(57)【要約】【課題】流通量が多く入手が容易であり、人体への影響が少ない材料を用いてボイラ水系のｐＨを調整でき、使用時の取り扱い性や臭気の問題が改善されたボイラ水系のｐＨ調整方法及びｐＨ調整装置を提供すること。【解決手段】アンモニア水溶液を用いてボイラ水系４１のｐＨを調整するｐＨ調整方法は、アンモニウム塩が溶解した原料水溶液１５を原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａに導入して、アンモニウムイオンの対イオンを少なくとも一部除去し、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａをボイラ水系４１の所定箇所（給水系）４２及び／又は所定箇所（復水系）４３に連通させる工程を有し、原料水溶液１５が原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａを通過して得られる被処理液が、連通管Ｌ３、Ｌ３ａ及びＬ３ｂを介して所定箇所（給水系）４２及び／又は所定箇所（復水系）４３へと供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア水溶液を用いてボイラ水系のｐＨを調整するｐＨ調整方法であって、
アンモニウム塩が溶解した原料水溶液を塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）が充填されたアニオン交換カラムに導入して、アンモニウムイオンの対イオンを少なくとも一部除去し、
前記アニオン交換カラムを前記ボイラ水系の所定箇所に連通させる工程を有し、
前記原料水溶液が前記アニオン交換カラムを通過して得られる被処理液が、前記所定箇所へと供給されるｐＨ調整方法。
【請求項２】
前記アニオン交換カラムとして、前記ボイラ水系に設けられ且つボイラ補給水を製造するためのアニオン交換カラムを用いる請求項１記載のｐＨ調整方法。
【請求項３】
前記アニオン交換カラムとして、前記ボイラ水系に設けられ且つボイラ補給水を製造するためのアニオン交換カラムとは異なるものを用いる請求項１記載のｐＨ調整方法。
【請求項４】
複数の前記アニオン交換カラムを用い、アニオン交換カラムの各々への原料水溶液の導入量を調節する請求項１から３いずれか記載のｐＨ調整方法。
【請求項５】
前記被処理液の一部をカチオン交換カラムに通して、その通過液の電気伝導率を検出する工程を更に有する請求項１から４いずれか記載のｐＨ調整方法。
【請求項６】
検出した電気伝導率が所定範囲である場合に、前記アニオン交換カラムの再生を行う請求項５記載のｐＨ調整方法。
【請求項７】
複数の前記アニオン交換カラムを用い、
電気伝導率が所定範囲である被処理液を生成したアニオン交換カラムへの原料水溶液の導入を停止し、他のアニオン交換カラムへの原料水溶液の導入量を増加させる請求項５又は６記載のｐＨ調整方法。
【請求項８】
アンモニア水溶液を用いてボイラ水系のｐＨを調整するｐＨ調整装置であって、
塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）が充填されたアニオン交換カラムと、
前記アニオン交換カラムに、アンモニウム塩が溶解した原料水溶液を導入する導入手段と、
前記アニオン交換カラムを前記ボイラ水系の所定箇所に連通させる連通管と、を備え、
前記原料水溶液が前記アニオン交換カラムを通過して得られる被処理液が、前記連通管を介して前記所定箇所へと供給されるｐＨ調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボイラ水系のｐＨ調整方法及びｐＨ調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ水系のｐＨを調整して腐食を防止する目的等で、各種ボイラの運転において、ボイラ水系の給水系や復水系等へのアンモニア又はアンモニア水の添加が行われている（特許文献１及び２）。
【０００３】
ここで、アンモニア水として、種々の方法により得られたものが用いられており、例えば特許文献３では、化学品製造プロセスから排出された炭酸成分とアンモニア成分とを含む排水から、腐食への影響が大きい炭酸成分のみを除去して得られるアンモニア含有水の使用が提案されている（特許文献３）。
【０００４】
しかし、化学品製造プロセス排水等から得られるアンモニア含有水には、人体に有害な物質が含まれている恐れがあり、食品加工等に用いられるボイラの水系のｐＨ調整剤としては、安全性を向上する余地がある。
【０００５】
そこで、高度の安全性が求められるボイラ水系では、蒸気等に混入しても人体に大きな影響を与えない食品添加物として指定されているアンモニアガスが、ｐＨ調整剤として好ましく使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３４９８０４号公報
【特許文献２】特開２００５−００８９０３号公報
【特許文献３】特開２００７−１１７８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、アンモニアガスは気体であるため、使用量の制御が難しいこと、配管の継手部分等から漏洩しやすいこと、臭気が非常に強いこと等、取扱性に多くの問題がある。
【０００８】
かかるアンモニアガスの取扱性の問題を回避するために、食品添加製剤として製造されたアンモニア水溶液も使用されている。これにより、使用量の制御の困難さや漏洩のしやすさという取扱性の問題は改善されるものの、臭気の問題は依然として残る。
【０００９】
また、アンモニアガス及びアンモニア水溶液に共通の問題として、近年、食品添加物としてのアンモニアの市場流通量が減少しており、容易に製造できないことがある。
