JP2008157580A - Make-up water supply method for boiler feed-water - Google Patents

Make-up water supply method for boiler feed-water Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively inhibit corrosion in a steam boiler and a condensate passage and scale formation in the steam boiler regardless of addition of agents to the boiler feed-water. <P>SOLUTION: The make-up water is treated by a water softening device 53 having a group of resin units including a plurality of resin units filled with sodium cation exchange resin, a cross-flow type filtration treatment device 55 having a nano filtration film, and a deoxidizing device 56, and the deoxidized and decarbonated softened water is stored in a water storage tank 40 as the boiler feed-water. A concentration of hard components in the make-up water, acid consumption (pH 4.8) and a water temperature of the make-up water are respectively measured between the water softening device 53 and the filtration device 55, the resin unit is switched to another one in the group of resin units when the concentration of hard component is over a prescribed concentration, the blow amount from the filtration device 55 is increased when the acid consumption (pH 4.8) is over a prescribed value, and the make-up water is passed through the deoxidizing device 56 while lowering a flow rate of the make-up water when the water temperature is lower than a prescribed temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ボイラ給水用補給水の供給方法、特に、補給水をボイラ給水として貯水タンクに貯留し、貯水タンクからボイラ給水を蒸気ボイラへ供給して加熱することにより発生する蒸気を負荷装置において利用するとともに、蒸気が凝縮して得られる復水を負荷装置から延びる復水経路を通じて貯水タンクへ回収して再利用する蒸気ボイラ装置において、貯水タンクへ補給水を供給するための方法に関する。   The present invention relates to a method for supplying make-up water for boiler feed water, and in particular, in a load device, steam generated by storing make-up water as boiler feed water in a storage tank and supplying the boiler feed water from the storage tank to a steam boiler for heating. The present invention relates to a method for supplying makeup water to a water storage tank in a steam boiler device that collects and condenses condensate obtained by condensing steam to a water storage tank through a condensate path extending from a load device.

ボイラ給水を蒸気ボイラへ供給して加熱し、それにより発生する蒸気を負荷装置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へのボイラ給水と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は、復水をボイラ給水の一部として再利用しているため、補給水量を削減することができ、蒸気ボイラの経済的な運転が可能になる。   Steam that supplies boiler feedwater to a steam boiler, heats it, uses the steam generated thereby in the load device, and mixes and recycles condensate obtained by condensing the steam with boiler feedwater to the steam boiler Boiler devices are known. Since such a steam boiler device reuses condensate as part of boiler feed water, the amount of makeup water can be reduced, and the steam boiler can be operated economically.

この蒸気ボイラ装置において、蒸気ボイラへのボイラ給水の供給は、通常、水道水や地下水などの原水に由来の補給水を貯水タンクに貯留し、この貯水タンクに貯留された補給水をボイラ給水として蒸気ボイラへ供給している。また、復水は、負荷装置から延びる復水経路を通じて貯水タンクへ回収し、貯水タンクにおいて補給水と混合している。   In this steam boiler apparatus, boiler water supply to the steam boiler is usually performed by storing makeup water derived from raw water such as tap water and groundwater in a storage tank, and using the makeup water stored in the storage tank as boiler supply water. Supplying to steam boiler. Condensate is collected into a water storage tank through a condensate path extending from the load device, and mixed with makeup water in the water storage tank.

ところで、上述の蒸気ボイラ装置において用いられる蒸気ボイラは、例えば貫流ボイラの場合、ボイラ給水によるボイラ水を加熱して蒸気を生成するための多数の伝熱管を備えている。この伝熱管は、炭素鋼などの非不動態化金属を用いて形成されているため、ボイラ給水に含まれる溶存酸素の影響を受けて腐食、特に孔食が生じやすい。この腐食は、伝熱管に対して孔開きのような致命的な破壊を短時間のうちにもたらすことが多いため、蒸気ボイラの安定的な運転継続を妨げる原因となる。   By the way, in the case of a once-through boiler, for example, the steam boiler used in the above-described steam boiler apparatus includes a large number of heat transfer tubes for heating the boiler water supplied from the boiler feed water to generate steam. Since this heat transfer tube is formed using a non-passivated metal such as carbon steel, it is susceptible to corrosion, particularly pitting corrosion, under the influence of dissolved oxygen contained in boiler feed water. This corrosion often causes fatal destruction such as opening of holes in the heat transfer tube within a short time, and thus prevents stable operation of the steam boiler.

また、伝熱管は、ボイラ給水に含まれる硬度分、すなわち、カルシウムイオンやマグネシウムイオンにより生成するスケールが付着しやすい。このスケールは、伝熱管の熱伝導性を低下させ、ボイラ水の円滑な加熱を阻害することになる。   In addition, the heat transfer tube easily adheres to the hardness contained in the boiler feed water, that is, the scale generated by calcium ions or magnesium ions. This scale lowers the thermal conductivity of the heat transfer tube and hinders smooth heating of boiler water.

そこで、蒸気ボイラ装置では、蒸気ボイラ内での腐食やスケール生成を抑制するために、通常、貯水タンクへ供給する補給水を軟水化するとともに脱酸素処理している(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。ここで、補給水の軟水化は、ナトリウム型陽イオン交換樹脂を用いた補給水の処理により、補給水中のカルシウムイオンおよびマグネシウムイオンをナトリウムイオンで置換することで実施されている。一方、脱酸素処理は、例えば、補給水を気体分離膜に通過させることで実施されている。   Therefore, in the steam boiler apparatus, in order to suppress corrosion and scale generation in the steam boiler, the makeup water supplied to the water storage tank is usually softened and deoxygenated (for example, Patent Document 1 and Patent). Reference 2). Here, the softening of the makeup water is performed by replacing calcium ions and magnesium ions in the makeup water with sodium ions by treatment of the makeup water using a sodium-type cation exchange resin. On the other hand, the deoxygenation treatment is performed, for example, by passing makeup water through a gas separation membrane.

しかし、補給水として用いられる原水は、上述のように水道水や地下水などであるため、地質的要因により水質が多様である。例えば、原水の硬度分濃度は、地域によって高いところもあれば低いところもあり、また、季節的要因やその他の要因のために、同じ地域においても変動しやすい。このため、軟水化のために用いられるナトリウム型陽イオン交換樹脂は、補給水の硬度分濃度が高い地域等において破過しやすく、比較的短時間で補給水中の硬度分の一部を除去できなくなる可能性がある。この場合、蒸気ボイラにおいてスケール生成を抑制するのが困難になる。   However, since the raw water used as makeup water is tap water or groundwater as described above, the water quality varies depending on geological factors. For example, the hardness concentration of raw water may be high or low depending on the region, and is likely to fluctuate in the same region due to seasonal factors and other factors. For this reason, sodium-type cation exchange resins used for water softening are easy to break through in areas where the hardness concentration of makeup water is high, and a portion of the hardness in makeup water can be removed in a relatively short time. There is a possibility of disappearing. In this case, it becomes difficult to suppress scale generation in the steam boiler.

一方、原水の溶存酸素濃度は、温度の影響を受けるため、原水の温度が変動しやすい環境では常時変動しやすい。一般に、補給水は、水温が低下した場合に溶存酸素濃度が高まる傾向にあるため、気体分離膜は、補給水の温度が低下したときに高負荷状態になり、補給水中の溶存酸素が透過しやすくなる。   On the other hand, since the dissolved oxygen concentration of raw water is affected by temperature, it tends to fluctuate constantly in an environment where the temperature of raw water is likely to fluctuate. In general, makeup water tends to increase the concentration of dissolved oxygen when the water temperature decreases. Therefore, the gas separation membrane is in a high-load state when the temperature of makeup water decreases, and the dissolved oxygen in the makeup water permeates. It becomes easy.

また、蒸気ボイラでは、ボイラ給水の溶存酸素の影響による腐食が発生するだけでなく、ボイラ給水中の塩化物イオンや硫酸イオンなどのイオン成分を原因とした腐食も発生する。   Further, in a steam boiler, not only corrosion due to the influence of dissolved oxygen in boiler feed water occurs, but also corrosion caused by ion components such as chloride ions and sulfate ions in boiler feed water.

さらに、補給水を軟水化すると、硬度分が除去されるためにスケールの生成を抑制することができるが、同時にイオン交換により供給されたナトリウムイオンのために炭酸水素ナトリウムなどの炭酸水素塩が生成する。この炭酸水素塩は、補給水の酸消費量(pH4.8)の主要成分である。酸消費量(pH4.8)が高いボイラ給水は、蒸気ボイラにおいて加熱されると炭酸水素塩の分解により炭酸ガスを生成し、この炭酸ガスを復水経路内へ排出することになる。そして、復水経路は、蒸気ボイラの伝熱管と同様に非不動態化金属を用いて形成されていることが多いため、蒸気ボイラからの炭酸ガスの影響を受けて腐食が進行しやすい。この腐食は、復水の円滑な回収を妨げる孔空きを復水経路に引き起こす場合があり、また、ボイラ給水において不純物成分となる鉄イオンその他の金属イオンを復水中に溶出させる可能性がある。   Furthermore, softening the make-up water removes the hardness, so scale formation can be suppressed, but at the same time, hydrogen carbonate salts such as sodium hydrogen carbonate are generated due to sodium ions supplied by ion exchange. To do. This bicarbonate is a major component of the acid consumption (pH 4.8) of makeup water. Boiler feed water with high acid consumption (pH 4.8) generates carbon dioxide by decomposition of bicarbonate when heated in a steam boiler, and discharges this carbon dioxide into the condensate path. And since a condensate path | route is often formed using the non-passivation metal similarly to the heat exchanger tube of a steam boiler, it is easy to advance corrosion under the influence of the carbon dioxide gas from a steam boiler. This corrosion may cause a hole in the condensate path that hinders smooth recovery of the condensate, and may cause iron ions and other metal ions, which are impurity components in boiler feed water, to elute into the condensate.

