JP2006006993A - 熱機器システム - Google Patents

Abstract

【課題】 薬品や排ガスを利用することなく、熱機器から排出される濃縮水の中和処理を行うことができ、さらに給水のｐＨを薬品を用いることなく上昇させて配管の腐食を防止することができる熱機器システムを提供する。
【解決手段】 給水供給手段３と給水供給手段３から供給された給水を加熱して蒸気を生成するボイラ２とを備えたボイラシステム１であって、電解水生成装置９によって原料水を電気分解することにより酸性水とアルカリ水を生成し、前記酸性水を、ボイラ２から排出される濃縮水に混合して中和処理を行い、前記アルカリ水を給水に混合する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、給水供給手段とこの給水供給手段から供給された給水を加熱する熱機器とを備えた熱機器システムに関する。

蒸気ボイラ、温水ボイラ、クーリングタワー、給湯器等の熱機器においては、運転により熱せられた内部の水が濃縮し濃縮水となる。かかる濃縮水は、原水中に含まれる重炭酸ソーダが濃縮につれて分解し、炭酸ソーダと苛性ソーダが生成されてｐＨが上昇し、強アルカリ性となっている。

このような濃縮水は、熱機器の運転を続けた場合、過度に濃縮することから、適正な濃度を維持するため、所定の割合で濃縮水をブロー排水として熱機器から排出する必要がある。しかしながら、ｐＨが高い濃縮水をそのまま排出するのでは環境問題を引き起こすおそれがある。そこで、所定の排水基準が定められており、従来の熱機器システムにおいては、この基準に適合するようブロー排水の中和処理を行うことが一般的である。従来、熱機器のブロー排水の中和処理方法としては、例えば、塩酸等の薬品を用いた化学的中和処理方法や、ボイラの排ガスを用いた中和処理方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、熱機器へ給水を供給する給水供給手段において給水を流す配管は、給水のｐＨが低いと腐食を起こす。このため、従来の熱機器システムにおいては、給水中に苛性ソーダ等の薬品を混合することにより給水のｐＨを上昇させているものがある。
特開平２００３−２２５６８１号公報

上述のように、従来の熱機器システムでは、ブロー排水の中和処理を行ったり、給水のｐＨを上昇させたりして、ｐＨの調整が行われている。

しかしながら、上述のような中和処理方法には次のような問題がある。すなわち、塩酸等を用いた化学的中和処理は、塩酸等の取り扱いが危険であり、また塩酸等の補充や管理が必要となり煩雑である。また、ボイラの排ガスを用いて中和する方法は、排ガスを屋外へ排気するためにボイラに設けられた排気筒から、ブロー排水に排ガスを混入する部分まで、排ガスを導くための配管を配設するスペースを十分に確保できない場合には、用いることが困難である。

そこで、本発明者らは、薬品や排ガスを利用することなく熱機器から排出される濃縮水の中和処理を行うことができる熱機器システムについて鋭意研究した結果、本発明を完成するに至った。

また、本発明者らは、従来のように給水供給手段の配管の腐食を防止するために給水中に苛性ソーダ等の薬品を混合することなく、他の手法を用いて給水のｐＨを上昇させて配管の腐食防止を図ることができる熱機器システムについて鋭意研究した結果、本発明を完成するに至った。

この発明が解決しようとする課題は、薬品や排ガスを利用することなく、熱機器から排出される濃縮水の中和処理を行うことができる熱機器システムを提供することにある。

また、この発明が解決しようとする他の課題は、給水のｐＨを薬品を用いることなく上昇させて配管の腐食を防止することができる熱機器システムを提供することにある。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、給水供給手段と該給水供給手段から供給された給水を加熱する熱機器とを備えた熱機器システムにおいて、前記熱機器から排出される濃縮水に酸性水を混合して中和処理を行うことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、熱機器から排出される濃縮水に酸性水を混合することにより、濃縮水を中和することができる。

請求項２に記載の発明は、給水供給手段と該給水供給手段から供給された給水を加熱する熱機器とを備えた熱機器システムにおいて、前記給水供給手段によって前記熱機器へ供給される給水にアルカリ水を混合することを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、熱機器へ供給される給水にアルカリ水を混合することにより、給水のｐＨを上昇させることができる。

