(57)【要約】【課題】不揮発性の防食剤を蒸気系統の末端まで行き届かせ、かつ鋼材及び銅材の両方に対して優れた防食効果を発揮することができる、蒸気発生設備の防食方法を提供する。【解決手段】ボイラ本体の下流に位置する蒸気系統内に、油脂類を含む防食剤をスプレーノズルから噴出させて添加する、蒸気発生設備の防食方法。好ましくは、前記スプレーノズルを、前記蒸気系統内の蒸気の流れと同方向になるように設置する。また、好ましくは、前記スプレーノズルから噴出される防食剤の噴出角度を６０〜１２０度の範囲とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ本体の下流に位置する蒸気系統内に、油脂類を含む防食剤をスプレーノズルから噴出させて添加する、蒸気発生設備の防食方法。
【請求項２】
前記スプレーノズルを、前記蒸気系統内の蒸気の流れと同方向になるように設置する、請求項１に記載の蒸気発生設備の防食方法。
【請求項３】
前記スプレーノズルから噴出される防食剤の噴出角度を６０〜１２０度の範囲とする、請求項１または２に記載の蒸気発生設備の防食方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気発生設備の防食方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気発生設備では、系内の腐食を防止することを目的として防食剤が添加されている。これら薬剤は、薬効を求める場所（例えば、給水系、ボイラ本体、蒸気系統、復水系）によって、用いる薬剤の種類が異なっている。
【０００３】
例えば、給水系の防食を行う場合、防食機能を有する清缶剤が用いられている。
また、ボイラ本体の防食を行う場合、脱酸素剤が用いられる他、有機酸塩を添加して酸化鉄皮膜（マグネタイト）を形成する手段が行われている。
【０００４】
一方、蒸気系統や復水系の防食を行う場合、中和性アミンを代表とする揮発性物質が広く用いられている。中和性アミンは、ボイラ本体で発生した炭酸を中和することにより配管等の腐食を防止し得るものである。
中和性アミン等の揮発性物質は、蒸気発生設備の系内に入りさえすれば、加熱され蒸気相に揮発し蒸気とともに均一に拡散するため、蒸気ヘッダーや蒸気配管等の蒸気系統のみならず、給水系でも添加できるものであった。
例えば、特許文献１には、従来の技術欄に、給水ラインに揮発性の防食剤を添加することが記載され、発明の実施の形態欄に、蒸気配管や蒸気ヘッダーに揮発性の防食剤を添加することが記載されている。また、特許文献１では、スチームトラップの下流側に揮発性のない防食剤を添加することも記載されている。
【０００５】
一方、不揮発性の防食剤を用いる場合、給水系に添加しても蒸気系統や復水系に移行せずにボイラ缶内に留まってしまう。
したがって、例えば特許文献２では、不揮発性の防食剤（脂肪酸塩）を、給水系ではなく、蒸気又は復水に薬注することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２５７３０２号公報
【特許文献２】特開２００４−８５１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術は、ボイラ本体からスチームトラップまでの間では揮発性物質のみを用いることしか考慮されておらず、当該区間で不揮発性物質による薬効を得ることができないという問題がある。また、特許文献１には、不揮発性物質を添加することが記載されているものの、スチームトラップより下流で添加することが記載されているのみであり、しかも不揮発性物質の具体例や、不揮発性物質の効果的な添加手段は何ら記載されていない。
【０００８】
特許文献２の技術は、不揮発性物質（脂肪酸塩）を用いるものであるが、特許文献１と同様に、不揮発性物質の効果的な添加手段は記載されていない。
特許文献１及び２のように、蒸気系統に不揮発性物質を単純添加した場合、薬注用の配管やポンプを通して、添加した薬品のごく一部しか蒸気系統末端まで到達せず、十分な薬品の効果が得られないという問題がある。具体的には、薬剤が蒸気配管の内壁面を伝わって蒸気配管の底部に溜まったり、ノズルから薬剤が水滴状に落下してしまうなどの問題があった。
【０００９】
