(57)【要約】【課題】蒸気ボイラへの給水のアルカリ成分が高濃度の場合においても、給水へのボイラ水の還流により予熱器における給水配管の腐食を効果的に抑制する。【解決手段】陽イオン交換樹脂を用いた軟水器１５で硬度成分が除去されかつ脱気装置１６で溶存ガスが除去された給水は、薬剤添加装置１４からアルカリ金属水酸化物が添加された後、予熱器４１で加熱されながら給水経路１３を通じて蒸気ボイラ２０へ供給される。蒸気ボイラ２０において、濃縮によりアルカリ金属水酸化物濃度が高まることでｐＨが上昇したボイラ水の一部は、還流経路３８を通じて給水経路１３の給水と混合される。給水経路１３の給水は、陽イオン交換樹脂からの水素イオンとアルカリ成分との反応により炭酸が生成することでアルカリ成分濃度が抑制されるため、ボイラ水を混合したときにアルカリ成分の緩衝力を受けずにｐＨが上昇し、給水経路１３の腐食を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ水を加熱して蒸気を生成する蒸気ボイラと、
前記蒸気ボイラに対し、前記ボイラ水として用いる給水を供給するための金属製給水路を有する給水装置と、
前記蒸気ボイラからの排熱により前記金属製給水路を加熱することで前記給水を加熱する予熱器とを備え、
前記給水装置は、
前記給水に含まれる硬度成分を捕捉して水素イオンを放出する陽イオン交換樹脂を用いて前記給水を処理することで前記給水から前記硬度成分を除去する軟水器と、
前記軟水器において前記硬度成分が除去された前記給水の溶存ガスを除去するための脱気装置と、
前記脱気装置において前記溶存ガスが除去されかつ前記予熱器により加熱される前の前記給水に対し、前記陽イオン交換樹脂からの前記水素イオンを中和するためのアルカリ金属水酸化物を含む薬剤を添加する薬剤添加装置と、
前記脱気装置において前記溶存ガスが除去されかつ前記予熱器により加熱される前の前記給水に対し、前記蒸気ボイラから前記ボイラ水の一部を還流させて混合する還流装置とを備えている、
蒸気ボイラ装置。
【請求項２】
前記給水装置は、前記陽イオン交換樹脂を再生するための有機酸を前記軟水器へ供給する再生装置をさらに備えている、請求項１に記載の蒸気ボイラ装置。
【請求項３】
前記薬剤が前記蒸気ボイラの防食剤をさらに含む、請求項１または２に記載の蒸気ボイラ装置。
【請求項４】
前記防食剤がケイ酸およびそのアルカリ金属塩のうちの少なくとも一種である、請求項３に記載の蒸気ボイラ装置。
【請求項５】
金属製給水路からボイラ水として用いる給水を供給し、蒸気ボイラにおいて前記ボイラ水を加熱して蒸気を生成する蒸気ボイラ装置の運転方法であって、
前記給水に含まれる硬度成分を捕捉して水素イオンを放出する陽イオン交換樹脂を用いた軟水器により前記給水から前記硬度成分を除去する工程と、
前記硬度成分が除去された前記給水に含まれる溶存ガスを除去する工程と、
前記溶存ガスが除去された前記給水を前記蒸気ボイラからの排熱により加熱する工程と、
前記溶存ガスが除去された後で前記排熱による加熱前の前記給水に対し、前記陽イオン交換樹脂からの前記水素イオンを中和するためのアルカリ金属水酸化物を含む薬剤を添加する工程と、
前記溶存ガスが除去された後で前記排熱による加熱前の前記給水に対し、前記蒸気ボイラから前記ボイラ水の一部を還流させて混合する工程と、
を含む蒸気ボイラ装置の運転方法。
【請求項６】
前記陽イオン交換樹脂へ再生のための有機酸を供給する工程をさらに含む、請求項５に記載の蒸気ボイラ装置の運転方法。
【請求項７】
前記薬剤が前記蒸気ボイラの防食剤をさらに含む、請求項５または６に記載の蒸気ボイラ装置の運転方法。
【請求項８】