【００１０】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、アンモニア水溶液を用いてボイラ水系のｐＨを調整する技術において、容易に実施できつつ、臭気の問題を改善できるボイラ水系のｐＨ調整方法及びｐＨ調整装置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、アンモニウム塩が溶解した原料水溶液をアンモニア水溶液の原材料として用い、この原料水溶液を、ボイラ水系の所定箇所に連通したアニオン交換カラムに通すことで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１２】
（１）  アンモニア水溶液を用いてボイラ水系のｐＨを調整するｐＨ調整方法であって、
アンモニウム塩が溶解した原料水溶液を塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）が充填されたアニオン交換カラムに導入して、アンモニウムイオンの対イオンを少なくとも一部除去し、
前記アニオン交換カラムを前記ボイラ水系の所定箇所に連通させる工程を有し、
前記原料水溶液が前記アニオン交換カラムを通過して得られる被処理液が、前記所定箇所へと供給されるｐＨ調整方法。
【００１３】
（１）の発明によれば、アンモニウムイオンの対イオンの少なくとも一部が除去され且つアンモニウムイオンを含有する被処理液がボイラ水系の所定箇所に供給されるため、アンモニア水溶液を用いてボイラ水系のｐＨを調整することができる。ここで、原料水溶液は市場流通量が多いアンモニウム塩を用いて調製するため、ボイラ水系のｐＨ調整を容易に実施できる。また、ｐＨ調整において実際に取扱うのは、アンモニア水に比べて臭気の小さいアンモニウム塩の水溶液であるため、臭気の問題を改善することもできる。
【００１４】
（２）  前記アニオン交換カラムとして、前記ボイラ水系に設けられ且つボイラ補給水を製造するためのアニオン交換カラムを用いる（１）記載のｐＨ調整方法。
【００１５】
（２）の発明によれば、ボイラ補給水を製造するためのアニオン交換カラムをアンモニウム塩が溶解した原料水溶液の処理にも併用するため、アニオン交換カラムの設置点数を低減できる。
【００１６】
（３）  前記アニオン交換カラムとして、前記ボイラ水系に設けられ且つボイラ補給水を製造するためのアニオン交換カラムとは異なるものを用いる（１）記載のｐＨ調整方法。
【００１７】
（３）の発明によれば、被処理水のボイラ水系への供給を、ボイラ補給水の供給とは独立して制御できる。このため、ボイラ水系のｐＨ調整をより正確に行うことができる。
【００１８】
（４）  複数の前記アニオン交換カラムを用い、アニオン交換カラムの各々への原料水溶液の導入量を調節する（１）から（３）いずれか記載のｐＨ調整方法。
【００１９】
（４）の発明によれば、複数のアニオン交換カラムを用い、各カラムへの導入量を調節するので、あるアニオン交換カラムの使用が不能になった（例えば交換容量の飽和、故障）場合にも、他のアニオン交換カラムを用いることで、ボイラ水系のｐＨ調整を持続できる。
【００２０】
（５）  前記被処理液の一部をカチオン交換カラムに通して、その通過液の電気伝導率を検出する工程を更に有する（１）から（４）いずれか記載のｐＨ調整方法。
【００２１】
（５）の発明によれば、電気伝導率を検出することで、被処理液へのアンモニウムイオンの対イオンの混入の程度を監視することができる。これにより、アニオン交換カラムの不具合や交換容量の低下が把握されるので、ボイラ水系のｐＨ調整をより正確に行うことができる。
【００２２】
（６）  検出した電気伝導率が所定範囲である場合に、前記アニオン交換カラムの再生を行う（５）記載のｐＨ調整方法。
【００２３】
（６）の発明によれば、所定範囲を、アニオン交換カラムのイオン交換能力が許容限度を下回ったときに生じる電気伝導率に設定することで、アニオン交換カラムのイオン交換能力が許容限度以上に維持されるので、ボイラ水系のｐＨ調整をより正確に持続することができる。逆に、電気伝導率が所定範囲でない場合には、無駄に再生が行われないので、アニオン交換カラムを長寿命化することも期待できる。ここで所定範囲は、被処理液に混入する対イオンの許容程度を考慮して適宜設定されてよい。
【００２４】
（７）  複数の前記アニオン交換カラムを用い、
電気伝導率が所定範囲である被処理液を生成したアニオン交換カラムへの原料水溶液の導入を停止し、他のアニオン交換カラムへの原料水溶液の導入量を増加させる（５）又は（６）記載のｐＨ調整方法。
【００２５】
（７）の発明によれば、ボイラ水系への被処理液の供給が停止することなく持続されるので、ボイラ水系のｐＨ調整を適切に持続することができる。
【００２６】
（８）  アンモニア水溶液を用いてボイラ水系のｐＨを調整するｐＨ調整装置であって、
塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）が充填されたアニオン交換カラムと、
前記アニオン交換カラムに、アンモニウム塩が溶解した原料水溶液を導入する導入手段と、
前記アニオン交換カラムを前記ボイラ水系の所定箇所に連通させる連通管と、を備え、
前記原料水溶液が前記アニオン交換カラムを通過して得られる被処理液が、前記連通管を介して前記所定箇所へと供給されるｐＨ調整装置。
【００２７】
