JP3972725B2 - ボイラ装置およびボイラ装置におけるスケール抑制方法 - Google Patents
ボイラ装置およびボイラ装置におけるスケール抑制方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ装置およびボイラ装置におけるスケール抑制方法、特に、給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、当該ボイラに給水を供給するための給水部とを備えたボイラ装置およびそのようなボイラ装置におけるスケール抑制方法に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】
一般に、水管ボイラは、給水を加熱して蒸気を発生させるための多数本の金属製の伝熱管を備えている。このような水管ボイラに供給される給水は、通常、工業用水や地下水等であってカルシウムやマグネシウムなどの硬度成分を含む場合があるが、水管ボイラにおいて加熱により濃縮され、硬度成分濃度が高まることになる。このため、伝熱管は、硬度成分濃度が高まるにしたがって、内周面にスケールが付着しやすくなる。伝熱管の内周面に付着したスケールは、伝熱管に比べて熱伝導率が小さいため、伝熱管の熱伝導性を阻害し、水管ボイラにおける蒸気発生効率を低下させる可能性がある。また、スケールは、伝熱管の内周面に徐々に付着して厚さが増すことになるため、伝熱管を閉塞させる原因にもなり得る。さらに、スケールが付着した伝熱管は、伝熱面が過熱されて強度が低下し、内圧に耐えられなくなって変形したり破裂したりする可能性もある。
【0003】
このため、ボイラ装置の運転時には、スケールの生成を抑制するために、給水中にスケール抑制剤を添加し、伝熱管にスケールが付着しにくいようにしている。しかし、スケール抑制剤は、通常、高価であるにも拘わらず、給水に対して連続的に又は定期的に添加されているため、使用量が自然と多くなり、ボイラ装置の運転コストを高める原因となる。
【0004】
本発明の目的は、スケール抑制剤を用いてボイラ装置に生成するスケールを抑制するに当り、スケール抑制剤の使用量を適正化することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明のボイラ装置は、給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、当該ボイラに給水を供給するための給水部と、給水部からボイラに供給する給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定するための硬度成分判定装置と、給水が硬度成分を含むものと硬度成分判定装置が判定したときに、給水部からボイラに供給する給水に対してスケール抑制剤を添加する薬剤添加装置とを備えている。硬度成分判定装置は、給水に硬度成分が含まれると判定したときに上記一定時間を短縮する。
【0006】
このボイラ装置において、硬度成分判定装置は、給水部からボイラに供給される給水に硬度成分が含まれるか否かを判定する。そして、薬剤添加装置は、硬度成分判定装置が給水に硬度成分が含まれるものと判定したときに、給水部からボイラに供給する給水に対してスケール抑制剤を添加する。すなわち、このボイラ装置は、給水がスケール生成の原因となる硬度成分を含んでいる場合において、薬剤添加装置が給水に対してスケール抑制剤を添加することになるので、給水に対してスケール抑制剤を連続的に又は定期的に添加する場合に比べてスケール抑制剤の使用量を適正化することができる。
【0007】
なお、このボイラ装置において、硬度成分判定装置は、通常、給水における硬度成分の濃度を判定する硬度成分濃度判定装置である。この場合、薬剤添加装置は、例えば、硬度成分濃度判定装置による判定結果に基づいて、給水に対して添加するスケール抑制剤の量を調節可能に設定されている。薬剤添加装置がこのように設定されている場合、ボイラ装置は、スケール抑制剤の使用量をより適正化することができる。
【0008】
また、本発明に係るスケール抑制方法は、給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、当該ボイラに給水を供給するための給水部とを備えたボイラ装置において、スケール抑制剤を用いてボイラにおけるスケールの生成を抑制するための方法であり、給水部からボイラに供給する給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定する判定工程と、判定工程において、給水に硬度成分が含まれると判定したときに、給水部からボイラに供給する給水に対してスケール抑制剤を添加する工程とを含んでいる。判定工程では、給水に硬度成分が含まれると判定したときに上記一定時間を短縮する。
