JPH0994598A - 開放循環冷却水系の防食・防スケール方法 - Google Patents
開放循環冷却水系の防食・防スケール方法Info
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- JPH0994598A JPH0994598A JP25243095A JP25243095A JPH0994598A JP H0994598 A JPH0994598 A JP H0994598A JP 25243095 A JP25243095 A JP 25243095A JP 25243095 A JP25243095 A JP 25243095A JP H0994598 A JPH0994598 A JP H0994598A
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Abstract
を低減して用水の節減を図ると共に、薬品を使用せず
に、或いは必要最小限度の薬品の使用によって腐食防止
とスケール防止を達成し、冷却排水の環境への影響を極
力低減する。 【解決手段】 補給水の硬度成分(カルシウムイオン及
びマグネシウムイオン)を除去し、ブロー水量を減少さ
せて、循環冷却水の総アルカリ度が500mg−CaC
O3 /L以上、pHが9.0以上となるように濃縮倍数
を調整する。 【効果】 補給水の硬度成分を除去して、淡水中に含ま
れる塩類が濃縮されることにより析出する炭酸カルシウ
ム及び珪酸マグネシウムスケールを防止する。軟水を給
水した場合でも、ブロー水量を減少させて濃縮度を高
め、冷却水のpHと総アルカリ度を所定値以上にするこ
とによって、金属の腐食を防止することができる。pH
9.0以上とすることで、シリカスケールの生成も抑制
できる。
Description
防食・防スケール方法に係り、特に、開放循環冷却水系
(冷却塔系を含む)の配管や熱交換器などの金属の腐食
を防止すると共に、配管や熱交換器の伝熱面に腐食生成
物、スケールなどが付着ないしは沈積することによって
生じる伝熱阻害、流量低下などの障害を防止する方法に
関する。
交換器に使用されている炭素鋼や銅、銅合金等の金属の
腐食を防止する目的でりん酸塩、重合りん酸塩、ホスホ
ン酸塩、亜鉛塩、モリブデン酸塩などの腐食防止剤が使
用されている。
重金属塩であり、それらを含む排水は水棲生物に対して
悪影響を与えるおそれがある。また、りんを含有する排
水は毒性は低いものの、湖沼、内海などの閉鎖水域にお
いて、富栄養化の問題を生じることから、りんを含む薬
品は、その使用量が制限されなければならない。
換器などの伝熱面に、炭酸カルシウムなどのスケールが
付着することにより伝熱阻害などの障害が発生すること
を防止するために、重合りん酸塩、ホスホン酸塩、カル
ボン酸系高分子化合物などのスケール防止剤が使用され
ている。
スケール防止効果には限界があり、循環冷却水の水質を
pH9以下、カルシウム硬度450mg−CaCO3 /
L以下、総アルカリ度を450mg−CaCO3 /L以
下に維持しなければ、十分なスケール防止効果は得られ
ない。このことは、補給水の硬度やアルカリ度が高い場
合には、冷却水中での塩類の濃縮を制御するために、冷
却水系からのブロー水量を増大させる必要があり、用水
の節減が難しいことを意味している。
ールの析出を防止する方法の一つとして、冷却水に硫酸
などの酸を注入して、冷却水のpHとアルカリ度を低下
させる方法があるが、この方法は酸の添加で冷却水の金
属に対する腐食性を高める上に、酸を取り扱う作業上の
危険性といった欠点がある。
換樹脂などを使用して、水中の硬度成分を除去した軟水
を冷却水系に補給する方法がある。この方法は有効なス
ケール防止方法である。しかしながら、従来、冷却水系
の腐食防止剤として使用されている前述の重合りん酸塩
やホスホン酸塩は、水中のカルシウムイオンを利用し
て、金属表面に防食皮膜を形成することによって、金属
の腐食を防止するものであることから、冷却水系に軟水
を給水することはこのような腐食防止剤の効果を低下さ
せることになると考えられていた。
技術の実情に鑑みてなされたものであり、冷却水系の高
濃縮運転を実施し、ブロー水量を低減して用水の節減を
図ると共に、薬品を使用せずに、或いは必要最小限度の
薬品の使用によって腐食防止とスケール防止を達成し、
冷却排水の環境への影響を極力低減することを目的とす
る。
系の防食・防スケール方法は、開放循環冷却水系の熱交
換器や配管などの金属の腐食を防止すると共に、伝熱面
への炭酸カルシウムなどのスケールの付着を防止する方
法において、該冷却水系に供給する補給水の硬度成分を
除去すると共に該冷却水系から排出するブロー水量を減
少させて、該冷却水系の循環冷却水の総アルカリ度が5
