JP6686591B2 - ドレン回収システム - Google Patents

Description

本発明は、ドレン回収ラインを備えたドレン回収システムに関する。

従来、ボイラシステムとしては、負荷機器で利用された蒸気のドレンを、ドレン回収ラインを介して密閉型のドレンタンクに回収するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、他のボイラシステムとしては、負荷機器で利用された蒸気のドレンを、ドレン回収ラインを介して排気口を有する開放型のドレンタンクに回収するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

一方で、ドレンに含まれる不純物の影響を受けないでドレン回収ライン等に含まれる構造部材の腐食速度を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。ドレン回収ラインには、高温高圧の蒸気のドレンが流通するため、配管の腐食が進行しやすい。そこで、特許文献３に記載された腐食速度の検出方法を、ドレン回収ラインの腐食速度の検出方法として利用し、ドレン回収ラインを防食することが考えられる。

特開２０１３−２０４９６１号公報 特開２００９−１５０６０３号公報 特開２０１２−０７８１０１号公報

しかしながら、特許文献３に記載されるように、腐食速度センサを用いてドレン回収ラインの腐食速度を検出したとしても、ドレン回収ラインにおける腐食の要因を特定することは困難である。腐食の要因によってドレン回収ラインの防食方法は異なるため、特許文献３に記載された腐食速度センサを用いたとしても、ドレン回収ラインを効率的に防食することは、困難である。

従って、本発明は、ドレン回収ラインを効率的に防食できるドレン回収システムを提供することを目的とする。

本発明は、蒸気を生成して負荷機器に供給するボイラ装置と、前記負荷機器が蒸気を使用することにより凝縮して生じたドレンを回収するドレンタンクと、前記負荷機器と前記ドレンタンクとを連通し、ドレンが流通するドレン回収ラインと、ドレン中の二酸化炭素を中和する中和手段と、ドレンに対する酸素濃度を低下させる脱酸素手段と、前記ドレン回収ラインに位置する第１検出位置において、前記ドレン回収ラインの腐食速度を検出する腐食速度検出手段と、前記ドレン回収ラインに位置する第２検出位置において、ドレンのｐＨを検出するｐＨ検出手段と、前記腐食速度検出手段で検出される腐食速度が腐食速度閾値を上回る場合のみに、前記ｐＨ検出手段でドレンのｐＨを検出するように前記ｐＨ検出手段を制御するｐＨ検出制御部と、を備えるドレン回収システムに関する。

また、前記ｐＨ検出手段で検出されるドレンのｐＨである検出ｐＨ値に基づいて、前記中和手段又は前記脱酸素手段を制御する防食制御部を更に備えることが好ましい。

また、前記防食制御部は、前記検出ｐＨ値がｐＨ閾値を下回る場合にドレン中の二酸化炭素を中和するように前記中和手段を制御し、一方、前記検出ｐＨ値がｐＨ閾値を下回らない場合にドレンに対する酸素濃度を低下させるように前記脱酸素手段を制御することが好ましい。

また、前記脱酸素手段は、前記ドレンタンクへ補給される補給水又は前記ボイラ装置へ供給されるドレンを含む供給水に対する酸素濃度を低下させることにより、ドレンに対する酸素濃度を低下させることが好ましい。

また、前記脱酸素手段は、ドレンに脱酸素剤を添加することにより、ドレンに対する酸素濃度を低下させることが好ましい。

また、前記中和手段は、ドレンに復水処理剤を添加することにより、ドレン中の二酸化炭素濃度を中和することが好ましい。

本発明によれば、ドレン回収ラインを効率的に防食できるドレン回収システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るボイラシステムの構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る制御部が第１防食処理を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る制御部が第２防食処理を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明のドレン回収システムの第１実施形態を備えるボイラシステム１について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るボイラシステム１を示す概略構成図である。第１実施形態に係るドレン回収システム（ボイラシステム）は、負荷機器で利用された蒸気のドレンを、ドレン回収ラインを介して排気口を有する開放型のドレンタンクに回収する、オープン方式のドレン回収システムである。

第１実施形態に係るボイラシステム１は、図１に示すように、ボイラ装置１０と、負荷機器２０と、腐食速度検出手段としての腐食速度センサ２６と、ｐＨ検出手段としてのｐＨセンサ２８と、ドレンタンク３０と、中和手段としての復水処理剤添加装置３１と、脱酸素手段としての脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２と、制御部９０と、を備える。

また、ボイラシステム１は、これらの機器を接続し、蒸気又は水（ドレンを含む）が流通する複数のラインを備える。具体的には、ボイラシステム１は、ラインとして、蒸気供給ラインＬ１と、ドレン回収ラインＬ２と、ドレン供給ラインＬ３と、補給水ラインＬ４と、を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。なお、図１において、制御部９０と被制御対象装置との電気的接続線の図示については、省略している。

