JP2004028394A

JP2004028394A - ボイラ装置の腐食抑制方法

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Publication number: JP2004028394A
Application number: JP2002182580A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nakajima; 中島　純一; Takanari Kume; 久米　隆成
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】ボイラ装置の腐食を抑制するにあたり、全炭酸に由来する炭酸ガスを除去するために添加する酸およびアルカリの添加量を適正化する。
【解決手段】給水を加熱して蒸気を生成するボイラ２と、このボイラ２へ給水を供給する給水部３と、前記ボイラ２で生成した蒸気を負荷機器４へ供給する蒸気供給部５と、前記負荷機器４で使用した蒸気を復水として前記給水部３へ供給する復水供給部６とを備えたボイラ装置１において、前記復水供給部６における腐食を抑制する方法であって、前記給水部３に設けた脱気手段７の上流側の全炭酸濃度を測定する測定工程と、この測定工程における測定結果に基づいて、前記脱気手段７の上流側へ酸を供給する酸供給工程と、前記測定工程における測定結果に基づいて、前記脱気手段７の下流側へアルカリを供給するアルカリ供給工程とを含んでいる。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボイラ装置の腐食抑制方法に関するもので、特に給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、ボイラへ給水を供給する給水部と、ボイラで生成した蒸気を負荷機器へ供給する蒸気供給部と、負荷機器で使用した蒸気を復水として給水部へ供給する復水供給部とを備えたボイラ装置における腐食抑制方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラ装置の配管，特にボイラからの蒸気が凝縮して得られる復水をボイラ用の給水として再利用するための主として鋼管製の復水配管は、腐食が原因で交換を余儀なくされる場合がある。この復水配管の腐食は、主に復水中の炭酸ガスや溶存酸素の影響により生じる。炭酸ガスを原因とする腐食は、ボイラ内において全炭酸を含む給水の熱分解により生成する炭酸ガスが復水に溶解し、復水のｐＨを低下させることにより生じるものであり、復水と接触している配管の内面部分に均等に進行して配管の減肉をもたらすものであるため、進行速度が比較的遅いという特徴がある。これに対し、溶存酸素を原因とする腐食は、復水に溶解している酸素が配管，特に横引き配管の下部等のスラッジの堆積した下部に対して部分的に集中的な腐食作用をもたらし、配管の肉厚方向の内側から外側へ向かう孔状の腐食（孔食）をもたらすものであるため、進行速度が比較的速く、復水配管に対して短時間で致命的な破損をもたらすという特徴を有している。
【０００３】
このため、復水を再利用する際には、復水供給部の腐食を抑制するために、給水に含まれる全炭酸に由来する炭酸ガスを脱アルカリ塔等で除去している。そして、通常給水の全炭酸濃度を一回測定し、それに応じて酸およびアルカリを添加している。しかし、給水の水質は日々変動し、全炭酸の濃度が上昇すると、除去すべき全炭酸量は増加し、酸およびアルカリの添加量が多くしなければならないにもかかわらず、酸およびアルカリの添加量は予め設定されているため、酸およびアルカリの添加量が不足し、炭酸ガスの除去が不十分になる。逆に、全炭酸の濃度が下降すると、除去すべき全炭酸量は減少し、酸およびアルカリの添加量が少なくても良いにもかかわらず、酸およびアルカリの添加量は予め設定されているため、酸およびアルカリの添加量が過多となり、薬品が無駄に使われることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記課題に鑑み、ボイラ装置の腐食を抑制するにあたり、全炭酸に由来する炭酸ガスを除去するために添加する酸およびアルカリの添加量を適正化することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたものであって、請求項１に記載の発明は、給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、このボイラへ給水を供給する給水部と、前記ボイラで生成した蒸気を負荷機器へ供給する蒸気供給部と、前記負荷機器で使用した蒸気を復水として前記給水部へ供給する復水供給部とを備えたボイラ装置において、前記復水供給部における腐食を抑制する方法であって、前記給水部に設けた脱気手段の上流側の全炭酸濃度を測定する測定工程と、この測定工程における測定結果に基づいて、前記脱気手段の上流側へ酸を供給する酸供給工程と、前記測定工程における測定結果に基づいて、前記脱気手段の下流側へアルカリを供給するアルカリ供給工程とを含んでいる。
【０００６】
