JP3118138B2 - ボイラ装置からの漏れ判定方法 - Google Patents

ボイラ装置からの漏れ判定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラの保守の技
術分野、特にボイラ装置の漏れ判定に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボイラは、一般的に、熱を利用して水を
蒸気に気化させる容器である。発生した蒸気は、しばし
ば、直接的な又は間接的な熱伝達媒体として使用され、
及び／又は電力を発生するために使用される。高圧及び
／又は大容量のボイラは、一般的に水管ボイラであり、
この水管ボイラにおいて、水は管内を循環し、供給され
た熱（炎と高温燃焼ガスのような組み合わせ）が管の外
側から伝達される。これらの水管のいくつかは、熱発生
燃焼を起こす炉の水壁を構成する。
【０００３】多くの水管はボイラの炉内にあり、それに
より、ボイラ装置の漏れは非常に致命的な問題である。
例えば、回収ボイラの漏れによって引き起こされる溶融
／水爆発の深刻な危険が、紙パルプ産業において認識さ
れており、この危険を減少する方法を探す努力がこの産
業で広く行われている。これには、回収ボイラの製造業
者、保険会社、及び高い腐食性を有する廃液を燃焼させ
る回収ボイラを操作するパルプ業者が注目している。漏
れによって引き起こされる爆発は、油又は天然ガスを燃
焼させる発電用ボイラには関係ない。なぜなら、漏れた
水は急激に蒸発するためである。しかしながら、漏れ
は、ボイラ動作効率を低下させ、ボイラ保守費用を増大
させるものであり、それにより、漏れ判定が望まれてい
る。化学処理産業におけるボイラに関する漏れの原因
は、例えば、ボイラ壁部の片側にアンモニア流路を有す
るアンモニア製造プラントにおける処理流路の汚れであ
る。原子力発電産業は、ボイラの水漏れを防止すること
を非常に必要としている。なぜなら、高い放射性汚染レ
ベルの液体が高圧の基にあり、漏れが規制を越えた汚染
を広げる可能性があるためである。
【０００４】できる限り早くボイラの水漏れ、特に炉の
水壁の漏れを検出するための多くの技術が存在し、また
それらは現在改良されている。これらの技術は、蒸気ド
ラムの水平制御及びコンピュータアルゴリズム等の使用
を含んでいる。早期漏れ判定のための最近改良された技
術の一つは、管の漏れを検出するためにナトリウムイオ
ン濃度を利用するものである（ボイラの給水と排水との
間のナトリウムイオンの量は釣り合う）。しかし、特定
電極によるナトリウム感知は、給水毎に変化するｐＨに
よって影響される。数人のボイラ作業者が、現在、複雑
な計算による漏れ判定用のボイラ操作データを利用する
ために、複雑なコンピュータ装置を使用している。
【０００５】早期漏れ判定が水力学装置からの極めてわ
ずかな水損失の検出を必要とするために、高感度の漏れ
判定方法が必要とされる。高感度の漏れ判定方法は、ボ
イラ給水に存在し、ボイラへ供給される以前の給水を浄
化するために使用される脱イオン化装置、複合ベッドポ
リッシャ、又は他の技術の動作率により量が変化する化
学物質に依存しないものでなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コス
ト的に有利で比較的操作が簡単な高感度のボイラ管漏れ
判定方法を提供することである。また、本発明のもう一
つの目的は、水力学ボイラ水装置からの極めてわずかな
水損失を検出可能な早期漏れ判定方法を提供することで
ある。また、本発明のさらにもう一つの目的は、ボイラ
給水の品質変化に依存せず、ボイラへ供給される以前の
給水を浄化するために使用される脱イオン化装置、複合
ベッドポリッシャ、又は他の技術の動作率に依存しない
高感度の漏れ判定方法を提供することである。本発明の
これらの及び他の目的は、さらに以下に述べられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、蒸気がボイラ
へ供給される給水から発生し、ボイラ水の不純物濃度
が、ボイラ水の補給としてさらなる給水を入れる一方で
排水としてボイラ水の一部を排出することによって減少
されるボイラ水装置からの漏れ判定方法を提供する。こ
のようなボイラは濃度サイクル値を有しており、この値
は、安定状態での通常排水における不活性成分の平均濃
度（”ＣF ”）を給水の不活性成分の濃度（”ＣI ”）
で除算したものである。安定状態のボイラにおける不活
性成分濃度において、ＣF より大きな上側濃度”ＣH ”
と、（ＣI ）及び（ＣF ）の間の下側濃度”ＣL ”との
間のサイクル濃度変動がもたらされる。本方法は以下の
段階を有している。 １．既知の濃度（ＣI ）で給水に加えられた不活性トレ
ーサを不活性成分として使用する。 ２．ボイラ水における不活性トレーサの濃度と同等な安
定状態におけるボイラの不活性トレーサの特性値を感知
する。 ３．感知された特性値をボイラ水における不活性トレー
サ濃度と同等な値へ変換する。 ４．ボイラ水における不活性トレーサのＣH とＣL との
間のサイクル濃度変動を任意に記録する。 ５．不活性トレーサのサイクル濃度変動におけるボイラ
水の漏れに一致する変化が起こる時にボイラ装置からの
漏れを判定する。
【０００８】任意の時間におけるボイラ内の不活性トレ
ーサ濃度は、ボイラ水を抜き取る分岐通路におけるトレ
ーサ濃度から測定され、この分岐通路は、好ましくは、
排水管の分岐通路であり、連続的にボイラ水を抜き取
る。
【０００９】不活性トレーサのサイクル濃度変動におけ
るボイラ水の漏れと一致する変化の発生には複数の指標
が存在し、所定のボイラは一つ以上のこのような差異指
標において監視される。
【００１０】本発明の好適な実施例において、差異指標
は、不活性トレーサの下側濃度ＣLより小さな値を有す
るボイラ内の不活性トレーサ濃度、例えば不活性トレー
サ濃度ＣL −ＣD であり、好ましくは、ここで値ＣD は
下側濃度ＣL の少なくとも５又１０パーセントである。
こうして、ボイラ内の不活性トレーサ濃度が通常時の下
側濃度の９０又は９５パーセントに低下する時に漏れを
示す信号器の作動が起こる。このような差異指標は、時
間に依存するものではなく、ボイラからの水漏れに一致
する状態は、このような差異指標が起こる時にいつでも
表される。
【００１１】本発明のもう一つの好適な実施例におい
て、差異指標は、ここで期間Ｂとして示される設定期間
内で通常時の上側濃度ＣH に達しないボイラ内の不活性
トレーサ濃度である。期間Ｂは、不活性トレーサ濃度が
通常時に濃度ＣL から濃度ＣHへ達するのにかかる時間
の約二倍に設定可能であり、期間Ａは、不活性トレーサ
の完全なサイクル濃度変動の約半分である。好適な実施
例において、このような差異指標は、ボイラにおいて排
水弁の開閉動作と共に監視され、期間Ｂは、排水弁を閉
弁して通常排水流を閉鎖し、排水弁が通常時に再開弁さ
れるまでの時間とされる。このようなボイラにおいて、
期間Ｂは期間Ａの長さとほぼ同等とされる。
【００１２】多くの大型ボイラにおいて、排水弁は常時
開弁されて通常時には排水流量がゼロになることはな
い。また、排水弁は、ボイラ内に蓄積するいくつかの不
純物の指標に依存して排水流量を調整し、この場合の指
標は、ＣH とＣL との間を変動するようなボイラ内の不
活性トレーサの濃度を読み取ることに基づいている。ボ
イラ内の不活性トレーサ濃度が、不活性トレーサの通常
時の下側濃度ＣL より小さく、例えば、値ＣD が少なく
ともＣL の約５又は１０パーセントである場合において
不活性トレーサ濃度ＣL −ＣD である時、常時開の排水
弁はこの読み取りに応じて閉弁される。もし、トレーサ
監視装置が排水弁の上流に設けられているならば、この
解析器はトレーサ濃度を検知し、一方、排水弁の下流の
流量計は流れを検知せず、これらの状態の組み合わせ状
態がボイラ漏れに一致する。また、もし、トレーサ監視
装置が排水弁の下流に配置されているならば、この解析
器はトレーサ濃度を検出せず、この状態がボイラの漏れ
に一致する。
【００１３】もう一つの好適な実施例において、ＣH と
ＣL との間のボイラ内の不活性トレーサ濃度の通常変動
における差異指標はもう一つの操作変数と比較され、潜
在的なボイラ水漏れを表す信号器は、さらにこのもう一
つの操作変数における不均衡が見られる時にだけ作動さ
れる。この不活性トレーサの差異指標は、好ましくは、
不活性トレーサの通常の下側濃度ＣL より小さな不活性
トレーサ濃度値、例えば、値ＣD が少なくともＣL の約
５又は１０パーセントである場合の不活性トレーサ濃度
ＣL −ＣD の検出、又は設定期間Ｂ内で通常時の上側濃
度ＣH に達しないボイラ内の不活性トレーサ濃度の検出
のいずれかである。このような差異指標は、例えば、流
れ信号から決定される蒸気負荷における均衡と比較され
る。この実施例において、不活性トレーサ濃度の通常変
動における差異指標と同時に監視装置によって検出され
なければならないボイラへ流入する給水量とボイラから
排出される蒸気量との間の不均衡が、信号器が作動され
るに先立って漏れを表示する。もう一つの実施例におい
