WO2016158512A1

WO2016158512A1 - 水処理管理装置及び方法

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Publication number: WO2016158512A1
Application number: PCT/JP2016/058772
Authority: WO
Inventors: 周子進邦; 幸祐志村
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: TW201702528A; JP2016191528A; JP6515639B2

Abstract

ボイラ設備における水処理状況を総合的に判断することができる水処理管理装置及び方法を提供する。水処理管理装置は、給水流量を測定する流量計（１０）と、薬液を給水ライン又は給水タンクに注入する薬注ポンプ（７）と、薬品タンク（６）内の薬液量を計測するセンサ（９）と、流量計（１０）により測定結果に比例して薬注ポンプ（７）の吐出量を制御する制御器（１２）と、ボイラ（５）の連続ブローの動作が適正か否か判定する手段と、この判定結果と制御器（１２）による薬品注入制御結果とに基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断する判断手段とを備える。

Description

水処理管理装置及び方法

　本発明は、ボイラ設備における水処理管理置及び水処理管理方法に関する。

　通常、低圧ボイラの給水ポンプは、ボイラ水位が設定下限値以下になった場合に作動開始し、ボイラ水位が設定上限値に達すると停止又は水位に応じた流量調整を行うように制御される。そのため、給水ポンプは、ボイラの燃焼状態に応じて不定期に稼動したり、流量が変動したりする。小型貫流ボイラを複数設置して運転している場合、各ボイラの給水ポンプが不定期に稼動又は流量変動するため、給水母管の給水流量は大きく変動することになる。

　小型貫流ボイラの薬液注入の制御としては、マイコン制御、給水ポンプのオン／オフ信号に基づく制御、流量計のパルス信号やアナログ信号による制御等が一般的である。

　マイコン制御では、ボイラの燃焼状態及び燃焼時間に応じた量の給水がボイラに供給されたものと判断し、それに応じて薬注ポンプの稼動時間が決定される。このマイコン制御では、薬注ポンプは給水ポンプの稼動と必ずしも連動しておらず、給水ポンプが動いていないときに薬注ポンプが動いたり、反対に給水ポンプが動いていても薬注ポンプが稼動しなかったりする場合がある。そのため、マイコン制御では、給水中の薬品濃度が大幅に変動し易い。

　給水ポンプのオン／オフ信号により薬注ポンプを制御する方法では、給水ポンプが稼動している時に薬注ポンプが稼動するため、マイコン制御より給水中での薬品濃度の変動は小さくなる。しかし、給水ポンプの起動直後や停止直前は給水流量がやや少なくなるため、薬品濃度が高くなる。

　給水流量計のパルス信号又はアナログ信号により薬注ポンプを制御する方法では、給水流量に比例して薬注ポンプのストローク数が決定されるため、給水中の薬品濃度を目標濃度に近いものとすることができる。しかし、この制御では、給水ポンプ又は薬注ポンプの能力が低下した場合に、実際の薬注量と目標薬注量との誤差が大きくなる。

　低圧ボイラは水処理効果を持つ化合物を複数種組合せた多機能清缶剤を一剤または二剤で注入することが多いが、ドレン回収または原水水質の変動により給水水質または給水温度が変動し、アルカリ補助剤量、脱酸素剤量、防食剤量、分散剤量等の必要量のバランスが変動して、特定の成分が不足または過剰となることがあった。

　防食成分は、給水に対する添加濃度で管理する方法と、ボイラ水中濃度で管理する方法とがある。前者の方法は、ドレン回収の有無によらず給水中濃度を一定に保つように薬注する。後者の方法を、ボイラ水の電気伝導率が設定上限値に達するとブロー水を排出し、設定下限値になるとブロー水の排出を止めることで濃縮度を管理しているボイラに適用した場合、ドレン回収率や給水水質の変動により給水の電気伝導率が変動すると濃縮度が変動するため、給水流量に比例させて薬注を行っても、ボイラ水中の薬剤濃度を一定に管理できなかった。

　前述したような給水に対する薬注濃度が維持できない課題と、ボイラの稼動条件により必要な薬注濃度が変動する課題とが複合的に作用することにより、ボイラ水処理を最適に保つことは困難であった。薬品濃度が目標値よりも低いと、防食剤の効果が不十分となって腐食が進行したり、脱酸素剤の脱酸素効果が小さくなり蒸気に多量の酸素が移行して復水配管での腐食を発生させたりする等、水処理効果が不十分となることがある。一方、薬品を過剰に添加した場合には、ボイラ水中の電気伝導率が過度に高くなり、キャリーオーバーが発生したり、薬品コストが増加したりする。

　ドレン回収又は原水水質の変動により、薬注目標値、すなわち薬注ポンプ吐出量を変更する方法としては、特開２０１０－１５９９６５で挙げられたような給水中の炭酸濃度に応じてｐＨ調整剤の薬注ポンプの稼働時間を決定する方法や、特開平１０－８２５０３のように給水温度に応じて薬注ポンプの稼働時間を決定する方法などがあるが、いずれも先に述べたような薬注ポンプまたは給水ポンプの性能低下などによる吐出量の変化には対応できていない。

　薬注濃度が一定の場合には薬品減少量と給水流量積算値を記録することで、人の手で期間平均の薬注濃度を確認することも可能だが、ドレン回収または原水水質の変動に応じて薬注ポンプの吐出条件を切り替える場合には、その都度薬品減少量及び給水流量積算値を確認しなければならない。プロセスでの蒸気使用状況、天候、気温等に左右されるドレン回収や原水水質の変動を常に把握し、薬注ポンプの吐出条件を変更することは現実的でなく、薬注濃度を目標通りに管理できているか否か確認することはできなかった。そのため、ボイラ設備における水処理状況を総合的に判断することができなかった。

特許４３９０４７３号特開２０１０－１５９９６５特開平１０－８２５０３

　本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、ボイラ設備における水処理状況を総合的に判断することができる水処理管理装置及び方法を提供することを課題とする。

　［１］　給水タンクからボイラに給水を供給するための給水ラインと、前記給水ラインを流れる給水流量を測定する給水流量測定手段と、薬品タンクに貯留されたボイラ水処理薬品を含有する薬液を前記給水ライン又は給水タンクに注入する薬注ポンプと、前記薬品タンク内に貯留された薬液の量を計測する薬液量計測手段と、前記ボイラの連続ブローの動作が適正か否か判定するブロー判定手段と、前記給水流量測定手段により測定された給水流量に比例して前記薬注ポンプの吐出量を制御する制御手段と、前記ブロー判定手段の判定結果、及び前記制御手段による薬品注入制御結果に基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断する判断手段と、を備え、前記制御手段は、第１所定期間ごとに目標薬注量を変更し、前記給水流量測定手段によって測定される該第１所定期間当たりの給水流量と、該第１所定期間の目標薬注量とから該第１所定期間ごとの薬液使用量を求め、前記薬液量計測手段の計測結果から、前記第１所定期間より長い第２所定期間における薬品タンク内薬液減少量を求め、前記第２所定期間内の複数の第１所定期間に対応する前記薬液使用量を積算して、該第２所定期間における薬液減少想定量を求め、前記薬品タンク内薬液減少量と前記薬液減少想定量とを比較し、比較結果に基づいて前記薬注ポンプを制御することを特徴とする水処理管理装置。

　［２］　［１］において、ボイラ稼働率を算出する算出手段をさらに備え、前記判断手段は、前記ブロー判定手段の判定結果、前記制御手段による薬品注入制御結果、及び前記ボイラ稼働率に基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断することを特徴とする水処理管理装置。

　［３］　［１］又は［２］において、前記ブロー判定手段は、前記ボイラの連続ブローラインの電磁弁の開閉と、該連続ブローラインに設けられたブロー流量計又はフローセンサの検出値とに基づいて、連続ブローの動作が適正か否か判定することを特徴とする水処理管理装置。

　［４］　［１］又は［２］において、前記ブロー判定手段は、前記ボイラの連続ブローラインの電磁弁の開閉と、該連続ブローラインに設けられた温度センサの検出値とに基づいて、連続ブローの動作が適正か否か判定することを特徴とする水処理管理装置。

