JP5182553B2

JP5182553B2 - ボイラの水質管理装置及びボイラの水質管理方法

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Publication number: JP5182553B2
Application number: JP2007318037A
Authority: JP
Inventors: 学山田; 靖田渕
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2027-12-10
Also published as: JP2009139047A

Description

この発明は、ボイラ給水中への薬液の注入とボイラ水のブローとを適正に行わせることによって、ボイラ水の水質を適正に管理するボイラの水質管理装置及びボイラの水質管理方法に関するものである。

ボイラ給水の水質項目には、不純物の濃度と、気体（特に酸素）の溶存濃度とがあるが、これらの不純物や溶存気体には、ボイラを安全に運転するのに必要な物質（例えば、Ｍアルカリ（酸消費量（ｐＨ４．８）成分）と、有害な物質（例えば、酸素、酸化鉄や酸化銅といった腐食生成物、塩化物イオン、硫酸イオン、シリカ）とがある。そして、必要な物質が不足している場合には、不足している物質を薬液としてボイラの給水系統に補充するとともに、有害な物質については、無害化するような物質を薬液としてボイラの給水系統中に注入する。また、ボイラ水（缶水）中の不純物濃度が適切な範囲になるように、ボイラ給水流量に対して所定の割合（ブロー率）のボイラ水を、ボイラ本体外に放出（ブロー）することが行われている。

一方、最近の工場では、蒸気発生コストを削減するため、蒸気の熱エネルギーを利用した後の凝縮水（復水、ドレン）をできるだけ回収し、ボイラ給水を純水から軟水に変更している。そして、かかるボイラでは、回収した凝縮水に軟水を加えたものが、ボイラ給水として使用される。

ところで、凝縮水は、蒸留水であり、含まれる不純物量が軟水に比べて著しく少ない。ただし、凝縮水中の不純物は、ほとんどのものが、有害な物質（腐食生成物）であって、軟水のように、ボイラを安全に運転するために必要な物質をほとんど含んでいない。また、凝縮水の回収割合は、工場の操業状況によって大きく変化し、このため、ボイラ給水として再利用される凝縮水の割合も、大きく変化する。

したがって、凝縮水に軟水を加えてボイラ給水としているボイラでは、ボイラ給水中の凝縮水の割合によってボイラ給水の水質が大きく変動しやすく、ボイラ給水の平均的な水質に対して、薬液注入濃度を一定にした運転やブロー率を一定にしたボイラの運転では、有害物質の無害化が充分に図れず、ボイラ本体内のボイラ水の不純物濃度が適切な範囲を超えてしまう場合も生じる。そこで、かかるボイラでは、ボイラ給水中の有害物質の量が最も高くなる場合（最悪時の場合）でも、これらを無害化できるように、かつ、ボイラ水の不純物濃度が大きく増大しないように、ボイラ給水への薬液注入濃度やボイラ本体からのブロー率を高く設定した運転がなされる。

しかしながら、薬液注入濃度を最悪時を見込んで高めに設定したり、ブロー率を最悪時を見込んで高めに設定することは、有害物質が最大である時点以外では、過剰な薬液注入が行われ、過剰なボイラ水のブローが行われていることになる。すなわち、ブロー率の過剰な設定により、熱及び給水の無駄な廃棄を生じさせ、過剰な薬液注入濃度の設定により、無駄な薬品の使用を生じさせるとともに、排水処理の負荷を高めることになって、最終的に、蒸気発生コストの上昇を招いてしまう。

この発明は、以上の点に鑑み、凝縮水の使用によってボイラ給水の水質に大きな変動があっても、ボイラの運転状態に合わせて、簡単に、最適な薬液注入濃度や最適なブロー率を設定できるボイラの水質管理装置及び水質管理方法を提供することを目的とする。

この発明の請求項１記載の発明は、ボイラの給水系統に水処理薬品を注入する薬液注入装置と、ボイラ本体中のボイラ水を連続的にブローするブローダウン装置とを備えるとともに、回収した蒸気の凝縮水に軟水を加えた水がボイラ給水として使用されているボイラの水質管理装置であって、前記ボイラ給水と前記軟水と前記凝縮水の、温度、電気伝導度、又は使用流量の何れかから、前記ボイラ給水のうち前記凝縮水が占める割合である凝縮水使用率を算出する凝縮水使用率演算手段と、前記軟水及び前記凝縮水の水質を基準として、前記凝縮水使用率毎に定められる、前記ボイラ給水への最適薬液注入濃度、又は、前記ボイラ給水への最適薬液注入濃度及び前記ボイラ給水に対する前記ボイラ水の最適ブロー率を、前記凝縮水使用率毎に示すテーブルとして、又は、前記凝縮水使用率を関数とした式として記憶する水質管理値記憶手段と、前記凝縮水使用率演算手段からの出力と前記水質管理値記憶手段中の前記テーブル又は式に基づき、前記最適薬液注入濃度、又は、前記最適薬液注入濃度及び最適ブロー率を算出する水質管理量演算手段と、前記水質管理量演算手段からの出力に基づく情報を、前記薬液注入装置、又は前記薬液注入装置及びブローダウン装置に伝達する出力伝達手段とを有することを特徴とする。

