(57)【要約】【課題】  水処理剤を使用することなく、ボイラの腐食と復水配管の腐食とをともに抑制できるボイラ用給水装置を実現する。【解決手段】  復水を給水へ回収する復水配管１０を備えたボイラ用給水装置１であって、給水経路３と、この給水経路３に設けられた濾過処理部４と、この濾過処理部４の下流側へ未濾過水を供給するバイパス経路７と、前記給水経路３に設けられた濾過水流量制御バルブ１３と、前記バイパス経路７に設けられた未濾過水流量制御バルブ１４と、濾過水と未濾過水とを混合した給水が、蒸気ボイラ２の腐食と前記復水配管１０の腐食をともに抑制可能なアルカリ度となるように前記濾過水流量制御バルブ１３および前記未濾過水流量制御バルブ１４を開閉制御する制御部１５と、を備えて構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
復水を給水へ回収する復水配管を備えたボイラ用給水装置であって、
給水経路と、この給水経路に設けられた濾過処理部と、この濾過処理部の下流側へ未濾過水を供給する未濾過水供給経路と、前記給水経路に設けられた濾過水流量制御バルブと、前記未濾過水供給経路に設けられた未濾過水流量制御バルブと、濾過水と未濾過水とを混合した給水が、ボイラの腐食と前記復水配管の腐食をともに抑制可能なアルカリ度となるように前記濾過水流量制御バルブおよび前記未濾過水流量制御バルブを開閉制御する制御部と、を備えて構成する
ことを特徴とするボイラ用給水装置。
【請求項２】
濾過水と未濾過水とを混合した給水の水質検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のボイラ用給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外部から供給される水道水，工業用水，地下水等の原水の水質を改質した給水をボイラへ供給する給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給水を加熱して蒸気を生成するボイラへは、原水から不純物や溶存気体を除去し水質を改質した給水が供給されている。従来、ボイラ用給水装置としては、逆浸透膜を用いた逆浸透膜部により原水中に含まれている不純物等を濾過し、また原水中の溶存気体を脱気処理部によって除去し、ボイラでの使用に適した水質に改質するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−２２０４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ボイラ用給水装置に逆浸透膜を組み込んだ場合、原水に含まれているアルカリ成分（炭酸水素塩，炭酸塩など）も除去されてしまう。アルカリ成分は、ボイラ内で熱分解により水酸化物イオンと炭酸ガスを生成し、水酸化物イオンは、ボイラ缶水のｐＨを上昇させ、ボイラの腐食を抑制する作用がある。一方、炭酸ガスは、蒸気とともに復水配管へ移行し、蒸気の凝縮水，すなわち復水へ溶解してそのｐＨを低下させ、復水配管の腐食を促進する作用がある。すなわち、アルカリ成分が除去された給水は、ボイラの腐食が促進されることがある反面、復水配管の腐食を抑制することができる。このため、ボイラの腐食を抑制する目的で、通常、アルカリ剤などを含む水処理剤を必要とする。
【０００４】
これに対し、ボイラ用給水装置に逆浸透膜を組み込まない場合、原水に含まれているアルカリ成分をそのままボイラへ供給することができる。すなわち、原水中のアルカリ成分が十分に多い地域では、ボイラ缶水のｐＨを上昇させ、ボイラの腐食を抑制することができる反面、復水配管の腐食が促進されることがある。このため、復水配管の腐食を抑制する目的で、通常、中和型復水処理剤などの水処理剤を必要とする。
【０００５】
このように、給水中のアルカリ成分は、ボイラおよび復水配管の腐食に対して促進と抑制という相反する作用を与えやすいため、水処理剤を使用することなく、ボイラの腐食と復水配管の腐食とをともに抑制できるボイラ用給水装置が望まれていた。