【0009】
このスケール抑制方法では、給水がスケール生成の原因となる硬度成分を含むと判定した場合において、スケール抑制剤を給水に対して添加しているので、給水に対してスケール抑制剤を連続的に又は定期的に添加する場合に比べてスケール抑制剤の使用量を適正化することができる。
【0010】
なお、このスケール抑制方法では、通常、判定工程において、給水に含まれる硬度成分の濃度を判定する。この場合、通常、判定工程での判定結果に基づいて、給水に対して添加するスケール抑制剤の量を調節する。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1を参照して、本発明の実施の一形態に係るボイラ装置を説明する。図において、ボイラ装置1は、水管ボイラ2と、水管ボイラ2に給水を供給するための給水装置3(給水部の一例)と、薬剤添加装置4と、硬度成分濃度判定装置5(硬度成分判定装置の一例)とを主に備えている。
【0012】
水管ボイラ2は、多管式のボイラであり、図2に示すように、給水装置3から供給される給水を貯留するための貯留部15と、貯留部15に対して起立するように設けられた複数本の金属製の伝熱管16と、伝熱管16の上端部に設けられかつ図示しない負荷装置に向けて蒸気を供給するための蒸気供給路17aを有するヘッダ17と、給水を加熱して蒸気を発生するための加熱装置18とを主に備えている。なお、貯留部15とヘッダ17とは、平面形状が環状に設定されている。また、貯留部15は、その内部に貯留された給水(後述するボイラ水W)を排出するための、図示しない開閉弁を備えた排出口15aを有している。
【0013】
給水装置3は、水管ボイラ2に給水するためのものであり、補給水の注水路7、注水路7からの補給水を貯留するための給水タンク8および給水タンク8に貯留された給水を水管ボイラ2の貯留部15に供給するための給水路9を主に備えている(図1)。ここで、注水路7は、軟水化装置7aと脱酸素装置7bとをこの順に備えている。軟水化装置7aは、補給水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分をナトリウムイオンに置換して軟水に変換するためのものである。一方、脱酸素装置7bは、補給水中に含まれる溶存酸素を機械的に除去するためのものである。また、給水路9は、給水を水管ボイラ2に送り出すための給水ポンプ10を有している。給水タンク8には、負荷装置において利用された蒸気の凝縮水(復水)を還流させるための復水経路(図示せず)が連絡している。
【0014】
薬剤添加装置4は、スケール抑制剤を貯蔵している薬剤タンク70と、給水路9に連絡する薬剤供給路71とを主に備えている。薬剤タンク70内に貯蔵されているスケール抑制剤は、水管ボイラ2におけるスケールの生成若しくは成長を抑制する機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、エチレンジアミン四酢酸塩、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリマレイン酸、アクリル酸アクリルアミド共重合体、ホスホン酸またはグルコン酸等である。このうち、この実施の形態では、エチレンジアミン四酢酸塩を用いるのが好ましい。エチレンジアミン四酢酸塩は、給水中に含まれるカルシウムイオン(Ca2+)やマグネシウムイオン(Mg2+)などの硬度成分と同じ当量で錯体を形成するキレート剤であるため、給水中に含まれる硬度成分の濃度に応じて添加量を調節しやすいことから有効である。
【0015】
一方、薬剤供給路71は、薬剤タンク70内のスケール抑制剤を給水路9中に供給するための供給ポンプ72を有している。供給ポンプ72は、給水路9中を水管ボイラ2に向けて移動中の給水の一定量に対し、所定量のスケール抑制剤を供給することができる定量ポンプである。
【0016】
硬度成分濃度判定装置5は、給水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分の濃度を判定するためのものであり、給水路9において、薬剤添加装置4の給水タンク8側から分岐する測定試料供給路11に接続されている。また、硬度成分濃度判定装置5は、図3に示すように、測定セル20、測定装置21、試薬供給装置22および制御装置60を主に備えている。