　［５］　給水タンクからボイラに給水を供給するための給水ラインと、前記給水ラインを流れる給水流量を測定する給水流量測定手段と、薬品タンクに貯留されたボイラ水処理薬品を含有する薬液を前記給水ライン又は給水タンクに注入する薬注ポンプと、前記薬品タンク内に貯留された薬液の量を計測する薬液量計測手段と、ボイラ稼働率を算出する算出手段と、前記給水流量測定手段により測定された給水流量に比例して前記薬注ポンプの吐出量を制御する制御手段と、前記ボイラ稼働率、及び前記制御手段による薬品注入制御結果に基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断する判断手段と、を備え、前記制御手段は、第１所定期間ごとに目標薬注量を変更し、前記給水流量測定手段によって測定される該第１所定期間当たりの給水流量と、該第１所定期間の目標薬注量とから該第１所定期間ごとの薬液使用量を求め、前記薬液量計測手段の計測結果から、前記第１所定期間より長い第２所定期間における薬品タンク内薬液減少量を求め、前記第２所定期間内の複数の第１所定期間に対応する前記薬液使用量を積算して、該第２所定期間における薬液減少想定量を求め、前記薬品タンク内薬液減少量と前記薬液減少想定量とを比較し、比較結果に基づいて前記薬注ポンプを制御することを特徴とする水処理管理装置。

　［６］　［１］乃至［５］のいずれかにおいて、前記薬液量計測手段が、前記薬品タンク中の薬液による圧力を検出する圧力センサ、前記薬品タンク中の薬品の水位高さを検出する水位計、又は前記薬品タンク中の薬品重量を検出する重量計のいずれかであることを特徴とする水処理管理装置。

　［７］　［１］乃至［６］のいずれかにおいて、前記制御手段は、前記給水流量測定手段により測定された給水流量に対して比例係数を乗じて得た目標吐出量となるように前記薬注ポンプを制御し、前記薬品タンク内薬液減少量と前記薬液減少想定量との差に基づいて、前記比例係数を補正することを特徴とする水処理管理装置。

　［８］　［１］乃至［７］のいずれかにおいて、前記ボイラは複数個設けられており、前記給水ラインは、前記給水タンクに連なる給水母管と、該給水母管から分岐した複数の給水分岐管とを有しており、各給水分岐管が各ボイラに接続され、該給水分岐管にそれぞれ給水ポンプが設けられており、前記薬注ポンプは、前記給水母管又は給水タンクに薬注することを特徴とする水処理管理装置。

　［９］　［１］乃至［８］のいずれかにおいて、前記給水ラインには給水の温度又は水質を検出するセンサが設けられ、前記制御手段は、前記センサの検出結果に基づいて前記目標薬注量を変更することを特徴とする水処理管理装置。

　［１０］　［１］乃至［８］のいずれかにおいて、前記給水タンクに補給水を供給する補給水ライン及び前記給水ラインにはそれぞれ温度又は水質を検出するセンサが設けられ、前記制御手段は、各センサの検出結果からドレン回収率を算出し、該ドレン回収率に基づいて前記目標薬注量を変更することを特徴とする水処理管理装置。

　［１１］　［１］乃至［８］のいずれかにおいて、前記給水タンクに補給水を供給する補給水ラインに流量計が設けられ、前記制御手段は、前記流量計の流量測定値の積算値と、前記給水流量測定手段の流量測定値の積算値とからドレン回収率を演算し、該ドレン回収率に基づいて前記目標薬注量を変更することを特徴とする水処理管理装置。

　［１２］　［１］乃至［８］のいずれかにおいて、前記給水ラインには第１電気伝導率計が設けられ、前記ボイラは、第２電気伝導率計を内蔵し、該第２電気伝導率計の測定値が所定値以下となった場合に連続ブローラインの電磁弁を閉じ、該測定値が所定値以上となった場合に該電磁弁を開け、前記制御手段は、該第１電気伝導率計の測定値及び該第２電気伝導率計の測定値から該ボイラの濃縮度を算出し、該濃縮度に基づいて前記目標薬注量を変更することを特徴とする水処理管理装置。

　［１３］　［１］乃至［１２］のいずれかにおいて、前記ボイラには電気伝導率計が内蔵されており、前記制御手段は、該電気伝導率計の測定値が所定値以上となった場合、該測定値が該所定値未満となるまで前記目標薬注量を低下させることを特徴とする水処理管理装置。

　［１４］　［１］乃至［１３］のいずれかにおいて、前記薬品タンク、前記薬注ポンプ、及び前記薬液量計測手段はそれぞれ複数設けられ、前記制御手段は、各薬注ポンプを個別に制御することを特徴とする水処理管理装置。

　［１５］　給水タンクからボイラに給水を供給するための給水ライン又は給水タンクに、薬品タンクに貯留されたボイラ水処理薬品を含有する薬液を注入する薬注ポンプを制御すると共に、ボイラ設備の水処理状況を判断する水処理管理方法であって、前記給水ラインを流れる給水流量を測定する工程と、測定した給水流量に比例して前記薬注ポンプの吐出量を制御する工程と、第１所定期間ごとに目標薬注量を変更する工程と、前記第１所定期間当たりの給水流量と、該第１所定期間の目標薬注量とから該第１所定期間ごとの薬液使用量を求める工程と、前記第１所定期間より長い第２所定期間における薬品タンク内薬液減少量を測定する工程と、前記第２所定期間内の複数の第１所定期間に対応する前記薬液使用量を積算して、該第２所定期間における薬液減少想定量を求める工程と、前記薬品タンク内薬液減少量と前記薬液減少想定量とを比較し、比較結果に基づいて前記薬注ポンプを制御する工程と、前記ボイラの連続ブローの動作が適正か否か判定した結果と、前記薬注ポンプの制御による薬品注入制御結果とに基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断する工程と、を備える水処理管理方法。

　［１６］　［１５］において、ボイラ稼働率を算出する工程をさらに備え、前記ボイラの連続ブローの動作が適正か否か判定した結果と、前記薬注ポンプの制御による薬品注入制御結果と、前記ボイラ稼働率とに基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断することを特徴とする水処理管理方法。

　［１７］　給水タンクからボイラに給水を供給するための給水ライン又は給水タンクに、薬品タンクに貯留されたボイラ水処理薬品を含有する薬液を注入する薬注ポンプを制御すると共に、ボイラ設備の水処理状況を判断する水処理管理方法であって、前記給水ラインを流れる給水流量を測定する工程と、測定した給水流量に比例して前記薬注ポンプの吐出量を制御する工程と、第１所定期間ごとに目標薬注量を変更する工程と、前記第１所定期間当たりの給水流量と、該第１所定期間の目標薬注量とから該第１所定期間ごとの薬液使用量を求める工程と、前記第１所定期間より長い第２所定期間における薬品タンク内薬液減少量を測定する工程と、前記第２所定期間内の複数の第１所定期間に対応する前記薬液使用量を積算して、該第２所定期間における薬液減少想定量を求める工程と、前記薬品タンク内薬液減少量と前記薬液減少想定量とを比較し、比較結果に基づいて前記薬注ポンプを制御する工程と、ボイラ稼働率を算出する工程と、前記ボイラ稼働率と、前記薬注ポンプの制御による薬品注入制御結果とに基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断する工程と、を備える水処理管理方法。

　本発明によれば、薬注ポンプを給水流量にリアルタイムに比例させる制御と、薬注目標濃度及び給水量積算値から求まる薬液減少量目標範囲と所定期間における薬品タンク内の薬品減少量との比較結果に基づいて薬注ポンプによる薬注量を補正するフィードバック制御とを組み合わせることで、短期間で流量が大きく変動する系においても、給水中の薬品濃度を目標範囲内に安定して維持することができる。これにより、水処理薬品の効果を十分に発揮させてボイラプラントを保守し、スケール防止やブロー適正管理が達成され、省エネ運転することができる。また、薬注量の過剰によるブロー水量の増加や薬品コストの増加を防止できる。

　また、本発明によれば、ボイラの連続ブローの動作が適正か否かの判定結果、ボイラ稼働率、及び薬品注入制御結果に基づいて、ボイラ設備の水処理状況を総合的に判断することができる。

