JP2008241074A

JP2008241074A - 脱酸素水の供給システム

Info

Publication number: JP2008241074A
Application number: JP2007079265A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Tabuchi; 靖田渕; 克浩 ▲吉▼岡; Katsuhiro Yoshioka
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: JP4998037B2

Abstract

【課題】システム構成の単純化を図って、設備コスト及び運転コストを下げることができるとともに、設備の設置エリアも小さくすることができる脱酸素水供給システムを提供する。
【解決手段】ボイラー側の要求に応じて、必要な脱酸素水をボイラー給水としてボイラー側に供給する脱酸素水の供給システムであって、上部に外気への連通部１０ｄが設けられ、内部にボイラーへの給水が貯められる給水タンク１０と、給水タンク１０と一体となるように設けられ、不活性ガスＮを用いて溶存酸素が除去された脱酸素水Ｗ１を給水タンク１０に供給する脱酸素塔１２とを有すとともに、脱酸素塔１２下部の脱酸素水Ｗ２を給水タンク１０に供給する供給部１２３が、この給水タンク１０の水面Ｍ下に水没するように形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、ボイラー側の要求に応じて、必要な脱酸素水をボイラー給水としてボイラー側に供給する脱酸素水の供給システムに関するものである。

ボイラー給水中の溶存酸素は、ボイラーの給水系統、ボイラー、復水系統等に腐食を引き起こす。このため、ボイラーへの給水設備には、例えば、不活性ガスとして窒素ガスを用いた脱酸素装置（特許文献１、特許文献２）が設けられる場合も多い。このような給水設備では、ボイラーの給水タンク（ホットウェルタンク）内の水を脱酸素装置に導き、この脱酸素装置で作った脱酸素水を再び給水タンク側に戻して、給水タンク内のボイラー給水の脱酸素処理を行っている。なお、脱酸素装置は、給水タンクの後付けになる場合が多いので、これが、直接、給水タンクへの補給水を脱酸素処理することはない。

図５はボイラーに脱酸素処理したボイラー給水Ｗ３を供給する、従来の脱酸素水供給システム２００を示している。この脱酸素水供給システム２００は、ボイラー側の要求に応じて必要量のボイラー給水Ｗ３をボイラーに供給する給水タンク２１０と、給水タンク２１０内の水（以下、タンク水Ｗ１という）を一部循環させるようにしつつ脱酸素処理する脱酸素装置２２０とを有している。この脱酸素水供給システム２００では、補給水Ｗ０は、水位検出器２１１からの信号によって開閉が制御される電磁弁２０１を介して給水タンク２１０に供給され、ボイラー給水Ｗ３は、給水タンク２１０出口側の給水ポンプ２０２を用いてボイラー側に送られる。

また、この脱酸素水供給システムで２００では、給水タンク２１０内のタンク水Ｗ１は、ポンプ２０３と流量調節弁２０４とを介して脱酸素装置２２０の脱酸素塔２２１上部に供給される。そして、脱酸素塔２２１内で脱酸素処理された脱酸素水処理Ｗ２は、この脱酸素装置２２０の処理水タンク２２２に一時的に貯められた後、ポンプ２０５で給水ポンプ２０２の上流側に供給される。この脱酸素装置２２０では、脱酸素用の窒素ガスＮが処理水タンク２２２の上部に供給される。この窒素ガスＮは、脱酸素塔２２１の下部から上部に移動して、この脱酸素塔２２１を下降するタンク水Ｗ１と接触し、このタンク水Ｗ１の脱酸素処理を行った後、脱酸素塔２２１の上部から排出される。なお、図中符号２２３は、水位が一定になるように流量調節弁２０４の開度を制御する水位計であり、符号２１２は、給水タンク２１０内を大気と連通させるベント管である。

この脱酸素水供給システム２００では、給水タンク２１０内のタンク水Ｗ１は、脱酸素装置２２０に送られて脱酸素処理されるが、できた脱酸素処理水Ｗ２は、ボイラーが運転中の場合には、一部が給水ポンプ２０２によりボイラー側に送られ、残りが給水タンク２１０に戻され、ボイラーが停止中の場合には、全量が給水タンク２１０に戻される。ボイラーが運転中の場合には、給水タンク２１０の水位は低下するが、これが低レベルＬ２に達すると、電磁弁２０１が開かれ、溶存酸素濃度の高い補給水Ｗ０が給水タンク２１０に供給され、その後、給水タンク２１０の水位が高レベルＬ１に達すると電磁弁２０１が閉じて、補給水Ｗ０の供給が停止される。したがって、給水タンク２１０に補給水Ｗ０が供給されている場合には、給水タンク２１０内のタンク水Ｗ１の溶存酸素濃度は急に大きくなる。また、給水タンク２１０の水位が低下すると、ベント管２１２を介して給水タンク２１０内には外気が導入され、給水タンク２１０の上部は常に空気で満たされているため、給水タンク２１０内のタンク水Ｗ１の水面近くでの溶存酸素濃度は上昇する。