ボイラ装置１０は、蒸気を生成して負荷機器２０に供給する。ボイラ装置１０は、図１に示すように、複数の貫流ボイラ１１と、蒸気ヘッダ１２と、を備える。

貫流ボイラ１１は、内部に供給された給水を燃焼ガスにより加熱して蒸気を生成する。本実施形態では、貫流ボイラ１１には、ドレンタンク３０に回収されたドレンが供給される。蒸気ヘッダ１２は、貫流ボイラ１１で生成された蒸気を貯留し、負荷機器２０に供給する。

蒸気供給ラインＬ１には、貫流ボイラ１１で生成した蒸気が、蒸気ヘッダ１２を介して負荷機器２０に向けて流通する。蒸気供給ラインＬ１は、第１蒸気供給ラインＬ１１と、第２蒸気供給ラインＬ１２と、を有する。第１蒸気供給ラインＬ１１は、複数の貫流ボイラ１１と蒸気ヘッダ１２とを連結する。第２蒸気供給ラインＬ１２は、蒸気ヘッダ１２と負荷機器２０とを連結する。

負荷機器２０は、貫流ボイラ１１で生成された蒸気を熱源として利用し、加熱対象物の直接加熱又は間接加熱を行う。

ドレン回収ラインＬ２は、負荷機器２０とドレンタンク３０とを連通する。ドレン回収ラインＬ２には、ドレンが流通する。ドレン回収ラインＬ２の上流側の端部は、負荷機器２０と接続されている。ドレン回収ラインＬ２の下流側の端部は、ドレンタンク３０と接続されている。ドレン回収ラインＬ２には、上流側から下流側へ向けて、スチームトラップ２２、逆止弁２４、腐食速度センサ２６の第１検出位置Ｊ１ａ及びｐＨセンサ２８の第２検出位置Ｊ１ｂが設けられる。

スチームトラップ２２は、ドレン回収ラインＬ２に設けられ、蒸気と水（ドレンを含む）とを分離する。ドレン回収ラインＬ２から送られてきた蒸気と水（ドレンを含む）は、スチームトラップ２２において分離される。分離された水（ドレンを含む）は、高温のドレンとなってドレン回収ラインＬ２を流通する。本実施形態においては、スチームトラップ２２は、負荷機器２０と逆止弁２４との間のドレン回収ラインＬ２に設けられる。

逆止弁２４は、ドレン回収ラインＬ２に設けられ、ドレンが負荷機器２０側に逆流することを防ぐ。本実施形態においては、逆止弁２４は、スチームトラップ２２と第１検出位置Ｊ１ａとの間のドレン回収ラインＬ２に設けられる。

腐食速度センサ２６は、ドレン回収ラインＬ２の腐食速度を検出する。腐食速度センサ２６は、制御部９０と電気的に接続されている。本実施形態においては、腐食速度センサ２６は、分極抵抗法でドレン回収ラインＬ２の腐食速度を検出する。具体的には、腐食速度センサ２６は、所定の間隔を空けて設置されている第一電極及び第二電極（図示せず）を備えている。第一電極及び第二電極は、銅（Ｃｕ）製又は鉄（Ｆｅ）製の電極である。

詳細には、腐食速度センサ２６は、ドレン回収ラインＬ２に位置する第１検出位置Ｊ１ａにおいて、ドレン回収ラインＬ２の腐食速度を検出する。本実施形態においては、腐食速度センサ２６は、ドレン回収ラインＬ２の第１検出位置Ｊ１ａを流通するドレンに、第一電極及び第二電極を浸し、電極間に電圧を印加することで、分極抵抗（腐食反応抵抗、電荷移動抵抗）を測定し、ドレン回収ラインＬ２の腐食速度を検出する（以下、第１検出位置Ｊ１ａにおいて検出されるドレン回収ラインＬ２の腐食速度を「腐食速度ＣＲ」ともいう）。腐食速度ＣＲは、制御部９０に送信され、制御部９０のメモリ（後述）に記憶される。

ｐＨセンサ２８は、ドレン回収ラインＬ２に位置する第２検出位置Ｊ１ｂにおいて、ドレンのｐＨを検出する。本実施形態においては、ｐＨセンサ２８は、第１検出位置Ｊ１ａよりもドレンタンク３０側のドレン回収ラインＬ２に位置する第２検出位置Ｊ１ｂにおいて、ドレンのｐＨを検出する（以下、第２検出位置Ｊ１ｂにおいて検出されるドレンのｐＨを「検出ｐＨ値」又は「検出ｐＨ」ともいう）。ｐＨセンサ２８は、制御部９０と電気的に接続されている。検出ｐＨ値は、制御部９０に送信され、制御部９０のメモリ（後述）に記憶される。

ドレンタンク３０は、負荷機器２０が蒸気を使用することによって凝縮して生じたドレンを回収する。本実施形態においては、ドレンタンク３０は、排気口（図示せず）によって大気に開放されている開放型である。ドレンタンク３０に復水処理剤添加装置３１の第１添加位置Ｊ２ａと、脱酸素剤添加装置３３の第２添加位置Ｊ２ｂとが配置される。