凝縮水に軟水を加えた水をボイラ給水として使用する場合、凝縮水と軟水との水質が明らかであれば、凝縮水使用率によって、ボイラ給水の水質を容易に決定できる。この場合、水道水のような原水を軟化処理した軟水の水質は、原水の取水場所が変わらない限り、原水の季節的な水質変動による影響を除けば、大きく変化しない。また、ボイラ自身で発生した蒸気の凝縮水の水質も、蒸気や凝縮水の経路が一定であれば、大きく変動することはなく、かつ、凝縮水に含まれる不純物濃度も小さい。したがって、軟水と凝縮水の水質は、ある程度の期間（場合によっては1年中）ほぼ一定と見なすことができ、一度、軟水と凝縮水の水質を明らかにしておけば、ボイラ給水の水質は、凝縮水使用率によって容易に推定できる。すなわち、軟水と凝縮水との水質が明らかであれば、凝縮水使用率によって、ボイラ給水の水質が推定できるので、ボイラ給水に対する最適薬液注入濃度やボイラ水の最適ブロー率も容易に決定できる。

この発明では、水質が明らかな軟水と凝縮水とを基準として、凝縮水使用率が分かれば、ボイラ給水に対する最適薬液注入濃度やボイラ水の最適ブロー率が分かるテーブル又は式を水質管理値記憶手段中に記憶させている。また、この発明では、凝縮水使用率を、ボイラ給水、軟水、及び凝縮水の、温度等から凝縮水使用率演算手段により算出している。したがって、この発明では、水質管理量演算手段が、水質管理値記憶手段中のテーブルの一部や式を読み出し、凝縮水使用率演算手段により算出された凝縮水使用率を用いて、この凝縮水使用率時のボイラ給水やボイラ水に合った最適薬液注入濃度や最適ブロー率を算出することにより、薬液注入装置やブローダウン装置は、水質管理量演算手段からの情報が出力伝達手段により与えられて、ボイラの運転状態に追従するように（合わせて）、薬液注入やブローを行うことができる。

この発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、前記水質管理値記憶手段は、前記軟水の水質の変化、又は前記軟水及び前記凝縮水の水質の変化に対応させて、前記テーブル又は式を記憶しているとともに、前記水質管理量演算手段は、現在使用している軟水の水質、又は、現在使用している軟水及び凝縮水の水質に基づいて、前記水質管理値記憶手段中から必要なテーブル又は式を選択することを特徴とする。

この発明では、水質管理量演算手段は、現在使用している軟水等の水質に対応するように、水質管理値記憶手段中から最適なテーブル又は式を選択するとともに、凝縮水使用率演算手段により算出された凝縮水使用率を使用して、最適薬液注入濃度や最適ブロー率を算出する。

この発明の請求項３記載の発明は、ボイラの給水系統に水処理薬品を注入する薬液注入装置と、ボイラ本体中のボイラ水を連続的にブローするブローダウン装置とを備えるとともに、回収した蒸気の凝縮水に軟水を加えた水がボイラ給水として使用されているボイラの水質管理方法であって、前記ボイラ給水と前記軟水と前記凝縮水の、温度、電気伝導度、又は使用流量の何れかから、前記ボイラ給水のうち前記凝縮水が占める割合である凝縮水使用率を算出する凝縮水使用率演算ステップと、前記軟水及び前記凝縮水の水質を基準として、前記凝縮水使用率毎に定められる、前記ボイラ給水への最適薬液注入濃度、又は、前記ボイラ給水への最適薬液注入濃度及び前記ボイラ給水に対する前記ボイラ水の最適ブロー率を、前記凝縮水使用率毎に示すテーブル、又は、前記凝縮水使用率の関数として示す式と、前記凝縮水使用率演算ステップからの出力とにより、前記最適薬液注入濃度、又は、前記最適薬液注入濃度及び最適ブロー率を算出する水質管理量演算ステップと、前記水質管理量演算ステップからの出力に基づく情報を、前記薬液注入装置、又は前記薬液注入装置及びブローダウン装置に伝達する出力伝達ステップとを有することを特徴とする。

この発明の請求項１及び３記載の発明によれば、凝縮水使用率によってボイラ給水の水質を容易に推定できるので、凝縮水の使用によってボイラ給水の水質に大きな変動があっても、ボイラの運転状態に合わせて、簡単に、最適な薬液注入濃度や、最適な薬液注入濃度及び最適なブロー率を設定できる。

この発明の請求項２記載の発明によれば、軟水等の水質が大きく変化することにより、凝縮水の使用以外の理由でボイラ給水の水質に変化が生じても、ボイラの運転状態に合わせて、簡単に、最適な薬液注入濃度や、最適な薬液注入濃度及び最適なブロー率を設定できる。

以下、この発明の最良の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図1はこの発明に係る水質管理装置を備えたボイラ装置を示している。

ボイラ装置１は、図1で示されるように、ボイラ本体２と、給水タンク３と、軟水タンク４と、薬液注入装置である清缶剤注入装置５Ａと、脱酸素剤注入装置５Ｂと、ブローダウン装置６と、給水流量計７ａ、給水温度計７ｂ及び電気伝導度計７ｃからなる計測機器類と、給水配管８ａ、補給水配管８ｂ、薬注配管８ｃ，８ｄ、及びブローダウン配管８ｅからなる配管類と、水質管理装置９と、計測機器類から水質管理装置９までの入力信号配線１０と、水質管理装置９から清缶剤注入装置５Ａ、脱酸素剤注入装置５Ｂ、及びブローダウン装置６等までの出力信号配線１１等とから構成されている。