前記防食剤がケイ酸およびそのアルカリ金属塩のうちの少なくとも一種である、請求項７に記載の蒸気ボイラ装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気ボイラ装置、特に、金属製給水路からボイラ水として用いる給水を供給し、蒸気ボイラにおいてボイラ水を加熱して蒸気を生成する蒸気ボイラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気ボイラ装置は、蒸気ボイラと給水装置とを備えており、給水装置からボイラ水として用いる給水を供給し、蒸気ボイラにおいてボイラ水を加熱して蒸気を生成している。この蒸気ボイラ装置は、蒸気ボイラにおいてボイラ水の加熱のためのエネルギー消費を抑制するために、給水の予熱器を備えていることがある。予熱器は、蒸気ボイラからの排熱を活用して給水装置の給水配管を加熱し、それによって蒸気ボイラへ供給される給水を予め加熱するものである。
【０００３】
上述のような蒸気ボイラ装置は、蒸気ボイラにおいてボイラ水を加熱するための伝熱管および給水配管が金属製であるため、ボイラ水若しくは給水の影響により伝熱管および給水配管の腐食が進行しやすい状態にある。特に、給水配管は、給水が常時接触した状態であるため、予熱器による加熱部分で腐食が進行しやすい。
【０００４】
ところで、蒸気ボイラ装置用の給水の水源は、通常、アルカリ成分（炭酸水素塩や炭酸塩）を天然成分として含む水道水や地下水である。このため、この給水が供給された蒸気ボイラは、アルカリ成分の熱分解により水酸化物が生成することでボイラ水のｐＨが上昇し、伝熱管の腐食が抑制され得る。しかし、給水配管は、予熱器による加熱を受けても給水の温度上昇がせいぜい１２０℃程度までであることからアルカリ成分の熱分解が進行しにくく、給水のｐＨがボイラ水のように上昇しにくいため、伝熱管よりも腐食が進行し易い傾向にある。
【０００５】
そこで、特許文献１は、給水装置において、水酸化物の生成によりｐＨが高まったボイラ水の一部を予熱器の上流側へ還流させて給水と混合する方法を提案している。これによると、給水は、ボイラ水が混合されることでｐＨが上昇するため、予熱器において給水配管を腐食させにくくなる。
【０００６】
ところが、ボイラ水の混合による給水のｐＨ変動は、給水のアルカリ成分濃度の影響を受ける。すなわち、給水のｐＨは、アルカリ成分濃度が比較的低い場合はボイラ水の混合により上昇しやすいが、逆にアルカリ成分濃度が高い場合は、アルカリ成分の緩衝力のために高ｐＨのボイラ水を混合しても上昇が極僅かに止まることが多い。給水のアルカリ成分濃度は、水源として用いられる水道水や地下水の地域性により一定せず、非常に高濃度の場合があるため、そのような水源を給水として用いる必要がある地域では特許文献１の方法で予熱器における給水配管の腐食を抑制するのが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７５４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、蒸気ボイラへの給水のアルカリ成分が高濃度の場合においても、給水へのボイラ水の還流により予熱器における給水配管の腐食を効果的に抑制できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の蒸気ボイラ装置は、ボイラ水を加熱して蒸気を生成する蒸気ボイラと、蒸気ボイラに対し、ボイラ水として用いる給水を供給するための金属製給水路を有する給水装置と、蒸気ボイラからの排熱により金属製給水路を加熱することで給水を加熱する予熱器とを備えている。ここで、給水装置は、給水に含まれる硬度成分を捕捉して水素イオンを放出する陽イオン交換樹脂を用いて給水を処理することで給水から硬度成分を除去する軟水器と、軟水器において硬度成分が除去された給水の溶存ガスを除去するための脱気装置と、脱気装置において溶存ガスが除去されかつ予熱器により加熱される前の給水に対し、陽イオン交換樹脂からの水素イオンを中和するためのアルカリ金属水酸化物を含む薬剤を添加する薬剤添加装置と、脱気装置において溶存ガスが除去されかつ予熱器により加熱される前の給水に対し、蒸気ボイラからボイラ水の一部を還流させて混合する還流装置とを備えている。
【００１０】