請求項３に記載の発明は、給水供給手段と該給水供給手段から供給された給水を加熱する熱機器とを備えた熱機器システムにおいて、前記熱機器から排出される濃縮水に酸性水を混合して中和処理を行うとともに、前記給水供給手段によって前記熱機器へ供給される給水にアルカリ水を混合することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、熱機器から排出される濃縮水に酸性水を混合することにより、濃縮水を中和することができるとともに、熱機器へ供給される給水にアルカリ水を混合することにより、給水のｐＨを上昇させることもできる。

請求項４に記載の発明は、請求項１，２または３に記載の前記酸性水および前記アルカリ水を、電解水生成装置によって原料水を電気分解することにより生成することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、電解水生成装置によって生成された酸性水を、熱機器から排出される濃縮水に混合することにより、濃縮水を中和することができる。また、電解水生成装置によって生成されたアルカリ水を、熱機器へ供給される給水に混合することにより、給水のｐＨを上昇させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の前記電解水生成装置で電気分解される原料水は軟水であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、電解水生成装置へは、原料水として軟水が供給され、かかる軟水が電気分解されて酸性水とアルカリ水が生成され、このうち、酸性水を熱機器から排出される濃縮水に混合することができる。また、アルカリ水を、熱機器へ供給される給水に混合することができる。

さらに、請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の前記電解水生成装置で電気分解される原料水は、前記給水供給手段の給水ラインを流れる給水であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、給水ラインを流れる給水を、原料水として電解水生成装置へ供給してこれを電気分解し、熱機器から排出される濃縮水に混合する酸性水を生成することができ、また、熱機器へ供給される給水に混合するアルカリ水を生成することができる。

請求項１に記載の発明によれば、熱機器から排出される濃縮水に酸性水を混合することにより、薬剤や排ガスを利用することなく濃縮水の中和処理を行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、熱機器へ供給される給水にアルカリ水を混合することにより、苛性ソーダ等の薬品を用いることなく給水のｐＨを上昇させることができ、給水が流れる配管の腐食を防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、薬剤や排ガスを利用することなく濃縮水の中和処理を行うことができるとともに、薬品を用いずに給水のｐＨを上昇させて配管の腐食を防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、熱機器から排出される濃縮水に混合してかかる濃縮水の中和処理を行うための酸性水や、熱機器へ供給される給水に混合してそのｐＨを上昇させるためのアルカリ水を、電解水生成装置により容易に生成することが可能である。また、電解水生成装置は、原料水を電気分解することにより酸性水とアルカリ水とを同時に生成することができ、これら酸性水とアルカリ水をともに利用する場合に、好適に用いることができる。

請求項５に記載の発明によれば、電解水生成装置へ供給される原料水が軟水なので、電解水生成装置におけるスケールの発生を防止することができる。

請求項６に記載の発明によれば、電解水生成装置へ原料水を供給するための新たな供給ラインを設ける必要がない。

つぎに、この発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
この実施の形態の熱機器システムは、給水供給手段とこの給水供給手段から供給された給水を加熱する熱機器とを備え、前記熱機器から排出される濃縮水に酸性水を混合して中和処理を行うことを特徴としている。

熱機器としては、蒸気ボイラ、温水ボイラ、クーリングタワー、給湯器等を挙げることができる。これらの熱機器から排出される濃縮水、すなわちブロー排水に混合する酸性水は、例えば電解水生成装置によって原料水を電気分解することにより生成することができる。

電解水生成装置によって電気分解する原料水としては、給水供給手段の給水ラインを流れる給水を利用することができる。また、電解水生成装置へ供給される原料水は、軟水であることが好ましい。

このような実施の形態１の熱機器システムによれば、ブロー排水に酸性水を混合することにより、薬剤や排ガスを用いることなくブロー排水の中和処理を行うことができる。

さらに、ブロー排水に混合するための酸性水の生成を電解水生成装置を用いて行い、この電解水生成装置によって電気分解を行う原料水を、給水ラインを流れる給水とすれば、電解水生成装置へ原料水を供給するための新たな供給ラインを設ける必要がない。