ボイラ本体２は、例えば圧力が０．７ＭＰａで、定格蒸発量が数トン／ｈの蒸気Ｇを発生させる小型貫流ボイラであり、気水分離器下部のボイラ水Ｂ１の貯留部に、ブローダウン配管８ｅと給水配管８ａの一端側が連結されている。ボイラ本体２には、給水配管８ａを介して、給水タンク３からボイラ給水Ｂ２が供給されるとともに、ボイラ本体２で発生した蒸気Ｊは、蒸気配管１２を通って熱交換器１３に入り、この熱交換器１３で放熱して凝縮水Ｇとなる。そして、この凝縮水Ｇの一部は、凝縮水回収配管１４を通って、給水タンク３に集められる。

給水タンク３は、ボイラ本体２に、その定格蒸発量の３０分ぶん以上のボイラ給水Ｂ２を供給できる容量を有している。給水タンク３には、凝縮水回収配管１４を介して凝縮水Ｇが供給されるとともに、凝縮水Ｇの不足分を補うように、軟水タンク４から軟水Ｎが供給される。なお、軟水タンク４には、原水である水道水を軟化処理した軟水Ｎが貯められている。

清缶剤注入装置５Ａは、ボイラ水Ｂ１のｐＨを調整してボイラ本体２内の腐食等を防止するアルカリ剤と、ボイラ本体２内で生じたかまどろ等がスケールとして付着するのを防止するスケール分散剤からなる清缶剤Ｗ１を、一定濃度の薬液にして、ボイラ給水Ｂ２中に注入するものである。この清缶剤注入装置５Ａは、薬注配管８ｃの上流側に設けられており、薬液タンク５ａと、薬液ポンプ５ｃと、コントローラ５ｅとから構成されている。脱酸素剤注入装置５Ｂは、腐食の原因となる溶存酸素を除去する脱酸素剤Ｗ２を、一定濃度の薬液として、ボイラ給水Ｂ２中に注入するものである。この脱酸素剤注入装置５Ｂは、薬注配管８ｄの上流側に設けられており、薬液タンク５ｂと、薬液ポンプ５ｄと、コントローラ５ｆとから構成されている。両装置５Ａ，５Ｂのコントローラ５ｅ，５ｆは、水質管理装置９から出力信号配線１０を介して伝えられる清缶剤注入信号Ｐ１と脱酸素剤注入信号Ｐ２とに基づき、それぞれ必要な量の清缶剤Ｗ１と脱酸素剤Ｗ２とが供給できるように、互いの薬液ポンプ５ｃ，５ｄのストローク等を調整する働きを有している。

ブローダウン装置６は、ボイラ本体２内で濃縮されたボイラ水Ｂ１を、ボイラ給水流量に見合った量だけボイラ系外に連続的に排出（連続ブロー）し、ボイラ本体２内のボイラ水Ｂ１中の不純物濃度を規定値内に調整するものである。このブローダウン装置６は、ブローダウン配管８ｃ中に設けられる流量調整弁６ａと、水質管理装置９から出力信号配線１１を介して伝えられるブロー信号Ｐ３に基づき、流量調整弁６ａが必要な量のボイラ水Ｂ１を排出できるように、流量調整弁６ａの開度等を調整するコントローラ６ｂとから構成されている。

給水流量計７ａは、ボイラ本体２に供給されるボイラ給水Ｂ２の流量を計測し、その流量信号Ｐ４を入力信号配線１０を介して水質管理装置９に伝達するものである。また、給水温度計７ｂは、凝縮水Ｇと軟水Ｎとが混ぜられたボイラ給水Ｂ２の温度を測定し、その温度信号Ｐ５を入力信号配線１０を介して水質管理装置９に伝達するものである。なお、電気伝導度計７ｃは、ボイラ給水Ｂ２の電気伝導度を計測するものである。

図２はこの発明の一実施の形態にかかる水質管理装置９を示している。
水質管理装置９は、凝縮水Ｇの使用によってボイラ給水Ｂ２の水質に大きな変動が生じる場合でも、ボイラ装置１の運転状態に合わせて、清缶剤注入装置５Ａや脱酸素剤注入装置５Ｂに最適な薬液注入量を伝達するとともに、ブローダウン装置６に最適なブロー量を伝達するものである。この水質管理装置９は、図２で示されるように、不図示のケーシング内に納められたコンピュータ部２０と、作業者がコンピュータ部２０への入力を行うためのキーボード４０、スタートボタン４１、及び記憶内容書換ボタン４２と、作業者がコンピュータ部２０からの出力を認識するためのディスプレイ４３と、コンピュータ部２０からの警報信号Ｐ６によって警報を発する警報装置４４とを有している。

コンピュータ部２０は、種々の情報を記憶するメモリと、入力情報とメモリ内の記憶情報に基づいて、情報を演算処理するＣＰＵ（中央処理ユニット）と、入力手段４０や計測機器（給水温度計７ｂや給水流量計７ａ）からの入力情報をＣＰＵに伝えるための入力インターフェイス２１と、ＣＰＵによる演算処理結果を出力情報として、ディスプレイ４３、警報機４４、及び外部機器（清缶剤注入装置５Ａ、脱酸素剤注入装置５Ｂ、やブローダウン装置６）に伝えるための出力インターフェイス２２とを有している。

このコンピュータ部２０は、メモリとして、プログラム内容を記憶したプログラムＲＯＭ２３と、ＣＰＵに対する作業メモリを提供するＲＡＭ２４と、書き換え可能なＲＯＭに運転データの一部を記憶する第１データメモリ２５と、ＲＯＭに、凝縮水使用率Ｘ（ボイラ給水Ｂ２のうち凝縮水Ｇが占める割合であり、図４参照）に対応させて、ボイラ給水Ｂ２に対する清缶剤Ｗ１の注入濃度とボイラ水Ｂ１のブロー率（ボイラ給水流量に対する、ボイラ水Ｂ１の連続ブローの割合）とを定める式Ｙ１，Ｙ２（図４参照）を記憶するとともに、給水温度Ｚに対応させて、ボイラ給水Ｂ２に対する脱酸素剤Ｗ２の注入濃度を定める式Ｙ３（図４参照）を記憶する第２データメモリ２６とを有している。

