JP3162099B2 - 軟水ボイラの水処理法 - Google Patents
軟水ボイラの水処理法Info
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Description
さらに詳しくは、軟水ボイラの缶内の腐食及びスケール
障害を防止するのに有用な水処理法に関する。
をそのまま使用する原水ボイラの他、軟水ボイラ、純水
ボイラが一般的に使用されており、多くの場合そのボイ
ラ水温は、ボイラ内の圧力下で110℃〜臨界温度に設
定されている。これらのうち軟水ボイラにおいては、カ
ルシウムやマグネシウム等の硬度成分を1mg/l 以下に
低下させたいわゆる軟水が用いられる。しかしながら、
かかる軟水中には硫酸イオン、塩素イオン等のアニオン
成分が含まれていることから、このアニオン成分及び軟
水中の溶存酸素の存在に起因して缶内の鉄系金属の腐食
が進行し、ことに大きな事故につながる孔食が発生し易
いという問題があった。このためかかる軟水ボイラにお
いては従来から、専ら、脱酸素剤と無機リン酸系防食剤
を添加して腐食を防止すると共に、この際無機リン酸系
防食剤と軟水中に残存する硬度成分との反応による生じ
る軟泥質のスラッジを分散しうる分散剤をさらに添加し
て缶内に成長する硬質スケールの防止を図っていた。
は幾つかの問題がある。まず脱酸素剤として現在ヒドラ
ジンと亜硫酸塩が主として使用されているが、ヒドラジ
ンは最近発ガン性が認められ、その使用に問題があると
考えられるようになった。また、ヒドラジンは強力な還
元剤であり従って水中に溶存する酸素とは容易に反応す
ると思われているが、実際には意外にその反応性が低く
従って微量のマンガン、ハイドロキノン等の促進剤が不
可欠である。このことはヒドラジンの通常の化学量論量
よりやや過剰量が必要されることとも関連する。
る健康上危険性の少ない脱酸素剤であるが、その分子量
の故に溶存酸素に対応する使用量が大きく、しかしてそ
の結果多量の硫酸イオンを発生させる事になる。これは
腐食防止上の薬剤の負担をさらに大きくする。また、最
近これらの欠点を解決すべく低毒性の有機系還元剤が上
市されるようになったが、これらの化合物、例えばエリ
ソルビン酸やアスコルビン酸は価格的に高価であり、か
つ溶存酸素に対応する使用量も、比較的大きいため、実
機で使用する際価格上問題がある。一方、リン酸系防食
剤についても、数々の問題がある。すなわち、従来技術
におけるリン酸系防食剤の使用においては、鉄系金属表
面に強固な防食皮膜を形成することは困難であり、防食
性を維持するためには、防食剤濃度を高く保つ必要があ
る。しかしながら、防食剤濃度を高く保った場合におい
ては、系中でリン酸系スケールの成長を防止することが
困難となり、この傾向は、とくに濃縮が生じる循環系軟
水ボイラにおいて著しい。さらに、軟水自体の製造時に
しばしば硬度もれ(リーク)が生じ、その結果軟水ボイ
ラ系中に一時的に5mg/l 程度迄の硬度成分が導入さ
れ、循環過程を経て2〜100mg/l 程度に濃縮される
場合があった。かかる不測の事態において従来技術の方
法はもはやスケール防止の点での効力はなく、結局硬質
スケールの成長によるトラブルを確実に防止することは
困難であった。
あり、ことに脱酸素剤を使用することなくかつ高濃縮運
転時や硬度リーク時におけるスケール発生の問題を招く
ことなく、確実にボイラ缶内の鉄系金属の腐食を防止す
ることができる処理法を提供しようとするものである。
ボイラ水中に、(a)オルトリン酸、ポリリン酸及びこ
れらの水溶性塩から選ばれる一種以上、(b)脂肪族オ
キシカルボン酸及びこれらの水溶性塩から選ばれる一種
以上、及び(c)ウロトロピン及びNH2 −〔(C
H2 )m −NH〕n −H(式中、m及びnは各々1〜6
の整数を示す)で示されるポリアルキレンポリアミンか
ら選ばれる一種以上、を併用添加することを特徴とする
軟水ボイラの水処理法が提供される。
系防食剤である上記成分(a)に加え、成分(b)及び