復水処理剤添加装置３１は、ドレンに復水処理剤を添加することにより、ドレン中の二酸化炭素濃度を中和する。本実施形態においては、復水処理剤添加装置３１は、ドレンタンク３０における第１添加位置Ｊ２ａにおいて、ドレンに復水処理剤を添加する。ドレンに復水処理剤が添加されることにより、ドレン中の二酸化炭素濃度が中和される。復水処理剤添加装置３１は、第１添加位置Ｊ２ａにおいてドレンタンク３０と接続されている。復水処理剤添加装置３１は、制御部９０と電気的に接続されている。

復水処理剤添加装置３１は、後述する中和処理において、ドレン中の二酸化炭素を中和する中和手段として機能する。

復水処理剤は、二酸化炭素中和機能を有した揮発性アミンが好ましい。具体的には、復水処理剤（揮発性アミン）としては、アンモニア、シクロヘキシルアミン、１−アミノ−２−プロパノール、２−アミノエタノール、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール又はモルホリン等が挙げられる。これらの揮発性アミンから、ドレン回収ラインＬ２の長さ（配管長）に応じて、好適な分配比の揮発性アミンが適宜選択されて用いられてもよい。

脱酸素剤添加装置３３は、ドレンに脱酸素剤を添加することにより、ドレンに対する酸素濃度を低下させる。本実施形態においては、脱酸素剤添加装置３３は、ドレンタンク３０における第２添加位置Ｊ２ｂにおいて、ドレンに脱酸素剤を添加する。ドレンに脱酸素剤が添加されることにより、ドレンに対する酸素濃度が低下する。脱酸素剤添加装置３３は、第１添加位置Ｊ２ａとは異なる第２添加位置Ｊ２ｂにおいてドレンタンク３０と接続されている。脱酸素剤添加装置３３は、制御部９０と電気的に接続されている。

脱酸素剤は、亜硫酸ナトリウム、糖類（例えば、グルコース）、タンニン酸等であることが好ましい。

ドレン供給ラインＬ３には、ドレンタンク３０に貯留されたドレンがボイラ装置１０に向けて流通する。本実施形態では、ドレン供給ラインＬ３は、ドレンタンク３０と貫流ボイラ１１とを接続する。ドレン供給ラインＬ３には、ドレンタンク３０に回収されたドレンが複数の貫流ボイラ１１に向けてそれぞれ流通する。ドレン供給ラインＬ３の上流側の端部は、ドレンタンク３０の下部と接続されている。また、ドレン供給ラインＬ３の下流側は、複数の貫流ボイラ１１のそれぞれと接続されるように分岐している。ドレン供給ラインＬ３には、ドレンポンプ３８と、ドレン供給弁３９とが設けられる。

ドレンポンプ３８は、ドレンタンク３０から供給されたドレンを昇圧して貫流ボイラ１１側に送出する。ドレンポンプ３８は、ドレン供給ラインＬ３における分岐部分よりも上流側に設けられる。

ドレン供給弁３９は、モータバルブにより構成される。ドレン供給弁３９は、ドレン供給ラインＬ３における分岐部分よりも下流側に、複数の貫流ボイラ１１それぞれに対応して設けられる。ドレン供給弁３９の開度は、制御部９０により調節され、これにより、貫流ボイラ１１に供給されるドレンの量が制御される。

補給水ラインＬ４は、補給水の供給源（図示しない）とドレンタンク３０とを接続する。補給水ラインＬ４には、供給源から補給水がドレンタンク３０に向けて流通する。補給水ラインＬ４の下流側の端部は、ドレンタンク３０と接続されている。補給水ラインＬ４には、上流側から下流側へ向けて、補給水ポンプ４１と脱酸素装置４２とが設けられる。

補給水ポンプ４１は、補給水ラインＬ４に設けられ、補給水の供給源（図示しない）から供給される補給水を昇圧してドレンタンク３０側に送出する。

脱酸素装置４２は、ドレンタンク３０へ補給される補給水に対する酸素濃度を低下させることにより、ドレンに対する酸素濃度を低下させる装置である。脱酸素装置４２は、その運転中において、脱酸素処理を実行し、処理水（補給水及びドレンを含む）の酸素濃度を低下させる。本実施形態においては、脱酸素装置４２は、補給水ラインＬ４に設けられており、補給水ポンプ４１によって送出された補給水に対して脱酸素処理を実行し、酸素濃度を低下させた補給水をドレンタンク３０に供給する。また、より脱酸素能力を向上させるために、脱酸素装置４２は、処理する液体（本実施形態においては、補給水）の流量を抑えた低流量運転を行う。詳細には、脱酸素装置４２は、低流量運転によって、通常運転時よりも脱酸素能力を向上させ、低濃度の溶存酸素濃度の補給水を生成することができる。脱酸素装置４２は、制御部９０と電気的に接続されている。

なお、ドレンタンク３０に設けられた水位センサ（図示しない）により検出されたドレン水位に基づいて、補給水ポンプ４１はインバータ制御されている。従って、脱酸素装置４２が低流量運転を行ったとしても、ボイラ装置１０での需要水量を満たす条件で、補給水の流量を低下させることができる。