00mg−CaCO3 /L以上、pHが9.0以上とな
るように濃縮倍数を調整することを特徴とする。
するための手段として、スケール防止のためには、イオ
ン交換樹脂などを使用した軟水器を利用して、冷却水系
への補給水の硬度成分を除去する方法を採用した。これ
によって、淡水中に含まれる塩類が冷却水中で濃縮され
て生成する炭酸カルシウム及び珪酸マグネシウムを主体
とするスケールの伝熱面への付着が防止できる。
た場合に生じる金属の腐食防止法について、本発明者ら
は鋭意研究の結果、ブロー水量を減少させて冷却水の濃
縮度を高め、循環冷却水のpHを9.0以上、望ましく
は9.0〜9.5、総アルカリ度を500mg−CaC
O3 /L以上、望ましくは700〜1200mg−Ca
CO3 /Lにすることによって、炭素鋼の腐食速度が実
用上問題のない水準である10mg/dm2・day以下
にできることを見出した。
常、pH9.0以上で腐食速度が上昇すると考えられて
いたが、本発明の如く、炭酸イオンと重炭酸イオンが冷
却水中で濃縮されることによってpHが上昇する系で
は、pH9.0以上であってもその腐食速度は上昇せ
ず、2mg/dm2・day以下の低い水準に維持される
ことが見出された。
ることによって、中性領域で生成するシリカスケールの
生成を抑制できることも確認された。これは、pHをア
ルカリ側に保つことによって水中のシリカを溶解度の高
いメタ珪酸ナトリウムとして維持することで、シリカの
析出が防止されることによるものである。
実かつ安定に得るためには、スケール防止剤として、ホ
スホン酸及び/又はその塩、重合りん酸及び/又はその
塩、(メタ)アクリル酸及び/又はその塩で構成される
重合体、並びに、(メタ)アクリル酸及び/又はその塩
と他の二重結合を有する単量体との共重合体よりなる群
から選ばれる1種又は2種以上を、冷却水中に添加する
のが好ましい。
しては、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ヒドロキ
シエチリデンジホスホン酸塩、ホスホノブタントリカル
ボン酸及びホスホノブタントリカルボン酸塩よりなる群
から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、冷却水中に
0.05〜20mg−P/Lの濃度で添加するのが好ま
しい。
は、トリポリりん酸、トリポリりん酸塩、ヘキサメタり
ん酸及びヘキサメタりん酸塩よりなる群から選ばれる1
種又は2種以上が好ましく、冷却水中に0.1〜20m
g−P/Lの濃度で添加するのが好ましい。
(メタ)アクリル酸及び/又はポリ(メタ)アクリル酸
塩、(メタ)アクリル酸及び/又は(メタ)アクリル酸
塩とヒドロキシエチル(メタ)アクリル酸及び/又はヒ
ドロキシエチル(メタ)アクリル酸塩との共重合体、並
びに、(メタ)アクリル酸及び/又は(メタ)アクリル
酸塩とヒドロキシアリロキシプロパンスルホン酸及び/
又はヒドロキシアリロキシプロパンスルホン酸塩との共
重合体よりなる群から選ばれる1種又は2種以上が好ま
しく、冷却水中に0.1〜50mg/Lの濃度で添加す
るのが好ましい。
リル酸」とは「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」を
示す。
ン及びマグネシウムイオン」を指し、総アルカリ度(To
tal Alkalinity)とは、Mアルカリ度(酸消費量(pH
4.8))を指す。
系統図である。
された水は、ポンプPを備える配管2から、配管2A,
2Bを経て、各熱交換器3A,3Bに送給され、熱交換
を行う。熱交換により温度が上昇した水は、それぞれ配
管4A,4Bを経て、配管4より冷却塔1に返送して再
冷却し、循環再使用する。5は補給水の供給配管、6は
ブロー水の排出配管である。なお、熱交換器は2個に限
らず、1個又は3個以上設けられる場合もある。
却水系において、冷却水系への補給水として、井水等の
原水をイオン交換樹脂などを利用した軟水器で処理し、
硬度成分(カルシウムイオン及びマグネシウムイオン)
を除去した水を供給すると共に、ブロー水量を減少して
軟水中の炭酸イオン、重炭酸イオンを系内で濃縮させる
ことにより、循環冷却水のpHを9.0以上、総アルカ
リ度を500mg−CaCO3 /L以上に維持すること
によって、薬品を使用することなく、或いは、必要最小
限度の薬品使用で、配管や熱交換器の腐食を防止し、か
つ、炭酸カルシウム、珪酸マグネシウム、シリカなどの
スケールが伝熱面に付着することを防止する。本発明で
は、ブロー水量の低減で冷却水系からの水の排出を停止
又は必要最小限度に留めることができる。
軟化器としては、ナトリウム(Na)型の陽イオン交換
樹脂や、ゼオライト等の陽イオン交換体を用いたものが