この蒸気ボイラ装置では、給水装置からの給水が蒸気ボイラへ供給される。そして、蒸気ボイラは、この給水をボイラ水として加熱することで蒸気を生成する。この際、給水装置からの給水は、軟水器において陽イオン交換樹脂がスケール生成の原因となる硬度成分を捕捉することで硬度成分が除去された後、脱気装置において蒸気ボイラの腐食原因となる溶存酸素等の溶存ガスが除去される。そして、溶存酸素が除去されかつ薬剤添加装置からの薬剤が添加された給水は、金属製給水路を流れ、予熱器において蒸気ボイラの排熱により加熱されて蒸気ボイラへ供給される。また、蒸気ボイラにおいて、ボイラ水は、蒸気の生成に従って濃縮されることで給水へ添加した薬剤に含まれるアルカリ金属水酸化物の濃度が高まり、ｐＨが上昇する。このようなボイラ水のｐＨ上昇により、蒸気ボイラは腐食の進行が抑制される。
【００１１】
上述のような蒸気ボイラ装置の運転中において、陽イオン交換樹脂は、給水中の硬度成分やナトリウムイオンを置換することで水素イオンを放出する。そして、この水素イオンは、給水中のアルカリ成分と反応して炭酸を生成する。この結果、軟水器を通過後の給水は、アルカリ成分の濃度が低下した状態になり、また、炭酸を含んだ状態になる。この給水に含まれる炭酸は、溶存炭酸ガスとして金属製給水路および蒸気ボイラを腐食させる原因となるが、脱気装置において溶存酸素とともに除去される。そして、溶存ガス、すなわち主に溶存酸素および溶存炭酸ガスが除去された給水は、薬剤添加装置から添加される薬剤のアルカリ金属水酸化物により残留する水素イオンが中和され、また、蒸気ボイラから還流する、高ｐＨのボイラ水の一部が混合された後、予熱器による加熱を受けて蒸気ボイラへ供給される。
【００１２】
ここで、高ｐＨのボイラ水が混合された給水は、アルカリ成分濃度が低下しかつ炭酸が除去されているためにアルカリ成分の緩衝力や炭酸の影響を受けにくく、また、薬剤のアルカリ金属水酸化物により残留する水素イオンが中和されるため、混合されたボイラ水のためにｐＨが効果的に上昇する。このため、金属製給水路は、予熱器において加熱されても、給水の影響による腐食の進行が抑制される。
【００１３】
本発明の蒸気ボイラ装置は、給水装置において、陽イオン交換樹脂を再生するための有機酸を軟水器へ供給する再生装置をさらに備えていてもよい。
【００１４】
本発明の運転方法は、金属製給水路からボイラ水として用いる給水を供給し、蒸気ボイラにおいてボイラ水を加熱して蒸気を生成する蒸気ボイラ装置の運転方法であり、給水に含まれる硬度成分を捕捉して水素イオンを放出する陽イオン交換樹脂を用いた軟水器により給水から硬度成分を除去する工程と、硬度成分が除去された給水に含まれる溶存ガスを除去する工程と、溶存ガスが除去された給水を蒸気ボイラからの排熱により加熱する工程と、溶存ガスが除去された後で排熱による加熱前の給水に対し、陽イオン交換樹脂からの水素イオンを中和するためのアルカリ金属水酸化物を含む薬剤を添加する工程と、溶存ガスが除去された後で排熱による加熱前の給水に対し、蒸気ボイラからボイラ水の一部を還流させて混合する工程とを含んでいる。
【００１５】
この運転方法において、蒸気ボイラは、金属製給水路から給水が供給され、この給水をボイラ水として加熱して蒸気を生成する。蒸気ボイラへ供給される給水は、軟水器の陽イオン交換樹脂がスケール生成の原因となる硬度成分を捕捉することで硬度成分が除去された後、蒸気ボイラの腐食原因となる溶存酸素等の溶存ガスが除去される。そして、溶存ガスが除去された給水は、薬剤が添加された後、金属製給水路を蒸気ボイラの排熱により加熱することで加熱された後に蒸気ボイラへ供給される。蒸気ボイラにおいて、ボイラ水は、蒸気の生成に従って濃縮されることで給水へ添加した薬剤に含まれるアルカリ金属水酸化物の濃度が高まり、ｐＨが上昇する。このようなボイラ水のｐＨ上昇により、蒸気ボイラは腐食の進行が抑制される。
【００１６】