本発明の実施形態に係る水処理管理装置を備えたボイラ給水設備のブロック図である。変形例による水処理管理装置を備えたボイラ給水設備のブロック図である。実施例１における給水中の飽和溶存酸素濃度を示すグラフである。実施例１における蒸気凝縮水中の溶存酸素濃度を示すグラフである。比較例１における蒸気凝縮水中の溶存酸素濃度を示すグラフである。実施例２で用いたボイラ給水設備のブロック図である。実施例２における蒸気凝縮水のｐＨを示すグラフである。比較例２における蒸気凝縮水のｐＨを示すグラフである。比較例３における蒸気凝縮水のｐＨを示すグラフである。図１０ａは実施例３における薬注量を示すグラフであり、図１０ｂは薬品減少量を示すグラフである。

　以下、図１を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る水処理管理装置を備えたボイラ給水設備のブロック図であり、給水タンク１内の給水が、給水母管２、給水母管２から分岐した複数の給水分岐管３、及び各給水分岐管３に設けられた給水ポンプ４を介して各ボイラ５に供給される。薬品タンク６にはボイラ水処理薬品を含有する薬液が貯留され、この薬液は薬注ポンプ７及び薬注ノズル８によって給水母管２に注入される。

　薬品タンク６には薬液量を計測するための薬液量センサ９が設けられている。給水母管２には超音波流量計などの流量計１０と、温度センサ１７とが設けられ、これらの検出信号が制御器１２に入力される。制御器１２には、給水中の目標薬品濃度等を入力するためのタッチパネル、キーボード等の入力手段１３が接続されている。

　本実施形態による水処理管理装置は、小型貫流ボイラが多缶設置された給水設備の水処理管理装置として適しているが、小型貫流ボイラの給水設備以外の、短期間で流量が大きく変動するボイラ給水設備にも好適である。

　給水ポンプ４は、ボイラ５の水位に応じてオン／オフ制御で運転してもよく、インバータ制御で運転するものであってもよく、特に制御方式は限定されない。

　薬注ノズル８による薬品の注入箇所は、小型貫流ボイラが多缶設置された場合は給水タンク１または給水母管２であることが望ましい。これは個別のボイラに給水が入るまでになるべく距離をとることで、薬品をより均一に添加することができるためである。給水母管２に薬注することにより、給水中の薬品濃度を迅速に制御することができる。薬注ポンプ７の吐出側には、接続する給水タンク１または給水母管２の圧力に応じた逆止弁を設置するのが好ましい。

　使用する薬品は液体品または粉体を溶解して液体にしたものを用いる。その他の条件（ｐＨ、比重等）は特に問わない。

　薬品タンク６は、水平断面積が上部から下部まで均一である円柱状又は角柱状であることが好ましい。薬液量センサ９により薬品タンク６内の薬液量を精度良く検出するために、薬品タンク６として、使用上問題ない範囲で、なるべく容量および水平断面積の小さいものを使用することが好ましい。

　薬品タンク６は、緊急事態に備えてアラーム機能を備えることが好ましい。緊急事態の例としては、薬品タンク６や薬注ポンプ７からの液漏れ等が原因で薬注量が目標範囲に入らないことが複数回生じる場合や、薬品タンク６に薬液がなくなる場合、信号線の断線などが考えられる。薬品タンク６内の薬液の減少量は薬液量センサ９によって監視しているため、所定水位以下になった場合に、制御器１２及び通信装置（図示せず）を介して作業者に通知する機能を備えておくことが好ましい。

　薬品タンク６に薬液が追加されて薬液量センサ９の検出値が急激に上昇した場合は、薬注量演算のための給水流量および薬液減量の積算値を自動的にリセットすることで、薬注量の演算が正しく行われるようにすることができる。

　薬品タンク６の薬液量を測定する薬液量センサ９としては、例えば圧力センサを用いることができる。圧力センサは、センサ位置から水面までの薬液の水頭圧を検知するものであるため、薬品タンク６の最下部側面に穴を開けて水平方向に設置されることが好ましい。圧力センサで検知した水位と、あらかじめ求めた薬品タンク６の水平断面積とを乗算することにより、薬品タンク６内の薬液量が求まる。従って、圧力センサとしては、測定できる圧力範囲が薬品タンク６の最高水位における水圧よりも大きいものを用いる。圧力センサとしては、薬液に耐性があるものを用いる。圧力範囲の上限値が薬品タンク６の最高水位における水圧より過剰に大きいと、薬液量の検出分解能が大きくなり、薬品タンク６内の薬液量変化の検出精度が低下するため、圧力センサとしては、過剰に圧力範囲の大きいものより、圧力範囲の上限値が薬品タンク６の最高水位における水圧よりやや大きいものの方が好ましい。

　薬液量センサ９としては、薬品タンク６中の薬液の水位高さを検出する水位計や、薬品タンク６中の薬液重量を検出する重量計を用いることもできる。

　流量計１０は、瞬間流量及び積算流量を信号出力できるものが望ましいが、瞬間流量のみ信号出力できるものでもよい。流量計１０が瞬間流量のみ出力する場合、制御器１２の演算部で瞬間流量を累積していくことにより積算流量を算出する。流量計１０が積算流量のみ出力する場合、演算部で短いインターバルでの積算値を平均流量に換算することで対応可能ではあるが、給水が始まってから薬注を行うまでにタイムラグが発生するため、流量計１０は瞬間流量を信号出力できるものであることが望ましい。

　制御器１２は、流量計１０からの流量信号に比例して薬注ポンプ７の吐出流量を制御する。制御器１２の演算手段としてはＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などを用いることができる。制御器１２の入力ユニット及び出力ユニットは、分解能が小さく、演算速度が速いものが望ましい。

　以下に、制御器１２による薬注制御方法の一例について説明する。

　制御器１２は、基本的には、流量計１０の出力信号に基づいて薬注ポンプ７を比例制御する。具体的には、制御器１２は、流量計１０の検出流量信号に比例係数を乗じて薬注量信号を生成し、この薬注量信号を薬注ポンプ７の駆動回路に与え、薬注を行わせる。

　第１所定期間毎に目標薬注量（目標薬注濃度）を決定し、ポンプ能力（％）をｎ回目目標薬注量／（ｎ－１）回目目標薬注量の比率で変更させる。目標薬注量は、給水の温度や水質、ドレン回収率、ボイラ５の濃縮度などから決定される。目標薬注量の決定方法は後述する。目標薬注量を決定する第１所定期間は、ドレン回収または原水給水質の変動に応じて決定する。目標薬注量は１分～１日毎に決定することが好ましく、さらに好ましくは１０分～６０分毎に決定する。また、制御器１２は、第１所定期間ごとに、目標薬注濃度と、その間の給水流量（積算流量）とから薬品使用量、言い換えれば薬品タンク６内の薬品減少量を算出する。

　制御器１２は、第１所定期間より長い第２所定期間が経過した時点、例えば所定時間が経過した時点または給水流量の積算値が所定の積算流量値に達した時点で、この第２所定期間での薬品減少想定量を算出する。この薬品減少想定量は、第２所定期間に含まれる複数の第１所定期間での薬品使用量の積算値である。第２所定期間に対応する所定時間または所定の積算流量値としては、その間の薬品タンク６内の薬液減少量分の水位差が５０ｍｍ以上となる条件で決定することが好ましい。５０ｍｍ以下とすると、第２所定期間における薬品減少量に対する薬液量センサ９の１分解能あたりの薬液減少量の比率が大きくなり、実薬注量との誤差が大きくなる。

　例えば、期間Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎの目標薬注量をＣＦ１、ＣＦ２、・・・、ＣＦｎ、給水流量（期間内の積算流量）をＦＶ１、ＦＶ２、・・・、ＦＶｎとした場合、薬品使用量ＣＤ１、ＣＤ２、・・・、ＣＤｎは以下のように表される。
　　期間Ｔ１：ＣＤ１＝ＣＦ１×ＦＶ１
　　期間Ｔ２：ＣＤ２＝ＣＦ２×ＦＶ２
　　　　　　　・・・・
　　期間Ｔｎ：ＣＤｎ＝ＣＦｎ×ＦＶｎ

　期間Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎがそれぞれ第１所定期間に相当し、Ｔ１～Ｔｎの通算期間が第２所定期間に相当する。薬品減少想定量ＳＶは、ＳＶ＝ＣＤ１＋ＣＤ２＋・・・＋ＣＤｎで求まる。

