JP4577608B2 - 中和装置 - Google Patents

Description

本発明は、アルカリ性のボイラ排水をボイラ排ガスにより中和する装置に関するものである。

給水を加熱して蒸気を発生させる蒸気ボイラ缶体内の缶水は、給水中に含まれている炭酸水素イオンや炭酸イオンが熱分解して水酸化物イオンが生成し、この水酸化物イオンの濃縮により次第にアルカリ性が強くなる。また、前記蒸気ボイラの運転を続けると、缶水が過度に濃縮してキャリーオーバーなどの不都合が生じるため、適正な缶水濃度を維持するように、定期的に所定割合の缶水を前記蒸気ボイラから排出する必要がある。この操作は、通常、濃縮ブローと呼ばれている。さらに、前記蒸気ボイラを所定時間稼働させた後には、前記缶体の底部に沈殿したいわゆる釜泥（スラッジ）を除去するため、缶水を全て排出しながら洗い流す必要がある。この操作は、通常、全ブローと呼ばれている。

前記のような濃縮ブローや全ブローによるボイラ排水を放流する際には、条例などで定められた排水基準に適合するように、冷却や中和といった排水処理を行う必要がある。ボイラ排水の中和方法としては、たとえば塩酸等の酸性薬品をボイラ排水へ添加する方法があるが、この方法は、薬品の取扱いが危険である。一方、薬品を用いない中和方法としては、炭酸ガスをボイラ排水へ混合する方法がある。この方法は、一般に炭酸ガスをボンベから供給するため、ボンベの残量確認や交換など管理が煩雑になりやすい。

そこで、炭酸ガスをボンベから供給する代わりに、ボイラ排ガスに含まれている炭酸ガスを利用し、中和を行う方法が特許文献１に開示されている。
特開２００１−２９３４８４号公報

前記特許文献１に係る中和方法は、高温のボイラ排ガスをポンプを用いてボイラ排水へ供給しているため、ボイラ排ガスの熱によってポンプの可動部を構成する部材が劣化するおそれがある。また、前記特許文献１では、ボイラ排ガスをボイラ排水中でバブリングすることによって中和を促進しているが、この方法よりもさらなる中和効率の向上が望まれている。

本発明が解決しようとする課題は、ボイラ排ガスの熱の影響を受けず、なおかつ中和効率を向上させることができる中和装置を実現することにある。

この発明は前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、ボイラ排水をボイラ排ガスにより中和する中和装置において、ボイラ排水の貯留槽と、この貯留槽内のボイラ排水を循環させる循環経路と、前記循環経路に設けられ、ボイラ排水へボイラ排ガスを吸引混合するエゼクタと、中和に使用するボイラ排ガスを前記エゼクタへ供給する排ガス経路と、前記排ガス経路に設けられた排ガス供給バルブおよびエアバルブとを備え、ボイラ排水のｐＨに基づいて、前記排ガス供給バルブと前記エアバルブを開閉して前記エゼクタへのボイラ排ガス供給とエア吸引とを切り替えるようになっていることを特徴とする。

このような請求項１に記載の発明では、前記エゼクタによりボイラ排水とボイラ排ガスを混合することで、ボイラ排水中へボイラ排ガスを効率よく接触させ、ボイラ排水中へボイラ排ガスを溶解させる。

そして、前記貯留槽に貯留されたボイラ排水は前記循環経路を循環し、前記エゼクタによりボイラ排水に対してボイラ排ガスが繰り返し接触して溶解する。

そして、前記エゼクタにおいてボイラ排水に溶解しきれなかったボイラ排ガスが前記貯留槽内へ気泡状に吹き出してボイラ排水に溶解する。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記エゼクタへのボイラ排水の流入部よりも上流側に水圧検出手段を設けたことを特徴とする。