また、特許文献２に不揮発性物質として例示されている脂肪酸塩は、蒸気復水系の鋼材に対してはある程度の防食効果を示すものの、銅材に対してはかえって腐食性が増すという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような状況下になされたものであり、不揮発性の防食剤を蒸気系統の末端まで行き届かせ、かつ鋼材及び銅材の両方に対して優れた防食効果を発揮することができる、蒸気発生設備の防食方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、不揮発性の防食剤を蒸気系統末端まで十分に拡散させる手段としてスプレーノズルを用いることを見出し、かつ当該防食剤として油脂類を含む防食剤が有効であることを見出し、これを解決するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、次の［１］〜［３］を提供するものである。
［１］ボイラ本体の下流に位置する蒸気系統内に、油脂類を含む防食剤をスプレーノズルから噴出させて添加する、蒸気発生設備の防食方法。
［２］前記スプレーノズルを、前記蒸気系統内の蒸気の流れと同方向になるように設置する、上記［１］に記載の蒸気発生設備の防食方法。
［３］前記スプレーノズルから噴出される防食剤の噴出角度を６０〜１２０度の範囲とする、上記「１」又は［２］に記載の蒸気発生設備の防食方法。
なお、本発明でいう「蒸気系統」とは、蒸気配管、蒸気ヘッダー、スチームトラップ等の蒸気流路及び熱交換器等の蒸気使用先をいうものとする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の蒸気発生設備の防食方法においては、油脂類を含む防食剤を蒸気系統の末端まで行き届かせることができ、鋼材及び銅材の両方に対して、蒸気系統の末端まで優れた防食効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の薬注方法の一実施形態を示す図である。
【図２】蒸気配管へのスプレーノズルの設置状態の一実施形態を示す図である。
【図３】スプレーノズルの形状の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の蒸気発生設備の防食方法は、ボイラ本体の下流に位置する蒸気系統内に、油脂類を含む防食剤をスプレーノズルから噴出させて添加するものである。
【００１６】
図１は、本発明の薬注方法の一実施形態を示す図である。
図１に示すように、本発明においては、ボイラ本体１の下流に位置する蒸気系統内に、油脂類を含む防食剤をスプレーノズルから噴出させて添加する。
なお、図１は貫流式の蒸気発生設備を示しているが、本発明の防食方法は、貫流式の蒸気発生設備に限らず、循環式の蒸気発生設備にも適用することができる。ただし、循環式の蒸気発生設備においては、間欠ブローにより、不揮発性の防食剤がボイラ本体に一定量以上蓄積することを防止し得ることから、本発明の防食方法は、貫流式の蒸気発生設備に適用することが好適である。
【００１７】
＜油脂類を含む防食剤＞
（油脂類）
本発明の防食方法において用いる油脂類とは、脂肪酸のトリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリド及びこれらの混合物を意味する。これらの中では、脂肪酸のトリグリセリドを主成分とする油脂が好ましく、ジグリセリド、モノグリセリド及び遊離脂肪酸を含有していてもよい。これら油脂類は不揮発性である。
油脂としては、植物系油脂、動物系油脂があるが、防食効果及び配管の閉塞トラブル防止の観点から、植物系油脂がより好ましい。以下、好適例として、植物系油脂を代表例として説明するが、これに限定されるものではない。
【００１８】
植物系油脂としては、炭素数８以上の飽和又は不飽和の高級脂肪酸のトリグリセリドを主成分とするものが好ましく、その好適例としては、菜種油、ひまわり油、大豆油、とうもろこし油、ごま油、オリーブ油等が挙げられる。これらの植物系油脂の脂肪酸成分は以下の各種の高級脂肪酸（質量％）を含む。
・菜種油の脂肪酸成分：パルミチン酸１〜３％、ステアリン酸０．２〜３％、オレイン酸１２〜１８％、エイコセン酸３〜６％、エルカ酸４５〜５５％、リノール酸１２〜１６％、リノレン酸７〜９％、不ケン化物０．６〜１．２％
