JPS602610B2 - 冷却水漏洩検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷却水の排水中に溶解している溶存ＣＯの量を
測定して該水中の溶存ＣＯの量（濃度）により冷却水の
外部ねの漏洩、ひいては冷却装置の破損を検知する方法
に関するものであり、とくに冷却装置から排出される排
水に同伴されて出て来る冷却水中に気泡（ガス）状とな
って存在しているＣＯガス量の測定をするのではなくし
て、あくまでも冷却水中に溶解している溶存ＣＱ量（Ｃ
Ｏは水溶液１０印ｈそ中に２．３ｈクー２０午０一溶解
する）を定量分析、即ちガスクロマトグラフを利用して
再現性のよい測定を行う方法である。

これによって、微小な装置破損をも早期に検知すること
ができる。従来、ＣＯガスが多量に存在している高圧、
高温の環境下で使用される内部に冷却水を流している冷
却装置、例えば高炉用ステーブのような冷却装置の冷却
水の外部（高炉内）への漏洩を検知する方法として、種
々の手法が多くの文献に提案されているが、技術的構想
に止まるものが多く、また実用化されているものでも検
知精度の劣るもの、あるいはその操作が複雑なものが多
く、代表的なものをまとめると次のような方法がある。

【１１ 冷却水の給水側と排水側との流量差による検知
法。‘２１ 冷却水の給水側と排水側との圧力差または
温度差の変動、冷却水中の異状音の発生、ステーブの給
水側に設置された大気開放の水管において給水を止めた
場合の水柱の高さの変動、ステープの発生蒸気量と給水
量との関係、湿潤によって電気伝導度の変る特殊センサ
ーの設置、その他、冷却水中にＮａＯＨのような非気化
性物質を混入して濃度変化の測定による検知法。

‘３１ 高炉炉内ガス中の日２成分の分析によるか、ま
たは炉内ガスを炉壁から取り出し着火して日２の焔色に
よる判断、あるいは冷却管内部に設けられた２組の摺動
パッキングを移動しながら漏洩部からの炉内ガスを採取
して破損を検知する方法。

（４’排水を肉眼で、あるいは容器に補集して、排水中
のＣＯガスの混入を調べて破損を検知する方法。

‘５’冷却水を系統毎に切り替えて俺集し、水分機器内
で空気やＮ２ガス等と混和させ、冷却水中に混在するＣ
ＯガスまたはＣ０２ガス成分の測定による検知法。

■ 冷却水排出側のガス検知手段により、炉内ガスの排
水に捲込まれて泡状に混入して排出されるＣＯガスを検
出して破損を検知する方法。

上記検知方法のうち、 、１の、給水側と排水側との流
水量の差による方法が最も信頼性が高いが、漏洩初期に
見られる微少な漏水の検知が難しいこと、さりこは冷却
水系統の多数な設備では装置が大規模になる欠点がある
。上記２および３の検知方法ひついては、検知力での難
点、実施の困難性、また検知器の保全に非Ｚ常な配置を
要するなど実用性に乏しい。

４および５は比較的に実用化されている実施例の多い方
法であるが、４に関しては検知までの時間や人手を要す
ることと、微小な破損の検知が難しくまた検知の自動化
に困難性があるなどの欠点がある。

これに対し５は自動検知が可能であるなどの優れた点が
少なくないが、混和させるガスや水分離器における定量
性に問題があり、かつ冷却水の漏洩初期の微小な破損の
検知について信号ノノィズ比が悪く、検知感度の劣るこ
とは免がれず、感度を良くしようとすれば謀検知が多く
なってしまう。６については具体的な方法の記載や実用
化の例がないので評価はできないが「 ５と大体同程度
の効果と考えられる。

一般に云って、比較的微小な破損を検知できる手法は、
４〜６１こ共通して示されている排水中のガス成分を検
出することであると云われるが「混入するガスをそのま
ま分析するのでは良い再現性は得られない。

