(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ給水に添加する液状の脱酸素剤であって、
１２質量％超２０質量％以下のアスコルビン酸化合物と、
１質量％以上８質量％以下のエリソルビン酸化合物と、
水と、を含有し、
アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物の合計含有量は、２０質量％超である液状の脱酸素剤。
【請求項２】
前記ボイラ給水は、多管式貫流ボイラへの給水である請求項１に記載の脱酸素剤。
【請求項３】
ボイラ給水１Ｌに対して、請求項１又は２に記載の脱酸素剤を２０〜３２０ｍｇ添加する脱酸素方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱酸素剤及び脱酸素方法に関する。より詳しくは、ボイラ給水に添加する脱酸素剤及びボイラ給水に脱酸素剤を添加する脱酸素方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ系内における配管等の腐食を防止するために、ボイラに供給されるボイラ給水に脱酸素剤を添加する技術が知られている。このような脱酸素剤としては、例えば、ボイラ給水の溶存酸素と反応するアスコルビン酸やエリソルビン酸等の脱酸素成分を溶解した液体が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５３１４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、脱酸素剤中の脱酸素成分の濃度が低い場合、ボイラ給水への添加量が多くなる傾向にあるので、脱酸素剤注入ポンプの大容量化や脱酸素剤の運搬補充頻度が多くなること等に伴って、コストが高くなってしまう。一方、脱酸素剤中の脱酸素成分の濃度を高くすると、脱酸素成分が析出しやすくなり、脱酸素剤の液安定性が低下する。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、脱酸素成分の濃度が高いにも関わらず液安定性に優れる、ボイラ給水に添加する脱酸素剤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】
【０００６】
本発明は、ボイラ給水に添加する脱酸素剤であって、１２質量％超２０質量％以下のアスコルビン酸化合物と、１質量％以上８質量％以下のエリソルビン酸化合物と、水と、を含有し、アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物の合計含有量は、２０質量％超である脱酸素剤に関する。
【０００７】
また、前記ボイラ給水は、多管式貫流ボイラへの給水であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明は、ボイラ給水１Ｌに対して、前記脱酸素剤を２０〜３２０ｍｇ添加する脱酸素方法に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、脱酸素成分の濃度が高いにも関わらず液安定性に優れる、ボイラ給水に添加する脱酸素剤を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る脱酸素剤を用いるボイラ装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る脱酸素剤を用いるボイラ装置１について図面を参照しながら説明する。図１は、ボイラ装置１の構成を示す模式図である。本実施形態におけるボイラ装置１は、ボイラ２と、硬水軟化装置３と、給水タンク４と、脱酸素剤添加装置５と、を備える。
また、ボイラ装置１は、給水ラインＬ１と、燃料供給ラインＬ２と、ブローラインＬ３と、蒸気取出ラインＬ４と、蒸気送出ラインＬ５と、降水ラインＬ６と、脱酸素剤添加ラインＬ７と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【００１２】
ボイラ２は、蒸気使用設備（不図示）に供給する蒸気を生成する。ボイラ２は、ボイラ本体２１と、バーナ２７と、燃焼室２６と、ボイラ給水供給手段としての給水ポンプ６と、気水分離器７と、を備える。ボイラ本体２１は、複数の水管２２、上部ヘッダ２３と、下部ヘッダ２４と、からなる圧力容器を形成している。