・ひまわり油の脂肪酸組成：［パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸］８．７〜１４．２％、オレイン酸１４．１〜４３．１％、リノール酸４４．２〜７５．４％、不ケン化物１．５％以下
・大豆油の脂肪酸成分：飽和酸１４〜１６％、オレイン酸１６〜３２％、リノール酸４７〜６１％、リノレン酸６〜８％、不ケン化物０．５〜１．６％
・とうもろこし油の脂肪酸成分：パルミチン酸８〜１２％、ステアリン酸２．５〜４．５％、オレイン酸１９〜４９％、リノール酸３４〜６２％、リノレン酸０．０〜２．９％、不ケン化物０．８〜２．９％
・ごま油の脂肪酸組成：リノール酸４５％、オレイン酸３９％
・オリーブ油［イタリア産］の脂肪酸組成：パルミチン酸９．２％、ステアリン酸２．０％、オレイン酸８３．１％、リノール酸３．９％
上記の油脂類は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１９】
（防食剤）
本発明の防食方法で用いる防食剤は、上述した油脂類の乳化エマルションであることが好ましい。
油脂類を乳化処理してエマルションを調製する方法に特に制限はないが、油脂類を乳化できる乳化剤を添加し、水を加えて混練してエマルション化する方法が挙げられる。エマルション中の油脂類濃度、乳化剤濃度は特には限定されず、エマルションが安定であればよい。
乳化剤としては、植物由来のエステル系乳化剤、エーテル系乳化剤等が好ましく、植物由来のエステル系乳化剤がより好ましい。この植物由来の乳化剤は、人体に触れた際の安全性の観点からも好ましい。
【００２０】
植物由来のエステル系乳化剤としては、植物系油脂とグリセリンとの加熱反応で得られるグリセリン脂肪酸エステル（脂肪酸モノグリセライド、脂肪酸ジグリセライド）、ショ糖と脂肪酸メチルエステルをエステル交換反応させて得られるショ糖脂肪酸エステル、各種の脂肪酸とソルビトールを、アルカリを触媒としてエステル化することにより得られるソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコールと脂肪酸をエステル化させて得られるプロピレングリコール脂肪酸エステル、大豆から得られる大豆リン脂質、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等が挙げられる。
これらの植物由来のエステル系乳化剤は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２１】
植物系油脂を乳化処理してエマルションを調製する方法としては、植物系油脂を、水性媒体中において、植物由来のエステル系乳化剤の存在下、ホモジナイザーを用いて均質化処理する方法が挙げられる。該ホモジナイザーとしては、例えばコロイドミル、振動撹拌機、二段式高圧ポンプ、ノズルやオリフィスからの高圧噴出、超音波撹拌等が挙げられる。さらに、エマルションにおける油滴の粒径の調節は、均質化処理時の剪断力の制御、乳化剤の量等により影響されるが、これらは簡単な予備実験により、適当な条件を選択することができる。
該油滴径の大きさは、動的光散乱法による測定値で、好ましくは０．８〜１０００ｎｍ程度、より好ましくは０．８〜１００ｎｍである。
【００２２】
油脂類を含む防食剤の添加量は、蒸気流量１Ｌに対して、油脂類の有効成分で０．０５〜１００ｍｇ／Ｌとすることが好ましく、１〜５０ｍｇ／Ｌとすることがより好ましい。０．０５ｍｇ以上とすることにより、防食性がより良好となり、１００ｍｇ以下とすることにより、復水回収によりボイラ缶内に持ち込まれた際に濃縮倍数の高い運転を行なってもボイラ水の泡立ちによるキャリーオーバーを防止できる。
また、油脂類を含む防食剤は、休止することなく連続して添加することが好ましい。
【００２３】
＜蒸気系統＞
油脂類を含む防食剤は、スプレーノズルにより蒸気系統内に噴出される。蒸気系統とは、ボイラ本体よりも下流側であって、蒸気配管、蒸気ヘッダー、スチームトラップ等の蒸気流路、及び熱交換器等の蒸気使用先をいう。
油脂類を含む防食剤は、蒸気系統全体に防食性を発現させる観点から、蒸気系統のできる限り上流側で添加することが好ましく、また、より均一に薬剤成分を拡散させる観点から、蒸気配管で防食剤を添加することが好ましい。
