JP3230436B2 - スケール除去剤 - Google Patents

スケール除去剤

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ等のスケー
ル除去剤に関し、特に、ボイラを運転しながら、安全
に、かつボイラを腐食することなく、付着したスケール
を除去することができるスケール除去剤に関する。
【0002】
【従来の技術】ボイラの運転中には、固い水不溶性の結
晶状固形分、いわゆるスケールが蒸発管等に徐々に付着
することがある。例えば、炭酸カルシウムCaCO3
硫酸カルシウムCaSO4 等の硬度成分は、水温が上昇
しても水への溶解度が上がらずかえって低下したりする
こともあるので、蒸発管等の伝熱面での水の加熱・濃縮
によって析出して、スケールとして水管表面に付着す
る。又、炭酸水素カルシウムCa(HCO3 2 のよう
な比較的水溶性の塩が加熱により分解されて水不溶性の
塩(炭酸カルシウムCaCO3 )になりスケール化する
こともある。スケールの原因物質としては、カルシウム
塩やマグネシウム塩等の硬度成分の他に、シリカSiO
2 が挙げられる。シリカは、地表水の大半に含まれてお
り、これが硬度成分や他の金属イオン(亜鉛Zn、アル
ミニウムAl、鉄Fe等)と結合してスケール化する。
例えば、シリカと硬度成分が結合すると高温水中で溶解
度が低い物質を生成し蒸発管表面での水の加熱濃縮によ
り析出しスケールとなる。又、鉄は水酸化物や酸化物の
形で系内に持ち込まれ、沈降の遅い微粒子/コロイドを
生じ、これが水管の表面に付着し、この付着物が、乾湿
の繰り返しなどにより焼き固められてスケールとなる。
【0003】スケールがボイラ水管に付着すると、種々
の問題を引き起こすことになる。先ず、スケールの熱伝
導率は、ボイラの材質(軟鋼)に比べて数百分の一と小
さいので、ボイラの伝熱壁へのスケールの付着により、
火炎の熱がボイラ水に伝わりにくくなり、熱効率が非常
に低下し、燃料消費量の増大の原因となる。また、火炎
の熱がボイラ水に伝わりにくくなると、ボイラの伝熱壁
の金属部分の温度が非常に高くなり金属の強度が低下す
る。そして、ボイラ内部は、通常、高圧になっているの
で、伝熱壁の金属がボイラの内圧に耐えられなくなり、
膨出、裂開、破裂等の事故を起こす。そこで、スケール
の付着を防止するため、(1) ボイラ水を軟水器等の装置
により軟化処理する、(2) ブロー管理によってスケール
化成分の濃度を溶解度内に保つ、(3) 薬品を使用して、
硬度成分をスラッジ化する、等の方法が提案されてい
る。 (1) ボイラ水を軟水器等の装置により軟化処理する方法
は、スケールの原因となるボイラ水中の硬度成分、すな
わち、カルシウムイオンやマグネシウムイオン等を軟水
器中の陽イオン交換樹脂によりナトリウムイオン等と交
換して除去し、スケールの付着を防止する方法である。 (2) ブロー管理によってスケール化成分の濃度を溶解度
内に保つ方法とは、定期的にボイラ水を排出(ブロー)
する管理を、より適切にしてボイラ水内のスケール化成
分の濃度を溶解度以下に保ち、スケールの付着を防止す
る方法である。ただし、過剰にブローすると、ボイラの
缶体が腐食しやすくなると共に、熱を余分に捨てること
になる等の問題点が生じる。 (3) 薬品を使用して硬度成分をスラッジ化する方法と
は、硬度成分がスケール化する前に薬品を使用して、ス
ケールが析出しやすい水管表面から遠い所で、硬度成分
を水への溶解度がスケールより低い沈殿(スラッジ)に
変え、生成したスラッジをブロー毎にボイラ外に排出し
て除去することにより、スケール化を起こりにくくする
方法である。使用する薬品としては、通常リン酸系の薬
品が用いられているが、近年、リンの排水規制が厳しく
なってきており、この方法は使用しにくくなってきてい
る。
【0004】以上のように、スケールの付着を防止する
方法が種々提案されているが、これらの方法によっても
スケールの付着を充分に防止することは困難であり、付
着したスケールを除去する操作が必要となる。ここで、
スケールは、非常に固く機械的に除去することは困難で
あるので、通常は、酸洗作業によりスケールの除去が行
われる。硬度成分単独からなるスケールの場合は、濃塩
酸を加え加熱することにより付着したスケールを溶解し
除去する方法が行われている。一方、硬度成分とシリカ
が結合して生成されたスケールは、塩酸のみでは除去す
ることはできないので、塩酸とフッ酸系の薬品を併用し
てスケールを溶解し除去する。また、鉄化合物により生
成された鉄系スケールは、クエン酸を用いて溶解し除去
