WO2006109546A1

WO2006109546A1 - 水処理剤および水処理方法

Info

Publication number: WO2006109546A1
Application number: PCT/JP2006/306064
Authority: WO
Inventors: Junichi Nakajima; Takanari Kume; Yasuo Nogami; Isamu Mekata
Original assignee: Miura Co., Ltd.
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2006-10-19
Also published as: KR20070116022A; CA2603426A1; CN101151400A; JP2006274427A

Abstract

ボイラ水管の伝熱面の全面腐食と局部腐食を防止するとともに、優れた伝熱特性を得ることができるようにするために、水を主成分とし、ボイラ水管の伝熱面に皮膜を形成する皮膜形成剤と、脱酸素剤と、スケール抑制剤と、ｐＨ調整剤とにより前記水に配合した水処理剤を構成し、この水処理剤をボイラ給水に注入してボイラ水管の伝熱面の腐食防止とスケール抑制とをバランスよく行う。これにより、ボイラ水管の伝熱面に腐食を抑制できる皮膜が皮膜形成剤により形成され、ボイラ給水中の溶存酸素は脱酸素剤により除去され、さらにボイラ水管の伝熱面のスケーリングはスケール抑制剤で防止され、ボイラ給水のｐＨはｐＨ調整されるので、ボイラ水管の伝熱面の全面腐食と局部腐食を防止するとともに、優れた伝熱特性を得ることができる。

Description

明細書水処理剤おょぴ水処理方法技術分野

本発明は、水処理剤および水処理方法に係り、特にボイラ水管の伝熱面の全面腐食と局部腐食を防止するとともに、優れた伝熱特性を得ることができる水処理剤およびこの永処理剤を用いる水処理方法に関する。背景技術

ボイラは、加熱用、発電用などのエネルギー供給設備として幅広く使用され、蒸気を生成する装置である。ボイラで蒸気を発生させる水管の内側表面部（ボイラ水管の伝熱面）は高温高圧の環境にあり、この伝熱面にはボイラへ供給された水（ボイラ給水）に含まれているカルシウムなどの成分がスケールとして付着（スケーリング）したり、ボイラ給水によって腐食したりする。

スケールが伝熱面に付着すると、このスケールによって熱の伝達が妨げられ、ボイラ効率等の伝熱特性が低下する。また、伝熱面が腐食すると、この腐食によってボイラ水管が破損し、このボイラ水管の破損によってはポイラの運転を停止する場合がある。

そこで、従来は、このボイラ水管の伝熱面におけるスケーリングゃ腐食を防止（抑制）するために、スケール抑制剤、 p H調整剤などの薬剤が水処理剤としてボイラ給水に添加されていた。しかし、従来の水処理剤は、ボイラ水管の伝熱面のスケーリング防止や腐食の防止のために個別的に用いられており、ボイラ水管の伝熱面のスケーリング防止と腐食防止とを同時にバランスよく行うことがむず力 ^¾し力²"つた。

すなわち、伝熱面のスケーリング防止を目的に水処理剤をボイラ給水に添加すると、伝熱面のスケーリングを防止することができても水管の伝熱面の腐食を防止することが充分ではなかった。一方、伝熱面の腐食防止を目的に水処理剤をボイラ給水に添加すると、伝熱面の腐食を防止することができても、伝熱面のスケーリングを防止することが充分ではなかった。

そのため、伝熱面のスケーリング防止と腐食防止を同時にバランスよく行うことができる水処理剤として、水分の影響により生じる伝熱面の腐食およびスケールの生成を抑制するために、シリカと p H調整剤と、スケール抑制剤とを含んでいるもので構成されている水処理剤が提案されている（日本特開 2 0 0 3— 1 5 9 5 9 7号公報参照）。

日本特開 2 0 0 3— 1 5 9 5 9 7号公報に記載の水処理剤は、ボイラ水管の伝熱面の腐食を防止するために、シリカ成分と p H調整剤によって、伝熱面に腐食防止用のシリカ層と鉄水酸化物層（たとえば、ォキシ水酸化鉄）を形成している。しかし、伝熱面に形成されたシリカ層と鉄水酸化物層の厚さが不充分であると、防食作用が発揮されないため、伝熱面に腐食が生じてしまう場合がある。

そして、この腐食生成物によって伝熱面が被覆されると、腐食生成物の熱伝導率が小さいため、ボイラの伝熱特性が悪くなるという問題がある。また、このシリカ層と鉄水酸化物層が伝熱面全体を略均一に被覆することができない場合には、伝熱面に局部腐食（孔食）を生じてしまうことがある。伝熱面が局部腐食されると、ボイラ水管を貫通する孔があく場合があり、この孔からボイラの炉内へ水漏れが生じるという問題がある。発明の開示