さらに、請求項２に記載の発明は、アルカリ添加後の給水のｐＨを測定するｐＨ測定工程をさらに含んでいる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、この発明の実施の形態に係るボイラ装置を説明する。図１において、ボイラ装置１は、給水を加熱して蒸気を生成するボイラ２と、このボイラ２へ給水を供給する給水装置３（給水部の一例）と、蒸気を使用する負荷機器４と、前記ボイラ２で生成した蒸気を負荷機器４へ供給する蒸気配管５（蒸気供給部の一例）と、前記負荷機器４で使用した蒸気を復水として前記給水装置３へ供給する復水配管６（復水供給部の一例）と、給水中に含まれる全炭酸に由来する炭酸ガスを除去する脱アルカリ塔７（脱気手段の一例）と、この脱アルカリ塔７の上流側へ酸を添加する酸供給装置８と、前記脱アルカリ塔７の下流側へアルカリを添加するアルカリ供給装置９と、給水中に含まれる全炭酸濃度を測定する測定装置１０とを主に備えている。
【０００８】
前記給水装置３は、前記ボイラ２へ給水するために、補給水の注水路１１と、この注水路１１からの補給水を貯留する給水タンク１２と、この給水タンク１２に貯留された給水を前記ボイラ２へ供給する給水路１３とを主に備えている（図１参照）。ここで、前記注水路１１は、軟水化装置１４と脱酸素装置１５とをこの順にそれぞれ備えている。前記軟水化装置１４は、補給水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分をナトリウムイオンに置換して軟水に変換するものである。一方、前記脱酸素装置１５は、補給水中に含まれる溶存酸素を機械的に除去するものである。また、前記給水路１３は、給水を前記ボイラ２へ送り出す給水ポンプ１６を備えている。
【０００９】
前記負荷機器４は、前記ボイラ２からの蒸気を用いて所要の熱交換するもの，すなわち前記ボイラ装置１における負荷装置であり、前記蒸気配管５の下流側に接続されている。
【００１０】
前記脱アルカリ塔７は、給水中に含まれる炭酸ガス等を機械的に除去するものである。前記給水タンク１２内から取出流路１７を介して給水を取り出し、前記脱アルカリ塔７ヘ供給し、前記脱アルカリ塔７で給水中の炭酸ガスを除去し、その後、給水を還流流路１８を介して前記給水タンク１２へ還流している。
【００１１】
前記酸供給装置８は、酸を前記取出流路１７へ添加するために、酸を貯蔵している酸タンク１９と、前記取出流路１７へ連絡する酸供給路２０とを主に備えている。前記酸タンク１９内に貯蔵されている酸は、給水中に含まれる全炭酸を炭酸ガスに変化させる機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、たとえば塩酸，硫酸，硝酸等である。
【００１２】
そして、前記酸供給路２０は、前記酸タンク１９内の酸を前記取出流路１７に対して供給する第一供給ポンプ２１を備えている。この第一供給ポンプ２１は、前記取出流路１７中を前記脱アルカリ塔７へ向けて移動中の一定量の給水に対し、所定量の酸を供給することができる定量ポンプである。
【００１３】
前記アルカリ供給装置９は、アルカリを前記還流流路１８へ添加するために、アルカリを貯蔵しているアルカリタンク２２と、前記還流流路１８へ連絡するアルカリ供給路２３とを主に備えている。前記アルカリタンク２２内に貯蔵されているアルカリは、前記脱アルカリ塔７通過後の給水中のｐＨを酸性から中性にする機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、たとえば水酸化ナトリウム，水酸化カリウム等である。
【００１４】
そして、前記アルカリ供給路２３は、前記アルカリタンク２２内のアルカリを前記還流流路１８に対して供給する第二供給ポンプ２４を備えている。この第二供給ポンプ２４は、前記還流流路１８中を前記給水タンク１２へ向けて移動中の一定量の給水に対し、所定量のアルカリを供給することができる定量ポンプである。
【００１５】
前記測定装置１０は、給水中に含まれる全炭酸濃度を測定するために、前記取出流路１７から分岐した測定試料供給路２５に設けられている（図１参照）。ここにおいて、全炭酸は、炭酸，炭酸水素イオンおよび炭酸イオンの３つの形態を含んでおり、中性付近においては、ほとんど炭酸水素イオンとして存在している。そのため、この実施の形態では、炭酸水素イオン濃度を測定する場合について説明する。炭酸水素イオン濃度を測定する場合、前記測定装置１０は、図２に示すように、測定セル２６と、測定部２７と、試薬供給装置２８と、制御装置２９とを主に備えている。
【００１６】
前記測定セル２６は、たとえばアクリル樹脂を筒状に形成した透明な容器であり、上部に開口部３０を備えている。また、前記測定セル２６の底部近傍の側面には、前記測定試料供給路２５と接続された試料導入路３１が設けられている。この試料導入路３１は、前記測定試料供給路２５側から順にフィルター３２，定流量弁３３および電磁弁３４をそれぞれ備えており、前記取出流路１７から前記測定試料供給路２５を介して供給される給水を前記測定セル２６内へ供給可能に設定されている。また、前記測定セル２６の側部には、前記開口部３０の近傍において、測定試料を外部へ排出する試料排出路３５が設けられている。
【００１７】
また、前記測定セル２６の底部には、攪拌装置３６が設けられている。この攪拌装置３６は、攪拌子３７とステータ３８とを備えている。この攪拌子３７は、前記測定セル２６の底部において回転可能に配置されており、磁石（図示省略）を内蔵している。前記ステータ３８は、前記攪拌子３７を取り囲むように、前記測定セル２６の外側に配置されており、電磁誘導コイル（図示省略）を備えている。この電磁誘導コイルには、電流が供給されるように設定されている。
