JP2018145488A - Water treatment agent, scale removal method and scale suppression method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水処理剤、並びに水処理剤を用いたスケール除去方法及びスケール抑制方法に関する。 The present invention relates to a water treatment agent and a scale removal method and a scale suppression method using the water treatment agent.
ボイラは、蒸気を生成する装置であり、加熱用、発電用等のエネルギー供給設備として幅広く使用されている。
蒸気を発生させるボイラ水管の内側表面部（伝熱面）は高温高圧の環境下にあるため、ボイラへ供給された水（ボイラ給水）に含まれているカルシウム等の成分がスケールとして伝熱面に付着しやすい。スケールが伝熱面に付着すると、熱の伝達が妨げられ、ボイラ効率等の伝熱特性が低下する。また、ボイラ水管の伝熱面はボイラ給水によって腐食する虞があり、腐食が進行するとボイラ水管の破損にも繋がる。
A boiler is a device that generates steam, and is widely used as an energy supply facility for heating and power generation.
Since the inner surface (heat transfer surface) of the boiler water pipe that generates steam is in a high-temperature and high-pressure environment, components such as calcium contained in the water supplied to the boiler (boiler feed water) are used as a scale for the heat transfer surface. Easy to adhere to. When the scale adheres to the heat transfer surface, heat transfer is hindered, and heat transfer characteristics such as boiler efficiency are deteriorated. Further, the heat transfer surface of the boiler water pipe may be corroded by the boiler water supply, and if the corrosion proceeds, the boiler water pipe may be damaged.
そこで、従来、ボイラ水管の伝熱面に付着したスケールを除去し又はスケールの生成を抑制し、且つ、ボイラ水管の腐食を抑制するため、ボイラ給水に薬剤を添加することが行われている。 Therefore, conventionally, in order to remove the scale attached to the heat transfer surface of the boiler water pipe or suppress the generation of the scale and suppress the corrosion of the boiler water pipe, a chemical is added to the boiler feed water.
例えば、特許文献１には、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（以下、「ＥＤＴＡ二ナトリウム」又は「ＥＤＴＡ−２Ｎａ」とも記す。）等のキレート剤と、アクリル酸アクリルアミド共重合物等の分散剤と、を含有するスケール除去剤が開示されている。
また、特許文献２には、シリカと、水酸化ナトリウム等のｐＨ調整剤と、ＥＤＴＡ二ナトリウム等のスケール抑制剤と、を含有し、腐食及びスケールの生成を抑制するために使用される水処理剤が開示されている。
For example,
ところで、特許文献１に記載のスケール除去剤には、スケールを分散させるため、アクリル酸アクリルアミド共重合物等の分散剤が含有されている。アクリル酸アクリルアミド共重合物は、ＦＤＡ（米国食品医薬品局）によって食品加工用のボイラへの使用が認められている成分である。しかし、ボイラで生成する蒸気の安全性をより高めるためには、人体への安全性が極めて高い食品添加物等の成分で薬剤を構成することが望まれる。
By the way, the scale remover described in
また、特許文献２に記載の水処理剤には、伝熱面に腐食防止用の皮膜を形成するため、シリカが含有されている。ここで、伝熱面に腐食防止用の皮膜を形成するためには、ボイラ給水中のシリカ濃度を所定濃度以上（例えば、１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上）に管理する必要がある。一方、スケールの生成を抑制するためには、ボイラ給水中のシリカ濃度を所定濃度以下（例えば、６０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下）に管理する必要がある。しかし、特許文献２のように水処理剤にシリカが含有されている場合、薬注装置の不具合等に起因して水処理剤の添加量が過剰になると、過剰なシリカ分が原因となってスケールが生成する虞がある。特に、燃焼室を有さず、火炎がボイラ水管に触れる構造のボイラにおいては、伝熱面熱負荷が非常に高いため（例えば、１１６ｋＷ／ｍ２以上）、水処理剤の添加量が過剰になった場合にスケールが生成し易い。
The water treatment agent described in
本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、人体への安全性が極めて高い成分からなり、ボイラ水管の腐食を抑えながら、付着したスケールを除去し又はスケールの生成を抑制することが可能な水処理剤、並びに水処理剤を用いたスケール除去方法及びスケール抑制方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and is composed of a component having extremely high safety to the human body, and removes attached scale or suppresses scale generation while suppressing corrosion of a boiler water pipe. It is an object of the present invention to provide a water treatment agent that can be used, and a scale removal method and a scale suppression method that use the water treatment agent.
本発明は、シリカ濃度が１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上であるボイラ給水に添加される水処理剤であって、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ二ナトリウム）と、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムから選択される少なくとも１種であるアルカリ金属水酸化物と、水と、からなる水処理剤に関する。 The present invention is a water treatment agent added to boiler feed water having a silica concentration of 10 mg SiO 2 / L or more, and is selected from ethylenediaminetetraacetic acid disodium (EDTA disodium), sodium hydroxide and potassium hydroxide. The present invention relates to a water treatment agent comprising at least one alkali metal hydroxide and water.
水処理剤中のＥＤＴＡ二ナトリウムの含有率は５〜２５質量％であることが好ましい。また、水処理剤中のアルカリ金属水酸化物の含有率は１〜１０質量％であることが好ましい。 The content of disodium EDTA in the water treatment agent is preferably 5 to 25% by mass. Moreover, it is preferable that the content rate of the alkali metal hydroxide in a water treatment agent is 1-10 mass%.
