JPH09316700A - ボイラなどの配管付着生成物の剥離装置 - Google Patents

ボイラなどの配管付着生成物の剥離装置

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JPH09316700A JP14979796A JP14979796A JPH09316700A JP H09316700 A JPH09316700 A JP H09316700A JP 14979796 A JP14979796 A JP 14979796A JP 14979796 A JP14979796 A JP 14979796A JP H09316700 A JPH09316700 A JP H09316700A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 配管内の洗浄を不要にすることにより保守・
点検が簡易化され、費用を低減することのできる。 【構成】 永久磁石に軟鉄駒5,5を装着し、配管P
1,P3の外側に取り付けると、磁極N,Sにより配管
内に磁力線Bが発生し、この磁力線によりファラデーの
電磁誘導の法則から、管壁に沿って電流iが流れる。こ
の電流iにより配管P1、P3の管壁と付着生成物の間
に電気分解が発生し、この時ローレンツ力F=qVBが
作用するので付着生成物は少しづつ剥離される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばボイラ及び
その配管、寒冷地の暖房装置の配管、クーリングタワー
の冷却用配管内の水溶液中に生成されるスケールが配管
内壁に付着した場合には、この生成物を剥離する装置に
関するもので、この剥離とはボイラや配管に生成物が付
着しないようにすることも含むものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、例えばボイラ及び配管内に
は、水あか、あるいはスケールと呼ばれる生成物が推積
し、そのために水蒸気の流れを阻害し、ボイラ自体の熱
効率を低下させている。そのために、ボイラを正常に作
動させるために、この生成物を定期的に除去する必要が
あった。
【0003】これを除去する従来例として、第1は腐食
抑制材等を添加した酸液にて洗浄する方法(例えば、特
開昭56−2897号、特開昭52−82639号、特
開昭54−117327号)、第2は比重が水に近い材
料で作成したペレットを循環水の中に混入して管壁内面
のスケールを除去する方法(例えば、特開昭52−53
554号)、第3は薬品やペレットを用いずに循環水や
流速度を変え、管壁とスケールの膨脹係数の差を利用す
ることにより管壁のスケールを剥離除去するもの(例え
ば、特開昭52−28253号、特開昭54−5104
号)が知られている。
【0004】さらに、第4の従来例として、ボイラの外
部から電場と磁場を印加して、ボイラの局部腐食を防止
するとともに、時期作用で循環水を軟水化し、ボイラ内
壁についたスケールを剥離させるもの(特許第1215
830号)があるが、この装置の技術のポイントは、磁
気作用で循環水中に含まれるCaCO3 の結晶構造をア
ルゴナイトからカルサイトに変化させることによりスケ
ールを軽く微細化して剥離することにある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】第1〜第3の従来例
は、ボイラの稼働を停止しなければならないので、高額
の費用が必要とされる。さらに、前記の従来例のいづれ
も、ボイラクーリングタワー及びその配管内壁に付着し
たスケール及び循環水中の生成物を処理するには、定期
的にボイラの運転を休止し、内部を洗浄した後に、剥離
したスケールを外に取り出すことを行うために、ボイラ
やクーリングタワーなどの保守に多大の費用と時間をか
けているのが現状である。また第4の従来例は、ボイラ
内生成物を電磁界の作用で剥離するものではない。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の目的は、
配管内の洗浄を不要にすることにより保守・点検が簡易
化され、費用を低減することができ、ボイラに適用した
場合にはボイラの熱効率の低下を防止し、またボイラや
クーリングタワーなどの洗浄を不要にすることにができ
るボイラやクーリングタワーなどの配管内付着生成物剥
離装置を提供することにある。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の第1の特徴は、配管水溶
液中で生成される強磁性微細粒子を含む付着生成物を配
管の外部からの磁場で配管内に誘起される電磁誘導で管
壁に沿って電流が流れ、電気分解を起し、これとローレ
ンツ力の作用による付着生成物の剥離が外部磁界によっ
て制御される剥離装置である。
【0008】第2の特徴は、外部からの磁石を装着する