【００１８】
前記測定部２７は、前記測定セル２６内に貯留された給水（以下、「給水試料」と云う。）の透過光強度を測定するものであり、前記測定セル２６を挟んで対向する発光体３９と受光体４０とを備えている。ここで、この発光体３９は、たとえばＬＥＤであり、また前記受光体４０は、たとえばフォトトランジスタである。
【００１９】
前記試薬供給装置２８は、前記開口部３０に着脱可能に配置されており、図３（前記試薬供給装置２８を図２のＩＩＩ方向から見た縦断面図）に示すように、試薬カセット４１，試薬カートリッジ４２および排出装置４３を主に備えている。この試薬カセット４１は、装着具（図示省略）により底部が前記開口部３０に気密状態を維持するように、着脱可能に装着されている。前記試薬カセット４１の壁部には、上下方向に延びるスリット４４が形成されている。また、前記試薬カセット４１の内部には、前記スリット４４と対向する内面に押圧部材４５が上下方向に装着されている。
【００２０】
前記試薬カートリッジ４２は、容器４６と試薬および緩衝液の収納体４７とを主に備えている。この容器４６は、前記試薬カートリッジ４２の上部に装着されており、前記収納体４７の上部は前記容器４６内に収容されている。前記収納体４７は、炭酸水素イオンと反応して変色する試薬（たとえば、メチルオレンジ）および緩衝液（たとえば、ｐＨ３．４のフタル酸緩衝液）が貯蔵された貯蔵部４８と、この貯蔵部４８内の試薬および緩衝液を外部に排出する排出部４９とを備えている。この排出部４９は、たとえばフッ素ゴム製のチューブからなり、前記貯蔵部４８から延びかつ先端部に排出ノズル５０を備えている。前記排出部４９は、前記試薬カートリッジ４２の内部を上下方向に延びており、前記排出ノズル５０が前記開口部３０から前記測定セル２６内へ挿入されることになる。ここにおいて、前記排出ノズル５０は、前記測定セル２６内の給水試料が逆流するのを防止する逆止弁（図示省略）を内蔵している。
【００２１】
前記排出装置４３は、前記貯蔵部４８内に貯蔵された試薬および緩衝液を排出させるものであり、モータ（図示省略）に接続された回転駆動軸５１，駆動アーム５２および押圧ローラ５３を主に備えている。この回転駆動軸５１は、前記スリット４４の外側に配置されており、図３の反時計方向に回転可能である。前記駆動アーム５２は、一端が前記回転駆動軸５１に連結されており、他端に前記押圧ローラ５３が回転自在に装着されている。前記駆動アーム５２は、前記回転駆動軸５１の回転により、図３に二点鎖線で示すように、反時計方向に回転可能であり、この回転により、前記スリット４４の部分において前記押圧ロ−ラ５３が前記試薬カセット４１から出入り可能に設定されている。
【００２２】
なお、前記試薬供給装置２８は、本特許出願人の特許である特許第３１８６５７７号（発明の名称：液体吐出装置）とほぼ同様の構成を採用しているので、詳細は、同公報を参照されたい。
【００２３】
前記制御装置２９は、前記測定装置１０の動作を制御するものであり、図４に示すように、演算装置５４と入出力ポート５５とを主に備えている。この演算装置５４は、中央制御装置５６（以下、「ＣＰＵ５６」と云う。），前記制御装置２９の動作プログラムを記憶している読み取り専用記憶装置５７（以下、「ＲＯＭ５７」と云う。）および読み書き可能な記憶装置５８（以下、「ＲＡＭ５８」と云う。）を主に備えている。
【００２４】
一方、前記入出力ポート５５の入力側には、オペレータが動作条件等を入力するスイッチ５９および前記受光体４０等が接続されている。また、その出力側には、測定結果等を表示するＬＣＤ６０，前記発光体３９，前記電磁弁３４，前記ステータ３８および前記回転駆動軸５１を駆動するモータ（符号省略）等が接続されている。
【００２５】
前記制御装置２９は、前記ＲＯＭ５７に記憶させた動作プログラムにしたがって、前記演算装置５４が前記入出力ポート５５を介して入力された各種の情報を前記ＲＡＭ５８で適宜保存しながら演算処理し、前記演算装置５４は、そこで得られた演算結果に基づいて、前記入出力ポート５５を介して各種の動作指令を各部材に対して伝達するように設定されている。
【００２６】
つぎに、前記ボイラ装置１の動作を説明し、あわせて前記ボイラ装置１の腐食抑制方法を説明する。前記ボイラ装置１を運転する場合は、前記注水路１１から前記給水タンク１２へ補給水を供給し、この補給水を前記ボイラ２への給水として前記給水タンク１２に貯留する。ここで、貯留される給水は、前記軟水化装置１４および前記脱酸素装置１５で処理されたもの，すなわち脱酸素された軟水である。そして、前記給水ポンプ１６を作動させ、前記給水タンク１２に貯留された給水を前記給水路１３を介して前記ボイラ２へ供給する。
【００２７】
前記ボイラ２へ前記給水路１３を介して供給される給水は、ボイラ水として前記ボイラ２内に貯留される。そして、前記ボイラ２に貯留されたボイラ水は、加熱されて徐々に蒸気になる。生成した蒸気は、前記蒸気配管５を介して前記負荷機器４へ供給される。前記負荷機器４へ供給された蒸気は、その後冷却されて復水となり、前記給水タンク１２へ供給される。
【００２８】