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、水処理剤を使用することなく、ボイラの腐食と復水配管の腐食とをともに抑制できるボイラ用給水装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、復水を給水へ回収する復水配管を備えたボイラ用給水装置であって、給水経路と、この給水経路に設けられた濾過処理部と、この濾過処理部の下流側へ未濾過水を供給する未濾過水供給経路と、前記給水経路に設けられた濾過水流量制御バルブと、前記未濾過水供給経路に設けられた未濾過水流量制御バルブと、濾過水と未濾過水とを混合した給水が、ボイラの腐食と前記復水配管の腐食をともに抑制可能なアルカリ度となるように前記濾過水流量制御バルブおよび前記未濾過水流量制御バルブを開閉制御する制御部と、を備えて構成することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、前記制御部により、前記濾過水流量制御バルブと前記未濾過水流量制御バルブとが開閉制御され、アルカリ成分が除去された濾過水とアルカリ成分が除去されていない未濾過水との混合割合が調節される。これにより、濾過水と未濾過水とを混合した給水のアルカリ度が調整され、この結果、ボイラの腐食と復水配管の腐食とがともに抑制可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、濾過水と未濾過水とを混合した給水の水質検出手段を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、前記水質検出手段の検出結果に基づいて、前記制御部により前記濾過水流量制御バルブおよび前記未濾過水流量制御バルブが開閉制御され、濾過水と未濾過水との混合割合が調節される。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、濾過水と未濾過水とを任意の割合で混合することができるので、ボイラ給水のアルカリ度を所定の値に調整することができる。この結果、水処理剤を使用することなく、ボイラの腐食と復水配管の腐食とをともに抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、前記水質検出手段の検出結果に基づいて濾過水と未濾過水との混合割合が調節できるので、給水のアルカリ度をより正確に調整することができる。この結果、水処理剤を使用することなく、ボイラの腐食と復水配管の腐食とをより効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
つぎに、この発明の実施の形態に係るボイラ用給水装置を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（実施形態１）
まず、この発明の第一実施形態について説明する。図１は、この発明を実施するボイラ用給水装置の構成を示す概略的な説明図である。
【００１５】
図１において、ボイラ用給水装置１は、水道水，工業用水，地下水等の水源から供給される原水が貯留されている原水タンク（図示省略）から、蒸気ボイラ２へ給水を供給するものであり、給水を流す給水経路３を備えている。この給水経路３は、濾過処理部４，給水タンク５およびポンプ６を上流側から下流側へ向かってこの順に備えている。前記給水経路３は、前記濾過処理部４の上流側に原水中の硬度成分を除去する軟水化処理部（図示省略）などの水質改質部を備えている。
【００１６】
前記濾過処理部４は、濾過膜により、前記給水経路３を流れる給水中に含まれる不純物の除去を行う。濾過膜としては、逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」と云う。）やナノ濾過膜（以下、「ＮＦ膜」と云う。）などを挙げることができる。かかる濾過膜によって除去される不純物には、炭酸水素塩，炭酸塩，水酸化物などのアルカリ成分も含まれる。
【００１７】
ここで、前記ＲＯ膜と前記ＮＦ膜について説明する。前記ＲＯ膜は、分子量が数十程度のイオン類を濾別可能な液体分離膜である。また、前記ＮＦ膜は、２ｎｍ程度より小さい粒子や高分子（分子量が最大数百程度のもの）の透過を阻止することができる液体分離膜であり、濾過機能の点において、限外濾過膜（分子量が１，０００〜３００，０００程度のものを濾別可能な膜）と前記ＲＯ膜との中間に位置する機能を有するものである。
【００１８】
前記ボイラ用給水装置１において、前記濾過処理部４の上流側の前記給水経路３は、前記給水タンク５とバイパス経路７（未濾過水供給経路）で接続されている。さらに、前記ボイラ用給水装置１は、前記蒸気ボイラ２から蒸気供給配管８を介して負荷機器９へ供給された蒸気が凝縮することにより生成した復水を回収する復水配管１０を備えている。この復水配管１０は、前記給水タンク５と接続されている。