ボイラ２は、多管式貫流ボイラである。なお、ゲージ圧力１ＭＰａ以下で使用され、伝熱面積が１０ｍ２以下のものは、小型貫流ボイラと称される（労働安全衛生法施行令第１条第４号）。
【００１３】
給水ラインＬ１は、ボイラ給水Ｗ１をボイラ本体２１に供給するラインである。給水ラインＬ１の上流側の端部は、ボイラ給水Ｗ１の供給源（図示しない）に接続される。給水ラインＬ１の下流側の端部は、ボイラ本体２１の下部ヘッダ２４に接続される。給水ラインＬ１には、供給源からボイラ２に向けて順に、硬水軟化装置３、給水タンク４、接続部Ｊ１及び給水ポンプ６が配置される。
【００１４】
硬水軟化装置３は、水道水、地下水、工業用水等の原水中に含まれる硬度成分をナトリウムイオン（又はカリウムイオン）へ置換して軟水を生成する。硬水軟化装置３は、陽イオン交換樹脂床３ａを有する。陽イオン交換樹脂床３ａは、ボイラ本体２１に供給されるボイラ給水Ｗ１の軟水化処理を行う。硬水軟化装置３は、原水Ｗ０を陽イオン交換樹脂床３ａで軟水化して得られた処理水（軟水）をボイラ給水Ｗ１としてボイラ２に向けて供給する。
【００１５】
給水タンク４は、硬水軟化装置３により軟水化された処理水を、ボイラ給水Ｗ１として貯留する。給水タンク４に貯留されたボイラ給水Ｗ１は、給水ポンプ６によりボイラ本体２１に供給される。
給水ポンプ６は、給水タンク４からボイラ給水Ｗ１を吸入し、給水ラインＬ１を流通するボイラ給水Ｗ１をボイラ本体２１に向けて送出する。
【００１６】
接続部Ｊ１には、脱酸素剤添加ラインＬ７の下流側の端部が接続される。脱酸素剤添加ラインＬ７の上流側の端部には、脱酸素剤供給手段としての脱酸素剤添加装置５が接続されている。脱酸素剤添加装置５は、ボイラ給水Ｗ１に脱酸素剤を添加（供給）する装置である。脱酸素剤添加装置５からボイラ給水Ｗ１に添加される脱酸素剤については、後段で詳述する。
【００１７】
脱酸素剤添加装置５は、制御装置（図示しない）と電気的に接続されている。脱酸素剤添加装置５から給水ラインＬ１の接続部Ｊ１へ薬剤を添加するタイミング及び添加量は、制御装置から送信される駆動信号により制御される。
【００１８】
ボイラ本体２１は、上下のヘッダ間に鉛直方向に立設された水管群より構成され、ボイラ２の外形の主要部を構成する。ボイラ本体２１には、給水ラインＬ１により供給されたボイラ給水Ｗ１が内部にボイラ水Ｗ２として貯留される。なお、ボイラ水Ｗ２には、ボイラ本体２１に一旦ボイラ水Ｗ２として溜まった後に蒸気として取り出されて、ボイラ本体２１に戻ってくる水が含まれる。例えば、ボイラ水Ｗ２には、後述する気水分離器７により分離されてボイラ本体２１に返送される分離水Ｗ３も含まれる。
【００１９】
ボイラ本体２１の内部には、ボイラ水Ｗ２が貯留される。ボイラ本体２１は、複数の水管２２と、上部ヘッダ２３と、下部ヘッダ２４と、を備える。複数の水管２２は、ボイラ本体２１の上下方向に延びて配置される。上部ヘッダ２３は、ボイラ本体２１の上部に配置される。上部ヘッダ２３は、例えば、環状の容器により構成される。上部ヘッダ２３には、複数の水管２２の上端部が連結される。上部ヘッダ２３には、後述する蒸気取出ラインＬ４の一方側の端部が接続される。
【００２０】
下部ヘッダ２４は、ボイラ本体２１の下部に配置される。下部ヘッダ２４は、例えば、環状の容器により構成される。下部ヘッダ２４には、複数の水管２２の下端部が連結される。下部ヘッダ２４の側壁の一方には、給水ラインＬ１の端部が接続される。下部ヘッダ２４の側壁の他方には、降水ラインＬ６の端部が接続される。燃焼室２６は、複数の水管２２に囲まれた空間により構成される。
【００２１】
バーナ２７は、燃焼することによりボイラ本体２１の内部を加熱する。バーナ２７は、ボイラ本体２１の上部側の中央部に配置される。バーナ２７は、燃料噴射ノズル及び空気供給ノズル（いずれも図示せず）を含んで構成される。バーナ２７は、燃料噴射ノズルから燃料をボイラ本体２１の燃焼室２６に向けて噴射すると共に、空気供給ノズルから空気をボイラ本体２１の内部に供給して、燃料を燃焼させる。
【００２２】