蒸気配管とは、ボイラ本体と蒸気ヘッダーとをつなぐ配管、蒸気ヘッダーとスチームトラップとをつなぐ配管、蒸気ヘッダーと熱交換器とをつなぐ配管等が挙げられる。
なお、蒸気ヘッダーの上流で油脂類を含む防食剤を添加すると、まだ十分に拡散していない薬剤成分が蒸気ヘッダーでドレンとしてトラップから排出されてしまう可能性がある。したがって、油脂類を含む防食剤は、蒸気ヘッダーの下流で添加することが好ましく、蒸気ヘッダーの下流の蒸気配管であって蒸気ヘッダーに近接する箇所で添加することがさらに好ましい。
また、蒸気配管に油脂類を含む防食剤を添加する場合、蒸気配管の直管部で添加することが好ましい。
【００２４】
＜スプレーノズル＞
スプレーノズル３４は、例えば、薬液タンク３１、薬液配管３２、ポンプ３３及びスプレーノズル３４から構成される薬注装置３の先端に位置し、蒸気配管６等の蒸気系統に挿入して用いられる（図２（ａ））。なお、スプレーノズル３４の手前には、蒸気の逆流を防止するために必要に応じてチャッキ弁３５を設置してもよい。
スプレーノズルを設置する向きは、蒸気系統内の蒸気の流れと同方向になるように設置することが好ましい。
【００２５】
スプレーノズルから噴出される油脂類を含む防食剤は、蒸気系統により均一に拡散させるという観点から、噴出角度（θ）が１０〜１８０度であることが好ましく、６０〜１２０度であることがより好ましい（図２（ｂ））。また、スプレーノズルから噴出される噴霧粒子径は小さくすることが好ましく、具体的には１００μｍ以下とすることが好ましく、０．１〜５０μｍとすることがより好ましい。
噴出角度は、スプレーノズルの先端の形状やポンプ圧により調整することができ、噴霧粒子径はポンプ圧により調整することができる。
【００２６】
スプレーノズルの構造は、例えば、絞り構造又はオリフィス構造により液滴を微細化する１流体式ノズル（図３（ａ））、遠心力により液滴を微細化する１流体式ノズル（図３（ｂ））及び高圧気体を利用して液滴を微細化する２流体式ノズル（図３（ｃ））等が挙げられる。これらの中でも適用の簡便さの観点から１流体式ノズルが好適である。
なお、スプレーノズルの先端は、均一に油脂類を含む防食剤を拡散させる観点から、略円形に開口されていることが好ましい。
【００２７】
薬液タンク、薬液配管、ポンプ及びチャッキ弁は、従来公知のものを用いることができる。例えば、ポンプは必要な圧力で注入できるものであればよく、ダイヤフラムポンプ、プランジャーポンプ等が挙げられる。
【００２８】
本発明では、スプレーノズルにより油脂類を含む防食剤がミスト化して拡散することから、該防食剤は液滴化することなく蒸気とともに配管内を移動し、蒸気系統の末端まで十分な防食効果を発揮することができる。また、本発明では、不揮発性物質である油脂類を含む防食剤を、蒸気系統で添加することに特長がある。すなわち、給水系、ボイラ本体及び復水系でスプレーノズルを用いて油脂類を含む防食剤を添加しても、蒸気系統に十分な量の不揮発性物質を届けることはできない。
なお、本発明では、蒸気系統の下流の復水系にも油脂類を含む防食剤を送り届けることができ、復水系の配管等を防食することもできる。
【００２９】
＜揮発性の防食剤＞
本発明では、蒸気系統に添加する防食剤として、揮発性の防食剤を併用してもよい。揮発性の防食剤としては、ボイラ本体で発生した炭酸を中和することにより配管等の腐食を防止し得る中和剤や、配管表面に付着して凝縮水が配管表面に接触することを防止することにより配管の腐食を防止し得る長鎖脂肪族アルキルアミン等が挙げられる。
中和剤としては、アンモニア、シクロヘキシルアミン、モノエタノールアミン、シクロへキシルアミン、モルホリン、ジエチルエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、３−メトキシプロピルアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール等の中和性アミン等が挙げられる。
長鎖脂肪族アルキルアミンとしては、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、ノナデシルアミン、エイコシルアミン、ドコシルアミン、オレイルアミン、リシノレイルアミン、リノレイルアミン、リノレニルアミン等の炭素数１０〜２２のもの等が挙げられる。
