(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸気プラントにおいて、ヒドラジン等の薬剤の使用量をなるべく抑えて、特定の機器内におけるスケールの付着を防止する方法を提供する。【解決手段】ボイラ８、蒸気タービン９、復水器１、脱気器３、給水ポンプ４、ヒータ２および６とそれらの流路を含む蒸気プラントの稼働中に、所定の機器内の流路に酸又は揮発性塩基を注入し、一時的な化学的環境変化または略周期的な化学的環境変動を与えることにより、特定の機器内におけるスケールの付着を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源からの熱によって水蒸気を発生させる蒸気発生器と、該蒸気発生器からの水蒸気により作動する蒸気タービンと、該蒸気タービンから排気された水蒸気を凝縮して復水する復水器と、該復水器で凝縮された復水を前記蒸気発生器に送給する給水装置と、前記蒸気発生器、蒸気タービン、復水器および給水装置を順次連絡して循環する流路とを備えた蒸気プラントの水処理方法において、
前記蒸気プラントの稼働中に、前記流路上に設けられた所定の機器内の流路に一時的な化学的環境変化を与える水処理方法。
【請求項２】
前記化学的環境変化が、前記所定の機器内の流路における水のｐＨの上昇である請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記ｐＨの上昇幅が、０．１以上１．０以下である請求項２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記ｐＨの上昇が、前記所定の機器の上流側近傍または前記所定の機器内の流路に揮発性塩基を一時的に注入して行われる請求項２または請求項３に記載の水処理方法。
【請求項５】
前記ｐＨの上昇が、前記所定の機器の上流側近傍または前記所定の機器内の流路に揮発性塩基を定常的に注入している状態において、該注入量を一時的に増加して行われる請求項２または請求項３に記載の水処理方法。
【請求項６】
請求項４に記載の水処理方法であって、前記蒸気プラントが、前記所定の機器の上流側流路から分岐し該機器の下流側流路で合流する少なくとも１つの分岐流路を有し、該分岐流路上には前記所定の機器と同種の機器が並列に設けられ、
前記同種の機器の上流側近傍または前記同種の機器内の前記分岐流路に揮発性塩基を注入している状態において、前記所定の機器に対する前記揮発性塩基の注入を行う際に、該注入量と略同量だけ前記同種の機器に対する前記揮発性塩基の注入量を減少させる水処理方法。
【請求項７】
請求項５に記載の水処理方法であって、前記蒸気プラントが、前記所定の機器の上流側流路から分岐し該機器の下流側流路で合流する少なくとも１つの分岐流路を有し、該分岐流路上には前記所定の機器と同種の機器が並列に設けられ、
前記同種の機器の上流側近傍または前記同種の機器内の前記分岐流路に揮発性塩基をに注入している状態において、前記所定の機器に対する前記注入量の増加を行う際に、該増加分と略同量だけ前記同種の機器に対する前記揮発性塩基の注入量を減少させる水処理方法。
【請求項８】
熱源からの熱によって水蒸気を発生させる蒸気発生器と、該蒸気発生器からの水蒸気により作動する蒸気タービンと、該蒸気タービンから排気された水蒸気を凝縮して復水する復水器と、該復水器で凝縮された復水を前記蒸気発生器に送給する給水装置と、前記蒸気発生器、蒸気タービン、復水器および給水装置を順次連絡して循環する流路とを備えた蒸気プラントの水処理方法において、
前記蒸気プラントの稼働中に、前記流路上に設けられた所定の機器内の流路に略周期的な化学的環境変動を与える水処理方法。
【請求項９】
前記化学的環境変動が、前記所定の機器内の流路における水のｐＨの上下動である請求項８に記載の水処理方法。
【請求項１０】
前記ｐＨの上下動の振幅が、所定の基準値の±０．０５ないし±０．３である請求項９に記載の水処理方法。
【請求項１１】
前記ｐＨの上下動の周期が、５分以上１時間以下である請求項９または請求項１０に記載の水処理方法。
【請求項１２】
前記ｐＨの上下動が、前記所定の機器の上流側近傍または前記所定の機器内の流路に、注入量を略周期的に変動させながら揮発性塩基を注入して行われる請求項９から請求項１１のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の水処理方法であって、前記蒸気プラントが、前記所定の機器の上流側流路から分岐し該機器の下流側流路で合流する少なくとも１つの分岐流路を有し、該分岐流路上には前記所定の機器と同種の機器が並列に設けられ、
前記同種の機器の上流側近傍または前記同種の機器内の前記分岐流路に、前記所定の機器に対する前記注入量の変動と略逆位相となるように、注入量を略周期的に変動させながら揮発性塩基を注入する水処理方法。
【請求項１４】
前記所定の機器が前記給水装置である請求項１から請求項１３のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項１５】
熱源からの熱によって水蒸気を発生させる蒸気発生器と、該蒸気発生器からの水蒸気により作動する蒸気タービンと、該蒸気タービンから排気された水蒸気を凝縮して復水する復水器と、該復水器で凝縮された復水を前記蒸気発生器に送給する給水装置と、前記蒸気発生器、蒸気タービン、復水器および給水装置を順次連絡して循環する流路とを備えた蒸気プラントの水処理方法において、
前記給水装置が、うず巻室と該うず巻室内に回転自在に配設された略円盤状の羽根車とを備え、前記羽根車が回転する際の遠心力により、前記うず巻室外部から前記羽根車の中心部に導入された水を、前記羽根車の外周から前記うず巻室外部へ送出する遠心ポンプであって、