第１データメモリ２５には、図３で示されるように、運転データのうち変動の少ない軟水温度Ｔ１と凝縮水温度Ｔ２とが、それぞれ、２５℃、１００℃として記憶されているとともに、同様に運転データのうち変動の少ない、現在使用している軟水Ｎの使用水質Ｕｓ（例えば図８において示されるようなもの）が記憶されている。

第２データメモリ２６は、図４で示されるように、種々の軟水水質Ｕ毎に、凝縮水使用率Ｘを関数とした清缶剤注入濃度の式Ｙ１とブロー率の式Ｙ２とを記憶するとともに、給水温度Ｚを関数とした脱酸素剤注入濃度の式Ｙ３を記憶している。清缶剤注入濃度の式Ｙ１（例えば、図９で示される、Ｙ１＝０．０００３Ｘ³−０．０３０６Ｘ²＋０．３０５６Ｘ＋４５）は、所定水質の軟水Ｎと所定水質（純水と仮定）の凝縮水Ｇ（図９で示される式Ｙ１，Ｙ２の場合には、軟水水質は、図８で示されるものが使用されている）を使用した場合に、図９で示されるように、凝縮水使用率Ｘが、例えば、０，３０，６０，９０（％）における最適清缶剤注入濃度（ｍｇ／Ｌ）を試験で求め、これらの４点間を凝縮水使用率Ｘの３次式で補間するようにして定めたものである。また、ブロー率の式Ｙ２（例えば、図９で示される、Ｙ２＝０．００１１Ｘ²−０．１８Ｘ＋１２．１）も、同様にして求められた最適ブロー率（％）の４点間を、凝縮水使用率Ｘの２次式で補間するようにして定めたものである。なお、式Ｙ１，Ｙ２は、凝縮水使用率Ｘの関数で表されておれば、どのようなものであってもよい。

なお、最適清缶剤注入濃度や最適ブロー率は、ボイラ水Ｂ１の水質を図７で示される管理目標値にできるだけ近づけさせるようにして決定される。

さらに脱酸素剤注入濃度の式Ｙ３（例えば、図１０で示される、Ｙ３＝−０．０００１Ｚ³＋０．０１８７Ｚ²−２．０２５２Ｚ＋１４０．８６）は、給水温度Ｚが２５〜９０℃までの、例えば、２０ポイントにおける飽和溶存酸素濃度を基準として、かかる溶存酸素濃度がボイラ水Ｂ１において０となるような、各ポイントにおける最適脱酸素剤注入濃度（ｍｇ／Ｌ）を試験で求め、これらの２０ポイント間を給水温度Ｚの３次式で補間するようにして定めたものである。なお、清缶剤Ｗ１や脱酸素剤Ｗ２には、広く市場に流通している入手容易なものが使用される。また、式Ｙ３は、凝縮水使用率Ｘの関数で表されておれば、どのようなものであってもよい。

このコンピュータ部２０は、ＣＰＵの演算処理機能の一部をなす、凝縮水使用率演算手段２７と、第１水質管理量演算手段２８と、第２水質管理量演算手段２９と、警報発信手段３０と、出力伝達手段３１と、記憶内容変更手段３２とを有している。

凝縮水使用率演算手段２７は、給水温度計７ｂから伝えられる給水温度Ｚと、第１データメモリ２５から読み出された軟水温度Ｔ１と凝縮水温度Ｔ２とから、ボイラ給水Ｂ２中の凝縮水Ｇの占める割合、すなわち、凝縮水使用率Ｘを算出する。この凝縮水使用率Ｘは、例えば、給水温度Ｚが５０℃であれば、軟水温度Ｔ１と凝縮水温度Ｔ２とは、それぞれ、２５℃と１００℃であるから、水の比熱を一定とすれば、１００Ｘ／１００＋２５（１００−Ｘ）／１００＝５０であるから、Ｘ＝３３．３（％）と算出される。

第１水質管理量演算手段２８は、第１データメモリ２５から読み出された軟水Ｎの使用水質Ｕｓから、第２データメモリ２６中の最適な清缶剤注入濃度を定める式Ｙ１、及び最適なブロー率を定める式Ｙ２を選択し、これらの式Ｙ１，Ｙ２と凝縮水使用率演算手段２７からの出力である凝縮水使用率Ｘを用いて、最適な清缶剤注入濃度と最適なブロー率を算出する。また、この第１水質管理量演算手段２８は、給水温度計７ｂから伝えられる給水温度Ｚと、第２データメモリ２７から読み出された脱酸素剤注入濃度を定める式Ｙ３とから、最適な脱酸素剤注入濃度を算出する。

第２水質管理量演算手段２９は、給水流量計７ａから伝えられる給水流量と、第１水質管理量演算手段２８にて算出された清缶剤注入濃度、脱酸素剤注入濃度及びブロー率とから、清缶剤注入装置５Ａが注入する清缶剤量（ｇ／ｈ）、脱酸素剤注入装置５Ｂが注入する脱酸素剤量（ｇ／ｈ）を算出するとともに、ブローダウン装置６がブローするボイラ水Ｂ１のブロー流量（Ｋｇ／ｈ）を算出する。

