JP2010266124A - 簡易ボイラにおける水処理剤添加方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易ボイラの起動時や起動後の低負荷・低濃縮状態での運転時、あるいは起動後まもなく停止してしまう場合のボイラ缶内の腐食を、大容量の薬注ポンプによることなく防止することができる簡易ボイラにおける水処理剤添加方法を提供する。
【解決手段】連続ブロー装置を備えない簡易ボイラの給水に水処理剤を添加する方法において、全ブローもしくは一部ブローを行なった後のボイラ起動時に、アルカリ剤よりなる又はアルカリ剤を含有する水処理剤を防食に必要な量以上添加した給水をボイラに供給する。運転中に補給水には水処理剤を添加しない。
【選択図】図１

Description

本発明は簡易ボイラにおける水処理剤添加方法に関する。なお、本発明における「簡易ボイラ」とは、ボイラー及び圧力容器安全規則（昭和４７年９月３０日労働省令第３３号）で定める簡易ボイラーをいう。

ボイラ水に対し水処理剤を添加してスケールの析出を防止したり、溶存酸素を除去して缶体の腐食を防止することが広く行われている。簡易ボイラの水処理薬品としては、主に特殊循環ボイラのボイラ水の水質（ＪＩＳ Ｂ８２２３）を満足する様に、アルカリ剤、スケール分散剤、脱酸素剤が用いられる。

特開昭６２−１５５４１０には、全ブロー後の薬品注入（基礎投入）とボイラ運転時に給水量に対する薬品の注入を、自動的に薬注ポンプで行うことが記載されている。

実公平７−１１２９６には、ボイラーの運転開始後の第１回目の給水ポンプの動作と同時に薬注ポンプを稼動させ、それ以後は、給水ポンプが所定回数作動するごとに薬注ポンプを１回ずつ作動させて給水ラインに薬注することが記載されている。

簡易ボイラは、伝熱面積もしくは保有水量が小さい簡易な構成のものであり、設備コスト削減のために上記のような薬注装置は設けられないことが通常である。そして、従来、簡易ボイラにあっては、一定時間運転するごとにボイラ水を全量あるいは半量ブローすることによりボイラ水の水質を確保し、水処理薬品を注入することなく運転されていた。

特開昭６２−１５５４１０ 実公平７−１１２９６

水処理薬品を注入することなく運転すると、短期間で蒸発管内の腐食やスケールトラブルを生じることがある。一方、簡易ボイラに薬注ポンプを設置して薬注すると、簡易ボイラには連続ブロー装置が設置されていないものが多いため、ボイラ水中の薬品濃度が運転とともに上昇し、ボイラ水中の溶存固形物濃度や電気伝導率が上昇しすぎてキャリオーバトラブルが生じる恐れがある。

また、ボイラ水を全量ブローする全ブローや、半量だけブローする半ブロー後の起動時に同一の薬注装置で十分量の水処理薬品を投入するには、長時間にわたって薬注ポンプを作動させる必要があり、そのためにボイラの起動に要する時間が長くなる。また、起動時間を短縮するために起動時における薬注ポンプの作動時間を短くすると、起動時のボイラ水中における薬品濃度が不十分となり、ボイラ水中の薬品濃度が所定の濃度に上昇するまでの間に腐食が生じる。運転負荷が低く濃縮に時間が掛かる場合や、起動後まもなく停止するなどの場合においては、薬品濃度不足の状態が長時間継続することになり、腐食が著しくなる。

起動時の薬注不足による腐食を抑制する方法として、吐出量の大きな薬注ポンプを設置することが考えられるが、設備コストがかなり高額となる。

本発明は、簡易ボイラの起動時や起動後の低負荷・低濃縮状態での運転時、あるいは起動後まもなく停止してしまう場合のボイラ缶内の腐食を、大容量の薬注ポンプによることなく防止することができる簡易ボイラにおける水処理剤添加方法を提供することを目的とする。

請求項１の簡易ボイラにおける水処理剤添加方法は、連続ブロー装置を備えない簡易ボイラの給水に水処理剤を添加する方法において、全ブローもしくは一部ブローを行なった後のボイラ起動時に、アルカリ剤よりなる又はアルカリ剤を含有する水処理剤を防食に必要な量以上添加した給水をボイラに供給し、運転中には補給水に水処理剤を添加しないことを特徴とするものである。