なお、この脱酸素装置２２０では、処理水タンク２２２中の脱酸素処理水Ｗ２の液面レベルが変動すると、隙間等から処理水タンク２２２内に外気が侵入して、装置の処理能力を低下させる。このため、この脱酸素装置２２０では、流量調節弁２０４や水位計２２３を介して、処理水タンク２２２の水面レベルが変動しないように給水の制御がなされる。

特開２００４−２６１６９１特開２００６−１３６７５６

しかしながら、上記従来の脱酸素水供給システム２００には、以下のような問題点がある。
まず、この脱酸素水供給システム２００では、給水タンク２１０とは別個に脱酸素装置２２０を設ける必要があるため、脱酸素機能を有する脱酸素塔２２１の他に、処理水タンク２２２、ポンプ２０５、流量調節弁２０４、水位計２２３、連絡配管といった種々の機器が必要となる。このため、この脱酸素水供給システム２００では、システム構成が複雑になって、設備及び運転コストとも割高になっているとともに、設備の設置エリアも余分に必要になっているという問題があった。

また、この脱酸素水供給システム２００では、給水タンク２１０内の溶存酸素濃度が補給水Ｗ０の供給によって大きく上昇するため、脱酸素処理水Ｗ２に関して、給水タンク２１０を余分の脱酸素処理水Ｗ２を貯めるバッファーとして使用することができず、かつ、処理水タンク２２２もバッファーとしての機能を果たさない。したがって、脱酸素装置２２０には、ボイラーの瞬間的給水使用量の最大値、すなわち、給水ポンプ２０２能力に合わせた脱酸素処理能力が要求される。このため、例えば、小型貫流ボイラーの場合、給水ポンプは最大連続蒸発量の約２倍の容量を有しており、かつ、ボイラーの平均蒸発量は最大連続蒸発量の約１／３程度であることから、脱酸素装置２２０には、ボイラーの実際的な蒸気の発生量の６倍もの処理能力が必要となり、脱酸素装置２２０の処理能力が、ボイラーの実際の運転に比べて、大きくなりすぎているという問題があった。

さらに、この脱酸素水供給システム２００では、脱酸素装置２２０が給水タンク２１０内のタンク水Ｗ１の脱酸素処理を行っているにもかかわらず、タンク水Ｗ１の溶存酸素濃度は、給水タンク２１０への補給水Ｗ０の供給によって大きく上昇し、脱酸素装置２２０の運転が効率的になされていないという問題があった。また、この脱酸素装置２２０は、溶存酸素濃度の高い補給水Ｗ０の脱酸素処理を行うのでなく、溶存酸素濃度の低いタンク水Ｗ１の脱酸素処理を行うものであるため、この点でも、この脱酸素水供給システム２００では、脱酸素装置２２０の運転が効率的になされていないという問題があった。

この発明は、以上の点に鑑み、システム構成の簡単化を図って、設備コスト及び運転コストを下げることができるとともに、設備の設置エリアも小さくすることができる脱酸素水供給システムを提供することを目的とする。

また、この発明は、上記目的に加え、脱酸素処理能力をボイラーの容量に対して適正に定めることができ、かつ、機器も効率的に運転できる脱酸素水供給システムを提供することを目的とする。

この発明の請求項１記載の発明は、ボイラー側の要求に応じて、必要な脱酸素水をボイラー給水としてボイラー側に供給する脱酸素水の供給システムであって、上部に外気への連通部が設けられ、内部にボイラーへの給水が貯められる給水タンクと、前記給水タンクと一体となるように設けられ、不活性ガスを用いて溶存酸素が除去された脱酸素水を前記給水タンクに供給する脱酸素塔とを有すとともに、前記脱酸素塔下部の前記脱酸素水を前記給水タンクに供給する供給部が、この給水タンクの水面下に水没するように形成されていることを特徴とする。

この発明では、脱酸素塔で脱酸素処理して作った脱酸素水は、この脱酸素塔の下部の供給部から直接給水タンク内に供給される。この場合、脱酸素塔の供給部は給水タンクの水面下に水没しているので、この脱酸素水は、給水タンク内の水（以下タンク水という）の内方に供給され、これが給水タンク上部の空気に触れて、直ぐに溶存酸素を有してしまうということはない。すなわち、この発明では、給水タンク上部の空気の影響を受けにくい、ボイラーへの給水取り出し口近くの給水タンク下部に、脱酸素塔からの脱酸素水を供給できるため、この給水取り出し口付近の溶存酸素濃度を、ボイラーに供給できる程度の値に低く維持することができる。