燃料供給ラインＬ２は、バーナ２７により燃焼される燃料Ｆをバーナ２７に供給するラインである。燃料供給ラインＬ２の上流側の端部は、燃料Ｆの供給源（図示せず）に接続されている。燃料供給ラインＬ２の下流側の端部は、バーナ２７に接続されている。燃料供給ラインＬ２には、燃料供給弁８１が配置される。燃料供給弁８１は、バーナ２７に供給される燃料の量を調整する弁である。
【００２３】
蒸気取出ラインＬ４は、水管２２において生成された湿り蒸気ＳＭ１を、上部ヘッダ２３から取り出して、気水分離器７に導入させるラインである。蒸気取出ラインＬ４の上流側の端部は、ボイラ本体２１の上部ヘッダ２３の上面部に接続される。蒸気取出ラインＬ４の下流側の端部は、気水分離器７の側部の上方側に接続される。
【００２４】
気水分離器７は、上部ヘッダ２３から蒸気取出ラインＬ４を介して導入された湿り蒸気ＳＭ１を、乾き蒸気ＳＭ２と水分（以下「分離水Ｗ３」ともいう）とに分離する装置である。なお、前述のとおり、気水分離器７により分離される分離水Ｗ３は、ボイラ水Ｗ２の一部でもある。
【００２５】
蒸気送出ラインＬ５は、気水分離器７により分離された乾き蒸気ＳＭ２を、蒸気ヘッダ（図示せず）に向けて送り出すラインである。乾き蒸気ＳＭ２は、蒸気ヘッダを介して蒸気使用設備（図示せず）に供給される。
【００２６】
降水ラインＬ６は、気水分離器７により分離された分離水Ｗ３を、ボイラ本体２１の下部ヘッダ２４に向けて流下させるラインである。降水ラインＬ６の上流側の端部は、気水分離器７の下部に接続されている。降水ラインＬ６の下流側の端部は、下部ヘッダ２４に接続される。また、降水ラインＬ６には、接続部Ｊ２が配置される。
【００２７】
接続部Ｊ２には、ブローラインＬ３の上流側の端部が接続されている。ブローラインＬ３は、降水ラインＬ６（降水管）を流通する分離水Ｗ３（ボイラ水Ｗ２）を、接続部Ｊ２を介して、ボイラ２の外部に排出するラインである。ブローラインＬ３には、ブロー弁８２が設けられている。ブロー弁８２を開状態にすることにより、降水ラインＬ６（降水管）を流通する分離水Ｗ３（ボイラ水Ｗ２）を外部に排出する。
【００２８】
続いて、本発明の一実施形態に係る脱酸素剤について説明する。
本実施形態に係る脱酸素剤は、アスコルビン酸化合物と、エリソルビン酸化合物と、水と、を含有する。
【００２９】
アスコルビン酸化合物としては、アスコルビン酸及びアスコルビン酸の塩が挙げられる。アスコルビン酸の塩としては、アスコルビン酸ナトリウムやアスコルビン酸カリウム等のアルカリ金属塩、アスコルビン酸カルシウム等のアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、ジエタノールアミン塩やトリエタノールアミン塩等の有機アミン塩等を例示することができる。
本実施形態に係る脱酸素剤は、水への溶解性の観点から、アスコルビン酸化合物として、アスコルビン酸及びアスコルビン酸のアルカリ金属塩の少なくとも一方を含有することが好ましい。
【００３０】
アスコルビン酸化合物は、ボイラ給水中の溶存酸素と反応することで、ボイラ給水中の溶存酸素濃度を低下させ、ボイラ装置の配管の腐食を防止する。例えば、アスコルビン酸は、酸素と反応して酸化されることで、デヒドロアスコルビン酸が生成される。
【００３１】
脱酸素剤は、アスコルビン酸化合物を１２質量％超２０質量％以下含有する。脱酸素剤がアスコルビン酸化合物を１２質量％以下含有する場合、脱酸素剤のボイラ給水への必要添加量が多くなる。一方、脱酸素剤がアスコルビン酸化合物を２０質量％よりも多く含有する場合、アスコルビン酸化合物が水に溶解し難いことから、脱酸素剤の液安定性が低下する。
【００３２】
エリソルビン酸化合物としては、エリソルビン酸及びエリソルビン酸の塩が挙げられる。エリソルビン酸の塩としては、エリソルビン酸ナトリウムやエリソルビン酸カリウム等のアルカリ金属塩、エリソルビン酸カルシウム等のアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、ジエタノールアミン塩やトリエタノールアミン塩等の有機アミン塩等を例示することができる。
本実施形態に係る脱酸素剤は、水への溶解性の観点から、エリソルビン酸化合物として、エリソルビン酸及びエリソルビン酸のアルカリ金属塩の少なくとも一方を含有することが好ましい。
【００３３】