そこで、蒸気ボイラ装置は、補給水の軟水化および脱酸素処理だけでは蒸気ボイラおよび復水経路での腐食の抑制並びに蒸気ボイラでのスケール生成の抑制が困難な事態が発生することを考慮し、通常、ボイラ給水等に対して各種の薬剤を添加している(特許文献1および特許文献2)。   Therefore, in consideration of the fact that the steam boiler apparatus is difficult to suppress corrosion in the steam boiler and the condensate path and to suppress scale generation in the steam boiler only by softening and deoxygenating the makeup water, Usually, various chemical | medical agents are added with respect to boiler feed water etc. (patent document 1 and patent document 2).

特開2003−120904公報、段落[0005]および[0025]JP 2003-120904 A, paragraphs [0005] and [0025]. 特開2004−19970公報、段落[0009]および[0011]JP 2004-19970, paragraphs [0009] and [0011]

しかし、ボイラ給水等に対する薬剤の添加は、蒸気ボイラ装置の運転コストを高める原因となる。また、蒸気ボイラは、蒸気の生成に従ってボイラ水の濃縮が進むため、適時、薬剤濃度管理等の観点からボイラ水の一部を排水し、新たなボイラ給水によりボイラ水を希釈することが多い。この場合、排水するボイラ水は、薬剤による環境汚染を引き起こす可能性があるため、薬剤の分解や分離等の適当な排水処理を施す必要がある。   However, the addition of chemicals to boiler feed water or the like increases the operating cost of the steam boiler device. Further, since steam water is concentrated in accordance with the generation of steam, steam boilers often drain part of boiler water from the viewpoint of chemical concentration management and dilute boiler water with new boiler feed water. In this case, the boiler water to be drained may cause environmental pollution due to the chemical, and therefore it is necessary to perform an appropriate drainage treatment such as decomposition and separation of the chemical.

本発明の目的は、ボイラ給水への薬剤の添加によらずに、蒸気ボイラおよび復水経路での腐食並びに蒸気ボイラでのスケール生成を効果的に抑制することにある。   An object of the present invention is to effectively suppress corrosion in a steam boiler and a condensate path and scale generation in the steam boiler without adding chemicals to boiler feed water.

本発明は、補給水をボイラ給水として貯水タンクに貯留し、貯水タンクからボイラ給水を蒸気ボイラへ供給して加熱することにより発生する蒸気を負荷装置において利用するとともに、蒸気が凝縮して得られる復水を負荷装置から延びる復水経路を通じて貯水タンクへ回収して再利用する蒸気ボイラ装置において、貯水タンクへ補給水を供給するための方法に関するものである。この供給方法は、ナトリウム型陽イオン交換樹脂を有する少なくとも二つの樹脂ユニットを含む樹脂ユニット群から一つの樹脂ユニットを選択し、選択した樹脂ユニットのナトリウム型イオン交換樹脂でのイオン交換により補給水から硬度分を除去する工程Aと、ナノろ過膜および逆浸透膜のうちの一つを用いたクロスフロー型ろ過装置を用い、クロスフロー型ろ過装置からのブロー量を所定ブロー量に設定して硬度分が除去された補給水をろ過処理する工程Bと、クロスフロー型ろ過装置においてろ過処理された補給水を脱酸素装置に所定流量で通過させ、補給水に含まれる溶存酸素を除去する工程Cと、脱酸素装置を通過した補給水を貯水タンクへ供給する工程Dと、工程Aと工程Bとの間において、補給水の硬度分濃度、酸消費量(pH4.8)および水温を測定する工程Eとを含んでいる。   The present invention stores the make-up water as boiler feed water in a water storage tank, uses the steam generated by supplying the boiler feed water from the water storage tank to the steam boiler and heating it in the load device, and is obtained by condensing the steam. The present invention relates to a method for supplying make-up water to a water storage tank in a steam boiler device that collects condensate into a water storage tank through a condensate path extending from a load device and reuses it. In this supply method, one resin unit is selected from a resin unit group including at least two resin units each having a sodium type cation exchange resin, and the selected resin unit is supplied from makeup water by ion exchange with a sodium type ion exchange resin. Using a cross-flow type filtration device that uses one of the nanofiltration membrane and reverse osmosis membrane to remove the hardness component, the blow amount from the cross-flow type filtration device is set to a predetermined blow amount, and the hardness A process B for filtering the makeup water from which the components have been removed, and a process C for removing the dissolved oxygen contained in the makeup water by passing the makeup water filtered in the cross-flow filtration device through the deoxygenation device at a predetermined flow rate. And between the process D for supplying the makeup water that has passed through the deoxygenation device to the water storage tank, and between the process A and the process B, the hardness concentration and the acid consumption (p And a step E of measuring 4.8) and the water temperature.

ここで、工程Eにおいて測定した硬度分濃度が所定濃度を超えたときは樹脂ユニット群において他の樹脂ユニットを選択して工程Aを実行し、かつ、工程Eにおいて測定した酸消費量(pH4.8)が所定値を超えたときは工程Bにおいてクロスフロー型ろ過装置からのブロー量を所定ブロー量よりも多く設定し、かつ、工程Eにおいて測定した水温が所定温度未満のときは工程Cにおいて所定流量未満で補給水を脱酸素装置に通過させる。   Here, when the hardness concentration measured in step E exceeds a predetermined concentration, another resin unit is selected in the resin unit group and step A is executed, and the acid consumption (pH 4. When 8) exceeds a predetermined value, the amount of blow from the cross-flow type filtration device is set to be larger than the predetermined amount in step B, and when the water temperature measured in step E is lower than the predetermined temperature, in step C The make-up water is passed through the deoxygenator at a flow rate less than the predetermined flow rate.

このようなボイラ給水用補給水の供給方法において、補給水は、工程Aにおいて硬度分が除去される。この補給水は、続く工程Bにおいて、塩化物イオンや硫酸イオン等の蒸気ボイラに対する腐食促進作用を有するイオン成分並びに工程Aにおいて生成した炭酸水素塩がナノろ過膜若しくは逆浸透膜により除去された後、工程Cにおいて溶存酸素が除去される。そして、このように処理された補給水は、工程Dにおいて貯水タンクへ供給されて貯留される。この一連の過程において、補給水は、工程Eにおいて、工程Aと工程Bとの間で硬度分濃度、酸消費量(pH4.8)および水温が測定される。   In such a method for supplying boiler water supply water, hardness of the makeup water is removed in step A. In the subsequent process B, the makeup water is obtained after the ionic components having a corrosion promoting action for steam boilers such as chloride ions and sulfate ions and the hydrogen carbonate generated in the process A are removed by the nanofiltration membrane or the reverse osmosis membrane. In step C, dissolved oxygen is removed. And the supplementary water processed in this way is supplied to a water storage tank in the process D, and is stored. In this series of steps, the makeup water is measured in Step E between Hardness A, Hardness Concentration, Acid Consumption (pH 4.8) and Water Temperature in Step E.

ここで、測定した硬度分濃度が所定濃度を超えたとき、すなわち、ナトリウム型陽イオン交換樹脂の破過等の原因のために樹脂ユニットからの補給水において硬度漏れがあったときは、樹脂ユニット群において樹脂ユニットを他のものに切替えて工程Aを実行する。この結果、以後の補給水は、工程Aにおいて他の樹脂ユニットのナトリウム型陽イオン交換樹脂により硬度分が除去されることになり、硬度分がより確実に除去される。   Here, when the measured hardness concentration exceeds a predetermined concentration, that is, when there is a hardness leak in the makeup water from the resin unit due to breakthrough of the sodium-type cation exchange resin, etc., the resin unit Switch the resin unit to another in the group and execute step A. As a result, in the replenishing water thereafter, the hardness component is removed by the sodium cation exchange resin of the other resin unit in the process A, and the hardness component is more reliably removed.

また、測定した酸消費量(pH4.8)が所定値を超えたとき、すなわち、クロスフロー型ろ過装置においてろ過処理される補給水の炭酸水素塩濃度が上昇し、ナノろ過膜若しくは逆浸透膜において炭酸水素塩の除去能力が低下してボイラ給水の酸消費量(pH4.8)が上昇するものと予測されるときは、クロスフロー型ろ過装置からのブロー量を所定ブロー量よりも多く設定して工程Bを実行する。この結果、クロスフロー型ろ過装置においてろ過処理される補給水は、新たに供給される補給水により希釈されて炭酸水素塩濃度が低下する。これにより、クロスフロー型ろ過装置は炭酸水素塩の除去能力の低下が防止され、ろ過処理後の補給水は炭酸水素塩濃度の上昇が抑制されるため、ボイラ給水は、酸消費量(pH4.8)の上昇が抑制される。   In addition, when the measured acid consumption (pH 4.8) exceeds a predetermined value, that is, the bicarbonate concentration of makeup water to be filtered in the cross-flow type filtration device increases, a nanofiltration membrane or a reverse osmosis membrane When it is predicted that the acid consumption (both pH 4.8) of boiler feedwater will increase due to a decrease in the ability to remove bicarbonate, the amount of blow from the cross-flow filter is set to be higher than the predetermined amount Then, process B is executed. As a result, the makeup water that is filtered in the crossflow filtration device is diluted with the newly-supplied makeup water, and the bicarbonate concentration decreases. Thus, the cross-flow type filtration apparatus is prevented from reducing the bicarbonate removal capability, and the makeup water after filtration is prevented from increasing in the bicarbonate concentration. The rise in 8) is suppressed.