警報発信手段３０は、第２水質管理量演算手段２９の出力値が、想定外の値や実行不可能な値など異常値である場合に、例えば、ブザーやランプからなる警報装置４４に警報信号Ｐ６を発し、この警報装置４４に警報音の発生やランプの点滅等を行わせるものである。なお、警報信号Ｐ６は、出力信号配線１１を介して、作業者が常駐するオペレータルームに設けられた警報装置にも伝えられる。

出力伝達手段３１は、第２水質管理量演算手段２９の出力値である、清缶剤量に関する清缶剤注入信号Ｐ１を清缶剤注入装置５Ａに、脱酸素剤量に関する脱酸素剤注入信号Ｐ２を脱酸素剤注入装置５Ｂに、ブロー量に関するブロー信号Ｐ３をブローダウン装置６に、それぞれ伝達して、これらの装置５Ａ，５Ｂ，６を信号値通りに作動させるものである。また、出力伝達手段３１は、警報発信手段３０が警報信号をＰ６を発する場合には、第２水質管理量演算手段２９からの出力の伝達を取りやめ、警報信号Ｐ６を警報装置４４等の機器に伝達する。

記憶内容変更手段３２は、ボイラ装置１の運転状態に変更があった場合や水質管理装置９の使い始め（記憶内容変更手段３１中には、事前に代表的な軟水温度Ｔ１や軟水Ｎの使用水質Ｕｓ等が入力されている）に、第１データメモリ２５中の記憶内容を書き換える必要がある場合に、その記憶内容を書き換えるためものである。記憶内容変更手段３２は、作業者が記憶内容書換ボタン４２を押して書き換えを要求した場合に作動し、例えば、ディスプレイ４３に第１データメモリ２５中の記憶内容を表示させて、作業者がキーボード４０を使用して第１データメモリ２５中の記憶内容を書き換えできるようにする。なお、水質管理装置９は、その後作業者がスタートボタン４１を押すと、本来の作業に復帰する。

つぎに、この水質管理装置９のプログラム動作の主要部を、図６で示されるフローチャートを参照しつつ説明する。なお、水質管理装置９の第１データメモリ２５中には、現在使用されている軟水Ｎの使用水質Ｕｓ、軟水温度Ｔ１、凝縮水温度Ｔ２が書き込まれているものとする。

水質管理装置９は、電源が入れられ、スタートボタン４１が押されると動作を開始する。まず、第１データメモリ２５から、軟水温度Ｔ１と凝縮水温度Ｔ２のデータと、現在使用されている軟水Ｎの使用水質Ｕｓのデータが読み出され（ステップＳ１）、つづいて、給水温度計７ｂから伝えられる給水温度Ｚに関するデータと、第１データメモリ２５から読み出された軟水温度Ｔ１と凝縮水温度Ｔ２のデータとから、凝縮水使用率Ｘが算出される（ステップＳ２）。つぎに、第１データメモリ２５から読み出された軟水Ｎの使用水質Ｕｓを用いて、第２データメモリ２６から、この使用水質Ｕｓに最も適する清缶剤注入濃度の式Ｙ１とブロー率の式Ｙ２とを読み出し（ステップＳ３）、この清缶剤注入濃度の式Ｙ１及びブロー率の式Ｙ２と、既に算出された凝縮水使用率Ｘとから、現在のボイラ装置１の運転状態に最も適した（最適の）清缶剤注入濃度とブロー率とを算出する（ステップＳ４）。

つぎに、脱酸素剤注入濃度の式Ｙ３を第２データメモリ２６から読み出し（ステップＳ５）、この式Ｙ３と給水温度計７ｂから伝えられる給水温度Ｚに関するデータとを用いて、現在のボイラ装置１の運転状態に最も適した（最適の）脱酸素剤注入濃度を算出する（ステップＳ６）。つぎに、算出された、清缶剤注入濃度（ｍｇ／Ｌ）、ブロー率（％）、及び脱酸素剤注入濃度（ｍｇ／Ｌ）と、給水流量計７ａから伝えられる給水流量に関するデータとから、最適清缶剤注入量（ｇ／ｈ）、最適ブロー量（Ｋｇ／ｈ）、最適脱酸素剤注入量（ｇ／ｈ）を算出する（ステップＳ７）。つぎに、算出された、清缶剤注入量、ブロー量、脱酸素剤注入量が異常値であるか否かがチェックされ（ステップＳ８）、異常値でなくＮＯであれば、清缶剤注入量は清缶剤注入装置５Ａに伝達され、脱酸素剤注入量は脱酸素剤注入装置５Ｂに伝達され、ブロー量はブローダウン装置６に伝達される（ステップＳ９）。そして、各装置５Ａ,５Ｂ，６は、水質管理装置９からの出力値に基づき、現在のボイラ装置１の運転状態に最も適した状態で一定時間運転される。

ステップＳ８において、算出された、清缶剤注入量、ブロー量、脱酸素剤注入量のうち、１つにでも異常値があると、ＹＥＳとなって警報信号Ｐ６が発せられ（ステップＳ１０）、これによって警報装置４４が警報を発するとともに、作業者が常駐する管理室の警報装置にも、出力信号配線１１を介して警報信号Ｐ６が伝えられる。このことにより、水質管理装置９は、警報原因が究明され、再度スタートボタン４１が押されるまで動作を中止する。以上、ステップＳ１からステップＳ９までの動作は、凝縮水使用率Ｘの変動周期や給水流量の変動周期を考慮して、例えば数分の時間間隔で繰り返される。もちろん、ステップ１からステップ９までの動作を、時間間隔なしに連続的に繰り返してもよい。