気泡の存在する部分を採取すればガス含有率は極端に上
昇し、気泡のない部分を採取する場合との差が著しくな
るからである。本発明は従来方法の上記問題点に鑑みて
、排水中に気泡ガスとして同判されているＣＯガス量を
測定するものではなく、溶存ＣＯ量を測定するものでか
る。従来方法、のように排水中の気泡を分析することは
、溶解度を超えて混入してくる冷却水に同伴された所謂
ガス体ＣＯの測定を意味することになるから、溶存量そ
のものの測定に比して感度、迅速性で劣る。即ちステー
ブなどで破損が生じると、冷却水の炉内への流入と交換
的に炉内ガスが冷却水に混入するが、その時ガスはへン
リーの法則などで規制される量まで冷却水中に溶解し、
破損が大きく混入ガス量が多くなるに及んで、ガスは気
泡となって水と分離される。これに対し本発明は、破損
が未だ微小な初期におけるＣＯが冷却水中に溶解する段
階でその溶解程度を考慮して破損漏洩を検知するように
した方法である。この点、上記溶解度を超えて排水中に
帯同する劾炊体ＣＯを対象とする従来法とは根本的に異
なる。とくに「高炉内は高温、高圧であるから、上記へ
ンリ−の法則における溶解度は温度と圧力に影響されて
増大する傾向があり「 これが従釆技術の感度、応答性
の悪さとなっているが本発明ではこうした問題点がこと
ごとく解消される。上述のような要請に応えるものとし
て、本発明は、多量のＣＯガスが存在する環境に接して
使用される冷却装置についてのその内部に通水している
冷却水の外部への漏洩を検知する方法において、該冷却
水排水の一部をサンプリングしてその中に溶解している
溶存ＣＯ量を測定し、その港存ＣＯの濃度によって冷却
水の漏洩有無を判定することを特徴とする冷却水漏洩検
知方法を採用することによって、上記従来技術の問題点
を克服するようにしたのである。以下に「本発明の好適
実施態様として、高炉に薮遣したステーブを冷却装置と
した例で、本発明について説明すれば、高炉の通常操業
時の内圧力は３〜４通常ｋｇ／の程度であり、冷却水圧
力とほぼ同程度と云ってよい。

それ故ステーブ等の冷却手段に破損が生じ炉内に漏水が
ある場合ｔそれと交換的に炉内ガスが冷却水中に混入し
、温度と圧力で定まる量まぜ溶解する。表−１ 溶債比率 表一１の川こ水に対するＣＯとＣ０２の溶解度、２に大
気中に含まれる比率、３に高炉ガス中の含有率が示され
ている。

冷却水の漏洩量の少ない範囲では、冷却水に混入したガ
スの全量が溶解し「 またへンリーの法則に従って「各
々のガスの溶解量はそのガスの溶解度と分圧とを乗じた
ものになる。

すなわち表−１の３の値に、亀の数値を乗じた量が冷却
水への最大溶解量で、それ以下の量では冷却水流量が一
定ならば、溶解量な混入してくる炉内ガスの流量に比例
する。おの溶存量は、その冷却水が他の気体に遭遇しな
い限り一定であり、従ってこの値を測定することにより
漏洩の有無ならびに破損の大小を判断することができる
。第１図は流水中に模擬的にＣＯガスを打ち込んで、そ
の溶存量と打込み量とを比較したものであり、両者に比
例関係のあることがわかる。

また冷却水が漏洩していない場合の水は、大気＊とだけ
接触していると考えれば良く、技大溶存量は一１の２に
１を乗じたものとなる。

冷却水漏洩の有無を検出する場合は、漏洩していない場
合の溶存ガス量との差が大きい程謀測定のおそれが少な
いので、表−１の３／２がその評価の指数となる。

すなわちＣＯ 成分の場合 ０．２〜０．４×１びＣ
Ｑ成分の場合 ０．３〜０．７×１ぴとなり、ＣＯ成
分の溶解量を測定する方が圧倒的に有利であることを示
している。

泰一２ 表−２は各種の水について測定した例であり、破損のな
いステーブ冷却水１，２および水道水５，６と冷却水の
漏洩を生じた３，４とのＣＯ溶存量の比較から、ＣＯガ
ス溶存量の測定による破損の部の検知力は充分であるこ
とが確認された。