また、電解水生成装置において電気分解を行う原料水を軟水とすれば、電解水生成装置のスケール発生を防止することができる。

（実施の形態２）
この実施の形態の熱機器システムは、給水供給手段とこの給水供給手段から供給された給水を加熱する熱機器とを備え、前記給水供給手段によって前記熱機器へ供給される給水にアルカリ水を混合することを特徴としている。

熱機器としては、実施の形態１と同様、蒸気ボイラ、温水ボイラ、クーリングタワー、給湯器等を挙げることができる。

これらの熱機器へ供給される給水に混合するアルカリ水は、例えば電解水生成装置によって原料水を電気分解することにより生成することができる。

電解水生成装置によって電気分解する原料水としては、給水供給手段の給水ラインを流れる給水を利用することができる。また、電解水生成装置へ供給される原料水は、実施の形態１と同様、スケール発生防止の観点から軟水であることが好ましい。

このような実施の形態２の熱機器システムによれば、熱機器へ供給される給水にアルカリ水を混合することにより、苛性ソーダ等の薬品を用いることなく給水のｐＨを上昇させることができ、給水が流れる配管の腐食を防止することができる。

さらに、給水に混合するためのアルカリ水の生成を電解水生成装置を用いて行い、この電解水生成装置によって電気分解を行う原料水を、給水ラインを流れる給水とすれば、電解水生成装置へ原料水を供給するための新たな供給ラインを設ける必要がない。

（実施の形態３）
この実施の形態の熱機器システムは、給水供給手段と該給水供給手段から供給された給水を加熱する熱機器とを備え、前記熱機器から排出される濃縮水に酸性水を混合して中和処理を行うとともに、前記給水供給手段によって前記熱機器へ供給される給水にアルカリ水を混合することを特徴としている。

熱機器としては、前記各実施の形態と同様、蒸気ボイラ、温水ボイラ、クーリングタワー、給湯器等を挙げることができる。

これらの熱機器から排出される濃縮水に混合する酸性水、および熱機器へ供給される給水に混合するアルカリ水は、例えば電解水生成装置によって原料水を電気分解することにより生成することができる。

電解水生成装置によって電気分解する原料水としては、給水供給手段の給水ラインを流れる給水を利用することができる。また、電解水生成装置へ供給される原料水は、前記各実施の形態と同様、スケール発生防止の観点から軟水であることが好ましい。

このような実施の形態３の熱機器システムによれば、薬剤や排ガスを利用することなく濃縮水の中和処理を行うことができるとともに、薬品を用いずに給水のｐＨを上昇させて配管の腐食を防止することができる。また、濃縮水の中和処理に用いる酸性水と給水のｐＨ上昇に用いるアルカリ水は、電解水生成装置によって原料水を電気分解することにより同時に生成することができる。したがって、前記のように濃縮水の中和処理と給水のｐＨ上昇をともに図ることができるだけではなく、電解水生成装置によって生成される酸性水およびアルカリ水の有効利用を図ることができ、給水のｐＨを上昇させるために苛性ソーダ等を用いずに済むのでコストを下げることができる。

また、電解水生成装置によって電気分解を行う原料水を、給水ラインを流れる給水とすれば、電解水生成装置へ原料水を供給するための新たな供給ラインを設ける必要がない。

以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下においては、この発明をボイラシステムに適用した場合の実施例を説明する。

図１はこの発明の第一実施例の概略説明図である。図において、１はボイラシステムを示しており、このボイラシステム１は、給水を加熱して蒸気を生成するボイラ２と、ボイラ２へ給水を供給する給水供給手段３とを備えている。給水供給手段３は、給水ライン４を備え、この給水ライン４上において給水の水質を改質して生成された処理水を前記給水として前記ボイラ２へ供給するようになっている。

前記ボイラ２は、蒸気ボイラ、温水ボイラを含み、形式、種類を問わない。かかるボイラ２には、缶体（図示省略）内の缶水（濃縮水）を、ブロー排水として排出するための排出管５が設けられている。

