JP5277933B2

JP5277933B2 - 復水水質監視装置

Info

Publication number: JP5277933B2
Application number: JP2008319712A
Authority: JP
Inventors: 信太郎森; 幸祐志村
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: JP2010144947A

Description

本発明は、ボイラで発生した蒸気が凝縮してなる復水の水質を監視する装置に関する。

ボイラ給水中の不純物は、ボイラ内にスケールを発生させる原因となり得る。

例えば、ボイラ給水中に、溶解度の非常に小さい物質、すなわちカルシウムやマグネシウム等の硬度成分などが含まれていると、温度上昇や濃縮によって不溶性の固形物が生じ、その一部はスラッジとしてボイラ内に堆積したりスケールとしてボイラ内壁に付着したりする。特に、伝熱面では濃縮が著しくなり、スケール化が促進される。

また、ボイラ給水中に有機系不純物が含まれていると、該有機系不純物がボイラ内で濃縮して腐食の原因となったり、ボイラ水が泡立って蒸気中に混入するキャリーオーバーが発生したりすることがある。

従来、ボイラ内にこのようなスケール、腐食、キャリーオーバー等が発生するのを防止するために、原水中の不純物を除去してからボイラに給水することが行われている。

例えば、特許第４１３９９３８号には、原水を軟水器で軟水化してからボイラに給水することが記載されている。同号では、この軟水器で処理した後の原水の硬度成分濃度を硬度検出器で測定し、該硬度成分濃度が設定値よりも高い場合には、原水のボイラ装置への供給を停止している。
特許第４１３９９３８号

省エネルギー対策として、ボイラで製造した蒸気を蒸気使用設備で使用することによって排出される復水（ドレン）を回収し、この復水をボイラ用の原水に混合してボイラ給水として使用することがある。これにより、蒸気使用設備から排出された復水の高い熱量を有効利用することができると共に、補給水の使用量を削減することも可能となる。

しかしながら、かかる復水はボイラや蒸気使用設備を経由しているため、ボイラや蒸気使用設備からの不純物が復水に混入していることがある。例えば、ボイラや蒸気使用設備内における熱交換器のチューブが破孔しており、該破孔部から復水に不純物が混入することがある。

このように復水を回収して補給水に混合して給水として使用する場合にあっては、特許文献１のように補給水の不純物のみを監視する方法によると、復水中の不純物を監視することができない。このため、この復水に起因する不純物がボイラに持ち込まれてスケール発生の原因となる等の問題がある。

また、復水と補給水との混合水の性状を監視する方法が行われることもある。しかしながら、このように混合水の性状を監視する場合、復水が補給水で希釈されているため、復水に起因する不純物の検出感度が低くなるという問題がある。

本発明は、上記従来技術に鑑み、ボイラ及び蒸気使用設備から復水への不純物の混入を感度良く監視する装置を提供することを目的とする。

本発明（請求項１）の復水水質監視装置は、ボイラで発生した蒸気が凝縮してなる復水を回収して補給水に混合してボイラ給水として使用するボイラにおける、該復水の水質を監視する装置であって、該補給水に添加される該復水を冷却する空冷式冷却器と、該空冷式冷却器で冷却された復水の水質を測定する計測器とを有することを特徴とするものである。

請求項２の復水水質監視装置は、請求項１において、該計測器で水質が測定された後の復水と、該空冷式冷却器に導入される復水とを熱交換させる熱交換手段を有することを特徴とする。

請求項３の復水水質監視装置は、請求項１又は２において、該計測器の測定結果に基づいて、該復水が添加されたボイラ給水又はボイラ缶水に水処理薬剤を注入する手段を有することを特徴とする。

請求項４の復水水質監視装置は、請求項１ないし３のいずれか１項において、該計測器の測定結果に基づいて、該復水を該ボイラへの供給水として回収することなく系外に排出する手段を有することを特徴とする。

請求項５の復水水質監視装置は、請求項１ないし４のいずれか１項において、該計測器の測定結果に基づいて警報を発する手段を有することを特徴とする。

請求項６の復水水質監視装置は、請求項１ないし５のいずれか１項において、該計測器の測定結果を管理センタへ送信する送信手段を有することを特徴とする。

請求項７の復水水質監視装置は、請求項１ないし６のいずれか１項において、該計測器は電気伝導率計測器、硬度成分計測器、吸光度計測器、溶存酸素濃度計、ｐＨ計、色度計測器、シリカ濃度計測器、塩化物イオン濃度計測器及びＭアルカリ度計測器の少なくとも１種であることを特徴とする。

本発明では、ボイラで発生した蒸気が凝縮してなる復水の水質を監視するので、ボイラ及び蒸気使用設備からの復水への不純物の混入を感度良く監視することが可能である。

また、計測器で連続的に復水の水質を測定することにより、復水への不純物の混入を早期に検知することが可能となる。

本発明において、計測器で水質が測定された後の復水を、空冷式冷却器に導入される復水と熱交換させるための熱交換手段を有するのが好ましい。これにより、復水（ドレン）の冷却効率が向上する。