また、本発明は、シリカ濃度が１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上であるボイラ給水に対して本発明に係る水処理剤を添加し、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ二ナトリウムのＥＤＴＡ換算濃度を１００〜１０００ｍｇＥＤＴＡ／Ｌに維持するスケール除去方法に関する。 Further, the present invention is silica concentration was added water treatment agent according to the present invention with respect to the boiler feedwater is 10mgSiO 2 / L or more, the EDTA concentration in terms of EDTA disodium boiler water to 100~1000mgEDTA / L It relates to a method for maintaining scale removal.
また、本発明は、シリカ濃度が１０質量ｐｐｍ以上であるボイラ給水に対して本発明に係る水処理剤を添加し、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ二ナトリウムのＥＤＴＡ換算濃度を５〜３０ｍｇＥＤＴＡ／Ｌに維持するスケール抑制方法に関する。 Moreover, this invention adds the water treatment agent which concerns on this invention with respect to the boiler feed water whose silica concentration is 10 mass ppm or more, and maintains the EDTA conversion density | concentration of EDTA disodium in boiler can water at 5-30 mgEDTA / L. It is related with the scale suppression method to do.
本発明によれば、人体への安全性が極めて高い成分からなり、ボイラ水管の腐食を抑えながら、付着したスケールを除去し又はスケールの生成を抑制することが可能な水処理剤、並びに水処理剤を用いたスケール除去方法及びスケール抑制方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the water treatment agent which consists of a component with very high safety | security to a human body, can remove the scale which adhered, and can suppress the production | generation of a scale, suppressing water corrosion, and water treatment A scale removal method and a scale suppression method using an agent can be provided.
［水処理剤］
本実施形態に係る水処理剤は、シリカ濃度が１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上であるボイラ給水に添加される水処理剤であって、ＥＤＴＡ二ナトリウムと、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムから選択される少なくとも１種であるアルカリ金属水酸化物と、水と、からなる。
[Water treatment agent]
The water treatment agent according to the present embodiment is a water treatment agent added to boiler feed water having a silica concentration of 10 mg SiO 2 / L or more, and is at least selected from disodium EDTA, sodium hydroxide, and potassium hydroxide. It consists of one kind of alkali metal hydroxide and water.
ＥＤＴＡ二ナトリウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムは、いずれも日本において食品添加物として指定されている成分である。このため、本実施形態に係る水処理剤は、人体への安全性が極めて高く、食品加工用のボイラにも好適に使用することができる。
また、本実施形態に係る水処理剤は、シリカ等のスケールの原因となる成分を実質的に含有しないため、薬注装置の不具合等に起因して水処理剤の添加量が過剰になった場合であっても、スケールが生成する虞が低い。このため、本実施形態に係る水処理剤は、伝熱面熱負荷が１１６ｋＷ／ｍ２以上となるボイラ（例えば、燃焼室を有さず、火炎がボイラ水管に触れる構造のボイラ）にも好適に使用することができる。
EDTA disodium, sodium hydroxide, and potassium hydroxide are all ingredients designated as food additives in Japan. For this reason, the water treatment agent according to the present embodiment has extremely high safety to the human body and can be suitably used for a food processing boiler.
Moreover, since the water treatment agent according to the present embodiment does not substantially contain components that cause scale such as silica, the amount of addition of the water treatment agent is excessive due to a malfunction of the chemical injection device. Even in this case, there is a low possibility that scales are generated. For this reason, the water treatment agent according to the present embodiment is also suitable for a boiler having a heat transfer surface heat load of 116 kW / m 2 or more (for example, a boiler that does not have a combustion chamber and a flame touches the boiler water pipe). Can be used for
（ＥＤＴＡ二ナトリウム）
ＥＤＴＡ二ナトリウムは、ボイラ給水中に含まれるカルシウムイオン等の硬度成分をキレート化してスケールの生成を抑制するほか、スケールを溶解して除去する役割を担う。
(EDTA disodium)
Disodium EDTA plays a role of dissolving and removing scales in addition to chelating hardness components such as calcium ions contained in boiler feed water to suppress the formation of scales.
水処理剤中のＥＤＴＡ二ナトリウムの含有率は、５〜２５質量％であることが好ましく、７〜２２質量％であることがより好ましく、１０〜２２質量％であることがさらに好ましい。 The content of disodium EDTA in the water treatment agent is preferably 5 to 25% by mass, more preferably 7 to 22% by mass, and even more preferably 10 to 22% by mass.
水処理剤中のＥＤＴＡ二ナトリウムと後述するアルカリ金属水酸化物との質量比は、ＥＤＴＡ二ナトリウム／アルカリ金属水酸化物＝１／２〜２５／１であることが好ましく、１／１．４〜９／１であることがより好ましく、１．４／１〜５／１であることがさらに好ましい。 The mass ratio of disodium EDTA in the water treatment agent and alkali metal hydroxide described below is preferably EDTA disodium / alkali metal hydroxide = 1/2 to 25/1, 1 / 1.4 More preferably, it is-9/1, and it is still more preferable that it is 1.4 / 1-5/1.
（アルカリ金属水酸化物）
アルカリ金属水酸化物は、ボイラ缶水のｐＨを、ボイラ水管の伝熱面を腐食しにくいアルカリ性のｐＨ領域に調整する役割を担う。また、ボイラ缶水をアルカリ性のｐＨ領域に調整することにより、マグネシウム系のスケールの生成を抑制することができる。ボイラ缶水のｐＨ領域は、例えば、１１．０〜１１．８に調整することが好ましい。
(Alkali metal hydroxide)
The alkali metal hydroxide plays a role of adjusting the pH of the boiler can water to an alkaline pH region that hardly corrodes the heat transfer surface of the boiler water pipe. Moreover, the production | generation of a magnesium-type scale can be suppressed by adjusting boiler can water to alkaline pH range. The pH range of the boiler can water is preferably adjusted to 11.0 to 11.8, for example.