この発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、前記脱酸素塔の上部側気液接触部の上方に、前記給水タンクへの補給水が脱酸素処理のために供給され、前記脱酸素塔の前記気液接触部直下に、前記不活性ガスが供給されることを特徴とする。

この発明では、脱酸素塔の上部側気液接触部の上方から供給された補給水は、脱酸素塔の気液接触部直下から上昇するように供給される不活性ガスと接触して脱酸素処理され、脱酸素塔の下部側供給部から給水タンク内に供給される。したがって、この発明では、多くの溶存酸素を含む未処理の補給水が直接給水タンク内に供給されることはないので、給水タンク内のタンク水は、水面側においては空気と接触して溶存酸素濃度が上がることはあるものの、ボイラーへの給水取り出し口が設けられる給水タンクの下部側では、その溶存酸素濃度を低く維持することができる。このため、この発明では、脱酸素塔による脱酸素水の供給量以上にボイラー側の負荷が増大しても、給水タンクからボイラー側に脱酸素水を供給でき、脱酸素水を供給するという点に関しても、給水タンクをボイラーの負荷変動に対するバッファーとして用いることができる。

また、この発明では、ボイラーの負荷が上昇すると給水タンクの水面レベルが下がり、この水面より上方にある脱酸素塔内の容積が増加するが、脱酸素塔の断面積は給水タンクに比べ充分に小さいため、不活性ガスを従来の使用量だけしか使用していなくても、この脱酸素塔内に外気を吸引したり、この脱酸素塔の処理能力が低下することはない。さらに、この発明では、不活性ガスを給水タンク上部の空間部に直接供給するものではないため、不活性ガス中に空気が混ざり込むこともない。

この発明の請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の場合において、前記給水タンクと前記脱酸素塔の上部とを接続して、前記給水タンク内の水を脱酸素処理のために前記脱酸素塔に供給するとともに、前記補給水の補給ラインと接続されて、この補給水を脱酸素処理のために前記脱酸素塔に供給する水処理ラインが設けられていることを特徴とする。

この発明では、脱酸素塔は、給水タンクの水面レベルが低く、補給ラインから補給水が供給される場合には、この補給水の脱酸素処理を行うが、給水タンクの水面レベルが高く、補給水の供給が無い場合でも、水処理ラインを使用して、給水タンク内のタンク水の脱酸素処理を行うことができる。

この発明の請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の場合において、前記脱酸素塔の前記供給部が、前記給水タンクのボイラーへの給水取り出し口近傍まで延びていることを特徴とする。

この発明の請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の場合において、前記脱酸素塔から排出される脱酸素処理後の不活性ガスが、前記給水タンクの上部側空間部に導入されていることを特徴とする。

この発明の請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の場合において、前記給水タンク内の水面上には、この水面上方の空間部内の気体と給水タンク内の水との接触を抑える遮蔽材が浮かべられていることを特徴とする。

この発明の請求項１記載の発明によれば、脱酸素塔を給水タンクと一体的に形成し、この脱酸素塔で作った脱酸素水を、この脱酸素塔の下部側供給部から直接給水タンクに供給しているので、脱酸素水を一時的に貯める処理水タンクや、これに付随して生じる制御機器、ポンプ、及び連絡配管等を無くすことができる。したがって、この発明では、システム構成の簡単化を図ることができ、このことにより、設備コストや運転コストを下げることができるとともに、設備の設置エリアも小さくすることができる。

この発明の請求項２記載の発明によれば、脱酸素水を供給するという点に関しても、給水タンクをボイラーの負荷変動に対するバッファーとして用いることができるので、脱酸素塔は、基本的に給水タンクへの補給水の量だけこれを脱酸素処理できればよく、脱酸素塔の処理能力もボイラーの現実の運転に合わせたものとすることができる。また、この発明では、脱酸素塔は、基本的に溶存酸素濃度の高い補給水の脱酸素処理を行えばよく、従来のシステムのように、補給水の供給のたびに溶存酸素濃度が高められるような、給水タンク内のタンク水を脱酸素処理する必要がないので、脱酸素塔の運転も効率的に行うことができる。

この発明の請求項３記載の発明によれば、給水タンク側に補給水が供給されない場合でも、給水タンク内のタンク水の溶存酸素濃度を減少でき、脱酸素塔を効率的に使用することができる。

この発明の請求項４記載の発明によれば、給水タンクの給水取り出し口周りの溶存酸素濃度を、脱酸素塔により作られた脱酸素水の溶存酸素濃度に、より近づけることができ、その分、ボイラー側に、より溶存酸素濃度の低いボイラー給水を供給できる。

