JPH10325508A - ボイラの運転方法並びに亜硫酸系脱酸素剤の注入方法およびその組成物 - Google Patents

ボイラの運転方法並びに亜硫酸系脱酸素剤の注入方法およびその組成物

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JPH10325508A JP9363539A JP36353997A JPH10325508A JP H10325508 A JPH10325508 A JP H10325508A JP 9363539 A JP9363539 A JP 9363539A JP 36353997 A JP36353997 A JP 36353997A JP H10325508 A JPH10325508 A JP H10325508A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラの水管などに発生する腐食を効果的に
抑制する。 【解決手段】 ボイラ缶水中の硫酸イオンＳＯ4 2-の濃
度を５００ppm 以下に調節するボイラの運転方法であ
り、ボイラ供給水の残留溶存酸素濃度を２〜４ppmとす
る亜硫酸系脱酸素剤の注入方法。そして、Ｎａ2 Ｓ
Ｏ3 ，Ｋ2 ＳＯ3 ，ＮａＨＳＯ3 およびＫＨＳＯ3 のう
ちの少なくともいずれか１つを３〜３０重量％，ＮａＯ
ＨまたはＫＯＨを１〜２０重量％，ソルビン酸カリウム
を０．２〜２重量％およびＣｏＳＯ4 を５〜５００ppm
含む亜硫酸系脱酸素剤組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ボイラの水管等
に発生する腐食の抑制に関するもので、より詳細には、
ボイラの缶水中の硫酸イオンＳＯ4 2-の濃度を調節する
ボイラの運転方法に関するものであり、またボイラへの
供給水に添加する亜硫酸系脱酸素剤の注入方法およびそ
の組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、ボイラの運転中は、供給水の
中に含まれる重炭酸イオンの熱分解による水酸化物イオ
ンの生成と、蒸発によるボイラ水の濃縮に伴い、水管内
の水，すなわち缶水のｐＨが上昇する。ところで、貫流
ボイラにおいては、缶体内の水循環がないため、水管の
上部と下部では缶水の濃縮度に差が生じ、水管の上部で
は缶水のｐＨが大分上昇するが、水管の下部では缶水の
ｐＨがあまり上昇せず、供給水のｐＨとほぼ同値の水質
となる。一般に、ボイラの水管の材質としては炭素鋼が
使用されているが、炭素鋼は、酸素を含んだ中性付近の
水中では腐食し易い。そこで、ボイラの水管理では、供
給水中の溶存酸素を取り除き、缶水のｐＨを高める操作
を行う。ＪＩＳにおけるボイラ缶水の水質管理では、缶
水のｐＨを１１〜１１．８付近に調節して管理すること
になっており、この辺りを適正なｐＨとすれば、水管の
下部ではｐＨが適正値よりも低いということになる。し
たがって、貫流ボイラにおいては、水管下部において腐
食が進行し易い。この腐食を防止するために、ボイラへ
の供給水に薬剤を注入している。従来から使用されてい
る薬剤は、その含有している成分により、大きく２種類
に大別される。１つは、皮膜形成型薬剤と呼ばれるもの
で、これは水管内壁の表面に防食皮膜を形成して、防食
作用を発揮する薬剤である。また、２つ目は、脱酸素型
薬剤と呼ばれるもので、これは腐食の要因となる供給水
中の溶存酸素を除去して腐食を防止する薬剤である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、過去のボイ
ラの水管理に関する文献では、溶存酸素、低ｐＨ（適正
なｐＨより低いｐＨでのボイラの運転）および有害イオ
ン（たとえば、塩化物イオンＣｌ- や硫酸イオンＳＯ4
2-）が腐食の主たる原因として取り上げられている。し
かし、それぞれの腐食に与える影響度合いが定性的にし
か調査されておらず、明確でなかった。また、腐食を効
果的に防止するには、前記皮膜形成型薬剤が良いのか、
あるいは前記脱酸素型薬剤が良いのかが明確でなかっ
た。
【０００４】そこで、発明者らは、これまでボイラの腐
食の効果的な低減をねらって腐食実験を行ってきた。そ
の結果、前記皮膜形成型薬剤は、一般に、その防食効果
がｐＨに大きく影響され、低ｐＨ域，すなわちｐＨ＝７
〜９においては充分な防食効果が期待できないことが明
らかになった。つまり、貫流ボイラの水管下部において
は、防食効果が充分でないことが判明した。一方、前記
脱酸素型薬剤について、同様の腐食実験を行った結果、
以下のことが判明した。すなわち、脱酸素剤として、ア
スコルビン酸，エリソルビン酸，ＭＥＫＯ（メチルエチ
ルケトオキシム），ヒドラジンおよび亜硫酸塩を選定し
て実験を行った結果、これらの防食性は、前記皮膜形成
型薬剤と異なり、ｐＨにあまり依存せず、貫流ボイラの