このような請求項２に記載の発明では、前記水圧検出手段により、前記エゼクタへと流入するボイラ排水の水圧を検出することで、その低下を検知することが可能である。

請求項１に記載の発明によれば、ボイラ排水とボイラ排ガスを混合させる前記エゼクタは、ポンプとは異なり、可動部を持たないことから、ボイラ排ガスの熱によって劣化しにくい。このため、ボイラ排水に対し、安定してボイラ排ガスを供給することができる。また、前記エゼクタにより、ボイラ排水とボイラ排ガスとを効率よく接触させ、さらに前記エゼクタで生じる乱流効果によってボイラ排水が撹拌されるので、効率よく中和することができる。

また、前記循環経路を循環するボイラ排水は、前記エゼクタにおいて、ボイラ排ガスと繰り返し接触することから、ボイラ排水中へボイラ排ガスを効率よく溶解させることができ、安定した中和処理を行うことができる。

さらに、前記エゼクタによって吸引されたボイラ排ガスがボイラ排水に溶解しきれなかったとしても、この未溶解のボイラ排ガスを前記貯留槽内で溶解させることができ、これによって中和効率を向上させることができる。
そして、前記エゼクタに対するボイラ排ガスの供給とその停止は、ボイラ排水のｐＨに基づいて、前記排ガス供給バルブと前記エアバルブを開閉して前記エゼクタへのボイラ排ガス供給とエア吸引とを切り替えることにより行っているので、前記エゼクタへのボイラ排ガスの供給を停止するときには、前記排ガス供給バルブを閉じるとともに、前記エアバルブ開き、外気を吸入する。このように、ボイラ排ガスを供給しないときに外気を吸入させると、前記エゼクタ内で発生する圧力変動に起因する振動が抑制される。

請求項２に記載の発明によれば、前記エゼクタへと流入するボイラ排水の水圧低下を検知することができるので、前記エゼクタによってボイラ排水の取込みとともに吸引されるボイラ排ガスの吸気量の減少を検知することができる。この結果、前記中和装置の処理能力が低下することを未然に防止することができる。また、前記水圧検出手段よりも上流側にポンプが設けられている場合、このポンプの故障を検知することもできる。

以下、この発明に係る中和装置を実施するための最良の形態を説明する。
この発明は、アルカリ性のボイラ排水，いわゆるブロー排水をボイラ排ガスに含まれる炭酸ガスにより中和する処理装置において好適に実施される。すなわち、蒸気ボイラからのボイラ排水をボイラ排ガスに含まれる炭酸ガスで効率よく中和してｐＨを低下させ、排水基準に適合した処理水として排出するものである。

まず、第一実施形態について説明する。この第一実施形態における中和装置は、蒸気ボイラからのボイラ排水が流れる排水経路と、中和に使用するボイラ排ガスの排ガス経路とを備えている。さらに、前記排水経路から供給されるボイラ排水を取り入れるとともに、前記排ガス経路から供給されるボイラ排ガスを吸引し、両者を混合するエゼクタを備えている。

前記エゼクタは、前記排水経路が接続される排水供給口と、前記排ガス経路が接続される排ガス吸引口を有しており、前記排水供給口から取り入れられたボイラ排水へ前記排ガス吸引口から吸引されたボイラ排ガスを混合するようになっている。

このような第一実施形態の中和装置では、前記排水経路を流れるボイラ排水が前記排水供給口から前記エゼクタ内に取り入れられる。そして、このエゼクタ内において、前記排ガス経路から吸引されたボイラ排ガスがボイラ排水と混合される。この結果、ボイラ排ガスがボイラ排水に効率よく接触しながら溶解する。

以上のように、第一実施形態の中和装置によれば、前記エゼクタは、ポンプとは異なり、可動部を持たないことから、ボイラ排ガスの熱によって劣化しにくい。このため、ボイラ排水に対し、安定してボイラ排ガスを供給することができる。また、前記エゼクタは、ボイラ排水とボイラ排ガスとを効率よく接触させ、さらに乱流効果によって撹拌する作用を有するため、効率よく中和することができる。