て、他の操作変数は保持時間指標である。もし、不活性
トレーサ濃度の通常変動における差異指標と同時に保持
時間指標と計算排水量との間の不均衡が検出されるなら
ば、この組み合わせ状態が漏れを表示し、信号器が作動
される。
【００１４】
【発明の実施の形態】ボイラの濃度のサイクルは、良く
監視される又は監視されるべき操作変数である。ボイラ
内の最大不純物濃度を制限するようなボイラの濃度のサ
イクルの制限は、ボイラ及びタービン製造業者、水処理
会社、及びボイラを使用する産業プラントによって常習
的に設定される。このような制限は、他の適当な水処理
行程にかかわらず形成／堆積される深刻なスケールの改
善を意図して一般的に必要とされる。通常、補給水と循
環凝縮水との両方からなるボイラ給水は、このような水
がボイラに供給される以前にある程度処理されるにもか
かわらず、いくらかの不純物を含んでいる。蒸気が発生
される時、実質的に純粋なＨ2 Ｏ蒸気が不純物（溶解及
び懸濁した固体物）を残してボイラから排出され、これ
は、ボイラ水のその濃度を高める。排出蒸気は不純物を
含む給水によって置換される。ボイラ水における溶解及
び懸濁固体物の常に増加する濃度は、必然的に、堆積形
成、腐食、気泡の残留、熱伝達率の低下、ボイラ管の欠
陥又は閉塞等を結果として生じる。ボイラの不純物濃度
（ボイラの固体物濃度）は、通常排水として水を排出す
ことによって補われる。しかしながら、通常排水におけ
る熱エネルギは、ボイラの熱効率を低下させる主な要因
であり、それにより、固体物の濃度を制限するために、
必要とされる以上の排水量は好ましくは防止される。過
剰の排水量は、さらに不必要に水の費用を増加させる。
【００１５】給水の固体物濃度に対する通常排水におけ
る固体物濃度の比は、ボイラ操作において、”サイクル
値”、”濃度のサイクル”、”濃度サイクル”、又は”
サイクル”と呼ばれる。もし、ボイラが濃度サイクルを
非常に小さくして作動されるならば、排水量は非常に多
くなり、この動作は不必要に非能率的となる。過剰な排
水に伴う過剰な熱損失は熱効率を低下させ、同時に水の
費用が増大する。もし、ボイラが濃度サイクルを非常に
大きくして作動されるならば、排水量は非常に少なくな
り、スケールの堆積及び腐食のような固体物に由来する
問題が起こる可能性は大きくなる。このように、濃度の
サイクルは、好ましくは監視される重要な操作変数の一
つである。
【００１６】本発明の方法は、ボイラ操作の濃度サイク
ルの監視を含むものである。参照としてここに組み込む
１９９１年８月２０日発行のClaudia C.PierceとRoger
W.Fowee とJohn E.Hootsの米国特許第５０４１３８６号
は、ボイラの濃度サイクルを監視するために不活性トレ
ーサの使用を開示している。ボイラのサイクルは、既知
の濃度でボイラへ入れられる給水に不活性トレーサを加
え、次に、通常排水における対応するその濃度を検出す
ることによって計算される。もし、サイクル値が、ボイ
ラ製造業者によって提供された、又は作業者によって設
定された、又は水処理提供者によって提案されたサイク
ル値である基準操作値と同程度でないならば、排水流量
及び／又は水処理剤の使用量を調整することができる。
不活性トレーサは、好ましくは、連続的にサイクル（ボ
イラ水における不純物又は汚染物の濃度）を測定するた
めに使用される。不活性トレーサは、サイクルの測定に
付随して、水処理剤濃度レベルの濃度監視における参照
値として寿命保持時間（半減時間）の測定のように他の
目的のために使用してもよい。
【００１７】ボイラの分野において一般的に理解される
ようなここで使用される技術のボイラのサイクル（サイ
クル値、濃度サイクル、濃度のサイクル等）は、安定状
態における通常排水の不純物又は汚染物粒子（”ＩＭ
Ｐ”）の濃度（最終的な濃度又は”ＣF ”）と給水内の
その濃度（最初の濃度又は”ＣI ”）との比であり、こ
の比は次の式Ｉから決定される。 安定状態通常排水のＩＭＰ濃度 式Ｉ サイクル値＝（ＣF ）／（ＣI ）又は ────────────── 給水のＩＭＰ濃度 この値は平衡値であり、通常排水の不純物ＩＭＰ濃度
は、水が蒸気として排出されるために常に給水における
より高くなるので、この値は常に１より大きくなる。
（十分に大きな濃度の給水によりサイクル値を１より小
さくすることは、ボイラの分野において耐えられず、ボ
イラ操作ミスを除き決して起こしてはならない。）
【００１８】本発明の処理において、不活性トレーサは
上式Ｉの不純物又は”ＩＭＰ”であり、不活性トレーサ
としての”ＩＴ”は”ＩＭＰ”の代わりに使用すること
ができる。本発明は、任意の実際のボイラ装置操作にお
いて、ＣF が絶対定数でなく、ボイラ操作に指定された
サイクル値がＣF の平均値に基づくものであることを注
記する。それにより、本発明は、サイクル値の測定を行
うがこの測定を含むことが必ずしも必要ではない。さら
に、本発明の目的のために、不活性トレーサは給水への
既知の及び均一な割合でボイラ装置へ供給されるもので
ある。これは、好ましいが必要ではなく、給水に関して
の既知の一定濃度で給水の成分としてボイラ装置へ供給
される。
【００１９】中間の高圧ボイラは、２５００ｃａｌ／ｍ
2-ｈｒ以上の熱伝達率を有し、ボイラ内の極めて薄い堆
積層が金属管の重大な温度上昇を引き起こす。従って、
給水の純度は非常に高くされ、給水内に含まれる不純物
の許容濃度は非常に小さなものである。ほぼ一定の蒸気
発生によりほぼ不変の大きなサイクル値が存在する。こ
のようなボイラのサイクル値が、米国特許第５０４１３
８６号に開示され、明らかに蒸気内へ含まれず、非常に
小さな濃度（例えば、０．００５ｐｐｍ以下）で検出可
能なように選択された不活性トレーサにより監視される
時、所定ボイラ装置において、平均サイクル値が平均値
ＣF から決定されるだけでなく、ＣF の通常変動範囲が
決定され、それにより差異指標が検出される。これは、
中間の高圧ボイラでないボイラにおいても行うことがで
きる。（本発明の好適な実施例のいくつかで使用されな
いボイラの操作変数は、１８００ｐｉｓｇ（１２６ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 ゲージ圧）を越える圧力であり、この圧力は
以下に述べる現在好適なスルホン化ナフタリン及びスル
ホン化ピレンの不活性トレーサの分解を生じる。）
【００２０】上述したような本発明の処理は、好ましく
は、通常時のＣF の変動範囲から外れたことが検出され
る時に信号器を作動する。上述された差異指標は、さら
に、通常の実際のサイクル値範囲（この実際のサイクル
値はＣF の変動と共に変動する）内における低下と、通
常の平均サイクル値における低下と、安定状態に達した
後の通常時の平均値ＣF における低下とを表している。
ボイラの蒸気負荷（これらのボイラにおいて通常一定流
量である）の変化に伴わないこのような変化は、漏れを
表している。
【００２１】好適な実施例における本発明の処理は、給
水に供給される不活性トレーサを使用してのボイラの不
活性トレーサ濃度の連続的な監視を含んでいる。ボイラ
の不活性トレーサ濃度の連続的な測定は、通常時のＣH
とＣL との間の不活性トレーサの濃度変動における任意
の差異指標を測定し、ボイラ内のＣH とＣL との間の不
活性トレーサの通常時の変動を基に予め決定された設定
値未満への低下が漏れ警報信号器を作動する。それによ
り、ボイラ作業者は、漏れが起きていることを重要な部
署へ警告し、他の装置を作動及び／又は注目し、漏れの
位置を確認するために点検する（例えば、火室及び／又
は灰溜め）。
【００２２】ボイラの分野において一般的に理解され、
ここで使用される技術としての安定状態とは、基本的な
上側濃度（ＣH ）から基本的な下側濃度（ＣL ）へ不活
性トレーサのサイクル濃度変動が繰り返されてボイラ水
の不活性トレーサ（又は給水と共にボイラへ供給される
他の安定物質）の濃度が均一に達する時に存在する状態
であり、この状態は、給水へ不活性トレーサを供給する
最初において起こる過渡状態が無視できる程度になる時
に達成される。本発明の目的のために、ボイラの不活性
トレーサ濃度のＣH とＣL との間における不活性トレー
サの変動において大きな変化がなく、排水流量、給水流
量、ボイラへのトレーサの供給量（又は給水へ供給され
た時の給水中のトレーサ濃度）、及びボイラの漏れが存
在しない場合の蒸気流量における大きな変化がない時
に、ボイラは不活性トレーサに関しての安定状態で動作
されていると考えることができる。漏れのための水の損
失は、達成された安定状態を崩すと考えることができ
る。この処理を使用してボイラの漏れを検出するため
に、不活性トレーサ濃度についての安定状態が第一に達
成されなければならず、ＣL 及び／又はＣH の値、又は
それに比例する値が測定される。
【００２３】ボイラの分野において一般的に理解される
技術での排水は、ボイラ装置から排出される水である。
ボイラ内のトレーサ濃度の連続的な監視のためにボイラ
水を連続的に抜き取る分岐は、この広い定義の基では排
水と考えられる。ボイラ装置から漏れる水もまたこの広