水処理剤中のアルカリ金属水酸化物の含有率（水酸化ナトリウムと水酸化カリウムとを併用する場合は合計の含有率）は、１〜１０質量％であることが好ましく、２．５〜１０質量％であることがより好ましく、２．５〜７質量％であることがさらに好ましい。 The content of alkali metal hydroxide in the water treatment agent (total content when sodium hydroxide and potassium hydroxide are used in combination) is preferably 1 to 10% by mass, and preferably 2.5 to 10%. It is more preferable that it is mass%, and it is further more preferable that it is 2.5-7 mass%.
以下、水処理剤中のアルカリ金属水酸化物の含有率についてさらに説明する。 Hereinafter, the content rate of the alkali metal hydroxide in the water treatment agent will be further described.
ボイラ水管のうちスケールが付着していない部分の腐食を抑制するためには、ボイラ缶水をｐＨ１０．５以上（好ましくはｐＨ１１．０以上）のアルカリ性にする必要がある。この点、ボイラ給水中には炭酸水素イオンが含まれているため、この炭酸水素イオンがボイラ内で熱分解して炭酸イオン及び水酸化物イオンを生じることにより、ボイラ缶水のｐＨが上昇する（下記反応式を参照）。その結果、ボイラ給水に水処理剤を添加していない状態であっても、ボイラ缶水のｐＨは１１．０〜１１．８の範囲に落ち着くことになる。
２ＮａＨＣＯ３→Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑（揮発）
ＮａＨＣＯ３＋Ｈ２Ｏ→２ＮａＯＨ＋ＣＯ２↑（揮発）
In order to suppress corrosion of a portion of the boiler water pipe where no scale is attached, it is necessary to make the boiler can water alkaline with a pH of 10.5 or more (preferably a pH of 11.0 or more). In this respect, since hydrogen carbonate ions are contained in the boiler feed water, the pH of boiler can water rises when the hydrogen carbonate ions are thermally decomposed in the boiler to generate carbonate ions and hydroxide ions. (See reaction formula below). As a result, even if the water treatment agent is not added to the boiler feed water, the pH of the boiler can water settles in the range of 11.0 to 11.8.
2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 ↑ (volatile)
NaHCO 3 + H 2 O → 2NaOH + CO 2 ↑ (volatile)
一方、水処理剤に用いられるＥＤＴＡ二ナトリウムは弱酸性であるため、これをそのままボイラ給水に添加するとボイラ缶水中の炭酸イオン及び水酸化物イオンが消費され、ｐＨの上昇が妨げられる。 On the other hand, since disodium EDTA used for the water treatment agent is weakly acidic, if it is added to the boiler feed water as it is, carbonate ions and hydroxide ions in the boiler can water are consumed, and an increase in pH is hindered.
ＥＤＴＡ二ナトリウムによってボイラ缶水のｐＨの上昇が妨げられないようにするには、ＥＤＴＡ二ナトリウムを含有する水処理剤に予めアルカリ金属水酸化物（水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム）を添加し、ＥＤＴＡ二ナトリウムを中和しておく必要がある。具体的には、ＥＤＴＡ−２ＮａをＥＤＴＡ−４Ｎａ又はＥＤＴＡ−２Ｎａ２Ｋにまで中和しておく必要がある。
この中和反応の当量関係は以下のとおりである。
ＥＤＴＡ−２Ｎａ（３７２．２ｇ／ｍｏｌ）＋２ＮａＯＨ（２×４０．０ｇ／ｍｏｌ）＝ＥＤＴＡ−４Ｎａ（４１６．２ｇ／ｍｏｌ）＋２Ｈ２Ｏ（３６．０ｇ／ｍｏｌ）
ＥＤＴＡ−２Ｎａ（３７２．２ｇ／ｍｏｌ）＋２ＫＯＨ（２×５６．１ｇ／ｍｏｌ）＝ＥＤＴＡ−２Ｎａ２Ｋ（４４８．４ｇ／ｍｏｌ）＋２Ｈ２Ｏ（３６．０ｇ／ｍｏｌ）
In order to prevent the EDTA disodium from hindering the increase in the pH of the boiler can water, an alkali metal hydroxide (sodium hydroxide or potassium hydroxide) is added in advance to the water treatment agent containing EDTA disodium, It is necessary to neutralize EDTA disodium. Specifically, it is necessary to neutralize EDTA-2Na to EDTA-4Na or EDTA-2Na2K.
The equivalent relationship of this neutralization reaction is as follows.
EDTA-2Na (372.2 g / mol) +2 NaOH (2 × 40.0 g / mol) = EDTA-4Na (416.2 g / mol) + 2H 2 O (36.0 g / mol)
EDTA-2Na (372.2 g / mol) +2 KOH (2 × 56.1 g / mol) = EDTA-2Na 2 K (448.4 g / mol) + 2H 2 O (36.0 g / mol)
上記の当量関係から、質量濃度ＷＥ％であるＥＤＴＡ二ナトリウムの中和に必要な水酸化ナトリウムの質量濃度ＷＮａ％は、ＷＮａ％＝ＷＥ％×２×４０／３７２．２＝０．２１５ＷＥ％となる。同様に、質量濃度ＷＥ％であるＥＤＴＡ二ナトリウムの中和に必要な水酸化カリウムの質量濃度ＷＫ％は、ＷＫ％＝ＷＥ％×２×５６．１／３７２．２＝０．３０１ＷＥ％となる。 From the above equivalent relationship, the mass concentration W Na % of sodium hydroxide required for neutralization of disodium EDTA having a mass concentration of W E % is W Na % = W E % × 2 × 40 / 372.2 = 0. .215 W E %. Similarly, the mass concentration W K % of potassium hydroxide required for neutralization of disodium EDTA having a mass concentration of W E % is W K % = W E % × 2 × 56.1 / 372.2 = 0. 301 W E %.
