(57)【要約】  【課題】  薬液の注入量範囲を広くとることのできる薬注装置を提供する。  【解決手段】  薬注装置１０は、主液の流量を検出して流量信号を発する主液流量計１１と、比較的に大吐出量の流量可変薬注ポンプ（大流量ポンプ）２２と、比較的に小吐出量の流量可変薬注ポンプ（小流量ポンプ）３２と、主液流量計１１の発する流量信号を受けて大吐出量ポンプ２２及び小吐出量ポンプ３２に吐出流量信号を与える制御部１２を備える。主液流量が比較的大の領域では大流量ポンプ２２を運転して薬注し、主液流量が比較的小の領域では小流量ポンプ３２を運転して薬注して薬注する。【選択図】  図１
2007209864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主液の液流中に薬液を注入する薬注装置であって、
主液の流量を検出して流量信号を発する主液流量計と、
比較的に大吐出量の流量可変薬注ポンプ（大流量ポンプ）と、
比較的に小吐出量の流量可変薬注ポンプ（小流量ポンプ）と、
前記主液流量計の発する流量信号を受けて前記大吐出量ポンプ及び小吐出量ポンプに吐出流量信号を与える制御部と、
を備え、
前記主液流量が比較的大の領域では前記大流量ポンプを運転して薬注し、
前記主液流量が比較的小の領域では前記小流量ポンプを運転して薬注して薬注することを特徴とする薬注装置。
【請求項２】
前記大流量ポンプがプランジャーポンプであり、
前記小流量ポンプがソレノイド駆動ポンプであることを特徴とする請求項１記載の薬注装置。
【請求項３】
前記大容量及び／又は小容量ポンプが備えられた薬液供給流路の途中から前記薬液が貯蔵されるタンクに戻る、エア抜き用の戻り流路を有することを特徴とする請求項１又は２記載の薬注装置。
【請求項４】
主液と薬液との混合液の液質を検出して信号を発する液質測定器をさらに備え、該液質測定器で計測された液質に基づいて前記ポンプの性能のチェック及び前記ポンプの運転の調整を行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の薬注装置。
【請求項５】
前記主液が発電所ボイラー用の補給水であり、前記薬液が該補給水の水質をコントロールするための薬液であることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の薬注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主液の液流中に薬液を注入する薬注装置に関する。特には、発電所用のボイラー給水系統において、ボイラーへの補給水にｐＨ調整などの水質コントロール用の薬液を注入する薬注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所のボイラー給水系には、給水にｐＨ調整剤（アミンなど）などの薬液を注入して水質をコントロールする薬注装置が備えられている。このような薬注装置においては、給水流路に、薬液タンクから延びる薬液流路が接続している。そして、薬液タンクからポンプで薬液を汲み上げ、薬液流路を通して給水流路に薬液を注入する。
【０００３】
ｐＨ調整剤などの薬液の必要添加量は、補給水量に応じて変化する。従来使用されている中高圧ボイラーでは、補給水比率が５０〜１００％程度で安定していたため、一般的なプランジャー式の定量ポンプを使用し、最適な水質となるように添加量を調整していた。
【０００４】
ところで、近年では、産業構造の変化に伴い、ボイラーのデマンド（稼動要求）が昼夜間で大きく異なってきた。例えば、ボイラー発生蒸気量が昼間で１００％、夜間で３０％と、差が極端に大きい場合もある。これにより、ボイラーのドレンの回収状況によっては、補給水量が昼夜間で１００〜１０％と差が大きくなる場合もある。
【０００５】
前述のように、補給水量の変動が大きい場合、補給水量に比例した薬液注入が必要になるため、補給水量の差が大きくなって、例えば、薬液の最大添加量が最小添加量の５倍を超えるような場合は、１台のポンプではそのような汲み上げ量の変動に対応できない。例えば、インバータ制御では２０〜１００％での制御が限界である。そこで、本来２０％未満に添加量を下げなければならない場合に、下限である２０％での薬液注入を続けると過剰注入となってしまい、ボイラー給水の水質が変動する。このような場合に、小添加量範囲ではポンプをＯＮ−ＯＦＦ運転して間欠注入することが考えられる。しかし、発電所ボイラーで一般的に使用されているモータ駆動のプランジャー式のポンプでは、ポンプを安定に運転するために、ＯＮ−ＯＦＦインターバルを３０秒以上とする必要がある。このようにインターバルが大きくなると水質の変動が大きくなりやすいという問題がある。
【０００６】