【0017】
測定セル20は、例えば、アクリル樹脂を筒状に成形した透明な容器であり、上部に開口部23を有している。また、測定セル20の底部近傍の側部には、測定試料供給路11に接続された試料導入路26が設けられている。試料導入路26は、測定試料供給路11側から順にフイルター27、定流量弁28および電磁弁29を有しており、給水路9から測定試料供給路11を通じて供給される給水を測定セル20内に供給可能に設定されている。また、測定セル20の側部には、開口部23の近傍において、給水を外部に排出するための試料排出路30が設けられている。
【0018】
また、測定セル20の底部には、攪拌装置31が設けられている。攪拌装置31は、攪拌子32とステータ33とを備えている。攪拌子32は、測定セル20の底部において回転可能に配置されており、磁石(図示せず)を内蔵している。ステータ33は、攪拌子32を取り囲むよう測定セル20の外側に配置されており、電磁誘導コイルを備えている。この電磁誘導コイルには、電流が供給されるように設定されている。
【0019】
測定装置21は、測定セル20内に貯留された給水(以下、給水試料という場合がある)の透過光強度を測定するためのものであり、測定セル20を挟んで対向する発光体36aと受光体36bとを有する第一測定器36および同様の発光体37aと受光体37bとを有する第二測定器37を備えている。ここで、第一測定器36の発光体36aは例えば赤色光を発光可能であり、また、第二測定器37の発光体37aは例えば青色光を発光可能である。なお、発光体36a,37aは、例えば、LEDである。一方、受光体36b,37bは、例えば、フォトトランジスタである。
【0020】
試薬供給装置22は、測定セル20の開口部23に着脱可能に配置されており、図4(試薬供給装置22を図3のIV方向から見た縦断面図)に示すように、本体部38、試薬カセット39および排出装置40を主に備えている。本体部38は、筒状の部材であり、図示しない装着具により、底部が測定セル20の開口部23に気密に着脱可能に装着されている。本体部38の壁部には、上下方向に延びるスリット41が形成されている。また、本体部38の内部には、スリット41と対向する内面に押圧部材42が上下方向に装着されている。
【0021】
試薬カセット39は、容器43と、試薬の収納体44とを備えている。容器43は、本体部38の上部に着脱可能に装着されており、収納体44はこの容器43内に収容されている。収納体44は、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分と反応する試薬(例えば、EBT(エリオクロムブラックT)、カルマガイト等)が貯蔵された貯蔵部45と、貯蔵部45内の試薬を外部に排出するための排出部46とを有している。排出部46は、例えばゴム製のチューブからなり、貯蔵部45から延びかつ先端部に排出ノズル47を有している。この排出部46は、本体部38の内部を下方に向けて延びており、排出ノズル47が開口部23から測定セル20内に挿入されている(図3)。なお、排出ノズル47は、排出部46内に給水試料が逆流するのを防止するための逆止弁を内蔵している(図示せず)。
【0022】
排出装置40は、収納体44内に貯蔵された試薬を排出させるためのものであり、図示しないモータに接続された回転駆動軸48、駆動アーム49および押圧ローラ50を主に備えている。回転駆動軸48は、スリット41の外側に配置されており、図4の反時計方向に回転可能である。駆動アーム49は、一端が回転駆動軸48に連結されており、他端に押圧ローラ50が回転自在に装着されている。この駆動アーム49は、回転駆動軸48の回転により、図4に二点鎖線で示すように反時計方向に回転可能であり、この回転により、スリット41部分において押圧ローラ50が本体部38から出入り可能に設定されている。
【0023】