水管下部での水質（低ｐＨ域）でも優れた防食効果があ
ることが分かった。また、これらの脱酸素剤のうち、最
も防食効果の高いのは亜硫酸塩であった。これにより、
亜硫酸塩の脱酸素剤としての優位性は確認されたが、反
面、つぎのような欠点が潜在的に存在することが分かっ
た。それは、亜硫酸イオンＳＯ3 2-が水中の溶存酸素と
反応した後に生成する硫酸イオンＳＯ4 2-の悪影響であ
る。硫酸イオンＳＯ4 2-は、水中において炭素鋼の表面
に生成する皮膜（防食皮膜）を破壊し、腐食を促進する
作用がある。ボイラの缶水は、蒸発に伴って濃縮するた
めに、硫酸イオンＳＯ4 2-も濃縮し、その濃度が大きく
なれば、腐食に及ぼす影響も無視できなくなる。この発
明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、亜硫酸系
脱酸素剤を使用して、効果的に腐食を抑制することを目
的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記の問題
点に鑑み、発明者らが多くの研究および実験を行った結
果完成したもので、請求項１に記載の発明は、ボイラ缶
水中の硫酸イオンＳＯ4 2-の濃度を５００ppm 以下に調
節することを特徴としており、また請求項２に記載の発
明は、ボイラ供給水中の残留溶存酸素濃度を２〜４ppm
とすることを特徴としており、さらに請求項３に記載の
発明は、亜硫酸系脱酸素剤の組成物であり、Ｎａ2 ＳＯ
3 ，Ｋ2 ＳＯ3 ，ＮａＨＳＯ3 およびＫＨＳＯ3 のうち
少なくともいずれか１つを３〜３０重量％，ＮａＯＨま
たはＫＯＨを１〜２０重量％，ソルビン酸カリウムを
０．２〜２重量％およびＣｏＳＯ4 を５〜５００ppm 含
むことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】この発明は、ボイラの缶水中の硫
酸イオンＳＯ4 2-の濃度を５００ppm 以下に調節するこ
とにより、硫酸イオンＳＯ4 2-による腐食を抑制する。
この腐食抑制効果は、硫酸イオンＳＯ4 2-の濃度を３０
０ppm 以下に調整すると、さらに顕著な効果となる。
【０００７】これまでに発表された文献では、硫酸イオ
ンＳＯ4 2-が多くても、脱酸素が充分であれば腐食は起
こらないと言われている。これらの文献の腐食データの
中で、酸素の有無について、その濃度が表記されていな
いので、「酸素有」というのが何ppm であるか、不明確
である。しかし、今回の発明者らの実験によって、「酸
素をすべて取り除こうとして多量の亜硫酸塩を注入し、
結果として多くの硫酸イオンＳＯ4 2-を生成する」より
も、「多少酸素が残っていても、硫酸イオンＳＯ4 2-が
少ない」方が、腐食量が小さいことが判明した。すなわ
ち、亜硫酸系の脱酸素剤を注入した後の供給水中の溶存
酸素濃度が２〜４ppm の範囲内であれば、腐食が抑制さ
れる。通常、亜硫酸系の脱酸素剤は、処理しようとする
水の溶存酸素濃度の当量以上添加されるが、この発明に
おいては、当量以下の添加を行い、結果として硫酸イオ
ンＳＯ4 2-をそれほど増加せずに、溶存酸素を２〜４pp
m残留させて防食を行う。
【０００８】この発明において、亜硫酸系脱酸素剤とし
て代表的なものは、亜硫酸ナトリウムＮａ2 ＳＯ3 ，亜
硫酸カリウムＫ2 ＳＯ3 ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨ
ＳＯ3 および亜硫酸水素カリウムＫＨＳＯ3 等が挙げら
れる。これらの亜硫酸系脱酸素剤は、少なくともいずれ
か１つを用いるものであるが、実施に応じて２つ以上用
いてもよい。ボイラに使用される薬剤としては、さらに
防食性能を高めるために、ｐＨ調整剤として水酸化ナト
リウムＮａＯＨおよび水酸化カリウムＫＯＨ等を添加
し、またスケール分散剤としてポリアクリル酸塩やポリ
マレイン酸塩等を適宜添加する。また、ソルビン酸カリ
ウムは、薬剤保存時の脱酸素剤の安定剤として作用し、
さらに硫酸コバルトＣｏＳＯ4 は、薬剤使用時の反応触
媒として作用する。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の具体的実施例について詳細
に説明する。なお、以下の説明においては、ボイラおよ
び関連機器の図示を省略して説明する。
【００１０】この発明は、ボイラへの給水ラインの途中
に、薬剤を注入する薬注装置を備えたボイラに好適に実
施できるものである。この薬注装置の薬液タンクには亜
硫酸系の脱酸素剤を含んだ薬剤が貯留され、さらに防食
性能を高めるために、ｐＨ調整剤，たとえば水酸化ナト
リウムＮａＯＨや水酸化カリウムＫＯＨ等が添加されて
いる。ボイラの運転が開始されると、給水ライン中に備
えた給水ポンプが作動し、ボイラへ水を供給する。この
給水と同時に、前記薬注装置が作動して薬剤の注入を行
う。
【００１１】さて、注入された薬剤に含まれる亜硫酸系