請求項２の簡易ボイラにおける水処理剤添加方法は、請求項１において、前記水処理剤が脱酸素剤を含有しないことを特徴とするものである。

請求項３の簡易ボイラにおける水処理剤添加方法は、請求項１又は２において、ボイラ水のｐＨが１１．３以上となるように前記水処理剤を給水に添加することを特徴とするものである。

請求項４の簡易ボイラにおける水処理剤添加方法は、前記水処理剤を、前記簡易ボイラの保有水量に比べて容量の小さい給水タンクに添加することを特徴とする。

請求項５の簡易ボイラにおける水処理剤添加方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記水処理剤をディスペンサーポンプによって給水タンクに添加することを特徴とするものである。

本発明の簡易ボイラにおける水処理剤添加方法にあっては、全ブロー又は一部ブローを行った後の起動時に水処理剤を必要なだけ給水に添加し、その後の運転中には補給水に対し水処理剤を添加しない。このように、起動時に十分な量の水処理剤を添加することから、起動直後の状態を含めた全期間中におけるスケール析出や缶体の腐食が防止される。また、運転中に水処理剤を補給水に添加しないから、連続的な薬注装置は不要である。全ブロー後又は一部ブロー後の起動時には、計量カップを用いた作業員の手作業によって、又は操作片を押すだけで内容液を吐出させるディスペンサーポンプ等の簡易な液体供給器によって水処理剤を給水に添加すればよく、設備コストは極めて安価なものとなる。

本発明において、アルカリ剤よりなる又はアルカリ剤を含有する水処理剤を、簡易ボイラの保有水量に比べて容量の小さい給水タンクに添加してボイラに供給するようにしてもよく、このようにすることにより、ボイラ起動時に、給水に添加した水処理剤の全量を確実にボイラ缶内に入れることができる。

実施例を説明するグラフである。 比較例を説明するグラフである。 比較例を説明するグラフである。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明の簡易ボイラにおける水処理剤添加方法にあっては、全ブロー又は一部ブロー後の起動時に、アルカリ剤よりなる又はアルカリ剤を含有する水処理剤が所定量以上添加された給水をボイラに供給し、運転中の補給水には水処理剤を添加しない。

なお、この簡易ボイラは、連続ブロー装置を備えていないものとする。連続ブロー装置を備えている場合には、運転中にボイラ水をブローすることにより、ボイラ水の水質を所定範囲内に保つことができるが、連続ブロー装置を備えていない場合には、簡易ボイラの運転時間の経過と共に、ボイラ水中のスケール成分濃度が上昇し、スケールを生じさせることになる。このような連続ブロー装置を備えない簡易ボイラに対し本発明方法を適用することにより、スケール防止、缶体腐食防止等の効果を得ることができる。

本発明では、ボイラ水を全量あるいは半量ブローした後に、ディスペンサーポンプ等の簡易な機器を用いたり、計量カップを用いた作業員の手作業によって必要量の水処理剤を給水に添加する。水処理剤は給水タンクへ添加されるのが好ましい。なお、ディスペンサーポンプは機構が簡易で安価であり、しかも上から操作片を押し下げる（プッシュする）だけで一定量を吐出することから、水処理剤の添加装置として極めて好適である。

連続ブロー装置が設置されていない簡易ボイラにおいては、一度投入された水処理剤は運転中に系外に排出されないため、ボイラ運転中にボイラ水の水処理剤濃度が低下することがない。そのため、補給水に対して水処理剤を添加することなく、起動時や起動後の運転状況によらず、スケール防止及び腐食抑制に必要な薬品濃度を維持することができ、スケール防止及びボイラ缶内（水側）の腐食を安価に抑制する事が出来る。

使用する水処理剤は、アルカリ剤のみよりなるか、又はアルカリ剤とスケール防止剤とを含むものが好ましい。アルカリ剤としては苛性ソーダ、苛性カリ、炭酸カリ、炭酸ソーダから選ばれる１種以上を、全量ブロー又は半量ブロー後の給水時にボイラ水ｐＨが１１．３以上特に１１．３〜１２．５となるように添加するのが好ましい。スケール防止剤としては、スケール分散剤であるリン酸塩（リン酸ソーダ、リン酸カリウム、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ）や水溶性カルボン酸ポリマー又はその塩（例えばポリアクリル酸塩、ポリマレイン酸塩やアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸塩とポリアクリル酸塩のコポリマー等）が好適である。