前記給水供給手段３には、水道水、工業用水、地下水等の水源から供給される原水が貯留されている原水タンク（図示省略）から、給水が供給されるようになっている。そして、給水供給手段３は、給水ライン４に、軟水化処理部６と、脱気処理部７と、給水タンク８とを上流側から下流側へ向かってこの順に備えている。

前記軟水化処理部６は、給水に含まれるカルシウム、マグネシウム等の硬度成分をイオン交換樹脂（図示省略）によりイオン交換する装置として構成されている。すなわち、軟水化処理部６は、給水中に含まれる各種の硬度成分をナトリウムイオンに置換して、給水を軟水に変換するための装置として構成されている。かかる軟水化処理部６により、給水中の硬度成分が除去され、スケールの発生を抑制することができるようになっている。

前記脱気処理部７は、給水に含まれる溶存酸素を機械的に除去するものである。この脱気処理部７は、脱気膜（図示省略）を備え、かかる脱気膜の一方に給水を流通させ、他方を真空ポンプなどの真空排気手段により真空吸引することで、給水中の溶存酸素を脱気する周知構成のものである。かかる脱気処理部７で給水中の溶存酸素を脱気することにより、溶存酸素による腐食を抑制することができるようになっている。

前記給水タンク８には、軟水化処理部６で軟水化され、脱気処理部７で脱気処理して生成された処理水が給水ライン４から流れ込むようになっている。

給水タンク８に貯留された処理水は、給水ライン４からボイラ２へ供給され、缶水として貯留されるようになっている。

この実施例のボイラシステム１は、電解水生成装置９を備えている。この電解水生成装置９には、軟水化処理部６と脱気処理部７の間の給水ライン４を流れる給水が原料水供給路１０を通って供給されるようになっている。したがって、電解水生成装置９には、軟水化処理部６で軟水化処理された給水が原料水として原料水供給路１０から供給される。電解水生成装置９では、かかる原料水を電気分解して酸性水とアルカリ水とを生成するようになっている。

電解水生成装置９で生成された酸性水は、酸性水流通路１１を通ってタンク１２へと流入しここに貯留されるようになっている。そして、タンク１２に貯留されている酸性水は、酸性水供給路１３を通り、排出管５へと供給されてこの排出管５を流れるブロー排水に混合されるようになっている。

一方、電解水生成装置９で生成されたアルカリ水は、アルカリ水供給路１４を通って軟水化処理部６と脱気処理部７の間の給水ライン４へと供給され、この部分を流れる給水に混合されるようになっている。

続いて、上記構成に基づきながらボイラ２の運転時の流れについて説明する。ボイラ２を運転する場合には、ボイラ２へ給水供給手段３から給水が供給される。具体的には、先ず給水ライン４を流れる給水は、原水タンクから所定の吐出圧を有する給水ポンプ（図示省略）により所定の圧力で流出する。その流出する給水の圧力は、下流側に配置された軟水化処理部６における圧損等を考慮して設定される。そして、前記原水タンクから流出した給水は、軟水化処理部６を通過して軟水となり、その軟水である給水は、脱気処理部７で溶存酸素が脱気処理された後、ボイラ２へ供給される給水として給水タンク８に貯留される。

給水タンク８に貯留された給水は、給水タンク８およびボイラ２の間に配置される給水ポンプ（図示省略）を介してボイラ２へ供給され、缶水として貯留される。貯留された缶水は、加熱装置により加熱されて蒸気になり、この蒸気が負荷装置へと供給される。

ボイラ２においては、ｐＨが高くなったとき、あるいは定期的に、缶体内の濃縮水をブロー排水として缶体外へ排出する。ブロー排水は、排出管５を通って缶体外へ排出される。この実施例では、排出管５へタンク１２に貯留されている酸性水を、酸性水供給路１３を介して流入させ、排出管５を流れるブロー排水に混合して中和処理を行う。この中和処理について詳しく説明すると、ブロー排水に混合する酸性水は、電解水生成装置９で原料水を電気分解することにより生成される。電解水生成装置９で電気分解する原料水は、軟水化処理部６を通った給水ライン４を流れる給水である。かかる原料水が原料水供給路１０を通って電解水生成装置９へと供給されて電気分解され酸性水が生成される。生成された酸性水は、酸性水流通路１１を通ってタンク１２に貯留され、この酸性水が酸性水供給路１３から排出管５へ流入する。これにより、強アルカリ性のブロー排水が中和される。