（８）記載のｐＨ調整装置は、（１）記載のｐＨ調整方法をｐＨ調整装置として展開したものである。よって、（８）の発明によれば、（１）の発明と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、アンモニウムイオンの対イオンの少なくとも一部が除去され且つアンモニウムイオンを含有する被処理液がボイラ水系の所定箇所に供給されるため、アンモニア水溶液を用いてボイラ水系のｐＨを調整することができる。ここで、原料水溶液は市場流通量が多いアンモニウム塩を用いて調製するため、ボイラ水系のｐＨ調整を容易に実施できる。また、ｐＨ調整において実際に取扱うのは、アンモニア水に比べて臭気の小さいアンモニウム塩の水溶液であるため、臭気の問題を改善することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るｐＨ調整装置を備えるボイラ装置の模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るｐＨ調整装置を備えるボイラ装置の模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るｐＨ調整装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態以外の各実施形態の説明において、第１実施形態と共通するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るｐＨ調整装置１を含むボイラ装置の模式図である。図１に示されるように、ボイラ装置は、ボイラ補給水を加熱し蒸気を発生させるボイラ４を備え、このボイラ４にはボイラ補給水調製手段２から補給水が供給され、薬液供給手段３から脱酸素剤等のｐＨ調整剤の他の薬剤が供給される。また、ボイラ装置はｐＨ調整装置１を更に備えていて、このｐＨ調整装置によってボイラ水系４１の給水系及び／又は復水系等のｐＨを調整されることで、ボイラ水系４１、特に蒸気配管Ｌ８及びボイラ復水配管Ｌ９の腐食等が抑制される。各構成要素について、以下詳細に説明する。
【００３２】
〔ボイラ補給水調製手段〕
本実施形態に係るボイラ補給水調製手段２は、補給水用カチオン交換カラム２１、脱炭酸塔２２、及び、補給水用アニオン交換カラム１１ｂを備える。これらの要素を介して、市水、地下水、工業用水等の原水から、ボイラ水系でのスケーリングや腐食の原因となる金属イオン、シリカ成分、重炭酸イオン、溶存二酸化炭素等の成分の量が低減され、ボイラ補給水が調製される。
【００３３】
（補給水用カチオン交換カラム）
補給水用カチオン交換カラム２１は、配管Ｌ４を通じて導入される原水からカルシウムイオン、マグネシウムイオンに代表される金属イオンの少なくとも一部を除去する。これによりボイラ水系４１でのスケーリングが抑制される。補給水用カチオン交換カラム２１に充填される酸性カチオン交換樹脂は、原水に含まれる金属イオン量を低減できれば特に制限されず、通常、金属イオンを除去する性能の観点から強酸性カチオン交換樹脂（Ｈ型）であってよい。
【００３４】
なお、補給水用カチオン交換カラム２１のイオン交換容量が飽和した場合、このカチオン交換カラムを再生してもよいし、再生済み又は新規のカチオン交換カラムと交換してもよい。
【００３５】
補給水用カチオン交換カラム２１は、配管Ｌ５を介して脱炭酸塔２２に連通されている。このため、補給水用カチオン交換カラム２１によりカチオン交換された原水は、配管Ｌ５を通じて脱炭酸塔２２に導入される。
【００３６】
（脱炭酸塔）
脱炭酸塔２２は、配管Ｌ５を通じて導入されるカチオン交換された原水に含まれる炭酸ガスの少なくとも一部を除去する。本実施形態における炭酸ガスの除去は、脱炭酸塔２２の例えば上部から導入されるカチオン交換された原水に対して、脱炭酸塔２２の下部から空気を導入し気曝することにより行われる。
【００３７】
脱炭酸塔２２は、配管Ｌ２を介して補給水用アニオン交換カラム１１ｂに連通されている。また、配管Ｌ２の途中には脱炭酸原水供給ポンプ２３が設けられており、この脱炭酸原水供給ポンプ２３の駆動力によって、脱炭酸塔２２により脱炭酸された原水が配管Ｌ２を通じて補給水用アニオン交換カラム１１ｂに導入される。
【００３８】
（補給水用アニオン交換カラム）
補給水用アニオン交換カラム１１ｂは、配管Ｌ２を通じて導入される脱炭酸された原水に含まれる重炭酸イオンやシリカ成分の少なくとも一部をイオン交換により除去する。重炭酸イオンやシリカ成分が低減されることによりボイラ水系４１でのスケーリングが抑制される。補給水用アニオン交換カラム１１ｂに充填される塩基性アニオン交換樹脂は、脱炭酸された原水から重炭酸イオンやシリカ成分量を低減できれば特に制限されず、通常、重炭酸イオンやシリカ成分を除去する性能の観点から強塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）又は弱塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）等の塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）であってよく、好ましくは強塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）である。
【００３９】
なお、補給水用アニオン交換カラム１１ｂのイオン交換容量が飽和した場合、このアニオン交換カラムを再生してもよいし、再生済み又は新規のアニオン交換カラムと交換してもよい。
【００４０】
補給水用アニオン交換カラム１１ｂは、配管Ｌ１０を介して給水貯槽４４に連通されており、アニオン交換された原水はボイラ補給水として、一旦、給水貯槽４４に貯留される。給水貯槽４４はボイラ給水配管Ｌ７を介してボイラ４に連通されている。このため、給水貯槽４４に貯留されたボイラ補給水は、ボイラ給水配管Ｌ７の途中に設けられたボイラ補給水供給ポンプ４５の駆動力により、ボイラ給水配管Ｌ７を通じてボイラ４に供給される。
【００４１】
〔ボイラ〕