い定義の基では排水と考えられる。技術の混乱を防止す
るために、及び全ての排水を正確に定義するために、用
語”通常排水”は、ここではボイラ漏れの水損失を含ま
ないものとして使用される。その排出時において、通常
排水及び他の任意の排水は、この時にボイラ装置内に保
持される水と同じ組成を有している。本発明の目的のた
めに監視されるボイラからの水の流れは、例えば、一定
流の通常排水流れからの分岐流である。このように監視
されたボイラ水流れは、ボイラ排出口から分離した流
れ、又は断続的な通常排水流れを有するボイラにおいて
排水弁の前における排水管からの分岐流れである。この
ような例のいずれにおいても、監視される流れは、定義
された”通常排水”の一部であり、この通常排水は全て
の例において意図された一般的に既知の量である。
【００２４】標準的な循環ボイラ装置にとってボイラ内
の不活性トレーサの上側濃度ＣH は、通常排水の平均値
ＣF より大きく、これは、もちろん、ボイラ水の分岐流
がボイラの不活性トレーサ濃度のために監視される時に
測定される。ボイラ内の不活性トレーサの下側濃度ＣL
は、ボイラ水が循環中に給水と全体的に交換されないた
めに、通常排水の平均値ＣF より小さいが、ＣI と同じ
にはならない。
【００２５】上述したように、この処理の漏れ判定機能
は、不活性トレーサについての安定状態が達成された後
にだけ実行可能である。不活性トレーサの均一投与量
（供給量）が供給された後のこのような安定状態に達す
るのに必要な時間は、次式ＩＩから計算される。 式ＩＩ ｔ＝−（Ｍ／Ｂ）ｌｎ（１−ＣT ／ＣF ） ここで、Ｍはボイラ水の重量であり（ポンド）、Ｂは通
常排水流量であり（ポンド／時間）、ＣF は安定状態に
達した後の通常排水における不活性トレーサの濃度又は
平均濃度であり、ＣT は時間ｔにおける通常排水におけ
る不活性トレーサの濃度である。係数Ｍ／Ｂは均一通常
排水流量の基で動作する所定ボイラにとって定数（ボイ
ラ定数”Ｋ”）である。Ｍは、設計仕様書から又は不活
性トレーサの既知の量をボイラに入れ、通常排水を遮断
して得られる値ＣF を測定することによって決定するこ
とができる。もし、ボイラ水の重量を正確に知ることが
できないならば、ＣI を一定に維持し、１から２週間の
間、不活性トレーサを監視することにより、均一平均値
であると思われる時に不活性トレーサについての安定状
態に達していると判断する。
【００２６】本発明のための不活性トレーサの選択は、
ボイラの水側に存在する抑制温度を考慮しなければなら
ない。この不活性トレーサは、好ましくは、以下に述べ
る蛍光トレーサである。
【００２７】図１は、全体的な参照番号１０によって示
されたボイラ装置の概略的な線図であり、このボイラ装
置は、ボイラ１２と、給水”ＦＷ”をボイラ１２へ流入
させる給水管１４と、発生した蒸気をボイラ１２から排
出する蒸気管１６と、通常排水”ＢＤ”をボイラ１２か
ら排出する排水管１８とを具備している。ボイラ１２へ
の給水の分配は給水弁２０によって制御される。ボイラ
１２からの通常排水の排出は排水弁２２によって制御さ
れる。排水管１８の分岐通路２８は、図１に概略的に図
示され詳細は以下に述べる適当な手段３０によって、ボ
イラ内の不活性トレーサの濃度を監視するためのわずか
な冷却サンプル流を連続的に供給するものである。給水
分岐通路３２は、給水管１４に開口し、以下に述べられ
る給水監視手段３４が設けられている。通常排水がボイ
ラ１２から排出される量は、給水に伴うボイラ１２への
不純物（”固体物”）の供給量と通常排水に伴うボイラ
１２からのこの固体物の排出量との間の所望の関係によ
って指示される。この所望の関係は一般的に等しい関係
であり、固体物排出量は所定期間において固体物供給量
と等しくされる。安定状態後の任意の所定時間における
ボイラ１２内の固体物濃度は所定限度内とされる。
【００２８】給水に伴うボイラへの不純物（”固体
物”）の供給量と通常排水に伴うボイラからのこの固体
物の排出量との間の関係は、仮定のボイラ操作例によっ
て以下のように表すことができる。 （１）任意の所定時間におけるボイラ内の最大固体物濃
度は、ボイラ水１リットル当たり１０００ｍｇに設定さ
れる。 （２）１００ｍｇ／リットルの平均固体物濃度を有する
給水が、１日当たり１００００００ポンドの割合でボイ
ラに供給され、それにより、１日当たり１００ポンドの
固体物がボイラに供給される。 （３）通常排水における平均固体物濃度は最大固体物濃
度１０００ｍｇ／リットルに等しく（１参照）、１日当
たり１００ポンドの固体物が排出されなければならず、
それにより、通常排水量は１日当たり１０００００ポン
ドである。 （４）実質的に固体物を含まない蒸気が発生し、１日当
たり９０００００ポンドの割合でボイラから排出され
る。
【００２９】このようなボイラの関係における所望のサ
イクル値は、１０００／１００＝１０である。通常排水
における固体物濃度は、給水における固体物濃度の１０
倍である。しかしながら、一般的な給水の固体物濃度
は、前処理装置の操作及び戻される凝縮水のために、５
％から２５％の間の変化幅を有している。さらに給水を
浄化するとこの変化幅はさらに大きくなり、通常の給水
の不純物からのボイラのサイクル値の正確な測定が困難
となる。実際のサイクル値は、給水へ均一量の不活性ト
レーサを連続的に追加し、給水管及び排水管のそれぞれ
において給水及び通常排水の両方におけるその濃度を監
視し、式１へ測定された濃度を代入することによって非
常に容易に測定される（本発明にとって、不活性トレー
サが給水管において監視されることは望ましいが必要と
されるものではない）。もし、不活性トレーサによって
測定されるサイクル値が所望値より小さいならば、排水
量が減少され、もし、不活性トレーサによって測定され
るサイクル値が所望値より大きいならば、排水量が増加
される。
【００３０】排水量が所望のサイクル値を提供するよう
に設定される時、排水管１８の分岐通路２８（これはボ
イラ水のわずかな一部分を有することだけを必要とす
る）は、ボイラ水における不活性トレーサ濃度を連続的
に測定するために監視される。この分岐通路２８は排水
弁２２の上流に配置される。手段３０によって監視され
る不活性トレーサ濃度は、一般的に、給水量が通常排水
量を越えた後の所定期間内における特定点での下側値Ｃ
L から通常排水量が給水量を越える以前の所定期間内に
おける特定点での上側値ＣH へ変動する。この手段は一
つ以上の設定値を有している。下側設定値は、例えば、
通常時の値ＣL 未満とされ、この設定値へ達することが
差異指標である。上側設定値はほぼＣH とされ、このよ
うな設定値に達しないことが差異指標とされる。例え
ば、もし、サイクル値５０を有するボイラの給水におけ
る不活性トレーサ濃度が１ｐｐｍであるならば、通常排
水におけるその平均濃度（平均値ＣF ）は５０ｐｐｍで
ある。ボイラ内のその上側値ＣH は約５５ｐｐｍであ
り、その下側値ＣL は例えば４５ｐｐｍである。もし、
ボイラ内のトレーサ濃度が４０ｐｐｍに低下するなら
ば、この読み取り値と５０ｐｐｍの平均読み取り値との
間の２０パーセントの差と、この読み取り値と通常時の
下側の不活性トレーサの読み取り値ＣL との間の約１１
パーセントの差とが存在する。もし、ボイラが一定の蒸
気負荷ボイラであるならば、給水流量にも変化が存在す
る。この給水流量変化は、それがプラス−マイナス約
０．５％の範囲であるために、プラス−マイナス約３％
の精度を有する通常の解析器を使用して確実に検出する
ことが極めて困難である。（一定蒸気負荷ボイラにおい
て、給水量は排水量に蒸気量を加えたものであり、約５
０のサイクル値を有するボイラにとっての蒸気量は通常
の排水量の約２００倍である。流量計は、焼付き及び精
度の問題のために、一般的に、通常排水流量を決定する
のに使用されない。）
【００３１】上述したように、安定状態の蒸気流量の間
における通常レベルからの値ＣL を越える低下又は通常
時のＣH へ達しないことは、漏れを示している。水は、
全体的な蒸気及び通常排水として排出される以外に一つ
の通路によってボイラ内に残り、不活性トレーサの一部
の量が水と共にボイラ内に残る。給水制御装置は、失わ
れた水を低濃度の不活性トレーサを含む水で置換し、ボ
イラ水の全体トレーサ濃度を希薄化する。このような漏
れは水の損失を引き起こし、この水損失は、給水の浄化
効率又は給水の他の可変変数によって影響されない不活
性トレーサを依然として有するボイラ内の水と正確に比
較され、このような水損失及び付随の不活性トレーサの
希薄化が検出可能である。例えば、上述したように、ボ
イラによる水消費の０．５％だけの増加を引き起こす漏
れは、５０ｐｐｍの平均値からのトレーサ濃度の２０％
低下をもたらし、また４５ｐｐｍの通常の下側値からの
トレーサ濃度の１１％低下をもたらす。水損失量及び不
活性トレーサの正確な希薄化は、定量的に測定される必
要はないが、このような定量的な測定は本発明の方法を
使用して容易に実施することができる。ボイラ作業者へ
の漏れ警報が単独で行われることは、非常に重要であ
る。