エリソルビン酸は、アスコルビン酸のジアステレオマーである。エリソルビン酸化合物は、アスコルビン酸化合物と同様に、ボイラ給水中の溶存酸素と反応することで、ボイラ給水中の溶存酸素濃度を低下させ、ボイラ装置の配管の腐食を防止する。例えば、エリソルビン酸は、酸素と反応して酸化されることで、デヒドロエリソルビン酸（デヒドロイソアスコルビン酸）が生成される。
【００３４】
脱酸素剤は、エリソルビン酸化合物を１質量％以上８質量％以下含有する。脱酸素剤がエリソルビン酸化合物を１質量％未満含有する場合、脱酸素剤のボイラ給水への必要添加量が多くなる。一方、脱酸素剤がエリソルビン酸化合物を８質量％よりも多く含有する場合、エリソルビン酸化合物が水に溶解し難いことから、脱酸素剤の液安定性が低下する。
【００３５】
脱酸素剤における、アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物の合計含有量は、２０質量％超である。脱酸素剤は、アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物の合計含有量が２０質量％超であることによって、ボイラ給水への添加量を減らすことができ、脱酸素剤注入ポンプの小容量化できる上に、脱酸素剤の運搬・補充にかかるコスト等を削減できる。なお、脱酸素剤における、アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物の合計含有量の上限は、２８質量％である。アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物の合計含有量が、この上限値を超えると、脱酸素剤の液安定性が低下する。アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物の合計含有量の下限は、２１質量％であることが好ましい。
【００３６】
なお、脱酸素剤における、アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物の含有量は、アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物をそれぞれアスコルビン酸及びエリソルビン酸に換算した場合の含有量である。例えば、脱酸素剤が、アスコルビン酸化合物としてアスコルビン酸ナトリウムを含有する場合、その含有量は、アスコルビン酸のナトリウム塩を遊離酸に換算して求める。
【００３７】
本実施形態に係る脱酸素剤は、アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物の他に、必要に応じてスケール防止剤やｐＨ調整剤等を含有してもよい。スケール防止剤としては、例えば、カルボン酸系ポリマー、アクリル酸系ポリマー、ホスホン酸系キレート剤、カルボン酸系キレート剤等を挙げることができる。また、ｐＨ調整剤としては、ボイラ系内におけるｐＨの低下を防ぐことができる、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等が挙げられる。
【００３８】
なお、アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物は、食品添加物等としても用いられる安全性の高い化合物である。従って、本実施形態に係る脱酸素剤は、人体に対する安全性が高く、取扱性にも優れている。
【００３９】
続いて、本実施形態に係る脱酸素方法について説明する。本実施形態に係る脱酸素方法は、ボイラ給水１Ｌに対して、上記の脱酸素剤を２０〜３２０ｍｇ添加する。より具体的には、図１において、給水ラインＬ１の接続部Ｊ１をボイラ給水Ｗ１が１Ｌ流れる間に、脱酸素剤添加装置５から接続部Ｊ１へ、脱酸素剤を２０〜３２０ｍｇ添加する。
【００４０】
ボイラ給水１Ｌに対する脱酸素剤の添加量が、２０ｍｇ未満の場合には、ボイラ給水中の溶存酸素濃度を十分に低下できない傾向にある。一方、ボイラ給水１Ｌに対する脱酸素剤の添加量が、３２０ｍｇを超える場合には、脱酸素剤注入ポンプの大容量化や、脱酸素剤の運搬・補充にかかるコスト等が高くなる傾向にある。
【００４１】
本実施形態に係る脱酸素剤及び脱酸素方法によれば、以下の効果が奏される。
（１）本実施形態では、ボイラ給水に添加する脱酸素剤が、１２質量％超２０質量％以下のアスコルビン酸化合物と、１質量％以上８質量％以下質量％のエリソルビン酸化合物と、水と、を含有するものとした。また、脱酸素剤における、アスコルビン酸化合物及びエリソルビン酸化合物の合計含有量を、２０質量％超とした。