脱酸素装置４２として、機械式の脱酸素装置（例えば、タワー式脱酸素装置、膜式脱酸素装置）を採用することができる。タワー式脱気装置からなる脱酸素装置４２は、減圧した雰囲気内へ処理水を噴霧することで、処理水に含まれる溶存酸素を除去する。膜式脱酸素装置からなる脱酸素装置４２は、処理水中の溶存酸素を、気体透過膜モジュールを介して真空ポンプで吸引することで、処理水に含まれる溶存酸素を除去する。

脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２は、後述する脱酸素処理において、協働してドレンに対する酸素濃度を低下させる脱酸素手段として機能する。

制御部９０は、ＣＰＵ及びメモリを含んで構成され、各種弁の開閉や各種ポンプの動作を制御することで、ボイラシステム１を制御する。制御部９０は、防食制御部としても機能する。以下、制御部９０の機能の一部について説明する。

制御部９０は、ｐＨ検出制御部としての機能と、防食制御部としての機能と、を備える。ｐＨ検出制御部としての制御部９０は、腐食速度センサ２６で検出される腐食速度ＣＲが腐食速度閾値ＴＣＲを上回る場合に、ｐＨセンサ２８でドレンのｐＨを検出するようにｐＨセンサ２８を制御する。防食制御部としての制御部９０は、ｐＨセンサ２８で検出されるドレンのｐＨである検出ｐＨ値に基づいて、中和手段（復水処理剤添加装置３１）又は脱酸素手段（脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２）を制御する。

制御部９０の実行する処理の一例として、第１防食処理について詳細に説明する。図２は、制御部９０が、第１防食処理を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートの処理は、制御部９０のメモリに記憶された制御プログラムに基づいて実行される。

図２に示すステップＳＴ１０１において、ｐＨ検出制御部としての制御部９０は、腐食速度ＣＲ及び腐食速度閾値ＴＣＲを制御部９０のメモリから取得する。腐食速度閾値ＴＣＲは、ドレン回収ラインＬ２の腐食（詳細には、第１検出位置Ｊ１ａにおいての腐食）が進行しているか否かを判定するための閾値として、制御部９０のメモリに記録されている。

ステップＳＴ１０２において、ｐＨ検出制御部としての制御部９０は、腐食速度ＣＲが腐食速度閾値ＴＣＲ以上か否かを判定する。腐食速度ＣＲ≧腐食速度閾値ＴＣＲである（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理は、ステップＳＴ１０３へ移行する。また、腐食速度ＣＲ＜腐食速度閾値ＴＣＲである（ＮＯ）と判定された場合には、処理は、ステップＳＴ１０１へ戻る。

ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ）において、制御部９０は、検出ｐＨ、及び、ｐＨ閾値としての水質閾値ＴｐＨを制御部９０のメモリから取得する。水質閾値ＴｐＨは、ドレン回収ラインＬ２の腐食の要因を判定するための閾値として、制御部９０のメモリに記録されている。

ステップＳＴ１０４において、制御部９０は、検出ｐＨ値が水質閾値ＴｐＨ以下か否かを判定する。検出ｐＨ≦水質閾値ＴｐＨである（ＹＥＳ）と判定された場合には、制御部９０は、ドレン中の二酸化炭素が多いことが要因となり、ドレン回収ラインＬ２が腐食していると判定し、処理は、ステップＳＴ１０５へ移行する。また、検出ｐＨ＞水質閾値ＴｐＨである（ＮＯ）と判定された場合には、制御部９０は、ドレンに対する酸素濃度が高いことが要因となり、ドレン回収ラインＬ２が腐食していると判定し、処理は、ステップＳＴ１０６へ移行する。

ステップＳＴ１０５（ステップＳＴ１０４：ＹＥＳ）において、防食制御部としての制御部９０は、中和手段（復水処理剤添加装置３１）を制御する中和処理を実行する。即ち、防食制御部としての制御部９０は、検出ｐＨ値がｐＨ閾値を下回る（検出ｐＨ≦水質閾値ＴｐＨ）場合にドレン中の二酸化炭素を中和するように中和手段（復水処理剤添加装置３１）を制御する。例えば、制御部９０は、第１防食処理が実行される前と比較して、ドレンに対する復水処理剤の添加量を増加させることにより、ドレン中の二酸化炭素濃度を中和するように、復水処理剤添加装置３１を制御する。本実施形態においては、ドレンに所定量の復水処理剤が添加されることにより、本フローチャートの処理は、終了する。

ステップＳＴ１０６（ステップＳＴ１０４：ＮＯ）において、防食制御部としての制御部９０は、脱酸素手段（脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２）を制御する脱酸素処理を実行する。即ち、防食制御部としての制御部９０は、検出ｐＨ値がｐＨ閾値を下回らない（検出ｐＨ＞水質閾値ＴｐＨ）場合にドレンに対する酸素濃度を低下させるように、脱酸素手段（脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２）を制御する。例えば、制御部９０は、第１防食処理が実行される前と比較して、ドレンに対する脱酸素剤の添加量を増加させることによりドレンに対する酸素濃度を低下させるように、脱酸素剤添加装置３３を制御する。更に、制御部９０は、ドレンタンク３０へ補給される補給水に対する酸素濃度を低下させるように、低流量運転に切り替えて脱酸素装置４２を制御する。本実施形態においては、所定量の脱酸素剤がドレンに添加され、且つ、脱酸素装置４２の低流量運転によって所定量の酸素濃度の低下した補給水がドレンタンク３０に供給されることにより、本フローチャートの処理は、終了する。