この発明の請求項５記載の発明によれば、給水タンクの水面の上昇時には、給水タンクの水面上方の空間部を脱酸素処理後の不活性ガスで満たすことができるとともに、給水タンクの水面の下降時にも、連通部を介して給水タンク内への空気の吸引がある程度はあるかもしれないが、給水タンクの水面上方の空間部を、酸素濃度の低いガスで満たすことができる。したがって、この発明では、給水タンクの水面側におけるタンク水と酸素の接触を抑えることができ、その分、タンク水中の溶存酸素濃度の上昇を抑えることができる。

この発明の請求項６記載の発明によれば、給水タンク内のタンク水とその上部側空間部におけるガス（空気や、酸素を含んだ窒素ガス）との接触を抑えることができ、その分、タンク水の溶存酸素濃度の上昇を抑えることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
実施形態１．
図１はこの発明の一実施の形態に係る脱酸素水供給システムを示している。

脱酸素水供給システム１は、図１で示されるように、給水タンク１０と、水位検出器１１と、気液接触部１２１を有する脱酸素塔１２と、循環ポンプ１３、逆止弁１４、定流量弁１５、及び循環配管１６からなる水処理ラインＲと、流量調節弁１７、電磁弁１８、及び補給水配管１９からなる補給ラインＳと、給水ポンプ２０、及び給水配管２１からなる給水ラインＴと、窒素ガス供給ラインＵとから構成されている。

なお、図１中ボイラーの記載はないが、給水ライン５０の端部には、例えば、最大連続蒸発量２，１００ｋｇ／ｈ（換算蒸発量２，５００／ｈ）の小型貫流ボイラーが５台設けられているものとする。

給水タンク１０は、ボイラー給水Ｗ３となる水を一定量貯め、ボイラー側の要求に応じて、必要な脱酸素水をボイラー給水Ｗ３として供給するためのものであり、例えば、ボイラーの瞬間最大負荷、すなわち給水ポンプ２０の最大給水流量（この実施の形態では、４，２００ｋｇ／ｈの５倍で２１，０００ｋｇ／ｈ）の３０分程度のボイラー給水Ｗ３（約１０ｔｏｎ）をタンク水Ｗ１として貯えている。この給水タンク１０は、例えば、上面が覆われた有底の円筒状をしており、側面下部に、給水ラインＴへの給水取り出し口となる給水ノズル１０ａと、水処理ラインＲへのタンク水Ｗ１の取り出し口となる循環水ノズル１０ｂとが設けられている。また、この給水タンク１０には、上面に、水位検出器１１の取付部１０ｃが設けられているとともに、外気との連通部となるベント管１０ｄが取り付けられている。

なお、給水タンク１０には、タンク水Ｗ１の水位が低下してくると、上部の空間部Ｖの容積が増加するため、ベント管１０ｄを介して内部に外気が取り込まれるととも、タンク水Ｗ１の水位が上昇してくると、この空間部Ｖの容積が減少するため、内部の空気がベント管１０ｄを介して外部に排出される。

水位検出器１１は、給水タンク１０内に貯えられているタンク水Ｗ１の水位（水面レベル）のうち、所定の高レベルＬ１と低レベルＬ２とを検知するものである。この水位検出器１２は、タンク水Ｗ１の水位が、低レベルＬ１に達した場合には、補給ラインＳの電磁弁１８にこれを開けさせるような信号を発し、給水タンク１０側へ補給水Ｗ０を供給させ、これが、高レベルＬ２に達した場合には、補給ラインＳの電磁弁１８にこれを閉じさせるような信号を発し、給水タンク１０側への補給水Ｗ０の供給を停止させる。なお、給水タンク１０の高レベルＬ１と低レベルＬ２間の水位変動幅ｈによって生じるタンク水Ｗ１の量は、ボイラーの瞬間最大負荷（給水ポンプ２０の最大給水量）の数分分となる。

脱酸素塔１２は、不活性ガスの一つである窒素ガスＮを用いて、水中の溶存酸素を除去するものであり、気液接触部１２１の上方側から水を、気液接触部１２１の下方側から窒素ガスＮを供給することにより、下降する水と上昇する窒素ガスＮとが気液接触部１２１で接触して、水中の溶存酸素を窒素ガスＮ側に取り出すものである。この脱酸素塔１２の主要部は、上部の水供給部１２０から下方に、例えば３段からなる上部側の気液接触部１２１と、気液接触部１２１直下のガス供給部１２２と、下部側の処理水排出部１２３とが設けられたもので、全体として、細長い同径の筒状に形成されている。この脱酸素塔１２は、給水タンク１０の上面側から、これを立てた状態で差し込むようにして、この給水タンク１０の上面に、この給水タンク１０と一体となるように取り付けられる。この場合、ガス供給部１２２がタンク水Ｗ１の水面Ｍ上に位置するように位置決めされるとともに、処理水排出部１２３がタンク水Ｗ１の水面Ｍ下に水没するように位置決めされる。また、この場合、ガス供給部１２２のガスノズル１２２ａ（後述）は、給水タンク１０の上面上に突出するように位置決めされる。