ところで、前記ボイラ２へ供給する給水は、炭酸水素イオンを含む場合がある。この場合、前記ボイラ２内で給水が加熱されて蒸気になるとともに、炭酸水素イオンは、熱分解により炭酸ガスを生成する。この生成した炭酸ガスは、蒸気とともに前記負荷機器４へ供給され、蒸気が凝縮するときに凝縮水へ溶解する。この結果、前記復水配管６は、炭酸ガスに由来する腐食が発生し、前記復水配管６の破損をもたらす可能性がある。
【００２９】
そこで、前記ボイラ装置１は、前記測定装置１０により、給水に炭酸水素イオンが含まれているか否を一定時間毎に測定する。そして、前記測定装置１０での測定結果に基づいて、前記酸供給装置８から前記取出流路１７へ酸を添加する。また、前記測定装置１０での測定結果に基づいて、前記アルカリ供給装置９から前記還流流路１８へアルカリを添加する。以下、図５および図６に示す動作フローチャートにしたがって、この動作を詳細に説明する。
【００３０】
前記ボイラ装置１の運転が開始されると、プログラムは、ステップＳ１において、前記制御装置２９の内部タイマーの経過時間ｔをゼロ（０）に設定し、またつぎのステップＳ２において、経過時間ｔが一定時間ｔ_１に到達したか否かを判断する。経過時間ｔが一定時間ｔ_１になると、プログラムはステップＳ３へ移行し、経過時間ｔをゼロ（０）にリセットする。ここにおいて、一定時間ｔ_１は、通常０．１〜２４時間程度の時間である。
【００３１】
ステップＳ３の後、プログラムはステップＳ４へ移行し、前記測定装置１０において前洗浄工程を実施する。まず、前記取出流路１７内の給水は、前記測定試料供給路２５を経由して前記試料導入路３１から前記測定セル２６内へ流入する。この際、給水中に含まれる爽雑物は、前記フィルター３２により取り除かれる。また、前記測定セル２６内へ流入する給水の流量は、前記定流量弁３３により制御される。前記測定セル２６内へ連続的に流入する給水は、前記測定セル２６内を満たし、前記試料排出路３５から外部へ連続的に排出される。このとき、前記ステータ３８の電磁誘導コイルが通電され、それによって生じる磁場を前記攪拌子３７内の磁石が受ける。これにより、前記測定セル２６内の前記攪拌子３７が回転し、前記測定セル２６内へ流入した給水は攪拌される。この結果、前記測定セル２６は、連続的に流入する給水により洗浄される。
【００３２】
前記のような前洗浄工程の後、プログラムはステップＳ５へ移行し、給水中の炭酸水素イオン濃度を測定する（測定工程）。ここでは、前記ステータ３８の電磁誘導コイルへの通電を一旦停止し、また給水の供給も停止する。これにより、前記測定セル２６内への給水の流入が断たれ、前記測定セル２６内において、図２に一点鎖線で示す水位まで所定量の給水が給水試料として貯留される。また、前記排出ノズル５０の先端部は、貯留された給水試料中に位置することになる。この状態で前記測定部２７を作動させ、前記発光体３９から前記受光体４０へ向けて光を照射する。そして、給水試料の透過光強度（Ａ）を測定する。
【００３３】
つぎに、前記ステータ３８の電磁誘導コイルへの通電を開始して前記攪拌子３７の回転を再開し、その状態を継続しながら、前記排出装置４３のモータを駆動させて前記回転駆動軸５１を回転させる。この結果、前記駆動アーム５２が図３の反時計方向へ回転し、それにともなって前記押圧ローラ５３が前記排出部４９を前記押圧部材４５と協働して下方向へ扱く。この結果、前記測定セル２６内の給水試料には、前記貯蔵部４８に貯蔵された試薬および緩衝液の一定量が注入される。そして、このような前記駆動アーム５２の回転運動を所定回数繰り返すと、給水試料には前記駆動アーム５２の回転動作毎に、一定量の試薬および緩衝液が前記測定セル２６内へ断続的に注入される（注入工程）。したがって、試薬および緩衝液が徐々に注入されることになる。このようにして前記測定セル２６内に注入された試薬および緩衝液は、前記攪拌子３７の回転により攪拌される給水試料中に溶解され、給水試料を変色させる。
【００３４】
前記のような注入工程において、前記制御装置２９は、前記攪拌子３７の回転を継続し、また前記測定部２７により、徐々に注入される試薬および緩衝液により変色する給水試料の透過光強度（Ｂ）を連続的に測定する。この際、前記制御装置２９は、給水試料に対して注入される試薬および緩衝液の量の増加にともなう透過光強度の変化の変化量を測定する（変化量測定工程）。ここで測定する透過光強度の変化量は、通常一定量の試薬および緩衝液が注入される前後の透過光強度の差（ΔＢ）である。たとえば、図８に示すように、給水試料の透過光強度は、試薬および緩衝液の注入回数（すなわち、前記駆動アーム５２の回転動作数）にしたがって徐々に減少する。ここで、給水試料中の炭酸水素イオンの全てが第Ｘ回目以前に注入された試薬および緩衝液と反応した場合、第Ｘ回目より後の注入動作においてそれ以上の試薬および緩衝液を注入しても、給水試料の変色は進行しにくくなり、給水試料の透過光強度は変化しにくくなる。すなわち、試薬および緩衝液の第Ｘ回目の注入後の透過光強度Ｂ_１と第Ｘ＋１回目の注入後の透過光強度Ｂ_２との差（Ｂ_１−Ｂ_２，すなわち前記ΔＢ）は、微差になる。したがって、前記ΔＢが所定量以下になったとき、給水試料にそれ以上の試薬および緩衝液を注入しても、その試薬および緩衝液は給水試料中の炭酸水素イオンとの反応に関与せず、そのままの状態で給水試料中に残留することになる。
【００３５】