さらに、１台のポンプでインバータ制御とプランジャーの可変ストロークを組み合わせて小容量域に対応する方法も知られているが、可変ストロークが可能なポンプは一般には高価で、構造も複雑であり、経済性・メンテナンス性の点で問題がある。
【０００７】
ところで、濁水処理システム等においては、ポンプを２台使用して薬品を添加するという提案がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。しかし、これらの文献に記されている濁水処理システムにおいては、２台のポンプは異なる薬液を注入するために使用されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２９９７０６
【特許文献２】特開平１０−９９６０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、薬液の注入量範囲を広くとることのできる薬注装置を提供することを目的とする。特には、補給水流量が少ないときにも薬液を補給水量にほぼ比例して注入できる、発電所ボイラー用の薬注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】
【００１０】
本発明の薬注装置は、  主液の液流中に薬液を注入する薬注装置であって、  主液の流量を検出して流量信号を発する主液流量計と、  比較的に大吐出量の流量可変薬注ポンプ（大流量ポンプ）と、  比較的に小吐出量の流量可変薬注ポンプ（小流量ポンプ）と、  前記主液流量計の発する流量信号を受けて前記大吐出量ポンプ及び小吐出量ポンプに吐出流量信号を与える制御部と、を備え、  前記主液流量が比較的大の領域では前記大流量ポンプを運転して薬注し、  前記主液流量が比較的小の領域では前記小流量ポンプを運転して薬注して薬注することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、流量計で検知された流量に対して、薬液の要求注入量が比較的大（例えば、最大で１００とした場合、要求量が約２０〜１００）の場合は、大容量ポンプを稼動させて薬液を注入し、薬液の要求注入量が比較的小（例えば、約１〜２０）の場合は、小容量ポンプを稼動させて薬液を注入する。このように容量の異なる２種類のポンプを使用することにより、薬注量の高精度のコントロールを行える注入量範囲を広くとることができる。
【００１２】
本発明においては、  前記大流量ポンプがプランジャーポンプであり、  前記小流量ポンプがソレノイド駆動ポンプであることとすれば、薬液の注入量の大小に応じて適切なポンプを選定できる。
【００１３】
本発明においては、  前記大容量及び／又は小容量ポンプが備えられた薬液供給流路の途中から前記薬液が貯蔵されるタンクに戻る、エア抜き用の戻り流路を有することが好ましい。
【００１４】
この場合、大小のポンプの切り替えの際に、起動させるポンプ側の戻り流路と薬液供給流路内に薬液を循環させることができる。これにより薬液が背圧がない状態（主液供給流路の圧力が薬液供給流路のポンプの吐出側にかかっていない状態）で吐出され、エア抜きされる。このため、ポンプが切り替わった際も、薬液を安定して補給水流路に注入できる。
【００１５】
本発明においては、  主液と薬液との混合液の液質を検出して信号を発する液質測定器をさらに備え、該液質測定器で計測された液質に基づいて前記ポンプの性能のチェック及び前記ポンプの運転の調整を行うことが好ましい。
【００１６】
この場合、液質測定器で計測された主液の液質が所望の値に制御されていないことが分かると、ポンプの異常などを報知できる。また、稼動時間が比較的長いと思われる大容量ポンプが劣化し、注入される薬液の量が不足していたことが分かった場合には、暫定的に小容量ポンプも同時に稼動させて、不足分の薬液を注入できるように制御することができる。
【００１７】
本発明においては、  前記主液が発電所ボイラー用の補給水であり、前記薬液が該補給水の水質をコントロールするための薬液であることがさらに好ましい。
【００１８】
発電所ボイラーでは昼間と夜間で操業状態（発電量）の差が大きく、それに伴って補給水量の変動も大きい。従来使用されている中高圧ボイラーでは、小さい補給水比率（給水流量に対する補給水流量の比率）に適した量の薬液の注入ができなかったが、本発明においては、補給水比率が小さい場合には小容量ポンプを運転するので、常に適切な量の薬液を注入できる。このため、補給水比率にほぼ比例した量の薬液を注入できるので、補給水中の薬液濃度をほぼ一定に保つことができる。なお何らかの理由で補給水比率が１００％を超えた場合でも、本発明においては大流量ポンプと小流量ポンプ共に稼動させることにより、対応可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、薬液の注入量に応じて大容量ポンプと小容量ポンプを選択して使用するので、注入量の幅を広くとることができる。特に、発電所ボイラーの給水系統において、補給水比率に比例して薬液を注入することができ、給水の水質をほぼ一定に保つことができる。ひいては、鉄の腐蝕抑制、さらにはボイラーへの鉄スケールの付着が抑制されるので、省エネルギーや地球温暖化抑制につながる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る薬液注入装置の構成を示す図である。