このような運転方法において、陽イオン交換樹脂は、給水中の硬度成分やナトリウムイオンを置換することで水素イオンを放出する。そして、この水素イオンは、給水中のアルカリ成分と反応して炭酸を生成する。この結果、軟水器において硬度成分が除去された給水は、アルカリ成分の濃度が低下した状態になり、また、炭酸を含んだ状態になる。この給水に含まれる炭酸は、溶存炭酸ガスとして金属製給水路および蒸気ボイラを腐食させる原因となるが、溶存ガスを除去する工程において溶存酸素とともに除去される。そして、溶存ガス、すなわち主に溶存酸素および溶存炭酸ガスが除去された給水は、蒸気ボイラの排熱で加熱される前にアルカリ金属水酸化物を含む薬剤を添加することで残留する水素イオンが中和され、また、蒸気ボイラから還流する高ｐＨのボイラ水が混合されることでｐＨが上昇する。
【００１７】
ここで、高ｐＨのボイラ水が混合された給水は、アルカリ成分濃度が低下しかつ炭酸が除去されているためにアルカリ成分の緩衝力や炭酸の影響を受けにくく、また、アルカリ金属水酸化物を含む薬剤の添加により水素イオンが中和されるため、混合されたボイラ水のためにｐＨが効果的に上昇する。このため、金属製給水路は、給水の加熱のために蒸気ボイラの排熱により加熱しても、給水の影響による腐食の進行が抑制される。
【００１８】
本発明に係る蒸気ボイラ装置の運転方法は、陽イオン交換樹脂へ再生のための有機酸を供給する工程をさらに含んでいてもよい。
【００１９】
本発明の蒸気ボイラおよび蒸気ボイラの運転方法において用いられる、陽イオン交換樹脂からの水素イオンを中和するための薬剤は、蒸気ボイラの防食剤をさらに含んでいてもよい。この防食剤は、例えばケイ酸およびそのアルカリ金属塩のうちの少なくとも一種である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の蒸気ボイラ装置は、蒸気ボイラへの給水のアルカリ成分が高濃度の場合においても、給水へのボイラ水の還流により予熱器における金属製給水路の腐食を効果的に抑制することができる。
【００２１】
また、本発明に係る蒸気ボイラ装置の運転方法は、蒸気ボイラへの給水のアルカリ成分が高濃度の場合においても、給水へのボイラ水の還流により金属製給水路の腐食を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の一形態に係る蒸気ボイラ装置の概略図。
【図２】前記蒸気ボイラ装置の変形例の部分概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る蒸気ボイラ装置を説明する。図１において、蒸気ボイラ装置１は、熱交換器、蒸気釜、リボイラ若しくはオートクレーブ等の蒸気使用設備である負荷装置（図示せず）に対して蒸気を供給するためのものであり、給水装置１０および蒸気ボイラ２０を主に備えている。
【００２４】
給水装置１０は、蒸気ボイラ２０へ供給する給水の水質を調整するためのものであり、蒸気ボイラ２０への給水を貯留するための貯水タンク１１、貯水タンク１１へ給水を補給するための補給経路１２、貯水タンク１１から蒸気ボイラ２０へ延びる給水経路１３および薬剤添加装置１４を主に備えている。貯水タンク１１は、貯留している給水へ大気中の酸素や異物が混入するのを避けるため、密閉されている。
【００２５】
補給経路１２は、水道水、工業用水若しくは地下水等の水源から供給される原水を貯留する原水タンク（図示せず）から延びている。ここで用いられる原水は、通常、天然成分として硬度成分（カルシウムイオンおよびマグネシウムイオン）、アルカリ成分（炭酸水素塩および炭酸塩）およびシリカ成分（二酸化ケイ素、ケイ酸およびケイ酸塩）を含むものである。アルカリ成分は、主に炭酸塩であり、その範囲には炭酸水素塩も含まれる。補給水路１２は、貯水タンク１１へ向けて軟水器１５および脱気装置１６をこの順に有している。
【００２６】
軟水器１５は、陽イオン交換樹脂を用いて原水タンクからの給水に含まれる硬度成分やナトリウムイオンを捕捉して除去し、給水を軟水化するためのものである。ここで用いられる陽イオン交換樹脂は、対イオンである水素イオンを給水中の硬度成分やナトリウムイオンと置換することで硬度成分やナトリウムイオンを捕捉し、同時に給水へ水素イオンを放出可能なものある。また、軟水器１５は、陽イオン交換樹脂を再生するための再生装置１７を有している。再生装置１７は、軟水器１５へ再生剤である酸を定期的に供給可能なものであり、この酸は、陽イオン交換樹脂から硬度成分やナトリウムイオンを除去することで陽イオン交換樹脂のイオン交換能を回復可能なものである。再生装置１７からの酸により陽イオン交換樹脂から除去された硬度成分やナトリウムイオンは、未反応の酸とともに軟水器１５から廃棄される。