　制御器１２は、薬液量センサ９を用いて求めた第２所定期間における実際の薬品タンク６内の薬品減少量が、第２所定期間内の薬品使用量を積算した薬品減少想定量と一致するか否か、具体的には許容誤差を含む目標範囲に入っているか否か判定し、範囲外であった場合は、目標値に合うように比例係数を補正する。制御器１２は、給水流量信号に、補正した比例係数を乗じて薬注量信号を生成し、薬注ポンプ７の駆動回路に入力することにより薬注量を補正する。例えば、制御器１２は、薬液量センサ９を用いて求めた薬品減少量が目標範囲を下回るときには比例係数を大きくし、薬品減少量が目標範囲を上回るときには比例係数を小さくする。

　例えば、薬液量センサ９を用いて求めた薬品減少量が、薬品減少想定量の目標誤差範囲の下限値よりも低いときには、薬品減少想定量と薬液量センサ９を用いて求めた実際の薬品減少量との差に応じた補正係数を比例係数に乗じて比例係数を大きくするように補正する。逆に、実際の薬品減少量が薬品減少想定量の目標誤差範囲の上限値よりも高いときには、薬品減少想定量と実際の薬品減少量との差に応じた補正係数を比例係数に乗じて比例係数を小さくするように補正する。比例係数の補正に際し、例えば補正後の比例係数が補正前の比例係数の±５０％に収まるように、比例係数の変化率に制限を持たせてもよい。

　比例係数を補正する代わりに、比例係数を乗じた後の薬注量信号を、薬品減少想定量と実際の薬品減少量との差に基づいて補正してもよい。

　このように、薬注ポンプ７の吐出量を流量計１０の検出給水流量にリアルタイムに比例させる制御と、所定期間（第２所定期間）における薬品減少量を確認して薬注量信号を微調整するフィードバック制御とを組み合わせることにより、多缶設置の小型貫流ボイラの給水配管のように、短期間で流量が大きく変動する系においても、給水中の薬品濃度を目標範囲内に安定して維持することができる。

　次に、目標薬注量の決定方法ついて説明する。

　例えば、温度センサ１７を用いて給水温度を測定し、その測定温度における飽和溶存酸素濃度に合わせて目標薬注量を随時変更する。これにより、脱酸素剤をより効率的かつ経済的に注入できる。この方法を用いる際は、以下の式１により必要な脱酸素剤量を求めて、その量に応じて目標とする薬液量を決定する。給水温度を測定し、測定温度における飽和溶存酸素濃度を用いる手法が簡易的ではあるが、給水の溶存酸素を検出する溶存酸素計を設け、給水中の溶存酸素濃度を直接測定してもよい。

　必要脱酸素剤量(ｍｇ／Ｌ)
＝（給水温度における飽和溶存酸素濃度／脱酸素剤１（ｍｇ／Ｌ）が除去する酸素量）×安全率　…（式１）

　温度センサ１７の測定原理は問わないが、測定温度範囲が給水温度の変動範囲を十分カバーしている必要がある。温度センサ１７は、給水タンク１、または給水タンク１よりボイラ１に近い給水母管２に設置する。温度センサ１７の検出部を給水に直接浸水することが望ましいが、検出部を配管表面に設置して、放温しないように検出部を保温材で覆うようにしてもよい。

　ドレン回収率を用いて目標薬注量を決定してもよい。ここで、ドレン回収率を求める方法としては、ドレン温度、補給水温度及び給水温度を測定し、以下の式２を用いて求める方法と、電気伝導率計により補給水および給水について電気伝導率を検出し、以下の式３を用いて求める方法と、補給水および給水について溶存物質濃度（水質）を検出し、以下の式４を用いて求める方法と、補給水ライン１６に設置した流量計（図６参照）の積算値と給水母管２に設置した流量計１０の積算値または各ボイラ５に接続される給水分岐管に設置した流量計（図６参照）の合算積算値とを以下の式５に代入して求める方法とがある。溶存物質濃度は、例えば塩化物イオン計を用いて検出される塩化物イオン濃度、カリウム計を用いて検出されるカリウム濃度、ナトリウム計を用いて検出されるナトリウム濃度、カルシウム計を用いて検出されるカルシウム濃度などである。ドレン回収率は他の数式、方法を用いて求めてもよい。回収されたドレンはドレンタンク１４に貯留され、ドレンライン１５を介して給水タンク１に供給される。

　ドレン回収率＝（給水温度―補給水温度）／（ドレン温度－補給水温度）　…（式２）
　ドレン回収率＝１－(給水電気伝導率／補給水電気伝導率) 　…（式３）
　ドレン回収率＝１－（給水溶存物質濃度／補給水溶存物質濃度）　…（式４）
　ドレン回収率＝（給水流量－補給水流量）／給水流量　…（式５）

　ドレン回収がない場合でも原水水質の変動により給水水質が大きく変動する場合がある。このような場合は、給水の電気伝導率または塩化物イオン濃度などの溶存物質濃度の値を計測して、計測値から目標薬注量を演算する方法もある。薬注目標量を決定する為に必要な物質の濃度が直接測定できない場合でも、測定が容易な他の項目との相関性を事前に確認できれば、その項目の計測値に基づいて必要薬注量を算出できる。

　例えば、給水の酸消費量（ｐＨ４．８）により薬注目標量を決定する際に、電気伝導率と酸消費量（ｐＨ４．８）の関係性が認められれば、電気伝導率を計測することにより、演算部で酸消費量（ｐＨ４．８）に換算し、得られた酸消費量（ｐＨ４．８）に基づいて目標薬注量を算出し、薬液の吐出量が決定される。

　ドレン回収により給水中のアルカリ成分量が変化した場合に、薬品により追加するアルカリ成分量は、以下の式６及び式７から求まる。

　目標薬注量＝必要アルカリ成分量（酸消費量（ｐＨ８．３））／薬液１（ｍｇ／Ｌ）あたりから発生する酸消費量（ｐＨ８．３）　…（式６）
　必要アルカリ成分量（酸消費量（ｐＨ８．３））（ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）
　＝（目標ボイラ水酸消費量（ｐＨ８．３）／濃縮度）－給水酸消費量（ｐＨ８．３）
　＝（Ｐ１／Ｎ）－〔Ｐ２×０．５×（1＋α）×（1－ｒ）〕　…（式７）
Ｐ１：目標ボイラ水酸消費量（ｐＨ８．３）（ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）
Ｐ２：補給水中の酸消費量（ｐＨ４．８）（ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）
Ｎ：濃縮度＝ボイラ水電気伝導率／給水電気伝導率
α：圧力による係数
　　ボイラ圧力０．５ＭＰａ　α＝０．３
　　ボイラ圧力０．７ＭＰａ　α＝０．４
　　ボイラ圧力１．０ＭＰａ　α＝０．５
　　ボイラ圧力１．５ＭＰａ　α＝０．６
　　ボイラ圧力２．０ＭＰａ　α＝０．７
ｒ：ドレン回収率＝１－（給水電気伝導率／補給水電気伝導率）

　ボイラ５は、電気伝導率計を内蔵し、この電気伝導率計の測定値が所定の下限値を下回った場合に連続ブローラインの電磁弁を閉じ、所定の上限値を上回った場合に連続ブローラインの電磁弁を開けることで、缶水の濃縮度を調整するものであってもよい。この場合、制御器１２は、ボイラ５に内蔵された電気伝導率計により測定されるボイラ水電気伝導率と、給水母管２又は給水分岐管３に設けた電気伝導率計により測定される給水電気伝導率とを用いて、以下の式８により濃縮度を演算する。制御器１２は、ボイラ５の濃縮度と、ボイラ５の缶内維持濃度とから、以下の式９を用いて目標薬注量を求めることができる。ボイラ内部で濃縮度または濃縮度を演算するための情報を有している場合には、その情報をそのまま制御器１２に入力する方法もある。
　濃縮度＝ボイラ水電気伝導率／給水電気伝導率　…（式８）
　目標薬注量（ｍｇ／Ｌ）＝缶内維持濃度／濃縮度　…（式９）

　ボイラ５の濃縮度は、ボイラ水及び給水の溶存物質濃度から求めてもよい。ボイラ水及び給水の溶存物質濃度を用いて、以下の式１０により濃縮度を求めることができる。また、給水およびブロー水の流量を測定し、以下の式１１を用いて濃縮度を求めてもよい。
　濃縮度＝ボイラ水溶存物質濃度／給水溶存物質濃度　…（式１０）
　濃縮度＝給水流量／ブロー流量　…（式１１）

