JP4598353B2 - 蒸気ボイラ装置の運転方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気ボイラ装置の運転方法、特に、蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を利用すると共に、蒸気が凝縮して得られる復水を蒸気ボイラに供給する給水に混合して再利用する蒸気ボイラ装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を負荷装置等において利用すると共に、当該蒸気が凝縮して得られる復水を蒸気ボイラに供給する給水に混合して再利用する蒸気ボイラ装置が知られている。このような蒸気ボイラ装置では、復水を給水の一部として再利用しているため、給水の絶対量を減少させることができ、蒸気ボイラの経済的な運転が可能になる。
【０００３】
ところで、上述のような蒸気ボイラ装置は、蒸気ボイラにおいて発生した蒸気を負荷装置等に供給するための蒸気配管および復水を回収して給水に混合するための復水配管等として、主として鋼管を利用している。このため、蒸気ボイラ装置は、運転期間の長期化に伴って、蒸気配管や復水配管内に腐食が生じる場合がある。このような腐食は、蒸気配管や復水配管の寿命を短縮し、蒸気ボイラ装置の継続的で安定な運転を妨げる原因となる。そこで、蒸気ボイラ装置では、通常、蒸気配管内や復水配管内に腐食を抑制するための薬剤を注入し、腐食の進行を抑制している。
【０００４】
ところで、上述のような腐食は、一般に、給水中に含まれる炭酸水素イオンが蒸気ボイラ内で熱分解して生じる炭酸ガスが蒸気中に混入し、それが蒸気や復水のｐＨを低下させることにより生じるものと考えられている。このため、蒸気ボイラ装置においては、上述の薬剤として、ｐＨ調整剤を用いている。ここで、ｐＨ調整剤は、蒸気や復水に含まれる炭酸ガスを中和して蒸気や復水のｐＨを高めることにより腐食を抑制するものであり、通常、脂肪族アミノアルコール系化合物が用いられている。
【０００５】
しかしながら、蒸気配管や復水配管の腐食は、蒸気や復水のｐＨ低下のみを原因として生じるものではなく、給水中に含まれる溶存酸素が蒸気と共に蒸気配管や復水配管に供給されること、或いは、蒸気ボイラ装置の運転停止時に復水配管内が負圧になって外部の空気が流入し、復水中の溶存酸素濃度が高まること等の原因によって生じることも判明している。すなわち、腐食は、蒸気や復水のｐＨ低下のみではなく、蒸気や復水に含まれる溶存酸素の影響によっても進行し得る。したがって、上述の薬剤としてｐＨ調整剤を用いた場合、蒸気や復水のｐＨ低下による腐食の発生は有効に抑制することができるが、蒸気や復水に含まれる溶存酸素の影響による腐食の発生を抑制するのは困難である。
【０００６】
本発明の目的は、蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を利用すると共に、蒸気が凝縮して得られる復水を蒸気ボイラに供給する給水に混合して再利用する蒸気ボイラ装置について、蒸気系や復水系の配管等に生じる腐食を効果的に抑制することにある。
【０００７】
本発明の方法は、蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を利用すると共に、蒸気が凝縮して得られる復水を蒸気ボイラに供給する給水に混合して再利用する、蒸気配管および復水配管を備えた蒸気ボイラ装置の運転方法であり、蒸気および復水のうちの少なくとも一方に対してオレイン酸アンモニウム塩およびステアリン酸アンモニウム塩のうちの少なくとも一つの脂肪酸塩を添加することで、蒸気配管および復水配管の内周面にオレイン酸およびステアリン酸のうちの少なくとも一つの脂肪酸の皮膜を形成する工程を含んでいる。
【０００８】
この運転方法において、蒸気および復水のうちの少なくとも一方に対して添加された脂肪酸塩は、蒸気若しくは復水中において脂肪酸となる。この脂肪酸は、蒸気系や復水系の配管の内周面に皮膜を形成する。この皮膜は、蒸気若しくは復水が配管の内周面に直接触れるのを抑制することができるため、蒸気若しくは復水のｐＨ低下による腐食および蒸気若しくは復水に含まれる溶存酸素の影響による腐食の両方を効果的に抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明の運転方法を実施可能な蒸気ボイラ装置の一例を説明する。図において、蒸気ボイラ装置１は、蒸気発生部２と蒸気利用部３とを主に備えている。
【００１１】