本発明において、計測器の測定結果に基づいて、復水が添加されたボイラ給水又はボイラ缶水に水処理薬剤を注入する手段を有するのが好ましい。これにより、復水の水質が低下（悪化）した場合に迅速に水処理薬剤の薬注を開始したり、薬注量を増加させたりすることができ、ボイラ缶内におけるスケールの発生を防止ないし抑制することができる。

本発明において、計測器の測定結果に基づいて、復水を系外に排出する手段を有するのが好ましい。これにより、復水の水質が低下した場合に、復水を速やかに系外に排出し、該復水がボイラ内に供給されることが防止される。その結果、ボイラ缶内におけるスケールの発生を防止ないし抑制することができる。

本発明において、計測器の測定結果に基づいて警報を発する手段を有していてもよく、また、計測器の測定結果を管理センタへ送信する送信手段を有していてもよい。これにより、復水の水質低下が、作業員や管理センタの管理者らに確実に認識されることになる。

計測器としては、電気伝導率計測器、硬度成分計測器、吸光度計測器、溶存酸素濃度計、ｐＨ計、色度計測器、シリカ濃度計測器、塩化物イオン濃度計測器及びＭアルカリ度計測器の少なくとも１種が好適に用いられる。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第1図は実施の形態に係る復水水質監視装置が設置されたボイラシステムの系統図、第２図は第１図の復水水質監視装置の系統図、第３図は計測器による模式的な測定結果を示すグラフである。

第１図の通り、補給水（ボイラ用水）が給水配管１を介してボイラ２に供給され、蒸気とされる。この蒸気は、蒸気配管３を介して蒸気使用設備４に供給される。この蒸気使用設備４内で使用された蒸気は、凝縮して復水となり、復水配管５を介して給水配管１内の原水と混合された後、ボイラ２に供給される。なお、給水タンクを設置し、この給水タンクに復水を戻すようにしてもよい。

給水配管１には、弁８ａを備えた水処理薬剤注入用の配管８が接続されている。復水配管５には、導入管６を介して復水水質監視装置１０が接続されていると共に、弁７ａを備えた排水配管７が接続されている。復水配管５には、排水配管７の分岐箇所よりも下流側に弁５ａが設けられている。なお、弁５ａ、７ａの代わりに、排水配管７の分岐部に三方弁を設けてもよい。

次に、復水水質監視装置１０の構成を説明する。

第２図の通り、復水配管５内の復水は、該配管５から分岐した導入管６及び熱交換器１１を介して空冷式冷却器１２の螺旋状の金属細管コイル１４の一端側に導入される。この金属細管コイル１４は円筒状の空冷カラム１３内に配設されており、該空冷カラム１３の一端側に送風機１５が設置されている。

上記の金属細管コイル１４としては、内径が０．１〜２．０ｍｍ、特に０．５〜１．０ｍｍのものが好ましい。

復水の水質を正確に観測するために、計測器１７に導入される復水の温度が一定の範囲となるように冷却器１２で冷却を行うのが好ましい。本発明では水冷却器１２を水冷でなく空冷としているため、冷却された復水を目的の温度範囲に維持しやすい。

この金属細管コイル１４の他端側が、配管１６を介して計測器１７の流入口に接続されている。この計測器１７の流出口は、排水配管１８を介して熱交換器１１の冷却媒体流路１１ａに接続されている。

計測器１７としては、電気伝導率計測器、硬度成分計測器、吸光度計測器、溶存酸素濃度計、ｐＨ計、色度計測器、シリカ濃度計測器、塩化物イオン濃度計測器及びＭアルカリ度計測器の少なくとも１種が好適に用いられる。

測定器１７による測定に際しては、測定器１７内に定期的に復水を導入してバッチ式に測定してもよいが、測定器１７内に復水を常時通水して連続的に測定するのが好ましい。

この計測器１７の計測信号が制御手段２０に入力される。この制御手段２０は、計測器１７からの測定結果に基づいて、上記弁５ａ、７ａ，８ａに制御信号を発信すると共に、図示しない管理センタへ測定結果を発信するように構成されている。

なお、導入管６からは枝状に分岐配管１９が分岐され、この分岐配管１９に開閉弁１９ａが設けられている。この開閉弁１９ａは試験開始時と終了時における残留復水の除去に用いられる。

このように構成された復水水質監視装置１０を用いた水質監視方法の一例を説明する。

蒸気使用設備４から復水配管５を介して排出された復水の一部が導入管６から分取され、熱交換器１１及び空冷式冷却器１２で冷却された後、計測器１７に導入され、水質測定が行われる。なお、導入管６への復水（ドレン）の分取量は５〜１０ｍＬ／分程度の少量で足りる。測定結果は、計測器１７から制御手段２０に送信されると共に、該制御手段２０から図示しない管理センタに送信される。

第３図の通り、計測器１７による測定値が基準値を超えるようになると、制御手段２０から弁５ａ、７ａ，８ａに信号が送信されると共に、管理センタにアラーム信号が送信される。これにより、弁５ａが閉弁すると共に弁７ａが開弁し、蒸気使用設備４から排出される復水は、原水配管１に供給されることなく、排水配管７から系外に排出される。また、弁８ａの開度が増大し、配管８から原水配管１への水処理薬剤の薬注量を増大させる。