本発明の目的は、ボイラ水管の伝熱面の全面腐食と局部腐食を防止するとともに、優れた伝熱特性を得ることができる水処理剤およびこの水処理剤を用いる水処理方法を提供することにある。本発明の目的は、水を主成分とし、ボイラ水管の伝熱面に皮膜を形成する皮膜形成剤と、脱酸素剤と、スケール抑制剤と、 p H調整剤とが前記水に配合されていることを特徴とする水処理剤により達成される。

このように構成すると、ボイラ水管の伝熱面に腐食を抑制できる皮膜が皮膜形成剤により形成され、ボイラ給水中の溶存酸素は脱酸素剤により除去され、さらにボイラ水管の伝熱面のスケーリングはスケール抑制剤で防止され、ボイラ給水の p Hは p H調整されるので、ボイラ水管の伝熱面の全面腐食と局部腐食を防止するとともに、優れた伝熱特性を得ることができる。

前記皮膜形成剤は、シリカ、ケィ酸ナトリウム、ケィ酸力リウム、オルトケィ酸塩、ポリケィ酸塩のうちの少なくとも 1種又は 2 種以上からなる。

このように構成すると、ボイラ水管の伝熱面に腐食を抑制できる皮膜が、皮膜形成剤であるシリカ、ケィ酸ナトリウム、ケィ酸力リウム、オルトケィ酸塩、ポリケィ酸塩のうちの少なくとも 1種又は 2種以上から形成されるため、ボイラ水管の伝熱面の全面腐食と局部腐食をより一層防止するとともに、優れた伝熱特性を得ることができる。

前記脱酸素剤は、ビタミン Cおよびその塩、タンニン、糖類型脱酸素剤、エリソルビン酸およびその塩、亜硫酸塩のうちの少なくとも 1種又は 2種以上からなる。

ここで、脱酸素剤にビタミン Cおよびその塩などが用いられるのは、強い還元力によりボイラ給水に溶存している酸素を除去することができ、ヒドラジンのような毒性もないからである。溶存酸素が除去されたボイラ給水はボイラ水管の伝熱面に対し、腐食作用が小さくなる。

このように構成すると、ボイラ給水中の溶存酸素は、ビタミン Cおよびその塩、タンニン、糖類型脱酸素剤、エリソルビン酸およびその塩、亜硫酸塩のうちの少なくとも 1種又は 2種以上からなる脱酸素剤などの毒性のない脱酸素剤により除去されるため、ボイラ水管の伝熱面の全面腐食と局部腐食をさらに一層防止するとともに、優れた伝熱特性を得ることができる。

前記スケール抑制剤は、クェン酸、エチレンジァミン四酢酸およびその塩、ポリアクリル酸およびその塩、ポリマレイン酸およびその塩のうちの少なくとも 1種又は 2種以上からなる。

ここで、スケール抑制剤が用いられるのは、ボイラ水管の伝熱面に対しスケールが付着する（スケーリング）のを防ぐことができるからである。すなわち、このスケール抑制剤にクェン酸、ェチレンジアミン四酢酸およびその塩が用いられた場合には、ボイラ給水に含まれているカルシウムイオンやマグネシウムイオンは、このスケール抑制剤によってキレート化され、ボイラ水管の伝熱面に対しスケールとして付着することができなくなる。また、このスケール抑制剤にポリアクリル酸、ポリマレイン酸などが用いられた場合には、カルシウムイオンやマグネシウムイオンによって形成されたスケールの結晶核の成長が妨げられ、ボイラ水管の伝熱面に対しスケールとして付着することができなくなる。

このように構成すると、ボイラ水管の伝熱面のスケーリングは、クェン酸、エチレンジァミン四酢酸およびその塩、ポリアクリル酸およびその塩、ポリマレイン酸およびその塩のうちの少なくとも 1種又は 2種以上からなるスケール抑制剤で防止される。このように、ボイラ水管の伝熱面のスケーリングはスケール抑制剤であるェチレンジアミン四酢酸およびその塩などにより防止されるため、ボイラ水管の伝熱面の全面腐食と局部腐食を防止するとともに、より一層優れた伝熱特性を得ることができる。

前記 P H調整剤は、水酸化ナトリウム、水酸化力リゥムなどのアルカリ金属の水酸化物のうちの少なくとも 1種又は 2種以上からなる。ここで、この p H調整剤が用いられるのは、ボイラ水管の伝熱面の腐食を防止するために、ボイラ給水の p Hをアルカリ側へ調整するためである。

このように構成すると、ボイラ給水の p Hは水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物のうちの少なくとも 1種又は 2種以上からなる p H調整剤により p H調整される。このように、ボイラ給水の p Hは水酸化ナトリウムなどの p H調整剤により p H調整されるので、ボイラ水管の伝熱面の全面腐食と局部腐食を防止するとともに、優れた伝熱特性を得ることができる。