制御装置60は、硬度成分濃度判定装置5の動作を制御すると共に薬剤添加装置4の動作を制御するためのものであり、図5に示すように、演算装置61と入出力ポート62とを主に備えている。演算装置61は、中央制御装置(CPU)63、制御装置60の動作プログラムや硬度成分濃度の判定テーブル等を記憶している読み取り専用記憶装置(ROM)64および読み書き可能な記憶装置(RAM)65を主に備えている。ROM64に記憶されている判定テーブルは、例えば図6に示すような概念のものであり、測定装置21の各測定器36,37の発光体36a,37aから照射される赤色光および青色光の透過率(後述)と硬度成分濃度(ppm)との関係を予め調べたものである。この判定テーブルに示された複数の硬度成分濃度判定曲線(図6では、"c1"ppm、"c2"ppm、"c3"ppm、"c4"ppmおよび"c5"ppmの5本の硬度成分濃度判定曲線を示しており、c1からc5の順に濃度が高い)は、赤色光および青色光の両方の透過率が小さい場合または大きい場合に密接しているが、例えば赤色光の透過率が図6のY1〜Y2の範囲内にある場合に間隔が離れている。したがって、この判定テーブルに基づいて硬度成分濃度を判定する場合、赤色光の透過率を上述の範囲内に設定すれば、硬度成分濃度をより高精度に測定できることになる。
【0024】
一方、入出力ポート62の入力側には、オペレータが動作条件等を入力するためのスイッチ66および各測定器36,37の受光体36b,37b等が接続されている。また、入出力ポート62の出力側には、測定結果等を表示するためのLCD67、各測定器36,37の発光体36a,37a、電磁弁29、攪拌装置31のステータ33、排出装置40の回転駆動軸48を駆動するためのモータおよび薬剤添加装置4の供給ポンプ72等が接続されている。
【0025】
このような制御装置60は、ROM64に記憶された動作プログラムに従って、演算装置61が入出力ポート62を通じて入力された各種の情報をRAM65で適宜保存しながら演算処理し、また、演算装置61は、そこで得られた演算結果に基づいて、入出力ポート62を通じて各種の動作指令を各部材に対して伝達するように設定されている。
【0026】
次に、上述のボイラ装置1の動作を説明し、併せて、ボイラ装置1におけるスケール抑制方法を説明する。
上述のボイラ装置1を運転する場合は、注水路7から給水タンク8に補給水を供給し、この補給水を水管ボイラ2への給水として給水タンク8に貯留する。ここで貯留される給水は、軟水化装置7aおよび脱酸素装置7bで処理されたもの、すなわち、脱酸素処理された軟水である。そして、給水ポンプ10を作動させ、給水タンク8に貯留された給水を、給水路9を通じて水管ボイラ2に供給する。
【0027】
水管ボイラ2において、給水路9を通じて供給される給水は、貯留部15内においてボイラ水Wとして貯留される(図2)。そして、貯留部15に貯留されたボイラ水Wは、加熱装置18により加熱されながら各伝熱管16内を上昇し、徐々に蒸気になる。各伝熱管16において生成した蒸気はヘッダ17において集められ、蒸気供給路17aを通じて負荷装置に供給される。負荷装置に供給された蒸気は、その後、冷却されて凝縮水(復水)となり、給水タンク8に還流する。
【0028】
ところで、水管ボイラ2に対して供給される給水は、軟水化装置7aにおいて予め処理されているため、通常は硬度成分が取り除かれているが、軟水化装置7aの動作不良またはその他の事情により、硬度成分を含む場合がある。この場合、貯留部15に貯留されたボイラ水Wは、加熱により徐々に濃縮されるに従って、硬度成分濃度が上昇する。この結果、伝熱管16は、内周面にそのような硬度成分に由来するスケールが付着し、ボイラ水Wの加熱効率が低下する可能性がある。また、スケールの付着により、伝熱管16は、伝熱面が過熱されて強度が低下し、内圧に耐えられなくなって変形したり破裂する可能性がある。
【0029】
そこで、ボイラ装置1は、硬度成分濃度判定装置5により、給水路9から水管ボイラ2に供給される給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間毎に判定する。そして、硬度成分濃度判定装置5での判定結果に基づいて、薬剤添加装置4から給水中にスケール抑制剤を添加する。以下、図7〜8に示す動作フローチャートに従って、この動作を詳細に説明する。
【0030】
ボイラ装置1の運転が開始されると、プログラムは、ステップS1において、制御装置60の内部タイマーの経過時間tを0に設定し、また、次のステップS2において、経過時間tが一定時間t1に到達したか否かを判断する。経過時間tが一定時間t1になると、プログラムは、ステップS3に移行し、経過時間tを0にリセットする。なお、一定時間t1は、通常、0.1〜24時間程度の時間である。
【0031】