該遠心ポンプの稼働中に、前記羽根車の水を導入する側の面に対して反対側の面と前記うず巻室内面との間隙に、化学的環境変化を与える水処理方法。
【請求項１６】
前記化学的環境変化が、前記間隙における水のｐＨの上昇である請求項１５に記載の水処理方法。
【請求項１７】
前記ｐＨの上昇により、前記間隙における水のｐＨを７以上１２以下とする請求項１６に記載の水処理方法。
【請求項１８】
前記ｐＨの上昇が、前記間隙に揮発性塩基を注入して行われる請求項１６または請求項１７に記載の水処理方法。
【請求項１９】
前記化学的環境変化が、前記間隙における水のｐＨの下降である請求項１５に記載の水処理方法。
【請求項２０】
前記ｐＨの下降により、前記間隙における水のｐＨを５以上９以下とする請求項１９に記載の水処理方法。
【請求項２１】
前記ｐＨの下降が、前記間隙に酸を注入して行われる請求項１９または請求項２０に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力または火力発電等において用いられる蒸気プラントの水処理方法に関する。特に本発明は、蒸気プラントの循環系統の流路上に設けられ、スケール付着が問題となる、給水ポンプ、ドレンポンプ、給水ブースターポンプ、ヒータ、オリフィス、制御弁等の機器へのスケール付着を防止するための、蒸気プラントの水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば火力発電用蒸気プラントの貫流ボイラ等においては、給水の水質がきれいになるほど蒸発管内面のスケール性状は、波状スケールを生成する傾向があり、この波状スケールは、貫流ボイラの貫流ロスの増加を引き起す原因となる。
【０００３】
このような波状スケールを水処理により低減する方法として、２次系給水中のヒドラジン濃度を上げる方法（特許文献１参照）、火力プラントのエコノマイザー入口でヒドラジンを注入する方法（特許文献２参照）及び給水中に酸素、オゾン、過酸化水素などの酸化剤を注入する方法（特許文献３および特許文献４参照）等が提案されている。
【０００４】
これらの方法は、水処理によって循環系統の循環水への鉄の溶出を抑え、ボイラ内への鉄分の持ち込み量を減らしてスケール量自体を減少させることによって、原子力あるいは火力発電用蒸気プラントのボイラにおけるスケール付着によってもたらされる問題を解決しようとする方法である。
【０００５】
例として、特許文献４に開示された従来の火力発電プラントの水処理方法について図６を参照して説明する。図６は火力発電プラントにおける蒸気プラントの一例を示すフロー図である。図６において、１は復水器、２は低圧ヒータ、３は脱気器、４は給水ポンプ、５は給水流量計、６は高圧ヒータ、７はエコノマイザ、８はボイラ、９はタービン、１０はアンモニア注入装置、１１はヒドラジン注入装置、１２はアンモニア注入装置１０の薬注ポンプ注入量を制御するための電気伝導度計、１３はヒドラジン注入装置１１の薬注ポンプ注入量を制御するためのヒドラジン分析計である。
【０００６】
上記の構成において、まず、循環系統の循環水−蒸気の挙動を説明する。
復水器１に導入されたタービン９からの蒸気は凝縮されて復水となり、この復水がそれから低圧ヒータ２で予熱された後、脱気器３にて脱気され、更に高圧ヒータ６及びエコノマイザ７で予熱された後、ボイラ８に給水され、加熱されて蒸気となる。この蒸気は、それから、タービン９に導入されてタービン９を駆動し、図示してない発電機を駆動する。そして、タービン９を出た蒸気は復水器１に入って凝縮されて水に戻り、また前述したサイクルを操り返す。
【０００７】
次に、この循環系統における循環水の水処理方法について説明する。
【０００８】
火力発電プラントを構成する上記の諸機器及びこれら機器を連結する配管は主に鉄鋼材料が使用されており、その鉄鋼表面に形成する酸化鉄の循環水中への溶出を抑制するために、脱気器３の入口側配管に設置されている電気伝導度計１２の値によって、復水器１の出口側配管に連結されているアンモニア注入装置１０からアンモニア溶液を定常的に注入し、循環水のｐＨを通常９．０〜９．５に調節している。また同時に、循環水の説酸素を目的として、エコノマイザ７の入口給水に残留するヒドラジン濃度を従来は１０μｇ／ｌ以上、一般には１０〜１００μｇ／ｌの濃度範囲内に保持するため、復水器ｌの出口側配管に設置されているヒドラジン注入装置１１によってヒドラジンを循環水に注入する。
【０００９】
このヒドラジン注入量の調節は、給水ポンプ４の吐出側配管に設置されている給水流量計５の検出値による給水流量比例や、エコノマイザ７入口側のヒドラジン分析計１３の検出値で行われる。
【特許文献１】特開昭６１−２３１３０６号公報
【特許文献２】特開平２−２８０８９０号公報
【特許文献３】特開昭６１−２３１３０７号公報
【特許文献４】特開昭６３−１５００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来の蒸気プラントの水処理方法は、主に蒸気発生器（ボイラ）内部におけるスケール付着を抑制することを目的としており、蒸気プラントの循環系統において循環水の流路上の他の部分におけるスケール付着の抑制を主眼とするものではなかった。このため、例えば、蒸気発生器では蒸気通気穴部に突起状または波状のスケールが付着することによる差圧の上昇、流量計ではオリフィスやノズル部の流水面に波状スケールが付着することによる差圧の上昇、給水加熱器では細管内表面への波状スケール付着による差圧上昇、給水ポンプではインペラ部に波状スケールが付着し、駆動蒸気量の上昇または駆動モーターの電流値の上昇などの問題があった。