【００１９】
ここで、前記負荷機器９は、前記蒸気ボイラ２で発生した蒸気を用いて所要の熱交換をするための熱交換器である。
【００２０】
前記給水タンク５には、貯留された給水を循環させる循環経路１１の両端部がそれぞれ接続されており、この循環経路１１には、脱気処理部１２が接続されている。この脱気処理部１２は、前記蒸気ボイラ２や前記復水配管１０の溶存酸素による腐食を抑制する目的で、復水が混合された給水に含まれる溶存酸素を除去するものである。前記脱気処理部１２には、たとえばスプレー塔や充填塔内へ給水を噴霧するとともに、この塔内を減圧して排気する塔式脱酸素装置，スプレー塔や充填塔内へ給水を噴霧するとともに、この塔内へ窒素ガスを供給して接触させる窒素置換式脱酸素装置，気体は透過するが液体は透過しない脱気膜に対し、この膜の一方の側へ給水を通水し、他方の側を減圧する膜式脱酸素装置などを使用することができる。
【００２１】
前記濾過処理部４よりも上流側であって、前記バイパス経路７の接続箇所よりも下流側の前記給水経路３には、濾過水流量制御バルブ１３が設けられている。また、前記バイパス経路７には、未濾過水流量制御バルブ１４が設けられている。これら濾過水流量制御バルブ１３と未濾過水流量制御バルブ１４は、制御部１５により開閉制御される。この制御部１５は、前記濾過処理部４で濾過された濾過水と前記バイパス経路７からの未濾過水とを混合した給水が、前記蒸気ボイラ２の腐食と前記復水配管１０の腐食をともに抑制可能なアルカリ度となるように、前記濾過水流量制御バルブ１３および前記未濾過水流量制御バルブ１４の開閉制御を行うものである。ここにおいて、アルカリ度は、ＪＩＳ  Ｋ０１０１に規定される酸消費量（ｐＨ４．８）に相当するＭアルカリ度や、同じく酸消費量（ｐＨ８．３）に相当するＰアルカリ度のいずれかを指標として用いるのが好適である。
【００２２】
つぎに、この第一実施形態のボイラ用給水装置１の作用について説明する。前記原水タンクから供給される給水は、前記給水経路３上において、前記軟水化処理部（図示省略）で軟水化され、また前記濾過処理部４で不純物（アルカリ成分を含む各種イオン類，懸濁物質など）が除去されて水質が改質され、前記給水タンク５に貯留される。さらに、前記給水タンク５内の給水は、前記循環経路１１を循環しながら前記脱気処理部１２により脱気処理される。そして、水質が改質された前記給水タンク５内の給水は、前記ポンプ６を駆動させることにより、前記蒸気ボイラ２へ供給される。
【００２３】
前記蒸気ボイラ２では、給水を加熱して蒸気が生成され、この蒸気が前記蒸気供給配管８を介して前記負荷機器９へ供給される。そして、前記負荷機器９を通過した蒸気は、潜熱を失って一部が凝縮水へ変わり、この凝縮水は、前記復水配管１０を通って前記給水タンク５へ還流する。
【００２４】
ここで、給水のアルカリ度が低い場合、前記蒸気ボイラ２内の缶水のｐＨが適切な値（具体的には、ｐＨ１１〜１２）まで上昇しにくく（すなわち、熱分解によって生成する水酸化物と炭酸ガスの量が少なくなる。）、前記蒸気ボイラ２において、缶体下部の缶寄せ部や水管部などの腐食が促進されてしまう。一方、給水のアルカリ度が高い場合、前記蒸気ボイラ２内の缶水のｐＨが上昇しやすい（すなわち、熱分解によって生成する水酸化物と炭酸ガスの量が多くなる。）が、蒸気中へ炭酸ガスが持ち込まれやすくなり、前記復水配管１０の腐食が促進されてしまう。そこで、この第一実施形態のボイラ用給水装置１では、前記蒸気ボイラ２の腐食と前記復水配管１０の腐食とをともに抑制することができるよう、前記給水タンク５内の給水のアルカリ度が所定の値（たとえば、Ｍアルカリ度で５〜２０ｍｇ／リットル）に調整される。
【００２５】
前記給水タンク５内の給水のアルカリ度の調整は、具体的には、前記制御部１５により、前記濾過水流量制御バルブ１３と前記未濾過水流量制御バルブ１４を制御して、前記給水タンク５へ流入する濾過水と未濾過水の各流量を調節し、これら濾過水と未濾過水の混合割合を調節することにより行われる。
【００２６】
以上のように、前記ボイラ用給水装置１は、アルカリ成分が除去された濾過水とアルカリ成分が除去されていない未濾過水とを任意の割合で混合して、アルカリ度を調整した給水を前記蒸気ボイラ２へ供給できるように構成しているので、水処理剤を使用することなく、前記蒸気ボイラ２の腐食と前記復水配管１０の腐食とをともに抑制することができる。
【００２７】
（実施形態２）