有効である。このような軟化処理により、本発明では、
冷却水系に下記水質の補給水を供給するのが好ましい。
に、ブロー水量を減少させて、循環冷却水の総アルカリ
度が500mg−CaCO3 /L以上、pHが9.0以
上となるように高濃縮運転を行うが、この循環冷却水の
総アルカリ度が500mg−CaCO3 /L未満であっ
てもpH9.0未満であっても、本発明による腐食防止
及びスケール防止効果が得られない。循環冷却水は、特
に、下記水質に維持されることが好ましい。
00 全硬度(mg−CaCO3 /L):0〜150 カルシウム硬度(mg−CaCO3 /L):0〜100 塩化物イオン(mg/L):0〜1500 硫酸イオン(mg/L):0〜1500 シリカ(mg−SiO2 /L):0〜400 前記水質の補給水で循環冷却水を上記水質に維持するた
めの補給水量、ブロー水量や濃縮倍率は、当該開放循環
冷却水系の規模や条件に応じて異なり一概に限定するこ
とはできないが、一般的には、次のような条件を採用す
ることにより、上記水質を維持することができる。
て、高硬度・高アルカリ度の用水を、イオン交換樹脂を
使用した軟化器で処理して補給水とする場合、数mg−
CaCO3 /Lの硬度成分が、しばしば軟化器からリー
クする。また、軟化器の再生処理の遅れなどの装置運転
上の問題で、軟化器から硬度成分リークが起ることもあ
る。
が発生すると、本発明の方法では冷却水のpHと総アル
カリ度が高く維持されているために、短期間で炭酸カル
シウムなどのスケールが熱交換器の伝熱面などに付着
し、スケール障害が発生することとなる。
によるスケール障害の発生を防止するためには、スケー
ル防止剤の使用が有効であり、この場合、スケール防止
剤としては、次のI〜III の1種又は2種以上を用いる
のが好ましく、各々、下記のような低い添加濃度で冷却
水中に添加するのが好ましい。
シエチリデンジホスホン酸塩(ナトリウム塩,カリウム
塩など)、ホスホノブタントリカルボン酸、ホスホノブ
タントリカルボン酸塩(ナトリウム塩,カリウム塩な
ど) 好適添加温度:冷却水中において0.05〜20mg−
P/L、より好ましくは0.2〜5.0mg−P/L II 重合りん酸(塩) 具体例:トリポリりん酸、トリポリりん酸塩(ナトリウ
ム塩,カリウム塩など)、ヘキサメタりん酸、ヘキサメ
タりん酸塩(ナトリウム塩,カリウム塩など) 好適添加温度:冷却水中において0.1〜20mg−P
/L、より好ましくは0.3〜7.0mg−P/L III (メタ)アクリル酸及び/又は(メタ)アクリル
酸塩の重合体,共重合体 具体例:ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリ
ル酸塩(ナトリウム塩,カリウム塩)、(メタ)アクリ
ル酸及び/又は(メタ)アクリル酸塩とヒドロキシエチ
ル(メタ)アクリル酸及び/又はヒドロキシエチル(メ
タ)アクリル酸塩との共重合体、(メタ)アクリル酸及
び/又は(メタ)アクリル酸塩とヒドロキシアリロキシ
プロパンスルホン酸及び/又はヒドロキシアリロキシプ
ロパンスルホン酸塩との共重合体 好適添加温度:冷却水中に0.1〜50mg/L、より
好ましくは1〜30mg/L 上記スケール防止剤は、冷却水系に一度に添加しても良
く、また、間欠もしくは連続的に注入して使用しても良
い。
使用に当り、他のスケール防止剤、汚れ防止剤、腐食防
止剤、殺菌剤(スライム防止剤)などの公知の水処理剤
を配合して添加することもできる。また、これら公知の
水処理剤を個別に水系に添加することもできる。
ん酸塩、重合りん酸塩、りん酸エステル、ホスホン酸
塩、亜鉛塩、ニッケル塩、モリブデン酸塩、タングステ
ン酸塩、オキシカルボン酸塩、トリアゾール類、アミン
類などが例示される。スケール防止剤としては、ポリア
クリルアミドとその部分加水分解物、マレイン酸系重合
体、イタコン酸系重合体、アクリルアミド−2メチルプ
ロパンスルホン酸、イソプレンスルホン酸などを含むア
クリル酸系の2成分系又は3成分系共重合体などが例示
される。殺菌剤(スライム防止剤)としては、塩素ガ
ス、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、塩
素化イソシアヌール酸ナトリウムなどの塩素剤、無機又
は有機系臭素剤、有機窒素硫黄系薬剤、第4級アンモニ
ウム塩、第4級ホスホニウム塩などが例示される。
オン交換樹脂又はゼオライト等の陽イオン交換体を用い
て軟化処理することは極めて重要であり、このような軟
化処理であれば、冷却水系を高濃縮運転することで、補
給水中に残留する炭酸イオン及び重炭酸イオンの濃縮で
冷却水のpHを9.0以上とすると共に、総アルカリ度
を500mg−CaCO3 /L以上とすることができ
る。