上述した第１実施形態に係るボイラシステム１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。

ボイラシステム１は、蒸気を生成して負荷機器２０に供給するボイラ装置１０と、負荷機器２０が蒸気を使用することにより凝縮して生じたドレンを回収するドレンタンク３０と、負荷機器２０とドレンタンク３０とを連通し、ドレンが流通するドレン回収ラインＬ２と、ドレン中の二酸化炭素を中和する中和手段（復水処理剤添加装置３１）と、ドレンに対する酸素濃度を低下させる脱酸素手段（脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２）と、ドレン回収ラインＬ２に位置する第１検出位置Ｊ１ａにおいて、ドレン回収ラインＬ２の腐食速度を検出する腐食速度センサ２６と、ドレン回収ラインＬ２に位置する第２検出位置Ｊ１ｂにおいて、ドレンのｐＨを検出するｐＨセンサ２８と、腐食速度センサ２６で検出される腐食速度ＣＲが腐食速度閾値ＴＣＲを上回る場合に、ｐＨセンサ２８でドレンのｐＨを検出するようにｐＨセンサ２８を制御するｐＨ検出制御部としての制御部９０と、を備える。

そのため、制御部９０は、ドレン回収ラインＬ２の腐食の要因を判定できる。具体的には、制御部９０は、ドレン中の二酸化炭素が多いことが要因となり、ドレン回収ラインＬ２が腐食しているのか、又は、ドレンに対する酸素濃度が高いことが要因となり、ドレン回収ラインＬ２が腐食しているのかを判定できる。そして、ドレン回収ラインＬ２の腐食の要因に応じた処置を実行することができる。これによれば、ドレン回収ラインＬ２を効率的に防食できる。

ｐＨ検出制御部としての制御部９０がドレンのｐＨを検出した場合、防食制御部としての制御部９０は、ｐＨセンサ２８で検出されるドレンのｐＨである検出ｐＨ値に基づいて、中和手段（復水処理剤添加装置３１）又は脱酸素手段（脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２）を制御する。そのため、制御部９０は、腐食の要因を判定した後に、中和手段（復水処理剤添加装置３１）又は脱酸素手段（脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２）を制御することができる。これによれば、ドレン回収ラインＬ２を効率的に防食できる。

防食制御部としての制御部９０は、検出ｐＨ値がｐＨ閾値を下回る（検出ｐＨ≦水質閾値ＴｐＨ）場合にドレン中の二酸化炭素を中和するように中和手段（復水処理剤添加装置３１）を制御し、一方、検出ｐＨ値がｐＨ閾値を下回らない（検出ｐＨ＞水質閾値ＴｐＨ）場合にドレンに対する酸素濃度を低下させるように脱酸素手段（脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２）を制御する。そのため、制御部９０は、検出ｐＨ値が低い場合にはドレン中の二酸化炭素が多いことが要因となり、ドレン回収ラインＬ２が腐食していると判定し、ドレン中の二酸化炭素を中和することができる。一方、制御部９０は、検出ｐＨ値が高い場合にはドレンに対する酸素濃度が高いことが要因となり、ドレン回収ラインＬ２が腐食していると判定し、ドレンに対する酸素濃度を低下させることができる。これによれば、ドレン回収ラインＬ２を効率的に防食できる。

脱酸素装置４２は、ドレンタンク３０へ補給される補給水に対する酸素濃度を低下させることにより、ドレンに対する酸素濃度を低下させる。これによれば、ドレンに対する酸素濃度が高いことが要因となり、ドレン回収ラインＬ２が腐食している場合に、ドレン回収ラインＬ２を効率的に防食できる。

脱酸素剤添加装置３３は、ドレンに脱酸素剤を添加することにより、ドレンに対する酸素濃度を低下させる。これによれば、ドレンに対する酸素濃度が高いことが要因となり、ドレン回収ラインＬ２が腐食している場合に、ドレン回収ラインＬ２を効率的に防食できる。

復水処理剤添加装置３１は、ドレンに復水処理剤を添加することにより、ドレン中の二酸化炭素濃度を中和する。これによれば、ドレン中の二酸化炭素が多いことが要因となり、ドレン回収ラインＬ２が腐食している場合に、ドレン回収ラインＬ２を効率的に防食できる。

また、腐食速度センサ２６は、分極抵抗法でドレン回収ラインＬ２の腐食速度を検出する。そのため、腐食速度をリアルタイムで精度よく、連続的に検出できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るボイラシステム１について説明する。第２実施形態では、主に第１実施形態との相違点について説明する。第２実施形態に係るボイラシステム１の概略構成は、図１に示す第１実施形態に係るボイラシステム１と同等であり、第１実施形態に係るボイラシステム１と同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、第２実施形態では、第１実施形態と重複する説明を適宜に省略する。