発明者らの実験によれば、本発明の溶存ＣＯ量測定によ
るステーブ破損の検知方法では、操業者が排水中の気泡
を目視で発見してステープの破損を知った時よりも、約
６餌時間に既に発見されていたことが判明した。本発明
の方法および装置の構成を具体的な実施態様の図面に塞
いて詳細に説明する。

第２図はステーブの破損検知装置の構成図の一例を示し
たものである。１５は高炉、１１ａ〜１１ｉはステ−ブ
、１０はへッダー（図示なし）からの冷却水給水管、１
２は排水管、１３は排水樋を夫々示している。

排水樋１３への排水管１２の途中からサンプリング配管
１４で排水の一部を採取し、流路の切替えを行なうスキ
ャナー１により逐時フィルター２へ送られる。

この種のスキヤナーには実願昭５３一触０５９号記載の
高炉冷却管路の破損検知用集水切替装置などは最適であ
り本実施例にも使用した。フィルター２で清浄化された
サンプリング水は溶存ＣＯ計３で溶存ＣＯ量が測定され
、その測定値は記録計６に記録される。スキャナー１、
および溶存ＣＯ計３のコントローラ４は、シーケンス制
御装置５により制御されて、流路の切替えと溶存ＣＯ量
の測定とを同期させて、記録計６上にサンプリング位置
と測定値とを記録させる。

また７は分析のために必要なキャリャガスのＮ２，Ｅ２
ガスであり、９は全装置が正しく動作しているか否かを
チェックするためのチェック用のＣ０２７％程度の標準
ガスである。

キャピラリー（１／１６″）８の入と出の圧力差を制御
することにより、ステーブの途中に一定流量のＣＯガス
を溶け込ますことができ、その流路に正しい指示が現わ
れるか否かをチェックすることができる。なおスキャナ
ー１は３方弁ｌｄによって機能を変えることができる。
すなわち通常はｌａ側の流路が下流に連結されていて、
ｌｃの動きでサンプリングを切替えるが、ｌｄを別方向
に変えることによって、ｌｂ側の流離が下流に連結され
る。この場合ｌｃが選択しているもの以外の流路の平均
をサンプリングすることになる。次に漆存ＣＯ計３の機
能の一例を説明する。

第３図は溶存ＣＯ計の原理を示した説明図である。Ａは
排水の一部を採取したサンプル水を示し、通常はサンプ
リング弁Ｓ，が点線の流路を造ることによりホ→へ→計
量管Ｅ→ハ→二と循環して系外に排出される。第２図の
シーケンス制御装置５からの信号でサンプリング弁Ｓ，
は実線の流路をつくるように切替えられると、キヤリヤ
ガスはＢ→ト→チ→イ→へ→計量管Ｅ→ハ→口と流れて
計量管Ｅに貯えられている一定量のサンプル水を脱気槽
Ｆに送り出す。

サンプル水中に溶解していたＣＯはキヤリヤガスによっ
て完全に追い出されて、カラムＧに導かれる。カラムＧ
以降は通常のガスクロマトグラフと全く同じ構成で、こ
こではＣＯ成分とＣ０２成分をカラム中の移動速度の差
により完全に分離し、ＣＯ成分のみをメタンコンバータ
日およびＦｍ検出器１に送って定量分析する。ＣＯ成分
がカラムＫを通った時点で、力ラム切換弁Ｓ２とＳ３が
切り換わり、キャリャーガスが８→ル→ヲ→カラムＧ→
脱気槽Ｆ→口→イ→チ→リ→ペントＤと流れることによ
り、被測定水やガスが完全に系外に追い出される。力ラ
ム切襖弁Ｓ２，Ｓ３並びにカラムＧ，Ｊ，Ｋ？ メタン
コンバータ日およびＦＩＤ検出器１の動作や機能は通常
のガスクロマトグラフと全く同じであるので省略する。
本溶存ＣＯ計の特徴はサンプル水が計量管で定量採取さ
れることと脱気槽によって完全にばつ気されりことであ
り、このために再現性のよい定量分析が可能となる。