ステップS3の後、プログラムは、ステップS4に移行し、硬度成分濃度判定装置5において前洗浄工程を実施する。ここでは、先ず、電磁弁29を開放状態に設定する。これにより、給水路9を通じて給水タンク8から水管ボイラ2に供給される給水の一部は、測定試料供給路11を流れ、試料導入路26から測定セル20内に流入する。この際、給水中に含まれる夾雑物はフイルター27により取り除かれる。また、測定セル20内に流入する給水の流量は、定流量弁28により制御される。測定セル20内に連続的に流入する給水は、測定セル20内を満たし、試料排出路30から外部に連続的に排出される。このとき、ステータ33の電磁誘導コイルに通電され、それによって生じる磁場を攪拌子32内の磁石が受ける。これにより、測定セル20内の攪拌子32が回転し、測定セル20内に流入した給水は攪拌される。この結果、測定セル20は、連続的に流入する給水により洗浄される。
【0032】
上述のような前洗浄工程の後、プログラムは、ステップS5に移行し、給水に含まれる硬度成分濃度を判定する(硬度成分濃度判定工程)。ここでは、ステータ33の電磁誘導コイルへの通電を一旦停止し、また、電磁弁29を閉鎖する。これにより、測定セル20内への給水の流入が断たれ、測定セル20内において、図3に点線で示す水位までの所定量の給水が給水試料として貯留される。また、排出ノズル47の先端部は、貯留された給水試料中に配置されることになる。この状態で測定装置21を作動させ、各測定器36,37の発光体36a,37aから受光体36b,37bに向けて光を照射する。そして、各発光体36a,37aから照射される赤色光および青色光について、それぞれ給水試料の透過光強度(以下、赤色光の透過光強度をA1と表示し、青色光の透過光強度をA2と表示する)を測定する。
【0033】
次に、ステータ33の電磁誘導コイルへの通電を開始して攪拌子32の回転を再開し、その状態を継続しながら、同時に排出装置40のモータを駆動させて回転駆動軸48を回転させる。この結果、駆動アーム49が図4の反時計方向に回転し、それに伴って押圧ローラ50が排出部46を押圧部材42に押圧しながら下方向に扱く。これにより、測定セル20内の給水試料には、収納体44の貯蔵部45に貯蔵された試薬のうちの一定量が注入される。そして、このような駆動アーム49の回転動作を所定回数繰返すと、給水試料には、駆動アーム49の回転動作毎に、上述の一定量の試薬が測定セル20内に断続的に徐々に注入される(注入工程)。このようにして測定セル20内に注入された試薬は、攪拌子32により攪拌されている給水試料中に溶解され、給水試料に硬度成分が含まれる場合は当該硬度成分と反応する。
【0034】
上述のような注入工程において、制御装置60は、攪拌子32の回転を継続し、また、測定装置21により、赤色光および青色光の透過光強度(以下、赤色光の透過光強度をB1と表示し、青色光の透過光強度をB2と表示する)を連続的に順次測定する。ここで、給水試料が硬度成分を含む場合、当該硬度成分は、試薬と反応し、赤色光および青色光の透過光強度を変化させる。そこで、制御装置60は、給水試料に対して注入される試薬の量の増加に伴って変化する、各色の透過率を算出し、その変化をモニターする。なお、ここでの透過率は、試薬注入中の透過光強度と試薬注入前の透過光強度との比である。すなわち、赤色光の透過率はB1/A1で表され、青色光の透過率はB2/A2で表される。
【0035】
また、制御装置60は、上述のような透過率の変化のモニター過程において、赤色光の透過率が上述の所定の範囲内(すなわち、図6のY1〜Y2の範囲内)に到達したか否かを判定する。ここで、赤色光の透過率がこの範囲内に到達したと判定した場合、制御装置60は、駆動アーム49の回転動作を停止する。これにより、給水試料に対する試薬の追加的な注入が停止される。続いて、制御装置60は、上述の判定テーブルに基づいて、その時点における赤色光および青色光の透過率から給水試料中に含まれる硬度成分濃度を判定し、その結果をLCD67に表示する。
【0036】
一方、給水試料が硬度成分を含まない場合、給水試料に注入された試薬は反応せず、各色の透過光強度は変化しないので、制御装置60は、上述の一定量の試薬が測定セル20内に数回注入された段階で駆動アーム49の回転動作を停止し、試薬の注入を停止する。また、LCD67に硬度成分が検出されない旨を表示する。
【0037】