【００３２】ボイラ内の不活性トレーサを連続的に監視
するための好適な手段は、図２に概略的に図示されてお
り、全体的な参照番号１１０によって示されている。そ
れは次のいくつかの主な構成要素を有している。 １．不活性トレーサの流れ特性からサンプル内のその濃
度を検出するためのセンサ又は検出器１１２であって、
特性を測定するための検光器１１４と、解析濃度に応じ
て電気信号（電圧）を発生する変換器１１６（送信装置
の一部の間に挿入される電圧変換装置）とを有する検出
器。 ２．ＬＥＤデジタル読み出し及び電子データ記録装置１
１８又は時間の関数としてボイラ内の不活性トレーサの
濃度を連続的に記録する他の自動記録器。 ３．不活性トレーサの流れ解析が所定の通常サイクル期
間で所定の上側濃度（ＣH ）に達しない時、又は所定の
下側濃度（ＣL ）より小さく低下する時に作動する漏れ
警報信号器１５０。 ４．信号器１５０が変換器１１６からの電圧信号によっ
て表される不活性トレーサ濃度の流れ解析に依存して作
動されることを可能にするフィードバック制御装置（監
視装置）１４０。給水へ既知の濃度ＣI とする不活性ト
レーサが加えられた後、サンプルは、都合良く排水を抜
き取る位置から採取され、不活性トレーサ濃度が連続的
に解析される検光器１１４の流れセル１３２へサンプル
管（通路）１３０（図１の排水分岐通路２８のような）
を通過して流入する。不活性トレーサ濃度は、その濃度
解析によって実時間に基づき測定される。安定状態のサ
イクル値は監視されてまず上側濃度ＣH 以前に算出さ
れ、下側濃度ＣL 及び通常サイクル期間が決定されて漏
れ警報信号器１５０のために設定され、この信号器は、
不活性トレーサの流れ解析が通常サイクル期間内で上側
濃度ＣH に達しない時、又は常にＣL より小さな値であ
る所定濃度ＣL −ＣD に低下する時に作動される。加え
て、必要ならば、寿命保持時間が計算される。
【００３３】検光器１１４は、好ましくは、７０ｐｓｉ
（４．９ｋｇｆ／ｃｍ2 ）の流れ圧力を有するターナー
デザイン（カルフォルニア州サニベル）の蛍光メータ１
０ＡＵ (Turner Designs Model Fluorometer 10 AU) で
ある。この蛍光メータは、高感度の蛍光発光感知を可能
にする０．３ｃｍの直径で２インチ（５．０８ｃｍ）の
長さの流れセル１３２を有し、所定光源からの蛍光発光
強さがセル通路に比例する。一般的に、大きな通路長さ
と、紫外線（ＵＶ）範囲における励磁及び検出を有する
任意の蛍光メータが使用可能である。
【００３４】流れセル１３２は、上述された寸法を有す
る石英筒である。流れセル１３２は、流れセル１３２の
片側に向けられた光源によって発せられる紫外線放射を
通過させるものである。変換器１１６は光源から９０°
に配置され、これが蛍光発光不活性トレーサの放射率を
０から５ボルトのＤＣ電圧に変換し、この放射率（及び
その結果の出力電圧）は不活性トレーサの濃度に応じて
変化する。ＬＥＤ表示器１１８は、不活性トレーサ濃度
の観察を可能にする変換器１１６の出力電圧（０から５
ボルトＤＣ）に応答する。不活性トレーサ濃度の実時間
出力用の出力記録装置１１８は、検光器１１４に含まれ
る変換器１１６要素の出力電圧（４から２０ミリアンペ
ア）に基づき結線上に応答する。ＨＩ，ＬＯ継電器接点
を有する監視装置１４０は、不活性トレーサ濃度を実際
的に数値表現する変換器１１６の出力を受け取る。も
し、この数値表現が、不活性トレーサのために設定され
た上側濃度基準値（ＣH ）に達しないか、又は不活性ト
レーサ濃度が通常レベル（ＣL ）より小さく低下するな
らば、潜在的な漏れを示す差異指標が存在し信号機１５
０が作動される。これらの継電器に対応する監視装置１
４０内の設定点（図示せず）は、例えば、それぞれ５ミ
リアンペア及び１５ミリアンペアである。一つのコイル
（図示せず）は図２に示す全ての接点として機能し、設
定点のいずれかにおいて印加される時に全ての接点が反
転する（ＣＲを閉鎖）。ＣＲが閉鎖されると、４から２
０ミリアンペアの信号が発生され、これが１０から２０
ミリアンペアの出力信号によってボイラ作業者信号のパ
ネル信号器（又は母線又は分配制御装置、不図示）へ伝
達される。図２に示すような連続監視装置１４０は、ボ
イラ内の不活性トレーサ濃度を監視するために使用され
る。同様な監視装置がトレーサ濃度を測定するために給
水を監視するように設置可能である。給水及び排水サン
プル両方の監視読み出し値は、安定状態に達した時のサ
イクル値を決定するために比として表される。寿命維持
時間が算出される。
【００３５】連続監視による仮の実施記録が図３にグラ
フ化されている。二回の目盛り調べが、二つの基準、例
えば、０．５及び０．６ｐｐｍの２−ナフタリンスルホ
ン酸（２−ＮＳＡ）トレーサを使用して行われる。次
に、この計器は、模擬処理として蒸留水（ＤＩ）に対し
て目盛り調べされ、０．６ｐｐｍの２ナフタリンスルホ
ン酸（２−ＮＳＡ）トレーサの基準に対して目盛り調べ
される。このような目盛り調べの後、この計器は、不活
性トレーサがボイラ内へ達することに関して安定状態後
の０．０５ｐｐｍで２−ＮＳＡが投与されたボイラ給水
を連続的に監視するために使用される。時間に関するボ
イラ内の不活性トレーサ濃度の上昇及び下降サイクルが
図３に示されており、時刻Ｔ−５において、通常の濃度
サイクル変化から外れたおり、下側トレーサ濃度状態が
達成され、これは、この仮のボイラ装置において漏れが
始まったことを示している。
【００３６】図４に示すような連続記録装置出力から、
もし、このサイクルが正確であるかどうかを判断又は証
明することは簡単である。基礎値又は”制御”状態（ト
レーサを含まない）が既知（読み取り基礎値１０．５）
であり、給水内の開始濃度が既知（６．５）であり、さ
らに安定状態の通常時の排水濃度（７０）が既知であ
る。従って、サイクル値は ＣF ／ＣI ＝（７０−１０．５）／６．５＝１０．２
【００３７】本発明は、他のボイラ操作変数の測定を付
随して行ってもよい。このように、安定成分としてトレ
ーサ濃度の連続記録は、式ＩＩにおけるｌｎ（１−ＣT
／ＣF ）の変化直線を引き、又はボイラ定数Ｋの逆数を
与える傾きを決定するための所定濃度期間中にＣI ／Ｃ
F 点を十分に正確に決定することを可能にすることがわ
かる。既知数Ｋ及び既知数ＣF と、次式における未知数
は保持時間を計算することを可能とする。 ％ＨＴ（Ｐ）＝−Ｋｌｎ〔１−（Ｐ／１００）〕 ここで、（Ｐ）は成分Ｃの寿命を表し、Ｐ＝ＣP ／ＣF
＊１００であり、ＣP は所望の％ＨＴでの成分Ｃの濃度
であり、ＣF は安定状態ボイラの成分Ｃの濃度である。
【００３８】不活性トレーサは、ボイラ装置の水で移動
可能であり（蒸気としてボイラから排出される水を除
き）、もたらされる温度及び圧力状態に基づき、その使
用濃度で完全に水に溶解可能でなければならない。好ま
しくは、選択された不活性トレーサは以下の特徴を有し
ている。 １．熱的に安定であり、ボイラ内の温度で分解されな
い。 ２．連続的又は断続的に検出可能であり、給水及び排水
において正確に繰り返し実行可能な濃度測定に対して高
感度である。 ３．不活性トレーサが使用されるボイラ装置の水に一般
的に存在する化学物質と実質的に異なる。 ４．不活性トレーサが使用されるボイラ装置の水に一般
的に存在する化学物質からの干渉又はそれによる付勢に
実質的に耐える。 ５．選択的に持ち越されるものを含みボイラ装置の水か
らそれ自身の任意の潜在的特質の損失に実質的に耐え
る。 ６．不活性トレーサが使用されるボイラ装置の水に一般
的に使用される全ての処理剤と適合可能でその特質を減
少しない。 ７．全てのその組成成分と適合可能であり、この適合性
が、トレーサの要求濃度及び／又は他の組成成分にかか
わらず、またもたらされる蓄積及び／又は移動状態にか
かわらず持続する。 ８．不活性トレーサが使用されるボイラ装置の水の環境
内だけでなく、ボイラ装置から排出時においても適度に
無害で環境的に安全である。
【００３９】一般的に、この状況に役立つ最少量の不活
性トレーサが使用されることが望まれ、ボイラ装置の水
に加えられる不活性トレーサ量は所望の測定のために効
果的な最少量とされる。不活性トレーサが効果的な最少
量を越えて多量にボイラ装置の水へ故意に供給されるこ
とは稀である。なぜなら、検出費用と不活性トレーサの
存在によって引き起こされるボイラの水の品質における
悪影響とを正当化するのに、これを行う実際の目的が存
在しないからである。過剰とならないように効果的にボ
イラ装置の水へ加えられる不活性トレーサ量は、制限な
しに、不活性トレーサ及び選択された監視方法と、選択
された監視方法と干渉する基礎の潜在能力と、排水にお
ける期待される不活性トレーサ濃度の大きさと、監視方
法（電子的な連続監視方法）と、他の同様な因子とを含
む多様な因子で変化する。一般的に、ボイラ装置の水へ
の不活性トレーサの投与量は、少なくとも約０．１ｐｐ
ｂ、より一般的には少なくとも約５ｐｐｂ以上約１００
又は２００ｐｐｍまでの安定状態の排水におけるトレー
サ濃度を提供するのに少なくとも十分なものとされる。
【００４０】ここで、用語”測定”の意味は、明確に示