【００２７】
再生装置１７から供給される酸は、塩酸や硫酸等の無機酸であってもよいし、クエン酸やコハク酸等の有機酸であってもよい。但し、塩酸や硫酸は、劇物に該当する物質であるため、取り扱いに注意と熟練を要する。また、硫酸は、再生時に陽イオン交換樹脂中でカルシウムイオンと反応して難溶性の硫酸カルシウム塩を生成する場合がある。そのため、酸としては、通常、有機酸、特に、クエン酸を用いるのが好ましい。
【００２８】
脱気装置１６は、軟水器１５において硬度成分が除去された給水に含まれる溶存ガスを除去するためのものであり、例えば、給水を気体分離膜に通過させて溶存ガスを除去する膜脱気形式のもの（例えば、中空糸状の気体分離膜の外部を減圧しながら内部に給水を通過させて溶存酸素を除去する形式のもの）、減圧環境下で給水を噴霧することで溶存ガスを除去する真空脱気形式のもの、若しくは、給水を加熱しながら通過させて溶存ガスを除去する加熱脱気形式のものなどの公知の各種の形式のものが用いられる。但し、軟水器１５で処理後の給水は、水素イオン濃度の上昇によりｐＨが低下するため、膜脱気形式のものを脱気装置１６として用いる場合は気体分離膜が劣化し、溶存ガスの除去能が短時間のうちに低下する可能性がある。このため、脱気装置１６としては、真空脱気形成のもの若しくは加熱脱気形式のものを用いるのが好ましい。
【００２９】
給水経路１３は、貯水タンク１１に貯留された給水を蒸気ボイラ２０へ供給するためのものであり、貯水タンク１１に貯留された給水を送り出すためのポンプ１８を備えている。
【００３０】
薬剤添加装置１４は、給水経路１３を流れる給水に対して薬剤を添加するためのものである。ここで添加される薬剤は、給水に残留している、陽イオン交換樹脂からの水素イオンを中和可能なものであって、後述する高ｐＨのボイラ水を給水へ混合したときに給水のｐＨ上昇の阻害要因となる緩衝力の弱い水酸化物、具体的には水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物を含むものであり、通常は水溶液である。
【００３１】
蒸気ボイラ２０は、貫流ボイラであり、ボイラ缶体３０および煙道４０を主に備えている。ボイラ缶体３０は、給水経路１３から供給される給水をボイラ水として貯留可能な環状の貯留部３１、貯留部３１から起立する多数の伝熱管３２（図では二本のみ示している）、伝熱管３２の上端部に設けられた環状のヘッダ３３、ヘッダ３３から負荷装置（図示せず）へ延びる蒸気供給路３４、バーナーなどの燃焼装置３５および貯留部３１から延びる還流装置３６を主に備えている。燃焼装置３５は、ヘッダ３３側から貯留部３１方向へ燃焼ガスを放射することで伝熱管３２を加熱可能である。還流装置３６は、開閉弁３７を有する還流経路３８を有している。還流経路３８は、給水経路１３において薬剤添加装置１４の上流側に連絡しており、開閉弁３７を開くことで貯留部３１からボイラ水の一部を給水経路１３へ還流可能である。
【００３２】
煙道４０は、燃焼装置３５からの燃焼ガスに由来の高温の排気ガスを放出するためのものであり、給水の予熱器４１を備えている。予熱器４１は、給水経路１３の一部が螺旋状に通過しており、煙道４０から放出される排気ガスの排熱により給水経路１３を加熱可能である。
【００３３】
上述の蒸気ボイラ装置１において、給水経路１３および蒸気ボイラ２０の伝熱管３２は、熱伝導性の良好な金属製である。ここで、給水経路１３および伝熱管３２を形成する金属は、通常、非不動態化金属である。非不動態化金属は、中性水溶液中において自然には不動態化しない金属をいい、通常はステンレス鋼、チタン、アルミニウム、クロム、ニッケルおよびジルコニウム等を除く金属である。具体的には、炭素鋼、鋳鉄、銅および銅合金等である。なお、炭素鋼は、中性水溶液中においても、高濃度のクロム酸イオンの存在下では不動態化する場合があるが、この不動態化はクロム酸イオンの影響によるものであって中性水溶液中での自然な不動態化とはいい難い。したがって、炭素鋼は、ここでの非不動態化金属の範疇に属する。また、銅および銅合金は、電気化学列（ｅｍｆ  ｓｅｒｉｅｓ）が貴な位置にあるため、通常は水分の影響による腐食が生じ難い金属と考えられているが、中性水溶液中において自然に不動態化するものではないので、非不動態化金属の範疇に属する。