また、上記特許文献１および特許文献２に開示された方法ではヒドラジンが用いられているが、ヒドラジンは高価であるとともにヒドラジンの環境への影響に対する関心の高まりから、近年その使用量をなるべく抑えたいという要請がある。
一方、上記特許文献３および特許文献４に開示された方法では酸化剤が用いられているが、給水中に酸化剤を注入する場合、２次系機器の耐久性を向上するための措置が別途必要となるので、現状では原子力プラントへの適用は困難である。
また、給水ポンプに用いられる遠心ポンプにおいては、羽根車の水を導入する側の面に対して反対側の面とうず巻室内面との間隙の水が外部に流出しにくいため、水が滞留してしまい、この間隙に滞留した水と接する羽根車の面にスケールを生じやすく、このようなスケールが遠心ポンプの効率低下の原因となっていた。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、原子力または火力発電等において用いられる蒸気プラントにおいて、ヒドラジン等の薬剤の使用量をなるべく抑えて、特定の機器内におけるスケールの付着を防止することにより、スケール付着に起因する上記諸問題を解決する蒸気プラントの水処理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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の蒸気プラントの水処理方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる蒸気プラントの水処理方法は、熱源からの熱によって水蒸気を発生させる蒸気発生器と、該蒸気発生器からの水蒸気により作動する蒸気タービンと、該蒸気タービンから排気された水蒸気を凝縮して復水する復水器と、該復水器で凝縮された復水を前記蒸気発生器に送給する給水装置と、前記蒸気発生器、蒸気タービン、復水器および給水装置を順次連絡して循環する流路とを備えた蒸気プラントの水処理方法において、前記蒸気プラントの稼働中に、前記流路上に設けられた所定の機器内の流路に一時的な化学的環境変化を与える水処理方法である。
【００１３】
この蒸気プラントの水処理方法によれば、スケール付着防止の対象となる所定の機器内の流路に上述のような一時的な化学的環境変化を与えることにより、蒸気プラントの所定の機器内部の流路を流通する水に化学的な衝撃が与えられる。これにより、前記所定の機器内部に付着するスケールを、少量の薬剤の使用により防止することができる。
【００１４】
また、本発明にかかる蒸気プラントの水処理方法は、熱源からの熱によって水蒸気を発生させる蒸気発生器と、該蒸気発生器からの水蒸気により作動する蒸気タービンと、該蒸気タービンから排気された水蒸気を凝縮して復水する復水器と、該復水器で凝縮された復水を前記蒸気発生器に送給する給水装置と、前記蒸気発生器、蒸気タービン、復水器および給水装置を順次連絡して循環する流路とを備えた蒸気プラントの水処理方法において、前記蒸気プラントの稼働中に、前記流路上に設けられた所定の機器内の流路に略周期的な化学的環境変動を与える水処理方法であってもよい。
【００１５】
この蒸気プラントの水処理方法によれば、スケール付着防止の対象となる所定の機器内の流路に上述のような略周期的な化学的環境変動を与えることにより、蒸気プラントの所定の機器内部の流路を流通する水に化学的な振動が与えられる。これにより、前記所定の機器内部に付着するスケールを、少量の薬剤の使用により防止することができる。
【００１６】
また、本発明にかかる蒸気プラントの水処理方法は、熱源からの熱によって水蒸気を発生させる蒸気発生器と、該蒸気発生器からの水蒸気により作動する蒸気タービンと、該蒸気タービンから排気された水蒸気を凝縮して復水する復水器と、該復水器で凝縮された復水を前記蒸気発生器に送給する給水装置と、前記蒸気発生器、蒸気タービン、復水器および給水装置を順次連絡して循環する流路とを備えた蒸気プラントの水処理方法において、前記給水装置が、うず巻室と該うず巻室内に回転自在に配設された略円盤状の羽根車とを備え、前記羽根車が回転する際の遠心力により、前記うず巻室外部から前記羽根車の中心部に導入された水を、前記羽根車の外周から前記うず巻室外部へ送出する遠心ポンプであって、該遠心ポンプの稼働中に、前記羽根車の水を導入する側の面に対して反対側の面と前記うず巻室内面との間隙に、化学的環境変化を与える水処理方法であってもよい。
【００１７】
この蒸気プラントの水処理方法によれば、前記羽根車の水を導入する側の面に対して反対側の面と前記うず巻室内面との間隙の水は滞留しているため、前記化学的環境変化を与えるための薬剤を注入し続ける必要が無く、少量の薬剤注入によってスケール付着の防止が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、原子力または火力発電等において用いられる蒸気プラントにおいて、ヒドラジン等の薬剤の使用量を抑えつつ、特定の機器内におけるスケールの付着を防止することにより、スケール付着に起因する蒸気プラント稼働時の諸問題が解決された蒸気プラントの水処理方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の蒸気プラントの水処理方法にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。なお、上記「背景技術」において図６を用いて説明した蒸気プラントの構成要素と同様の構成要素については、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態にかかる蒸気プラントの水処理方法について、図１および図２を用いて説明する。
