましいが、炭素質材料製とされてもよい。   The particle holder 12a is preferably made of a synthetic resin because of the material that does not flow electricity, specifically the ease of processing and the low cost. The anode plate 12c is preferably made of a corrosion-resistant metal such as stainless steel, but may be made of a carbonaceous material.

この実施の形態では、陰極11及び炭素質材料粒子12aは、六員環網状平面が規則的に積層されている黒鉛よりなるが、陰極11はステンレス等の耐食性金属としてもよい。   In this embodiment, the cathode 11 and the carbonaceous material particles 12a are made of graphite in which six-membered ring network planes are regularly stacked. However, the cathode 11 may be a corrosion-resistant metal such as stainless steel.

配管1,3を介してチャンバ4に通水しつつ電源7により陽極12と陰極11との間に通電して電解すると、陽極12の近傍が酸性、陰極11の近傍がアルカリ性となる。酸性側では電極付近が酸性であることと同時に酸素が発生し黒鉛電極の酸化が促進される。黒鉛電極は分解されベンゼンポリカルボン酸を生成する。ベンゼンポリカルボン酸類は、代表的なスケール防止剤であるポリマレイン酸やポリアクリル酸等と同じくカルボキシル基を有するため、スケール防止効果がある。   When electricity is passed between the anode 12 and the cathode 11 by the power source 7 while water is passed through the chamber 4 through the pipes 1 and 3, the vicinity of the anode 12 becomes acidic and the vicinity of the cathode 11 becomes alkaline. On the acidic side, oxygen is generated at the same time as the vicinity of the electrode is acidic, and the oxidation of the graphite electrode is promoted. The graphite electrode is decomposed to produce benzene polycarboxylic acid. Since benzene polycarboxylic acids have carboxyl groups like polymaleic acid and polyacrylic acid which are typical scale inhibitors, they have a scale preventing effect.

陰極11近傍の高pH領域では、スケール成分の微粒子が生成する。これにより、配管3から取り出される水中の溶解性カルシウム硬度が低くなり、スケール析出が防止されるようになる。   In the high pH region near the cathode 11, fine particles of scale components are generated. Thereby, the soluble calcium hardness in the water taken out from the pipe 3 is lowered, and scale deposition is prevented.

なお、電極11,12と水との接触効率を良くするために、通水が乱流となるように通水量を設定することが好ましい。   In addition, in order to improve the contact efficiency of the electrodes 11 and 12 and water, it is preferable to set the water flow rate so that the water flow becomes a turbulent flow.

[実施例1]
図2に示す開放系循環冷却水ラインに図1に示す本発明のスケール防止装置18を組み込んだ。
[Example 1]
The scale prevention device 18 of the present invention shown in FIG. 1 was incorporated in the open system circulating cooling water line shown in FIG.

クーリングタワー14下に設置されている貯水槽16にスケール防止装置18を組み込み、循環水を連続的に処理した。貯水槽16の水はポンプ17を介して二重管式熱交換器20へ送り込まれ、二重管外側を流れる熱水により熱交換され、クーリングタワー14で冷やされ、循環される。この貯水槽16内の水は、ポンプ19を介してスケール防止装置18に循環通水され、処理される。   A scale prevention device 18 was incorporated in a water storage tank 16 installed under the cooling tower 14 to continuously treat the circulating water. The water in the water storage tank 16 is sent to the double-pipe heat exchanger 20 through the pump 17, is heat-exchanged by the hot water flowing outside the double pipe, is cooled in the cooling tower 14, and is circulated. The water in the water storage tank 16 is circulated through the scale prevention device 18 via the pump 19 and processed.

なお、該装置18の陰極11,11は平板よりなり、各々の面積は300cm、陰極11,11間距離は7.5cmとした。陽極12の粒子保持器12aは、幅5cm、高さ60cmのアクリル製の角筒篭状のものである。この粒子保持器12a内に、平均粒径10mmの黒鉛粒子が充填されている。陽極棒12cは白金・イリジウム被覆チタン製であり、厚さ1mm、長さ60cmである。印加電圧は約10V、電流密度0.5A/dm(電流値1.5A)、転極頻度1回/Hr、通水速度(線速度)2.0m/secである。 The cathodes 11 and 11 of the device 18 are flat plates, each having an area of 300 cm 2 and a distance between the cathodes 11 and 11 of 7.5 cm. The particle holder 12a of the anode 12 is in the shape of an acrylic square tube having a width of 5 cm and a height of 60 cm. The particle holder 12a is filled with graphite particles having an average particle diameter of 10 mm. The anode rod 12c is made of platinum / iridium-coated titanium and has a thickness of 1 mm and a length of 60 cm. The applied voltage is about 10 V, the current density is 0.5 A / dm 2 (current value is 1.5 A), the inversion frequency is once / Hr, and the water flow rate (linear velocity) is 2.0 m / sec.