したがって、水処理剤中のＥＤＴＡ二ナトリウムの含有率が５〜２５質量％である場合には、ＥＤＴＡ二ナトリウムの中和に必要な水酸化ナトリウムの含有率は、（５〜２５）×０．２１５＝１．１〜５．４質量％となる。同様に、ＥＤＴＡ二ナトリウムの中和に必要な水酸化カリウムの含有率は、（５〜２５）×０．３０１＝１．５〜７．５質量％となる。 Therefore, when the content of disodium EDTA in the water treatment agent is 5 to 25% by mass, the content of sodium hydroxide necessary for neutralization of disodium EDTA is (5 to 25) × 0. 215 = 1.1 to 5.4% by mass. Similarly, the content rate of potassium hydroxide required for neutralization of disodium EDTA is (5-25) × 0.301 = 1.5-7.5 mass%.
なお、アルカリ金属水酸化物は、ＥＤＴＡ二ナトリウムの中和に必要な程度を超えて水処理剤中に含有されていてもよいが、アルカリ金属水酸化物の含有率を高くしすぎると、ボイラ缶水のｐＨが上がりすぎ、ボイラ水管のアルカリ腐食を招く虞がある。また、アルカリ金属水酸化物の含有率を高くしすぎることは、コストの点でも好ましくない。この観点から、水処理剤中のアルカリ金属水酸化物の含有率は、ＥＤＴＡ二ナトリウムの中和に必要な含有率に対して１０倍を超えないことが好ましい。 The alkali metal hydroxide may be contained in the water treatment agent beyond the level necessary for neutralization of disodium EDTA, but if the alkali metal hydroxide content is too high, the boiler There is a possibility that the pH of the can water will rise too much and cause alkaline corrosion of the boiler water pipe. Moreover, it is not preferable also from the point of cost to make the content rate of an alkali metal hydroxide too high. From this viewpoint, it is preferable that the content of the alkali metal hydroxide in the water treatment agent does not exceed 10 times the content necessary for neutralization of disodium EDTA.
（水）
本実施形態に係る水処理剤は、上記のＥＤＴＡ二ナトリウム及びアルカリ金属水酸化物のほかに水を含む。通常、水には微量のシリカが含まれるが、水処理剤中のシリカ濃度は、０．００５質量％以下であることが好ましい。
なお、水処理剤中のシリカ濃度は、ＪＩＳ Ｋ０１０１：１９９８「工業用水試験法」に記載のモリブデン青吸光光度法に従って測定することができる。
(water)
The water treatment agent according to this embodiment contains water in addition to the above-mentioned disodium EDTA and alkali metal hydroxide. Normally, water contains a small amount of silica, but the silica concentration in the water treatment agent is preferably 0.005% by mass or less.
The silica concentration in the water treatment agent can be measured according to the molybdenum blue absorptiometry described in JIS K0101: 1998 “Industrial Water Test Method”.
（水処理剤の用途）
本実施形態に係る水処理剤は、シリカ濃度が１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上であるボイラ給水に添加される。
シリカは、カルシウム等の硬度成分と結合してスケールの原因となる成分であるが、水処理剤に含有されるＥＤＴＡ二ナトリウムによってカルシウムイオン等をキレート化するとともに、水処理剤に含有されるアルカリ金属水酸化物によってボイラ缶水のｐＨをアルカリ性に調整してシリカの溶解度を高めることにより、スケールの生成を抑制することができる。
また、ＥＤＴＡは通常、ボイラ水管に対して腐食性を示すが、ボイラ給水のシリカ濃度が１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上であり、且つ、水処理剤に含有されるアルカリ金属水酸化物によってボイラ缶水のｐＨをアルカリ性に調整することにより、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ二ナトリウムの濃度を後述のように高めた場合であっても、ボイラ水管の腐食を抑えることができる。
(Use of water treatment agent)
Water treatment agent according to this embodiment, the silica concentration is added to the boiler feedwater is 10mgSiO 2 / L or more.
Silica is a component that causes scale by combining with hardness components such as calcium, but chelates calcium ions and the like with disodium EDTA contained in the water treatment agent and alkali contained in the water treatment agent. Scale formation can be suppressed by adjusting the pH of boiler can water to be alkaline with metal hydroxide to increase the solubility of silica.
Moreover, EDTA is usually is corrosive to the boiler water pipe, silica concentration of the boiler feed water is at
ボイラ給水中のシリカ濃度の上限は特に限定されないが、通常、１００ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以下である。
なお、ボイラ給水中のシリカ濃度は、水処理剤中のシリカ濃度と同様に、ＪＩＳ Ｋ０１０１：１９９８「工業用水試験法」に記載のモリブデン青吸光光度法に従って測定することができる。
The upper limit of silica concentration in the boiler feed water is not particularly limited, but usually, 100mgSiO 2 / L or less.