図１は、第１実施形態にかかる水処理方法の処理対象となる蒸気プラントの一例を示すフロー図である。
【００２１】
第１実施形態にかかる蒸気プラントの水処理方法は、熱源からの熱によって水蒸気を発生させるボイラ８と、このボイラ８からの水蒸気により作動する蒸気タービン９と、この蒸気タービン９から排気された水蒸気を凝縮して復水する復水器１と、この復水器１で凝縮された復水を前記ボイラ８に送給する給水ポンプ（給水装置）４と、前記ボイラ８、蒸気タービン９、復水器１および給水ポンプ４を順次連絡して循環する流路２１とを備えた蒸気プラントの水処理を行う方法である。また、この蒸気プラントにおいては、復水器１から給水ポンプ４にかけての流路２１上に、上流側から順に低圧ヒータ２および脱気器３が順次設けられ、給水ポンプ４からボイラ８にかけての流路２１上に高圧ヒータ６が設けられている。
【００２２】
上記「所定の機器」とは、蒸気プラントにおいてスケールの付着が問題となる機器とすることができる。本実施形態の実施例においては、「所定の機器」が給水ポンプ４の場合について説明するが、本発明において「所定の機器」は給水ポンプ４に限定されず、蒸気プラントにおいて給水ポンプと同様の原理でスケール付着が問題となる機器、例えば、ドレンポンプ、給水ブースターポンプ、ヒータ、オリフィス、制御弁等であってもよい。
【００２３】
本実施形態の蒸気プラントの水処理方法においては、前記蒸気プラントの稼働中に、前記流路２１上に設けられた所定の機器内の流路に一時的な化学的環境変化が与えられる。
【００２４】
このような一時的な化学的環境変化を与えることにより、蒸気プラントの所定の機器内部の流路を流通する水に化学的な衝撃が与えられる。これにより、前記所定の機器内部に付着するスケールを、少量の薬剤の使用により防止することができる。
【００２５】
前記化学的環境変化は、前記所定の機器内の流路における水のｐＨの上昇とすることができる。
すなわち、例えば前記所定の機器が給水ポンプ４である場合は、給水ポンプ４内を流れる水に対し、ｐＨの一時的な上昇が与えられる。
【００２６】
前記ｐＨの上昇幅は、０．１以上１．０以下とすることが好ましい。このｐＨの上昇幅が０．１未満では、十分なスケール付着防止効果が得られないので好ましくない。また、このｐＨの上昇幅が１．０以上では、水のアルカリ性が強くなりすぎ、腐食を引き起こすおそれがあるので好ましくない。特に好ましいｐＨの上昇幅は、０．３以上０．７以下である。
なお、本発明は前記ｐＨの一時的上昇の前のｐＨによっては限定されず、一時的上昇の前のｐＨは通常の蒸気プラントの運転時におけるｐＨとすることができるが、例えば前記所定の機器が給水ポンプ４である場合は、一時的上昇の前のｐＨは約ｐＨ９．３とすることができる。
【００２７】
前記ｐＨの上昇は、前記所定の機器の上流側近傍または前記所定の機器内の流路に所定の薬剤を一時的に注入して行うことができる。
あるいは、前記ｐＨの上昇は、前記所定の機器の上流側近傍または前記所定の機器内の流路に所定の薬剤を定常的に注入している状態において、この注入量を一時的に増加して行ってもよい。
【００２８】
前記薬剤の注入方法は特に限定されないが、例えば、図示しない薬剤タンクに貯えられた薬剤を、薬剤注入用ポンプ２５を介して前記所定の機器（給水ポンプ４）の上流側近傍または前記所定の機器内の流路２１に送給することによって行うことができる。薬剤の注入量の調節は、例えば薬剤注入用ポンプ２５の駆動電圧を調節して行うか、薬剤注入用ポンプ２５の出口に図示しない弁を設けて、その弁の開度を調節して行うことができる。あるいは、それぞれ濃度の異なる薬剤を貯えた複数の薬剤タンクを用意し、これらを切り替えることにより薬剤の注入量を調節してもよい。
【００２９】
上記薬剤としては、揮発性塩基を好適に用いることができる。揮発性塩基としては、蒸気プラントの水処理において一般的に用いられているものを使用することができ、例えば、アンモニア、エタノールアミン、モルフォリン等を好適に使用することができ、特にアンモニアを好適に使用することができる。
【００３０】
図２は、本実施形態の蒸気プラントの流路２１における水のｐＨの変化の例を模式的に示したグラフであり、図２（ａ）は給水ポンプ４の上流側入口近傍の薬剤注入箇所の流路２１におけるｐＨの変化を表し、図２（ｂ）は給水ポンプ４中の流路２１におけるｐＨの変化を表している。図２（ａ）および図２（ｂ）のいずれにおいても、横軸は時間（任意単位）を表し、縦軸はｐＨ（任意単位）を表している。
図２（ａ）に示したとおり、給水ポンプ４の上流側入口近傍の薬剤注入箇所の流路２１においては、薬剤の注入量を急激に上下させることにより水のｐＨを矩形上にさせることができる。しかし、注入された薬剤は、この注入箇所から給水ポンプ４までの流路２１において徐々に水と混合されるため、給水ポンプ４中の流路２１においては、図２（ｂ）に示したとおり、水のｐＨの変化は平坦化される。従って、十分なスケール付着防止効果を得るためには、スケール付着防止の対象となる所定の機器（給水ポンプ４）の上流側のできるだけ近傍または前記所定の機器内の流路２１に薬剤を注入することが好ましい。
【００３１】
本実施形態において給水ポンプ４内の流路に一時的な化学的環境変化を与えるタイミングとしては、例えば１時間以上１ヶ月以下程度の一定間隔で上記化学的環境変化を与えてもよい。あるいは、上記給水ポンプ４の駆動力を監視しておき、駆動力が所定のいき値以下まで下がったときに上記化学的環境変化を与えてもよい。あるいは、上記給水ポンプ４の下流側（図１においては、高圧ヒータ６の下流側）にｐＨメータ２６を設けてｐＨを監視しておき、このｐＨが所定のいき値以下まで下がったときに上記化学的環境変化を与えてもよい。
【００３２】