上述のような硬度成分濃度判定工程の後、プログラムは、ステップS6に移行し、給水試料において硬度成分が検出されたか否かを判断する。ステップS5の硬度成分濃度判定工程において硬度成分の濃度が判定された場合(すなわち、給水試料において硬度成分が検出された場合)、プログラムは、ステップS6からステップS11に移行してCPU63の硬度成分検出識別フラグをONに設定し、続くステップS12においてスケール抑制剤の添加工程を実施する。
【0038】
スケール抑制剤の添加工程において、制御装置60は、薬剤添加装置4の供給ポンプ72を作動させ、給水路9を水管ボイラ2に向けて通過中の給水にスケール抑制剤を添加する。ここで、制御装置60は、ステップS5において判定した硬度成分濃度に基づいて、供給ポンプ72の動作を制御する。より具体的には、制御装置60は、ステップS5において判定した硬度成分濃度が小さい場合は、給水路9を通過する単位量の給水に対して少量のスケール抑制剤が添加されるよう供給ポンプ72を連続的に作動させる。一方、ステップS5において判定した硬度成分濃度が大きい場合は、給水路9を通過する単位量の給水に対して比較的多量のスケール抑制剤が添加されるよう供給ポンプ72を連続的に作動させる。すなわち、制御装置60は、給水に対して添加するスケール抑制剤の量がステップS5において判定した硬度成分濃度に比例するよう供給ポンプ72を作動させる。なお、供給ポンプ72は、制御装置60からの停止指令を受けない限り作動し続ける。
【0039】
この結果、給水路9から水管ボイラ2内に供給される給水は、その硬度成分濃度に比例してスケール抑制剤を含むことになる。したがって、水管ボイラ2は、給水に含まれる硬度成分の濃度に応じた適正量のスケール抑制剤が導入されることになるので、伝熱管16において、スケールの生成若しくは成長が効果的に抑制される。
【0040】
次に、プログラムは、ステップS13に移行し、後洗浄工程を実施する。後洗浄工程において、プログラムは、攪拌子32を回転させながら電磁弁29を開放する。ここで、測定セル20内に貯留された、試薬を含む給水試料は、試料導入路26から新たに流入する給水により押し出され、試料排出路30から外部に排出される。これにより、測定セル20は、新たに流入する給水により洗浄されることになる。ステップS13の終了後、プログラムは、ステップS2に戻る。
【0041】
一方、ステップS5の硬度成分濃度判定工程において求められた、給水試料中に含まれる硬度成分濃度が0の場合、すなわち、給水試料中から硬度成分が検出されない場合、プログラムは、ステップS6からステップS7に移行し、CPU63の硬度成分検出識別フラグがONであるか否かを判断する。硬度成分検出識別フラグがOFFの場合、プログラムは、ステップS10に移行し、ステップS13の場合と同じく後洗浄工程を実施した後、ステップS2に戻る。
【0042】
これに対し、ステップS7において、硬度成分検出識別フラグがONの場合、プログラムはステップS8に移行し、薬剤添加装置4の供給ポンプ72の動作を停止する。これにより、薬剤添加装置4は、給水に対するスケール抑制剤の添加を停止する。この結果、硬度成分を含まない給水に対する、スケール抑制剤の無駄な添加が防止されることになる。ステップS8の終了後、プログラムはステップS9に移行し、硬度成分検出識別フラグをOFFに設定する。そして、ステップS10において後洗浄工程を実施した後、ステップS2に戻る。
【0043】
プログラムは、ステップS2において、ステップS3で0にリセットした経過時間tが一定時間t1になったか否かを判断する。そして、経過時間tが一定時間t1に到達していると、再びステップS4以下を繰返す。したがって、ボイラ装置1では、一定時間t1が経過する毎に、給水における硬度成分濃度が判定され、また、その結果に基づいて、必要に応じ、給水に対して薬剤添加装置4からスケール抑制剤が添加されることになる。
【0044】
例えば、先のステップS5において給水から硬度成分が検出された場合であっても、次の繰返し工程におけるステップS5において硬度成分が検出されない場合、プログラムはステップS6からステップS7に移行する。ここで、先のステップS11において硬度成分検出識別フラグがONに設定されているため、プログラムは、ステップS7からステップS8〜S10を経由してステップS2に戻る。したがって、給水に対するスケール抑制剤の添加が停止されることになる。逆に、先のステップS5において給水から硬度成分が検出されなかった場合であっても、次の繰返し工程におけるステップS5において給水から硬度成分が検出された場合、プログラムはステップS6からステップS11に移行し、ステップS11〜S13を経由してステップS2に戻る。したがって、給水には、ステップS5で判定した硬度成分濃度に基づいて、薬剤添加装置4からスケール抑制剤が添加されることになる。