The silica concentration in the boiler feed water can be measured in accordance with the molybdenum blue absorptiometry described in JIS K0101: 1998 “Industrial water test method” in the same manner as the silica concentration in the water treatment agent.
本実施形態に係る水処理剤は、スケール除去剤として使用することができ、また、スケール抑制剤として使用することもできる。より具体的に、ボイラ水管に付着したスケールを除去する際には、ボイラ給水への水処理剤の添加量を多くすればよく、スケールの生成を抑制する際には、ボイラ給水への水処理剤の添加量を少なくすればよい。 The water treatment agent according to the present embodiment can be used as a scale remover, and can also be used as a scale inhibitor. More specifically, when removing the scale adhering to the boiler water pipe, the amount of water treatment agent added to the boiler feedwater should be increased, and when suppressing the generation of scale, the water treatment to the boiler feedwater What is necessary is just to reduce the addition amount of an agent.
［スケール除去方法及びスケール抑制方法］
本実施形態のスケール除去方法は、シリカ濃度が１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上であるボイラ給水に対して上記の水処理剤を添加し、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ二ナトリウムのＥＤＴＡ換算濃度を１００〜１０００ｍｇＥＤＴＡ／Ｌに維持するものである。ボイラ缶水中のＥＤＴＡ二ナトリウムのＥＤＴＡ換算濃度を１００〜１０００ｍｇＥＤＴＡ／Ｌに維持することにより、ボイラ水管の腐食を抑えながら、付着したスケールを効果的に除去することができる。本実施形態のスケール除去方法において、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ二ナトリウムのＥＤＴＡ換算濃度は、１２０〜８００ｍｇＥＤＴＡ／Ｌに維持することが好ましい。
[Scale removal method and scale suppression method]
In the scale removal method of the present embodiment, the above-mentioned water treatment agent is added to boiler feed water having a silica concentration of 10 mg SiO 2 / L or more, and the EDTA equivalent concentration of disodium EDTA in boiler can water is 100 to 1000 mg EDTA / L. To maintain. By maintaining the EDTA-concentrated concentration of disodium EDTA in the boiler can water at 100 to 1000 mg EDTA / L, it is possible to effectively remove the attached scale while suppressing the corrosion of the boiler water pipe. In the scale removal method of this embodiment, it is preferable to maintain the EDTA conversion concentration of disodium EDTA in boiler can water at 120 to 800 mg EDTA / L.
なお、ＥＤＴＡは通常、ボイラ水管に対して腐食性を示すが、水処理剤中のアルカリ金属水酸化物及びボイラ給水中のシリカの防食作用により、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ二ナトリウムのＥＤＴＡ換算濃度を１００質量ｐｐｍ以上に高めた場合であっても、ボイラ水管の腐食を抑えることができる。 EDTA is normally corrosive to boiler water pipes, but due to the anticorrosive action of alkali metal hydroxide in the water treatment agent and silica in the boiler feed water, EDTA equivalent concentration of disodium EDTA in boiler can water is reduced. Even when it is increased to 100 mass ppm or more, the corrosion of the boiler water pipe can be suppressed.
また、本実施形態のスケール抑制方法は、シリカ濃度が１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上であるボイラ給水に対して上記の水処理剤を添加し、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ二ナトリウムのＥＤＴＡ換算濃度を５〜３０ｍｇＥＤＴＡ／Ｌに維持するものである。ボイラ缶水中のＥＤＴＡ二ナトリウムのＥＤＴＡ換算濃度を５〜３０ｍｇＥＤＴＡ／Ｌに維持することにより、ボイラ水管の腐食を抑えながら、スケールの生成を効果的に抑制することができる。本実施形態のスケール抑制方法において、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ二ナトリウムのＥＤＴＡ換算濃度は、１０〜３０ｍｇＥＤＴＡ／Ｌに維持することが好ましい。 Also, the scale inhibition method of the present embodiment, the silica concentration was added the water treatment agent to the boiler feedwater is 10mgSiO 2 / L or more, 5～30MgEDTA the EDTA concentration in terms of EDTA disodium boiler water / L. By maintaining the EDTA equivalent concentration of disodium EDTA in the boiler can water at 5 to 30 mg EDTA / L, scale generation can be effectively suppressed while suppressing corrosion of the boiler water pipe. In the scale suppression method of this embodiment, it is preferable to maintain the EDTA conversion density | concentration of EDTA disodium in boiler can water to 10-30 mgEDTA / L.
以下、ＥＤＴＡ二ナトリウムのＥＤＴＡ換算濃度のことを、単に「ＥＤＴＡ濃度」とも記す。 Hereinafter, the EDTA-concentrated concentration of disodium EDTA is also simply referred to as “EDTA concentration”.
ボイラ給水への水処理剤の添加方法は、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度が上記の範囲に維持される限り特に限定されず、連続的な添加であっても断続的な添加であってもよい。一例としては、水処理剤を貯留した薬剤タンクと薬注ポンプとを備える薬注装置をボイラの給水ラインに設けておく。そして、給水ポンプに同期させて薬注ポンプを作動させることにより、ボイラの濃縮倍率に基づいて計算された量の水処理剤をボイラ給水に対して添加する。 The method for adding the water treatment agent to the boiler feedwater is not particularly limited as long as the EDTA concentration in the boiler can water is maintained within the above range, and may be continuous addition or intermittent addition. As an example, a chemical injection device including a chemical tank storing a water treatment agent and a chemical injection pump is provided in a water supply line of a boiler. And the quantity of the water treatment agent calculated based on the concentration rate of a boiler is added with respect to boiler feed water by operating a chemical injection pump synchronizing with a feed water pump.