また、本発明の目的は、前記水処理剤を所定の濃度に調整する工程と、給水タンクに溶解しているシリ力濃度と溶存酸素量を検出する工程と、前記給水タンクへ供給される前記水処理剤の量を制御する工程とからなることを特徴する水処理方法により達成される。

このように構成することにより、ボイラ給水中のシリ力濃度や溶存酸素量に変動が生じた場合、ボイラ水管の伝熱面に皮膜を形成する皮膜形成剤と、脱酸素剤と、スケール抑制剤と、 p H調整剤とが配合され、所定の濃度に調整された水処理剤について、給水タンクへ供給する量を前記変動に対応して制御することができる。これにより、ボイラ給水中のシリ力濃度ゃ溶存酸素量に変動が生じた場合でも、水処理剤を所定の濃度に調整し、この濃度調整された水処理剤の給水タンクへの供給量を前記変動に対応して制御することにより、ボイラ水管の伝熱面における全面腐食と局部腐食を防止するとともに、優れた伝熱特性を得ることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施例 2に係る蒸気ボイラ装置の概略構成図

発明を実施するための最良の形態本発明は、水を主成分とし、ボイラ水管の伝熱面に皮膜を形成する皮膜形成剤と、脱酸素剤と、スケール抑制剤と、 p H調整剤とを前記水に配合する構成とすることによって実現される。

この水処理剤の皮膜形成剤には、シリカ（無水ケィ酸）、ケィ酸ナトリウム、ケィ酸カリウム、オルトケィ酸塩、ポリケィ酸塩などの公知のものが少なくとも 1種又は 2種以上用いられる。この皮膜形成剤は、ボイラ水管の伝熱面に吸着されて皮膜を形成し、ボイラ水管の伝熱面をこの皮膜で被覆するものである。この皮膜形成剤によって形成された皮膜は、ボイラ水管の伝熱面を覆うことによりバリヤ層（遮蔽層）として働き、腐食に対する保護皮膜として作用するため、この保護皮膜によって被覆されたボイラ水管の伝熱面は、腐食が抑制される。

また、この皮膜形成剤と共に用いられる脱酸素剤には、ビタミン Cおよびその塩、タンニン、糖類型脱酸素剤、エリソルビン酸およびその塩、亜硫酸塩などの公知のものが少なくとも 1種又は 2種以上用いられる。この脱酸素剤は、ヒドラジンのような毒性もなく、ボイラ給水に溶存している酸素を除去することができる。ボイラ給水に溶存している酸素は、酸化剤としてボイラ水管の伝熱面を腐食する作用がある。そのため、ボイラ給水に溶存している酸素が脱酸素剤によって除去されると、ボイラ給水中の酸化剤濃度は低くなるので、ボイラ水管の伝熱面における全面腐食が防止される。また、ボイラ給水に溶存している酸素が除去されると、ボイラ水管の伝熱面において酸素濃度の不均一性が小さくなるため、酸素濃淡電池が形成されにくくなり、ボイラ水管の伝熱面における局部腐食も防止される。ここで、本発明の実施形態に係る水処理剤によってボイラ水管の伝熱面の局部腐食が防止されることについて詳しく説明する。

一般に、ボイラ水管の伝熱面に腐食を抑制できる皮膜が形成されると、このボイラ水管の伝熱面に用いられる材料（たとえば、炭素鋼）はボイラ給水によって腐食されにくくなる。このボイラ水管の伝熱面に形成されている皮膜は、たとえばシリ力成分が炭素鋼の表面に吸着されたり、ォキシ水酸化鉄が炭素鋼の表面に形成されたものである。しかし、このボイラ水管の伝熱面の表面には、皮膜形成を阻害する要因によって皮膜の形成が不充分な部分（皮膜欠陥部分）が存在している場合がある。この皮膜形成を阻害するものには、ボイラ給水中に皮膜形成を阻害する塩化物イオンの存在、炭素鋼に含まれている硫黄（硫化物）などの表面偏析による表面の不均一性、ボイラ水管内を流れているボイラ給水の流速が不均一なことによる皮膜形成剤の濃度の不均一性などいろいろな要因がある。この皮膜形成を阻害する要因があると、ボイラ水管の伝熱面の表面には、シリカ又は鉄水酸化物によって形成された皮膜部分（健全な皮膜部分）と、この皮膜の形成が不充分な部分（皮膜欠陥部分）とが存在し、健全な皮膜部分と皮膜欠陥部分で局部電池が形成され、局部腐食が起きる場合がある。

ところで、一般に、隙間腐食ゃ孔食等の局部腐食（金属表面の腐食が均一でなく、局部的に集中して生じる腐食をいう）は全面腐食（金属表面にほぼ均一に生じる腐食をいう）が起きにくい環境で生じゃすいことが知られている。全面腐食は金属表面にほぼ均一に生じるため、金属表面が局部的に腐食されることはないのに対し、局部腐食は不動態皮膜や保護皮膜によって金属表面の腐食が全体的に抑制されている（健全な皮膜が形成されて全面腐食が抑制されている）場合に皮膜欠陥部分に起きやすい。これは、健全な皮膜部分と比べて皮膜欠陥部分が腐食されやすく、皮膜欠陥部分が局部的に集中して腐食されるからである。