循環水のカルシウム硬度(CaH)及び酸消費量(pH4.8/MA)はそれぞれCaCOとして300mg/l、熱交換部表面温度は80℃であり、無処理である次の比較例1では確実に熱交換面に析出する条件である。この装置を滞留時間24時間で96時間運転した。 The calcium hardness (CaH) and acid consumption (pH 4.8 / MA) of the circulating water are 300 mg / l as CaCO 3 and the surface temperature of the heat exchange part is 80 ° C. This is a condition for precipitating on the heat exchange surface. The apparatus was operated for 96 hours with a residence time of 24 hours.

[比較例1]
比較のため、スケール防止装置18を作動させないこと以外は同一条件として同様の運転を行った。
[Comparative Example 1]
For comparison, the same operation was performed under the same conditions except that the scale prevention device 18 was not operated.

水質分析結果を表1に示す。表1の通り、本発明では水質が維持されており、系内のスケール析出が抑制されている。   Table 1 shows the results of water quality analysis. As shown in Table 1, the water quality is maintained in the present invention, and scale precipitation in the system is suppressed.

Figure 2005046810
Figure 2005046810

次に熱交換部に析出したスケール付着量を測定した結果を表2に示す。   Next, Table 2 shows the results of measuring the amount of scale deposited on the heat exchange section.

表2の通り、本発明のスケール防止装置によると、高温となる熱交換部へのスケール析出が防止される。なお、通電電流値は通水期間中1.5Aで一定であった。   As shown in Table 2, according to the scale prevention device of the present invention, scale deposition on the heat exchange part that becomes high temperature is prevented. The energization current value was constant at 1.5 A during the water flow period.

Figure 2005046810
Figure 2005046810

実施の形態に係るスケール防止装置の概略的な縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the scale prevention apparatus which concerns on embodiment. 本発明を適用した開放系循環冷却水ラインのシステムフロー図である。It is a system flow figure of an open system circulation cooling water line to which the present invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1,3 配管
7 電源
11 陰極
12 陽極
12a 粒子保持器
12b 炭素質材料粒子
12c 陽極板
14 クーリングタワー
16 貯水槽
18 スケール防止装置
20 二重管式熱交換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,3 Piping 7 Power supply 11 Cathode 12 Anode 12a Particle holder 12b Carbonaceous material particle 12c Anode plate 14 Cooling tower 16 Water storage tank 18 Scale prevention apparatus 20 Double pipe type heat exchanger

Claims (4)

水中からのスケール析出を防止するスケール防止装置において、
陽極及び陰極よりなる電極と、該電極間に電圧を印加する手段と、該電極間に通水させる通水手段とを備えてなり、
該陽極は、炭素質材料よりなる粒子の充填体を有することを特徴とするスケール防止装置。
In a scale prevention device that prevents scale deposition from the water,
An electrode comprising an anode and a cathode, a means for applying a voltage between the electrodes, and a water passage means for passing water between the electrodes,
The scale prevention device, wherein the anode has a filler of particles made of a carbonaceous material.
請求項1において、少なくとも2個の陰極の間に該陽極が配置されていることを特徴とするスケール防止装置。   2. The scale prevention apparatus according to claim 1, wherein the anode is disposed between at least two cathodes. 請求項1又は2において、該陽極は、多孔体よりなる粒子保持器と、該粒子保持器内に充填された前記炭素質材料よりなる粒子とを備えてなることを特徴とするスケール防止装置。   3. The scale prevention apparatus according to claim 1, wherein the anode includes a particle holder made of a porous body and particles made of the carbonaceous material filled in the particle holder. 請求項1ないし3のいずれか1項において、炭素質材料は炭素の六員環構造を有することを特徴とするスケール防止装置。   The scale prevention device according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbonaceous material has a carbon six-membered ring structure.
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