なお、本実施形態においては、化学的環境変化としてｐＨの上昇を与える例について説明したが、本発明の化学的環境変化はこれに限定されない。例えば、化学的環境変化として水の酸化還元電位を一時的に変化させることにより鉄の溶解度を変化させてもよい。この場合は、薬剤としてヒドラジンまたは酸素等が用いられ、より一般的にはヒドラジンを用いることができる。
【００３３】
第２実施形態
以下、本発明の第２実施形態にかかる蒸気プラントの水処理方法について説明する。なお、本実施形態の水処理方法の対象となる蒸気プラントの構成は、図１に示した第１実施形態の水処理方法の対象となる蒸気プラントと同様であるので、本実施形態についても図１を参照して説明し、共通の構成要素についての説明は省略する。
【００３４】
本実施形態の蒸気プラントの水処理方法においては、前記蒸気プラントの稼働中に、前記流路２１上に設けられた所定の機器内の流路に略周期的な化学的環境変動が与えられる。
【００３５】
本実施形態において、上記「所定の機器」とは、第１実施形態と同様に、蒸気プラントにおいてスケールの付着が問題となる機器とすることができる。本実施形態の実施例においては、「所定の機器」が給水ポンプ４の場合について説明するが、本発明において「所定の機器」は給水ポンプ４に限定されず、蒸気プラントにおいて給水ポンプと同様の原理でスケール付着が問題となる機器、例えば、ドレンポンプ、給水ブースターポンプ、ヒータ、オリフィス、制御弁等であってもよい。
【００３６】
このような一時的な化学的環境変動を与えることにより、蒸気プラントの所定の機器内部の流路を流通する水に化学的な振動が与えられる。これにより、前記所定の機器内部に付着するスケールを、少量の薬剤の使用により防止することができる。
【００３７】
前記化学的環境変動は、前記所定の機器内の流路における水のｐＨの上下動とすることができる。
すなわち、例えば前記所定の機器が給水ポンプ４である場合は、給水ポンプ４内を流れる水に対し、ｐＨの略周期的な上下動が与えられる。
【００３８】
前記ｐＨの上下動の振幅は、所定の基準値の±０．０５ないし±０．３とすることが好ましい。このｐＨの振幅が±０．０５より狭いと、十分なスケール付着防止効果が得られないので好ましくない。また、このｐＨの振幅が±０．３より広いと、流路２１の耐久性能上、好ましくない。特に好ましいｐＨの振幅は、所定の基準値の約±０．１である。
なお、本発明は前記「所定の基準値」では限定されず、「所定の基準値」は通常の蒸気プラントの運転時におけるｐＨとすることができるが、例えば前記所定の機器が給水ポンプ４である場合は、前記「所定の基準値」は約ｐＨ９．３とすることができる。
【００３９】
前記ｐＨの上下動の周期は、５分以上１時間以下とすることが好ましい。この周期が５分未満では、スケール付着防止の対象部分では上下動が平均化され、効果が小さくなるので好ましくない。また、この周期が１時間を超えると、蒸気プラント全体でもｐＨの上下動が与えられるので好ましくない。周期が１時間より十分に小さければ、注入箇所でｐＨを重点的に上下動させることができる。
【００４０】
前記ｐＨの上下動は、前記所定の機器の上流側近傍または前記所定の機器内の流路に、注入量を略周期的に変動させながら所定の薬剤を注入して行うことができる。
前記薬剤の注入方法は特に限定されないが、例えば、図示しない薬剤タンクに貯えられた薬剤を、薬剤注入用ポンプ２５を介して前記所定の機器（給水ポンプ４）の上流側近傍または前記所定の機器内の流路２１に送給することによって行うことができる。薬剤の注入量の調節は、例えば薬剤注入用ポンプ２５の駆動電圧を調節して行うか、薬剤注入用ポンプ２５の出口に図示しない弁を設けて、その弁の開度を調節して行うことができる。
【００４１】
上記薬剤としては、揮発性塩基を好適に用いることができる。揮発性塩基としては、蒸気プラントの水処理において一般的に用いられているものを使用することができ、例えば、アンモニア、エタノールアミン、モルフォリン等を好適に使用することができ、特にアンモニアを好適に使用することができる。
なお、揮発性塩基はｐＨを上昇させる薬剤であるが、蒸気プラントの稼働中は、揮発性塩基の注入を停止するかもしくは注入量を少量にすれば流路２１中の水のｐＨは徐々に下降するので、ｐＨを下降させるための薬剤は特に用いなくてもよい。
第１実施形態で説明した理由と同様に、本実施形態においても、十分なスケール付着防止効果を得るためには、スケール付着防止の対象となる所定の機器（給水ポンプ４）の上流側のできるだけ近傍または前記所定の機器内の流路２１に薬剤を注入することが好ましい。
【００４２】
第３実施形態
以下、本発明の第３実施形態にかかる蒸気プラントの水処理方法について、図３を用いて説明する。
図３は、第３実施形態にかかる水処理方法の処理対象となる蒸気プラントの一例を示すフロー図である。
なお、本実施形態の水処理方法の対象となる蒸気プラントの構成は、複数の給水ポンプ（第１の給水ポンプ４ａおよび第２の給水ポンプ４ｂ）を並設した他は、図１に示した第１実施形態および第２実施形態の水処理方法の対象となる蒸気プラントと同様であるので、共通の構成要素についての説明は省略する。
また、本実施形態において用いられる薬剤の種類も第１実施形態および第２実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００４３】