ボイラ４は、ボイラ給水配管Ｌ７を通じて導入される、ボイラ補給水調製手段２により調製されたボイラ補給水を加熱して蒸気を発生させる。ボイラ４により発生した蒸気は、蒸気配管Ｌ８により動力装置、発電機、化学工場の各種設備等の需要箇所に供給され、動力装置や加熱媒体として利用される。そして、蒸気が凝縮した復水はボイラ復水配管Ｌ９を通じて給水貯槽４４に回収される。給水貯槽４４に回収された復水は、そのまま、又はボイラ補給水調製手段２により調製されたボイラ補給水と混合され、ボイラ給水配管Ｌ７を通じてボイラ４へと供給される。
【００４２】
本実施形態において、ボイラ４の種類は、特に限定されず、丸ボイラ（炉筒ボイラ、煙管ボイラ、炉筒煙管ボイラ等）、水管ボイラ、貫流ボイラ、特殊循環ボイラ、特殊ボイラ等の各種のボイラを用いることができる。これらのボイラは低圧ボイラ、中圧ボイラ、高圧ボイラのいずれでもよい。
【００４３】
ボイラ水系４１は、主に、ボイラ給水配管Ｌ７、ボイラ缶（図示せず）、蒸気配管Ｌ８、ボイラ復水配管Ｌ９、及び給水貯槽４４により構成される。一般に、給水や復水のｐＨが中性以下になると、ボイラ水系４１、特に、ボイラ給水配管Ｌ７やボイラ復水配管Ｌ９に腐食が生じやすい。
【００４４】
そこで、本発明に係るｐＨ調整装置は、給水や復水のｐＨの低下を防ぐことにより、ボイラ水系４１、特に、ボイラ給水配管Ｌ７やボイラ復水配管Ｌ９の腐食を抑制する。かかるｐＨ調整装置の詳細を、以下に説明する。
【００４５】
〔ｐＨ調整装置〕
ｐＨ調整装置１は、前述したボイラ水系４１へとアンモニウムイオンを含有する水を供給することで、ボイラ水系４１のｐＨを上昇させ、腐食等を抑制する。本発明におけるｐＨ調整装置１は、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａ、導入手段１０、並びに連通管Ｌ３、Ｌ３ａ、及びＬ３ｂを備え、アンモニウム塩が溶解した原料水溶液１５が原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａを通過して得られる被処理液が、連通管Ｌ３を介してボイラ水系４１の所定箇所（給水系）４２及び／又は所定箇所（復水系）４３へと供給される。
【００４６】
本実施形態の導入手段１０は、原料水溶液貯槽１２及び配管Ｌ１を備える。各要素を以下に説明する。
【００４７】
（原料水溶液貯槽）
原料水溶液貯槽１２は、アンモニウム塩が溶解した原料水溶液１５を貯留する。原料水溶液１５に含まれるアンモニウム塩は、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａにより交換可能な対イオンを有し、人体への影響が少ない限りにおいて特に制限されない。
【００４８】
本発明において好適に使用されるアンモニウム塩の具体例としては、既に食品添加物として指定されている、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム等が挙げられ、これらの塩は１種単独又は２種以上組み合わせて使用できる。
【００４９】
原料水溶液１５中のアンモニウム塩の濃度は、原料水溶液１５の温度やアンモニウム塩の種類等を考慮して、アンモニウム塩の結晶の析出を抑制しつつ、被処理液中に充分にアンモニアを生成できるよう適宜設定されてよく、通常、０．１〜２０質量％であることが好ましく、５〜１５質量％であることがより好ましい。
【００５０】
原料水溶液貯槽１２は、配管Ｌ１を介して原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａに連通されている。配管Ｌ１の途中には原料水溶液供給ポンプ１３が設けられていて、この原料水溶液供給ポンプ１３の駆動力によって、原料水溶液貯槽１２内の原料水溶液１５が、配管Ｌ１を通じて原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａに導入される。
【００５１】
（原料水溶液用アニオン交換カラム）
原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａは、配管Ｌ１を通じて導入される原料水溶液１５に含まれるアンモニウム塩の対イオンの少なくとも一部をイオン交換により除去する。原料水溶液１５に含まれる対イオンがイオン交換されることにより、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａを通過した被処理液中にアンモニアが生成する。原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａに充填される塩基性アニオン交換樹脂は、原料水溶液１５からアンモニアを含有する被処理液を生成させ、かつ後段に不純物になるアニオンを生成しないように、強塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）又は弱塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）等の塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）が使用され、好ましくは強塩基性アニオン交換樹脂（ＯＨ型）が使用される。
【００５２】
原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへの原料水溶液１５の導入量は、対イオンが良好に除去された被処理液が生成されるＳＶ値の範囲を予め求めておき、この範囲にＳＶ値がなるよう、塩基性アニオン交換樹脂の充填体積を考慮して設定されることが好ましい。
ＳＶ値＝（単位時間当たりに導入される原料水溶液１５の体積）／（塩基性アニオン交換樹脂の充填体積）