さらに、測定した補給水の水温が所定温度未満のとき、すなわち、補給水中の溶存酸素濃度が高まったときは、工程Cにおいて補給水の流量を所定流量未満にする。この結果、補給水は、脱酸素装置での滞留時間が長くなり、溶存酸素がより確実に除去される。   Furthermore, when the measured temperature of the makeup water is lower than the predetermined temperature, that is, when the dissolved oxygen concentration in the makeup water is increased, the flow rate of the makeup water is set to be lower than the predetermined flow rate in Step C. As a result, the make-up water has a longer residence time in the deoxygenation device, and dissolved oxygen is more reliably removed.

この供給方法では、例えば、工程A、B、C、DおよびEを実行しながら、樹脂ユニット群において、工程Aのために選択した樹脂ユニット以外の樹脂ユニットのナトリウム型陽イオン交換樹脂を再生する。このようにすると、工程Aのために使用している樹脂ユニット以外の樹脂ユニットにおいて、ナトリウム型イオン交換樹脂のイオン交換能を高めた状態に設定することができるため、工程Eで測定した硬度分濃度が所定濃度を超えたときは、工程Aにおいて樹脂ユニットを他のものに円滑に切替えることができる。   In this supply method, for example, while performing steps A, B, C, D, and E, in the resin unit group, the sodium cation exchange resin of the resin unit other than the resin unit selected for step A is regenerated. . In this way, the resin unit other than the resin unit used for step A can be set in a state in which the ion-exchange capacity of the sodium-type ion exchange resin is increased. When the concentration exceeds a predetermined concentration, the resin unit can be smoothly switched to another in step A.

また、この供給方法において用いられる脱酸素装置は、通常、補給水の流量を低下させた場合において補給水の滞留時間が長くなる形式のもの、例えば、気体分離膜に補給水を通過させる形式のもの、減圧環境下で補給水を通過させる形式のもの、および、加熱環境下で補給水を通過させる形式のものからなる群から選ばれた一の形式のものである。   In addition, the deoxygenation device used in this supply method is usually of a type in which the retention time of the make-up water becomes long when the flow rate of the make-up water is lowered, for example, a type in which make-up water is passed through the gas separation membrane. One type selected from the group consisting of: a type that allows makeup water to pass under a reduced pressure environment, and a type that allows makeup water to pass under a heating environment.

本発明に係るボイラ給水用補給水の供給方法は、上述の工程を含むため、ボイラ給水への薬剤の添加によらずに、蒸気ボイラおよび復水経路での腐食並びに蒸気ボイラでのスケール生成を効果的に抑制することができる。   Since the method for supplying boiler water supply water according to the present invention includes the above-described steps, corrosion in the steam boiler and the condensate route and scale generation in the steam boiler can be performed without adding chemicals to the boiler feed water. It can be effectively suppressed.

図1を参照して、本発明の実施の一形態に係るボイラ給水用補給水の供給方法を実施可能な蒸気ボイラ装置を説明する。図1において、蒸気ボイラ装置1は、熱交換器、蒸気釜、リボイラ若しくはオートクレーブ等の蒸気使用設備である負荷装置2に対して蒸気を供給するためのものであり、給水装置10、蒸気ボイラ20および復水経路30を主に備えている。   With reference to FIG. 1, the steam boiler apparatus which can implement the supply method of the supplementary water for boiler feed water which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. In FIG. 1, a steam boiler device 1 is for supplying steam to a load device 2 that is a steam using facility such as a heat exchanger, a steam kettle, a reboiler, or an autoclave, and includes a water supply device 10 and a steam boiler 20. And a condensate path 30 is mainly provided.

給水装置10は、蒸気ボイラ20へボイラ給水を供給するためのものであり、ボイラ給水を貯留するための貯水タンク40、ボイラ給水として用いる補給水を貯水タンク40へ供給するための補給経路50および制御装置70を主に備えている。貯水タンク40は、その底部から蒸気ボイラ20へ延びる給水経路41を有している。給水経路41は、蒸気ボイラ20に連絡しており、貯水タンク40内に貯留されたボイラ給水を蒸気ボイラ20へ送り出すための給水ポンプ42を有している。   The water supply device 10 is for supplying boiler feed water to the steam boiler 20, a storage tank 40 for storing boiler feed water, a supply path 50 for supplying makeup water used as boiler supply water to the storage tank 40, and A control device 70 is mainly provided. The water storage tank 40 has a water supply path 41 extending from the bottom to the steam boiler 20. The water supply path 41 communicates with the steam boiler 20, and has a water supply pump 42 for sending the boiler water stored in the water storage tank 40 to the steam boiler 20.

補給経路50は、注水路51を有している。この注水路51は、水道水、工業用水若しくは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(図示せず)から貯水タンク40へ補給水を供給するためのものであり、貯水タンク40へ向けて前処理装置52、軟水化装置53、予備ろ過装置54、クロスフロー型ろ過装置55および脱酸素装置56をこの順に有している。また、注水路51において、予備ろ過装置54とクロスフロー型ろ過装置55との間には、硬度分センサ57、酸消費量(pH4.8)センサ58および水温センサ59が配置されている。さらに、注水路51は、クロスフロー型ろ過装置55と脱酸素装置56との間において、流量調節弁60を有している。   The supply path 50 has a water injection path 51. This water injection channel 51 is for supplying makeup water to a water storage tank 40 from a raw water tank (not shown) in which raw water supplied from a water source such as tap water, industrial water or groundwater is stored. A pretreatment device 52, a water softening device 53, a preliminary filtration device 54, a cross flow filtration device 55, and a deoxygenation device 56 are provided in this order toward the tank 40. Further, in the water injection channel 51, a hardness sensor 57, an acid consumption (pH 4.8) sensor 58, and a water temperature sensor 59 are disposed between the preliminary filtration device 54 and the crossflow filtration device 55. Further, the water injection channel 51 has a flow rate control valve 60 between the crossflow filtration device 55 and the deoxygenation device 56.

前処理装置52は、原水タンクからの補給水中に溶存している次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を吸着可能な活性炭が充填されたろ過装置であり、原水から次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を除去するためのものである。   The pretreatment device 52 is a filtration device filled with activated carbon capable of adsorbing an oxidizing agent such as sodium hypochlorite dissolved in makeup water from the raw water tank, and oxidizes sodium hypochlorite from raw water. It is for removing an agent.

軟水化装置53は、図2に示すように、第一樹脂ユニット61aおよび第二樹脂ユニット61bの二つの樹脂ユニットからなる樹脂ユニット群61を備えている。この軟水化装置53において、注水路51は、切替弁62により第一経路51aと第二経路51bとの二つの経路に分岐しており、第一経路51aが第一樹脂ユニット61aに連絡し、第二経路51bが第二樹脂ユニット61bに連絡している。そして、第一経路51aと第二経路51bとは、各樹脂ユニット61a,61bの下流側で合流して一体化しており、予備ろ過装置54へ延びている。   As shown in FIG. 2, the water softening device 53 includes a resin unit group 61 including two resin units, a first resin unit 61a and a second resin unit 61b. In the water softening device 53, the water injection path 51 is branched into two paths, a first path 51a and a second path 51b, by the switching valve 62, and the first path 51a communicates with the first resin unit 61a. The second path 51b communicates with the second resin unit 61b. The first path 51 a and the second path 51 b merge together at the downstream side of the resin units 61 a and 61 b and extend to the preliminary filtration device 54.

ここで、各樹脂ユニット61a,61bには、ナトリウム型陽イオン交換樹脂が充填されている。ナトリウム型陽イオン交換樹脂は、前処理装置52において処理された補給水に含まれる硬度分、すなわち、カルシウムイオンおよびマグネシウムイオンをナトリウムイオンに置換し、補給水を軟化水へ変換するためのものである。また、切替弁62は、電磁弁であり、注水路51を第一経路51a若しくは第二経路51bのいずれかに選択するためのものである。   Here, each resin unit 61a, 61b is filled with sodium-type cation exchange resin. The sodium-type cation exchange resin is for replacing the hardness component contained in the makeup water treated in the pretreatment device 52, that is, calcium ions and magnesium ions with sodium ions, and converting the makeup water into softened water. is there. The switching valve 62 is an electromagnetic valve and is used to select the water injection path 51 as either the first path 51a or the second path 51b.

この軟水化装置53において、第一樹脂ユニット61aおよび第二樹脂ユニット61bは着脱可能であり、ナトリウム型陽イオン交換樹脂を交換することができる。   In the water softening device 53, the first resin unit 61a and the second resin unit 61b are detachable, and the sodium-type cation exchange resin can be exchanged.