つぎに、前記第一実施形態の変形例である第二実施形態について説明する。この第二実施形態における中和装置は、蒸気ボイラからのボイラ排水を貯留する貯留槽と、この貯留槽内のボイラ排水を循環させる循環経路とを備え、この循環経路に前記エゼクタを備えている。また、前記循環経路には、循環ポンプが設けられ、この循環ポンプにより、前記貯留槽内のボイラ排水が、前記循環経路を循環するようになっている。

ここにおいて、前記エゼクタは、ボイラ排ガスが混合されたボイラ排水を前記貯留槽内へ噴射するようになっている。

このような第二実施形態の中和装置では、前記貯留槽内に貯留されたボイラ排水は、前記循環経路を循環し、前記エゼクタにおいて、ボイラ排水とボイラ排ガスとが繰り返し接触する。この結果、ボイラ排ガスがボイラ排水に溶解する。さらに、前記エゼクタにおいてボイラ排水へ溶解しきれなかったボイラ排ガスが前記貯留槽内へ気泡状に吹き出し、この貯留槽内でボイラ排水に溶解する。

以上のように、第二実施形態の中和装置によれば、前記循環経路を循環するボイラ排水は、前記エゼクタにおいてボイラ排ガスと繰り返し接触するため、ボイラ排水中へボイラ排ガスを効率よく溶解させることができ、安定した中和を行うことができる。さらに、前記エゼクタでボイラ排ガスが十分に溶解しきれなかった場合、この未溶解のボイラ排ガスを前記貯留槽内で溶解させることができるため、中和効率を向上させることができる。

つぎに、前記第一実施形態および前記第二実施形態の変形例である第三実施形態について説明する。この第三実施形態における中和装置には、前記循環経路にこの循環経路を流れるボイラ排水の水圧を検出する水圧検出手段が設けられている。この水圧検出手段は、たとえば圧力スイッチや圧力センサなどであり、前記エゼクタへのボイラ排水の流入側よりも上流側であって前記循環ポンプ下流側の位置に設けられている。

このような第三実施形態の中和装置では、前記水圧検出手段により、前記循環経路を流れ、前記エゼクタへと流入するボイラ排水の水圧を検出することで、その低下を検知することが可能である。ここで、前記エゼクタは、ボイラ排水の取込みに伴ってボイラ排ガスを吸引しているため、このボイラ排水の水圧が低下すると、ボイラ排ガスの吸気量が減少する。したがって、前記エゼクタへと流入するボイラ排水の水圧低下を検出すれば、前記中和装置の処理能力が低下することを未然に防止することができる。また、前記水圧検出手段によって水圧低下が検知された場合、通常、前記循環ポンプの故障や循環経路の詰まりなどの原因が考えられるが、これらの不具合に対しても速やかに対応することができる。

以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、この発明を実施する中和装置の構成を示す概略的な説明図である。
図１において、中和装置１は、蒸気ボイラ２からのアルカリ性のブロー排水（以下、「ボイラ排水」と云う。）をボイラ排ガスに含まれる炭酸ガスにより中和し、排水基準に適合した処理水として排出するものである。

中和装置１は、蒸気ボイラ２からボイラ排水を供給する排水経路３と、ボイラ排水の貯留槽４と、中和に使用するボイラ排ガスを供給する排ガス経路５とを備えている。

前記蒸気ボイラ２は、燃料を燃焼させた排ガスを屋外へ廃棄する排気筒６を備えており、排ガスの一部を取り出すように、前記排気筒６と前記排ガス経路５とが接続されている。

前記貯留槽４には、貯留されたボイラ排水を循環させる循環経路７の両端部がそれぞれ接続されており、この循環経路７には、上流側から順に循環ポンプ８，水圧検出手段９，エゼクタ１０が設けられている。

前記エゼクタ１０は、前記循環経路７が接続される排水供給口１１と前記排ガス経路５が接続される排ガス吸引口１２とを有している。そして、このエゼクタ１０は、前記排水供給口１１からボイラ排水を取り入れるとともに、前記排ガス吸引口１２からボイラ排ガスを吸引し、ボイラ排水とボイラ排ガスを混合するようになっている。ボイラ排ガスが混合されたボイラ排水は、前記エゼクタ１０の吐出口１３から前記貯留槽４内へ噴射されるようになっている。