なお、ボイラ水管へのスケールの付着程度は、例えば、ボイラ水管に設けた温度センサにより確認することができる。スケールの熱伝導率はボイラ水管の熱伝導率に比べて非常に小さいため、ボイラ水管にスケールが付着すると火炎の熱がボイラ缶水に伝わりにくくなり、ボイラ水管の温度が上昇する。そこで、ボイラ水管の温度を温度センサにより測定することで、ボイラ水管へのスケールの付着程度を確認することができる。 In addition, the adhesion degree of the scale to a boiler water pipe can be confirmed with the temperature sensor provided in the boiler water pipe, for example. Since the thermal conductivity of the scale is very small compared to the thermal conductivity of the boiler water pipe, if the scale adheres to the boiler water pipe, the heat of the flame becomes difficult to be transmitted to the boiler can water, and the temperature of the boiler water pipe rises. Then, the adhesion degree of the scale to a boiler water pipe | tube can be confirmed by measuring the temperature of a boiler water pipe | tube with a temperature sensor.
本実施形態に係る水処理剤、並びに水処理剤を用いたスケール除去方法及びスケール抑制方法によれば、例えば、以下の効果が奏される。
（１）本実施形態に係る水処理剤に含有される水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及びＥＤＴＡ二ナトリウムは、いずれも日本において食品添加物として指定されている成分である。このため、本実施形態に係る水処理剤は、人体への安全性が極めて高く、食品加工用のボイラにも好適に使用することができる。
According to the water treatment agent and the scale removal method and scale suppression method using the water treatment agent according to the present embodiment, for example, the following effects are exhibited.
(1) Sodium hydroxide, potassium hydroxide, and disodium EDTA contained in the water treatment agent according to this embodiment are all components designated as food additives in Japan. For this reason, the water treatment agent according to the present embodiment has extremely high safety to the human body and can be suitably used for a food processing boiler.
（２）本実施形態に係る水処理剤は、シリカ等のスケールの原因となる成分を実質的に含有しないため、薬注装置の不具合等に起因して水処理剤の添加量が過剰になった場合であっても、スケールが生成する虞が低い。このため、本実施形態に係る水処理剤は、伝熱面熱負荷が１１６ｋＷ／ｍ２以上となるボイラ（例えば、燃焼室を有さず、火炎がボイラ水管に触れる構造のボイラ）にも好適に使用することができる。 (2) Since the water treatment agent which concerns on this embodiment does not contain substantially the component which causes scales, such as a silica, the addition amount of a water treatment agent becomes excess resulting from the malfunction of a chemical injection apparatus, etc. Even in such a case, there is a low possibility that scales are generated. For this reason, the water treatment agent according to the present embodiment is also suitable for a boiler having a heat transfer surface heat load of 116 kW / m 2 or more (for example, a boiler that does not have a combustion chamber and a flame touches the boiler water pipe). Can be used for
（３）本実施形態に係る水処理剤は、シリカ濃度が１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上であるボイラ給水に添加される。ＥＤＴＡは通常、ボイラ水管に対して腐食性を示すが、水処理剤中のアルカリ金属水酸化物及びボイラ給水中のシリカの防食作用により、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度を例えば１００ｍｇＥＤＴＡ／Ｌ以上に高めた場合であっても、ボイラ水管の腐食を抑えることができる。 (3) water treatment agent according to this embodiment, the silica concentration is added to the boiler feedwater is 10mgSiO 2 / L or more. EDTA is usually corrosive to boiler water pipes, but due to the anticorrosive action of alkali metal hydroxide in water treatment agent and silica in boiler feed water, the EDTA concentration in boiler can water is increased to, for example, 100 mg EDTA / L or more. Even in this case, the corrosion of the boiler water pipe can be suppressed.
（４）本実施形態のスケール除去方法では、シリカ濃度が１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上であるボイラ給水に対して上記の水処理剤を添加し、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度を１００〜１０００ｍｇＥＤＴＡ／Ｌに維持する。これにより、ボイラ水管の腐食を抑えながら、付着したスケールを効果的に除去することができる。 (4) In the scale removal method of the present embodiment, the above-mentioned water treatment agent is added to boiler feed water having a silica concentration of 10 mg SiO 2 / L or more, and the EDTA concentration in the boiler can water is maintained at 100 to 1000 mg EDTA / L. To do. Thereby, the adhered scale can be effectively removed while suppressing the corrosion of the boiler water pipe.
（５）本実施形態のスケール抑制方法では、シリカ濃度が１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上であるボイラ給水に対して上記の水処理剤を添加し、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度を５〜３０ｍｇＥＤＴＡ／Ｌに維持する。これにより、ボイラ水管の腐食を抑えながら、スケールの生成を効果的に抑制することができる。 (5) In the scale inhibition method of the present embodiment, the silica concentration was added the water treatment agent to the boiler feedwater is 10mgSiO 2 / L or more, it maintains the EDTA concentration in the boiler water to 5~30mgEDTA / L To do. Thereby, the production | generation of a scale can be suppressed effectively, suppressing the corrosion of a boiler water pipe.
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to a following example.