つぎに、この発明の第二実施形態について説明する。図２は、第二実施形態に係るボイラ用給水装置の構成を示す概略的な説明図である。
【００２８】
図２に示す第二実施形態のボイラ用給水装置２０の基本的な構成は、前記第一実施形態のボイラ用給水装置１と同一であり、以下の説明では、前記第一実施形態のボイラ用給水装置１と異なる部分について説明する。
【００２９】
前記ボイラ用給水装置２０では、前記バイパス経路７は、下流側端部が、前記濾過処理部４の下流側の前記給水経路３に接続されている。そして、この給水経路３には、前記バイパス経路７の下流側端部を接続した箇所の下流側に、水質計２１（水質検出手段）が設けられている。この水質計２１は、たとえばＪＩＳ  Ｋ０１０１に規定される酸消費量（ｐＨ４．８）や酸消費量（ｐＨ８．３）の測定を自動化したアルカリ度計を使用することができる。具体的には、このアルカリ度計では、滴定による終点を、光学的方法（指示薬による検水の変色を透過率変化で検出），あるいは電気化学的方法（検水のｐＨ変化をｐＨ計で検出）などで検出する。そして、ロードセルにより検水の重量変化から検出する方法、あるいは色素を添加した滴定液を使用し、検水の色相変化から光学的に検出する方法などによって滴定量を求める。また、前記水質計２１には、電気伝導度計やｐＨ計を使用することもできる。この場合、予め給水のアルカリ度と電気伝導度，もしくはｐＨとの相関を求めておくことが好ましい。そして、前記水質計２１の検出結果は、前記制御部１５へ入力されるようになっている。
【００３０】
前記ボイラ用給水装置２０の作用は、前記第一実施形態のボイラ用給水装置１と基本的には同じであり、異なる部分についてのみ説明する。
【００３１】
前記ボイラ用給水装置２０では、前記濾過処理部４の上流側の前記給水経路３を流れる給水（未濾過水）が、前記バイパス経路７を介して前記濾過処理部４の下流側の前記給水経路３へ供給されて濾過水と混合される。そして、この濾過水と未濾過水とが混合された給水の水質（Ｍアルカリ度，Ｐアルカリ度，電気伝導度，ｐＨなど）が、前記水質計２１によって検出される。そして、この検出結果に基づいて、前記制御部１５により前記濾過水流量制御バルブ１３および前記未濾過水流量制御バルブ１４が開閉制御される。この制御により、給水のアルカリ度がより正確に調整される。この結果、水処理剤を使用することなく、前記蒸気ボイラ２の腐食と前記復水配管１０の腐食とをより効果的に抑制することができる。
【００３２】
（実施形態３）
前記ボイラ用給水装置２０における前記水質計２１は、前記給水タンク５と前記蒸気ボイラ２とを接続する前記給水経路３に設けられていてもよい。あるいは、前記水質計２１は、前記循環経路１１に設けられていてもよい。このように構成すると、濾過水と未濾過水，さらに復水が混合された給水の水質をより正確に検出できるので、給水のアルカリ度を所望の値に精度よく調整することができる。
【００３３】
（実施形態４）
前記ボイラ用給水装置１，２０では、未濾過水を供給するための未濾過水供給経路は、前記バイパス経路７により構成され、未濾過水として前記濾過処理部４よりも上流側の前記給水経路３を流れる給水が利用されているが、この給水経路３以外の外部経路から未濾過水を供給してもよい。
【００３４】
（実施形態５）
前記ボイラ用給水装置１，２０において、復水に含まれる溶存酸素濃度が十分に低い場合には、前記脱気処理部１２を前記濾過処理部４と前記給水タンク５とを接続する前記給水経路３に設けてもよい。
【００３５】
（実施形態６）
前記濾過水流量制御バルブ１３は、前記濾過処理部４の下流側に設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明に係るボイラ用給水装置の第一実施形態の構成を示す概略的な説明図である。
【図２】この発明に係るボイラ用給水装置の第二実施形態の構成を示す概略的な説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１，２０    ボイラ用給水装置
２    蒸気ボイラ（ボイラ）
３    給水経路
４    濾過処理部
７    バイパス経路（未濾過水供給経路）
１０    復水配管
１３    濾過水流量制御バルブ
１４    未濾過水流量制御バルブ
１５    制御部
２１    水質計（水質検出手段）
【図１】
2006239649.tif 000003
【図２】
2006239649.tif 000004