ここにおいてボイラ排ガスは、前記排ガス経路５に設けられた排ガス供給バルブ１４とエアバルブ１５を開閉操作することで、前記エゼクタ１０へ供給され、あるいは供給が停止されるようになっている（後で詳しく説明する）。

前記排水経路３は、冷却手段１６を備えている。この冷却手段１６は、熱交換器であって、前記排水経路３を流れるボイラ排水を供給する排水入口１７と、冷却されたボイラ排水を排出する排水出口１８とを備えている。さらに、この冷却手段１６は、冷却水を供給する冷却水入口１９と、熱交換された冷却水を排出する冷却水出口２０とを備えている。

前記冷却手段１６で冷却されたボイラ排水は、前記貯留槽４内に一旦貯留されるが、この冷却が不十分で排水基準で定められた水温となっていない場合、前記排水入口１７の上流側へ戻される。具体的には、前記貯留槽４内のボイラ排水が所定温度を超えている場合、ボイラ排水は、排水戻しバルブ２１が設けられた排水戻し経路２２を介して前記排水入口１７の上流側へ戻される。

前記貯留槽４には、貯留されたボイラ排水の水温およびｐＨを検出するための温度センサ２３とｐＨセンサ２４とがそれぞれ設けられている。また、前記貯留槽４の底部には、中和されたボイラ排水，すなわち処理水を系外へ排出する処理水排出経路２５が接続されており、この処理水排出経路２５には排出バルブ２６が設けられている。この排出バルブ２６は、前記温度センサ２３および前記ｐＨセンサ２４によって検出された水質が排水基準に適合した水温とｐＨになったとき、開くように制御部２７で制御されている。

前記制御部２７には、前記水圧検出手段９，前記温度センサ２３および前記ｐＨセンサ２４からの信号がそれぞれ入力されるようになっている。そして、入力された各信号に基づいて、前記排ガス供給バルブ１４，前記エアバルブ１５，前記排水戻しバルブ２１および前記排出バルブ２６がそれぞれ開閉制御されている。

つぎに、前記中和装置１の作用について説明する。前記蒸気ボイラ２からのボイラ排水は、前記排水経路３を介して前記貯留槽４内に貯留される。前記排水経路３では、冷却手段１６において熱交換によりボイラ排水の冷却が行われる。具体的には、前記排水経路３を流れるボイラ排水は、前記排水入口１７から前記冷却手段１６内へ導入され、ここで前記冷却水入口１９から供給された冷却水で熱を奪われることにより冷却される。冷却されたボイラ排水は、前記排水出口１８から前記排水経路３を流れて前記貯留槽４内に貯留される。

前記貯留槽４内に貯留されたボイラ排水の水温は、前記温度センサ２３により検出され、排水基準で定められた水温よりも高いとき、前記制御部２７によって排水戻しバルブ２１が開かれる。そして、前記貯留槽４内のボイラ排水が、前記排水戻し経路２２を通って前記排水入口１７の上流側へ戻され、再度、前記冷却手段１６で冷却される。

一方、前記貯留槽４内に貯留されたボイラ排水は、前記循環ポンプ８の駆動により前記循環経路７を循環する。この循環経路７を循環するボイラ排水は、前記排ガス経路５から供給されるボイラ排ガスによって、前記エゼクタ１０の作用で中和される。具体的には、前記エゼクタ１０は、前記排水供給口１１からボイラ排水を取り入れるとともに、前記排ガス経路５から供給されるボイラ排ガスを前記排ガス吸引口１２から吸引し、ボイラ排水とボイラ排ガスとを混合する。これにより、ボイラ排水とボイラ排ガスとを効率よく接触させ、ボイラ排水中へボイラ排ガスを溶解させる。そして、このボイラ排水は、前記吐出口１３から前記貯留槽４内へ噴射される。ここにおいて、前記エゼクタ１０内でボイラ排水へ溶解しきれなかったボイラ排ガスは、前記貯留槽４内へ気泡状に吹き出し、ボイラ排水中で微細化して溶解する。