【００５３】
原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａは、連通管Ｌ３、Ｌ３ａ、及びＬ３ｂによりボイラ水系４１の所定箇所と連通されている。このため、原料水溶液１５を原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａを通じて生成した被処理液は、連通管Ｌ３を経由し、連通管Ｌ３ａを通じて所定箇所（給水系）４２に供給されるとともに、連通管Ｌ３ｂを通じて所定箇所（復水系）４３に供給される。
【００５４】
被処理液の供給量の制御方法は特に制限されず、例えば、ボイラ水系４１の所定箇所（給水系）４２及び所定箇所（復水系）４３より下流にｐＨ検出装置を設置してボイラ水のｐＨを測定し、ｐＨ検出装置により測定されたボイラ水のｐＨ値に連動して、連通管Ｌ３ａ及び連通管Ｌ３ｂに設けられたバルブの開度を調節することにより制御することができる。具体的には、ボイラ水のｐＨが所定値を超えた場合にはバルブの開度を小さくし、ボイラ水のｐＨが所定値を下回った場合にバルブの開度を大きくする。これにより、被処理液の供給量が好適な範囲に維持され、ボイラ水のｐＨを所望の範囲に維持することができる。
【００５５】
〔薬液供給手段〕
薬液供給手段３は、被処理液の他にボイラ水系４１に添加される薬剤を貯留する薬液貯槽３１を備え、この薬液貯槽３１は配管Ｌ６を介してボイラ給水配管Ｌ７に連通されている。このため、薬液供給ポンプ３２の駆動力によって、薬液貯槽３１に貯留された薬剤がボイラ給水系へ供給される。
【００５６】
薬液貯槽３１に貯留される薬剤としては、ボイラ用の添加剤として一般的に使用され、人体への影響が少ないものであれば制限されず、例えば、糖類、アスコルビン酸、エリソルビン酸等の脱酸素剤、リン酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のｐＨ調整剤、カルボキシメチルセルロース等の分散剤、ＥＤＴＡ等のキレート剤、及び、コハク酸等の有機酸等の１種又は２種以上からなる防食剤等が挙げられる。
【００５７】
以上説明した第１実施形態によれば、アンモニウム塩のアンモニウムイオンの対イオンの少なくとも一部が原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａにより除去され且つ案もアンモニアを含有する被処理液がボイラ水系４１の所定箇所（給水系）４２及び／又は所定箇所（復水系）４３に供給されるため、アンモニア水を用いてボイラ水系４１のｐＨを調整することができる。ここで、原料水溶液１５は市場流通量が多いアンモニウム塩を用いて調製するため、ボイラ水系のｐＨ調整を容易に実施できる。また、ｐＨ調整において実際に取扱うのは、アンモニア水に比べて臭気の小さいアンモニウム塩の水溶液であるため、臭気の問題を改善することもできる。
【００５８】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係るボイラ装置を示す図である。本実施形態は、ボイラ補給水調製手段２ａ及びｐＨ調整装置１ａの構成において第１実施形態と異なる。
本実施形態におけるｐＨ調整装置１ａは、ボイラ補給水調製手段２ａが備えるアニオン交換カラム１１を併用し、このアニオン交換カラム１１によって、原料水溶液１５から被処理液を生成する。
【００５９】
脱炭酸された原水及び原料水溶液１５のアニオン交換カラム１１への導入は、互いに同時であってもよく、交互であってもよい。ただし、ボイラ給水のｐＨを安定化しやすい点では、同時での導入が好ましい。
【００６０】
以上説明した第２実施形態によれば、ボイラ補給水を製造するためのアニオン交換カラム１１をアンモニウム塩が溶解した原料水溶液１５の処理にも併用するため、アニオン交換カラム１１の設置点数を低減できる。
【００６１】
＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態に係るｐＨ調整装置１ｂの概略構成図である。図３に示されるように、ｐＨ調整装置１ｂは、複数の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａ、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａを選択する流路切替手段１４、電気伝導率検出手段５、及びカラム再生手段６を備える。各構成要素について、以下詳細に説明する。
【００６２】
本実施形態では、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａが複数用いられ、互いに並列に配置されている。具体的には、複数の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａ及び流路切替手段１４が、流路切替手段１４内で分岐した複数の分岐路Ｌ１ｂを介して連通され、流路切替手段１４及び原料水溶液貯槽１２が配管Ｌ１ａを介して連通されている。このため、配管Ｌ１ａの途中に設けられた原料水溶液供給ポンプ１３の駆動力により、原料水溶液１５は、流路切替手段１４を経由して、流路切替手段１４により選択された分岐路Ｌ１ｂを通り、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａに供給される。
【００６３】
また、複数の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａ及びボイラ給水系の所定箇所（給水系）４２は、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａと同数の連通管Ｌ３を介して連通される。複数の連通管Ｌ３はボイラ給水系の所定箇所（給水系）４２の手前で合流し単一の配管とされる。