蒸気発生部２は、給水装置４と蒸気ボイラ５とを主に備えている。給水装置４は、蒸気ボイラ５に給水を供給するためのものであり、補給水の注水路２０、注水路２０からの補給水を貯留するための給水タンク２１および給水路２２を主に備えている。注水路２０は、軟水装置２３と脱酸素装置２４とをこの順に有している。軟水装置２３は、水道水や地下水などの原水をナトリウム型強酸性陽イオン交換樹脂により処理し、原水中に含まれる各種の硬度分や重金属イオン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。また、脱酸素装置２４は、軟水装置２３で得られた軟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。給水路２２は、給水タンク２１から延びかつ蒸気ボイラ５に連絡しており、給水タンク２１内に貯留された給水を蒸気ボイラ５に送り出すための給水ポンプ２５を有している。
【００１２】
蒸気ボイラ５は、給水装置４から供給される給水を加熱して蒸気を発生するためのものであり、給水を加熱するための加熱バーナー２６を備えている。この蒸気ボイラ５は、例えば、運転圧力が１ＭＰａ以下のもの、例えば「ボイラ及び圧力容器安全規則」に記載された貫流ボイラであり、軟水仕様のものである。
【００１３】
蒸気利用部３は、蒸気ヘッダ６、第一蒸気利用装置７および第二蒸気利用装置８を主に備えている。蒸気ヘッダ６は、蒸気ボイラ５において発生した蒸気を第一蒸気利用装置７および第二蒸気利用装置８に分配するためのものであり、蒸気ボイラ５からの蒸気供給管２７が連絡している。また、蒸気ヘッダ６には、薬注装置９が設けられている。薬注装置９は、薬剤を貯蔵するための薬剤タンク３０と、薬剤タンク３０と蒸気ヘッダ６とを連絡する薬注配管３１とを備えている。薬注配管３１は、薬剤タンク３０内の薬剤を蒸気ヘッダ６内に供給するための薬注ポンプ３２を有している。
【００１４】
薬剤タンク３０に貯蔵されている薬剤は、脂肪酸塩の水分散液である。ここで用いられる脂肪酸塩は、オレイン酸アンモニウム塩およびステアリン酸アンモニウム塩のうちの少なくとも一つである。オレイン酸アンモニウム塩およびステアリン酸アンモニウム塩は、天然物に由来する脂肪酸と食品添加物とを原料としており、人体若しくは環境に対する安全性の高い物質である。また、オレイン酸アンモニウム塩およびステアリン酸アンモニウム塩は、それ自体が乳化性を有するため、上述の薬剤は、オレイン酸アンモニウム塩およびステアリン酸アンモニウム塩のうちの少なくとも一つを純水に加えて混合、分散させると容易に調製することができる。
【００１５】
第一蒸気利用装置７は、蒸気ボイラ５で発生した蒸気を利用して所用の物理的機能を発揮するものであり、例えば熱交換器である。この第一蒸気利用装置７には、蒸気ヘッダ６からの第一蒸気配管４０が連絡しており、当該第一蒸気配管４０を通じて蒸気ヘッダ６から蒸気が供給されている。
【００１６】
また、第一蒸気利用装置７には、復水配管４１が接続されている。復水配管４１は、第一蒸気利用装置７において利用された蒸気が凝縮して得られる凝縮水（復水）を給水タンク２１に供給するためのものであり、第一蒸気利用装置７から延びかつスチームトラップ４２を有している。
【００１７】
第二蒸気利用装置８は、蒸気ボイラ５で発生した蒸気をそのまま利用するものであり、例えば、食品工場において用いられる食品加工用の蒸し器である。この第二蒸気利用装置８には、蒸気ヘッダ６からの第二蒸気配管４３が連絡しており、当該第二蒸気配管４３を通じて蒸気ヘッダ６から蒸気が供給されている。
【００１８】
なお、上述の蒸気ボイラ装置１において、第一蒸気配管４０、第二蒸気配管４３および復水配管４１等は、主として鋼管を用いて形成されている。
【００１９】
次に、上述の蒸気ボイラ装置１の運転方法について説明する。
蒸気ボイラ装置１を運転する場合は、注水路２０から給水タンク２１に補給水を供給し、この補給水を給水タンク２１に貯留する。なお、給水タンク２１に貯留される給水は、軟水装置２３および脱酸素装置２４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２５を作動させ、給水タンク２１に貯留された給水を給水路２２を通じて蒸気ボイラ５に供給する。蒸気ボイラ５は、加熱バーナー２６により給水を加熱し、蒸気を発生する。発生した蒸気は、蒸気供給管２７を通じて蒸気ヘッダ６に供給される。
【００２０】
蒸気ヘッダ６に供給された蒸気の一部は、第一蒸気配管４０を通じて第一蒸気利用装置７に供給される。これにより、第一蒸気利用装置７は、所用の熱交換機能を発揮する。第一蒸気利用装置７を通過した蒸気は、潜熱を失って一部が凝縮水に変わり、スチームトラップ４２において蒸気と水とが分離されて復水（ドレン水）になる。この復水は、復水配管４１を通じて給水タンク２１内に回収され、そこで注水路２０からの補給水と混合されて蒸気ボイラ５への給水として再利用される。
【００２１】
また、蒸気ヘッダ６に供給された蒸気の一部は、第二蒸気配管４３を通じて第二蒸気利用装置８に供給される。第二蒸気利用装置８に供給された蒸気は、例えば穀類の蒸し煮用の蒸気としてそのまま利用され、第二蒸気利用装置８から放出される。
【００２２】