また、使用している軟水Ｎの使用水質Ｕｓに変更が生じたり、軟水Ｎや凝縮水Ｇの温度に変更が生じた場合には、記憶内容書換ボタン４２を押して、水質管理装置９の動作を停止させ、必要事項の書換を行った後、スタートボタン４１を押せば、水質管理装置９は、書き換え後のデータを基準にして動作する。

以上のように、この水質管理装置９では、軟水水質の変化に対応して、凝縮水使用率Ｘが分かれば、ボイラ給水Ｂ２に対する最適清缶剤注入濃度やボイラ水の最適ブロー率が分かる複数の式を記憶し、かつ、ボイラ装置１の運転状態に合わせて凝縮水使用率Ｘを算出しているので、使用している軟水Ｎの使用水質Ｕｓが分かれば、このボイラ装置１の運転状態に最適の清缶剤注入濃度やブロー率を算出でき、これらの算出値に基づいて、薬液注入装置５やブローダウン装置６を適正に運転することができる。

すなわち、この水質管理装置９では、凝縮水Ｇの使用によってボイラ給水Ｂ２の水質に大きな変動があっても、ボイラ装置１の運転状態に合わせて、簡単に、最適な清缶剤注入濃度や最適なブロー率を設定でき、このことによって、ボイラ装置１が過剰な薬液注入や過剰なボイラ水のブローを行うのを、簡単に防止できる。

また、この水質管理装置９では、給水温度Ｚが分かれば、ボイラ給水Ｂ２に対する最適脱酸素剤注入濃度が分かる式を記憶し、かつ、給水温度計７ｂから給水温度Ｚに関するデータを受領しているので、ボイラ装置１の運転状態に最適な脱酸素剤注入濃度を簡単に算出でき、このことによって、ボイラ装置１が過剰な薬液注入を行うのを簡単に防止することができる。

ここで、軟水Ｎの使用水質Ｕｓに大きな変化が生じない場合には、第２データメモリ２６中には、軟水Ｎの平均的な使用水質Ｕｓに対する、凝縮水使用率Ｘを関数とした清缶剤注入濃度の式Ｙ１とブロー率の式Ｙ２とを１つずつ記憶させておけばよく、第１データメモリ２５中に、軟水Ｎの使用水質Ｕｓに関するデータを記憶させる必要はない。

また、凝縮水Ｇの使用水質が無視できない場合には、第１データメモリ２４中に凝縮水Ｇの使用水質に関するデータを記憶させるとともに、第２データメモリ２５中の清缶剤注入濃度の式Ｙ１とブロー率の式Ｙ２も、例えば、図５で示されるように、１つの軟水水質Ｕに対して複数種の凝縮水水質Ｖが対応できるようにして、清缶剤注入濃度の式Ｙ１とブロー率の式Ｙ２を、軟水Ｎの使用水質Ｕｓと凝縮水Ｇの使用水質とを用いて選択するようにする。この場合、清缶剤注入濃度の式Ｙ１やブロー率の式Ｙ２を決定するに当たっては、凝縮水Ｇの水質を無視することなく（純水と考えることなく）、この凝縮水Ｇの水質もボイラ給水Ｂ２の水質に反映させるようにする必要がある。

なお、軟水タンク４に軟水温度計を設けるとともに、凝縮水回収配管１４に凝縮水温度計を設け、これらの温度計からの温度信号を水質管理装置９に入力できるようにすれば、水質管理装置９は、より正確な凝縮水使用率Ｘを算出できる。もちろん、この場合、第１データメモリ２５中には、軟水温度Ｔ１と凝縮水温度Ｔ２のデータを記憶させる必要は無い。

また、軟水Ｎの補給水配管８ｂに電気伝導度計を設け、この電気伝導度計と給水配管８ａ中の電気伝導度計７ｃからの電気伝導信号を水質管理装置９に入力して、軟水Ｎの電気伝導値とボイラ給水Ｂ２の電気伝導値とから凝縮水使用率Ｘを算出するようにしてもよい。この場合、凝縮水Ｇの電気伝導値は０として考える。凝縮水Ｇの電気伝導値が無視できない場合は、凝縮水回収配管中にも電気伝導度計を設け、これからの電気伝導度信号も水質管理装置９に入力するようにする。もちろん、軟水Ｎの補給水配管８ｂと凝縮水回収配管中とに流量計を設け、これらの流量計からの流量信号を水質管理装置９に入力して、ボイラ給水Ｂ２や軟水Ｎや凝縮水Ｇの流量から凝縮水使用率Ｘを算出するようにしてもよい。

さらに、給水配管８ａにボイラ給水Ｂ２の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計を設け、この溶存酸素濃度計からの溶存酸素濃度信号を水質管理装置９に入力するようにして、この水質管理装置９が、溶存酸素濃度計から伝えられる溶存酸素濃度に基づいて、脱酸素剤注入濃度を算出するようにしてもよい。この場合、第２データメモリ２６中の脱酸素剤注入濃度を定める式Ｙ３は、給水温度Ｚでなく、溶存酸素濃度を関数とする必要がある。