水供給部１２０は、側面に脱酸素処理する水の取入ノズル１２０ａが設けられているとともに、球面状の上端部に、脱酸素処理によって僅かに酸素ガスを含むようになった処理済窒素ガスを排出するガス排出部１２４が取り付けられている。この、ガス排出部１２４は、大気解放されたパイプ１２４ａに逆止弁１２４ｂが設けられたものである。気液接触部１２１は、内部に、気液接触用ミキシングエレメント（例えば、特開２００４−２６１６９１号公報参照）が設けられているか、又は、気液接触用のラシヒリングが設けられたものである。ガス供給部１２２は、気液接触部１２１の直下に設けられるものであり、側面に、窒素ガス供給用のガスノズル１２２ａが設けられている。処理水排出部１２３は、給水タンク１０への脱酸素水の供給部となるものであり、筒状をしていて、下端の吐出口１２３ａが給水タンク１０の下部に位置するように長めに形成されている。

水処理ラインＲは、一端が給水タンク１０の循環水ノズル１０ｂに接続され、他端が脱酸素塔１２の取入ノズル１２０ａに接続されているとともに、逆止弁１４と定流量弁１５との間に補給ラインＳが接続されている。この水処理ラインＲでは、補給ラインＳの電磁弁１８が閉じている場合には、循環ポンプ１３の作動により、給水タンク１０内のタンク水Ｗ１が逆止弁１４と定流量弁１５とを通って、一定の処理流量Ｑ１で脱酸素塔１２に供給される。また、この水処理ラインＲでは、補給ラインＳの電磁弁１８が開いている場合には、所定の流量Ｑ２の補給水Ｗ０と、タンク水Ｗ１とが、一定の処理流量Ｑ１（したがって、タンク水Ｗ１の流量は、Ｑ１−Ｑ２となる）となるように脱酸素塔１２に供給される。

補給ラインＳは、脱酸素塔１２を介して給水タンク１０側に流量Ｑ２の補給水Ｗ０を供給するものである。流量調節弁１７は、補給水Ｗ０が流量Ｑ２になるように弁開度を制御する。ここで、処理流量Ｑ１は、ボイラーの最大連続蒸発量（この実施形態では、２，１００ｋｇ／ｈの５倍で、１０，５００ｋｇ／ｈ＝０．１７５ｍ³／ｍｉｎ）よりやや大きなものとなるが、補給水Ｗ０の流量Ｑ２は、ボイラーの最大連続蒸発量とほぼ同程度のものとなる。

窒素ガス供給ラインＵは、脱酸素塔１２のガスノズル１２２ａと接続されて、脱酸素塔１２のガス供給部１２２に、脱酸素処理用の窒素ガスＮを一定流量（一般的に水処理ラインＲにおける処理流量Ｑ１の１／５程度（例えば、０．０４ｍ³／ｍｉｎ））で供給する。

つぎに、この脱酸素水供給システム１の作用効果について説明する。
まず、補給ラインＳの電磁弁１８が開けられて、給水タンク１０側、すなわち、脱酸素塔１２に補給水Ｗ０が供給されている場合について説明する。この場合、補給水ラインＳは、流量調節弁１７により、補給水Ｗ０を所定の流量Ｑ２で水処理ラインＲに供給し、水処理ラインＲは、連続的に運転される循環ポンプ１３と定流量弁１５とにより、水を一定の処理流量Ｑ１で脱酸素塔１２に供給する。このため、脱酸素塔１２の水供給部１２０には、流量Ｑ２の補給水Ｗ０と、流量Ｑ１−Ｑ２のタンク水Ｗ１とが混合した混合水が供給される。また、この脱酸素塔１２には、気液接触部１２１直下のガス供給部１２２に一定流量の窒素ガスＮが供給される。このため、この脱酸素塔１２では、上部側から下降する上記混合水と下部側から上昇する窒素ガスＮとが、気液接触部１２１で接触して、混合水が脱酸素処理され、脱酸素処理水Ｗ２が下部の処理水排出部１２３から給水タンク１０内に排出されるとともに、処理後の酸素を含んだ処理済窒素ガスが、上部のガス排出部１２４から外気中に放出される。

一方、給水タンク１０の上部側の空間部Ｖは、ベント管１０ｄを介して外気と連通しているため、タンク水Ｗ１の水面Ｍ近傍は空気にさらされていることになる。したがって、給水タンク１０内のタンク水Ｗ１が脱酸素処理されていても、タンク水Ｗ１の水面Ｍ近傍の溶存酸素濃度はやや高くなる。ところが、この脱酸素水供給システム１では、給水タンク１０の下部側まで延びる処理水排出部１２３を介して、脱酸素塔１２からの脱酸素処理水Ｗ２をタンク水Ｗ１の下部に常時供給し続けているため、タンク水Ｗ１の下部側の溶存酸素濃度は低く抑えられる。このため、給水タンク１０の給水ノズル１０ａ近傍のタンク水Ｗ１中の溶存酸素濃度は低く抑えられ（例えば、０．５ｍｇ／Ｌを超えることはない）、このタンク水Ｗ１をボイラー給水Ｗ３として不都合なく利用できる。