スケール防止剤は、通常の場合、ボイラ水中の濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上、補給水が軟化水の場合は１０〜１００ｍｇ／Ｌ程度となるように添加されるのが好ましい。補給水が非軟化水の場合は、１００〜１０００ｍｇ／Ｌ程度となるように添加されるのが好ましい。

本発明では水処理剤は脱酸素剤を含有する必要はない。水処理剤が脱酸素剤を含有しなくても、ボイラ水のｐＨを１１．３以上特に１１．３〜１２．５に維持することにより腐食が抑制される。本発明においてはボイラ運転中はボイラ水をブローしないため、軟水給水では軟水中の重炭酸塩が熱分解して苛性ソーダが生じることから、徐々に濃縮してｐＨと電気伝導率が上昇し、キャリオーバやアルカリ腐食の可能性が生じる。そこで、定期的に運転を停止してボイラ水を全てブローする（全ブロー）か半分程度（例えばボイラ水の４０〜６０％程度）ブローする（半ブロー）などしてｐＨと電気伝導率の過度な上昇を防止する。そして、運転を再開する際の水張り時に、水処理剤を缶内ｐＨが１１．３以上となるように好ましくは給水タンクに一括投入して運転を再開する。
上記を妨げない範囲でオキシカルボン酸（塩）や多価カルボン酸（塩）等の防食剤を併用してもよい。

補給水は軟化水でも非軟化水でもどちらでも良い。非軟化水を用いる場合は、起動時に給水を添加するスケール防止剤の添加量を上述のように増やすなどのスケール防止策を講じるのが好ましい。

従来の技術である薬注ポンプを設置する方法は、薬注ポンプの他に、薬注タンク、薬注ポンプの制御、薬注ホース、電気配線等が必要であり、結果的に非常に高価になり、連続ブロー装置さえも設置されていない簡易ボイラでは、適用されることが少なかった。

本発明では、ボイラ水処理に必要な水処理薬品を、ディスペンサーポンプ等のみで薬注する為、薬注に必要な装備は極めて低コストのものとなる。

以下、実施例及び比較例について説明する。

＜実施例１＞
連続ブロー装置を備えていない簡易ボイラ（保有水量２０Ｌ）の給水タンク（内容積５Ｌ）に対し水処理薬品として苛性ソーダ５％、苛性カリ５％、炭酸カリ５．８％、ポリアクリル酸ソーダ１．１％を混合溶解した溶液を缶内保持濃度１５００ｍｇ／Ｌとなるように、１プッシュあたりの投入量が２５ｍＬのディスペンサーポンプを用いて添加し、この給水タンク内の給水を簡易ボイラに供給した。缶内の薬品濃度の経時変化を第１図に示す。第１図の通り、ボイラ付属の給水タンクに１プッシュ投入するだけで、数分で缶内保持濃度（１５００ｍｇ／Ｌ）まで上昇し、その後はこの濃度が維持された。この簡易ボイラを蒸気発生量６０ｋｇ／Ｈｒにて１週間運転（運転中の補給水には水処理剤を添加せず。）したときの腐食速度は１２ｍｄｄであった。

＜比較例１＞
実施例１の簡易ボイラに水処理剤を添加してない給水を水張りし、蒸気発生量６０ｋｇ／Ｈｒにて運転すると共に、その補給水に対し、上記の水処理剤を薬注装置によって２０ｍｇ／Ｌの割合にて添加した。また、２４時間に１回の頻度にて全ブローを行った。缶内の薬品濃度の経時変化を第２図に示す。このときの腐食速度は６０ｍｄｄであった。

＜比較例２＞
比較例１において、同一の簡易ボイラのボイラ缶内への水張り時に給水に対し５００ｍｇ／Ｌの添加率にて上記水処理剤を添加した。その後は、比較例１と同様に、蒸気発生量６０ｋｇ／Ｈｒにて運転した。補給水への薬注は３０ｍｇ／Ｌの割合にて添加し、２４時間に１回の頻度で全ブローした。缶内の薬品濃度の経時変化を第２図に併せて示す。腐食速度は４２ｍｄｄであった。