【0045】
一方、先のステップS5において給水から硬度成分が検出され、次の繰返し工程のステップS5においても硬度成分が検出された場合、プログラムはステップS6からステップS11に移行し、給水に対するスケール抑制剤の添加を継続する。但し、この場合、後のステップS5で判定した硬度成分濃度が先のステップS5で判定した硬度成分濃度と異なる場合、ステップS12において、プログラムが後の硬度成分濃度に基づいて薬剤添加装置4の供給ポンプ72を作動させることになるため、給水に対して添加されるスケール抑制剤の量は変化する。すなわち、この場合、水管ボイラ2に供給中の給水に含まれる硬度成分の濃度に応じてスケール抑制剤の添加量が変化することになる。
【0046】
上述のように、このボイラ装置1においては、給水装置3から水管ボイラ2に供給する給水における硬度成分の存否若しくは硬度成分の濃度とは無関係に、連続的に若しくは定期的に給水に対してスケール抑制剤を添加するのではなく、給水が硬度成分を含む場合においてのみ、しかも硬度成分濃度に基づいて、給水に対してスケール抑制剤を添加することができるので、スケール抑制剤の使用量を適正化することができ、結果的にスケール抑制に要するコストを削減することができる。
【0047】
[他の実施の形態]
(1)上述の実施の形態では、一定時間(t1)が経過する毎に給水中の硬度成分濃度を判定し、その結果に基づいてスケール抑制剤を給水に対して添加しているが、この一定時間は状況に応じて変更することもできる。例えば、図9に示すように、動作フローチャートのステップS13の後にステップS14をさらに設定し、ここでステップS3で0にリセットした経過時間tが別の一定時間t2に到達したか否かを判断する。そして、ステップS14において経過時間tがt2に到達していると判断した場合、プログラムがステップS3に移行するよう設定する。なお、ここでのt2は、t1よりも短い時間である。
【0048】
この場合、ボイラ装置1は、ステップS5において硬度成分が検出されない場合は長めの一定時間t1の経過毎に給水中の硬度成分濃度を判定し、また、ステップS5において硬度成分が検出された場合は短めの一定時間t2の経過毎に給水中の硬度成分濃度を判定することになるので、給水に対するスケール抑制剤の添加若しくは添加量をより精密に制御することができる。
【0049】
(2)上述の実施の形態では、硬度成分濃度判定装置5において給水中の硬度成分濃度を判定し、その結果に基づいて、給水に対して添加するスケール抑制剤の量を変化するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、硬度成分濃度判定装置5において、給水中に硬度成分が含まれるか否かのみを単純に判定し、給水中に硬度成分が含まれる場合は硬度成分の濃度とは無関係に一定量のスケール抑制剤を給水に対して添加するようにしてもよい。
【0050】
(3)上述の実施の形態において用いられる硬度成分濃度判定装置5は、給水における硬度成分の存否若しくは硬度成分の濃度を自動的に判定することができるものであれば、他の形態のものに変更することもできる。
【0051】
(4)上述の実施の形態では、ボイラ装置1に硬度成分濃度判定装置5を設け、この硬度成分濃度判定装置5において自動的に判定された給水中の硬度成分濃度に基づいて薬剤添加装置4から給水中にスケール抑制剤を添加するようにしたが、本発明のスケール抑制方法はこれに限定されるものではない。例えば、給水中の硬度成分濃度を手作業により判定し、その判定結果に基づいて給水中にスケール抑制剤を添加することもできる。なお、給水中の硬度成分濃度を手作業により判定する方法としては、例えば、JIS K 0101:1998、15.1に規定されているキレート滴定法を採用することができる。
【0052】
(5)上述の実施の形態では、給水路9を通過中の給水を給水試料として採取し、当該給水試料中に含まれる硬度成分の濃度を判定するようにしたが、給水タンク8に貯留されている給水を給水試料として採取し、この給水試料中に含まれる硬度成分濃度を判定するようにした場合も本発明を同様に実施することができる。
【0053】