そこで、前記制御装置２９は、前記ΔＢが所定量以下になったと判定した場合、前記駆動アーム５２の回転動作を停止する。これにより、給水試料に対する試薬および緩衝液の追加的な注入が停止される。続いて、前記制御装置２９は、その時点における給水試料の透過光強度（Ｂ）と試薬および緩衝液注入前の前記透過光強度（Ａ）との比（透過光強度比：Ｂ／Ａ）を求める。そして、予め作成された透過光強度比と炭酸水素イオン濃度との検量線データに基づいて、前記制御装置２９は、給水試料中の炭酸水素イオン濃度を算出し、その結果を前記ＬＣＤ６０に表示する。
【００３６】
前記のような測定工程の後、プログラムはステップＳ６へ移行し、このステップＳ６において、給水試料から炭酸水素イオンが検出されたか否かを判定する。ステップＳ５の測定工程において炭酸水素イオンが検出されたと測定された場合（すなわち、給水試料において炭酸水素イオンが検出された場合）、プログラムはステップＳ６からステップＳ１２へ移行して、前記ＣＰＵ５６の炭酸水素イオン検出識別フラグがオン（ＯＮ）であるか否かを判定する。炭酸水素イオン検出識別フラグがオン（ＯＮ）の場合、プログラムはステップＳ１６へ移行し、酸添加量調整工程を実施する。
【００３７】
この酸添加量調整工程は、今回ステップＳ５で測定した炭酸水素イオン濃度が前回のステップＳ５で測定した炭酸水素イオン濃度と異なる場合、ステップＳ１６において、プログラムが炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記第一供給ポンプ２１を作動させることになるため、前記取出流路１７から前記脱アルカリ塔７へ供給される給水に対して添加される酸の量を変化させることになる。
【００３８】
その後、プログラムはステップＳ１７へ移行し、アルカリ添加量調整工程を実施する。このアルカリ添加量調整工程は、今回ステップＳ５で測定した炭酸水素イオン濃度が前回のステップＳ５で測定した炭酸水素イオン濃度と異なる場合、ステップＳ１７において、プログラムが炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記第二供給ポンプ２４を作動させることになるため、前記還流流路１８から前記給水タンク１２へ供給される給水に対して添加されるアルカリの量を変化させることになる。
【００３９】
そして、プログラムはステップＳ１８へ移行し、後洗浄工程を実施する。この後洗浄工程において、プログラムは、前記攪拌子３７を回転させながら給水を供給する。ここで、前記測定セル２６内に貯留された試薬および緩衝液を含む給水試料は、前記試料導入路３１から新たに流入する給水により押し出され、前記試料排出路３５から外部へ排出される。これにより、前記測定セル２６は、新たに流入する給水により洗浄されることになる。ステップＳ１８の終了後、プログラムはステップＳ２へ戻る。
【００４０】
逆に、炭酸水素イオン検出識別フラグがオフ（ＯＦＦ）の場合、プログラムはステップＳ１３へ移行し、酸添加工程を実施する。
【００４１】
このステップＳ１３における酸添加工程において、前記制御装置２９は、前記酸供給装置８の前記第一供給ポンプ２１を作動させ、前記取出流路１７に対して酸を供給する。これにより、前記取出流路１７を前記脱アルカリ塔７へ向けて通過中の給水へ酸が添加される。ここで、前記制御装置２９は、ステップＳ５において測定した炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記第一供給ポンプ２１の動作を制御する。より具体的には、前記制御装置２９は、ステップＳ５において測定した炭酸水素イオン濃度が小さい場合は、前記取出流路１７を通過する単位量の給水に対して少量の酸が添加されるように、前記第一供給ポンプ２１を連続して作動させる。一方、ステップＳ５において測定した炭酸水素イオン濃度が大きい場合は、前記取出流路１７を通過する単位量の給水に対して比較的多量の酸が添加されるように、前記第一供給ポンプ２１を連続的に作動させる。すなわち、前記制御装置２９は、給水に対して添加する酸の量がステップＳ５において測定した炭酸水素イオン濃度に比例するように、前記第一供給ポンプ２１を作動させる。ここにおいて、前記第一供給ポンプ２１は、前記制御装置２９からの停止指令を受けない限り作動し続ける。
【００４２】
そして、プログラムはステップＳ１４へ移行し、アルカリ添加工程を実施する。このアルカリ添加工程において、前記制御装置２９は、前記アルカリ供給装置９の前記第二供給ポンプ２４を作動させ、前記還流流路１８に対してアルカリを供給する。これにより、前記還流流路１８を前記給水タンク１２へ向けて通過中の給水へアルカリが添加される。ここで、前記制御装置２９は、ステップＳ５において測定した炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記第二供給ポンプ２４の動作を制御する。より具体的には、前記制御装置２９は、ステップＳ５において測定した炭酸水素イオン濃度が小さい場合は、前記還流流路１８を通過する単位量の給水に対して少量のアルカリが添加されるように、前記第二供給ポンプ２４を連続して作動させる。一方、ステップＳ５において測定した炭酸水素イオン濃度が大きい場合は、前記還流流路１８を通過する単位量の給水に対して比較的多量のアルカリが添加されるように、前記第二供給ポンプ２４を連続的に作動させる。すなわち、前記制御装置２９は、給水に対して添加するアルカリの量がステップＳ５において測定した炭酸水素イオン濃度に比例するように、前記第二供給ポンプ２４を作動させる。ここにおいて、前記第二供給ポンプ２４は、前記制御装置２９からの停止指令を受けない限り作動し続ける。