【００６４】
更に、複数の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａ及び流路切替手段６３が、流路切替手段６３内で分岐した複数の分岐路Ｌ１１を介して連通され、流路切替手段６３及びアルカリ液貯槽６１が配管Ｌ１２を介して連通されている。
【００６５】
〔流路切替手段〕
流路切替手段１４は、複数の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａから、原料水溶液１５を供給する原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａを選択する。選択される原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの個数は、１以上であってもよいし、ゼロ（原料水溶液１５の導入を停止）であってもよい。流路切替手段１４は、分岐路Ｌ１ｂの分岐点に設けられ、選択した分岐路Ｌ１ｂへと選択的に原料水溶液１５の流通を許容する。流路切替手段１４としては、特に限定されないが、従来周知の三方弁、四方弁等の多方弁が使用できる。
【００６６】
〔電気伝導率検出手段〕
電気伝導率検出手段５は、カチオン交換カラム５１及び電気伝導率測定装置５２を備え、被処理液の一部がカチオン交換カラム５１を通過して得られる通過液の電気伝導率を電気伝導率測定装置５２で測定する。電気伝導率検出手段５は、複数の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａとボイラ水系の所定箇所（給水系）４２に連通する複数の連通管Ｌ３において、それぞれ任意の箇所に設けられる。
【００６７】
（カチオン交換カラム）
カチオン交換カラム５１は、電気伝導率の測定の前処理として、連通管Ｌ３から分取された被処理液を通過させてアンモニウムイオンを除去する。ここで、カチオン交換カラム５１に充填される酸性カチオン交換樹脂は、前記実施形態で補給水用カチオン交換カラム２１に充填されるものと同様であってよい。
【００６８】
（電気伝導率測定装置）
電気伝導率測定装置５２は、カチオン交換カラム５１を通過してアンモニウムイオンを除去された通過液の電気伝導率を測定する。電気伝導率測定装置５２としては、特に限定されず、例えば従来各プラントでオンライン電気伝導率測定に用いられている電気伝導率計を用いることができる。
【００６９】
電気伝導率検出手段５による電気伝導率検出は、被処理液の一部を分取して行われる。例えば三方弁５３等の配管の分岐手段を連通管Ｌ３の途中に設け、その下流にカチオン交換カラム５１を配置する。そして、三方弁５３を電気伝導率検出手段５側へと一時的に切替えることで、被処理液の一部が電気伝導率検出手段５側に流れる。なお、三方弁５３とカチオン交換カラム５１との間には、通過液の逆流を防止し、カチオン交換カラム５１へ導入される被処理液の水圧を適切な範囲に制御するために、三方弁５３側から順に、逆止弁５４及び減圧弁５５を設けることが好ましい。
【００７０】
電気伝導率検出手段５を設けることにより、被処理液へのアンモニウムイオンの対イオンの混入の程度を監視することができる。これにより、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの故障や交換容量の低下が把握されるので、ボイラ水系のｐＨ調整をより正確に行うことができる。
【００７１】
〔カラム再生手段〕
カラム再生手段６は、アルカリ液貯槽６１及び流路切替手段６３を備え、アルカリ液貯槽６１に貯留されたアルカリ液を、交換容量が飽和した原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａに供給して、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａを再生する。
【００７２】
貯留されるアルカリ液は、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａを再生可能であれば特に制限されず、通常、水酸化ナトリウム水溶液又は水酸化カリウム水溶液が用いられ、好ましくは水酸化ナトリウム水溶液が用いられる。アルカリ液として水酸化ナトリウム水溶液又は水酸化カリウム水溶液を用いる場合、その濃度は、供給量等に応じて適宜設定されてよいが、通常、２〜１０質量％程度である。
【００７３】
流路切替手段６３は、複数の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａから、アルカリ液を供給する原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａを選択する。選択される原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの個数は１以上であってもよいし、ゼロ（アルカリ液の供給を停止）であってもよい。流路切替手段６３は、分岐路Ｌ１１の分岐点に設けられ、選択した分岐路Ｌ１１へと選択的にアルカリ液の流通を許容する。流路切替手段６３としては、特に限定されないが、従来周知の三方弁、四方弁等の多方弁が使用できる。
【００７４】
本実施形態において、電気伝導率検出手段５によって検出された通過液の電気伝導率は制御部５６に送信される。この制御部５６は、電気伝導率が所定の範囲であると判定した場合、ｐＨ調整装置を構成する種々の構成要素に、ｐＨ調整装置を円滑に運転するための種々の処理を行わせる。この処理としては、例えば、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの再生処理、原料水溶液１５の供給の停止等が挙げられる。