また、第２データメモリ２５中に記憶される清缶剤注入濃度やブロー率に関する情報は、凝縮水使用率Ｘを関数とした式Ｙ１，Ｙ２ではなく、０，１，２，３，・・１００と細分された凝縮水使用率Ｘに対応させて、清缶剤注入濃度やブロー率を定めたテーブルとしてもよい。この場合、第１水質管理量演算手段２８は、算出された凝縮水使用率Ｘに最も近いテーブル中の凝縮水使用率Ｘに対応する清缶剤注入濃度やブロー率を選択するか、又は、テーブル中の隣接する２つの清缶剤注入濃度やブロー率を読み出して、これらを算出された凝縮水使用率Ｘに合うように補完して、最適な清缶剤注入濃度やブロー率を算出する。もちろん、このことは、第２データメモリ２５中に記憶される脱酸素剤注入濃度に関する情報についても同様である。

さらに、この実施の形態では、水質管理装置９は、ボイラ装置１の運転状態にあった清缶剤注入濃度、脱酸素剤注入濃度、ブロー率を算出し、これらに基づくデータを、清缶剤注入装置５Ａ、脱酸素剤注入装置５Ｂ、及びブローダウン装置６に伝達しているが、例えば、清缶剤注入濃度、脱酸素剤注入濃度、及びブロー率のうちの何れか１つ又は何れか２つの情報を算出し、これらの情報に関係する装置に、これらの情報に基づくデータを伝達するようにしてもよい。

また、清缶剤注入装置５Ａを、アルカリ剤注入装置とスケール分散剤注入装置に分け、アルカリ剤とスケール分散剤とを別々にボイラ給水Ｂ２中に注入するようにしてもよい。この場合、第２データメモリ２６中には、軟水水質Ｕ毎に、凝縮水使用率Ｘを関数としたアルカリ剤注入濃度の式と、同じく軟水水質Ｕ毎に、凝縮水使用率Ｘを関数としたスケール分散剤注入濃度の式とを記憶させておく必要があるとともに、第１水質管理量演算手段２８は、第２データメモリ２６中から、軟水Ｎの使用水質Ｕｓに合った上記２つの算出式を選択後、凝縮水使用率Ｘを使用して最適アルカリ剤注入濃度と最適スケール分散剤注入濃度とを算出する必要がある。

以上の説明は、ボイラ装置１の水質管理装置９についてのものであるが、凝縮水使用率演算ステップと、水質管理量演算ステップと、出力伝達ステップとを有するボイラ装置１の水質管理方法についても、同様のことが言える。この場合、ボイラ装置１は、ボイラ給水Ｂ２に、清缶剤Ｗ１を注入する清缶剤注入装置５Ａと、ボイラ本体２中のボイラ水Ｂ２を連続的にブローするブローダウン装置６とを備えるとともに、このボイラ装置１には、蒸気の凝縮水Ｇに軟水Ｎを加えた水がボイラ給水Ｂ２として使用されている。

ここで、凝縮水使用率演算ステップでは、ボイラ給水Ｂ１と軟水Ｎと凝縮水Ｇの、温度、電気伝導度、又は使用流量の何れかから、ボイラ給水Ｂ２のうち凝縮水Ｇが占める割合である凝縮水使用率Ｘを算出する。また、次の水質管理量演算ステップでは、軟水Ｎ及び凝縮水Ｇの水質に基づいて、凝縮水使用率Ｘにより決定される、ボイラ給水Ｂ２への最適清缶剤注入濃度、ボイラ本体２からのボイラ水Ｂ１の最適ブロー率、又は、最適清缶剤注入濃度及び最適ブロー率の、何れかを算出するために記憶されたテーブル又は式Ｙ１，Ｙ２と、凝縮水使用率演算ステップの出力とにより、最適清缶剤注入濃度、最適ブロー率、又は、前記最適清缶剤注入濃度及び最適ブロー率の、何れかを算出する。さらに、次の出力伝達ステップでは、水質管理量演算ステップからの出力に基づく情報を、清缶剤注入装置５Ａ、ブローダウン装置６、又は清缶剤注入装置５Ａ及びブローダウン装置６の、何れかに伝達する。

ところで、本実施の形態では、例えば、図９で示されるような清缶剤注入濃度の式Ｙ１を求めるに当たり、凝縮水使用率Ｘが、０，３０，６０，９０（％）における最適清缶剤注入濃度（ｍｇ／Ｌ）を試験で求めているが、この場合の試験装置には、図１で示されるボイラ装置１等を試験用に小型化したもの、例えば、ボイラ本体２’の蒸気発生量を給水量換算で７．２Ｌ／ｈ（圧力０．７ＭＰａ）としたものが使用される。この試験装置では、凝縮水使用率Ｘが０，３０，６０，９０（％）におけるボイラ装置１’の運転条件において、最適な清缶剤供給濃度と最適なブロー率とが実測によって求められる。また、この試験装置では、給水温度Ｚにおいて溶存酸素が飽和しているボイラ給水Ｂ２についての、給水温度Ｚが２５〜９０℃までの２０ポイントにおけるボイラ装置１’の運転条件において、最適な脱酸素剤注入濃度が実測によって求められる。

ここで、この試験装置の水質管理装置９’のコンピュータ部２０’には、軟水Ｎの使用水質Ｕｓと凝縮水Ｇの使用水質とが既知の場合に、凝縮水使用率Ｘと、清缶剤注入濃度と、ブロー率が分かれば、ボイラ水Ｂ１の水質を算出するボイラ水水質算出手段が設けられている。図１１は、このボイラ水水質算出手段が、凝縮水使用率Ｘとの関係で、図９で示される清缶剤注入濃度とブロー率とが用いられる場合（この場合、軟水Ｎの水質には図８で示されるものが使用され、凝縮水Ｇの水質は純水と仮定されている）の、ボイラ水Ｂ１の水質を、演算によって算出したものを示している。この演算結果は、図７で示される、ボイラ水の水質の上限値及び下限値内に納められている。