脱酸素塔１２を介した給水タンク１０側への補給水Ｗ０の供給に伴い、給水タンク１０の水位が上昇し、これが高レベルＬ２に達すると、水位検出器１１がこれを検知し、補給ラインＳの電磁弁１８を閉じさせる。このことにより、給水タンク１０内のタンク水Ｗ１のみが、水処理ラインＲを介して一定の処理流量Ｑ１で脱酸素塔１２に供給され、この脱酸素塔１２によりタンク水Ｗ１の脱酸素処理がなされる。ここで、ボイラー側の給水使用量が最大連続蒸発量（補給水Ｗ０の流量Ｑ２）と同じであれば、給水タンク１０の水面Ｍの上昇は生じないが、一般に、ボイラー側の平均的給水使用量は最大連続蒸発量より小さいので、補給水Ｗ０の供給によって、給水タンク１０の水位の上昇が生じる。なお、補給水Ｗ０の流量Ｑ２を、ボイラーの最大連続蒸発量よりやや多くして、給水タンク１０の水位が確実に上昇するようにしてもよい。

つづいて、ボイラーの運転に伴い、給水タンク１０の水位が下降し、これが底レベルＬ２に達すると、水位検出器１１がこれを検知して、補給ラインＳの電磁弁１８が開けられ、脱酸素塔１２側への補給水Ｗ０の供給がなされる。このことにより、再び、流量Ｑ２の補給水Ｗ０と、流量Ｑ１−Ｑ２のタンク水Ｗ１との混合水が、一定の処理流量Ｑ１で脱酸素塔１２側に供給される。なお、脱酸素塔１２に供給される水の流量が一定なので、脱酸素塔１２に供給される窒素ガスの流量も、変動させる必要はない。

ところで、給水タンク１０の水位が減少すると、給水タンク１０に連通する脱酸素塔１２内の水面Ｍの位置もこれに対して下降し、脱酸素塔１２の水面Ｍより上の空間部分の体積もその分増加する。この場合、ボイラーの稼働状態を考えると、この体積の増加には数分の時間を要すため、このときの体積変化量が窒素ガスＮの供給量を上回ることはあり得ない。したがって、給水タンク１０の水位の減少によって、脱酸素塔１２のガス排出部１２４等から外気を吸引してしまうことはない。例えば、断面積５ｍ²の給水タンク１０から、ボイラーの瞬間的給水使用量の最大値、すなわち、給水ポンプ２０２の能力（２１ｔｏｎ／ｈ＝０．３５ｍ³／ｍｉｎ）だけボイラー給水Ｗ３が流出した場合、給水タンク１０の水位の下降速度は、０．０７ｍ／ｍｉｎとなるが、この時の脱酸素塔１２内の体積増加速度は、塔の内径を０．１ｍ（面積は０．００７９ｍ²）とすると、０．５５ｍ³×１０^-3ｍ³／ｍｉｎとなり、この値は窒素ガスＮの流量（０．０４ｍ³／ｍｉｎ）に比べて充分に小さい。

以上のように、この脱酸素水供給システム１では、窒素ガスＮを用いて水を脱酸素処理するする脱酸素塔１２を給水タンク１０と一体となるように設け、かつ、脱酸素塔１２の処理水排出部１２３を給水タンク１０の水面Ｍ下に水没させるように形成しているので、脱酸素塔１２側に、従来のような処理水タンクを設ける必要が無く、この処理水タンクとともに、これに関連する、ポンプ、流量調節弁、水位計、連絡配管を無くすことができる。すなわち、この脱酸素水供給システム１では、システム構成の簡単化を図ることができ、このことにより、設備コスト及び運転コストを下げることができるとともに、設備の設置エリアも小さくすることができる。

この場合、例えば、脱酸素塔１２にはタンク水Ｗ１のみを供給して、給水タンクに溶存酸素濃度の高い補給水Ｗ０を直接供給したり、給水タンク内で、タンク水Ｗ１表面を空気にさらしたりして、タンク水Ｗ１の溶存酸素濃度が高められることもあり得るが、このような場合でも、例えば、脱酸素塔１２の処理量を増加させて、タンク水Ｗ１内部の溶存酸素濃度をできるだけ減少させたり、処理水排出部１２３の吐出口１２３ａの位置を給水タンク１０の給水ノズル１０ａの近くまで伸ばす（例えば、図２参照）ことにより、給水ノズル１０ａから取り出されるボイラー給水Ｗ３中の溶存酸素濃度を、ボイラー給水Ｗ３として適正な値まで下げることができる。なお、この場合、後述するように、処理済窒素ガスを給水タンク１０の空間部Ｖに導入したり（図３参照）、給水タンク１０内に遮蔽材Ｇを浮かべるようにしてもよい（図４参照）。