上述のような蒸気ボイラ装置１の運転中において、薬注装置９の薬注ポンプ３２を作動させ、薬剤タンク３０内に貯蔵された薬剤を薬注配管３１を通じて蒸気ヘッダ６内に注入する。蒸気ヘッダ６内に注入された薬剤、すなわち脂肪酸塩は、蒸気ヘッダ６において蒸気に混合され、第一蒸気配管４０、第二蒸気配管４３および復水配管４１に対して供給される。そして、これらの配管に供給された脂肪酸塩は、脂肪酸となって配管の内周面に防食性の皮膜を形成し、これらの配管の内周面に対して蒸気や復水が直接的に触れるのを抑制する。この結果、これらの配管は、蒸気や復水のｐＨ低下や溶存酸素による腐食の進行が抑制される。因みに、脂肪酸が金属に対する腐食抑制効果を発揮することは、例えば、下記の文献に記載されており、既に知られている。
【００２３】
◎防錆防食技術マニュアル編集委員会編「ＪＩＳ 使い方シリーズ 防錆防食技術マニュアル」、１９８６年７月９日、財団法人日本規格協会発行、９２頁
◎防錆・防食技術総覧編集委員会編「防錆・防食技術総覧」、２０００年５月１７日、株式会社産業技術サービスセンター発行、３２６頁
◎腐食防食協会編「防食技術便覧」、昭和５１年１１月２８日、日刊工業新聞社発行、６６４〜６６５頁
【００２４】
上述のように、この実施の形態に係る蒸気ボイラ装置１の運転方法では、蒸気ボイラ５において発生した蒸気に対して脂肪酸塩を添加しているので、ｐＨ調整剤を腐食抑制剤として用いる場合に比べ、蒸気系や復水系の配管、すなわち、第一蒸気配管４０、第二蒸気配管４３および復水配管４１等に生じる腐食を容易にかつ効果的に、しかも安価に抑制することができる。
【００２５】
さらに、この運転方法は、薬剤として、人体や環境に対する安全性の高い脂肪酸塩を用いているため、蒸気を汚染しにくい。したがって、この運転方法によれば、蒸気をそのまま食品加工に利用する上述の第二蒸気利用装置８に対しても安全な蒸気を供給することができるので、食品の安全性を確保することができる。
【００２６】
なお、この実施の形態では、薬注装置９を蒸気ヘッダ６に対して設置することにより、蒸気に脂肪酸塩を添加したが、薬注装置９を第一蒸気配管４０および第二蒸気配管４３に対して個別に設けて蒸気に脂肪酸塩を添加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。また、脂肪酸塩は、薬注装置９を復水配管４１に対して設置することにより、復水中に添加するようにしてもよい。さらに、脂肪酸塩は、薬注装置９を第一蒸気配管４０および第二蒸気配管４３並びに復水配管４１のそれぞれに個別に設けることにより、蒸気および復水の両方に添加されてもよい。
【００２７】
また、上述の実施の形態では、１台の蒸気ボイラ５を備えた蒸気ボイラ装置１の運転方法について説明したが、蒸気ボイラ５を複数台備えた蒸気ボイラ装置についても本発明を同様に実施することができる。この場合、蒸気ヘッダ６は、複数の蒸気ボイラ５からの蒸気を集中させると共に、複数の蒸気利用装置に分配するように機能させる。さらに、上述の実施の形態では、２台の蒸気利用装置を備えた蒸気ボイラ装置の運転方法について説明したが、蒸気利用装置を１台だけ備えた蒸気ボイラ装置についても本発明を同様に実施することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明では、蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を利用すると共に、蒸気が凝縮して得られる復水を蒸気ボイラに供給する給水に混合して再利用する蒸気ボイラ装置において、蒸気および復水のうちの少なくとも一方に対してオレイン酸アンモニウム塩およびステアリン酸アンモニウム塩のうちの少なくとも一つの脂肪酸塩を添加しているので、蒸気系や復水系の配管等に生じる腐食を容易にかつ効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の運転方法を実施可能な蒸気ボイラ装置の一例の概略図。
【符号の説明】
１ 蒸気ボイラ装置
５ 蒸気ボイラ
９ 薬注装置
４０ 第一蒸気配管
４１ 復水配管
４３ 第二蒸気配管

Claims (1)

1. 蒸気ボイラに給水を供給して加熱し、それにより発生する蒸気を利用すると共に、前記蒸気が凝縮して得られる復水を前記蒸気ボイラに供給する前記給水に混合して再利用する、蒸気配管および復水配管を備えた蒸気ボイラ装置の運転方法であって、
   前記蒸気および前記復水のうちの少なくとも一方に対してオレイン酸アンモニウム塩およびステアリン酸アンモニウム塩のうちの少なくとも一つの脂肪酸塩を添加することで、前記蒸気配管および前記復水配管の内周面にオレイン酸およびステアリン酸のうちの少なくとも一つの脂肪酸の皮膜を形成する工程を含む、
   蒸気ボイラ装置の運転方法。

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