すなわち、この皮膜欠陥部分は、健全な皮膜部分との間で局部電池を形成し、この皮膜欠陥部分が局部電池のアノード電極（電池の負極、酸化反応が起こり、金属は溶解される、すなわち腐食される）となり、健全な皮膜部分が局部電池の力ソード電極（電池の正極、還元反応が起こり、金属は溶解されない、すなわち腐食されなレ、）となるからである。この局部電池は、酸素濃淡電池が形成されて、電池反応が進行する。酸素濃淡電池は、一般に力ソードを形成する健全な皮膜部分とァノードを形成する皮膜欠陥部分の酸素量（濃度）の比が大きい（電池起電力が大きい）ほど腐食速度が大きいことが知られている。このことは、逆にいえば、健全な皮膜部分と皮膜欠陥部分の酸素量（濃度）の比を小さくすることができれば、皮膜欠陥部分による局部腐食を防止（抑制）することができることを意味している。

本発明の水処理剤は、上記皮膜形成剤により形成されたボイラ水管の伝熱面の皮膜が何らかの原因で皮膜欠陥部分を形成しても、脱酸素剤によってボイラ給水中に溶存している酸素量（濃度）を減らして酸素濃淡電池を形成しがたくしているため、局部腐食を防止している。すなわち、ボイラ給水中に溶存している酸素量（濃度）が減ると、健全な皮膜部分の酸素量（濃度）の絶対量が減るため、健全な皮膜部分と皮膜欠陥部分との酸素量（濃度）の比が小さくなるので、酸素濃淡電池の起電力が小さくなり、局部腐食を防止することができる。

また、本発明の水処理剤には、脱酸素剤のほかにスケール抑制剤が配合されている。このスケール抑制剤には、クェン酸、ェチレンジァミン四酢酸およびその塩、ポリアクリル酸、ポリ々レイン酸などの公知のものが少なくとも 1種又は 2種以上用いられる。スケール抑制剤にクェン酸、エチレンジァミン四酢酸およびその塩（E D T A - N a ) が用いられた場合には、ボイラ給水に含まれているカルシウムイオンやマグネシウムイオンは、このスケール抑制剤によってキレート化され、ボイラ水管の伝熱面に対してスケールが付着されにくくなる。また、スケール抑制剤にポリアクリル酸およびその塩、ポリマレイン酸およびその塩などが用いられた場合には、カルシウムイオンやマグネシウムイオンによって形成されたスケールの結晶核の成長が妨げられ、ボイラ水管の伝熱面にはスケ^"ルが付着しにくくなる。このように、ボイラ水管の伝熱面にスケールが付着しにくくなると、ボイラは優れた伝熱特性を維持して運転することができる。

さらに、この水処理剤には p H調整剤が配合されている。 p H 調整剤には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物などの公知のものが少なくとも 1種又は 2種以上用いられる。この p H調整剤は、ボイラ水管の伝熱面の腐食を防止するために、ボイラ給水の p Hをアル力リ側へ調整するものである。

ところで、本発明における皮膜形成剤、脱酸素剤、スケール抑制剤、 p H調整剤は個別の薬剤として水に溶解させた形で供給することが可能であるが、水処理剤の投入（薬注）の手間を考えると、一液の製剤にすることが望ましい。

[実施例]