ン交換樹脂を使用する脱塩(純水)装置や逆浸透膜を使
用した脱塩装置を用いて脱塩した場合には、スケール防
止効果は得られるが、給水中のアルカリ度成分(重炭酸
イオン,炭酸イオン)も除去されるために、濃縮により
冷却水のpH及び総アルカリ度を高めることができず、
金属の腐食防止効果は得られない。ただし、脱塩水を給
水する場合であっても、冷却水中に水酸化ナトリウム、
炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムなどのアルカリ剤を
添加して、冷却水のpHを9.0以上、総アルカリ度を
500mg−CaCO3 /L以上に維持すれば、薬品コ
ストの問題が生じるが、スケール防止及び腐食防止効果
を得ることができる。
より具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない
限り以下の実施例に限定されるものではない。
上昇による炭素鋼の腐食防止 1Lのビーカー中にて、陽イオン交換樹脂で処理して軟
水化した厚木市水に重炭酸ナトリウム水溶液を添加する
と共に、1重量%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、
pHと総アルカリ度を表1に示すように調整した試験液
No.1〜6を各々1L作成した。
中に浸漬して、マグネチックスターラーを用いて試験液
を160rpmで撹拌した。このビーカー内に炭素鋼電
極を浸漬し、直線分極法を利用した腐食計(東方技研製
CORROSION MONITOR 7635) を使用して、炭素鋼の腐食速
度を測定した。
4日後に全量を交換し、試験中の液組成の変化を抑制し
た。表1に、試験終了時(7日後)の炭素鋼の腐食速度
と液中の沈殿の有無を示した。
試験液No.1,2の低〜中アルカリ度水では、炭素鋼
は激しく腐食し、液中には腐食生成物の沈殿が認められ
た。これに対して、試験液No.3〜6に示すように、
総アルカリ度500mg−CaCO3 /L以上,pH
9.0以上の水中では、炭素鋼の腐食は大幅に抑制さ
れ、液中での沈殿の生成もない。この結果から、本発明
の方法が、金属の腐食防止とスケール(汚れ)防止の両
面で有効な方法であることが確認できた。
各試験液に、更に塩化カルシウム水溶液を用いて、カル
シウム硬度50mg−CaCO3 /Lとした試験液N
o.7〜12を調製し、実験例1と同様の腐食試験を行
い、結果を表2に示した。
試験液No.9〜12の結果から明らかなように、カル
シウム硬度の高アルカリ度水への混入は、白色の炭酸カ
ルシウムを析出沈殿させる。また、炭素鋼表面への少量
の炭酸カルシウムの析出は、その表面を汚すことによ
り、高炭酸アルカリと高pHによる炭素鋼の不動態化を
妨げ、やや腐食速度を増大させた。
クを考慮した場合、スケール防止と腐食防止の両面から
スケール防止剤の使用が好適であることを示している。
ル防止剤の添加効果を調べるために、表3に示す液組成
の試験液No.13〜23を調製し、実験例1と同様の
腐食試験を行い、結果を表3に示した。
あり、表3において、ホスホン酸(塩)又は重合りん酸
(塩)については、添加量は「mg−P/L」で示して
ある。
0) PAH :アクリル酸とヒドロキシエチルメタアクリレ
ートとの共重合体(アクリル酸:ヒドロキシエチルメタ
アクリレート(モル比)=85:15、分子量350
0) PAHA:アクリル酸とヒドロキシアリロキシプロパン
スルホン酸との共重合体(アクリル酸:ヒドロキシアリ
ロキシプロパンスルホン酸(モル比)=85:15、分
子量3000)
おいて、スケール防止剤の使用により、軟水器からの硬
度成分のリークが起きた場合において、炭酸カルシウム
の析出、沈殿を防止すると共に、金属の腐食の増大を抑
制することができる。
系)における本発明の適用 空調設備用冷却水系に、本発明の方法を適用して3ケ月
間運転を行った。
Na型陽イオン交換樹脂で処理して硬度成分を除去し、
表4に示す水質の軟水としたものを補給水として給水す
ると共に、ブロー水量を低減し、表5に示す水収支及び
表4に示す循環冷却水水質となるような条件で運転し
た。なお、冷却水中には、表6に示す水処理薬品をそれ
ぞれ表6に示す添加濃度となるように添加した。
び銅の試験片を冷却塔下部水槽に浸漬し、30日間にわ
たって腐食速度を調べたところ、表7に示す如く、問題
となるような腐食は起こらなかった。
ンデンサーの冷却水側を開放して点検したが、腐食もス
ケールの付着も認められなかった。
した結果、良好な腐食防止及びスケール防止効果が確認
された。
%に低減され、本発明適用前(濃縮倍数2.5倍)の約
30%にまで減少でき、用水の節減が図れた。
却水系の防食・防スケール方法によれば、ブロー水量を
低減し、冷却水系の高濃縮運転を実施して用水の節減を