　このように、対象ボイラの濃縮度の情報を制御器１２に入力し、目標薬注量を決定することにより、より確実にボイラ水中薬液濃度を目標範囲に管理することができるようになる。

　上述したように、ボイラ本体に電気伝導率計が内蔵されている場合、この電気伝導率計の測定値が所定の上限値（ブロー制御用の上限値がある場合はその上限値とは別に設定されたさらに高い値）を超えた場合に、電気伝導率計の測定値が上限値を下回るまで目標薬注量を一定期間低減させるようにしてもよい。このことにより、キャリーオーバー発生を防止することができる。

　ボイラ給水設備の水処理状況は、補給水水質が変化しない場合、主に「薬品注入状況」、「ボイラの連続ブローの動作状況」及び「ボイラの稼働状況」の３つの要素によって決定できる。そのため、上述した薬品注入制御装置に、ボイラの連続ブローの動作状況が判断できる信号、及びボイラ稼働率が判断できる信号を与えることで、ボイラ給水設備の水処理状況を総合的に判断することが可能となる。

　ボイラ５の連続ブローの動作状況は、ボイラ個別の連続ブローライン２８に設けた電磁弁２５への電圧供給の有無と、温度センサ２６の検出値に基づいて判断することができる。温度センサ２６は、連続ブローライン２８の配管内に挿し入れてブロー水の温度を測定してもよく、配管表面に設置して配管温度を測定してもよい。

　電磁弁２５への電圧供給がなく、電磁弁２５が閉じている時に、温度センサ２６の検出値が上昇する場合、電磁弁２５からボイラ水がリークしており、ブローは適正でないと判断される。電磁弁２５へ電圧が供給され、電磁弁２５が開いている時に、温度センサ２６の検出値が一定以上まで上昇しない場合、連続ブローライン２８や電磁弁２５に詰まりや閉塞が発生している可能性が高いと判断される。

　電磁弁２５へ電圧が供給され、電磁弁２５が開いている時に、温度センサ２６の検出値が一定以上に上昇する場合、ブローが適正であると判断される。

　なお、温度センサ２６の代りに、ブローライン２８にブロー流量計（図示略）を設置してもよい。この場合、ボイラの連続ブローの動作状況は、ボイラ個別の連続ブローライン２８に設けた電磁弁２５への電圧供給の有無と、ブロー流量計の検出値に基づいて判断できる。例えば、電磁弁２５への電圧供給がなく、電磁弁２５が閉じている時に、ブロー流量計が流量を検知した場合、電磁弁２５からボイラ水がリークしており、ブローは適正でないと判断される。電磁弁２５へ電圧が供給され、電磁弁２５が開いている時に、ブロー流量計において一定以上の流量が検知できない場合、連続ブローライン２８又は電磁弁２５に詰まりや閉塞が発生している可能性が高いと判断される。

　電磁弁２５への電圧供給がなく、電磁弁２５が閉じている時に、ブロー流量計が流量を検知しない場合、電磁弁２５からボイラ水はリークしておらず、ブローは適正であると判断される。電磁弁２５へ電圧が供給され、電磁弁２５が開いている時に、ブロー流量計において一定以上の流量が検知される場合、ブローライン２８や電磁弁２５に詰まり等はなく、適正であると判断される。ブローライン２８における流れの有無が検知できればよいため、ブローライン２８にはブロー流量計の代わりにフローセンサを設置してもよい。

　電磁弁２５への電圧供給の有無は、電源自体を信号として直接的に確認してもよく、電源ケーブルにクランプ式電流センサを設置したり、電磁弁２５にリードスイッチを設置したりして、間接的に確認してもよい。

　ボイラ稼働状況（稼働率）は、ボイラ５の燃焼状態を制御する燃焼指令信号をモニタすることで、算出できる。例えば、監視対象期間のうち、ボイラ５が燃焼状態にあった時間の比率を算出することで、稼働率が求まる。

　ボイラ稼働率は、給水ポンプ４のオン／オフや電磁弁２５の開閉から推定してもよい。この場合、ボイラ５が連続的に燃焼している時に、給水ポンプ４や電磁弁２５が動作する間隔を予め確認しておく。給水ポンプ４や電磁弁２５の動作が検知できない期間が、その間隔を大きく超過する場合には、ボイラ５の燃焼が停止したと判断する。このように、ボイラ５の燃焼状態を判断することで、ボイラ稼働率を推定することができる。

　図１に示すように、制御器１２は、温度センサ２６（又はブロー流量計）の検出値を取得し、電磁弁２５への電圧供給の有無を監視することで、各ボイラ５の連続ブローの動作が適正か否かを判断する。さらに、制御器１２は、ボイラ５の燃焼指令信号、給水ポンプ４のオン／オフ、又は電磁弁２５の開閉を監視して、ボイラ稼働率を算出する。上述したように、制御器１２は、給水への薬品注入量が目標範囲内にあるか否かを検出する。

　制御器１２は、給水中の薬品注入量が目標範囲内にあり、かつ、各ボイラの連続ブローの動作が適正であり、かつ、一定期間における各ボイラの稼働率が設定率以上である場合、ボイラ給水設備の水処理状況は良好であると判断する。これら３つの条件のうちのいずれかが達成されていない場合、水処理状況は不良である可能性があるため、制御器１２は、作業者に確認・対応を促す警報を出力する。

　上記実施形態は、本発明の一例であり、本発明は上記以外の構成とされてもよい。例えば、上述した実施形態では、薬品注入制御装置に、ボイラの連続ブローの動作状況が判断できる信号、及びボイラ稼働率が判断できる信号を与える例について説明したが、ボイラの連続ブローの動作状況が判断できる信号、又はボイラ稼働率が判断できる信号のいずれか一方を与えるようにしてもよい。

　例えば、制御器１２は、給水中の薬品注入量が目標範囲内か、及び各ボイラ５の連続ブローの動作が適正であるかに基づいて、ボイラ給水設備の水処理状況を判断する。あるいはまた、制御器１２は、給水中の薬品注入量が目標範囲内か、及び一定期間における各ボイラ５の稼働率が設定率以上であるかに基づいて、ボイラ給水設備の水処理状況を判断する。ボイラの連続ブローの動作状況が判断できる信号、及びボイラ稼働率が判断できる信号の両方を与える場合と比較して、ボイラ給水設備の水処理状況を簡易的に判断することができる。

　上記実施形態では、薬品タンク６が１個だけ設置されているが、種類の異なる薬品を収容した複数の薬品タンク６を設置し、各薬品タンク６からそれぞれ薬注を行うようにしてもよい。図２はこのように構成された実施形態を示している。

　一般に、ドレン回収がある場合または原水水質が大きく変動する場合において、個々の薬剤成分の必要量が、ある成分では増加し、他の成分では減少することで、薬剤成分の必要量のバランスが大きく変化する場合には、薬剤成分を個別に制御することにより、経済的に水処理を行うことができる。この場合、図２に示すように、薬剤成分ごとに薬品タンク６と薬注ポンプ７を用意し、薬品タンク６毎の薬液量情報を制御器１２に入力し、個々の薬品減少量を求めて、それぞれの薬注ポンプ７の吐出量を制御する。

　制御器１２は、給水温度、給水水質、ドレン回収率、及びボイラ濃縮度の少なくともいずれか１つの情報を取得し、取得した情報に基づいて、薬品タンク６ごとに、給水水質に応じて、又は給水中薬液濃度が一定となるように、又はボイラ水中薬液濃度が一定となるように、薬注目標量を変更することができる。図２に示す構成において、薬品タンク６の数および種類は制限されない。図２のその他の構成及びその制御方法は図１と同様である。

　以下、実施例及び比較例について説明する。この実施例及び比較例では、薬液としては、ｐＨ調整剤として水酸化カリウム（５％品）、脱酸素剤としてヒドラジン一水和物（２０％品）、及びスケール防止剤として分子量４０００のポリアクリル酸を溶解させたものを用いた。

　［実施例１］
　ボイラ５として、小型貫流ボイラを想定した実験用ボイラ（最大蒸発量５００ｋｇ/ｈ）２台が設置されている図１に示すボイラ給水設備の給水母管２に、本発明の薬品注入制御方法を用いて薬注した。薬注点は給水タンク出口から５００ｍｍの地点とした。配管径４０Ａに対して内径６ｍｍ、外径８ｍｍのＳＵＳ製の薬注ノズル８を給水母管２の中央まで差し込み、薬注した。