以下、本発明の実施形態に係る水処理剤の一実施例について、実施例 1〜実施例 3を挙げて、表 1 に基づいて詳しく説明する。表 1 実施例比較例

1 2 3 1 2

ケィ酸ナトリウム [g] 1.26 5.46 9.66 0.04 21.5

ビタミン C [g] 2.5 5.0 7.5 0.0 0.0

EDT A-2N a [g] 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

水酸化ナトリウム [g] 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 全面腐食の有無無無無無無

局部腐食の有無僅無有無

最大孔食深さ [jum] 80 33 2 130 2

スケール付着の有無無無無有

ボイラ水の C a溶解度

≥10 ≥10 ≥10 ≥10 8.2

[mgノリ'ントル] ( 1 ) 実施例 1

表 1 に示されている実施例 1の水処理剤は、水処理剤全量 1 0 0 g当たり純水に皮膜形成剤と、脱酸素剤と、スケール抑制剤と、 p H調整剤を所定量配合したものである。すなわち、実施例 1の水処理剤は、皮膜形成剤にケィ酸ナトリウム（和光純薬、特級試薬） 1. 2 6 g と、脱酸素剤にビタミン C (L-ァスコルビン酸）（和光純薬、特級試薬） 2. 5 g と、スケール抑制剤に ED T A— 2 N a (和光純薬、特級試薬） 0. 4 g と、 p H調整剤に水酸化ナトリウム（和光純薬、特級試薬） 4. O gが配合されたもので、これを軟水化した水に 1 リットノレ当たり 5 0 0 m g投入した。ここで、ボイラ給水として軟水化した水は、すなわち大阪市の軟化水を人工的に調整したものが用いられており、 p Hが 7. 5、電気伝導度が 2 5 m S/m、 Mアルカリ度が S O m g Zリットル— C a C〇 ₃、硬度力 S l m g /リツトノレ一 C a C〇 ₃の水質を有するものである。この水処理剤の実施例および比較例に用いられる軟水化した水には、この大阪市の軟化水を人工的に調整した水が用いられており、この軟水化した水についての記載は以下省略する。

( 2 ) 実施例 2

実施例 2の水処理剤は、実施例 1の水処理剤と同様に、水処理剤全量 1 0 0 g当たり純水に皮膜形成剤と、脱酸素剤と、スケール抑制剤と、 p H調整剤を所定量配合したものである。すなわち、実施例 2の水処理剤は、皮膜形成剤にケィ酸ナトリウム（和光純薬、特級試薬） 5. 4 6 g と、脱酸素剤にビタミン C ( L-ァスコルビン酸）（和光純薬、特級試薬） 5. O g と、スケール抑制剤に E D T A- 2 N a (和光純薬、特級試薬） 0. 4 g と、 p H調整剤に水酸化ナトリウム（和光純薬、特級試薬） 4. O gが配合されたもので、これを軟水化した水に 1 リットル当たり 5 0 0 m g投入した。

( 3 ) 実施例 3

実施例 3の水処理剤は、実施例 1の水処理剤と同様に、水処理剤全量 1 0 0 g当たり純水に皮膜形成剤と、脱酸素剤と、スケール抑制剤と、 p H調整剤を所定量配合したものである。すなわち、実施例 3の水処理剤は、皮膜形成剤にケィ酸ナトリウム 9. 6 6 g と、脱酸素剤にビタミン C (L-ァスコルビン酸）（和光純薬、特級試薬） 7. 5 g と、スケール抑制剤に E D T A— 2 N a (和光純薬、特級試薬） 0. 4 g と、 p H調整剤に水酸化ナトリウム（和光純薬、特級試薬） 4. O gが配合されたもので、これを軟水化した水に 1 リツトル当たり 5 0 O m g投入した。

[比較例]

( 1 ) 比較例 1

比較例 1の水処理剤は、水処理剤全量 1 0 0 g当たり純水に皮膜形成剤と、スケール抑制剤と、 p H調整剤を所定量配合したものである。すなわち、比較例 1の水処理剤は、皮膜形成剤にケィ酸ナトリウム（和光純薬、特級試薬） 0. 0 4 g と、スケール抑制剤に E D TA- 2 N a (和光純薬、特級試薬） 0. 4 g と、 p H調整剤に水酸化ナトリウム（和光純薬、特級試薬） 4. O gが配合されたもので、これを軟水化した水に 1 リツトル当たり 5 0 O m g投入した。

( 2 ) 比較例 2

比較例 2の水処理剤は、比較例 1の水処理剤と同様に、水処理剤全量 1 0 0 g当たり純水に皮膜形成剤と、スケール抑制剤と、 p H調整剤を所定量配合したものである。すなわち、比較例 2の水処理剤は、皮膜形成剤にケィ酸ナトリウム（和光純薬、特級試薬） 2 1 . 5 g と、スケール抑制剤に E D TA— 2 N a (和光純薬、特級試薬） 0. 4 g と、 p H調整剤に水酸化ナトリウム（和光純薬、特級試薬） 4. O gが配合されたもので、これを軟水化した水に 1 リットル当たり 5 0 0 m g投入した。

[評価]

( 1 ) 実験条件実施例 1 ~ 3、比較例 1〜 2に示された水処理剤を所定量添加したボイラ給水を用いて、ボイラ水管の伝熱面におけるスケール付着特性と腐食の評価を行った。このスケール付着特性と腐食の評価は、蒸発量が 1 . 3 5 k g Z時間の実験用貫流ボイラに、実施例 1 〜3、比較例 1〜 2に示された水処理剤を所定量添加した軟水をボイラ給水用に供給し、圧力が 0 . 3 M P a の蒸気を連続的に発生させながら、ボイラ給水のブロー率が 1 0 %となるようにして運転された実験用貫流ボイラを用いて行われた。この実験用貫流ボイラの運転は、ボイラ水管の伝熱面におけるスケール付着特性と腐食の評価ができるだけ実機の評価に近いものとなるために、 4 8時間連続して行われた。ボイラ水管の伝熱面におけるスケール付着特性は、ボイラの運転開始から 2 4時間後にボイラ水（ボイラ水管内の水で加熱を受けた水をいう）を採水し、ボイラ水中の C a濃度を測定し、 C a の溶解度を評価するとともに、 4 8時間の運転終了後に実験用貫流ボイラから評価用のボイラ水管を抜き出し、このポイラ水管の伝熱面を観察して評価した。また、ボイラ水管の伝熱面における腐食は、前記評価用のボイラ水管の伝熱面を観察して評価した。