また、この脱酸素水供給システム１では、脱酸素塔１２の上部側気液接触部１２１の上方に補給水Ｗ０を供給し、脱酸素塔１２の気液接触部１２１直下に脱酸素用の窒素ガスＮを供給しているので、補給水Ｗ０の脱酸素処理をスムーズに行なうことができるとともに、溶存酸素濃度の高い補給水Ｗ０を一度に脱酸素処理できるので、脱酸素処理の効率を高めることができる。この場合、溶存酸素濃度の高い補給水Ｗ０が直接給水タンク１０に供給されないので、給水タンク１０内の溶存酸素濃度を常に下げることができ、脱酸素処理水Ｗ２に関しても、給水タンク１０をボイラーの負荷変動に対するバッファーとして用いることができるようになる。このため、脱酸素塔１２の処理能力を、従来の脱酸素塔１２のように、給水ポンプの容量と同程度の容量まで上げる必要は無く、給水タンク１０への補給水Ｗ０の流量又はこれより少し多い程度の流量まで下げることができる。

さらに、この脱酸素水供給システム１では、給水タンク１０と前記脱酸素塔１２とを接続して、給水タンク１０内のタンク水Ｗ１を脱酸素処理のために脱酸素塔１２に供給する水処理ラインＲを設けるとともに、この水処理ラインＲに、補給水Ｗ０の補給ラインＳを接続している。このため、この脱酸素水供給システム１では、補給水Ｗ０が供給される場合はもちろん、補給水Ｗ０の供給が無い場合でも、水処理ラインＲを使用して、脱酸素塔１２により、給水タンク１０内のタンク水Ｗ１の脱酸素処理を行うことができる。すなわち、この脱酸素水供給システム１では、補給水Ｗ１が供給されない場合でも、給水タンク１０内のタンク水Ｗ１の溶存酸素濃度を減少でき、この脱酸素塔１２を効率的に使用することができる。

なお、この実施の形態では、脱酸素塔１２の気液接触部１２１は３段となっているが、これは、１段であってもよいし、他の複数段であってもよい。

また、この実施の形態では、脱酸素塔１２は、１塔だけが給水タンク１０上に設置されているが、これを複数塔並列に、給水タンク１０上に設置するようにしてもよい。

さらに、この実施の形態では、脱酸素塔１２を給水タンク１０の上面部上に設置しているが、これを、給水タンクの側面部や底面部上に設置してもよい。なお、脱酸素塔１２を給水タンク１０の側面部に設置した場合、処理水排出部１２３はクランク状に曲げられて、給水タンク１０内に差し込まれる。

また、この脱酸素水供給システム１では、タンク水Ｗ１等に脱酸素剤や清缶剤の注入は行っていないが、この脱酸素水供給システム１において、脱酸素塔１２の使用のほかに、タンク水Ｗ１やボイラー給水Ｗ３に脱酸素剤や清缶剤を注入するようにしてもよい。

実施形態２．
図２はこの発明の他の実施の形態に係る脱酸素水供給システム２を示している。なお、この脱酸素水供給システム２と脱酸素水供給システム１との違いは、脱酸素塔１２の処理水排出部１２３の大きさや形状の違いのみである。

この脱酸素水供給システム２では、脱酸素塔１２の処理水排出部１２３を長く延ばすとともに、Ｌ形に曲げ、その吐出口１２３ａを、給水タンク１０からボイラー給水Ｗ３を取り出す給水ノズル１０ａの近傍まで近づけている。このため、この脱酸素水供給システム２では、脱酸素塔１２にて脱酸素処理された脱酸素処理水Ｗ２が、給水タンク１０の給水ノズル１０ａ近傍に供給され、給水ノズル１０ａから取り出されるタンク水Ｗ１中の溶存酸素濃度を、脱酸素処理水Ｗ２と同程度まで下げることができる。このことにより、ボイラー側に、より溶存酸素濃度の低いボイラー給水Ｗ３を供給できるとともに、脱酸素塔１２の処理能力を、補給水Ｗ０の流量Ｑ２に近づくように下げることもできる。

実施形態３．
図３はこの発明の他の実施の形態に係る脱酸素水供給システム３を示している。なお、この脱酸素水供給システム３と脱酸素水供給システム１との違いは、脱酸素塔１２のガス排出部１２４に関するもののみである。