【００４３】
そして、ステップＳ１４の終了後、プログラムはステップＳ１５へ移行し、炭酸水素イオン検出識別フラグをオン（ＯＮ）に設定する。そして、ステップＳ１８において後洗浄を実施した後、ステップＳ２ヘ戻る。
【００４４】
この結果、前記給水タンク１２から前記ボイラ２内へ供給される給水は、給水の炭酸水素イオン濃度に応じて、酸供給量およびアルカリ供給量を制御することになるので、前記復水配管６において、腐食が効果的に抑制される。
【００４５】
一方、ステップＳ５の測定工程において求められた給水試料中に含まれる炭酸水素イオン濃度がゼロ（０）の場合（すなわち、給水試料中から炭酸水素イオンが検出されない場合）、プログラムはステップＳ６からステップＳ７へ移行し（図６参照）、前記ＣＰＵ５６の炭酸水素イオン検出識別フラグがオン（ＯＮ）であるか否かを判定する。炭酸水素イオン検出識別フラグがオフ（ＯＦＦ）の場合、プログラムはＳ１１へ移行し、ステップＳ１８の場合と同じく後洗浄工程を実施した後、ステップＳ２へ戻る。
【００４６】
これに対し、ステップＳ７において、炭酸水素イオン検出識別フラグがオン（ＯＮ）の場合、プログラムはステップＳ８へ移行し、前記第一供給ポンプ２１の動作を停止する。これにより、前記酸供給装置８は、前記取出流路１７に対する酸の供給を停止する。この結果、炭酸水素イオンを含まない給水に対する酸の無駄な供給が防止されることになる。ステップＳ８の終了後、プログラムはステップＳ９へ移行し、前記第二供給ポンプ２４の動作を停止する。これにより、前記アルカリ供給装置９は、前記還流流路１８に対するアルカリの供給を停止する。この結果、炭酸水素イオンを含まない給水に対するアルカリの無駄な供給が防止されることになる。ステップＳ９の終了後、プログラムはステップＳ１０へ移行し、炭酸水素イオン検出識別フラグをオフ（ＯＦＦ）に設定する。そして、プログラムはステップＳ１１へ移行し、ステップＳ１８の場合と同じく後洗浄工程を実施した後、ステップＳ２ヘ戻る。
【００４７】
そして、プログラムは、ステップＳ２において、ステップＳ３でゼロ（０）にリセットした経過時間ｔが一定時間ｔ_１になったか否かを判定する。そして、経過時間ｔが一定時間ｔ_１に到達すると、再びステップＳ４以下を繰り返す。したがって、前記ボイラ装置１では、一定時間ｔ_１が経過する毎に、給水における炭酸水素イオン濃度が測定され、またその結果に基づいて、必要に応じて前記酸供給装置８から供給される酸および前記アルカリ供給装置９から供給されるアルカリが給水に対して添加されることになる。
【００４８】
たとえば、先のステップＳ５において給水から炭酸水素イオンが検出された場合であっても、つぎの繰返し工程におけるステップＳ５において炭酸水素イオンが検出されない場合、プログラムはステップＳ６からステップＳ７へ移行する。ここで、先のステップＳ１５において炭酸水素イオン検出識別フラグがオン（ＯＮ）に設定されているため、プログラムはステップＳ７へ移行し、ステップＳ８〜ステップＳ１１を経由してステップＳ２へ戻る。したがって、前記取出流路１７に対する酸の供給が停止されることになる。また、前記還流流路１８に対するアルカリの供給も停止されることになる。逆に、先のステップＳ５において給水から炭酸水素イオンが検出されなかった場合であっても、つぎの繰返し工程におけるステップＳ５において給水から炭酸水素イオンが検出された場合、プログラムはステップＳ６からステップＳ１２へ移行し、ステップＳ１３〜ステップＳ１８を経由してステップＳ２ヘ戻る。したがって、前記取出流路１７から前記脱アルカリ塔７へ供給する給水には、ステップＳ５で測定した炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記酸供給装置８から酸が供給されることになる。また、前記還流流路１８から前記給水タンク１２へ供給する給水には、ステップＳ５で測定した炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記アルカリ供給装置９からアルカリが添加されることになる。
【００４９】
一方、先のステップＳ５において給水から炭酸水素イオンが検出され、つぎの繰返し工程のステップＳ５においても炭酸水素イオンが検出された場合、プログラムはステップＳ６からステップＳ１２へ移行し、前記取出流路１７に対する酸の供給を継続する。また、前記還流流路１８に対するアルカリの供給も継続する。ただし、この場合、後のステップＳ５で測定した炭酸水素イオン濃度が先のステップＳ５で測定した炭酸水素イオン濃度と異なる場合、ステップＳ１６において、プログラムが炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記第一供給ポンプ２１を作動させることになるため、前記取出流路１７から前記脱アルカリ塔７へ供給される給水に対して添加される酸の量が変化する。また、ステップＳ１７において、プログラムが炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記第二供給ポンプ２４を作動させることになるため、前記還流流路１８から前記給水タンク１２へ供給される給水に対して添加されるアルカリの量が変化する。すなわち、この場合、給水に含まれる炭酸水素イオン濃度に応じ、前記取出流路１７への酸の供給量および前記還流流路１８へのアルカリの供給量が変化することになる。