装置から配管に沿ってアース線を取り付け、配管に沿っ
て電流を流れ易くし、このアース線の電場と磁場による
電磁誘導の相乗作用により、配管の内壁に沿って流れる
電流が増加し、電気分解の量も増え、付着していた生成
物の剥離が促進されることになる。
【0009】
【実施例】先ず、ボイラ及び配管水溶液中に生成される
強磁性微細粒子を含む生成物の化学的な根拠について説
明する。
【0010】図1に示すボイラの概略図において、燃焼
室1で水蒸気が発生し、この発生した水蒸気は、配管P
1により循環され、熱交換機2において水蒸気は蒸気と
水とに分離され、この蒸気は、配管P2により所定の場
所に送られ、熱を消費して、燃焼室1へ戻る。また、水
と一部の蒸気は、配管P3により燃焼室1へ戻る。循環
過程で消失した水は、補給管P4から燃焼室1へ補給さ
れる。この循環の過程で強磁性微細粒子を含む生成物が
生成される。
【0011】この生成の過程を簡単に述べると、燃焼室
1で発生する水蒸気には、通常、水道の水が利用されて
いるが、この水には大抵の場合、CaCO3 ,MgCo
3 及びSiO2 等の化合物が含まれている。ボイラが稼
働していると、水蒸気の消失と補給が繰り返されるの
で、その結果、Ca2+やMg2+の濃度は次第に上昇し、
CaCo3 やMgCo3 等の化合物も増える。また燃焼
室1や配管P1,P2,P3は鉄製なので、少しずつ溶
け出して腐食し、水酸化鉄(II)〔Fe(OH)2
や水酸化鉄(III)〔Fe(OH)3 〕が生成し、沈
殿する。これらの反応で水溶液はアルカリ性となり、p
Hは9.5〜11.0となる。また水酸化鉄(II)、
水酸化鉄(III)はさらに酸化されてマグネタイト
(Fe3 4)が生成される。この酸化反応と同時に、
イオン化したFe2+,Fe3+がアルカリ水溶液中で共沈
反応し、強磁性微細粒子(マグネタイト,Fe3 4
が生成される。
【0012】次に、ボイラ内でCaCO3 ,MgCo3
やFe3 4 が生成されていることを表1と図2(A,
A1,A2)に基づいて説明する。
【0013】ボイラ内から生成物を採集し、これを細か
く粉砕した後、アルコール溶液中に分散し、永久磁石で
磁気分離を行った。ボイラ内から採集した試料(生成
物)Aは、磁気分離により磁極に付着した試料(磁着
物)A1と磁着に付着しない試料(非磁着物)A2に分
離された。表1は蛍光X線分析法により試料A、A1、
A2の元素を定期的に測定した結果を表示したものであ
る。
【0014】
【表1】
【0015】試料AにはCaCO3 、MgCo3 の合計
が約50%、SiO2 約17〜20%Fe3 4 が約2
0〜24%含まれていて、ボイラによる相違はない。
【0016】図2は、X線回析法により各試料の構成と
構造を同定した結果を示すものである。この図2のA,
A1,A2において、CはCalcite、SはSpi
nel型の結晶構造と一致するスペクトルを示す。試料
Aの最強のスペクトルは、Calciteではあるが、
Spinelのスペクトルもあるので、試料AにはSp
inel型構造をした強磁性微細粒子のFe3 4 が含
まれていることがわかる。試料A1がの最強のスペクト
ルは、Spinel構造である。試料A2の最強スペク
トルはCalciteである。
【0017】以下、前記の結果に基づいて、剥離装置の
具体的な構造について説明する。まず図3〜図5と参照
して、ボイラ内に発生する強磁性微細粒子を含む生成物
の剥離装置Aの構造について説明する。
【0018】図3において、剥離装置Dに置ける配管器
3は、変圧器及び抵抗器を内蔵し、その入力側にAC/
100V、出力側はDC/0.8Aとして取り出せる構
成になっている。配電器3から配管にリード線を接続
し、微弱な電流を配管に流し、防食効果を持たせる。配
電器3の下面には永久磁石4が配設しており、この永久
磁石の先端には一対の軟鉄駒5,5が装着され、この軟
鉄駒には、永久磁石4から誘導された磁場が右、左に
N,Sの磁極片を構成している。軟鉄駒5,5の先端面
は、ボイラの配管P1,P3の外周面の形状に対応した
弧状5a,5aに形成され、この配管に当接し、接触し
ている。このため、永久磁石4に軟鉄駒5,5を装着し
配管P1,P3の外側に取り付けると、この配管中の水
溶液中に磁場が発生する。この磁場により、ファラデー
の電磁誘導とこれに基づき壁に沿って電流が流れる。図
4は、永久磁石4に軟鉄駒5,5を装着し、配管P1,
P3の外側に取り付けると、磁極N,Sにより配管内に
磁力線Bが発生し、この磁力線によりファラデーの電磁
誘導の法則から、管壁に沿って電流iが流れる。この電
流iにより配管P1、P3の管壁と付着生成物の間に電
気分解が発生し、この時ローレンツ力F=qVBが作用
するので付着生成物は少しづつ剥離される。さらに配管
内水溶液は、pHの値が9.5〜11.0のアルカリ性
で、水溶液はH2O→H+ OH- と電離している。この