される他の意味を除き、排水の不活性トレーサ濃度の測
定である。このような測定は、本発明の目的のために、
単発に、断続的に行われることは稀であり、連続的に行
われる。好ましくは、濃度測定は、少なくとも、ボイラ
内又は排水の不活性トレーサ濃度が通常時の濃度から低
下すること、又は排水流量が通常時と比較して減少する
ことの素早い検出を提供するために、適当に（ボイラ装
置で）行われる。この不活性トレーサは、ここでは単に
トレーサと呼ばれる。
【００４１】上述したように、不活性トレーサは、給水
に対する既知の割合でボイラ装置の水へ加えられなけれ
ばならない。好ましくは、不活性トレーサは、一定の既
知濃度の給水と共にボイラ装置へ供給される。トレーサ
の成分又は生成物は、それが加えられる装置内において
適度に早く分散する水溶液又は実質的な均一混合物とさ
れる。多くの例において、不活性トレーサは、乾燥固体
物又は純粋な液体としてよりも組成成分としてボイラ装
置に加えられ、トレーサ濃度は不活性トレーサ自身の数
値濃度と相互関連がないが、このような情報が必要とさ
れる時に不活性トレーサ濃度に相互関連する生成物濃度
に代えられる。
【００４２】好適な実施例において、不活性トレーサと
して選択された化学合成物は、例えば、消費又は損失が
予測可能な割合でない限り、分解、沈殿、化合、又は他
の現象のために、ボイラ装置の水から消費又は損失され
るものではない。本発明で使用される不活性トレーサ
は、好ましくは、実質的に使用環境において消費されな
い。水装置の環境で完全に不活性な不活性トレーサは、
それが加えられるボイラ装置の水のいずれの成分とも反
応せず、ボイラ装置の水の環境において分解されず、こ
のようなボイラ装置内で連結及び／又は沈殿せず、冶金
組成、熱変化、熱容量のような他の装置変数によって全
く影響されないものである。産業ボイラ装置においても
たらされるような水環境において、完全に不活性又は実
質的に不活性の水溶性不活性トレーサが存在する。さら
に、追加と排水に伴う排出との間の経過時間中における
反応、分解、連結、及び／又は沈殿のためにその重量で
１０パーセント以下が損失する不活性程度を有する不活
性トレーサが、トレーサ監視の本発明の目的のために、
十分に又は実質的に不活性であることは確信される。
【００４３】これらの実質的なボイラ装置の不活性蛍光
発光合成物は、モノ−、ジ−、トリ−スルホン化された
ナフタリンであり、それらの水溶性塩と、特に色々なナ
フタリンモノ−及びジ−スルホン酸異性体を含み、これ
らが本発明に使用される好適な不活性トレーサである。
ナフタリンモノ−及びジ−スルホン酸異性体は、水溶性
であり、一般的に、市場で利用可能で公知の蛍光発光解
析技術によって容易に量的に検出可能である。好適なナ
フタリンモノ−及びジ−スルホン酸異性体は、２−ＮＳ
Ａ及び例えば１，５−ＮＤＳＡであるナフタリンジスル
ホン酸（”ＮＤＳＡ”又は”ＮＤＡ”）のようなナフタ
リンスルホン酸（”ＮＳＡ”）の水溶性塩である。これ
らの不活性トレーサ（モノ−、ジ−、トリ−スルホン化
ナフタリン及びその混合物）の多くは、多くのボイラ装
置の環境に極めて融和可能である。これらの好適な蛍光
発光トレーサ２−ＮＳＡ及び（１，５−ＮＤＳＡ）は、
少なくとも約５４０°Ｃ（１００４°Ｆ）に匹敵する温
度、また２８５°Ｃ（５４５°Ｆ）で少なくとも２４時
間、また通常のボイラ保持時間に相当する期間で約１５
００ｐｓｉｇ（５１３ｋｇｆ／ｃｍ2 ゲージ圧）に匹敵
する圧力で熱的に安定（実質的に不活性）であることが
わかる。このような不活性蛍光発光トレーサは、ボイラ
水内に５から５０ｐｐｂの範囲の濃度で存在する時に、
それらは、５００ｐｐｔ未満の濃度で蒸気へ含まれるこ
とが見い出される。達した結論は、これらの不活性トレ
ーサは、任意のかなりの量では蒸気に含まれないことで
ある。加えて、モノ−、ジ−、及びトリ−スルホン化ナ
フタリンの伝導率への貢献度は、給水又は排水のいずれ
かにおいて蛍光発光測定に使用されるｐｐｂレベルでは
わずかなことがわかる。
【００４４】本発明の処理、特に約１０００ｐｓｉ（７
０．２ｋｇｆ／ｃｍ2 ）以下の圧力で使用されるのに好
適な不活性蛍光発光トレーサのもう一つのグループは、
１，３，６，８−ピレンスルホン酸のような色々なスル
ホン化されたピレンの誘導体及びこのようなスルホン化
ピレン誘導体の色々な水溶性塩である。
【００４５】トレーサは、好ましくは、蛍光発光解析方
法及び本処理の目的のために好適な技術によって容易に
計量可能なこれらの中から選択される。不活性トレーサ
を計量するのに使用されるために除かれない他の解析方
法は、ＨＰＬＣ及び蛍光発光解析の組み合わせであり、
これが以下に詳細に記述される。
【００４６】蛍光発光分光学による特定物質の検出及び
計量は、蛍光量と蛍光物質の存在量との間の比例関係で
見い出される。紫外線及び可視光線を含む光形状におけ
るエネルギがサンプルセルに向けられる時、それ内の蛍
光発光物質は、このエネルギを吸収し、次に、吸収した
光より長い波長を有する光としてエネルギを発する。蛍
光を発する分子は光子を吸収し、基本エネルギ状態から
励起状態への電子の励起を結果として生じる。電子の励
起状態が、高い振動エネルギ励起状態から低い振動エネ
ルギ励起状態へ落ち着く時に、エネルギは熱の形状で損
失される。電子が基本電子状態に落ち着く時に、光が、
熱エネルギの損失のために吸収されたより小さなエネル
ギで、また吸収されたより長い波長で発せられる。発光
量は光検出器により測定される。実際的に、光は光学的
な光フィルタを通してサンプルセルへ向けられ、それに
より、伝達される光は既知の波長となり、これは一般的
にナノメートルで表現される励起波長と呼ばれる。発せ
られる光は同様にフィルタを通され、それにより、発光
量が、一般的にナノメートルで表現される発光波長と呼
ばれる既知の波長又は波長スペクトルで測定される。低
濃度での特定物質又は物質の種類の測定が望まれ又は要
求される時、これは、しばしば本発明の処理の場合であ
り、フィルタが実質的に最適な低レベル測定のために選
択された励起及び発光波長の特定の組み合わせ用に設置
される。
【００４７】一般的に、不活性トレーサ濃度は、励起波
長／発光波長の同セットのために、発光強さに対する所
定トレーサ濃度の検量線へのサンプル発光強さの比較か
ら決定される。感知された発光強さが等価濃度へ変換さ
れるこのような比較による濃度検出方法は、好ましく
は、直線的な発光強さ応答が観測される濃度範囲内の不
活性トレーサの濃度を決定するのに使用され、この濃度
範囲がここでは”直線発光応答濃度範囲”と呼ばれる。
この直線発光応答濃度範囲は、特定不活性トレーサ及び
使用される励起波長／発光波長のセットにある程度依存
するものである。所定の不活性トレーサの直線発光応答
濃度範囲より高い不活性トレーサ濃度は、理想的（直
線）な性質からかなり外れるものであり、所定濃度の発
光程度が直線延長によって決定される値より小さい。こ
のような例において、サンプルは、それ内の不活性トレ
ーサ濃度が直線発光応答濃度範囲内に低下するまで既知
の因子によって希薄化可能である。もし、不活性トレー
サが非常に低濃度でサンプル内に存在するならば、その
濃度が直線発光応答濃度範囲内となるまで、又は、例え
ば液体抽出によって容易に測定されるまで、既知の因子
によって不活性トレーサの濃度を高める技術が存在す
る。それにもかかわらず、好ましくは、直線発光応答濃
度範囲を越える検量線が、所定の不活性トレーサを使用
する以前に準備され又は得られる。また、好ましくは、
不活性トレーサは、直線発光応答濃度範囲内におけるボ
イラ内の不活性トレーサ濃度を提供するような十分な量
がボイラ装置の給水へ加えられる。一般的に、不活性ト
レーサの直線発光応答濃度範囲は、このために満足され
る不活性トレーサ量を容易に推定するほど十分に広いも
のである。直線発光応答濃度範囲は、しばしば、”ｍ”
の濃度から少なくとも１０ｍの濃度の濃度範囲に広が
る。
【００４８】ボイラ装置からの排水における蛍光発光不
活性トレーサの存在及び好ましくはその濃度の測定は、
ボイラ内の不活性トレーサ濃度が本発明の処理に使用可
能ないくつかの不活性トレーサにとって数ｐｐｍ又は数
ｐｐｂである時に実施可能である。好適な実施例におい
て、ボイラ装置へ加えられる蛍光発光不活性トレーサ量
は、約５ｐｐｂから約１００又は２００ｐｐｍで解析さ
れるように、排水内の不活性トレーサ濃度を提供するの
に十分な量とされる。しかし、ここで特に述べた好適な
不活性トレーサは、約５又は７ｐｐｍを越えて解析され
るサンプルに存在する必要はない。排水へ伝達される光
に応じて発せられる光の測定であるこのような解析を特
定位置、好ましくは、光検出器及び上述したスクリーン
のような簡単な持ち運び可能な装置によってはぼ瞬間的
に及び連続的に行うことができる。
【００４９】常に、複数の不活性トレーサを使用するこ
とが望まれる。例えば、任意のトレーサ特性が損失しな
いことを確信するために、又は一つのトレーサにより所
定差異を検出し、もう一つのトレーサにより異なる差異
又は他の変数を検出するために、複数の不活性トレーサ