図３は、本発明の第２実施形態に係る制御部９０が第２防食処理を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図３に示すように、第２実施形態に係るボイラシステム１の第２防食処理では、第１実施形態に係るボイラシステム１の第１防食処理と比べて、脱酸素処理と中和処理とを直列的に実行している点が主として異なる。図３に示すフローチャートの処理は、制御部９０のメモリに記憶された制御プログラムに基づいて実行される。以下に、第２実施形態に係る第２防食処理について詳細に説明する。

図３に示すステップＳＴ２０１において、ｐＨ検出制御部としての制御部９０は、腐食速度ＣＲ及び腐食速度閾値ＴＣＲを制御部９０のメモリから取得する。腐食速度閾値ＴＣＲは、ドレン回収ラインＬ２の腐食（詳細には、第１検出位置Ｊ１ａにおいての腐食）が進行しているか否かを判定するための閾値として、制御部９０のメモリに記録されている。

ステップＳＴ２０２において、ｐＨ検出制御部としての制御部９０は、腐食速度ＣＲが腐食速度閾値ＴＣＲ以上か否かを判定する。腐食速度ＣＲ≧腐食速度閾値ＴＣＲである（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理は、ステップＳＴ２０３へ移行する。また、腐食速度ＣＲ＜腐食速度閾値ＴＣＲである（ＮＯ）と判定された場合には、処理は、ステップＳＴ２０１へ戻る。

ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ）において、防食制御部としての制御部９０は、脱酸素手段（脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２）を制御する。例えば、制御部９０は、第１防食処理が実行される前と比較して、ドレンに対する脱酸素剤の添加量を増加させることによりドレンに対する酸素濃度を低下させるように、脱酸素剤添加装置３３を制御する。更に、制御部９０は、ドレンタンク３０へ補給される補給水に対する酸素濃度を低下させるように、低流量運転に切り替えて脱酸素装置４２を制御する。本実施形態においては、ドレンタンク３０に、所定量の脱酸素剤が添加され、且つ、脱酸素装置４２の低流量運転によって所定量の酸素濃度の低下した補給水が供給される。

ステップＳＴ２０４において制御部９０は、検出ｐＨ及びｐＨ閾値としての水質閾値ＴｐＨを制御部９０のメモリから取得する。水質閾値ＴｐＨは、ドレン回収ラインＬ２の腐食の要因を判定するための閾値として、制御部９０のメモリに記録されている。

ステップＳＴ２０５において、制御部９０は、検出ｐＨ値が水質閾値ＴｐＨ以下か否かを判定する。このステップＳＴ２０５において、検出ｐＨ≦水質閾値ＴｐＨである（ＹＥＳ）と判定された場合には、制御部９０は、ドレン中の二酸化炭素が多いことが要因となり、ドレン回収ラインＬ２が腐食していると判定し、処理は、ステップＳＴ２０６へ移行する。

一方で、ステップＳＴ２０５において、制御部９０により、検出ｐＨ＞水質閾値ＴｐＨである（ＮＯ）と判定された場合には、制御部９０は、ドレンに対する酸素濃度が高いことが要因となり、ドレン回収ラインＬ２が腐食していたと判定する。本実施形態においては、脱酸素処理は、ステップＳＴ２０３で実行されているため、本フローチャートの処理は、終了する。

ステップＳＴ２０６において、防食制御部としての制御部９０は、中和手段（復水処理剤添加装置３１）を制御する。例えば、制御部９０は、第２防食処理が実行される前と比較して、ドレンに対する復水処理剤の添加量を増加させることにより、ドレン中の二酸化炭素濃度を中和するように復水処理剤添加装置３１を制御する。本実施形態においては、ドレンに所定量の復水処理剤が添加されることにより、本フローチャートの処理は、終了する。

上述した第２実施形態に係るボイラシステム１によれば、第１実施形態に係るボイラシステム１と同等の効果が奏される。
また、第２防食処理は、脱酸素手段を制御し（ステップＳＴ２０３）、検出ｐＨを取得し（ステップＳＴ２０４）、検出ｐＨが閾値を下回った場合に（ステップ２０５：ＹＥＳ）、中和手段を制御する（ステップＳＴ２０６）、という順序で実行される。即ち、検出ｐＨを取得する前に脱酸素処理が開始される。そのため、検出ｐＨを取得する前に、ドレン回収ラインＬ２を防食できる。これによれば、脱酸素処理が必要な状況であれば、ドレン回収ラインＬ２をより速く防食できる。特にｐＨセンサ２８の検出頻度が少ない（検出間隔が長い）ときに有効である。なお、中和処理が必要な状況であっても、第１実施形態に係る第１防食処理と比較して、全体の処理時間（腐食速度センサ２６が腐食速度を検出してから、中和処理が完了するまでの時間）は、ほとんど変わらない。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