本実施形態の水処理方法の対象となる蒸気プラントは、前記第１実施形態または第２実施形態の水処理方法の処理対象となる蒸気プラントにおいて、前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）の上流側の流路２１から分岐し、この機器の下流側流路で再び合流する少なくとも１つの分岐流路２２を有し、この分岐流路上に前記所定の機器と同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）が並列に設けられた構成となっている。すなわち、本実施形態においては、スケール付着防止の対象となる複数の同種の機器（第１の給水ポンプ４ａ，第２の給水ポンプ４ｂ）が、並列に配置されている。
本実施形態の蒸気プラントの水処理方法は、これら複数の同種の機器を通過して合流した流路２１におけるｐＨを略一定に保ちながら、スケール付着防止の対象となる各機器の内部の流路２１，２２に第１実施形態と同様のｐＨの変化または第２実施形態と同様のｐＨの変動を与えるものである。
【００４４】
すなわち、本実施形態の蒸気プラントの水処理方法は、上記第１実施形態と同様に前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）の上流側近傍（例えば、図３の位置Ａ）または前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）内の流路２１に揮発性塩基を一時的に注入してｐＨを上昇させる際に、前記同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）の上流側近傍（例えば、図３の位置Ｂ）または前記同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）内の前記分岐流路２２に揮発性塩基を注入している状態において、前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）に対する注入量と略同量だけ前記同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）に対する前記揮発性塩基の注入量を減少させることによって行うことができる。
この方法によれば、前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）に対する揮発性塩基の注入と、前記同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）に対する揮発性塩基の注入とを交互に行うことにより、複数の同種の機器（第１の給水ポンプ４ａ，第２の給水ポンプ４ｂ）を通過して合流した流路２１におけるｐＨを略一定に保ちながら、これら複数の同種の機器内の流路におけるスケールの付着を防止することができる。
【００４５】
あるいは、本実施形態の蒸気プラントの水処理方法は、上記第１実施形態と同様に前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）の上流側近傍（例えば、図３の位置Ａ）または前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）内の流路２１に揮発性塩基を定常的に注入している状態において、この注入量を一時的に増加してｐＨを上昇させる際に、前記同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）の上流側近傍（例えば、図３の位置Ｂ）または前記同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）内の前記分岐流路２２に揮発性塩基を注入している状態から、前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）に対する注入量の増加分と略同量だけ前記同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）に対する前記揮発性塩基の注入量を減少させることによって行うことができる。
この方法によれば、前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）に対する揮発性塩基の注入量の増減と、前記同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）に対する揮発性塩基の注入量の増減とを交互に行うことにより、複数の同種の機器（第１の給水ポンプ４ａ，第２の給水ポンプ４ｂ）を通過して合流した流路２１におけるｐＨを略一定に保ちながら、これら複数の同種の機器内の流路におけるスケールの付着を防止することができる。
【００４６】
あるいは、本実施形態の蒸気プラントの水処理方法は、上記第２実施形態と同様に前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）の上流側近傍または前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）内の流路２１に、注入量を略周期的に変動させながら揮発性塩基を注入して、前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）内の流路２１において水のｐＨの略周期的な上下動を与える際に、前記同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）の上流側近傍または前記同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）内の前記分岐流路２２に、前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）に対する前記注入量の変動と略逆位相となるように、注入量を略周期的に変動させながら揮発性塩基を注入することによって行うことができる。