＜実験例１：スケール除去実験＞
（実施例１）
硬度／シリカ系スケールを付着させた保有水量約０．１５Ｌのボイラに、シリカ濃度２０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ、硬度０．４ｍｇＣａＣＯ３／Ｌの軟水を給水し、大気圧下（１００℃）で運転した。その際、表１に示す組成の薬剤Ａをボイラ給水に添加し、ボイラ缶水中の薬剤Ａの濃度を２５００〜３５００ｍｇ／Ｌ（ＥＤＴＡ濃度：３７５〜５２５ｍｇＥＤＴＡ／Ｌ）の範囲に維持しながら、２時間毎に全ブローした。そして、８時間運転後にスケール除去量を測定した。結果を図１に示す。
<Experimental example 1: Scale removal experiment>
Example 1
Soft water having a silica concentration of 20 mg SiO 2 / L and a hardness of 0.4 mg CaCO 3 / L was supplied to a boiler having a hardness / silica-based scale of about 0.15 L of retained water and operated at atmospheric pressure (100 ° C.). At that time, the drug A having the composition shown in Table 1 was added to the boiler feed water, and the concentration of the drug A in the boiler can water was maintained in the range of 2500 to 3500 mg / L (EDTA concentration: 375 to 525 mg EDTA / L). Full blow every hour. Then, the scale removal amount was measured after 8 hours of operation. The results are shown in FIG.
（実施例２、比較例１、２）
薬剤Ａの代わりに表１に示す組成の薬剤Ｂ〜Ｄのいずれかを添加し、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度を表１に示す範囲に維持したほかは実施例１と同様にして、８時間運転後のスケール除去量を測定した。結果を図１に示す。
(Example 2, Comparative Examples 1 and 2)
Operation for 8 hours was carried out in the same manner as in Example 1 except that any one of the drugs B to D having the composition shown in Table 1 was added instead of the drug A and the EDTA concentration in the boiler can water was maintained in the range shown in Table 1. The amount of subsequent scale removal was measured. The results are shown in FIG.
（比較例３）
ボイラ給水中のシリカ濃度を５ｍｇＳｉＯ２／Ｌとし、薬剤Ａの代わりに表１に示す組成の薬剤Ｂを添加したほかは実施例１と同様にして、８時間運転後のスケール除去量を測定した。結果を図１に示す。
(Comparative Example 3)
The amount of scale removal after 8 hours of operation was measured in the same manner as in Example 1 except that the silica concentration in the boiler feed water was 5 mg SiO 2 / L and the drug B having the composition shown in Table 1 was added instead of the drug A. . The results are shown in FIG.
（比較例４）
薬剤Ａを添加しないほかは実施例１と同様にして、８時間運転後のスケール除去量を測定した。結果を図１に示す。
(Comparative Example 4)
The amount of scale removal after 8 hours of operation was measured in the same manner as in Example 1 except that the drug A was not added. The results are shown in FIG.
実施例１、２及び比較例２の結果から、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度が高いほどスケール除去効果に優れることが分かる。実用的なスケール除去効果を得るためには、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度を１００ｍｇＥＤＴＡ／Ｌ以上に維持することが必要と考えられる。
また、実施例１及び比較例１の結果から、薬剤中のアルカリ金属水酸化物の有無は、スケール除去効果に殆ど影響を与えないことが分かる。
また、実施例２及び比較例３の結果から、ボイラ給水中のシリカ濃度の高低は、スケール除去効果に殆ど影響を与えないことが分かる。
なお、比較例４に示すとおり、ボイラ給水に薬剤を添加しない場合には、スケールを除去することができなかった。
From the results of Examples 1 and 2 and Comparative Example 2, it can be seen that the higher the EDTA concentration in the boiler can water, the better the scale removal effect. In order to obtain a practical scale removal effect, it is considered necessary to maintain the EDTA concentration in boiler can water at 100 mg EDTA / L or more.
Moreover, it can be seen from the results of Example 1 and Comparative Example 1 that the presence or absence of alkali metal hydroxide in the drug hardly affects the scale removal effect.
Moreover, it can be seen from the results of Example 2 and Comparative Example 3 that the level of silica concentration in the boiler feed water hardly affects the scale removal effect.
In addition, as shown in the comparative example 4, when a chemical | medical agent was not added to boiler feed water, the scale was not able to be removed.
＜実験例２：腐食実験＞
（比較例５）
硬度／シリカ系スケールを付着させた保有水量約０．１５Ｌのボイラに、シリカ濃度１．７ｍｇＳｉＯ２／Ｌ、硬度０ｍｇＣａＣＯ３／Ｌの軟水を給水し、濃縮倍数１０倍、０．３ＭＰａの条件で運転した。その際、表１に示す組成の薬剤Ｂをボイラ給水に添加し、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度を０〜９００ｍｇＥＤＴＡ／Ｌの範囲に維持した。そして、４８時間運転後に腐食減量を測定した。結果を図２に示す。
<Experimental example 2: Corrosion experiment>
(Comparative Example 5)
Soft water with a silica concentration of 1.7 mgSiO 2 / L and a hardness of 0 mgCaCO 3 / L is supplied to a boiler having a hardness / silica-based scale of about 0.15 L, and the concentration is 10 times and 0.3 MPa. Drove. In that case, the chemical | medical agent B of the composition shown in Table 1 was added to boiler feed water, and the EDTA density | concentration in boiler can water was maintained in the range of 0-900 mgEDTA / L. And the corrosion weight loss was measured after 48-hour operation. The results are shown in FIG.
（実施例３〜５）
ボイラ給水中のシリカ濃度を１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ、３０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ、又は５０ｍｇＳｉＯ２／Ｌとしたほかは比較例５と同様にして、４８時間運転後の腐食減量を測定した。結果を図２に示す。
(Examples 3 to 5)
Corrosion loss after 48 hours of operation was measured in the same manner as in Comparative Example 5, except that the silica concentration in the boiler feed water was 10 mgSiO 2 / L, 30 mgSiO 2 / L, or 50 mgSiO 2 / L. The results are shown in FIG.