この例の薬液注入装置１０は、ボイラー循環系統５０において、ボイラー給水用の水が貯蔵された給水タンク５１に補給水源５５から水を補給する流路に設けられる。
【００２１】
まず、ボイラー循環系統５０について説明する。
給水タンク５１からボイラー５２に接続する給水流路には、図示されていないが、ポンプが設けられており、タンク５１からボイラー５２に給水される。なお、この給水流路には、エコノマイザ（図示されず）なども設けられている。ボイラー５２から発生する蒸気は蒸気配管を通って蒸気溜め（図示されず）に滞留し、蒸気タービン（図示されず）に導入される。蒸気タービンから排出される蒸気は復水流路を通って、同流路に設けられている復水器（図示されず）により水に戻され、その復水が再び給水タンク５１に還流される。ボイラー５２の壁面には、排水口５２ａが設けられており、必要時にボイラー内の水の排水を行う。
【００２２】
給水タンク５１には、補給水源５５からの補給水流路５６が接続しており、同流路５６にはポンプ５７が設けられている。給水タンク５１内の水位が所定以下になると、補給水源５５からポンプ５７により補給水が汲み上げられて給水タンク５１に送られ、給水タンク５１は常に所定の水位となるように管理されている。
【００２３】
本発明の薬液注入装置１０は、この補給水流路５６に設けられており、アミンなどのｐＨ調整剤を補給水に注入して、補給される水のｐＨを調整する。
補給水流路５６の、ポンプ５７と給水タンク５１との間には、流量計１１が設けられている。この流量計１１で、補給水流路５６中の補給水流量が計測される。補給水流路５６の流量計１１の上流には、薬液タンク１３から延びる２本の薬液注入流路２１、３１が接続している。一方の薬液注入流路２１には大容量ポンプ２２が設けられており、他方の薬液注入流路３１には小容量ポンプ３２が設けられている。なお、大容量ポンプ２２と小流量ポンプ３２は、どちらの薬液注入流路に設けられてもよい。
【００２４】
大流量ポンプ２２は、比較的に大吐出量の流量可変ポンプで、例えば、ＡＣモータ２３によりプランジャーをシリンダー内に出入りさせて弁を開閉して液を移送するプランジャーポンプ（例えば、プランジャーポンプＷＳシリーズ（商品名）、株式会社神洋製）を使用できる。このタイプのポンプでは、インバータによりＡＣモータに印加する電圧の周波数を変えることによりポンプ回転数（プランジャー往復動数）を変えて流量を可変する。小流量ポンプ３２は、比較的に小吐出量の流量可変ポンプで、例えば、ソレノイド３３の駆動力を利用してプランジャーでダイヤフラムを移動させる電磁駆動方式ポンプ（例えば、クリフィーダーＢＸ（登録商標）、栗田工業株式会社製）を使用できる。このタイプのポンプでは、ソレノイドに供給する電圧のパルス幅を変えることによりプランジャーの往復動数を変えて流量を可変する。
【００２５】
各薬液注入流路２１、３１の、ポンプ２２、３２の下流には、逆止弁（チェックバルブ）２４、３４が設けられて、補給水が薬液供給流路２１、３１に逆流するのを防止している。
【００２６】
流量計１１は制御部１２と電気的に接続されており、流量計１１で検知された流量信号は、制御部１２に入力される。また、大容量ポンプ２２のモータ２３、小容量ポンプ３２のソレノイド３３も制御部１２に電気的に接続されており、制御部１２は、流量信号に応じて、大吐出量ポンプ２２及び小吐出量ポンプ３２を制御する。
【００２７】
例えば、流量計１１で検知された流量に対する薬液の要求注入量を最大で１００とした場合、要求量が約２０〜１００の場合は、制御部１２からモータ２３に信号が送られ、大容量ポンプ２２を稼動させて、薬液タンク１３から注入流路２１を通って補給水流路５６に薬液を注入する。一方、要求量が約１〜２０の場合は、制御部１２からソレノイド３３に信号が送られ、小容量ポンプ３２を稼動させて、薬液タンク１３から注入流路３１を通って補給水流路５６に薬液を注入する。
【００２８】
図２は、給水流量に対する薬注量と給水中の薬液濃度（薬注濃度）の関係を模式的に示すグラフである。各グラフにおいて、横軸は給水流量、縦軸は薬注量（左側）と薬注濃度（右側）を示す。