この方法によれば、前記所定の機器（第１の給水ポンプ４ａ）に対する揮発性塩基の注入量の増減と、前記同種の機器（第２の給水ポンプ４ｂ）に対する揮発性塩基の注入量の増減とを、互いに略逆位相の周期とすることにより、複数の同種の機器（第１の給水ポンプ４ａ，第２の給水ポンプ４ｂ）を通過して合流した流路２１におけるｐＨを略一定に保ちながら、これら複数の同種の機器内の流路におけるスケールの付着を防止することができる。
【００４７】
第４実施形態
以下、本発明の第４実施形態にかかる蒸気プラントの水処理方法について、図４および図５を用いて説明する。なお、本実施形態の水処理方法の処理対象となる蒸気プラントの一般的な構成は、第１実施形態および第２実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００４８】
本実施形態において、前記給水装置（図１における給水ポンプ４）は遠心ポンプ３１である。図４および図５は、遠心ポンプ３１の断面模式図であり、図４は後述の羽根車３３の回転軸方向から見た図、図５は羽根車３３の回転軸横方向から見た図である。この遠心ポンプ３１は、うず巻室３２とこのうず巻室３２内に回転自在に配設された略円盤状の羽根車３３とを備え、前記羽根車３３が回転する際の遠心力により、前記うず巻室３２外部から吸込管３４を介して前記羽根車３３の中心部に導入された水を、前記羽根車３３の外周から送出管３５を介して前記うず巻室３２外部へ送出するように構成されている。また、うず巻室３２の内部には、羽根車３３の外周に、水流を整えるための案内羽根３６が設けられていてもよい。
このような構成の遠心ポンプ３１においては、前記羽根車３３の水を導入する側の面に対して反対側の面と前記うず巻室３２内面との間隙４１の水は外部に流出しにくいため、水が滞留してしまい、この間隙４１に滞留した水と接する羽根車３３の面にスケール４２を生じやすい。このようなスケール４２は、遠心ポンプ３１の効率低下の原因となっていた。
【００４９】
本実施形態の蒸気プラントの水処理方法においては、この遠心ポンプ３１の稼働中に、前記羽根車３３の水を導入する側の面に対して反対側の面と前記うず巻室３２内面との間隙４１に、化学的環境変化を与えることにより水処理を行う。
本実施形態の蒸気プラントの水処理方法によれば、前記間隙４１の水は滞留しているので、前記化学的環境変化を与えるための薬剤を注入し続ける必要が無く、少量の薬剤注入によってスケール付着の防止が可能となる。
【００５０】
前記化学的環境変化を与えるために薬剤を注入する方法は特に限定されないが、例えば、図示しない薬剤タンクに貯えられた薬剤を、図示しない薬剤注入用ポンプを介して前記間隙４１に送給することによって行うことができる。前記間隙４１へ薬剤を注入するための注入箇所は、図５において符号Ｃで示すように、前記羽根車の水を導入する側の面に対して反対側の面と対向する前記うず巻室の壁に設けることができる。
薬剤の注入量の調節は、例えば薬剤注入用ポンプの駆動電圧を調節して行うか、薬剤注入用ポンプの出口に図示しない弁を設けて、その弁の開度を調節して行うことができる。
【００５１】
本実施形態において、前記化学的環境変化は、前記間隙における水のｐＨの上昇とすることができる。
前記間隙における水のｐＨを上昇させることにより、溶解鉄の濃度が減少し、スケールの付着が防止される。
【００５２】
この場合、前記ｐＨの上昇により、前記間隙における水のｐＨを７以上１２以下とすることが好ましく、９．５以上１１以下とすることがより好ましい。この間隙における水のｐＨが７未満では、十分なスケール付着防止効果が得られないので好ましくない。また、この間隙における水のｐＨが１２を超えると、水のアルカリ性が強くなりすぎ、腐食を引き起こすおそれがあるので好ましくない。
【００５３】
前記ｐＨの上昇は、前記間隙に揮発性塩基を注入して行うことができる。揮発性塩基としては、上記第１実施形態で示したものと同様のものを用いることができる。
【００５４】
また、本実施形態において、前記化学的環境変化は、前記間隙における水のｐＨの下降としてもよい。
前記間隙における水のｐＨを下降させることにより、溶解鉄の濃度は若干上昇するが、鉄の溶解度も上昇するため、可溶分が生じる。これにより、スケールを溶解できるため、スケール付着を防止できる。
【００５５】
この場合、前記ｐＨの下降により、前記間隙における水のｐＨを５以上９以下とすることが好ましく、７以上８．５以下とすることがより好ましい。この間隙における水のｐＨが５未満では、腐食を引き起こすので好ましくない。また、この間隙における水のｐＨが９を超えると、十分なスケール付着防止効果が得られないので好ましくない。
【００５６】
前記ｐＨの下降は、前記間隙に酸を注入して行うことができる。酸としては、蒸気プラントの水処理において一般的に用いられている酸を使用することができ、例えば、二酸化炭素、ギ酸、酢酸、シュウ酸等を好適に使用することができる。
【００５７】
以上、本発明の蒸気プラントの水処理方法の各実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に記載した機器のみからなる蒸気プラントの水処理方法に限定されず、他の機器を備えた蒸気プラントにも適用可能である。また、本発明は蒸気プラントの用途によっても限定されず、例えば、火力発電用または原子力発電用の蒸気プラントに適用することができる。
【００５８】
以下、実施例により本発明の蒸気プラントの水処理方法をさらに詳細に説明する。
（実施例１）
上記第１実施形態に従って、蒸気プラントの水処理を行い、給水ポンプ４におけるスケール付着の防止効果を調べた。
【００５９】