【００７５】
典型的には、電気伝導率の値が５μＳ／ｃｍ以上１０μＳ／ｃｍ以下の場合に、原料水溶液１５を供給する原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの切替処理、又は、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの再生処理が行われ、電気伝導率の値が１０μＳ／ｃｍ以上の場合に原料水溶液１５の供給の停止が行われる。電気伝導率の値が１０μＳ／ｃｍ以上となった場合は、アニオン交換樹脂の劣化やその他の不具合が生じているおそれがあるため、原料水溶液１５の供給を停止し、電気伝導率が上昇した原因を調査する必要がある。
【００７６】
原料水溶液１５を供給する原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの切替処理は、流路切替手段１４により、交換容量が飽和した原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａから他の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａに原料水溶液１５の供給先を切替えさせることで行う。
【００７７】
通過液の電気伝導率が所定の範囲となった場合に、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの再生処理を行う場合、他の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａに原料水溶液１５を供給しない場合の処理は、例えば、以下の１）〜５）の手順により行われる。
１）原料水溶液１５を送液する原料水溶液供給ポンプ１３を停止させるか、流路切替手段１４に交換容量が飽和した原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへの原料水溶液１５の導入を遮断させることで、再生処理される原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへの原料水溶液１５の供給を停止する。
２）流路切替手段６３に、再生処理される原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａのみにアルカリ液が供給されるように分岐路Ｌ１１への接続を切替えさせる。
３）アルカリ液を送液するアルカリ液供給ポンプ６２に、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへのアルカリ液の供給を開始させる。
４）所定の量のアルカリ液を所定の流量で原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａに供給した後、アルカリ液の供給を停止する。
５）給水貯槽４４から原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａにボイラ補給水を導入して、カラム１１ａ内のアルカリ液を押し出す。
【００７８】
原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの再生が終了した後は、再生された原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへの原料水溶液１５の供給を再開してもよく、他の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへの原料水溶液１５の供給を開始してもよい。
【００７９】
また、通過液の電気伝導率が所定の範囲となった場合に、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの再生処理を行うとともに、他の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへの原料水溶液１５を供給する場合の処理は、以下の１）〜５）の手順により行われる。
１）流路切替手段１４に、交換容量が飽和した原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへの原料水溶液１５の導入を遮断させるとともに、他の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへ原料水溶液１５を導入するよう分岐路Ｌ１ｂを切替えさせる。
２）流路切替手段６３に、再生処理される原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａのみにアルカリ液が供給されるように分岐路Ｌ１１への接続を切替えさせる。
３）アルカリ液を送液するアルカリ液供給ポンプ６２に、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへのアルカリ液の供給を開始させる。
４）所定の量のアルカリ液を所定の流量で原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａに供給した後、アルカリ液の供給を停止する。
５）給水貯槽４４から原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａにボイラ補給水を導入し、カラム１１ａ内のアルカリ液を押し出す。
【００８０】
原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの再生が終了した後は、再生された原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへの原料水溶液１５の供給を再開してもよく、他の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａへの原料水溶液１５の供給を続行してもよい。