【００３０】
＜任意添加成分＞
本発明においては、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて、蒸気発生設備の系内の何れかの箇所で、各種の添加成分、例えば、キレート剤、スケール防止剤、揮発性の防食剤等を有効量添加することできる。これらの添加成分は一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００３２】
［実施例１］
図１に示す構成を備えた小型貫流ボイラ（最大蒸発量５００ｋｇ／ｈ)を、野木町水軟化水を給水として用い、蒸発量４５０ｋｇ／ｈ、蒸気圧力０．７ＭＰａで運転した。ここで、蒸気ヘッダー下流側の蒸気配管に油脂類を含む防食剤を、蒸気流量１Ｌに対して有効成分が１０ｍｇとなるように注入した。油脂類の防食剤を注入するノズルとしては、スプレーノズル（スプレーイングシステムズジャパン株式会社製、YB1/8MN-SS5.5V）を用い、蒸気の流れと同方向になるように設置した。また、スプレーノズルからの防食剤の噴出角度は１５度とした。また、油脂類を含む防食剤は、水性媒体１００質量部中において、菜種油４０質量部をソルビタン脂肪酸エステル(理研ビタミン株式会社製、商品名リケマール）２質量部の割合で乳化処理した、植物油脂エマルションを用いた。
上記の条件で、防食剤濃度の測定及び防食性能の評価を行った。
【００３３】
［実施例２］
油脂類を含む防食剤を、水性媒体１００質量部中において、オリーブ油２０質量部をソルビタン脂肪酸エステル（リケマール  理研ビタミン社製）５質量部の割合で乳化した植物油エマルションに変更した以外は、実施例１と同様にして防食剤濃度の測定及び防食性能の評価を行った。
【００３４】
［比較例１］
スプレーノズルをチューブノズルに変更した以外は、実施例１と同様にして防食剤濃度の測定及び防食性能の評価を行った。
【００３５】
［参考例］
ノズルを用いず防食剤も添加しない以外は、実施例１と同様にして防食剤濃度の測定及び防食性能の評価を行った。
【００３６】
＜防食剤濃度の測定＞
蒸気系末端の熱交換器を通した蒸気凝縮水（サンプリング点Ａ）および熱交換器手前のスチームトラップからの排出ドレン（サンプリング点Ｂ：５．２ｋｇ／ｈで排出）および蒸気ヘッダードレン（サンプリング点Ｃ：３．５ｋｇ／ｈで排出）を採取して蒸気凝縮水中の防食剤濃度（油脂類の濃度）を測定した。結果を表１に示す。
【００３７】
＜防食性能の評価＞
サンプリング点Ａにて蒸気を１２ｋｇ／ｈで連続的に採取して、ＳＵＳ製熱交換器にて冷却して５０℃の凝縮水とし、これを鋼材製および銅材製のテストピースを設置したカラムに通水し、各条件にて１６８時間の腐食試験を行った。試験後のテストピースを脱錆処理し、試験前質量との比較より腐食速度を求めた。結果を表２に示す。
【００３８】
【表１】
2014070267.tif 000002
【００３９】
【表２】
2014070267.tif 000003
【００４０】
表１の結果から明らかなように、スプレーノズルを用いた実施例１、２の防食方法は、防食剤の添加箇所の下流であるサンプリング点Ｃに防食剤が戻る量が少なく、蒸気経路の末端であるサンプリング点Ａまで防食剤が行き届くものであった。
また、表２の結果から明らかなように、スプレーノズルを用い、かつ油脂類を含む防食剤を用いた実施例１、２の防食方法は、鋼材及び銅材の腐食速度が遅く防食性能が良好であるものであった。なお、防食性能の評価は、サンプリング点Ａで採取した蒸気を凝縮水としていることから、本発明の防食方法は、蒸気系統での防食のみならず、蒸気系統の先の復水系の防食も可能であることを示している。
一方、比較例１の防食方法は、チューブ状ノズルを用いていることから、防食剤の多くがサンプリング点Ｃに戻ってしまい、防食剤が上記経路の末端まで行き届かないことから、防食性能に劣るものであった。
【符号の説明】
【００４１】
１  ：ボイラ本体
２  ：蒸気ヘッダー
３  ：薬注装置
３１：薬注タンク
３２：薬注配管
３３：ポンプ
３４：スプレーノズル
４  ：スチームトラップ
５  ：熱交換器
６  ：蒸気配管
【図１】
2014070267.tif 000004
【図２】
2014070267.tif 000005
【図３】
2014070267.tif 000006