この脱酸素水供給システム３では、脱酸素塔１２のガス排出部１２４のパイプ１２４ａを延長し、このガス排出部１２４を給水タンク１０の空間部Ｖと連通させている。このため、この脱酸素水供給システム３では、脱酸素塔１２から排出される処理済窒素ガスが、給水タンク１０の空間部Ｖに導入され、この空間部Ｖをある程度窒素ガスで満たすことができる。すなわち、この脱酸素水供給システム３では、給水タンク１０の水位の上昇時には、幾分酸素を含むものの、大部分の窒素ガスで給水タンク１０の水面Ｍを覆うことができ、この水面Ｍからタンク水Ｗ１への酸素の溶け込みを防止できる。また、給水タンク１０の水位の下降時には、これに見合う量だけ処理済窒素ガスが供給されない場合もあるため、給水タンク１０の空間部Ｖ中にベント管１０ｄを介して一部外気を吸引することもあるが、この空間部Ｖ内のガスを、空気に比べて酸素濃度の低いものとすることができ、この点からも、給水タンク１０の水面Ｍからのタンク水Ｗ１への酸素の溶け込みを防止できる。

実施形態４．
図４はこの発明の他の実施の形態に係る脱酸素水供給システム４を示している。なお、この脱酸素水供給システム４と脱酸素水供給システム１との違いは、給水タンク１０内の遮蔽材に関するもののみである。

この脱酸素水供給システム４では、給水タンク１０の水面Ｍを覆うように、例えばファインボール（日本紙パック（株）の登録商標）のような遮蔽材Ｇを多数タンク水Ｗ１上に浮かべ、この遮蔽材Ｇによって、給水タンク１０内のタンク水Ｗ１と空間部Ｖ中の空気との接触面積を小さくなるようにしている。このため、この脱酸素水供給システム４では、給水タンク１０中の水面Ｍ側のタンク水Ｗ１の溶存酸素濃度の上昇を抑えることができ、その分、タンク水Ｗ１全体の溶存酸素濃度を下げることができる。

なお、脱酸素水供給システムは、実施形態２の特徴と実施形態３の特徴とを組み合わせたもの、実施形態３の特徴と実施形態４の特徴とを組み合わせたもの、又は、実施形態２の特徴と実施形態３の特徴と実施形態４の特徴とを組み合わせたものであってもよい。

この発明の実施形態１に係る脱酸素水供給システムを示す流れ図である。この発明の実施形態２に係る脱酸素水供給システムを示す流れ図である。この発明の実施形態３に係る脱酸素水供給システムを示す流れ図である。この発明の実施形態４に係る脱酸素水供給システムを示す流れ図である。従来の脱酸素水供給システムを示す流れ図である。

符号の説明

１，２，３，４脱酸素水供給システム
１０給水タンク
１０ａ給水ノズル（給水取り出し口）
１０ｄベント管（連通部）
１２脱酸素塔
１２３処理水排出部（供給部）
Ｇ遮蔽材
Ｍ水面
Ｎ窒素ガス（不活性ガス）
Ｒ水処理ライン
Ｓ補給ライン
Ｗ０補給水
Ｗ１タンク水（脱酸素水）
Ｗ２脱酸素処理水（脱酸素水）
Ｗ３ボイラー給水

Claims

ボイラー側の要求に応じて、必要な脱酸素水をボイラー給水としてボイラー側に供給する脱酸素水の供給システムであって、
上部に外気への連通部が設けられ、内部にボイラーへの給水が貯められる給水タンクと、前記給水タンクと一体となるように設けられ、不活性ガスを用いて溶存酸素が除去された脱酸素水を前記給水タンクに供給する脱酸素塔とを有すとともに、
前記脱酸素塔下部の前記脱酸素水を前記給水タンクに供給する供給部が、この給水タンクの水面下に水没するように形成されていることを特徴とする脱酸素水の供給システム。
前記脱酸素塔の上部側気液接触部の上方に、前記給水タンクへの補給水が脱酸素処理のために供給され、前記脱酸素塔の前記気液接触部直下に、前記不活性ガスが供給されることを特徴とする請求項１記載の脱酸素水の供給システム。
前記給水タンクと前記脱酸素塔の上部とを接続して、前記給水タンク内の水を脱酸素処理のために前記脱酸素塔に供給するとともに、前記補給水の補給ラインと接続されて、この補給水を脱酸素処理のために前記脱酸素塔に供給する水処理ラインが設けられていることを特徴とする請求項２記載の脱酸素水の供給システム。
前記脱酸素塔の前記供給部が、前記給水タンクのボイラーへの給水取り出し口近傍まで延びていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の脱酸素水の供給システム。
前記脱酸素塔から排出される脱酸素処理後の不活性ガスが、前記給水タンクの上部側空間部に導入されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の脱酸素水の供給システム。
前記給水タンク内の水面上には、この水面上方の空間部内の気体と給水タンク内の水との接触を抑える遮蔽材が浮かべられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の脱酸素水の供給システム。