図った上で、薬品を使用せずに、或いは最小必要限度の
薬品の使用により、腐食防止とスケール防止を達成する
ことができる。このため開放循環冷却水系(冷却塔系)
において、 冷却排水の環境への影響を極力低減することができ
る。 節水を図ることができる。 薬剤コストが低減される。 といった作用効果のもとに、配管,熱交換器などの金属
の腐食を防止し、また、熱交換器の伝熱面に腐食生成
物,スケールなどが付着、沈積することによって生じる
伝熱阻害、流量低下などの障害を防止して、低コストに
て安定かつ効率的な運転を行える。
Claims (5)
- 【請求項1】 開放循環冷却水系の熱交換器や配管など
の金属の腐食を防止すると共に、伝熱面への炭酸カルシ
ウムなどのスケールの付着を防止する方法において、該
冷却水系に供給する補給水の硬度成分を除去すると共に
該冷却水系から排出するブロー水量を減少させて、該冷
却水系の循環冷却水の総アルカリ度が500mg−Ca
CO3 /L以上、pHが9.0以上となるように濃縮倍
数を調整することを特徴とする開放循環冷却水系の防食
・防スケール方法。 - 【請求項2】 請求項1の方法において、さらに、前記
冷却水系に対しスケール防止剤として、次の群から選ば
れる1種又は2種以上を添加することを特徴とする開放
循環冷却水系の防食・防スケール方法。 ホスホン酸及び/又はその塩、 重合りん酸及び/又はその塩、 (メタ)アクリル酸及び/又はその塩で構成される重合
体、 (メタ)アクリル酸及び/又はその塩と他の二重結合を
有する単量体との共重合体。 - 【請求項3】 請求項2の方法において、前記スケール
防止剤として、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ヒ
ドロキシエチリデンジホスホン酸塩、ホスホノブタント
リカルボン酸及びホスホノブタントリカルボン酸塩より
なる群から選ばれる1種又は2種以上を、冷却水中に
0.05〜20mg−P/Lの濃度で添加することを特
徴とする開放循環冷却水系の防食・防スケール方法。 - 【請求項4】 請求項2の方法において、前記スケール
防止剤として、トリポリりん酸、トリポリりん酸塩、ヘ
キサメタりん酸及びヘキサメタりん酸塩よりなる群から
選ばれる1種又は2種以上を、冷却水中に0.1〜20
mg−P/Lの濃度で添加することを特徴とする開放循
環冷却水系の防食・防スケール方法。 - 【請求項5】 請求項2の方法において、前記スケール
防止剤として、ポリ(メタ)アクリル酸及び/又はその
塩、(メタ)アクリル酸及び/又はその塩とヒドロキシ
エチル(メタ)アクリル酸及び/又はその塩との共重合
体、並びに、(メタ)アクリル酸及び/又はその塩とヒ
ドロキシアリロキシプロパンスルホン酸及び/又はその
塩との共重合体よりなる群から選ばれる1種又は2種以
上を、冷却水中に0.1〜50mg/Lの濃度で添加す
ることを特徴とする開放循環冷却水系の防食・防スケー
ル方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25243095A JP3928182B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 開放循環冷却水系の防食・防スケール方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP25243095A JP3928182B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 開放循環冷却水系の防食・防スケール方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0994598A true JPH0994598A (ja) | 1997-04-08 |
JP3928182B2 JP3928182B2 (ja) | 2007-06-13 |
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ID=17237264
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25243095A Expired - Fee Related JP3928182B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 開放循環冷却水系の防食・防スケール方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3928182B2 (ja) |
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