の脱酸素剤は、供給水の中に含まれている溶存酸素と反
応し、供給水中の溶存酸素濃度を減少させ、また亜硫酸
イオンＳＯ3 2-は反応後、硫酸イオンＳＯ4 2-に変化す
る。一方、ボイラの缶水は、運転時間の経過とともに次
第に濃縮していくため、前記硫酸イオンＳＯ4 2-も濃縮
していく。
【００１２】ここで、この発明をさらに詳細に説明す
る。発明者らが解析した亜硫酸系脱酸素剤を注入したボ
イラ（継続的に水質管理をしていたボイラで、一定期間
内に腐食により破損したボイラ）のフィールドデータに
よれば、缶水中の硫酸イオンＳＯ4 2-濃度が５００ppm
のところを境にして、それ以上ではボイラの破損が発生
しており、それ以下では破損が発生していないことが判
明した。また、前記フィールドデータによれば、腐食速
度がゼロになるのは、缶水中の硫酸イオンＳＯ4 2-濃度
が約３００ppm と推定される。したがって、缶水中の硫
酸イオンＳＯ4 2-濃度を約３００ppm 以下で管理するこ
とにより、効果的に腐食を抑制することができることを
知見した。
【００１３】つぎに、防食効果の具体的実験例について
説明する。まず、ボイラに亜硫酸イオンＳＯ3 2-と水酸
化ナトリウムＮａＯＨを添加した軟水（硬度：１ppm 以
下）を供給し、一定時間運転を行った。そして、ボイラ
の伝熱部の腐食量を測定した。この結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１から明らかなように、ＤＯ＝２〜４pp
m までＳＯ3 2-を注入したケース（すなわち、注入条件
ＩＩ）が、ＤＯ≒０ppm まで注入したケース（すなわ
ち、注入条件Ｉ）よりも優れた防食効果がある。
【００１６】つぎに、この発明に係る亜硫酸系脱酸素剤
の組成物について説明する。ここにおける説明は、ボイ
ラ供給水の残留溶存酸素濃度を２〜４ppm に調整するた
めに好適な配合例を示すものである。まず、この発明に
おいて、主として用いられる脱酸素剤（以下、「主脱酸
素剤」と云う）について説明する。この発明における主
脱酸素剤として、亜硫酸ナトリウムＮａ2 ＳＯ3 ，亜硫
酸カリウムＫ2 ＳＯ3，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳ
Ｏ3 および亜硫酸水素カリウムＫＨＳＯ3 のうち少なく
ともいずれか１つを選択する。この主脱酸素剤と、水酸
化ナトリウムＮａＯＨまたは水酸化カリウムＫＯＨと
は、ボイラ薬品として調整した場合には、両者の薬剤
（水溶液）の溶解度が決まっているため、配合割合はあ
る範囲に限定される。したがって、この発明において
は、ボイラ給水中の残留溶存酸素濃度を２〜４ppm とす
るためには、薬剤を希釈して使用するので、前記主脱酸
素剤は、３〜３０重量％含む必要がある。
【００１７】つぎに、前記主脱酸素剤以外に添加する成
分について説明する。まず、水酸化ナトリウムＮａＯＨ
または水酸化カリウムＫＯＨは、ボイラに供給されるＭ
アルカリ度により、その濃度が決定されるが、前記主脱
酸素剤との濃度との関連で、薬剤中１〜２０重量％含ま
れることが望ましい。また、ソルビン酸カリウムは、前
記主脱酸素剤の保存安定剤として用いられ、前記主脱酸
素剤の配合割合に対応しており、０．２〜２重量％含ま
れることが望ましい。そして、硫酸コバルトＣｏＳＯ4
は、前記主脱酸素剤と溶存酸素との反応時の触媒として
作用し、その濃度は、前記主脱酸素剤の配合割合に対応
しており、５〜５００ppm 含まれることが望ましい。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ボイ
ラ缶水中の硫酸イオンＳＯ4 2-濃度を５００ppm 以下に
管理することにより、ボイラに発生する腐食を効果的に
抑制することができる。また、亜硫酸系脱酸素剤を注入
することにより、ボイラ給水中の残留溶存酸素濃度を２
〜４ppm とするので、腐食の進行を抑制することができ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボイラ缶水中の硫酸イオンＳＯ4 2-の濃
    度を５００ppm 以下に調節することを特徴とするボイラ
    の運転方法。
  2. 【請求項２】 ボイラ供給水の残留溶存酸素濃度を２〜
    ４ppm とする亜硫酸系脱酸素剤の注入方法。
  3. 【請求項３】 Ｎａ2 ＳＯ3 ，Ｋ2 ＳＯ3 ，ＮａＨＳＯ
    3 およびＫＨＳＯ3のうちの少なくともいずれか１つを
    ３〜３０重量％，ＮａＯＨまたはＫＯＨを１〜２０重量
    ％，ソルビン酸カリウムを０．２〜２重量％およびＣｏ
    ＳＯ4 を５〜５００ppm 含むことを特徴とする亜硫酸系
    脱酸素剤組成物。
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