( 2 ) スケール付着特性の評価

ボイラ水管の伝熱面におけるスケール付着特性は、以下の手順で評価される。

先ず、ボイラの運転開始から 2 4時間後にボイラ水の採水を行レ、、採水されたボイラ水の C a濃度は I C P発光分析装置によって測定され、この測定された C a濃度から C a溶解度を評価し、ボイラ水管の伝熱面におけるスケール付着特性が評価される。ここで、 C a溶解度の評価によるスケール付着特性の評価は、ボイラ水管の伝熱面に C aがスケールとして析出すると、ボイラ水の C a濃度、すなわち C a溶解度が低下することに着目してなされたものである。具体的には、 C a濃度が 1 . O m g Zリットル一 C a C 0 ₃含まれたボイラ給水をボイラのブロー率 1 0 %の条件下で実験用貫流ポィラを運転した場合において、ボイラ水管の伝熱面に C aがスケーノレとして析出していなければ、ボイラ水の C a溶解度は低下せずに、 C a濃度は約 1 0 m gノリツトルを維持した濃度として検出される。一方、仮にボイラ水管の伝熱面の表面に C a がスケールとして析出する場合には、ボイラ水の C a溶解度は低下し、 C a濃度は 1 O m g Zリットルよりも低い濃度として検出される。

次に、ボイラの運転開始から 4 8時間後に実験用貫流ボイラの運転を停止し、この停止されたボイラからボイラ水管を抜き取り、このボイラ水管の伝熱面に C aがスケールとして付着しているか否かを肉眼およびルーペで観察し、スケール付着特性を評価する。また、スケール付着特性は、ボイラ水管の伝熱面に付着したスケールの厚さを膜厚計を用いて測定し、スケールの厚さから評価を行うこともできる。

このようにして、表 1 には、実施例 1〜 3、比較例 1〜 2に示された水処理剤を所定量添加したボイラ給水について、ボイラの運転開始から 2 4時間後における C a濃度としてのボイラ水の C a溶解度が示されている。

この表 1に示された結果によれば、実施例 1〜 3および比較例 1 の水処理剤を所定量添加したボイラ給水は、 C a溶解度は 1 0 m g Zリットル以上であった。一方、比較例 2の水処理剤を所定量添カロしたボイラ給水は、 C a溶解度は 1 0 m gノリツトル以下であつた。比較例 2の水処理剤において、 C a溶解度が小さかったのは、ボイラ給水中のケィ酸ナトリゥムの濃度が大きいため、ケィ酸ナトリウム中のシリカ成分と硬度（C a ) が結合してボイラ水管の伝熱面に厚く付着したからである。

( 3 ) 腐食の評価

ボイラ水管の伝熱面における腐食の評価は、以下の手順にて行われた。先ず、ボイラの運転を 4 8時間後に停止し、この停止されたボイラからボイラ水管を抜き取って水管表面からスケールを水洗や酸洗によって除去する。次に、スケールが除去されたボイラ水管の表面を肉眼やルーペなどで目視観察して全面腐食の有無を調べる。最後に、局部腐食について、スケールが除去されたボイラ水管の表面に孔食（ピッチングともいう）が発生しているか否かを肉眼やルーペなどで目視観察して調べ、孔食が起きている部位の深さを光学的変位計で測定し、孔食の最大深さを求める。

表 1 には、実施例 1 〜 3、比較例 1 〜 2に示された水処理剤を所定量添加したボイラ給水について、ボイラ水管の伝熱面における全面腐食の有無、局部腐食の有無、孔食の最大深さが、それぞれ示されている。

この表 1に示された結果によれば、実施例 1 〜 3および比較例 2の水処理剤を所定量添加したボイラ給水には、ボイラ水管の伝熱面の全面腐食と局部腐食が防止されていた。一方、比較例 1の水処理剤を所定量添加したボイラ給水には、全面腐食は防止されていた、ボイラ水管の伝熱面の局部腐食は防止されていなかった。

以上のことから、この実施例 1 〜 3に係る水処理剤によれば、ボイラ水管の伝熱面に腐食を抑制できる皮膜が皮膜形成剤により形成され、ボイラ給水中の溶存酸素は脱酸素剤により除去され、さらにボイラ水管の伝熱面のスケーリングはスケール抑制剤で防止され、ボイラ給水の p Hは p H調整されるので、ポイラ水管の伝熱面の全面腐食と局部腐食を防止するとともに、優れた伝熱特性を得ることができる。