第２図から明らかな通り比較例１，２ではスケール析出防止及び防食に必要とされる水処理薬品の濃度（この場合は１５００ｍｇ／Ｌ）にまで上昇させるのに長時間を要し、長時間薬品濃度不足の状態が継続する。即ち、比較例１ではすべての時間帯において水処理剤の濃度が１５００ｍｇ／Ｌ以下であり、腐食速度も６０ｍｄｄと大きい。また、比較例２でもすべての時間帯のうち半分の時間帯で水処理剤濃度が１５００ｍｇ／Ｌ以下であり、腐食速度が４２ｍｄｄと大きい。

＜比較例３＞
実施例１の簡易ボイラに水処理剤を添加してない給水を水張りし、１日に３．５時間だけ蒸気発生量６０ｋｇ／Ｈｒにて運転し、その他の時間帯では運転を中止すると共に、運転時にはその補給水に対し、上記の水処理剤を薬注装置によって２０ｍｇ／Ｌの割合にて添加した。また、１週間に１回の頻度にて全ブローを行った。缶内の薬品濃度の経時変化を第３図に示す。このときの腐食速度は９０ｍｄｄであった。

＜比較例４＞
比較例３において、同一の簡易ボイラのボイラ缶内への水張り時に給水に対し濃度５００ｍｇ／Ｌの添加率にて上記水処理剤を添加した。その後は、比較例３と同様の条件にて運転した。補給水への薬注は３０ｍｇ／Ｌの割合にて添加し、１週間に１回の頻度で全ブローした。缶内の薬品濃度の経時変化を第３図に併せて示す。腐食速度は６３ｍｄｄであった。

第３図から明らかな通り比較例３，４でもスケール析出防止及び防食に必要とされる水処理薬品の濃度（この場合は１５００ｍｇ／Ｌ）にまで上昇させるのに長時間を要し、長時間薬品濃度不足の状態が継続する。即ち、比較例３ではすべての時間帯において水処理剤の濃度が１５００ｍｇ／Ｌ以下であり、腐食速度も９０ｍｄｄと大きい。また、比較例４でもすべての時間帯のうち約半分の時間帯で水処理剤濃度が１５００ｍｇ／Ｌ以下であり、腐食速度が６３ｍｄｄと大きい。

＜参考実験例１：水処理薬品の腐食防止効果の評価＞
野木町水の軟化水に対し上記実施例及び比較例で用いたものと同一の水処理薬品を１０００、１５００、２０００、２５００、３０００ｍｇ／Ｌとなるように添加して試験水とした。各試験水１Ｌをそれぞれ容量１Ｌのビーカーに１Ｌ入れ、鋼材製テストピース（５０×３０×１ｍｍ）を２枚浸漬し、上部に蓋をのせて半密閉として静止保管した。そして、腐食の有無を１０日間にわたって観察し、結果を表１に示した。

表１から明らかな通り、この水処理剤の場合、薬品濃度を１５００ｍｇ／Ｌ以上としてｐＨを１１．３以上とすることにより、腐食を抑制できることが分かる。

Claims (5)

1. 連続ブロー装置を備えない簡易ボイラの給水に水処理剤を添加する方法において、全ブローもしくは一部ブローを行なった後のボイラ起動時に、アルカリ剤よりなる又はアルカリ剤を含有する水処理剤を防食に必要な量以上添加した給水をボイラに供給し、運転中には補給水に水処理剤を添加しないことを特徴とする簡易ボイラにおける水処理剤添加方法。
2. 請求項１において、前記水処理剤が脱酸素剤を含有しないことを特徴とする簡易ボイラにおける水処理剤添加方法。
3. 請求項１又は２において、ボイラ水のｐＨが１１．３以上となるように前記水処理剤を給水に添加することを特徴とする簡易ボイラにおける水処理剤添加方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記水処理剤を、前記簡易ボイラの保有水量に比べて容量の小さい給水タンクに添加することを特徴とする簡易ボイラにおける水処理剤添加方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記水処理剤をディスペンサーポンプによって給水タンクに添加することを特徴とする簡易ボイラにおける水処理剤添加方法。

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