　薬品タンク６としてダイライト株式会社のダイライトタンク（Ｎ型）５０Ｌを用いた。タンク下部に薬液量センサをねじ込めるように加工を施した。

　制御器１２として株式会社キーエンス製のＫＶ－１０００、入力ユニットとしてＫＶ－４０ＤＡ、出力ユニットとしてＫＶ－４０ＡＤを使用した。薬注ポンプ７として株式会社イワキ製ＥＨＮ－Ｂ１１ＶＣ１ＹＮ、流量計１０として東京計装株式会社製のクランプオン式超音波流量計ＵＬ３３０、薬液量センサ（圧力センサ）９として株式会社センシズ製ＨＴ１－０２０ＫＰ－０２－Ｖを用いた。

　流量計１０の積算流量は１パルス／０．１Ｌのパルス信号により求めて、瞬間流量は０－３５００Ｌ／ｈを４－２０ｍＡとしたアナログ信号より求めた。圧力センサ９の検出圧力０－２０ｋＰａを４－２０ｍＡとして制御器１２に入力した。薬注ポンプ７は、０－３８ｍＬ／ｍｉｎを４－２０ｍＡとして１分間あたりのストローク数を制御することにより注入量を調整した。

　ボイラ５は高燃焼固定運転とした。給水量はボイラ１台あたり４００Ｌ／ｈ、給水ポンプ４の能力は１３５０Ｌ／ｈであった。

　給水タンク１の温度を２０、４０、８０℃に数時間ごとに変更して運転した。給水温度は、オムロン製Ｅ５２－ＣＡ１０ＡＥ－Ｎ（Ｋ熱電対）を給水タンク出口近傍の給水母管２の配管表面に貼り付けて上から保温材で覆って測定した。１０分ごとの平均給水温度をもとに飽和溶存酸素濃度を求め、以下の式１２を用いて目標薬注量を演算した。給水中の飽和溶存酸素濃度の変遷を図３に示す。使用した薬液には脱酸素成分としてヒドラジン１水和物１０％が含まれており、薬液１ｍｇ/Ｌが除去する酸素量は０．０６５ｍｇ／Ｌであった。
　目標薬注量（ｍｇ／Ｌ）＝給水温度における飽和溶存酸素濃度(ｍｇ／Ｌ)／０．０６５　…（式１２）

　目標薬注量に比例して薬注ポンプ７のストローク数を変化させて薬注を行いながら、ボイラ５の蒸気を熱交換器１８で冷却し、蒸気凝縮水中の溶存酸素濃度を溶存酸素計１９で測定し、測定結果をデータロガー２０で２０秒ごとにロギングした。結果を図４に示す。また、給水温度、飽和溶存酸素濃度、蒸気凝縮水中溶存酸素濃度、薬注量の値の一例を表１に示す。

　このボイラ給水設備において、薬品注入量、ブローの動作状況、及びボイラ稼働率に基づいて、水処理状況を判断した。

　薬品注入量が目標範囲内にあるか否かを・・・分間隔で判定した。目標範囲内である場場合は『○良好』、目標範囲外の判定が連続で２回以下の場合には『△注意』、目標範囲外の判定が連続で３回以上の場合には『×警告』と３段階で評価した。

　ブローの動作状況は、ボイラ５毎に、電磁弁２５への電源供給があった時に連続ブローライン２８の配管温度が５℃以上上昇した場合は『○良好』、温度上昇が５℃以下であることが連続で２回以下の場合には『△注意』、温度上昇が５℃以下であることが連続で３回以上の場合には『×警告』と３段階で判定をした。

　電磁弁２５への電源供給は、電源ケーブルに株式会社Ｕ＿ＲＤ製のクランプセンサCTT-10-CLS-CV5を取り付けて、電圧出力値が１００ｍＶ以上の場合に、電磁弁２５への電源供給があったと判断した。

　各ボイラ５の電磁弁２５からブロー集合配管３０までの間の連続ブローライン２８の配管表面に、温度センサ２６としてオムロン株式会社のE52-CA10AE-N 1Mを貼り付けて、連続ブローライン２８の配管温度を測定した。

　連続ブローが頻繁に流れる場合や、電磁弁２５が開いてから閉じるまでの時間が短い場合には、連続ブローが正常な動きであっても配管温度が十分に上昇しないことがあるため、連続ブローの電磁弁２５が閉じてから次に連続ブローの電磁弁２５が開くまでの時間が２０分以下の場合、および、連続ブローが開いてから閉じるまでの時間が１０秒以下の場合には、連続ブローの適正動作の判断は行わないようにした。

　ボイラ稼働率はボイラ５毎に算出した。前述のクランプセンサの電流出力値から電磁弁２５が開いたことを検知してから１５分間は燃焼していると判断して、１日分の累積時間を２４時間で除して、１日毎のボイラ稼働率を算出した。ボイラ稼働率が５％以下である日が連続で７日間未満である場合には『○良好』、５％以下である日が７日間以上連続で続いた場合には、稼働率が低すぎるため『×警告』と２段階で判定した。

　薬品注入制御判定が『○良好』、かつ、全てのボイラ５の連続ブロー適正動作判定が『○良好』、かつ、全てのボイラの稼働率の判定が『○良好』である場合、ボイラ給水設備の水処理状況が『○良好』であると判断した。

　薬品注入制御判定が『△注意』、または、いずれかのボイラ５の連続ブロー適正動作判定が『△注意』であり、かつ、全てのボイラの稼働率の判定が『○良好』である場合、ボイラ給水設備の水処理状況が『△注意』であると判断した。

　薬品注入制御判定、または、いずれかのボイラ５の連続ブロー適正動作判定、または、いずれかのボイラ５の稼働率の判定が『×警告』であると判断した場合、ボイラ給水設備の水処理状況は『×警告』であると判断した。

　［比較例１］
　薬注量を給水中に７０ｍｇ/Ｌ(想定溶存酸素除去量４．５５ｍｇ/Ｌ)一定注入した以外は実施例１と同じとした。ボイラ蒸気を熱交換器１８で冷却した蒸気凝縮水中の溶存酸素濃度を２０秒ごとにロギングした結果を図５に示す。また、表１に蒸気凝縮水中溶存酸素濃度の値の一例を示す。

　実施例１では１０分ごとの平均給水温度における飽和溶存酸素濃度に応じて薬注ポンプ７のストローク数を増加させることにより、蒸気凝縮水中の溶存酸素濃度を低く維持することができた。フィードバック制御となるため、給水温度が変化する境目では一時的に蒸気中溶存酸素濃度が上昇するが、溶存酸素濃度が１ｍｇ／Ｌ以下に収束した。

　一方、比較例１では、薬注量が一定であり、給水温度が２０℃や４０℃の場合は給水中の溶存酸素濃度が薬品による脱酸素能力よりも大きく、蒸気へ移行する溶存酸素濃度が多かった。

　以上の通り、給水温度にあわせて目標薬注量を変動させることにより、過剰に薬品を注入することなく、水処理効果を効果的に発揮することができた。

　［実施例２］
　図６に示すように、ブローライン２８に温度センサ２６の代りにブロー流量計２４を設置した。ブロー水を熱交換器１８で冷却後、ｐＨ計２１でｐＨ測定し、測定値をデータロガー２０に入力した。また、各ボイラ５に個別に給水流量計２３を設置した。
　このボイラ給水設備において、ボイラ個別の給水流量計２３とブロー流量計２４の値により求めた濃縮度を考慮して、ボイラ水のｐＨの目標値を１１．５として酸消費量（ｐＨ８．３）が２５０（ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）となるように薬注を行った。ボイラ水を２００ｍｌ／ｍｉｎの速度で連続的にブローライン２８を介してボイラ５から取り出し、熱交換器１８で冷却し、蒸気凝縮水のｐＨをｐＨ計２１で測定し、測定値をデータロガー２０により１分ごとにロギングした結果を図７に示す。

　ドレン回収率は、補給水ライン１６に設置した流量計２２（オーバル製フローペットＥＧ）と、流量計１０の計測結果から求めた。小型貫流ボイラを想定した実験用ボイラ（最大蒸発量５００ｋｇ/ｈ）１台を高燃焼運転させた。ボイラ５の連続ブローの設定をボイラ付属の電気伝導率計の値で上限３００ｍＳ／ｍ、下限２５０ｍＳ／ｍとした。蒸気圧力は０．７ＭＰａであった。必要薬注量は以下の式１３を用いて求めた。使用薬品により発生する酸消費量（ｐＨ８．３）は１００ｍｇ／Ｌあたり４．５(ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）であった。