【００８１】
原料水溶液１５の供給の停止は、例えば、制御部５６により原料水溶液供給ポンプ１３を停止させることにより行われる。
【００８２】
以上説明した第３実施形態によれば、複数の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａを用い、各カラムへの原料水溶液１５の導入量を調節するので、例えば、交換容量の飽和や故障により、ある原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの使用が使用不能となった場合でも、他の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａを用いることで、ボイラ水系のｐＨ調整を持続できる。
【００８３】
そして、電気伝導率検出手段５を設けることにより、被処理液へのアンモニウムイオンの対イオンの混入の程度を監視することができ、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの交換容量の飽和を容易に検知することが可能となる。また、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの交換容量の飽和により、検出した電気伝導率が所定範囲となった場合にのみ、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの再生を行うことができる。これにより、交換容量が飽和していない状態で原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの再生を行うことを予防でき、ボイラ装置の運転コストをより低減できる。
【００８４】
更に、電気伝導率検出手段５で検出された電気伝導率の所定の範囲を、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａのイオン交換能力が許容限度を下回ったときに生じる電気伝導率に設定することで、塩基性アニオン交換樹脂のイオン交換能力が許容限度以上に維持されるので、ボイラ水系のｐＨをより正確に維持することができる。逆に、電気伝導率が所定範囲内でない場合に、無駄に原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの再生が行われないので、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａの長寿命化も期待できる。
【００８５】
［変形例］
本発明は前記の第１から第３実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００８６】
例えば、第１実施形態では、アンモニアを含有する被処理液を、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａから直接ボイラ水系４１に供給する構成としたが、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａをバッファタンクと連通し、原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａから流出する被処理液をバッファタンクに一時的に貯留した後、ボイラ水系４１の所定箇所（給水系）４２及び／又は所定箇所（復水系）４３に供給することもできる。
【００８７】
また、第２実施形態では、アニオン交換カラム１１に脱炭酸された原水及び原料水溶液１５を同時に供給する構成としたが、アニオン交換カラム１１及びボイラ４を連通するボイラ給水配管Ｌ７の任意の箇所と、ボイラの復水を回収するボイラ復水配管Ｌ９の所定箇所（復水系）４３とを連通することにより、ｐＨ調整されたボイラ給水の一部をボイラ復水系に供給して、ボイラ復水系のｐＨを調整することもできる。
【００８８】
更に、第３実施形態では、複数の原料水溶液用アニオン交換カラム１１ａが接続された複数の連通管Ｌ３にそれぞれ電気伝導率検出手段５を設ける構成としたが、複数の連通管Ｌ３を集合して一つの配管とした箇所に電気伝導率検出手段５を設けてもよい。かかる構成によれば、電気伝導率検出手段の設置数を少なくすることができ、低コスト化が期待できる。
【符号の説明】
【００８９】
１      ｐＨ調整装置
１ａ    ｐＨ調整装置
１ｂ    ｐＨ調整装置
１０    導入手段
１１    アニオン交換カラム
１１ａ  原料水溶液用アニオン交換カラム
１１ｂ  補給水用アニオン交換カラム
１２    原料水溶液貯槽
１３    原料水溶液供給ポンプ
１４    流路切替手段
１５    原料水溶液
２      ボイラ補給水調製手段
２１    補給水用カチオン交換カラム
２２    脱炭酸塔
２３    脱炭酸原水供給ポンプ
３      薬液供給手段
３１    薬液貯槽
３２    薬液供給ポンプ
４      ボイラ
４１    ボイラ水系
４２    所定箇所（給水系）
４３    所定箇所（復水系）
４４    給水貯槽
４５    ボイラ補給水供給ポンプ
５      電気伝導率検出手段
５１    カチオン交換カラム
５２    電気伝導率測定装置
６      カラム再生手段
６１    アルカリ液貯槽
６２    アルカリ液供給ポンプ
【図１】
2011020012.tif 000003
【図２】
2011020012.tif 000004
【図３】
2011020012.tif 000005