予備ろ過装置54は、軟水化装置53で軟水化された補給水中に混入している懸濁物質やゴミ等の固形物を除去するためのものであり、固形物をろ過して分離するためのワインドフイルタ、プリーツフイルタ若しくはメッシュフイルタ等のろ過材(図示せず)を備えている。   The preliminary filtration device 54 is for removing solid substances such as suspended substances and dust mixed in the makeup water softened by the water softening device 53, and for filtering and separating the solid matter. A filter medium (not shown) such as a wind filter, a pleated filter or a mesh filter is provided.

クロスフロー型ろ過装置55は、予備ろ過装置54において処理された補給水に含まれる各種の溶解成分、すなわち、各種のイオン成分や低分子量物質をろ過して分離するためのものであり、図3に示すように、加圧ポンプ80と、当該加圧ポンプ80の下流側に配置されたろ過膜モジュール81とを主に備えており、ろ過膜モジュール81には、処理液路82、入水路83および濃縮液路84が接続されている。   The cross-flow filtration device 55 is for filtering and separating various dissolved components contained in the makeup water treated in the preliminary filtration device 54, that is, various ionic components and low molecular weight substances. As shown in FIG. 2, the pressure pump 80 and a filtration membrane module 81 disposed downstream of the pressure pump 80 are mainly provided. The filtration membrane module 81 includes a treatment liquid channel 82 and a water inlet channel 83. And the concentrated liquid path 84 is connected.

ろ過膜モジュール81では、入水路83から補給水が導入されると、処理液路82からろ過処理された補給水が流出するとともに、濃縮液路84から濃縮された補給水が流出するように構成されている。さらに、濃縮液路84は、排水路85と還流路86とに分岐しており、当該還流路86は、加圧ポンプ80の上流側の入水路83と接続されている。排水路85は、補給水の排水量、すなわちブロー量を制御するためのブロー制御弁87を有している。   The filtration membrane module 81 is configured such that when makeup water is introduced from the inlet channel 83, the makeup water filtered out from the treatment liquid channel 82 and the concentrated makeup water from the concentrate channel 84 flow out. Has been. Further, the concentrated liquid path 84 is branched into a drainage path 85 and a reflux path 86, and the reflux path 86 is connected to a water inlet path 83 on the upstream side of the pressurizing pump 80. The drainage channel 85 has a blow control valve 87 for controlling the drainage amount of makeup water, that is, the blow amount.

ろ過膜モジュール81は、補給水に含まれる溶解成分をろ過するためのろ過膜(図示せず)を備えている。ここで用いられるろ過膜は、ナノろ過膜である。ナノろ過膜は、一般にNF(Nanofiltration)膜と呼称されている、ポリアミド系やポリエーテル系等の合成高分子を用いて形成されたものであり、AMST(Association of Membrance Separation Technology)規格のAMST−002において、「操作圧力1.5MPaで使用され、除去率90%以上を示す分離対象物質の分子量範囲が200〜1,000を示し、試験液の塩化ナトリウム濃度が500〜2,000mg/リットルで、操作圧力が0.3〜1.5MPaの評価条件の下で塩化ナトリウム除去率が5%以上、93%未満の膜」と定義されているものである。因みに、ナノろ過膜は、各社から市販されており、容易に入手することができる。   The filtration membrane module 81 includes a filtration membrane (not shown) for filtering dissolved components contained in the makeup water. The filtration membrane used here is a nanofiltration membrane. The nanofiltration membrane is formed using a synthetic polymer such as a polyamide-based or polyether-based material that is generally referred to as an NF (Nanofiltration) membrane, and is an AMST (Association of Membrane Separation Technology) standard AMST- 002, “The molecular weight range of the separation target substance used at an operating pressure of 1.5 MPa and showing a removal rate of 90% or more shows 200 to 1,000, and the sodium chloride concentration of the test solution is 500 to 2,000 mg / liter. , A membrane having a sodium chloride removal rate of 5% or more and less than 93% under an evaluation condition of an operating pressure of 0.3 to 1.5 MPa ”. Incidentally, nanofiltration membranes are commercially available from various companies and can be easily obtained.

ろ過膜モジュール81において、ナノろ過膜は、各種の形状で用いられる。すなわち、ナノろ過膜は、平膜型、中空糸膜型、管状型およびノモリス型などの各種の形状で用いられる。   In the filtration membrane module 81, the nanofiltration membrane is used in various shapes. That is, the nanofiltration membrane is used in various shapes such as a flat membrane type, a hollow fiber membrane type, a tubular type, and a Nomoris type.

処理液路82は、ろ過膜モジュール81から延びており、ろ過膜モジュール81においてろ過された補給水を脱酸素装置56へ供給するためのものである。   The treatment liquid path 82 extends from the filtration membrane module 81 and is for supplying makeup water filtered in the filtration membrane module 81 to the deoxygenation device 56.

脱酸素装置56は、クロスフロー型ろ過装置55においてろ過処理された補給水中の溶存酸素を除去するためのものであり、通過する補給水の滞留時間が長いほど脱酸素能力が高まる形式のもの、例えば、補給水を気体分離膜に通過させて溶存酸素を除去する形式のもの(例えば、中空糸状の気体分離膜の外部を減圧しながら内部に補給水を通過させて溶存酸素を除去する形式のもの)、補給水を減圧環境下で通過させて溶存酸素を除去する形式のもの、若しくは、補給水を加熱しながら通過させて溶存酸素を除去する形式のものなどの公知の各種の形式のものが用いられる。   The deoxygenation device 56 is for removing dissolved oxygen in the make-up water filtered in the cross-flow type filter device 55, and the deoxygenation capability increases as the residence time of the make-up water passing through increases. For example, a type in which make-up water is passed through a gas separation membrane to remove dissolved oxygen (for example, a form in which make-up water is passed through the inside of the hollow fiber-like gas separation membrane while depressurizing the outside to remove dissolved oxygen. In a variety of types, such as a type that removes dissolved oxygen by passing make-up water under reduced pressure, or a type that removes dissolved oxygen by passing make-up water while heating Is used.

硬度分センサ57は、予備ろ過装置54からの補給水に含まれる硬度分濃度を測定するためのものであり、例えば、比色式、電極式若しくは滴定式などのセンサである。酸消費量(pH4.8)センサ58は、予備ろ過装置54からの補給水の酸消費量(pH4.8)を測定するためのものであり、例えば、比色式、電極式若しくは滴定式などのセンサである。水温センサ59は、予備ろ過装置54からの補給水の水温を測定するためのものであり、例えば、サーミスタ、熱電対若しくは測温抵抗体などのセンサである。   The hardness component sensor 57 is for measuring the concentration of hardness component contained in the makeup water supplied from the preliminary filtration device 54, and is, for example, a colorimetric type, electrode type or titration type sensor. The acid consumption (pH 4.8) sensor 58 is for measuring the acid consumption (pH 4.8) of makeup water from the preliminary filtration device 54. For example, a colorimetric type, an electrode type or a titration type is used. Sensor. The water temperature sensor 59 is for measuring the temperature of the makeup water supplied from the preliminary filtration device 54, and is, for example, a sensor such as a thermistor, a thermocouple, or a resistance temperature detector.

流量調節弁60は、電磁弁であり、クロスフロー型ろ過装置55から脱酸素装置56へ流れる補給水の流量を任意に調節可能なものである。   The flow rate adjustment valve 60 is an electromagnetic valve, and can arbitrarily adjust the flow rate of makeup water flowing from the crossflow filtration device 55 to the deoxygenation device 56.

制御装置70は、硬度分センサ57、酸消費量(pH4.8)センサ58および水温センサ59によりそれぞれ測定された硬度分情報、酸消費量(pH4.8)情報および水温情報に基づき、切替弁62、ブロー制御弁87および流量調節弁60を制御するためのものである。   The control device 70 switches the switching valve based on the hardness content information, the acid consumption (pH 4.8) information, and the water temperature information measured by the hardness sensor 57, the acid consumption (pH 4.8) sensor 58, and the water temperature sensor 59, respectively. 62, for controlling the blow control valve 87 and the flow control valve 60.

蒸気ボイラ20は、貫流ボイラであり、図4に示すように、給水経路41から供給されるボイラ給水を貯留可能な環状の貯留部21、貯留部21から起立する多数の伝熱管22(図4では二本のみ示している)、伝熱管22の上端部に設けられた環状のヘッダ23、ヘッダ23から負荷装置2へ延びる蒸気供給路24およびバーナーなどの燃焼装置25を主に備えている。燃焼装置25は、ヘッダ23側から貯留部21方向へ燃焼ガスを放射し、伝熱管22を加熱可能である。   The steam boiler 20 is a once-through boiler, and as shown in FIG. 4, an annular storage portion 21 capable of storing boiler feed water supplied from a water supply path 41, and a large number of heat transfer tubes 22 rising from the storage portion 21 (FIG. 4). Only two are shown), and mainly includes an annular header 23 provided at the upper end of the heat transfer tube 22, a steam supply passage 24 extending from the header 23 to the load device 2, and a combustion device 25 such as a burner. The combustion device 25 can radiate combustion gas from the header 23 side toward the storage portion 21 to heat the heat transfer tube 22.