を使用することが望まれる。このような区分け及び識別
されたトレーサは、もしそれらの発光波長が互いに干渉
しないならば、両方とも蛍光発光トレーサであるにもか
かわらず、同じ排水内でそれぞれを検出及び計量するこ
とができる。複数のトレーサのためのこのような同時解
析は、適当なスペクトル特徴を有する選択された不活性
トレーサによって可能となる。好ましくは、広く離れた
波長の放射が各不活性トレーサを励起するのに使用さ
れ、それらの蛍光発光は広く離れた発光波長で観察及び
測定される。区分けされた濃度検量線が各不活性トレー
サのために準備又は入手される。言い換えると、一種類
以上の不活性トレーサが使用され、ボイラ装置内の各不
活性トレーサの存在及び／又は濃度は各不活性トレーサ
に効果的な解析変数（特に、励起／発光波長）を使用し
て測定され、この解析変数は、好ましくは、測定値間に
違いを生じさせるように十分に識別されるものである。
【００５０】少なくとも所定期間を越えて実質的に連続
な蛍光発光分光学は、本発明の処理にとって好適な解析
技術の一つである。それは、ボイラ装置内の不活性トレ
ーサ濃度を計量及び測定するための好適な解析技術の一
つであり、かなりの利点を有する解析技術である。蛍光
発光化学トレーサ及び監視技術は、例えば、参照として
ここに組み込まれる１９８８年１１月８日発行のJ.E.Ho
ots 及びB.E.Huntの米国特許第４７８３３１４号に開示
されているように現在公知であり、蛍光発行不活性トレ
ーサは２−ナフタリンスルホン酸のナトリウム塩のよう
な蛍光発行監視と組み合わせて使用されている。
【００５１】不活性トレーサがナフタリンスルホン
酸（”ＮＳＡ”）の水溶性塩の一つである２−ＮＳＡで
ある時に、ボイラ装置からの排水中のその濃度は、２７
７ｎｍの励起波長及び３３４ｎｍの発光波長により発光
強さ的に測定され、酸を有効とするような０．５ｐｐｍ
の２−ＮＳＡを含む標準水溶液で観察される。
【００５２】ギルフォード蛍光ＩＶ二重モノクロメータ
分光蛍光計（Gilford Fluoro IV dual-monochromator s
pectrofluorometer ）が、断続的に行われる蛍光発光解
析に使用可能であり、電子蛍光発光監視のためには、前
述したターナーデザイン（カルフォルニア州サニベル）
の蛍光メータ１０ＡＵ (Turner Designs Model Fluorom
eter 10 AU) として市場で入手可能な適当な励起及び発
光フィルタ及び石英の流れセルを備える持ち運び可能な
発光計が使用可能である。
【００５３】一般的に、実際的に適当な多くの蛍光発光
分光学方法にとって、分離することとない不活性トレー
サの解析を実行することが好ましい。蛍光発光解析が行
われる排水内において、いくらかの基礎蛍光発光強さが
存在し、この基礎蛍光発光強さは、本処理に関係しない
ボイラ装置内の化学成分からもたらされるものである。
この基礎蛍光発光強さが低い場合において、この基礎強
さに対するトレーサの蛍光発光比較強さ（標準濃度の標
準蛍光発光成分に対して測定される値であり、例えば比
較強さ１００のように示される）は非常に高く、例え
ば、蛍光発光成分の低い濃度で励起及び発光波長の所定
組み合わせが使用される時には１００／１０又は５００
／１０の比となり、このような比は、それぞれ１０及び
５０の”比較発光強さ”（この状態の基での）となる。
好適な実施例において、励起／発光波長及び／又はトレ
ーサの使用量は、予測される所定基礎発光強さのために
少なくとも５又は１０の比較発光強さを提供するように
選択される。
【００５４】例えば、多くのボイラ水の基礎発光強さに
とって、適当な濃度において少なくとも約５の比較発光
強さを有する成分が、不活性トレーサとして非常に適し
ている。基礎発光強さの適度に大きな特定化学物質が存
在する時、トレーサ及び／又は励起及び／又は発光波長
は、このような物質の存在により引き起こされるトレー
サ測定の任意の干渉を無くす又は少なくとも最小限にす
るように選択される。
【００５５】蛍光発光分光学による不活性トレーサのよ
うな化学トレーサの連続流れ監視の一つの方法及び他の
解析方法は、参照としてここに組み込まれる１９９１年
２月１２日発行のB.E.Moriarity とJ.J.HickeyとW.H.Ho
y とJ.E.Hoots とD.A.Johnson の米国特許第４９９２３
８０号に開示されている。
【００５６】高圧液体クロマトグラフィ（”ＨＰＬ
Ｃ”）と蛍光発光トレーサの蛍光発光解析の組み合わせ
は、本発明にとって、特に、非常に小さなレベルの不活
性トレーサが使用される時、又はもたらされる基礎発光
強さが蛍光発光解析結果に影響する時に、非常に有効な
解析方法である。このＨＰＬＣ−蛍光発光の解析方法
は、トレーサ成分が流体基質から分離されることを可能
にし、次にこのトレーサ濃度が測定可能である。このＨ
ＰＬＣ−蛍光発光の組み合わせ解析は、特に、かなり汚
染された流体内の小さなレベルのトレーサを測定するの
に効果的である。
【００５７】このＨＰＬＣ方法は、さらに、蛍光発光解
析以外のトレーサ検出方法を次に使用するために、液体
基質からトレーサ成分を分離するのに有効に使用可能で
あり、このような他のトレーサ検出方法は、限定された
光を吸収することなく、支柱誘導及び伝導等を有し、こ
の方法は、参照としてここに組み込まれる１９８２年発
行のニューヨークのJohn Wiley & Sons 社のC.F.Simpso
n 編集の”液体クロマトグラフィ技術”の１２１から１
２２頁、及び参照としてここに組み込まれる１９８９年
発行のAmerican Public Health社の”水及び廃水の標準
検査方法”第１７版の６−９から６−１０頁に開示され
ている。
【００５８】分離しないで化学物質の存在及び／又は濃
度を計量するための解析技術は発展技術内にあり、本発
明の処理において不活性トレーサの監視に使用するため
の適当な解析技術の上述の測定は、現在完全なものでは
なく、本発明のための上述したものと同等な多くの技術
が将来において改良されるであろう。
【００５９】不活性トレーサは、複数の解析技術のうち
の一つに基づき所定処理のために選択され、また一つの
解析技術が複数の不活性トレーサの一つに基づき所定処
理のために選択される。
【００６０】上述したように、好適な実施例において、
不活性トレーサとして選択された化学成分はそれが加え
られるボイラ装置内において溶解されなければならず、
不活性トレーサの期待される寿命の間ボイラ装置内の環
境において安定であり、又は分解、沈殿、結合、又は他
の現象のために液体からのその損失は、不活性トレーサ
のいくらかの量の存在を単に検出することが望まれてい
るのではなく、その濃度又は濃度変化を測定することが
望まれているために、予測可能で実際的に補償されなけ
ればならない。好適な実施例において、不活性トレーサ
として選択された化学物質とこのようなトレーサの存在
を測定するために選択された解析技術との組み合わせ
は、不活性トレーサを分離することなくこのような測定
を可能にしなければならず、また、好ましくは、このよ
うな測定を連続的に及び／又は電子的に可能にしなけれ
ばならない。
【００６１】本発明は、蒸気がボイラへ供給される給水
からボイラ内で発生され、この給水がボイラ水へ不純物
を導き、ボイラ内のボイラ水の不純物濃度が、ボイラ水
の補給としてのさらなる給水を供給する一方で、排水と
してボイラ水の一部を排出することにより減少されるボ
イラ装置からの漏れを判定する方法である。このボイラ
は濃度サイクル値を有し、この濃度サイクル値は、安定
状態の排水中の不活性成分の平均濃度ＣF を給水の不活
性成分の濃度ＣI で除算したものである。安定状態のボ
イラ内の不活性成分の濃度において、ＣF より大きな上
側濃度ＣH と、ＣI とＣF との間の下側濃度ＣL との間
のサイクル濃度変動がもたらされる。この方法は、給水
に関して不活性トレーサの既知の濃度ＣI と同等な割合
でボイラ水に加えられた不活性トレーサを不活性成分と
して使用することと、ボイラ水内の不活性トレーサ濃度
と同等な安定状態におけるボイラ内の不活性トレーサの
特性を感知することと、この感知された特性をボイラ水
内の不活性トレーサ濃度と同等な値へ変換することと、
ボイラ水内のＣH とＣL との間の不活性トレーサのサイ
クル濃度変動を任意に記録することと、不活性トレーサ
のサイクル濃度変動におけるボイラ水の漏れに一致する
変化を表す差異指標の検出で漏れ警報信号器を作動させ
ることを有している。
【００６２】好適な実施例において、差異指標は、不活
性トレーサの通常時の下側濃度ＣLと同等な値より小さ
な値を有するボイラ内の不活性トレーサ濃度であり、又
は期間Ｂ内で通常時の上側濃度ＣH に達しないボイラ内
の不活性トレーサ濃度であり、この期間Ｂは、少なくと
もほぼ、通常時にＣH とＣL との間の不活性トレーサの
サイクル濃度変動が起こる時間である。好適な実施例に
おいて、差異指標は、不活性トレーサの通常時の下側濃
度ＣL と同等な値より小さな値を有するボイラ内の不活
性トレーサ濃度であり、ここで、差異指標は不活性トレ