第１図はその試験の結果の一例であり、第２図のキャピ
ラリーの入と出の間の差圧△Ｐ＝Ｐ，一Ｐ２を３段階に
調節して溶存量を模擬的に変化させ本測定装置で分析し
た結果、打込みＣＯガス差圧とＣＯの港存量とには比例
関係のあることが「第１図における溶存ＣＯ量の推移で
示されている。次に本発明の方法と菱層を使用してステ
ープ破損の検出をした実施例について説明する。

実施例 本発明の装置を第５図の説明図のように操業中の高炉の
ステープに適用し、溶存ＣＯ量を測定している１笹流路
の中の１本の流路が〜実際に破損した際の記録を第４図
に示した。

第４図で時間軸上に上向矢印を記したところが、破損し
たステープをスキャナー１がサンプリングしている時点
であって、２月１３日１虫時頃に溶存ＣＯ量が増加して
いることがわかる。その後ＣＯ漆存量は増減を繰り返し
、２月１５８１母時以降は常に２０他ｐｂ以上を指示し
破損が進展したものと考えられる。２月１６日３時には
作業員がステーブの破損を発見して、同日１観戦こ処置
を行なったのでＣＯ溶存最も急激に低下したことを示し
ている。

この例でま作業員の発見よりも約６■時間先行して、本
発明の検知装鷹はステープの破損を発見していて、本装
置の有効性を如実に示している。また表山２は種々の冷
却水に本装置を適用した場合の測定結果であって、３と
４の冷却水漏洩のあるガスに対し、感度よく検知してい
ることが示されていることは前にも記載した通りである
。

本発明の方法および装置は、高炉の羽口やステーブなど
のようなＣＯガスと接触する冷却手段で、冷却水圧力に
比して炉内ガスの圧力が著しくは低くない場合には、す
べてに適用可能であり、再現性がよく、感度が高くかつ
信号／ノイズ比がよくしかも設備的にも簡単である。さ
らには、感度が高いため複数の冷却水流路の測定を一括
しても充分な検知能力を有するため平常は一括流路につ
いて監視し、異状を発見した場合に個別流路のＣＱ量を
測定して破損を生じた流路に対して処置をすればよいな
ど、従来の検知方法および袋鷹とは比較にならぬ程すぐ
れた発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣＯガスの打込量と溶存ＣＯの関係を示すグラ
フ「第２図は実施例の構成図「第３図は溶存ＣＯ計の原
理説明図、第４図はステーブ破損時の溶存ＣＯ量の変動
を示す実測記録図、第５図は第４図に記録した実施例の
説明図である。 １…スキヤナー、１′…エアシリンダー、２…フィルタ
ー、３・・・溶存ＣＯ計、４・・・コントローラ、５・
・・シーケンス制御装置、６…記録計、７…キヤリヤガ
ス、ＦＩＤ用日２ガス、、８・・・キヤピラリ−、９・
・・標準ガス、１０・・・ステーブ給水管、１１ａ〜１
１ｉ・・・ステーブ、１２・・・排水管、１３・・・排
水樋、１４…サンプリング配管、１５…高炉、ｌａ，比
，ｌｃ，ｌｄ・・・３方弁、Ａ・・’サンプル水、Ｂ・
・・キャリヤガス、Ｃ，Ｄ・・・ベント、Ｅ・・・計量
管、Ｆ・・・脱気槽、Ｇ，Ｋ，Ｊ・・・カラム、日・・
・メタンコンパ−夕、１・・・ＦＩＤ検出器、Ｓ，，Ｓ
２，Ｓ３・・・切換え弁、Ｌ・・・各ステーブからの流
路、Ｍ・・・サンプリング装置。 第１図 第５図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多量のＣＯガスが存在する環境に接して使用される
   冷却装置についてのその内部に通水している冷却水の外
   部への漏洩を検知する方法において、該冷却水排水の一
   部をサンプリングしてその中に溶解している溶存ＣＯ量
   を測定し、その溶存ＣＯの濃度によって冷却水の漏洩有
   無を判定することを特徴とする冷却水漏洩検知方法。