伝熱管22は、非不動態化金属を用いて形成されている。非不動態化金属は、中性水溶液中において自然には不動態化しない金属をいい、通常はステンレス鋼、チタン、アルミニウム、クロム、ニッケルおよびジルコニウム等を除く金属である。具体的には、炭素鋼、鋳鉄、銅および銅合金等である。なお、炭素鋼は、中性水溶液中においても、高濃度のクロム酸イオンの存在下では不動態化する場合があるが、この不動態化はクロム酸イオンの影響によるものであって中性水溶液中での自然な不動態化とは言い難い。したがって、炭素鋼は、ここでの非不動態化金属の範疇に属する。また、銅および銅合金は、電気化学列(emf series)が貴な位置にあるため、通常は水分の影響による腐食が生じ難い金属と考えられているが、中性水溶液中において自然に不動態化するものではないので、非不動態化金属の範疇に属する。   The heat transfer tube 22 is formed using a non-passivated metal. A non-passivated metal refers to a metal that does not passivate naturally in a neutral aqueous solution, and is usually a metal other than stainless steel, titanium, aluminum, chromium, nickel, zirconium, and the like. Specifically, carbon steel, cast iron, copper, copper alloy, and the like. Carbon steel may be passivated in the presence of a high concentration of chromate ions even in a neutral aqueous solution. This passivation is due to the influence of chromate ions, and the neutral aqueous solution. It's hard to say that it's a natural passivation inside. Therefore, carbon steel belongs to the category of non-passivated metals here. In addition, copper and copper alloys are considered to be metals that are unlikely to corrode due to the influence of moisture due to their noble position in the electrochemical column (emf series), but they are naturally passive in neutral aqueous solutions. Since it does not become a non-passivated metal, it belongs to the category of non-passivated metals.

復水経路30は、伝熱管22と同じく非不動態化金属を用いて形成されており、負荷装置2から貯水タンク40へ延びている。また、復水経路30は、スチームトラップ31を有している。スチームトラップ31は、蒸気と水とを分離するためのものである。復水経路30の先端部は、通常、貯水タンク40内に貯留されたボイラ給水に対して空気を巻き込まないようにするため、ボイラ給水内に配置されているのが好ましく、貯水タンク40の底部近傍に配置されているのが特に好ましい。   The condensate path 30 is formed using a non-passivated metal like the heat transfer tube 22, and extends from the load device 2 to the water storage tank 40. In addition, the condensate path 30 has a steam trap 31. The steam trap 31 is for separating steam and water. The tip of the condensate passage 30 is preferably disposed in the boiler feed water in order to prevent air from being normally involved in the boiler feed water stored in the water storage tank 40. It is particularly preferable that they are arranged in the vicinity.

次に、ボイラ給水用補給水の供給方法に触れながら、上述の蒸気ボイラ装置1の運転方法を説明する。ここで、制御装置70は、初期状態において、切替弁62を第一経路51a側に切替えており、また、クロスフロー型ろ過装置55からのブロー量が所定ブロー量Xになるようブロー制御弁87を設定しており、さらに、クロスフロー型ろ過装置55から脱酸素装置56へ流れる補給水の流量が所定流量Yになるよう流量調節弁60を設定しているものとする。   Next, the operation method of the above steam boiler apparatus 1 will be described while touching the supply method of boiler water supply water. Here, in the initial state, the control device 70 switches the switching valve 62 to the first path 51a side, and the blow control valve 87 so that the blow amount from the crossflow filtration device 55 becomes the predetermined blow amount X. Further, the flow rate adjustment valve 60 is set so that the flow rate of the makeup water flowing from the crossflow filtration device 55 to the deoxygenation device 56 becomes the predetermined flow rate Y.

蒸気ボイラ装置1の運転時には、原水タンクから注水路51を通じて貯水タンク40へ補給水を供給し、この補給水をボイラ給水として貯水タンク40に貯留する。   During operation of the steam boiler device 1, makeup water is supplied from the raw water tank to the water storage tank 40 through the water injection channel 51, and this makeup water is stored in the water storage tank 40 as boiler feed water.

この際、原水タンクからの補給水は、先ず、注水路51を通じて前処理装置52へ供給され、そこで上述の酸化剤が活性炭により吸着除去される。続いて、前処理装置52からの補給水は、軟水化装置53へ流れる。軟水化装置53へ流れた補給水は、切替弁62を経由して第一経路51aへ流れ、第一樹脂ユニット61aを通過する。これにより、補給水に含まれる硬度分は、ナトリウム型陽イオン交換樹脂によりナトリウムイオンとイオン交換され、硬度分が除去された軟化水になる。この軟化水は、イオン交換によりナトリウムイオンが供給された結果として生成する、酸消費量(pH4.8)成分、すなわち炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素塩を含むことになる。   At this time, the makeup water from the raw water tank is first supplied to the pretreatment device 52 through the water injection channel 51, where the oxidant is adsorbed and removed by the activated carbon. Subsequently, makeup water from the pretreatment device 52 flows to the water softening device 53. The makeup water that has flowed to the water softening device 53 flows to the first path 51a via the switching valve 62 and passes through the first resin unit 61a. Thereby, the hardness component contained in the makeup water is ion-exchanged with sodium ions by the sodium-type cation exchange resin, and becomes softened water from which the hardness component has been removed. This softened water contains an acid consumption (pH 4.8) component, that is, a hydrogen carbonate such as sodium hydrogen carbonate, which is generated as a result of supplying sodium ions by ion exchange.

因みに、軟水化装置53において用いられるナトリウム型陽イオン交換樹脂は、酸化剤の影響により劣化してイオン交換能が低下しやすいが、この実施の形態において軟水化装置53へ供給される補給水は、前処理装置52において酸化剤が除去されているため、ナトリウム型陽イオン交換樹脂を劣化させにくい。したがって、軟水化装置53は、長期間に渡って安定的に補給水を軟水化することができる。   Incidentally, the sodium-type cation exchange resin used in the water softening device 53 is easily deteriorated due to the influence of the oxidizing agent, and the ion exchange capacity tends to be lowered. In this embodiment, the makeup water supplied to the water softening device 53 Since the oxidizing agent is removed in the pretreatment device 52, the sodium-type cation exchange resin is hardly deteriorated. Therefore, the water softening device 53 can soften the makeup water stably over a long period of time.

軟水化装置53において軟化水となった補給水は、次に、予備ろ過装置54でのろ過処理により懸濁物質やゴミ等の固形物が除去された後、クロスフロー型ろ過装置55においてさらにろ過処理される。クロスフロー型ろ過装置55において、予備ろ過装置54からの補給水は、加圧ポンプ80によって入水路83を通じてろ過膜モジュール81へ連続的に供給される。供給された補給水は、一部がろ過膜を透過して処理液路82へ流出し、残余がろ過膜を透過せずに濃縮液路84へ流出する。さらに、濃縮液路84へ流出した補給水は、一部が排水路85を介して系外へブローされ、残余が還流路86を介して入水路83へ還流される。このため、ろ過膜モジュール81へ供給された補給水は、一部が濃縮されながら装置内で循環することになる。   The make-up water that has become softened in the water softening device 53 is then filtered in the pre-filtering device 54 to remove suspended solids and solids such as dust, and then further filtered in the cross-flow filter 55. It is processed. In the cross-flow filtration device 55, makeup water from the preliminary filtration device 54 is continuously supplied to the filtration membrane module 81 through the water inlet 83 by the pressurizing pump 80. Part of the supplied makeup water passes through the filtration membrane and flows out to the treatment liquid path 82, and the remainder flows out to the concentrated liquid path 84 without passing through the filtration membrane. Further, part of the makeup water that has flowed out to the concentrate channel 84 is blown out of the system via the drainage channel 85, and the remainder is returned to the inlet channel 83 via the reflux channel 86. For this reason, the replenishing water supplied to the filtration membrane module 81 circulates in the apparatus while being partially concentrated.

ろ過膜を透過する補給水は、ろ過膜によりろ過される。これにより、補給水は、蒸気ボイラ20の伝熱管22等を腐食させる原因となる塩化物イオン(Cl)や硫酸イオン(SO 2−)等のイオン成分(以下、「腐食促進イオン成分」という場合がある)並びに軟水化装置53において生成した炭酸水素塩が除去される。 The makeup water that permeates the filtration membrane is filtered by the filtration membrane. Accordingly, the makeup water is an ion component such as chloride ion (Cl ) or sulfate ion (SO 4 2− ) (hereinafter “corrosion promoting ion component”) that causes the heat transfer tube 22 of the steam boiler 20 to corrode. In addition, the hydrogen carbonate generated in the water softening device 53 is removed.

因みに、予備ろ過装置54からの補給水は前処理装置52において酸化剤が除去されており、しかも、予備ろ過装置54において固形物が除去されているため、クロスフロー型ろ過装置55のろ過膜は、酸化による劣化が生じにくく、目詰まりを起こしにくい。したがって、クロスフロー型ろ過装置55は、長期間に渡って安定的に補給水から上述のような腐食促進イオン成分や炭酸水素塩を除去することができる。   Incidentally, since the oxidant is removed from the replenishing water from the preliminary filtration device 54 by the pretreatment device 52 and the solid matter is removed by the preliminary filtration device 54, the filtration membrane of the crossflow filtration device 55 is Deterioration due to oxidation hardly occurs, and clogging hardly occurs. Therefore, the crossflow filtration device 55 can stably remove the above-described corrosion promoting ion components and hydrogen carbonate from the makeup water over a long period of time.