【００５０】
前記のように、前記ボイラ装置１においては、給水における炭酸水素イオンの存在もしくは炭酸水素イオン濃度とは無関係に、連続的にもしくは定期的に酸およびアルカリを供給するのではなく、給水が炭酸水素イオンを含む場合においてのみ、しかも炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記取出流路１７へ酸および前記還流流路１８へアルカリを添加することができるので、酸およびアルカリの使用量を適正化することができ、結果的に腐食抑制に要するコストを削減することができる。また、前記ボイラ装置１は、前記復水配管６内の腐食が発生してから酸およびアルカリを供給するのではなく、腐食の発生原因となる給水中の炭酸水素イオンに注目して酸およびアルカリの供給量を制御しているので、前記復水配管６における腐食を未然に防止することができる。
【００５１】
［他の実施の形態］
（１）前記の実施の形態では、一定時間ｔ_１が経過する毎に給水中の炭酸水素イオン濃度を測定し、その結果に基づいて酸を前記脱アルカリ塔７の上流の給水に対して添加するとともに、アルカリを前記脱アルカリ塔７の下流の給水に対して添加しているが、この一定時間は状況に応じて変更することができる。たとえば、図７に示すように、動作フローチャートのステップＳ１８の後にステップＳ１９をさらに設定し、ここでステップＳ３でゼロ（０）にリセットした経過時間ｔが別の一定時間ｔ_２に到達したか否かを判断する。そして、ステップＳ１９において経過時間ｔが一定時間ｔ_２に到達していると判断した場合、プログラムがステップＳ３へ移行するように設定する。ここにおいて、ｔ_２は、ｔ_１よりも短い時間である。
【００５２】
この場合、前記ボイラ装置１は、ステップＳ５において炭酸水素イオンが検出されない場合は、長めの一定時間ｔ_１の経過毎に給水中の炭酸水素イオン濃度を測定し、またステップＳ５において炭酸水素イオンが検出された場合は、短めの一定時間ｔ_２の経過毎に給水中の炭酸水素イオン濃度を測定することになるので、給水に対する酸およびアルカリの添加量を適正化することができる。
【００５３】
（２）前記の実施の形態では、前記測定装置１０において給水中の炭酸水素イオン濃度を測定し、その結果に基づいて、前記取出流路１７に対して供給する酸の量および前記還流流路１８に対して供給するアルカリの量を変化させているが、この発明はこれに限定されるものではない。たとえば、前記測定装置１０において、給水中に炭酸水素イオンが含まれているかどうかのみを単純に測定し、給水中に炭酸水素イオンが含まれる場合は、炭酸水素イオン濃度とは無関係に一定量の酸を前記取出流路１７中の給水に対して添加するとともに、アルカリを前記還流流路１８中の給水に対して添加するようにしてもよい。
【００５４】
（３）前記の実施の形態において用いられる前記測定装置１０は、給水中の炭酸水素イオンの存否もしくは炭酸水素イオン濃度を自動的に測定することができるものであれば、他の形態のものに変更することもできる。ここにおいて、給水中の炭酸水素イオン濃度を自動的に測定する方法としては、たとえばＴＯＣ計（有機体炭素濃度計）を用いた測定装置も採用することができる。
【００５５】
（４）前記の実施の形態では、給水中に炭酸水素イオンが含まれている場合は、炭酸水素イオン濃度に応じて、酸およびアルカリを供給しているが、給水中に炭酸水素イオンが一定量以上含まれる場合においてのみ、一定量，もしくは炭酸水素イオン濃度に応じた量の酸およびアルカリを供給するようにしてもよい。
【００５６】
（５）前記の実施の形態では、前記ボイラ装置１に前記測定装置１０を設け、前記測定装置１０において自動的に測定された給水中の炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記酸供給装置７から酸および前記アルカリ供給装置９からアルカリを供給するようにしたが、この発明の腐食抑制方法はこれに限定されるものではない。たとえば、給水中の炭酸水素イオン濃度を手作業により測定し、その測定結果に基づいて、前記酸供給装置７から酸および前記アルカリ供給装置９からアルカリを供給することができる。ここにおいて、給水中の炭酸水素イオン濃度を手作業により測定する方法としては、たとえばＪＩＳ　Ｋ０１０１：１９９８に規定されている「炭酸，炭酸水素イオン及び炭酸イオンの濃度算出」等を採用することができる。
【００５７】
（６）前記の実施の形態では、前記給水タンク１２から給水を取り出して前記脱アルカリ塔７へ供給する構成としたが、この発明はこれに限定されるものではない。たとえば、図９に示すように、前記脱アルカリ塔７を前記脱酸素装置１５の上流側に設けた構成とすることも、実施に応じて好適である。この場合、前記軟水化装置１４と前記アルカリ塔７との間の補給水の炭酸水素イオン濃度を測定し、測定した炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記軟水化装置１４と前記アルカリ塔７との間に酸を供給する。また、測定した炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記脱アルカリ塔７と前記脱酸素装置１５との間にアルカリを供給する。