図２に示すとおり、ボイラ給水中のシリカ濃度が高いほど、ボイラ水管の腐食が起こるＥＤＴＡ濃度の閾値が上がることが分かる。スケールを除去するためにボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度を１００ｍｇＥＤＴＡ／Ｌ以上に維持する際には、ボイラ給水中のシリカ濃度として１０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ以上が必要と考えられる。また、一般的なボイラ給水中のシリカ濃度を考慮すると、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度の上限値は１０００ｍｇＥＤＴＡ／Ｌ程度と考えられる。 As shown in FIG. 2, it can be seen that the higher the silica concentration in the boiler feed water, the higher the EDTA concentration threshold at which corrosion of the boiler water pipe occurs. When the EDTA concentration in the boiler can water is maintained at 100 mg EDTA / L or more in order to remove scale, it is considered that 10 mg SiO 2 / L or more is necessary as the silica concentration in the boiler feed water. Moreover, when the silica density | concentration in general boiler feed water is considered, it is thought that the upper limit of the EDTA density | concentration in boiler can water is about 1000 mgEDTA / L.
＜実験例３：スケール付着実験（１）＞
（実施例６〜８及び比較例６、７）
硬度／炭酸系スケールの生成し易い調合水（シリカ濃度：５ｍｇＳｉＯ２／Ｌ、硬度：１．２ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、Ｍアルカリ度：１２０ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ）を保有水量約０．１５Ｌのボイラに供給し、濃縮倍数１０倍、０．３ＭＰａの条件で運転した。その際、表１に示す組成の薬剤Ａをボイラ給水に添加し、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度を０〜３０ｍｇＥＤＴＡ／Ｌの範囲に維持した。そして、４８時間運転後にスケールの付着量を測定した。結果を図３に示す。
<Experimental example 3: Scale adhesion experiment (1)>
(Examples 6 to 8 and Comparative Examples 6 and 7)
Supply prepared water (silica concentration: 5 mg SiO 2 / L, hardness: 1.2 mg CaCO 3 / L, M alkalinity: 120 mg CaCO 3 / L) that is easy to generate hardness / carbonic acid scale to a boiler with about 0.15 L of retained water The operation was performed under the conditions of 10 times the concentration factor and 0.3 MPa. In that case, the chemical | medical agent A of the composition shown in Table 1 was added to boiler feed water, and the EDTA density | concentration in boiler can water was maintained in the range of 0-30 mgEDTA / L. And the adhesion amount of the scale was measured after the operation for 48 hours. The results are shown in FIG.
図３に示すとおり、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度が高いほどスケール抑制効果に優れることが分かる。実用的なスケール抑制効果を得るためには、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度を５ｍｇＥＤＴＡ／Ｌ以上に維持することが必要と考えられる。 As shown in FIG. 3, it can be seen that the higher the EDTA concentration in the boiler can water, the better the scale suppression effect. In order to obtain a practical scale suppression effect, it is considered necessary to maintain the EDTA concentration in boiler can water at 5 mg EDTA / L or more.
＜実験例４：スケール付着実験（２）＞
（実施例９〜１１及び比較例８、９）
硬度／シリカ系スケールの生成し易い調合水（シリカ濃度：６０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ、硬度：０．５ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ）を保有水量約０．１５Ｌのボイラに供給し、濃縮倍数１０倍、０．３ＭＰａの条件で運転した。その際、表１に示す組成の薬剤Ｂをボイラ給水に添加し、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度を０〜３０ｍｇＥＤＴＡ／Ｌの範囲に維持した。そして、４８時間運転後にスケールの付着量を測定した。結果を図４に示す。
<Experimental example 4: Scale adhesion experiment (2)>
(Examples 9 to 11 and Comparative Examples 8 and 9)
Prepared water (silica concentration: 60 mg SiO 2 / L, hardness: 0.5 mg CaCO 3 / L), which is easy to generate hardness / silica scale, is supplied to a boiler with a retained water amount of about 0.15 L, and a concentration factor of 10 times, 0.3 MPa I drove under the conditions of In that case, the chemical | medical agent B of the composition shown in Table 1 was added to boiler feed water, and the EDTA density | concentration in boiler can water was maintained in the range of 0-30 mgEDTA / L. And the adhesion amount of the scale was measured after the operation for 48 hours. The results are shown in FIG.
図４に示すとおり、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度が高いほどスケール抑制効果に優れることが分かる。実用的なスケール抑制効果を得るためには、ボイラ缶水中のＥＤＴＡ濃度を５ｍｇＥＤＴＡ／Ｌ以上に維持することが必要と考えられる。 As shown in FIG. 4, it can be seen that the higher the EDTA concentration in the boiler can water, the better the scale suppression effect. In order to obtain a practical scale suppression effect, it is considered necessary to maintain the EDTA concentration in boiler can water at 5 mg EDTA / L or more.
Claims (5)
エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ二ナトリウム）と、
水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムから選択される少なくとも１種であるアルカリ金属水酸化物と、
水と、からなる水処理剤。 A water treatment agent added to boiler feed water having a silica concentration of 10 mg SiO 2 / L or more,
Ethylenediaminetetraacetic acid disodium (EDTA disodium);
An alkali metal hydroxide that is at least one selected from sodium hydroxide and potassium hydroxide;
A water treatment agent comprising water.
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