クロスフロー型ろ過装置55においてろ過処理された補給水は、処理液路82を通じてクロスフロー型ろ過装置55外へ流れ、続いて脱酸素装置56において脱酸素処理される。これにより、補給水は、蒸気ボイラ20の伝熱管22等の腐食、特に孔食を促進する溶存酸素が除去される。   The makeup water filtered by the crossflow filtration device 55 flows out of the crossflow filtration device 55 through the treatment liquid path 82, and subsequently deoxygenated by the deoxygenation device 56. Thereby, the dissolved oxygen which accelerates | stimulates corrosion, especially pitting corrosion of the heat exchanger tube 22 of the steam boiler 20, etc. is removed from makeup water.

以上の結果、貯水タンク40には、脱酸素装置56において処理された補給水、すなわち、脱酸素処理されかつ腐食促進イオン成分および炭酸水素塩が除去された軟化水がボイラ給水として貯留されることになる。   As a result of the above, in the water storage tank 40, makeup water treated in the deoxygenation device 56, that is, softened water that has been deoxygenated and from which the corrosion-promoting ionic components and bicarbonate have been removed is stored as boiler feed water. become.

貯水タンク40に補給水が貯留された状態で給水ポンプ42を作動させると、貯水タンク40に貯留された補給水、すなわちボイラ給水は、給水経路41を通じて蒸気ボイラ20へ供給される。蒸気ボイラ20へ供給されたボイラ給水は、貯留部21においてボイラ水として貯留される。このボイラ水は、各伝熱管22を通じて燃焼装置25により加熱されながら各伝熱管22内を上昇し、徐々に蒸気になる。そして、各伝熱管22内において生成した蒸気は、ヘッダ23において集められ、蒸気供給路24を通じて負荷装置2へ供給される。   When the water supply pump 42 is operated in a state where makeup water is stored in the water storage tank 40, the makeup water stored in the water storage tank 40, that is, boiler water supply, is supplied to the steam boiler 20 through the water supply path 41. Boiler feed water supplied to the steam boiler 20 is stored as boiler water in the storage unit 21. The boiler water rises in the heat transfer tubes 22 while being heated by the combustion device 25 through the heat transfer tubes 22 and gradually becomes steam. Then, the steam generated in each heat transfer tube 22 is collected in the header 23 and supplied to the load device 2 through the steam supply path 24.

負荷装置2へ供給された蒸気は、負荷装置2を通過して復水経路30へ流れ、そこで潜熱を失って一部が凝縮水に変わり、スチームトラップ31において蒸気と水とが分離されて高温の復水になる。このようにして生成した復水は、復水経路30を通じて貯水タンク40へ回収され、貯水タンク40に貯留された補給水と混合されてボイラ給水として再利用される。この際、貯水タンク40に貯留されたボイラ給水は、高温の復水により加熱されるので、蒸気ボイラ20での加熱負担が軽減される。したがって、蒸気ボイラ装置1は、蒸気ボイラ20を稼動するための燃料コストを抑制することができ、経済的に運転することができる。   The steam supplied to the load device 2 flows through the load device 2 to the condensate passage 30 where it loses latent heat and partly changes to condensed water, and the steam and water are separated in the steam trap 31 so that the temperature is high. It becomes the condensate. The condensate thus generated is collected into the water storage tank 40 through the condensate path 30 and mixed with the makeup water stored in the water storage tank 40 to be reused as boiler feed water. At this time, since the boiler feed water stored in the water storage tank 40 is heated by the high-temperature condensate, the heating burden on the steam boiler 20 is reduced. Therefore, the steam boiler apparatus 1 can suppress the fuel cost for operating the steam boiler 20, and can be operated economically.

上述のような蒸気ボイラ装置1の運転中において、蒸気ボイラ20内でボイラ水として貯留されるボイラ給水は、伝熱管22の内面等に接触する。一般に、非不動態化金属からなる伝熱管22等は、ボイラ水の影響を受けて腐食が進行しやすい。しかし、この実施の形態では、ボイラ給水において溶存酸素および腐食促進イオン成分が除去されているため、蒸気ボイラ20は、伝熱管22等の腐食、特に、局部的な腐食である孔食および減肉的な腐食の進行が抑制される。   During operation of the steam boiler device 1 as described above, boiler feed water stored as boiler water in the steam boiler 20 contacts the inner surface of the heat transfer tube 22 and the like. In general, the heat transfer tube 22 or the like made of a non-passivated metal is susceptible to corrosion due to the influence of boiler water. However, in this embodiment, since dissolved oxygen and corrosion accelerating ion components are removed from the boiler feed water, the steam boiler 20 is corrosive to the heat transfer tubes 22 and the like, particularly pitting corrosion and thinning which are local corrosion. Progress of general corrosion is suppressed.

また、この蒸気ボイラ装置1において、蒸気ボイラ20へ供給されるボイラ給水は、硬度分が除去された軟化水であるため、伝熱管22は、スケールの付着も併せて抑制される。   Moreover, in this steam boiler apparatus 1, since the boiler feed water supplied to the steam boiler 20 is softened water from which the hardness has been removed, the heat transfer tube 22 is also restrained from adhering to the scale.

さらに、蒸気ボイラ20内でボイラ水として貯留されるボイラ給水は、炭酸水素塩が除去されているため、加熱時において、復水経路30の腐食原因となる炭酸ガスを発生しにくい。このため、この蒸気ボイラ装置1では、復水経路30の腐食も併せて抑制される。   Furthermore, since the hydrogen carbonate is removed from the boiler feed water stored as boiler water in the steam boiler 20, it is difficult to generate carbon dioxide that causes corrosion of the condensate path 30 during heating. For this reason, in this steam boiler apparatus 1, corrosion of the condensate path 30 is also suppressed.

蒸気ボイラ装置1の運転中において、硬度分センサ57、酸消費量(pH4.8)センサ58および水温センサ59は、常時、予備ろ過装置54からクロスフロー型ろ過装置55へ流れる補給水の硬度分濃度、酸消費量(pH4.8)および水温をそれぞれ計測する。補給水の硬度分濃度を硬度分センサ57で計測するのは、軟水化装置53での補給水の処理状況、すなわち軟水化状況を確認することを目的としている。また、補給水の酸消費量(pH4.8)を酸消費量(pH4.8)センサ58で計測するのは、軟水化装置53からの補給水に含まれる炭酸水素塩量の大小を判定することを目的としている。さらに、補給水の水温を水温センサ59で計測するのは、補給水に含まれる溶存酸素量の大小を予測することを目的としている。補給水は、水温が低いほど溶存酸素の溶解度が高く、溶存酸素量が多くなるため、水温によって溶存酸素量の大小傾向を予測することができる。   During the operation of the steam boiler device 1, the hardness component sensor 57, the acid consumption (pH 4.8) sensor 58, and the water temperature sensor 59 are always the hardness component of the makeup water that flows from the preliminary filtration device 54 to the crossflow filtration device 55. Concentration, acid consumption (pH 4.8) and water temperature are each measured. The purpose of measuring the hardness concentration of the makeup water with the hardness sensor 57 is to confirm the treatment status of the makeup water in the water softening device 53, that is, the water softening status. Further, the acid consumption (pH 4.8) of the makeup water is measured by the acid consumption (pH 4.8) sensor 58 to determine the amount of bicarbonate contained in the makeup water from the water softening device 53. The purpose is that. Furthermore, the purpose of measuring the temperature of the makeup water with the water temperature sensor 59 is to predict the amount of dissolved oxygen contained in the makeup water. In the makeup water, the lower the water temperature, the higher the solubility of dissolved oxygen and the more dissolved oxygen amount. Therefore, the tendency of the dissolved oxygen amount can be predicted by the water temperature.

硬度分センサ57により計測された補給水の硬度分濃度が予め設定した所定濃度Zを超えたとき、軟水化装置53の第一樹脂ユニット61aにおいてナトリウム型陽イオン交換樹脂の破過(イオン交換能の低下)などの異常が発生しているものと判断することができるため、制御装置70は、切替弁62を作動させ、注水路51を第一経路51aから第二経路51bへ切替える。これにより、前処理装置52からの補給水は、第二経路51bへ流れて第二樹脂ユニット61bへ供給され、そのナトリウム型陽イオン交換樹脂によりイオン交換処理される。   When the hardness concentration of make-up water measured by the hardness sensor 57 exceeds a predetermined concentration Z set in advance, the breakthrough of the sodium-type cation exchange resin (ion exchange capacity) in the first resin unit 61a of the water softening device 53. Therefore, the control device 70 operates the switching valve 62 to switch the water injection path 51 from the first path 51a to the second path 51b. Thereby, the makeup water from the pretreatment device 52 flows to the second path 51b and is supplied to the second resin unit 61b, and is subjected to ion exchange treatment with the sodium-type cation exchange resin.