ーサの濃度ＣL−ＣD であり、また、値ＣD は下側濃度
ＣL の少なくとも約５パーセントである。
【００６３】好適な実施例において、差異指標は、期間
Ｂ内で通常時の上側濃度ＣH に達しないボイラ内の不活
性トレーサ濃度であり、ここで、ボイラは開閉排水弁操
作を有し、期間Ｂは排水弁の閉弁から排水弁の通常時の
再開弁までの時間とされる。
【００６４】好適な実施例において、ボイラ装置は、ボ
イラ内に蓄積されたいくつかの指標成分に依存して排水
流量を調整する常時開の排水弁を有し、ボイラ内の不活
性トレーサ濃度が不活性トレーサの通常時の下側濃度Ｃ
L と同等な値より小さな値を有する時に、常時開の排水
弁はこの読み取りに応じて閉弁され、トレーサ監視装置
が排水弁の上流に設置され、この監視装置がトレーサ濃
度を検出し、一方、排水弁下流の流量計は流れを検出せ
ず、これらの状態の組み合わせが差異指標である。
【００６５】本発明のもう一つの好適な実施例におい
て、ボイラ装置は、ボイラ内の不活性トレーサ濃度に依
存して排水流量を調整する常時開の排水弁を有する。も
し、漏れが始まると、ボイラ内の不活性トレーサ濃度が
不活性トレーサの通常時の下側濃度ＣL と同等な値を有
する時に、常時開の排水弁は閉弁され、又は通常排水管
を通しての排水流が存在しなくなる。なぜなら、漏れの
ためのボイラからの水損失は、ＣL の濃度状態を満足す
るための十分な排水量となるためである。不活性トレー
サ濃度は、漏れからの水損失が増加する時に濃度ＣL を
ついには下回る。不活性トレーサ濃度が通常時のＣL を
下回る以前に、常時開の排水弁が閉弁され、又はその通
常時の下側濃度ＣL と同等なボイラ内の不活性トレーサ
濃度と組み合わされて、通常排水管を通る排水流が無く
なり、これは漏れを示す差異である。
【００６６】好適な実施例において、ボイラ内に蓄積さ
れる成分のいくつかの指標に依存して流量を調節する常
時開の排水弁を有し、ボイラ内の不活性トレーサ濃度が
不活性トレーサ濃度の通常時の下側濃度ＣL と同等な値
より小さな値を有する時に、常時開の排水弁はこの読み
取りに応じて閉弁され、トレーサ監視装置が排水弁の下
流に設置され、この装置がトレーサ濃度を検出せず、こ
の状態が差異指標である。
【００６７】他の好適な実施例において、差異指標は、
不活性トレーサの通常時の下側濃度ＣL と同等な値より
小さな値を有するボイラ内の不活性トレーサ濃度であ
り、又は期間Ｂ内で通常時の上側濃度ＣH に達しないボ
イラ内の不活性トレーサ濃度であり、この期間Ｂは、少
なくともほぼ、通常時にＣH とＣL との間のサイクル濃
度変動が起こる期間であり、もう一つの差異指標はボイ
ラ装置の操作変数であり、差異指標がこの操作変数の不
均衡が検出されると同時に検出される時にだけ漏れ警報
信号器が作動される。例えば、ＣH とＣL との間のボイ
ラ内の不活性トレーサ濃度の変動が、流れ信号から検出
されるボイラ内の蒸気負荷における均衡と比較され、同
時に監視装置によって検出されなければならないボイラ
へ流入する給水量とそれから排出される蒸気量との間の
不均衡は、信号器が作動されるに先立って漏れを示す。
もう一つの例において、ＣH とＣL との間のボイラ水内
の不活性トレーサ濃度の変動が、ボイラの保持時間とボ
イラの算出された排水量との均衡に比較され、不活性ト
レーサ濃度の通常時の変動における差異指標と同時に監
視装置によって検出されなければならない保持時間と算
出された排水量との間の不均衡は、信号器が作動される
に先立って漏れを示す。
【００６８】好適な実施例において、不活性トレーサは
蛍光発光体であり、不活性トレーサの感知される特性が
不活性トレーサの蛍光発光強さである。より好適な実施
例において、不活性トレーサの選択、ボイラ水へ加えら
れる不活性トレーサの量、及び不活性トレーサの蛍光発
光を感知するために選択された励起及び発光波長は、ボ
イラ水の基礎蛍光発光に対して少なくとも約５の比較蛍
光発光強さを提供する。もう一つの好適な実施例におい
て、安定状態の不活性トレーサ濃度ＣL は、少なくとも
約１ｐｐｂである。好適な実施例において、安定状態の
不活性トレーサ濃度ＣL は、少なくとも約１ｐｐｂであ
り、安定状態の不活性トレーサの濃度ＣH は約２００ｐ
ｐｍ以下である。不活性トレーサは、好ましくは、モノ
スルホン化ナフタリン、ジスルホン化ナフタリン、トリ
スルホン化ナフタリン、スルホン化ピレン、又はそれら
の水溶性塩であり、特に２−ナフタリンスルホン酸、
１，５−ナフタリンジスルホン酸、又は１，３，６，８
−ピレンテトラスルホン酸である。もう一つのさらに好
適な実施例において、安定状態の不活性トレーサ濃度Ｃ
L は約５ｐｐｂから約７ｐｐｍまでである。
【００６９】不活性トレーサは、好ましくは、ボイラ内
の既知の濃度ＣI における給水の成分としてボイラ内へ
供給される。さらに好適な実施例において、平均サイク
ル値ＣF ／ＣI は、給水及び排水の不活性トレーサの平
均濃度によって決定され、このサイクル値はボイラ操作
のための標準サイクル値と比較され、この決定されたサ
イクル値が標準操作サイクル値でないならば、排水量が
変更される。
【００７０】本発明のためのボイラ内の不活性トレーサ
濃度は、ボイラ水サンプル内の濃度によって測定され、
この測定は一般的にサンプルがボイラから抜き取られた
後に行われ、このサンプルは、通常排水管又は他の場所
から取られたかにかかわらず、広い排水の定義内であ
る。用語”通常排水”は、漏れによるボイラからの水損
失を除くが、不活性トレーサ濃度を監視する水流を含
み、この水流はボイラからの不純物を除去するために設
定された排水流の一部又はそれからの分岐流れである。
【００７１】本発明は、不活性トレーサが利用されるボ
イラ又はボイラ装置を使用する全ての産業に適用可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボイラ、給水管、蒸気管、及び排水管を有する
ボイラ装置の概略図である。
【図２】ボイラ内の不活性トレーサ及びボイラ給水を連
続的に監視するための装置の概略図である。
【図３】特定実施におけるボイラのサイクルの連続監視
記録のグラフである。
【図４】ボイラのサイクル値が適当であるかどうかを証
明するための特定連続記録出力のグラフである。
【符号の説明】
１０…ボイラ装置 １２…ボイラ １４…給水管 １６…蒸気管 １８…排水管 ２０…給水弁 ２２…排水弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロジャー ダブリュ．フォーイー アメリカ合衆国，イリノイ 60187，ウ ィートン，トンプソン ドライブ 187 (72)発明者 ジェームズ アール．マクドナルド アメリカ合衆国，イリノイ 60614，シ カゴ，ノース バーリング 2517 (72)発明者 ニコラス ジェイ．フリボンドー アメリカ合衆国，イリノイ 60564，ネ イパービル，オコント コート 1304 (56)参考文献 特開 昭59−125036（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−310439（ＪＰ，Ａ) 米国特許5041386（ＵＳ，Ａ)

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蒸気がボイラへ供給される給水からボイ
    ラ内で発生され、前記給水がボイラ水へ不純物を導き、
    前記ボイラ内の前記ボイラ水における前記不純物の濃度
    が、ボイラ水の補給としてのさらなる給水を供給する一
    方で、排水としてボイラ水の一部を排出することにより
    減少されるボイラ装置からの漏れ判定方法であって、前
    記ボイラは濃度サイクル値を有し、前記濃度サイクル値
    は、安定状態の前記排水における不活性成分の濃度平均
    値ＣF を前記給水の前記不活性成分の濃度ＣI で除算し
    たものであり、前記ボイラ装置において漏れのない安定
    状態における前記ボイラ内の前記不活性成分の濃度にお
    いて、前記濃度平均値ＣF より大きな上側濃度ＣH と、
    前記濃度ＣI 及び前記濃度平均値ＣF の間の下側濃度Ｃ
    L との間のサイクル濃度変動がもたらされ、前記漏れ判
    定方法が、 前記濃度ＣI をもたらすために、十分な割合で前記ボイ
    ラ水に加えられた不活性トレーサを前記不活性成分とし
    て使用することと、 前記ボイラ水における不活性トレーサ濃度と同等な安定
    状態における前記ボイラ内の前記不活性トレーサの特性
    を感知することと、 前記特性を前記ボイラ水における前記不活性トレーサ濃
    度と同等な値へ変換することと、 前記ボイラ水における前記不活性トレーサの前記サイク
    ル濃度変動を任意に記録することと、 前記サイクル濃度変動におけるボイラ水の漏れに一致す
    る変化を表す差異指標の検出で前記ボイラ装置からの漏
    れを判定すること、とを有するボイラ装置からの漏れ判
    定方法。
  2. 【請求項２】 前記差異指標は、設定期間内で前記上側
    濃度ＣH に達しない前記ボイラ内の不活性トレーサ濃度