【００３４】
次に、上述の蒸気ボイラ装置１の運転方法を説明する。
蒸気ボイラ装置１の運転では、原水タンクからの給水を補給経路１２を通じて貯水タンク１１へ供給して貯留する。この際、原水タンクからの給水は、先ず、軟水器１５において陽イオン交換樹脂により処理され、硬度成分が除去された軟化水になる。そして、この軟化水は、脱気装置１６において溶存酸素等の溶存ガスが除去される。この結果、貯水タンク１１には、蒸気ボイラ２０の伝熱管３２においてスケール発生の原因となる硬度成分並びに給水経路１３および伝熱管３２等の腐食、特に孔食の原因となる溶存酸素が除去された給水が貯留される。
【００３５】
ここで、陽イオン交換樹脂は、硬度成分を除去することで給水、すなわち軟化水中に水素イオンを放出する。この水素イオンは、給水に含まれるアルカリ成分と反応して炭酸を生成する。これにより、軟水器１５において硬度成分が除去された給水は、アルカリ成分が低濃度に抑制され、また、炭酸を含んだ状態になる。この給水において生成した炭酸、すなわち溶存炭酸ガスは、脱気装置１６において溶存酸素とともに除去される。
【００３６】
この結果、貯水タンク１１には、原水が天然成分として高濃度のアルカリ成分を含む場合であっても、アルカリ成分濃度が低く制御された給水が貯留されることになる。
【００３７】
貯水タンク１１に給水が貯留されている状態でポンプ１８を作動すると、貯水タンク１１に貯留された給水は、給水経路１３を通じて蒸気ボイラ２０の貯留部３１へ供給される。この際、貯水タンク１１の給水は、陽イオン交換樹脂からの水素イオンの一部が残留することで、給水経路１３および伝熱管３２を腐食させ易い低ｐＨ状態になることがある。そこで、給水経路１３を流れる給水に対し、薬剤添加装置１４からアルカリ金属水酸化物を含む薬剤を添加する。これにより、給水に残留した水素イオンが中和され、給水のｐＨが調整される。この際、薬剤添加装置１４からの薬剤の添加量は、水素イオンを中和可能な程度の量を超えて過剰に設定する。これにより、給水は、ｐＨが大きく上昇するため、予熱器４１での給水経路１３および伝熱管３２の腐食をより効果的に抑制することができる。
【００３８】
給水経路１３を通じて貯留部３１へ供給される給水は、予熱器４１においてボイラ缶体３０から煙道４０を通じて排出される排気ガスの排熱により給水経路１３の一部が加熱されることによって加熱される。したがって、貯留部３１には高温の給水が供給されることになる。
【００３９】
貯留部３１へ供給された給水は、そこでボイラ水として貯留される。このボイラ水は、燃焼装置３５からの燃焼ガスにより各伝熱管３２を通じて加熱され、各伝熱管３２内を上昇して徐々に蒸気になる。そして、各伝熱管３２内において生成した蒸気は、ヘッダ３３において集められ、蒸気供給路３４を通じて負荷装置へ供給される。ここで、ボイラ水は、予熱器４１において加熱された高温の給水によるものであるため、燃焼装置３５は、ボイラ水の加熱負担が軽減される。したがって、蒸気ボイラ２０は、燃焼装置３５でのエネルギー消費量を抑制することができ、経済的に運転することができる。
【００４０】
蒸気ボイラ２０の貯留部３１において、ボイラ水は、蒸気の生成に従って濃縮されることで薬剤添加装置１４から給水へ添加された薬剤に含まれるアルカリ金属水酸化物の濃度が高まり、ｐＨが上昇する。また、ボイラ水は、上記濃縮により、給水に天然成分として含まれる、金属の腐食抑制作用を有するシリカ成分の濃度が高まる。これらの結果、ボイラ水は、伝熱管３２を腐食させにくい状態になる。
【００４１】