注水路51が第二経路51bへ切替えられている間、軟水化装置53から第一樹脂ユニット61aを取り外し、ナトリウム型陽イオン交換樹脂を新たなものに交換する。このようにしておくと、第二樹脂ユニット61bの使用時において硬度分センサ57により測定される補給水の硬度分濃度が予め設定した所定濃度Zを超えたとき、制御装置70により注水路51を第二経路51bから第一経路51aへ切替えることで、ナトリウム型イオン交換樹脂が交換された第一樹脂ユニット61aにより補給水をイオン交換処理することができる。このように、樹脂ユニット群61において選択された樹脂ユニット(すなわち、使用中の樹脂ユニット)以外の樹脂ユニットに充填されたナトリウム型陽イオン交換樹脂を不使用中に交換しておくと、補給水の硬度分濃度が予め設定した所定濃度Zを超えたときに、切替弁62の切替えにより樹脂ユニットを他方のものに速やかに変更することができる。したがって、補給水は、軟水化装置53において、より確実に軟水化される。この結果、貯水タンク40には硬度分の少ない補給水がボイラ給水として貯留されることになるので、蒸気ボイラ20は、ボイラ給水に対して薬剤を添加しなくても、スケールの生成が効果的に抑制される。   While the water injection channel 51 is switched to the second channel 51b, the first resin unit 61a is removed from the water softening device 53, and the sodium-type cation exchange resin is replaced with a new one. In this way, when the hardness concentration of the make-up water measured by the hardness sensor 57 exceeds the predetermined concentration Z set in advance when the second resin unit 61b is used, the controller 70 causes the water injection channel 51 to be set. By switching from the second path 51b to the first path 51a, the first resin unit 61a in which the sodium-type ion exchange resin has been replaced can be subjected to ion exchange treatment of the makeup water. As described above, if the sodium-type cation exchange resin filled in the resin unit other than the resin unit selected in the resin unit group 61 (that is, the resin unit in use) is replaced while it is not in use, makeup water is supplied. When the hardness component concentration exceeds a predetermined concentration Z set in advance, the resin unit can be quickly changed to the other one by switching the switching valve 62. Therefore, the makeup water is softened more reliably in the water softening device 53. As a result, in the water storage tank 40, makeup water having a low hardness is stored as boiler feed water. Therefore, the steam boiler 20 can generate scale effectively without adding chemicals to the boiler feed water. To be suppressed.

また、酸消費量(pH4.8)センサ58により測定された補給水の酸消費量(pH4.8)が所定値Qを超えるとき、軟水化装置53からの補給水は、炭酸水素塩量が多いものと判定することができる。そこで、制御装置70は、ブロー制御弁87を制御し、クロスフロー型ろ過装置55内で循環中の補給水のブロー量を所定ブロー量Xよりも多く設定する。これにより、ろ過膜モジュール81では、新たに供給される補給水量が増加し、循環中の補給水が希釈されるため、ろ過処理される補給水における炭酸水素塩濃度が低下する。この結果、ろ過膜を通過する炭酸水素塩量が減少し、クロスフロー型ろ過装置55から脱酸素装置56へ供給される補給水は炭酸水素塩濃度の上昇が回避される。したがって、蒸気ボイラにおいて炭酸ガスの発生が抑制されるため、ボイラ給水に対して薬剤を添加しなくても、復水経路30の腐食が抑制される。   When the acid consumption (pH 4.8) measured by the acid consumption (pH 4.8) sensor 58 exceeds a predetermined value Q, the makeup water from the water softening device 53 has a bicarbonate amount. It can be determined that there are many. Therefore, the control device 70 controls the blow control valve 87 and sets the blow amount of the makeup water circulating in the cross flow filtration device 55 to be larger than the predetermined blow amount X. As a result, in the filtration membrane module 81, the amount of newly supplied makeup water is increased and the circulating makeup water is diluted, so that the bicarbonate concentration in the makeup water to be filtered decreases. As a result, the amount of bicarbonate passing through the filtration membrane is reduced, and the makeup water supplied from the crossflow filtration device 55 to the deoxygenation device 56 is prevented from rising in the bicarbonate concentration. Therefore, since the generation of carbon dioxide gas is suppressed in the steam boiler, corrosion of the condensate passage 30 is suppressed without adding chemicals to the boiler feed water.

酸消費量(pH4.8)センサ58により測定された補給水の酸消費量(pH4.8)が所定値Q以下に復帰したとき、制御装置70は、ブロー制御弁87を制御し、クロスフロー型ろ過装置55からのブロー量を所定ブロー量Xに復帰させる。この結果、蒸気ボイラ装置1は、補給水の無駄を最小限に抑制することができ、経済的な運転が可能になる。   When the acid consumption (pH 4.8) measured by the acid consumption (pH 4.8) sensor 58 returns to the predetermined value Q or less, the control device 70 controls the blow control valve 87 to cross-flow. The blow amount from the mold filtration device 55 is returned to the predetermined blow amount X. As a result, the steam boiler device 1 can suppress the waste of make-up water to the minimum, and can be economically operated.

さらに、水温センサ59により測定された補給水の水温が所定水温T未満になったとき、補給水は溶存酸素量が高まり脱酸素装置56での脱酸素処理不足が予想されることになる。そこで、制御装置70は、流量調節弁60を制御し、クロスフロー型ろ過装置55から脱酸素装置56へ流れる補給水の流量を所定流量Y未満に低下させる。この結果、脱酸素装置56は、補給水の流通速度が低下し、補給水の滞留時間が長くなるため、補給水中の溶存酸素の除去能力が高まる。したがって、貯水タンク40は、補給水の水温が低下しても、溶存酸素量の少ない補給水が供給されることになる。   Further, when the water temperature of the make-up water measured by the water temperature sensor 59 becomes lower than the predetermined water temperature T, the amount of dissolved oxygen in the make-up water is increased, and it is expected that the deoxygenation process in the deoxygenator 56 is insufficient. Therefore, the control device 70 controls the flow rate control valve 60 to reduce the flow rate of the makeup water flowing from the crossflow filtration device 55 to the deoxygenation device 56 to be less than the predetermined flow rate Y. As a result, the deoxygenation device 56 has a reduced supply flow rate of the make-up water and a longer stay time of the make-up water, thereby increasing the ability to remove dissolved oxygen from the make-up water. Therefore, the water storage tank 40 is supplied with makeup water with a small amount of dissolved oxygen even when the temperature of the makeup water decreases.

水温センサ59により測定された補給水の水温が所定水温T以上に復帰したとき、制御装置70は、流量調節弁60を制御し、クロスフロー型ろ過装置55から脱酸素装置56へ流れる補給水の流量を所定流量Yに復帰させる。   When the water temperature of the make-up water measured by the water temperature sensor 59 returns to the predetermined water temperature T or higher, the control device 70 controls the flow rate control valve 60 and supplies the make-up water flowing from the crossflow filtration device 55 to the deoxygenation device 56. The flow rate is returned to the predetermined flow rate Y.

以上の結果、貯水タンク40は、溶存酸素がより確実に除去された補給水がボイラ給水として貯留されることになるので、蒸気ボイラ装置1は、ボイラ給水に対して薬剤を添加しなくても、蒸気ボイラ20の腐食、特に孔食の進行が効果的に抑制される。   As a result, the water storage tank 40 stores the makeup water from which dissolved oxygen has been removed more reliably as boiler feed water. Therefore, the steam boiler apparatus 1 does not need to add chemicals to the boiler feed water. In addition, the corrosion of the steam boiler 20, particularly the progress of pitting corrosion is effectively suppressed.

変形例
(1)上述の実施の形態では、軟水化装置53において、不使用中の樹脂ユニットのナトリウム型陽イオン交換樹脂を交換するようにしているが、樹脂ユニットのナトリウム型陽イオン交換樹脂は、不使用中において、軟水化装置53に装着したままの状態で再生するようにすることもできる。
Modification (1) In the above-described embodiment, the water softening device 53 replaces the sodium-type cation exchange resin of the resin unit that is not in use. When not in use, it can be regenerated in a state where it is mounted on the water softening device 53.

この場合は、軟水化装置53に塩化ナトリウム水溶液の調製装置を設け、この調製装置から不使用中の樹脂ユニット内へ塩化ナトリウム水溶液を供給する。これにより、ナトリウム型陽イオン交換樹脂に付着した硬度分がナトリウムイオンと再度交換され、ナトリウム型陽イオン交換樹脂は硬度分とのイオン交換能が高まる。   In this case, a sodium chloride aqueous solution preparation device is provided in the water softening device 53, and the sodium chloride aqueous solution is supplied from this preparation device into an unused resin unit. Thereby, the hardness component adhering to the sodium-type cation exchange resin is again exchanged with sodium ions, and the sodium-type cation exchange resin has an increased ion exchange capacity with the hardness component.

(2)上述の実施の形態では、軟水化装置53において二つの樹脂ユニット61a,61bを有する樹脂ユニット群61を用いているが、樹脂ユニット群61は、三つ以上の樹脂ユニットを有していてもよい。 (2) In the above embodiment, the water softening device 53 uses the resin unit group 61 having the two resin units 61a and 61b, but the resin unit group 61 has three or more resin units. May be.

(3)上述の実施の形態では、予備ろ過装置54とクロスフロー型ろ過装置55との間に硬度分センサ57、酸消費量(pH4.8)センサ58および水温センサ59を配置し、補給水の硬度分濃度、酸消費量(pH4.8)および水温を測定しているが、補給水の硬度分、酸消費量(pH4.8)および水温は、軟水化装置53と予備ろ過装置54との間において測定することもできる。但し、脱酸素装置56での脱酸素能力を高めるために、補給水の水温は、上述の実施の形態のように、クロスフロー型ろ過装置55の直前で測定するのが好ましい。 (3) In the above-described embodiment, the hardness sensor 57, the acid consumption (pH 4.8) sensor 58, and the water temperature sensor 59 are arranged between the preliminary filtration device 54 and the crossflow filtration device 55, and make-up water. Concentration, acid consumption (pH 4.8) and water temperature are measured, but the hardness, acid consumption (pH 4.8) and water temperature of make-up water are measured with the water softening device 53 and the prefiltration device 54. Can also be measured. However, in order to increase the deoxygenation capacity of the deoxygenation device 56, the temperature of the makeup water is preferably measured immediately before the crossflow filtration device 55 as in the above-described embodiment.