    であり、前記設定期間は、前記サイクル濃度変動の少な
    くとも約１サイクルである請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記差異指標は、前記不活性トレーサの
    前記下側濃度ＣL より小さな設定値を有する前記ボイラ
    内の不活性トレーサ濃度である請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記設定値は、前記下側濃度ＣL の９５
    パーセント以下である請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記差異指標は、設定期間内で前記上側
    濃度ＣH に達しない前記ボイラ内の不活性トレーサ濃度
    であり、前記ボイラは排水量を調整するために開閉され
    る排水弁を有し、前記設定期間は、前記排水弁の閉弁か
    ら前記排水弁の通常時の再開弁までの期間である請求項
    １に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記ボイラ装置は、前記ボイラ内に蓄積
    された指標成分に依存して排水量を調整する常時開排水
    弁を有し、前記ボイラ内の前記不活性トレーサ濃度が前
    記不活性トレーサの前記下側濃度ＣL より小さな値を有
    する時に、前記常時開排水弁は前記不活性トレーサの前
    記濃度に応じて閉弁され、トレーサ測定装置が前記常時
    開排水弁の上流側に設置され、前記差異指標は、前記ト
    レーサ測定装置がトレーサ濃度を測定する一方で前記常
    時開排水弁の下流側の流量計が流れを検出しないことで
    ある請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記ボイラ装置は、前記ボイラ内の前記
    不活性トレーサの濃度に依存して排水量を調整する常時
    開排水弁を有し、前記差異指標は、前記常時開排水弁は
    閉弁され又は前記常時開排水弁の下流側で排水流れが存
    在しない時に、前記ボイラ内の前記不活性トレーサの濃
    度が前記不活性トレーサの前記下側濃度ＣL と同等な値
    となることである請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記ボイラ装置は、前記ボイラ内に蓄積
    されるいくつかの指標成分に依存して排水量を調節する
    常時開排水弁を有し、前記ボイラ内の前記不活性トレー
    サの濃度が前記不活性トレーサの前記下側濃度ＣL と同
    等な値より小さな値を有する時に、前記常時開排水弁は
    前記不活性トレーサの前記濃度に応じて閉弁され、トレ
    ーサ測定装置が前記常時開排水弁の下流側に設置され、
    前記差異指標は、前記トレーサ測定装置がトレーサ濃度
    を測定しないことである請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 蒸気がボイラへ供給される給水からボイ
    ラ内で発生され、前記給水がボイラ水へ不純物を導き、
    前記ボイラ内の前記ボイラ水における前記不純物の濃度
    が、ボイラ水の補給としてのさらなる給水を供給する一
    方で、排水としてボイラ水の一部を排出することにより
    減少されるボイラ装置からの漏れ判定方法であって、前
    記ボイラは濃度サイクル値を有し、前記濃度サイクル値
    は、安定状態の前記排水における不活性成分の濃度平均
    値ＣF を前記給水の前記不活性成分の濃度ＣI で除算し
    たものであり、前記ボイラ装置において漏れのない安定
    状態における前記ボイラ内の前記不活性成分の濃度にお
    いて、前記濃度平均値ＣF より大きな上側濃度ＣH と、
    前記濃度ＣI 及び前記濃度平均値ＣF の間の下側濃度Ｃ
    L との間のサイクル濃度変動がもたらされ、前記漏れ判
    定方法が、 前記濃度ＣI をもたらすために、十分な割合で前記ボイ
    ラ水に加えられた不活性トレーサを前記不活性成分とし
    て使用することと、 前記ボイラ水における不活性トレーサ濃度と同等な安定
    状態における前記ボイラ内の前記不活性トレーサの特性
    を感知することと、 前記特性を前記ボイラ水における前記不活性トレーサ濃
    度と同等な値へ変換することと、 前記ボイラ水における前記不活性トレーサの前記サイク
    ル濃度変動を任意に記録することと、 蒸気負荷、給水量、及び排水量の間の不均衡が検出され
    ると同時に、前記不活性トレーサの前記下側濃度ＣL よ
    り小さな前記ボイラ内の不活性トレーサの濃度又は少な
    くとも前記サイクル濃度変動の約１サイクル内で前記上
    側濃度ＣH に達しない前記ボイラ内の不活性トレーサの
    濃度の検出で前記ボイラ装置からの漏れを判定するこ
    と、とを有するボイラ装置からの漏れ判定方法。
  10. 【請求項１０】 前記不均衡は、前記蒸気負荷と前記給
    水量との間の不適当な関係によって検出される請求項９
    に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記不均衡は、不適当な前記排水量に
    よって検出される請求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記不活性トレーサは配合製品の成分
    として前記ボイラ水に加えられ、前記ボイラ水における
    前記不活性トレーサの濃度と同等な値は、前記配合製品
    の濃度である請求項１又は９に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記不活性トレーサは蛍光性であり、
    前記不活性トレーサの前記特性は、前記不活性トレーサ
    の蛍光発光強さである請求項１又は９に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記不活性トレーサの選定、前記ボイ
    ラ水へ加えられる前記不活性トレーサの量、及び前記不
    活性トレーサの蛍光発光を感知するために選択された励
    起及び発光波長は、前記ボイラ水の基礎蛍光発光に対し
    て少なくとも約５の前記不活性トレーサの相対蛍光発光
    強さを提供する請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記安定状態における前記不活性トレ
    ーサの前記下側濃度ＣL は少なくとも約１ｐｐｂである
    請求項１３に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記安定状態における前記不活性トレ
    ーサの前記下側濃度ＣL は少なくとも約１ｐｐｂであ
    り、前記安定状態における前記不活性トレーサの前記上
    側濃度ＣH は約２００ｐｐｍ以下である請求項１３に記
    載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記安定状態における前記不活性トレ
    ーサの前記下側濃度ＣL は約５ｐｐｂから約７ｐｐｍま
    でである請求項１３に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記不活性トレーサは、モノスルホン
    化ナフタリン、ジスルホン化ナフタリン、トリスルホン
    化ナフタリン、スルホン化ピレン、又はそれらの水溶性
    塩である請求項１３に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記不活性トレーサは、２−ナフタリ
    ンスルホン酸又は１，５−ナフタリンジスルホン酸の水
    溶性塩である請求項１３に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記不活性トレーサは、１，３，６，
    ８−ピレンテトラスルホン酸の水溶性塩である請求項１
    ３に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記不活性トレーサは、前記濃度ＣI
    の前記給水の成分として前記ボイラ内へ供給される請求
    項１又は９に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記濃度サイクル値ＣF ／ＣI は、前
    記給水及び排水における前記不活性トレーサの平均濃度
    によって決定され、前記濃度サイクル値は前記ボイラの
    操作のための標準操作サイクル値と比較され、前記濃度
    サイクル値が前記標準操作サイクル値でないならば、排
    水量又は不活性トレーサの投与量が変更される請求項２
    １に記載の方法。
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