なお、復水の水質が低下（悪化）するほど復水の原水への返送量を低下させるように弁５ａ、７ａの開度を制御し、復水水質が基準値を超えたときに復水の返送を停止するように制御してもよい。また、復水の水質が低下するほど、弁８ａの開度を大きくして薬注量を多くするようにしてもよい。

本実施の形態では、補給水に添加される復水の水質を監視するようにしているため、復水と補給水とが混合された後の水の水質を監視する場合と比べて、復水の水質を感度良く監視することが可能である。

また、本実施の形態では、計測器１７で連続的に復水の水質を測定することにより、復水への不純物の混入を早期に検知することが可能となる。

本実施の形態では、計測器１７の測定値に変化が生じたときに、復水を排水配管７から系外に排出している。これにより、ボイラ２や蒸気使用設備４に起因して復水に混入した不純物がボイラ内に供給されることが防止される。その結果、ボイラ缶内におけるスケールの発生を防止ないし抑制することができる。

本実施の形態では、計測器１７の測定値に変化が生じたときに管理センタにアラーム信号を送信するので、復水への不純物の混入が、管理センタの管理者らに確実に認識されることになる。インターネット等を経由して水処理薬剤や機器のメーカーに連絡を行うようにしてもよい。なお、計測器１７の近傍にアラーム装置を設置し、計測値１７の測定値に変化が生じたときに、該アラーム装置からアラームを発するようにしてもよい。これにより、計測器１７の近傍の作業員に、復水への不純物の混入が確実に認識されることになる。

この実施の形態では、金属細管コイル１４の前段に熱交換器１１が設置されているので、復水（ドレン）の冷却効率が向上する。

なお、本実施の形態では、水処理薬剤の注入ポイントは、原水配管１のうち復水配管５の接続箇所よりも下流側（ボイラ側）であるが、これに限定されるものでななく、例えば、ボイラ２内に直接注入するようにしてもよく、原水配管１のうち復水配管５の接続箇所よりも上流側に注入するようにしてもよい。

第１図及び第２図のボイラシステムを用いて復水の水質の監視を行った。本実施例では、測定器１７として、電気伝導率計測器、Ｍアルカリ度計測器、硬度成分計測器、塩化物イオン濃度計測器及びシリカ濃度計測器を設置した。

なお、蒸気使用設備４は、市水から温水を製造する熱交換器である。導入管６内の復水流量は５ｍＬ／分とした。また、運転中にわたり、弁５ａは開とし、弁７ａ，８ａは閉弁しておいた。

各計測器の検出値の経時変化を第４図に示す。

運転開始から９日目に、熱交換器（蒸気使用設備４）が破孔した。第４図から明らかな通り、熱交換器（蒸気使用設備４）の破孔までは復水の性状が安定していたが、破孔後に復水の電気伝導率、Ｍアルカリ度、全硬度、塩化物イオン濃度及びシリカ濃度のいずれもが大きく増加した。

実施の形態に係る復水水質監視装置を備えたボイラシステムの系統図である。第１図の復水水質監視装置の系統図である。計測器による測定結果を示すグラフである。試験結果を示すグラフである。

符号の説明

２ボイラ
４蒸気使用設備
１０復水水質監視装置
１１熱交換器
１３空冷カラム
１４金属細管コイル
１５送風機
１７計測器
２０制御手段

Claims

ボイラで発生した蒸気が凝縮してなる復水を回収して補給水に混合してボイラ給水として使用するボイラにおける、該復水の水質を監視する装置であって、
該補給水に添加される該復水を冷却する空冷式冷却器と、
該空冷式冷却器で冷却された復水の水質を測定する計測器と
を有することを特徴とする復水水質監視装置。
請求項１において、該計測器で水質が測定された後の復水と、該空冷式冷却器に導入される復水とを熱交換させる熱交換手段を有することを特徴とする復水水質監視装置。
請求項１又は２において、該計測器の測定結果に基づいて、該復水が添加されたボイラ給水又はボイラ缶水に水処理薬剤を注入する手段を有することを特徴とする復水水質監視装置。
請求項１ないし３のいずれか１項において、
該計測器の測定結果に基づいて、該復水を該ボイラへの供給水として回収することなく系外に排出する手段を有することを特徴とする復水水質監視装置。
請求項１ないし４のいずれか１項において、該計測器の測定結果に基づいて警報を発する手段を有することを特徴とする復水水質監視装置。
請求項１ないし５のいずれか１項において、該計測器の測定結果を管理センタへ送信する送信手段を有することを特徴とする復水水質監視装置。
請求項１ないし６のいずれか１項において、該計測器は電気伝導率計測器、硬度成分計測器、吸光度計測器、溶存酸素濃度計、ｐＨ計、色度計測器、シリカ濃度計測器、塩化物イオン濃度計測器及びＭアルカリ度計測器の少なくとも１種であることを特徴とする復水水質監視装置。