(4)上述の実施の形態では、クロスフロー型ろ過装置55のろ過膜としてナノろ過膜を用いたが、このナノろ過膜は逆浸透膜に変更することもできる。逆浸透膜は、一般にRO(Reverse Osmosis)膜と呼称されている、ポリアミド等の合成高分子を用いて形成されたものであり、AMST(Association of Membrance Separation Technology)規格のAMST−002において、「塩化ナトリウム濃度が500〜2,000mg/リットルで操作圧力が0.5〜3.0MPaの評価条件の下での塩化ナトリウムの除去率が93%以上の膜」と定義されており、ナノろ過膜とは区別されている。因みに、逆浸透膜は、各社から市販されており、容易に入手することができる。 (4) In the above-described embodiment, the nanofiltration membrane is used as the filtration membrane of the crossflow filtration device 55. However, the nanofiltration membrane can be changed to a reverse osmosis membrane. The reverse osmosis membrane is formed using a synthetic polymer such as polyamide, generally called RO (Reverse Osmosis) membrane. In AMST-002 of AMST (Association of Membrane Separation Technology) standard, “ A membrane with a sodium chloride concentration of 500 to 2,000 mg / liter and an operating pressure of 0.5 to 3.0 MPa under a sodium chloride removal rate of 93% or more ” It is distinguished from. Incidentally, reverse osmosis membranes are commercially available from various companies and can be easily obtained.

逆浸透膜は、ナノろ過膜と同様に各種の形状で用いられる。すなわち、逆浸透膜は、平膜型、中空糸膜型、管状型およびノモリス型などの各種の形状で用いられる。   Reverse osmosis membranes are used in various shapes, similar to nanofiltration membranes. That is, the reverse osmosis membrane is used in various shapes such as a flat membrane type, a hollow fiber membrane type, a tubular type, and a Nomoris type.

クロスフロー型ろ過装置55において用いられる逆浸透膜は、補給水に含まれる腐食促進イオン成分および炭酸塩の除去能がナノろ過膜よりも優れているため、ボイラ給水の腐食促進イオン成分濃度および酸消費量(pH4.8)をより低下させることができ、蒸気ボイラ20および復水経路30の腐食をより効果的に抑制することができる。   The reverse osmosis membrane used in the cross-flow filtration device 55 has a higher ability to remove the corrosion-promoting ionic component and carbonate contained in the makeup water than the nanofiltration membrane. The consumption (pH 4.8) can be further reduced, and corrosion of the steam boiler 20 and the condensate passage 30 can be more effectively suppressed.

(5)上述の各実施の形態は、蒸気ボイラ20として貫流ボイラを用いた場合を例としているが、蒸気ボイラ20として他の形態のものを用いた場合も本発明を同様に実施することができる。 (5) In the above-described embodiments, a case where a once-through boiler is used as the steam boiler 20 is taken as an example, but the present invention can be similarly implemented even when another type of steam boiler 20 is used. it can.

本発明の実施の一形態に係る補給水の供給方法を実施可能な蒸気ボイラ装置の概略図。1 is a schematic diagram of a steam boiler device that can implement a method for supplying makeup water according to an embodiment of the present invention. 前記蒸気ボイラ装置において用いられる軟水化装置の概略図。Schematic of the water softening device used in the steam boiler device. 前記蒸気ボイラ装置において用いられるクロスフロー型ろ過装置の概略図。Schematic of the crossflow type filtration apparatus used in the said steam boiler apparatus. 前記蒸気ボイラ装置において用いられる蒸気ボイラの一部断面概略図。The partial cross section schematic of the steam boiler used in the said steam boiler apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 蒸気ボイラ装置
2 負荷装置
20 蒸気ボイラ
30 復水経路
40 貯水タンク
50 補給経路
53 軟水化装置
55 クロスフロー型ろ過装置
56 脱酸素装置
57 硬度分センサ
58 酸消費量(pH4.8)センサ
59 水温センサ
60 流量調節弁
61 樹脂ユニット群
61a 第一樹脂ユニット
61b 第二樹脂ユニット
87 ブロー制御弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steam boiler apparatus 2 Load apparatus 20 Steam boiler 30 Condensate path 40 Reservoir tank 50 Replenishment path 53 Water softening apparatus 55 Cross flow type filtration apparatus 56 Deoxygenation apparatus 57 Hardness component sensor 58 Acid consumption (pH 4.8) sensor 59 Water temperature Sensor 60 Flow control valve 61 Resin unit group 61a First resin unit 61b Second resin unit 87 Blow control valve

Claims (3)

補給水をボイラ給水として貯水タンクに貯留し、前記貯水タンクから前記ボイラ給水を蒸気ボイラへ供給して加熱することにより発生する蒸気を負荷装置において利用するとともに、前記蒸気が凝縮して得られる復水を前記負荷装置から延びる復水経路を通じて前記貯水タンクへ回収して再利用する蒸気ボイラ装置において、前記貯水タンクへ前記補給水を供給するための方法であって、
ナトリウム型陽イオン交換樹脂を有する少なくとも二つの樹脂ユニットを含む樹脂ユニット群から一つの樹脂ユニットを選択し、選択した前記樹脂ユニットの前記ナトリウム型イオン交換樹脂でのイオン交換により前記補給水から硬度分を除去する工程Aと、
ナノろ過膜および逆浸透膜のうちの一つを用いたクロスフロー型ろ過装置を用い、前記クロスフロー型ろ過装置からのブロー量を所定ブロー量に設定して前記硬度分が除去された前記補給水をろ過処理する工程Bと、
前記クロスフロー型ろ過装置においてろ過処理された前記補給水を脱酸素装置に所定流量で通過させ、前記補給水に含まれる溶存酸素を除去する工程Cと、
前記脱酸素装置を通過した前記補給水を前記貯水タンクへ供給する工程Dと、
工程Aと工程Bとの間において、前記補給水の硬度分濃度、酸消費量(pH4.8)および水温を測定する工程Eとを含み、
工程Eにおいて測定した前記硬度分濃度が所定濃度を超えたときは前記樹脂ユニット群において他の樹脂ユニットを選択して工程Aを実行し、かつ、工程Eにおいて測定した前記酸消費量(pH4.8)が所定値を超えたときは工程Bにおいて前記クロスフロー型ろ過装置からのブロー量を前記所定ブロー量よりも多く設定し、かつ、工程Eにおいて測定した前記水温が所定温度未満のときは工程Cにおいて前記所定流量未満で前記補給水を前記脱酸素装置に通過させる、
ボイラ給水用補給水の供給方法。
The supply water is stored in a storage tank as boiler supply water, steam generated by supplying the boiler supply water from the storage tank to the steam boiler and heating is used in the load device, and the steam is condensed and recovered. In a steam boiler apparatus that collects and reuses water to the water storage tank through a condensate path extending from the load device, a method for supplying the makeup water to the water storage tank,
One resin unit is selected from a resin unit group including at least two resin units having a sodium type cation exchange resin, and the hardness of the replenished water is determined by ion exchange of the selected resin unit with the sodium type ion exchange resin. Removing step A;
The replenishment in which the hardness component is removed by setting a blow amount from the cross flow filtration device to a predetermined blow amount using a cross flow filtration device using one of a nanofiltration membrane and a reverse osmosis membrane Step B for filtering water;
A step C of passing the makeup water filtered in the crossflow filtration device through a deoxygenation device at a predetermined flow rate to remove dissolved oxygen contained in the makeup water;
Supplying the makeup water that has passed through the deoxygenation device to the water storage tank;
Between the step A and the step B, the step E for measuring the hardness concentration, the acid consumption (pH 4.8) and the water temperature of the makeup water,
When the hardness concentration measured in the step E exceeds a predetermined concentration, another resin unit is selected in the resin unit group and the step A is executed, and the acid consumption (pH 4. When 8) exceeds a predetermined value, a blow amount from the crossflow filtration device is set to be larger than the predetermined blow amount in step B, and the water temperature measured in step E is lower than a predetermined temperature. Passing the makeup water through the deoxygenator at a flow rate less than the predetermined flow rate in step C;
Supply method of makeup water for boiler water supply.
工程A、B、C、DおよびEを実行しながら、前記樹脂ユニット群において、工程Aのために選択した樹脂ユニット以外の樹脂ユニットの前記ナトリウム型陽イオン交換樹脂を再生する、請求項1に記載のボイラ給水用補給水の供給方法。   The said sodium-type cation exchange resin of resin units other than the resin unit selected for the process A is reproduced | regenerated in the said resin unit group, performing the process A, B, C, D, and E. The supply method of the makeup water for boiler feed water as described. 前記脱酸素装置は、気体分離膜に前記補給水を通過させる形式のもの、減圧環境下で前記補給水を通過させる形式のもの、および、加熱環境下で前記補給水を通過させる形式のものからなる群から選ばれた一つの形式のものである、請求項1または2に記載のボイラ給水用補給水の供給方法。
The deoxygenation device includes a type that allows the makeup water to pass through a gas separation membrane, a type that allows the makeup water to pass under a reduced pressure environment, and a type that allows the makeup water to pass under a heating environment. The method for supplying boiler water supply water according to claim 1 or 2, wherein the supply water is of one type selected from the group consisting of:
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