前記エゼクタ１０に対するボイラ排ガスの供給とその停止は、前記排ガス供給バルブ１４と前記エアバルブ１５をそれぞれ開閉制御することにより行われる。具体的には、前記エゼクタ１０へボイラ排ガスを供給するときには、前記排ガス供給バルブ１４を開くとともに、前記エアバルブ１５を閉じる。逆に、前記エゼクタ１０へのボイラ排ガスの供給を停止するときには、前記排ガス供給バルブ１４を閉じるとともに、前記エアバルブ１５を開き、外気を吸入する。このように、ボイラ排ガスを供給しないときに外気を吸入させると、前記エゼクタ１０内で発生する圧力変動に起因する振動が抑制される。

前記排ガス供給バルブ１４および前記エアバルブ１５の開閉制御は、前記ｐＨセンサ２４からの信号に基づいて、前記制御部２７で行われる。たとえば、前記貯留槽４内のボイラ排水のｐＨが排水基準で定められた値を超えるとき、前記制御部２７は、前記排ガス供給バルブ１４を開くとともに、前記エアバルブ１５を閉じる。一方、前記貯留槽４内のボイラ排水のｐＨが排水基準で定められた値となったとき、前記制御部２７は、前記排ガス供給バルブ１４を閉じるとともに、エアバルブ１５を開く。

以上のような冷却と中和を行ったのち、前記貯留槽４内のボイラ排水が排水基準で定められた水温とｐＨになったとき、前記制御部２７は、前記排出バルブ２６を開き、ボイラ排水を前記処理水排出経路２５を介して系外へ排出する。

ところで、前記中和装置１は、前記エゼクタ１０へ流入するボイラ排水の水圧を前記水圧検出手段９により検出する構成となっている。たとえば、前記循環ポンプ８の故障や前記循環経路７の詰まりなどが起こった場合、前記エゼクタ１０へのボイラ排水の水圧が低下し、前記排ガス吸引口１２で十分な負圧が得られなくなる。このため、ボイラ排ガスの吸気量が減少し、所定の中和能力を発揮できなくなる。そこで、この構成においては、ボイラ排水の水圧が所定値以下になったとき、前記制御部２７は、外部へ警報等を発して異常を知らせるようにしている。この結果、前記循環ポンプ８や前記循環経路７などのメンテナンスを速やかに行うことができ、ボイラ排ガスの吸気量の減少が未然に防止される。

前記で説明した中和装置１は、前記貯留槽４内のボイラ排水を循環させる循環経路７を備え、この循環経路７に前記エゼクタ１０が設けられているが、この発明は、この構成に限定されるものではない。たとえば、前記エゼクタ１０は、排水経路３に備えられていてもよい。この場合、前記排水経路３を前記貯留槽４の下方に接続し、前記吐出口１３からボイラ排ガスが混合されたボイラ排水を前記貯留槽４内へ噴射させることが望ましい。

この発明に係る中和装置の一実施例の構成を示す概略的な説明図である。

符号の説明

１ 中和装置
４ 貯留槽
７ 循環経路
９ 水圧検出手段
１０ エゼクタ

Claims (2)

1. ボイラ排水をボイラ排ガスにより中和する中和装置において、
   ボイラ排水の貯留槽と、
   この貯留槽内のボイラ排水を循環させる循環経路と、
   前記循環経路に設けられ、ボイラ排水へボイラ排ガスを吸引混合するエゼクタと、
   中和に使用するボイラ排ガスを前記エゼクタへ供給する排ガス経路と、
   前記排ガス経路に設けられた排ガス供給バルブおよびエアバルブとを備え、
   ボイラ排水のｐＨに基づいて、前記排ガス供給バルブと前記エアバルブを開閉して前記エゼクタへのボイラ排ガス供給とエア吸引とを切り替えるようになっていることを特徴とする中和装置。
2. 前記エゼクタへのボイラ排水の流入部よりも上流側に水圧検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の中和装置。

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