上述した実施形態においては、ドレンタンク３０は、排気口（図示せず）によって大気に開放されている開放型である例について説明した。しかし、ドレンタンク３０は耐圧性を有する圧力容器により構成されてもよい。即ち、ボイラシステムは、負荷機器２０によって生じたドレンを高温高圧の状態で回収できるクローズドドレン回収システムであってもよい。

また、第１実施形態においては、ｐＨ検出制御部としての制御部９０が、ドレンのｐＨを検出した場合、防食制御部としての制御部９０は、ｐＨセンサ２８で検出されるドレンのｐＨである検出ｐＨ値に基づいて、中和手段（復水処理剤添加装置３１）又は脱酸素手段（脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２）を制御する例について説明した。これに限定されず、ｐＨセンサ２８で検出されるドレンのｐＨである検出ｐＨ値に基づいて、中和手段（復水処理剤添加装置３１）又は脱酸素手段（脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２）を制御しなくてもよい。例えば、第２実施形態に記載したように、検出ｐＨ値に関わらず、防食制御部としての制御部９０は、脱酸素手段（脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２）を制御してもよい。

また、上述した実施形態においては、制御部９０は、脱酸素手段として脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２を、制御する例について説明した。しかし、脱酸素手段は、復水処理剤添加装置３１及び脱酸素装置４２に限定されない。制御部９０は、復水処理剤添加装置３１又は脱酸素装置４２のいずれか一方を制御してもよく、他の脱酸素手段を制御してもよい。

具体的には、制御部９０は、脱酸素剤添加装置３３及び脱酸素装置４２の代わりとなる脱酸素手段として、ドレンを加温することにより、ドレンに対する酸素濃度を低下させることができる加温機構を制御してもよい。より具体的には、加温機構は、ドレン供給ラインＬ３に設置される給水加温設備（例えば、ボイラ装置１０において燃料が燃焼したときに生じる廃熱を利用しドレンを加温するエコノマイザ）であってもよい。この場合、給水加温設備によってボイラ装置１０に供給される前のドレンが加温されてもよい。

また、加温機構は、蒸気ヘッダ１２とドレンタンク３０とを接続するラインであってもよい。この場合、蒸気ヘッダ１２から高温のドレンがドレンタンク３０に供給されることにより、ドレンタンク３０内のドレンが加温されてもよい。

また、上述した実施形態においては、復水処理剤添加装置３１及び脱酸素剤添加装置３３から、それぞれ復水処理剤及び脱酸素剤が添加される例について説明した。しかし、復水処理剤添加装置３１から添加される薬剤は、ドレン中の二酸化炭素濃度を中和するもののみに限定されない。また、脱酸素剤添加装置３３から添加される薬剤は、ドレンに対する酸素濃度を低下させるもののみに限定されない。例えば、一の薬剤に、防食効果を有する他の薬剤が併用されて添加されてもよい。具体的には、復水処理剤添加装置３１から、復水処理剤と皮膜型の薬剤とが併用されて添加されてもよい。

また、上述した実施形態においては、腐食速度センサ２６は、第１検出位置Ｊ１ａにおいてドレン回収ラインＬ２の腐食速度を検出し、ｐＨセンサ２８は、第１検出位置Ｊ１ａよりもドレンタンク３０側のドレン回収ラインＬ２に位置する第２検出位置Ｊ１ｂにおいてドレンのｐＨを検出する例について説明した。しかし、腐食速度センサ２６及びｐＨセンサ２８の検出位置は、それぞれ第１検出位置Ｊ１ａ及び第２検出位置Ｊ１ｂに限定されない。例えば、腐食速度センサ２６の検出位置（第１検出位置Ｊ１ａ）は、ｐＨセンサ２８の検出位置（第２検出位置Ｊ１ｂ）よりもドレンタンク３０側であってもよい。また、腐食速度センサ２６の検出位置（第１検出位置Ｊ１ａ）は、ｐＨセンサ２８の検出位置（第２検出位置Ｊ１ｂ）と同じ位置であってもよい。

また、上述した実施形態においては、復水処理剤添加装置３１は、ドレンタンク３０に配置される第１添加位置Ｊ２ａにおいてドレンに復水処理剤を添加し、脱酸素剤添加装置３３は、ドレンタンク３０に配置される第２添加位置Ｊ２ｂにおいてドレンに復水処理剤を添加する例について説明した。しかし、第１添加位置Ｊ２ａ及び第２添加位置Ｊ２ｂはドレンタンク３０に配置されなくてもよい。例えば、第１添加位置は、ドレン回収ラインＬ２に配置されてもよく、ドレン供給ラインＬ３に配置されてもよい。また、第２添加位置は、第１添加位置と一致してもよく、第１添加位置と異なる位置に配置されてもよい。

また、上述した実施形態においては、腐食速度センサ２６は、分極抵抗法により腐食速度（腐食速度ＣＲ）を検出する例について説明したが、分極抵抗法によらず他の方法によって腐食速度を検出してもよい。例えば、腐食速度センサ２６は、電気抵抗法又は電気化学ノイズ法等の電気的な検出方法や、テストピースを用いた検出方法によって、ドレン回収ラインＬ２の腐食速度を検出してもよい。なお、電気抵抗法又は電気化学ノイズ法等の電気的な検出方法を用いることにより、腐食速度をリアルタイムで精度よく、連続的に検出できる。