これにより、脱酸素成分の濃度が高いにも関わらず液安定性に優れる、ボイラ給水に添加する脱酸素剤を提供できる。
【００４２】
（２）本実施形態では、脱酸素剤を添加するボイラ給水を、多管式貫流ボイラへの給水とした。
多管式貫流ボイラは、起動時や低燃焼負荷時に、下部ヘッダ２４や水管２２の下部が低濃縮状態（低ｐＨ状態）になりやすいため、腐食が進行しやすい。例えば、ｐＨが１１未満の低ｐＨのボイラ水では、溶存酸素濃度が高いと腐食が加速されることから、ボイラ給水の脱酸素が重要になる。従って、本実施形態に係る脱酸素剤は、このような多管式貫流に対して、好ましく用いることができる。
【００４３】
（３）本実施形態に係る脱酸素方法では、ボイラ給水１Ｌに対して、上記の脱酸素剤を２０〜３２０ｍｇ添加した。
これにより、脱酸素剤の使用量を抑えつつ、ボイラ給水の溶存酸素濃度を効果的に低下させることができる。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態に係る脱酸素剤及び脱酸素方法について説明したが、本発明は上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
本実施形態においては、脱酸素剤を多管式貫流ボイラへの給水に添加するものとしたが、本発明に係る脱酸素剤が添加されるボイラ給水は、多管式貫流ボイラへの給水に限定されない。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４６】
［実施例及び比較例］
脱酸素成分としてのアスコルビン酸及び／又はエリソルビン酸を、表１に示した含有量となるように純水（２５℃）に溶解させることで、実施例及び比較例の各脱酸素剤を調整した。
【００４７】
［脱酸素成分の溶解性］
実施例及び比較例の各脱酸素剤について、脱酸素成分の溶解性を評価した。脱酸素成分の溶解性の評価は、脱酸素成分が純粋に加えて即座に溶解した場合には「◎」とし、脱酸素成分が純水に加えて９０分経過するまでに溶解した場合には「○」とし、脱酸素成分が純水に加えて９０分経過した時点で溶解していない場合には「×」とした。結果を表１に示す。
【００４８】
［液安定性］
実施例及び比較例の各脱酸素剤について、液安定性を評価した。液安定性の評価は、各脱酸素剤を２５℃の環境下で３０日間放置することで行った。液安定性の評価は、放置後に沈殿や濁りが生じない場合には評価結果を「○」とし、放置後に沈殿や濁りが生じた場合には評価結果を「×」とした。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
0006592980.tif 000002
【００５０】
実施例１〜４と比較例３及び４との比較から、実施例１〜４の脱酸素剤の方が比較例４の脱酸素剤よりも、液安定性が高いことが分かった。これらの結果から、脱酸素剤におけるアスコルビン酸及びエリソルビン酸の含有量を、それぞれ１２質量％超２０質量％以下及び１質量％以上８質量％以下とすることで、脱酸素剤の液安定性を向上できることが確認された。
【００５１】
なお、比較例２と比較例３との比較から明らかなように、アスコルビン酸のみを脱酸素剤に含有させる場合、アスコルビン酸の含有量の上限は２０質量％程度である。これに対して、本発明に係る脱酸素剤（実施例１〜４）は、アスコルビン酸及びエリソルビン酸が混合されてそれぞれの含有量が最適化されており、脱酸素成分の濃度が従来の脱酸素剤（比較例１及び２）よりも高い。
【符号の説明】
【００５２】
１…ボイラ装置
２…ボイラ
２１…ボイラ本体
２２…水管
２３…上部ヘッダ
２４…下部ヘッダ
２６…燃焼室
２７…バーナ
３…硬水軟化装置
３ａ…陽イオン交換樹脂床
４…給水タンク
５…脱酸素剤添加装置
６…給水ポンプ
７…気水分離器
８１…燃料供給弁
８２…ブロー弁
Ｌ１…給水ライン
Ｌ２…燃料供給ライン
Ｌ３…ブローライン
Ｌ４…蒸気取出ライン
Ｌ５…蒸気送出ライン
Ｌ６…降水ライン
Ｌ７…脱酸素剤添加ライン
Ｊ１，Ｊ２…接続部
Ｗ０…原水
Ｗ１…ボイラ給水
Ｗ３…分離水
Ｗ２…ボイラ水
ＳＭ１…湿り蒸気
ＳＭ２…乾き蒸気
Ｆ…燃料
【図１】
0006592980.tif 000003