必要アルカリ成分量（酸消費量(ｐＨ４．８)）(ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）
＝（Ｐ１／Ｎ)－〔Ｐ２×０．５×(１＋α)×(１－ｒ)〕
＝２５０／（給水流量／ブロー流量）－{３０×０．５×１．４×〔１－（給水流量－補給水流量）／給水流量〕}　…（式１３）
Ｐ１：目標ボイラ水酸消費量（ｐＨ８．３）(ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）
＝２５０(ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）
Ｐ２：補給水中の酸消費量（ｐＨ４．８）(ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）
＝３０(ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）
Ｎ：濃縮度＝給水流量／ブロー流量
α：圧力による係数　ボイラ圧力０．７ＭＰａ　α＝０．４
ｒ：ドレン回収率＝（給水流量－補給水流量）／給水流量

　なお、このボイラ給水設備においても、実施例１と同様に薬品注入量、ブローの動作状況、及びボイラ稼働率に基づいて、水処理状況を判断した。

　［比較例２］
　実施例２と同じボイラ給水設備を用いて給水中の薬品濃度を１００ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌとなるように一定注入した場合にボイラ水を２００ｍｌ／ｍｉｎの速度で連続的にボイラ５から取り出して熱交換器１８で冷却し、凝縮水のｐＨの測定値を１分ごとにロギングした結果を図８に示す。

　［比較例３］
　実施例２と同じボイラ給水設備を用いて給水中酸消費量（ｐＨ８．３）が一定となるようにボイラ水を２００ｍｌ／ｍｉｎの速度で連続的にボイラ５から取り出して熱交換器１８で冷却し、凝縮水のｐＨの測定値を１分ごとにロギングした結果を図９に示す。

　給水中の酸消費量（ｐＨ８．３）を３４．５ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌとなるように薬注を行った。必要薬注量は以下の式１４を使用して求めた。
　必要薬注量＝３４．５－給水酸消費量(ｐＨ４．８)から発生する酸消費量(ｐＨ８．３)
　＝３４．５－〔Ｐ２×０．５×(１＋α)×(１－ｒ)〕
　＝３４．５－（３０×０．５×１．４×〔１－（給水流量－補給水流量）／給水流量〕　…（式１４）
Ｐ１：目標ボイラ水酸消費量（ｐＨ８．３）(ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）＝２５０(ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）
Ｐ２：補給水中の酸消費量（ｐＨ４．８）(ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）＝３０(ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ）
α：圧力による係数　ボイラ圧力０．７ＭＰａ α＝０．４
ｒ：ドレン回収率　＝（給水流量－補給水流量）／給水流量

　実施例２は、比較例２および比較例３と比較してｐＨが安定していることが確認できた。これは、ドレン回収および濃縮度の影響を考慮してボイラ水中の酸消費量（ｐＨ８．３）を一定範囲に保つように薬注制御を行ったためである。

　比較例２はドレン回収および濃縮度を考慮せず対給水濃度を一定に保つように薬注を行った。比較例３はドレン回収の影響を考慮し、対給水中の酸消費量（ｐＨ８．３）を一定に保つように薬注を行った。比較例２と比較例３を比較すると、比較例３の方がｐＨ値の変動が大きい。濃縮度を給水の電気伝導率で管理しているボイラでは、ドレン回収率が下がり、補給水の電気伝導率が上がった場合には、濃縮度がさがる。一方、ドレン回収率が上がり、補給水の電気伝導率が下がった場合には濃縮度があがる。従って、酸消費量（ｐＨ８．３）に関してはある程度の緩衝機能があるといえる。このため、比較例３よりも比較例２の方が、ボイラ水中のｐＨの変動幅が小さくなる。しかし、その機能だけではｐＨの変動は吸収されず、実施例２の有効性が確認された。

　［実施例３］
　実施例１と同じボイラ給水設備を用いて、給水温度に基づく飽和溶存酸素濃度の２０分間の平均値に応じて目標薬注量すなわち薬注ポンプ吐出量と給水瞬間流量の比例係数を変更した。また、給水流量１００ｍ^３ごとにその期間の薬液減少量と累積薬品減少量想定値を制御器１２で比較し、累積薬品減少量想定値の±１０％以内に入っていない場合は、累積薬品減少量想定値と（算出した実際の）薬液減少量の差の分だけ比例係数を変更した。ただし、３回目の薬注量（薬品減少量）の確認後、薬注ポンプ７の能力低下を想定して、薬注ポンプ７のストローク長を１００％から３０％に変更した。

　給水温度はドレン回収により１５℃から８５℃まで変動しており、給水温度における飽和溶存酸素濃度を用いて、以下の式１５から目標薬注濃度を算出した結果を図１０（ａ）の実線で示す。使用した薬液には、脱酸素成分としてヒドラジン１水和物１０％が含まれており、薬液１ｍｇ／Ｌが除去する酸素量は０．０６５ｍｇ／Ｌであった。安全係数として１．５を乗じた。
　必要薬注量（ｍｇ／Ｌ）
＝給水温度における飽和溶存酸素濃度（ｍｇ／Ｌ）／０．０６５×１．５　…（式１５）

　実際の２０分ごとの薬注濃度を図１０ａにプロットした。この薬注濃度は給水流量１００ｍ^３ごとに確認した薬品減少想定量と測定した薬液減少量との差、及び瞬時給水流量と薬注ポンプ吐出能力との差から導き出した。給水流量１００ｍ^３ごとの薬品タンク６内の薬品減少量、および薬品減少想定量の誤差範囲を図１０ｂにプロットした。

　３回目の薬注量の確認が終わった後、薬注ポンプ７のストローク長を１００％から３０％に変更したことにより、図１０ｂに示すように一時的に薬注量が低下するが、４回目及び５回目の薬注量の確認で薬注ポンプ吐出量を自動調整したことにより、６回目の薬注量確認時には、再び所定薬注濃度が維持できるようになった。このように、比較的短期な期間ごとに目標薬注濃度を変更させても、自動で薬注濃度を調整するため、ドレン回収や給水水質の変動により薬注ポンプ吐出量を変更させた時に、薬注ポンプ７や給水ポンプ４の能力低下等により目標薬注濃度範囲を維持できなくなったとしても、人の手をわずらわせることなく、経済的かつ最大限に水処理効果を発揮できるよう水処理管理を行うことができる。

　このボイラ給水設備においても、実施例１と同様に薬品注入量、ブローの動作状況、及びボイラ稼働率に基づいて、水処理状況を判断した。

　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０１５年３月３１日付で出願された日本特許出願２０１５－０７２９５９に基づいており、その全体が引用により援用される。

　１　給水タンク
　２　給水母管
　３　給水分岐管
　４　給水ポンプ
　５　ボイラ
　６　薬品タンク
　７　薬注ポンプ
　９　薬液量センサ
　１０　流量計
　１４　ドレンタンク
　１５　ドレンライン
　１６　補給水ライン
　１７　温度センサ
　１８　熱交換器
　１９　溶存酸素計
　２０　データロガー
　２１　ｐＨ計
　２２　補給水流量計
　２３　ボイラ分岐配管流量計
　２４　ブロー流量計
　２５　電磁弁
　２６　温度センサ
　２８　連続ブローライン