また、第２実施形態においては、制御部９０により、検出ｐＨ＞水質閾値ＴｐＨであると判定された場合に（ステップＳＴ２０５：ＮＯ）、第２防食処理は、終了する例について説明した。しかし、制御部９０により、検出ｐＨ＞水質閾値ＴｐＨである（ＮＯ）と判定された場合に（ステップＳＴ２０５：ＮＯ）、制御部９０は、脱酸素手段を制御してもよい。具体的には、制御部９０により、検出ｐＨ＞水質閾値ＴｐＨである（ＮＯ）と判定された場合に（ステップＳＴ２０５：ＮＯ）、処理は、ステップＳＴ２０３に戻ってもよい。

また、第２実施形態においては、第２防食処理は、脱酸素手段を制御し（ステップＳＴ２０３）、検出ｐＨを取得し（ステップＳＴ２０４）、検出ｐＨが閾値を下回った場合に（ステップ２０５：ＹＥＳ）、中和手段を制御する（ステップＳＴ２０６）、という順序で実行される例について説明した。しかし、検出ｐＨを取得する前に脱酸素処理又は中和処理が開始されるのであれば、ドレン回収ラインＬ２の防食処理の順序は限定されない。例えば、第２防食処理は、中和手段を制御し（ステップＳＴ２０３）、検出ｐＨを取得し（ステップＳＴ２０４）、検出ｐＨが閾値を超えた場合に（ステップ２０５：ＮＯ）、脱酸素手段を制御する（ステップＳＴ２０６）、という順序で実行されてもよい。また、制御部９０は、脱酸素処理又は中和手段を制御している間（例えば、脱酸素剤の添加を開始してから所定の量の脱酸素剤の添加が完了するまでの間）に、検出ｐＨを取得（ステップＳＴ２０４）するようにｐＨセンサ２８を制御してもよい。これによれば、検出ｐＨを取得する前に、ドレン回収ラインＬ２を防食できる。

１ ボイラシステム（ドレン回収システム）
１０ ボイラ装置
２０ 負荷機器
２６ 腐食速度センサ（腐食速度検出手段）
２８ ｐＨセンサ（ｐＨ検出手段）
３０ ドレンタンク
３１ 復水処理剤添加装置（中和手段）
３３ 脱酸素剤添加装置（脱酸素手段）
４２ 脱酸素装置（脱酸素手段）
９０ 制御部（ｐＨ検出制御部、防食制御部）
Ｌ２ ドレン回収ライン
Ｊ１ａ 第１検出位置
Ｊ１ｂ 第２検出位置

Claims (6)

1. 蒸気を生成して負荷機器に供給するボイラ装置と、
   前記負荷機器が蒸気を使用することにより凝縮して生じたドレンを回収するドレンタンクと、
   前記負荷機器と前記ドレンタンクとを連通し、ドレンが流通するドレン回収ラインと、
   ドレン中の二酸化炭素を中和する中和手段と、
   ドレンに対する酸素濃度を低下させる脱酸素手段と、
   前記ドレン回収ラインに位置する第１検出位置において、前記ドレン回収ラインの腐食速度を検出する腐食速度検出手段と、
   前記ドレン回収ラインに位置する第２検出位置において、ドレンのｐＨを検出するｐＨ検出手段と、
   前記腐食速度検出手段で検出される腐食速度が腐食速度閾値を上回る場合のみに、前記ｐＨ検出手段でドレンのｐＨを検出するように前記ｐＨ検出手段を制御するｐＨ検出制御部と、を備えるドレン回収システム。
2. 前記ｐＨ検出手段で検出されるドレンのｐＨである検出ｐＨ値に基づいて、前記中和手段又は前記脱酸素手段を制御する防食制御部を更に備える、請求項１に記載のドレン回収システム。
3. 前記防食制御部は、前記検出ｐＨ値がｐＨ閾値を下回る場合にドレン中の二酸化炭素を中和するように前記中和手段を制御し、一方、前記検出ｐＨ値がｐＨ閾値を下回らない場合にドレンに対する酸素濃度を低下させるように前記脱酸素手段を制御する、請求項２に記載のドレン回収システム。
4. 前記脱酸素手段は、前記ドレンタンクへ補給される補給水又は前記ボイラ装置へ供給されるドレンを含む供給水に対する酸素濃度を低下させることにより、ドレンに対する酸素濃度を低下させる、請求項１〜３のいずれかに記載のドレン回収システム。
5. 前記脱酸素手段は、ドレンに脱酸素剤を添加することにより、ドレンに対する酸素濃度を低下させる、請求項１〜４のいずれかに記載のドレン回収システム。
6. 前記中和手段は、ドレンに復水処理剤を添加することにより、ドレン中の二酸化炭素濃度を中和する、請求項１〜５のいずれかに記載のドレン回収システム。

Images