一方、電解水生成装置９による電気分解の際に酸性水とともに生成されたアルカリ水は、アルカリ水供給路１４を通って、軟水化処理部６と脱気処理部７の間の給水ライン４へ流入する。これにより、給水のｐＨを上昇させることができ、給水ライン４を構成する配管の腐食を抑制することができる。

以上説明したこの実施例のボイラシステム１によれば、電解水生成装置９で生成された酸性水を用いることにより、薬剤や排ガスを利用することなくボイラ２から排出されるブロー排水の中和処理を行うことができる。

また、電解水生成装置９で生成されたアルカリ水を用いることにより、苛性ソーダ等の薬品を用いずに給水のｐＨを上昇させて配管の腐食を防止することができる。給水のｐＨ上昇のために用いるアルカリ水は、ブロー排水の中和処理に用いる酸性水を生成する際に同時に生成されるので、これを有効利用することができ、苛性ソーダ等を用いない分、コストを下げることができる。

このように電解水生成装置９で生成された酸性水とアルカリ水は、ブロー排水の中和処理と給水のｐＨ上昇のためにそれぞれ用いられるので、有効に利用することができる。

また、電解水生成装置９によって電気分解を行う原料水を、給水ライン４を流れる給水とすることにより、電解水生成装置９へ原料水を供給するための新たな供給ラインを設ける必要がない。さらに、電解水生成装置９へ供給される原料水は、軟水化処理部６を通って軟水となった給水なので、電解水生成装置９におけるスケールの発生を防止することができる。

以上説明したこの実施例においては、タンク１２は電解水生成装置９とは別体のものとして設けられているが、電解水生成装置９の内部に設けてもよい。

次に、図２に基づいて本発明の第二実施例について説明する。図２はこの発明の第二実施例の概略説明図である。図において、上記第一実施例と同様の構成については同一の符号を付してあり、以下ではその説明を省略する。

本例のボイラシステム２０においては、ボイラ２からのブロー排水を流すための排出管５が、タンク１２に接続されており、ブロー排水がタンク１２へ流入するようになっている。これにより、タンク１２においてブロー排水と酸性水供給路１１からの酸性水とが混合されて中和されるようになっている。タンク１２内の中和水は、中和水排出管２１を通ってタンク１２から排出されるようになっている。

このような本実施例においても上記第一実施例と同様の効果を得ることができる。

以上説明した上記各実施例のボイラシステム１，２０における給水供給手段３の構成は、一例であり、上記構成に限定されるものではない。

この発明の第一実施例の概略説明図。 この発明の第二実施例の概略説明図。

符号の説明

１，２０ ボイラシステム
２ ボイラ
３ 給水供給手段
４ 給水ライン
９ 電解水生成装置

Claims (6)

1. 給水供給手段と該給水供給手段から供給された給水を加熱する熱機器とを備えた熱機器システムにおいて、
   前記熱機器から排出される濃縮水に酸性水を混合して中和処理を行うことを特徴とする熱機器システム。
2. 給水供給手段と該給水供給手段から供給された給水を加熱する熱機器とを備えた熱機器システムにおいて、
   前記給水供給手段によって前記熱機器へ供給される給水にアルカリ水を混合することを特徴とする熱機器システム。
3. 給水供給手段と該給水供給手段から供給された給水を加熱する熱機器とを備えた熱機器システムにおいて、
   前記熱機器から排出される濃縮水に酸性水を混合して中和処理を行うとともに、前記給水供給手段によって前記熱機器へ供給される給水にアルカリ水を混合することを特徴とする熱機器システム。
4. 前記酸性水および前記アルカリ水を、電解水生成装置によって原料水を電気分解することにより生成することを特徴とする請求項１，２または３に記載の熱機器システム。
5. 前記電解水生成装置で電気分解される原料水は軟水であることを特徴とする請求項４に記載の熱機器システム。
6. 前記電解水生成装置で電気分解される原料水は、前記給水供給手段の給水ラインを流れる給水であることを特徴とする請求項４または５に記載の熱機器システム。

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