【発明の効果】
本発明のボイラ装置は、給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定するための硬度成分判定装置と、給水が硬度成分を含むものと硬度成分判定装置が判定したときに、給水に対してスケール抑制剤を添加する薬剤添加装置とを備えており、硬度成分判定装置は、給水に硬度成分が含まれると判定したときに上記一定時間を短縮するため、スケール抑制剤の使用量を適正化することができる。
【0054】
また、本発明に係るボイラ装置におけるスケール抑制方法は、給水部からボイラに供給する給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定する判定工程と、判定工程において、給水に硬度成分が含まれると判定したときに、給水部からボイラに供給する給水に対してスケール抑制剤を添加する工程とを含み、判定工程では、給水に硬度成分が含まれると判定したときに上記一定時間を短縮しているので、スケール抑制剤の使用量を適正化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係るボイラ装置の概略図。
【図2】前記ボイラ装置において用いられる水管ボイラの一部断面概略図。
【図3】前記ボイラ装置において用いられる硬度成分濃度判定装置の縦断面概略図。
【図4】前記硬度成分濃度判定装置を構成する試薬供給装置部分を図3のIV方向から見た縦断面図。
【図5】前記硬度成分濃度判定装置の制御装置部分の概略構成を示す図。
【図6】給水試料を通過する二色の光の透過率に基づいて硬度成分濃度を判定するための判定テーブルを概念的に示したグラフ。
【図7】前記ボイラ装置における、スケール抑制剤の添加動作工程を示すフローチャート。
【図8】前記ボイラ装置における、スケール抑制剤の添加動作工程を示すフローチャート。
【図9】他の実施の形態におけるスケール抑制剤の添加動作工程を示すフローチャートの一部。
【符号の説明】
1 ボイラ装置
2 水管ボイラ
3 給水装置
4 薬剤添加装置
5 硬度成分濃度判定装置
Claims (6)
- 給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラに前記給水を供給するための給水部と、
前記給水部から前記ボイラに供給する前記給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定するための硬度成分判定装置と、
前記給水が前記硬度成分を含むものと前記硬度成分判定装置が判定したときに、前記給水部から前記ボイラに供給する前記給水に対してスケール抑制剤を添加する薬剤添加装置とを備え、
前記硬度成分判定装置は、前記給水に前記硬度成分が含まれると判定したときに前記一定時間を短縮する、
ボイラ装置。 - 前記硬度成分判定装置は、前記給水における前記硬度成分の濃度を判定する硬度成分濃度判定装置である、請求項1に記載のボイラ装置。
- 前記薬剤添加装置は、前記硬度成分濃度判定装置による判定結果に基づいて、前記給水に対して添加する前記スケール抑制剤の量を調節可能に設定されている、請求項2に記載のボイラ装置。
- 給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、前記ボイラに前記給水を供給するための給水部とを備えたボイラ装置において、スケール抑制剤を用いて前記ボイラにおけるスケールの生成を抑制するための方法であって、
前記給水部から前記ボイラに供給する前記給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定する判定工程と、
前記判定工程において、前記給水に前記硬度成分が含まれると判定したときに、前記給水部から前記ボイラに供給する前記給水に対して前記スケール抑制剤を添加する工程とを含み、
前記判定工程において、前記給水に前記硬度成分が含まれると判定したときに前記一定時間を短縮する、
ボイラ装置におけるスケール抑制方法。 - 前記判定工程において前記給水に含まれる前記硬度成分の濃度を判定する、請求項4に記載のボイラ装置におけるスケール抑制方法。
- 前記判定工程での判定結果に基づいて、前記給水に対して添加する前記スケール抑制剤の量を調節する、請求項5に記載のボイラ装置におけるスケール抑制方法。
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