【００５８】
（７）前記の実施の形態では、前記脱アルカリ塔７と前記脱酸素装置１５とを個別に設けた構成について説明したが、この発明は、これに限定されるものではない。たとえば、図１０に示すように、前記脱アルカリ塔７で炭酸ガス除去作用だけでなく、脱酸素作用も備えた構成とすることも、実施に応じて好適である。この場合、前記軟水化装置１４と前記アルカリ塔７との間の補給水の炭酸水素イオン濃度を測定し、測定した炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記軟水化装置１４と前記アルカリ塔７との間に酸を供給する。また、測定した炭酸水素イオン濃度に基づいて、前記脱アルカリ塔７と前記給水タンク１２との間にアルカリを供給する。
【００５９】
（８）また、図１１に示すように、アルカリ添加後の給水のｐＨを測定するｐＨ測定装置６１を設けることも、実施に応じて好適である。このｐＨ測定装置６１は、前記還流流路１８に設けるもので、アルカリ添加後の給水が中性になったかどうかを判定するものである。このｐＨ測定装置６１において、酸性と判定された場合には、前記第二供給ポンプ２４の添加量を増加させて、ｐＨが中性になるように調整する。逆にアルカリ性と判定された場合には、前記第二供給ポンプ２４の添加量を減少させて、ｐＨが中性になるように調整する。この操作により、給水が酸性の場合は、前記ボイラ装置１の腐食が促進することを防止し、給水がアルカリ性の場合は、アルカリの過多添加を抑制してアルカリの添加量を適正化できる。
【００６０】
（９）前記の実施の形態では、炭酸ガスを除去する手段として前記脱アルカリ塔７を設けたが、この発明はこれに限定されるものではない。たとえば、膜式脱気装置（図示省略）を使用することもできる。
【００６１】
（１０）前記の各実施の形態では、前記測定装置１０として、炭酸水素イオン濃度を測定する場合について説明したが、全炭酸濃度を測定する装置（図示省略）を用いて酸およびアルカリの添加を制御することも、実施に応じて好適である。
【００６２】
ここにおいて、前記給水タンク１２内の無機体炭素は、炭酸，炭酸水素イオンおよび炭酸イオンの形態に分かれており、さらにそれらの存在割合は、前記負荷機器４やスチームトラップ（符号省略）の構造，前記復水配管６の長さや構造，前記給水タンク１２への供給方法等により異なっている。そのため、これら３つの形態を含めた全炭酸として測定することにより、前記ボイラ２内で発生する炭酸ガスの全量を予測することができるため、前記復水配管６の腐食を抑制する上で、酸およびアルカリの使用量を適正化することができる。全炭酸濃度を測定する装置は、給水中の全炭酸の存否もしくは全炭酸の濃度を測定することができるものであれば、特に限定されるものではない。たとえば、ＪＩＳ　Ｋ０１０１：１９９８に規定されている「全炭酸」等を採用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ボイラ装置の腐食を抑制するにあたり、全炭酸に由来する炭酸ガスを除去するために添加する酸およびアルカリの添加量を適正化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に適用されるボイラ装置の概略図。
【図２】前記ボイラ装置において用いられる測定装置の縦断面概略図。
【図３】前記測定装置を構成する試薬供給装置部分を図２のＩＩＩ方向から見た縦断面概略図。
【図４】前記測定装置の制御装置部分の概略構成を示す図。
【図５】前記ボイラ装置における酸およびアルカリの供給動作工程を示すフローチャート。
【図６】前記ボイラ装置における酸およびアルカリの供給動作工程を示すフローチャート。
【図７】他の実施の形態における酸およびアルカリの供給動作工程を示すフローチャート。
【図８】給水試料を通過する光の透過率に基づいて炭酸水素イオン濃度を測定する判定テーブルを概念的に示したグラフ。
【図９】他の実施の形態におけるボイラ装置の概略図。
【図１０】他の実施の形態におけるボイラ装置の概略図。
【図１１】他の実施の形態におけるボイラ装置の概略図。
【符号の説明】
１　ボイラ装置
２　ボイラ
３　給水部
４　負荷機器
５　蒸気供給部
６　復水供給部
７　脱気手段

Claims

給水を加熱して蒸気を生成するボイラ２と、このボイラ２へ給水を供給する給水部３と、前記ボイラ２で生成した蒸気を負荷機器４へ供給する蒸気供給部５と、前記負荷機器４で使用した蒸気を復水として前記給水部３へ供給する復水供給部６とを備えたボイラ装置１において、前記復水供給部６における腐食を抑制する方法であって、
前記給水部３に設けた脱気手段７の上流側の全炭酸濃度を測定する測定工程と、
この測定工程における測定結果に基づいて、前記脱気手段７の上流側へ酸を供給する酸供給工程と、
前記測定工程における測定結果に基づいて、前記脱気手段７の下流側へアルカリを供給するアルカリ供給工程と、
を含むことを特徴とするボイラ装置の腐食抑制方法。
アルカリ添加後の給水のｐＨを測定するｐＨ測定工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のボイラ装置の腐食抑制方法。