蒸気プラントの通常運転時は、復水器１と低圧ヒータ２の間にアンモニア等の薬品を注入してｐＨを約９．３に制御した。蒸気プラントの運転を継続しながら、図示しない薬剤タンクに貯えられたアンモニアを、薬剤注入用ポンプ２５を介して給水ポンプ４の上流側近傍の流路２１に一時的に注入し、給水ポンプ４内の流路２１におけるｐＨを約０．３上昇させた。ｐＨが元に戻ったら、同様にアンモニアを注入する操作を繰り返した。
ここで、「一時的」な注入とは、例えば６０分毎に１分ないし１０分の注入を行ったり、長い場合では、１ヶ月毎に数時間の注入を行う場合を含む。また、給水ポンプ４の運転状況を監視し、給水ポンプ４の効率低下の兆候が見られたときに一時的な注入を実施する場合も含む。
【００６０】
従来の蒸気プラントの運転方法では、１年間の運転で、給水ポンプ４内へのスケールの付着により給水ポンプ４の効率が約３０％低下したが、本実施例の方法では、蒸気プラントの１年間の運転で、給水ポンプ４の効率の低下を約１５％に抑えることができた。
【００６１】
（実施例２）
上記第２実施形態に従って、蒸気プラントの水処理を行い、給水ポンプ４におけるスケール付着の防止効果を調べた。
【００６２】
給水ポンプ４の入口付近にアンモニア等の薬品を注入して、ｐＨの基準値を約９．３に制御した。蒸気プラントの運転を継続しながら、給水ポンプ４内の流路２１におけるｐＨが前記基準値の−０．１以上＋０．１以下の範囲で略周期的に変動するように、図示しない薬剤タンクに貯えられたアンモニアを、薬剤注入用ポンプ２５を介して給水ポンプ４の上流側近傍の流路２１に注入量を変動させながら注入した。ｐＨの変動の周期は、約１０分とした。
スケールは徐々に成長するが、表層は非常に不安定である。このため、給水ポンプ４付近のみｐＨを下げると、スケールが溶解するので、成長した表層スケールを除去でき、スケール成長を阻害できる。なお、常にｐＨを下げ続けると、プラント全体のｐＨが下がるため、ｐＨを変動させることが必要である。
【００６３】
本実施例の方法では、蒸気プラントの１年間での運転で、給水ポンプ４の効率の低下を約１０％に抑えることができた。
【００６４】
（実施例３）
上記第３実施形態に従って、蒸気プラントの水処理を行い、給水ポンプ４ａ，４ｂにおけるスケール付着の防止効果を調べた。
【００６５】
第１の給水ポンプ４ａの上流側近傍の流路２１の位置Ａと、第２の給水ポンプ４ｂの上流側近傍の流路２２の位置Ｂから交互にアンモニアを注入した。位置Ａからの注入量と位置Ｂからの注入量の合計量が常に一定となるようにすることにより、第１の給水ポンプ４ａの下流側の流路２１と第２の給水ポンプ４ｂの下流側の流路２２との合流位置でのｐＨは、約９．３で一定となるようにした。
【００６６】
本実施例の方法では、蒸気プラントの１年間の運転で、第１の給水ポンプ４ａおよび第２の給水ポンプ４ｂの効率の低下を約１０％に抑えることができた。
【００６７】
（実施例４）
上記第４実施形態に従って、蒸気プラントの水処理を行い、遠心ポンプ３１におけるスケール付着の防止効果を調べた。
【００６８】
遠心ポンプ３１の稼働中に、羽根車３３の水を導入する側の面に対して反対側の面と前記うず巻室３２内面との間隙４１に、図中の位置Ｃからアンモニアを注入して、間隙４１における水のｐＨを、通常運転におけるｐＨである約９．３から約１０まで上昇させ、運転を継続した。
【００６９】
本実施例の方法では、蒸気プラントの１年間での運転で、遠心ポンプ３１の効率の低下を約２０％に抑えることができた。
【００７０】
（実施例５）
上記第４実施形態に従って、蒸気プラントの水処理を行い、遠心ポンプ３１におけるスケール付着の防止効果を調べた。
【００７１】
遠心ポンプ３１の稼働中に、羽根車３３の水を導入する側の面に対して反対側の面と前記うず巻室３２内面との間隙４１に、図中の位置Ｃから酢酸を注入して、間隙４１における水のｐＨを、通常運転におけるｐＨである約９．３から約８．５まで下降させ、運転を継続した。
【００７２】
本実施例の方法では、蒸気プラントの１年間での運転で、遠心ポンプ３１の効率の低下を約２０％に抑えることができた。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１実施形態および第２実施形態にかかる水処理方法の処理対象となる蒸気プラントの一例を示すフロー図である。
【図２】第１実施形態の蒸気プラントの流路における水のｐＨの変化の例を模式的に示したグラフであり、（ａ）は薬剤注入箇所におけるｐＨの変化を表し、（ｂ）は給水ポンプ中におけるｐＨの変化を表す。
【図３】第３実施形態にかかる水処理方法の処理対象となる蒸気プラントの一例を示すフロー図である。
【図４】遠心ポンプを羽根車の回転軸方向から見た断面模式図である。
【図５】遠心ポンプを羽根車の回転軸横方向から見た断面模式図である。
【図６】火力発電プラントにおける蒸気プラントの一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  復水器
２  低圧ヒータ
３  脱気器
給水ポンプ（所定の機器、給水装置）４
４ａ  第１の給水ポンプ（所定の機器、給水装置）
４ｂ  第２の給水ポンプ（同種の機器、給水装置）
６  高圧ヒータ
８  ボイラ（蒸気発生器）
９  蒸気タービン
２１  流路
２２  分岐流路
２５  薬剤注入用ポンプ
２６  ｐＨメータ
３１  遠心ポンプ
３２  うず巻室
３３  羽根車
３４  吸込管
３５  送出管
３６  案内羽根
４１  間隙
４２  スケール
Ａ  注入位置
Ｂ  注入位置
Ｃ  注入位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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