(c)を併用添加するという手段を講じたものである。
酸及びこれらの水溶性塩とは、オルトリン酸及びその鎖
状又は環状に重合したポリリン酸及び部分塩を含む実質
的に水溶性の塩を意味し、通常アンモニア又はアルカリ
金属が1つ以上置換するか又はしない化合物が挙げられ
る。中でも、オルトリン酸又はポリリン酸のアンモニウ
ム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等が好適
であり、例えば第1リン酸ナトリウム、第1リン酸カリ
ウム、第1リン酸リチウム、第1リン酸アンモニウム、
第2リン酸ナトリウム、第2リン酸カリウム、第2リン
酸リチウム、第2リン酸アンモニウム、第3リン酸ナト
リウム、第3リン酸カリウム、第3リン酸リチウム、第
3リン酸アンモニウム等が挙げられる。また、ポリリン
酸類としては、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリ
リン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム、ペン
タポリリン酸ナトリウム、ウルトラリン酸ナトリウム、
ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム等が挙げら
れる。
オルトリン酸のカリウム又はナトリウム塩で、その例と
しては、第1リン酸ナトリウム、第1リン酸カリウム、
第2リン酸ナトリウム、第2リン酸カリウム、第3リン
酸ナトリウム等が挙げられる。この発明における脂肪族
オキシカルボン酸及びこれらの水溶性塩とは、1つの水
酸基とカルボキシル基を有する脂肪族炭化水素化合物及
びそのアンモニア又はアルカリ金属塩を意味する。この
具体例としては、グルコン酸、グリコール酸、α又はβ
モノヒドロキシプロピオン酸、クエン酸、リンゴ酸、酒
石酸、α又はβオキシ酪酸、タルトロン酸及びこれらの
アンモニウム、ナトリウム又はカリウム塩が挙げられ
る。このうちより好ましいものは、グルコン酸、クエン
酸及びそのナトリウム又は、カリウム塩である。
ンの具体例としは、ジアミノメタン、エチレンジアミ
ン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサン
メチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレ
ンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチ
レンヘキサミン等を挙げることができる。また、ウロト
ロピンとはヘキサメチレンテトラミンのことである。こ
れらのうち成分(c)としてジエチレントリアミン、ト
リエチレンテトラミン又はウロトロピンを用いるのが好
ましい。
分(a)〜(c)の適切な添加量としては、成分(a)
が0.1〜100mg/l 、成分(b)が1〜2000mg
/l、成分(c)が0.5〜1000mg/l であり、好
ましくは成分(a)が5〜60mg/l 、成分(b)が2
0〜300mg/l 、成分(c)が10〜200mg/lで
ある。また、かかる添加量範囲においても、成分
(a),(b),(c)が重量比で(a):(b)=
1:0.3〜100でかつ(a):(c)=1:0.1
〜50となるように併用するのが適しており、(a):
(b)=1:1〜10でかつ(a):(c)=1:1〜
5とするのが好ましい。これら(a),(b),(c)
の各成分は別々に添加してもよいが、通常水溶液製剤と
して用いるのが好ましい。その場合、水が40〜80重
量%、成分(a)が2〜8重量%、成分(b)が5〜3
0重量%、成分(c)が2〜20重量%の製剤とするの
が適当である。
成分に加えて、従来の分散剤、スケール防止剤、防食剤
を適宜併用することもできる。また、前記水溶液製前中
には、ボイラ水のpHの調製、製品安定性等を考慮してpH
調整剤を含有せしめる事ができる。この場合のアルカリ
剤としては、苛性ソーダ、苛性カリ、水酸化リチウム、