する方法が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の酸洗作
業を行うと、作業中はボイラを休止しなければならず、
又ボイラ材料の鉄が酸の作用により腐食する等の問題が
生じる。又、塩酸や特にフッ酸系の薬品を使用する場合
には、これらは非常に危険な薬品であるため取り扱いに
細心の注意を払う必要がある。そこで、以上の問題点を
解決し、ボイラを運転をしながらスケールを除去でき、
安全性が高く、且つ、ボイラを腐食させないスケール除
去方法が望まれていた。本発明は、上記の技術的課題に
鑑みたものであり、ボイラ水中に添加することにより、
ボイラを普通に運転しながらスケールを除去することが
でき、かつ安全性が高くボイラを腐食せず、さらに適度
なスケール除去速度を有するスケール除去剤を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、 (A)ボイラを普通に運転しながらスケールを除去す
る方法においては、スケールの除去速度が大きすぎる
と、除去されたスケールが水管の絞り部分や曲がり部分
等に堆積し水管の閉塞を起こす問題がある。一方、ス
ケールの除去速度が小さすぎると、熱効率の低下や水管
の膨出、裂開、破裂等を引き起こすおそれがある。従
って、スケールの除去速度は、上記の問題がないような
適度なものでなければならないとの知見、 (B)キレート剤は、スケールを溶解する作用があるが
溶解されたスケールの再付着も起こり易く、その結果、
水管の閉塞を起こす可能性もあるとの知見、 (C)分散剤もスケールを分散して除去する作用がある
が、分散速度は遅く、従ってスケールの除去速度も遅い
との知見を得て鋭意研究の結果、キレート剤と分散剤を
組み合わせることにより本発明を完成した。すなわち、
本発明は、キレート剤と分散剤を含有するスケール除去
剤である。
【0007】本発明でキレート剤とは、金属イオンと配
位結合を形成することが可能な基を2個以上有する化合
物で水溶性のものを言う。このキレート剤として、本発
明ではエチレンジアミン四酢酸二ナトリウムが該当す
る。
【0008】本発明で用いられる分散剤としては、ビス
(ポリ−2−カルボキシエチル)ホスフィン酸である。
本発明のスケール除去剤中でのキレート剤と分散剤の比
率は重量比で、3:97〜97:3であり、好ましくは
15:85〜85:15であり、より好ましくは25:
75〜75:25である。
【0009】本発明のスケール除去剤は通常水に溶解さ
れ水溶液として製造、保存して使用される。水溶液中の
キレート剤と分散剤の濃度は、それぞれ通常1〜40重
量%程度であるが特に限定されるものではない。本発明
のスケール除去剤は、上記の分散剤及びキレート剤を混
合することによって得られるが、通常は、上記の分散剤
及びキレート剤の所定量を水その他の水系の溶媒に添加
溶解することにより得られる。分散剤とキレート剤を混
合した後、それを水に溶解してもよい。本発明のスケー
ル除去剤は、本発明の目的を損なわない範囲で、ジメチ
ル−p−置換ベンジルスルホニウムクロリド等の腐食抑
制剤を添加してもよい。本発明のスケール除去剤は、通
常は、分散剤、キレート剤及び水系の溶媒、又はこれら
と腐食抑制剤からなるが、本発明の目的を損なわない範
囲で他の成分を添加してもよい。この他の成分として
は、水酸化ナトリウムNaOH、水酸化カリウムKO
H、炭酸ナトリウムNa2 CO3 、炭酸カリウムK2
3 等のpH調整剤が例示される。本発明のスケール除
去剤は、ボイラ水中の濃度が、500〜5000pp
m、好ましくは2,000〜3,000ppmを保つよ
うに、ボイラ水中に添加される。例えば、ブロー率10
%の場合は、スケール除去剤の量が、ボイラ内の水全量
に対して200〜300ppmとなるようにブロー毎に
添加する方法が例示される。又スケール除去剤を、ボイ
ラ水全量に対して2,000〜3,000ppmとなる
ように一括添加し、定期的にボイラ水を全ブローする方
法も例示される。
【0010】
〔スケール除去剤の調製〕
(A) エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)
を15部、ポリマレイン酸を7.5部、水酸化ナトリウ
ムを6部、及び水を71.5部、混合溶解し、スケール
除去剤を調製した。このスケール除去剤を薬剤Aとす
る。 (B) エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)
を15部、ビス(ポリ−2−カルボキシエチル)ホスフ