ここで、ボイラ水は、貯留部３１から適宜ボイラ水の一部を排出し、同時に給水経路１３からの給水により希釈することで、伝熱管３２の腐食を効果的に抑制可能なｐＨが１１〜１２の範囲になるよう維持するのが好ましい。また、貯留部３１においてｐＨ値およびシリカ成分濃度が上昇したボイラ水は、開閉弁３７を適宜開放することで還流経路３８を通じて給水経路１３へ一部を還流させ、給水と混合する。ここで、給水経路１３を流れる給水は、アルカリ成分濃度が抑制されたものであるため、アルカリ成分の緩衝力を受けにくく、混合された高ｐＨのボイラ水のためにｐＨが上昇する。これにより、給水経路１３は、予熱器４１において、貯留部３１へ供給される給水の影響による腐食が進行しにくくなる。
【００４２】
上述のような蒸気ボイラ装置１の運転中において、軟水器１５は、給水の硬度成分を除去することで陽イオン交換樹脂がＨ型から他の型（Ｃａ型やＭｇ型）に変化してイオン交換能が低下するため、再生装置１７から再生剤である酸を定期的に供給する。これにより、軟水器１５の陽イオン交換樹脂は、硬度成分が除去されて再生し、イオン交換能が回復するため、蒸気ボイラ装置１は、安定して継続的に運転することができる。
【００４３】
変形例
（１）上述の実施の形態では、給水経路１３において、還流経路３８からのボイラ水が混合された給水に対して薬剤添加装置１４からの薬剤を添加しているが、薬剤添加装置１４からの薬剤は、還流経路３８からのボイラ水が混合される前の給水に対して添加するように変更することができる。
【００４４】
（２）薬剤添加装置１４から給水へ添加する薬剤は、給水に残留する水素イオンを中和可能なアルカリ金属水酸化物とともに、給水経路１３および伝熱管３２の防食剤を含んでいてもよい。特に、地理的要因のためにアルカリ成分濃度が高い原水から給水を調整する場合は、原水において給水経路１３および伝熱管３２に対して腐食抑制作用を発揮し得るシリカ成分の含有量が少ないことが多いため、薬剤として防食剤を含むものを用いるのが好ましい。使用可能な防食剤としては、例えば、ケイ酸およびその塩、リン酸およびその塩、クエン酸およびその塩、コハク酸およびその塩並びにタンニン等を挙げることができる。ここでの塩は、通常、アルカリ金属塩である。これらの防食剤は、適宜併用することもできる。これらの防食剤のうちで好ましいものは、ボイラ水の一部として排出されたときに環境負荷を与えにくいことから、原水に天然成分として含まれるような化合物、すなわち、ケイ酸およびそのアルカリ金属塩であり、これらは適宜組合せて用いることもできる。
【００４５】
また、薬剤は、防食剤の他に、蒸気ボイラ用の一般的な清缶剤、例えば、エチレンジアミン四酢酸およびその塩並びにポリアクリル酸およびその塩等のスケール分散剤や亜硫酸およびその塩並びに糖類等の脱酸素剤をさらに含んでいてもよい。ここでの塩は、通常、アルカリ金属塩である。
【００４６】
（３）貯水タンク１１は、還流経路３８との組合せにより給水中の溶存ガスを除去するための脱気装置を兼ねることができる。例えば、図２に示すように、補給経路１２において脱気装置１６を省き、軟水器１５と貯水タンク１１とを連結する。そして、還流経路３８は、貯水タンク１１内を経由してから給水経路１３と接続する。
【００４７】
このような貯水タンク１１は、還流経路３８を還流する高温のボイラ水により貯留された給水を加熱することができるため、それによって給水中の溶存ガスを除去する加熱式の脱気装置として機能し得る。
【００４８】
（４）上述の実施の形態は、蒸気ボイラ２０として貫流ボイラを用いた場合を例としているが、蒸気ボイラ２０として他の形態のものを用いた場合も本発明を同様に実施することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  蒸気ボイラ装置
１０  給水装置
１３  給水経路
１４  薬剤添加装置
１５  軟水器
１６  脱気装置
１７  再生装置
２０  蒸気ボイラ
３６  還流装置
３８  還流経路
４１  予熱器
【図１】
2010230183.tif 000003
【図２】
2010230183.tif 000004