なお、図７や図１１中の「分散剤濃度比」は、分散剤の所定基準濃度に対するボイラ水Ｂ１中の分散剤濃度の比であり、「Ｐ比」は、Ｐアルカリ濃度／シリカ濃度の値である。

ボイラ装置の一例を示す図である。この発明の一実施の形態に係る水質管理装置の概要を示すブロック図である。第１データメモリの記憶内容を示す図である。第２データメモリの記憶内容を示す図である。第２データメモリの他の記憶内容の一部を示す図である。水質管理装置のプログラム動作の主要部を示すフローチャートである。ボイラ水の水質管理基準値例を示す図である。軟水の水質例等を示す図である。図８で示される水質の軟水と純水水質の凝縮水とを使用した場合に、最適清缶剤注入濃度と最適ブロー率とを凝縮水使用率の関数として示した場合の、これらのグラフ及び式を示す図である。給水温度で溶存酸素濃度が飽和するボイラ給水を使用した場合に、最適脱酸素剤注入濃度を給水温度の関数として示した場合の、そのグラフ及び式を示す図である。凝縮水使用率Ｘとの関係で、図９で示される清缶剤注入濃度とブロー率とが用いられた場合に、ボイラ水の水質を演算により算出した結果を示す図である。

符号の説明

１ボイラ装置（ボイラ）
２ボイラ本体
５Ａ清缶剤注入装置（薬液注入装置）
６ブローダウン装置
９水質管理装置
２６第２データメモリ（水質管理値記憶手段）
２７凝縮水使用率演算手段
２８第１水質管理量演算手段（水質管理量演算手段）
３１出力伝達手段
Ｂ１ボイラ水
Ｂ２ボイラ給水
Ｇ凝縮水
Ｎ軟水
Ｔ１軟水温度
Ｔ２凝縮水温度
Ｗ１清缶剤（水処理薬品）
Ｙ１清缶剤注入濃度を定める式（薬液注入濃度を定める式）
Ｙ２ブロー率を定める式
Ｘ凝縮水使用率
Ｚ給水温度

Claims

ボイラの給水系統に水処理薬品を注入する薬液注入装置と、ボイラ本体中のボイラ水を連続的にブローするブローダウン装置とを備えるとともに、回収した蒸気の凝縮水に軟水を加えた水がボイラ給水として使用されているボイラの水質管理装置であって、
前記ボイラ給水と前記軟水と前記凝縮水の、温度、電気伝導度、又は使用流量の何れかから、前記ボイラ給水のうち前記凝縮水が占める割合である凝縮水使用率を算出する凝縮水使用率演算手段と、
前記軟水及び前記凝縮水の水質を基準として、前記凝縮水使用率毎に定められる、前記ボイラ給水への最適薬液注入濃度、又は、前記ボイラ給水への最適薬液注入濃度及び前記ボイラ給水に対する前記ボイラ水の最適ブロー率を、前記凝縮水使用率毎に示すテーブルとして、又は、前記凝縮水使用率を関数とした式として記憶する水質管理値記憶手段と、
前記凝縮水使用率演算手段からの出力と前記水質管理値記憶手段中の前記テーブル又は式に基づき、前記最適薬液注入濃度、又は、前記最適薬液注入濃度及び最適ブロー率を算出する水質管理量演算手段と、
前記水質管理量演算手段からの出力に基づく情報を、前記薬液注入装置、又は前記薬液注入装置及びブローダウン装置に伝達する出力伝達手段とを有することを特徴とするボイラの水質管理装置。
前記水質管理値記憶手段は、前記軟水の水質の変化、又は前記軟水及び前記凝縮水の水質の変化に対応させて、前記テーブル又は式を記憶しているとともに、
前記水質管理量演算手段は、現在使用している軟水の水質、又は、現在使用している軟水及び凝縮水の水質に基づいて、前記水質管理値記憶手段中から必要なテーブル又は式を選択することを特徴とする請求項1記載のボイラの水質管理装置。
ボイラの給水系統に水処理薬品を注入する薬液注入装置と、ボイラ本体中のボイラ水を連続的にブローするブローダウン装置とを備えるとともに、回収した蒸気の凝縮水に軟水を加えた水がボイラ給水として使用されているボイラの水質管理方法であって、
前記ボイラ給水と前記軟水と前記凝縮水の、温度、電気伝導度、又は使用流量の何れかから、前記ボイラ給水のうち前記凝縮水が占める割合である凝縮水使用率を算出する凝縮水使用率演算ステップと、
前記軟水及び前記凝縮水の水質を基準として、前記凝縮水使用率毎に定められる、前記ボイラ給水への最適薬液注入濃度、又は、前記ボイラ給水への最適薬液注入濃度及び前記ボイラ給水に対する前記ボイラ水の最適ブロー率を、前記凝縮水使用率毎に示すテーブル、又は、前記凝縮水使用率の関数として示す式と、前記凝縮水使用率演算ステップからの出力とにより、前記最適薬液注入濃度、又は、前記最適薬液注入濃度及び最適ブロー率を算出する水質管理量演算ステップと、
前記水質管理量演算ステップからの出力に基づく情報を、前記薬液注入装置、又は前記薬液注入装置及びブローダウン装置に伝達する出力伝達ステップとを有することを特徴とするボイラの水質管理方法。