ィン酸を6部、水酸化ナトリウムを4.1部、及び水を
74.9部、混合溶解し、スケール除去剤を調製した。
このスケール除去剤を薬剤Bとする。 (C) エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)
を15部、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホス
ホン酸を9部、水酸化カリウムを3部、及び水を73
部、混合溶解し、スケール除去剤を調製した。このスケ
ール除去剤を薬剤Cとする。 (D) エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)
を15部、アクリル酸アクリルアミド共重合物を9部、
ポリアクリル酸塩を1部、及び水を75部、混合溶解
し、スケール除去剤を調製した。このスケール除去剤を
薬剤Dとする。
【0011】〔参考例〕 硬度成分単独及び硬度成分とシリカの結合したスケール
を付着させた保有水量約0.15リットルのボイラに、
硬度0.4ppmの軟水を給水し、大気圧下(100
度)で運転した。薬剤Aを添加して、ボイラ水中の濃度
が2,000〜3,000ppmを保つようにしなが
ら、2時間毎に全ブローをした。8時間運転した後の除
去効果を測定した結果を図1に示す。同じ操作を、薬剤
Aの代わりに薬剤B又は薬剤Cを用いて行った。又比較
のために、同じ操作を薬剤を添加せずに行った。それら
の結果も図1に示す。図1から明らかなように、本発明
の薬剤は優れたスケール除去効果を示す。特に、分散剤
としてポリマレイン酸を用いた場合(薬剤A)は優れて
いる。 〔実施例〕 鉄化合物からなる鉄系スケールを付着させた保有水量約
0.15リットルのボイラに、硬度0.4ppmの軟水
を給水し、大気圧下(100度)で運転した。薬剤B
を、ボイラ水中の濃度が2,000〜3,000ppm
を保つようにしながら、2時間毎に全ブローをした。8
時間運転した後の除去効果を測定した結果を図2に示
す。同じ操作を、薬剤Bの代わりに薬剤A又は薬剤Dを
用いて行った。又比較のために、同じ操作を薬剤を添加
せずに行った。それらの結果も図2に示す。図2から明
らかなように、本発明の薬剤であって分散剤としてビス
(ポリ−2−カルボキシエチル)ホスフィン酸を用いた
もの(薬剤B)は、鉄系スケールについて優れたスケー
ル除去効果を示す。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスケール
除去剤をボイラ水中に添加することにより、ボイラ等を
休止することなく通常の運転をしながら付着したスケー
ルを除去できる。そして、このスケール除去方法は、安
全性が高く、ボイラを腐食しない。さらに本発明のスケ
ール除去剤を用いた場合は、スケールの除去速度は適度
であり、除去されたスケールが水管の絞り部分や曲がり
部分に堆積し水管の閉塞を起こす問題や、熱効率の低下
や水管の膨出、裂開、破裂等の問題を起こしにくい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の結果を示すグラフである。
【図2】実施例2の結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−239438(JP,A) 特開 平5−76856(JP,A) 特開 昭58−174296(JP,A) 特開 平7−48685(JP,A) 特開 平6−154790(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 5/00 - 5/14 C23F 11/00 - 11/18 C23F 14/00 - 17/00 C23G 1/00 - 5/06 F28F 19/00 - 19/06 F28G 9/00 C11D 7/22 - 7/46

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム
    と、ビス(ポリ−2−カルボキシエチル)ホスフィン酸
    とを含有する鉄系スケールの除去剤
  2. 【請求項2】 エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム
    と、ビス(ポリ−2−カルボキシエチル)ホスフィン酸
    の重量比が、3:97〜97:3の範囲にある請求項1
    に記載の鉄系スケールの除去剤。
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