次に、蒸気ボイラ装置に本発明の水処理剤を用いた水処理方法の一実施例について、図 1 に基づいて説明する。図 1には、蒸気ボィラ装置の概略構成が示されている。

図 1 において、蒸気ボイラ装置 1は、給水装置部 2 と、蒸気ボイラ 3 と、水処理剤供給部 4 と、制御部 5 とから構成されている。

給水装置部 2は、ボイラ給水を蒸気ボイラ 3 へ供給する各種の前処理装置から構成されており、軟水器 2 1 と、脱気装置 2 2 と、給水タンク 2 3 とが備えられている。軟水器 2 1 は、捕給水供給路 W 1 を経て外部から供給される水道水又は工業用水などの補給水を軟水化処理（軟化）する装置である。補給水を軟水化処理（軟化）するのは、補給水に含まれているカルシウムィオンやマグネシウムイオンを取り除くためである。ここで、カルシウムイオンやマグネシゥムイオンを取り除くのは、これらがボイラ水管の伝熱面にスケールとして付着して伝熱特性が低下するのを防ぐためである。この軟水器 2 1で軟化された捕給水（軟水）は、脱気装置 2 2で脱気される。

脱気装置 2 2は、軟水中に溶存酸素が存在すると、この酸素によりボイラ水管の伝熱面は腐食されやすくなるため、主として軟水中の溶存酸素を予め取り除く装置である。脱気装置 2 2には、気体分離膜や加熱により連続して酸素を除去する装置と減圧や超音波を利用するバッチ式装置等が用いられる。このうち、気体を通し、液体を通さない膜である気体分離膜を用いる装置は、操作性が容易で、安定して連続運転ができ、コストが安価なことから好ましい装置である。すなわち、気体分離膜を用いる装置は、気体分離膜の内側に、軟水化処理された水（軟水）を流し、膜の外側を真空状態にするとこの軟水に含まれている気体を膜の間を通って膜の外側へ排気し、軟水を脱気することができる。

この脱気装置 2 2で溶存酸素が取り除かれた軟水は、給水タンク 2 3に貯留される。給水タンク 2 3には、蒸気ボイラ 3へ供給するボイラ給水が貯留され、ボイラ給水中のシリ力濃度ゃ溶存酸素量を測定し、検出する検出部 2 4が備えられている。この給水タンク 2 3には、脱気装置 2 2で脱気された軟水と、蒸気ポイラ 3で生成された蒸気が負荷装置（図示省略）において熱交換した復水とが復水回収路（図示省略）を経て供給される。また、給水タンク ² 3には、ボイラ給水を薬品処理するために後述する水処理剤タンク ^{4 1} に貯留されている水処理剤が薬剤供給ポンプ P 1 により水処理剤供給路 W 2を経て供給される。この水処理剤は、上記本発明の実施形態に記載されている水処理剤であり、水を主成分とし、ボイラ水管の伝熱面に皮膜を形成する皮膜形成剤と、脱酸素剤と、スケール抑制剤と、 p H調整剤とが配合されている。そのため、この水処理剤をボイラ給水へ供給すると、ボイラ水管の伝熱面の腐食やスケールの付着を防止することができる。このボイラ給水は、給水ポンプ P 2により給水タンク 2 3から給水路 W 3を経て蒸気ボイラ 3へ供給される。

ここにおいて、検出部 2 4で検出されるシリカ濃度は、シリカ (二酸化ケイ素）としての濃度であり、 J I S K 0 1 0 1 に記載のモリブデン黄吸光光度法に従って測定され、検出される。また、溶存酸素量は、 J I S 0 1 0 1 に記載の工業用水試験法に従って測定され、検出される。

このボイラ給水が供給された蒸気ボイラ 3では、蒸気が生成され、この蒸気は蒸気ライン S 1 を経て各種の負荷装置（図示省略）へ供給される。

蒸気ボイラ 3は、ボイラ給水を加熱して蒸気を生成するものであり、高温高圧環境にある。中でもボイラ水管（図示省略）は、管の外面側で加熱源から輻射熱を直接受け、管の内面側（ポイラ水管の伝熱面）に高温高圧のボイラ給水又は蒸気が流れているため、過酷な環境にある。このボイラ水管の伝熱面は、ボイラ給水の水質がよくない場合は、腐食が生じたり、スケールが付着するため、蒸気ボイラ 3は安定した運転を長期間連続して行うことができなくなるおそれがある。そのため、ボイラ給水の水質管理は重要な項目であり、本実施例に示すようなボイラ給水の水処理方法が求められている。