Claims

　給水タンクからボイラに給水を供給するための給水ラインと、
　前記給水ラインを流れる給水流量を測定する給水流量測定手段と、
　薬品タンクに貯留されたボイラ水処理薬品を含有する薬液を前記給水ライン又は給水タンクに注入する薬注ポンプと、
　前記薬品タンク内に貯留された薬液の量を計測する薬液量計測手段と、
　前記ボイラの連続ブローの動作が適正か否か判定するブロー判定手段と、
　前記給水流量測定手段により測定された給水流量に比例して前記薬注ポンプの吐出量を制御する制御手段と、
　前記ブロー判定手段の判定結果、及び前記制御手段による薬品注入制御結果に基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断する判断手段と、
　を備え、
　前記制御手段は、
　第１所定期間ごとに目標薬注量を変更し、前記給水流量測定手段によって測定される該第１所定期間当たりの給水流量と、該第１所定期間の目標薬注量とから該第１所定期間ごとの薬液使用量を求め、
　前記薬液量計測手段の計測結果から、前記第１所定期間より長い第２所定期間における薬品タンク内薬液減少量を求め、
　前記第２所定期間内の複数の第１所定期間に対応する前記薬液使用量を積算して、該第２所定期間における薬液減少想定量を求め、
　前記薬品タンク内薬液減少量と前記薬液減少想定量とを比較し、比較結果に基づいて前記薬注ポンプを制御することを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１において、ボイラ稼働率を算出する算出手段をさらに備え、
　前記判断手段は、前記ブロー判定手段の判定結果、前記制御手段による薬品注入制御結果、及び前記ボイラ稼働率に基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断することを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１又は２において、前記ブロー判定手段は、前記ボイラの連続ブローラインの電磁弁の開閉と、該連続ブローラインに設けられたブロー流量計又はフローセンサの検出値とに基づいて、連続ブローの動作が適正か否か判定することを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１又は２において、前記ブロー判定手段は、前記ボイラの連続ブローラインの電磁弁の開閉と、該連続ブローラインに設けられた温度センサの検出値とに基づいて、連続ブローの動作が適正か否か判定することを特徴とする水処理管理装置。
　給水タンクからボイラに給水を供給するための給水ラインと、
　前記給水ラインを流れる給水流量を測定する給水流量測定手段と、
　薬品タンクに貯留されたボイラ水処理薬品を含有する薬液を前記給水ライン又は給水タンクに注入する薬注ポンプと、
　前記薬品タンク内に貯留された薬液の量を計測する薬液量計測手段と、
　ボイラ稼働率を算出する算出手段と、
　前記給水流量測定手段により測定された給水流量に比例して前記薬注ポンプの吐出量を制御する制御手段と、
　前記ボイラ稼働率、及び前記制御手段による薬品注入制御結果に基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断する判断手段と、
　を備え、
　前記制御手段は、
　第１所定期間ごとに目標薬注量を変更し、前記給水流量測定手段によって測定される該第１所定期間当たりの給水流量と、該第１所定期間の目標薬注量とから該第１所定期間ごとの薬液使用量を求め、
　前記薬液量計測手段の計測結果から、前記第１所定期間より長い第２所定期間における薬品タンク内薬液減少量を求め、
　前記第２所定期間内の複数の第１所定期間に対応する前記薬液使用量を積算して、該第２所定期間における薬液減少想定量を求め、
　前記薬品タンク内薬液減少量と前記薬液減少想定量とを比較し、比較結果に基づいて前記薬注ポンプを制御することを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１乃至５のいずれか１項において、前記薬液量計測手段が、前記薬品タンク中の薬液による圧力を検出する圧力センサ、前記薬品タンク中の薬品の水位高さを検出する水位計、又は前記薬品タンク中の薬品重量を検出する重量計のいずれかであることを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１乃至６のいずれか１項において、前記制御手段は、
　前記給水流量測定手段により測定された給水流量に対して比例係数を乗じて得た目標吐出量となるように前記薬注ポンプを制御し、
　前記薬品タンク内薬液減少量と前記薬液減少想定量との差に基づいて、前記比例係数を補正することを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１乃至７のいずれか１項において、
　前記ボイラは複数個設けられており、
　前記給水ラインは、前記給水タンクに連なる給水母管と、該給水母管から分岐した複数の給水分岐管とを有しており、
　各給水分岐管が各ボイラに接続され、該給水分岐管にそれぞれ給水ポンプが設けられており、
　前記薬注ポンプは、前記給水母管又は給水タンクに薬注することを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１乃至８のいずれか１項において、
　前記給水ラインには給水の温度又は水質を検出するセンサが設けられ、
　前記制御手段は、前記センサの検出結果に基づいて前記目標薬注量を変更することを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１乃至８のいずれか１項において、
　前記給水タンクに補給水を供給する補給水ライン及び前記給水ラインにはそれぞれ温度又は水質を検出するセンサが設けられ、
　前記制御手段は、各センサの検出結果からドレン回収率を算出し、該ドレン回収率に基づいて前記目標薬注量を変更することを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１乃至８のいずれか１項において、
　前記給水タンクに補給水を供給する補給水ラインに流量計が設けられ、
　前記制御手段は、前記流量計の流量測定値の積算値と、前記給水流量測定手段の流量測定値の積算値とからドレン回収率を演算し、該ドレン回収率に基づいて前記目標薬注量を変更することを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１乃至８のいずれか１項において、
　前記給水ラインには第１電気伝導率計が設けられ、
　前記ボイラは、第２電気伝導率計を内蔵し、該第２電気伝導率計の測定値が所定値以下となった場合に連続ブローラインの電磁弁を閉じ、該測定値が所定値以上となった場合に該電磁弁を開け、
　前記制御手段は、該第１電気伝導率計の測定値及び該第２電気伝導率計の測定値から該ボイラの濃縮度を算出し、該濃縮度に基づいて前記目標薬注量を変更することを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１乃至１２のいずれか１項において、
　前記ボイラには電気伝導率計が内蔵されており、
　前記制御手段は、該電気伝導率計の測定値が所定値以上となった場合、該測定値が該所定値未満となるまで前記目標薬注量を低下させることを特徴とする水処理管理装置。
　請求項１乃至１３のいずれか１項において、
　前記薬品タンク、前記薬注ポンプ、及び前記薬液量計測手段はそれぞれ複数設けられ、
　前記制御手段は、各薬注ポンプを個別に制御することを特徴とする水処理管理装置。
　給水タンクからボイラに給水を供給するための給水ライン又は給水タンクに、薬品タンクに貯留されたボイラ水処理薬品を含有する薬液を注入する薬注ポンプを制御すると共に、ボイラ設備の水処理状況を判断する水処理管理方法であって、
　前記給水ラインを流れる給水流量を測定する工程と、
　測定した給水流量に比例して前記薬注ポンプの吐出量を制御する工程と、
　第１所定期間ごとに目標薬注量を変更する工程と、
　前記第１所定期間当たりの給水流量と、該第１所定期間の目標薬注量とから該第１所定期間ごとの薬液使用量を求める工程と、
　前記第１所定期間より長い第２所定期間における薬品タンク内薬液減少量を測定する工程と、
　前記第２所定期間内の複数の第１所定期間に対応する前記薬液使用量を積算して、該第２所定期間における薬液減少想定量を求める工程と、
　前記薬品タンク内薬液減少量と前記薬液減少想定量とを比較し、比較結果に基づいて前記薬注ポンプを制御する工程と、
　前記ボイラの連続ブローの動作が適正か否か判定した結果と、前記薬注ポンプの制御による薬品注入制御結果とに基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断する工程と、
　を備える水処理管理方法。
　請求項１５において、ボイラ稼働率を算出する工程をさらに備え、
　前記ボイラの連続ブローの動作が適正か否か判定した結果と、前記薬注ポンプの制御による薬品注入制御結果と、前記ボイラ稼働率とに基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断することを特徴とする水処理管理方法。
　給水タンクからボイラに給水を供給するための給水ライン又は給水タンクに、薬品タンクに貯留されたボイラ水処理薬品を含有する薬液を注入する薬注ポンプを制御すると共に、ボイラ設備の水処理状況を判断する水処理管理方法であって、
　前記給水ラインを流れる給水流量を測定する工程と、
　測定した給水流量に比例して前記薬注ポンプの吐出量を制御する工程と、
　第１所定期間ごとに目標薬注量を変更する工程と、
　前記第１所定期間当たりの給水流量と、該第１所定期間の目標薬注量とから該第１所定期間ごとの薬液使用量を求める工程と、
　前記第１所定期間より長い第２所定期間における薬品タンク内薬液減少量を測定する工程と、
　前記第２所定期間内の複数の第１所定期間に対応する前記薬液使用量を積算して、該第２所定期間における薬液減少想定量を求める工程と、
　前記薬品タンク内薬液減少量と前記薬液減少想定量とを比較し、比較結果に基づいて前記薬注ポンプを制御する工程と、
　ボイラ稼働率を算出する工程と、
　前記ボイラ稼働率と、前記薬注ポンプの制御による薬品注入制御結果とに基づいて、ボイラ設備の水処理状況を判断する工程と、
　を備える水処理管理方法。