酸性剤としては硫酸、酢酸、マレイン酸、スルファミン
酸等が適当である。
水酸化ナトリウムを溶解し、これにオキシカルボン酸を
加え溶解した。その後リン酸塩を添加し溶解後、ポリア
ルキレンポリアミンを加えた後10分ほど攪拌して均一
の水溶液として下記製剤NO.1〜4を得た。 内容量1.5L、攪拌装置を装備したステンレス製オー
トクレーブを用いて腐食及びスケール発生に対する抑制
テストを行った。使用した水は大阪市水軟水濃縮水の合
成水であり、その水質は下表の通りであった。 大阪市水軟水 (10倍) (20倍) pH 10.60 10.77 電気伝導度μS/cm 2710 5020 Pアルカリ度(mg/l ) 396 790 Mアルカリ度(mg/l ) 450 882塩化物 イオン(mg/l ) 295 510 硫酸イオン(mg/l ) 204 410 シリカ (mg/l ) 60 119 カルシウム硬度(mg/l ) 0 0 この液に所定量の薬剤を添加しそのpHを1N−NaOH
を用いて11.3に調整し試験液とした。また攪拌棒に
30×50×1mmの矩形の軟鋼テストピース(市販品名
SPCC)を取付けこれをモーターと連動させ1分間に
100回転(100rpm )させた。オートクレーブに1
Lの試験液を仕込み、容器内の空気を脱気した後、マン
トルヒーターとサーモスタットを用いて160o C(5
kgf/cm2 )に保ちつつ100rpm にてテストピースを
回転の下48時間テストする。終了後テストピースと試
験液を取出し、15%塩酸に10秒間テストピースを浸
漬の後、洗浄しその重量を測定する。テスト前の重量と
の差引きより腐食減量を求めmdd (1dm2 当たり、1日
当たりの腐食減量mg)を算出する。また同時にテストピ
ースの表面観察を行いピッチングの有無を調べる。試験
液は必要に応じその全量を0.1μmの孔径の濾過膜を
通して濾別し、液中に生じたカルシウム系スケールを濾
取する。この様にして得られた結果を表1〜4に示す。
表中、[比]は比較例を示す。
ールの硬度換算mg数である。なお、表1と表2における
No.1〜No.16はカルシウムイオン無添加、表2と表
3におけるNo.17〜No.26はCaCl2 ・2H2Oを
カルシウム硬度算にて80mg/l 添加した結果である。
注2:第1リン酸ナトリウム2水塩、第1リン酸カリウ
ム、グルコン酸ナトリウム、クエン酸、ウロトロピン、
トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミンの単位
はいずれもmg/l である。
この発明の水処理法によれば、脱酸素剤を使用すること
なく、軟水ボイラ系中の鉄系金属の腐食を著しく抑制で
き、とくに危険なピッチングの発生を防止できることが
判る。そして、高硬度下でのスケールの発生も効率良く
防止されていることが判る。
ば、脱酸素剤を用いることなく、しかも高濃縮時や硬度
リーク時におけるスケールを生じることなく確実にボイ
ラ缶内の鉄系金属の腐食を防止することが可能となる。
Claims (3)
- 【請求項1】 軟水ボイラのボイラ水中に、(a)オル
トリン酸、ポリリン酸及びこれらの水溶性塩から選ばれ
る一種以上、(b)脂肪族オキシカルボン酸及びこれら
の水溶性塩から選ばれる一種以上、及び(c)ウロトロ
ピン及びNH2 −〔(CH2 )m −NH〕n −H(式
中、m及びnは各々1〜6の整数を示す)で示されるポ
リアルキレンポリアミンから選ばれる一種以上、を併用
添加することを特徴とする軟水ボイラの水処理法。 - 【請求項2】 成分(a)、(b)及び(c)が重量比
で(a):(b)=1:1〜10でかつ(a):(c)
=1:1〜5の比率で添加される請求項1の水処理法。 - 【請求項3】 成分(a)が5〜60mg/l 、成分
(b)が20〜300mg/l 、成分(C)が10〜20
0mg/l 添加される請求項1又は2の水処理法。
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