本実施例の水処理方法は、給水タンク 2 3に貯留されているボイラ給水中に溶解しているシリカ濃度ゃ溶存酸素量に変動が生じた場合、所定の濃度に予め調整されて水処理剤タンク 4 1 に貯留されている水処理剤を、前記変動に対応して給水タンク 2 3へ供給する方法である。この場合、給水タンク 2 3へ供給される水処理剤は、シリ力濃度ゃ溶存酸素量の変動に対応して供給量が制御されている。水処理剤の供給量の制御は、後述する制御部 5により水処理剤供給部 4の薬剤供給ポンプ P 1の吐出量を制御して行われる。

水処理剤供給部 4は、前述した水処理剤を貯留している水処理剤タンク 4 1 と、水処理剤タンク 4 1から給水タンク 2 3へ供給する薬剤供給ポンプ P 1から構成されている。水処理剤タンク 4 1は所定の濃度に予め調整された水処理剤を貯留する。

ボイラ給水中のシリカ濃度ゃ溶存酸素量の変動は、ボイラ給水中のシリカ濃度ゃ溶存酸素量を給水タンク 2 3に備えられている検出部 2 4で検出し、検出されたシリ力濃度ゃ溶存酸素量に基づいて制御部 5により判断される。

制御部 5は、図 1 に示すように、給水装置部 2および水処理剤供給部 4を構成する各機器に電気的に接続されている。具体的には、制御部 5は、ボイラ給水タンク 2 3に備えられている検出部 2 4 および薬剤供給ポンプ P 1 に電気的に接続されている。

制御部 5は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、中央演算処理ユニットの C P U 5 1、一時的にデータを記憶する R A M 5 2、処理プログラムが記憶された R O M 5 3、あるいは各種信号を入出力する入出力ポート 5 4が備えられている。制御部 5は、前述したように、シリカ濃度ゃ溶存酸素量に関する情報を検出部 2 4から入力し、これに基づいて、薬剤供給ポンプ P 1の吐出量の制御信号を出力し、薬剤供給ポンプ P 1の吐出量を制御する。

ここで、薬剤供給ポンプ P 1の吐出量を制御するのは、給水タンク 2 3へ供給される水処理剤の供給量が多くなると、ボイラ水管の伝熱面にスケールが付着し易くなり、伝熱特性が悪くなるので、これを防ぐためである。一方、給水タンク 2 3へ供給される水処理剤の供給量が少なくなると、ボイラ水管の伝熱面に形成されるシリ力層又は鉄水酸化物層の厚さが薄くなり、ボイラ水管の伝熱面が全面腐食されたりするので、これを防ぐためである。また、ポイラ水管の伝熱面に形成されるシリ力層又は鉄水酸化物層の厚さの分布が不均一になると、ボイラ水管の伝熱面は局部腐食され易くなるので、これを防ぐためである。

このように、本実施例の水処理方法によれば、ボイラ給水中のシリ力濃度ゃ溶存酸素量に変動が生じた場合、ボイラ水管の伝熱面に皮膜を形成する皮膜形成剤と、脱酸素剤と、スケール抑制剤と、 p H調整剤とが配合され、所定の濃度に調整された水処理剤について、水処理剤タンクから給水タンクへ供給する量を前記変動に対応して制御することにより、ボイラ水管の伝熱面における全面腐食と局部腐食を防止するとともに、優れた伝熱特性を得ることができる

Claims

請求の範囲

1 . 水を主成分とし、ボイラ水管の伝熱面に皮膜を形成する皮膜形成剤と、脱酸素剤と、スケール抑制剤と、 p H調整剤と、が前記水に配合されていることを特徴とする水処理剤。

2 . 前記皮膜形成剤は、シリカ、ケィ酸ナトリウム、ケィ酸力リウム、オルトケィ酸塩、ポリケィ酸塩のうちの少なくとも 1種又は 2 ¾以上からなることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の水処理剤。

3 . 前記脱酸素剤は、ビタミン Cおよびその塩、タンニン、糖類型脱酸素剤、エリソルビン酸およびその塩、亜硫酸塩のうちの少なくとも 1種又は 2種以上からなることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の水処理剤。

4 . 前記スケール抑制剤は、クェン酸、エチレンジァミン四酢酸およびその塩、ポリアクリル酸およびその塩、ポリマレイン酸およびその塩のうちの少なくとも 1種又は 2種以上からなることを特徴とする請求の範囲第 1項、第 2項又は第 3項に記載の水処理剤。

5 . 前記 p H調整剤は、水酸化ナトリウム、水酸化力リウムなどのアルカリ金属の水酸化物のうちの少なくとも 1種又は 2種以上からなることを特徴とする請求の範囲第 1項、第 2項、第 3項又は第 4 項に記載の水処理剤。

6 . 請求の範囲第 1項、第 2項、第 3項、第 4項又は第 5項に記載の水処理剤を所定の濃度に調整する工程と、給水タンクに溶解しているシリ力濃度と溶存酸素量を検出する工程と、前記給水タンクへ供給される前記水処理剤の量を制御する工程とからなることを特徴とする水処理方法。