+ は金属イオンではないが、電離して陽イオンとなる
イオン化列に入っており、イオン化傾向の大きさはFe
>H2 となるので、鉄原子が電子を放って、つまり酸化
されて鉄イオン(Fe2+)となり、その電子を水溶液中
の水素イオンが受け取って、つまり還元されて単体の水
素H2 が生じる。従って、鉄は水素より陽イオンになり
やすい。この結果、水溶液が陽極(+)、鉄が陽極(-
1)となり、水溶液から配管に向って電流iが流れる。
この電流iは配管に沿って流れ易いので、電磁誘導によ
って発生した電流iと同じ方向に流れるので、流れる電
流iの量はさらに増加し、電気分解される付着生成物の
量も増加するので、剥離される付着生成物の量も増加す
る。
【0019】図5は、ファラデーの電磁誘導の法則で磁
力線と電流の関係を示したものである。図4でN極から
S極へ向かって磁力線Bが発生するが、このときの電流
iの向きは磁力線に対して平行となる。これにより電流
iは配管に沿って流れるが、この様子を示したのが図5
の磁力線Bと電流iの関係である。
【0020】なお、ファラデーの電磁誘導によって生じ
る磁界(磁力線の方向)とその時の電流の流れる方向お
よびその時発生するローレンツ力F(力)の関係を左手
の人差し指、中指、親指を用いて表現したもの、即ちフ
レミングの左手の法則であり、この法則では人差し指が
磁力線Bの方向、中指が電流iの方向、親指がローレン
ツ力Fの方向を示す。
【0021】
【発明の効果】本発明による剥離装置を用いることによ
り、ボイラ、暖房装置、クーリングタワーなどの配管に
付着した生成物を剥離し除去できるので、ボイラなどの
清掃等がボイラを運転しながら行えることから、定期保
守の簡易化が図れ、ボイラなどの保守の費用の低減化が
可能となる。また生成物の付着が少なくなるため、ボイ
ラなどの熱効率の低下が防止でき、洗浄も容易になる。
この結果、生成物の剥離及び除去に要する費用の低減を
図ることができる。殊に本発明では、生成物の剥離及び
除去が外部磁界により磁場を制御でき、また剥離作業を
自動的に行うことがではる。勿論、この剥離装置を配管
に当初から設置しておけば、配管に生成物の付着を防止
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ボイラの概略図である。
【図2】生成物A,磁着物A1,非磁着物A2のX線解
析グラフである。
【図3】付着生成剥離装置の概略図である。
【図4】図3に剥離装置を取付け、電磁誘導による剥離
過程の概略図である。
【図5】ファラデー電磁誘導の概略図である。
【符号の説明】
1 燃焼室 2 熱交換機 P1 配管 P2 配管 P3 配管 P4 補給管 D 剥離装置 3 配電器 4 磁石(永久磁石) 5 軟鉄駒

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶液が流れる配管の外部に磁石を装着
    し、この配管内に磁力線を発生させ電磁誘導により、こ
    の配管の管壁に沿って電流が流れて電気分解を誘起し、
    ローレンツ力の作用により、この管壁に付着した生成物
    を剥離することを特徴とするボイラなどの配管付着生成
    物の剥離装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の水溶液のpHは9.5〜1
    1.0のアルカリ性で、水溶液はH2 O→H+ +OH-
    と電離し、H+ イオンは配管の鉄イオンに比べてイオン
    化傾向がFe>H2 と小さいので、水溶液及び付着生成
    物が陽極、配管は陰極となり、管壁に沿って電流が流れ
    るので、電磁誘導による電流も加わり、相乗効果を誘起
    し、生成物の剥離をより促進することを特徴とするボイ
    ラなどの配管付着生成物の剥離装置。
  3. 【請求項3】 請求項1の配管の外部から剥離装置を装
    着する際に、配管に電場を印加し、配管に沿って電流を
    流れ易くし、管壁に沿っての電気分解をより促進させ
    て、生成物の剥離を増加させることを特徴とするボイラ
    などの配管付着生成物剥離装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003095704A1 (fr) * 2002-05-13 2003-11-20 Royal Kiki Co., Ltd. Procede et appareil de detartrage
CN106170656A (zh) * 2014-03-04 2016-11-30 石桥新郎 配管内面附着生成物的电磁感应电流剥离装置
CN107010744A (zh) * 2017-05-02 2017-08-04 浙江艾波特环保科技股份有限公司 一种微废水净水机

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