この薬注装置１０においては、上述のような制御により、図２（Ａ）に示すように、薬液の注入量を給水流量にほぼ比例して制御できる。このため、給水中の薬液の濃度をほぼ一定に保つことができる。
【００２９】
一方、従来のプランジャー型の定量ポンプを使用した場合、図２（Ｂ）に示すように、給水流量が少ない場合でも、薬液の注入量をある一定以上に下げることができない。このため、給水流量が低い領域において、給水中の薬液の濃度が高くなってしまう。
【００３０】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る薬注装置の構成を説明する図である。
この例の薬注装置１０’は、図１の薬注装置１０とほぼ同様の構成を有するが、各薬液注入流路２１、３１の途中（ポンプ２２、３２と逆止弁２４、３４の間）から薬液タンク１３に戻る流路２５、３５が設けられている。この流路２５、３５には電磁弁２６、３６が設けられている。これらの電磁弁２６、３６は制御部１２と電気的に接続しており、制御部１２は電磁弁２６、３６の開閉を制御する。
【００３１】
この例においては、大小のポンプ２２、３２が切り替わって、一方のポンプが起動する際、このポンプ側の戻り流路の電磁弁を開とし、同時に同ポンプを所定時間稼動させるように制御部１２が制御する。すると、例えば、大容量ポンプ２２に切り替わった場合は、薬液が、薬液タンク１３、薬液注入流路２１及び戻り流路管２５を循環する。これにより補給水流路５６の圧力が薬液注入流路２１のポンプ２２吐出側にかかっていない状態（背圧がない状態）となり、薬液注入流路２１のポンプ２２吐出側の流路がエア抜きされる。ポンプ２２を所定時間稼動させた後、電磁弁２６を閉じ、薬液をタンク１３から薬液注入流路２１を通して補給水流路５６に送る。
【００３２】
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る薬注装置の構成を説明する図である。
この例の薬注装置１０’’は、図２の薬注装置とほぼ同様の構成を有するが、補給水流路５６の最下流（水量計１１と補給水タンク５１の間）に液質計測器４１が取り付けられている。この液質計測器４１は、例えば、流路５６中の補給水のｐＨや電気伝導率などを計測するものである。同計測器４１は制御部１２と電気的に接続しており、計測信号が制御部１２に送られる。
【００３３】
この薬注装置１０’’においては、液質計測器４１で補給水の液質を計測することにより、薬液を適切に注入できているかどうかを把握することができる。そして、前述のように制御されているにも拘らず液質が所望の値に制御されていない場合は、ポンプ２２、３２の不具合という事態も考えられる。この場合は、ポンプ異常を報知するなどによってポンプの修理や交換などの対策をとることができる。
【００３４】
また、この装置では、前述のように、要求量が約２０〜１００の場合に、大容量ポンプ２２が駆動される。つまり、大容量ポンプ２２が駆動される時間が、小容量ポンプ３２が駆動される時間よりも多いと推定される。そこで、この例においては、補給水の液質（ｐＨや電気伝導率）の計測結果から、補給水の液質が所定の基準を満たしておらず、前述のような制御が行われているにも拘らず補給水の液質が所望されたように制御されていないことがわかると、その原因は大容量ポンプ２２の経年劣化等による不具合が考えられる。そこで、大容量ポンプ２２の運転中に補給水の液質が所定の基準を満たしておらず薬液注入量が足りない場合には、小容量ポンプ３２も起動させて、不足分だけ薬液を注入できるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る薬液注入装置の構成を示す図である。
【図２】給水流量に対する薬注量と給水中の薬液濃度（薬注濃度）の関係を模式的に示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る薬注装置の構成を説明する図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る薬注装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  薬液注入装置                        １１  流量計
１２  制御部                              １３  薬液タンク
２１  薬液注入流路                        ２２  大容量ポンプ
２３  ＡＣモータ                          ２４  逆止弁
２５  戻り流路                            ２６  電磁弁
３１  薬液注入流路                        ３２  小容量ポンプ
３３  ソレノイド                          ３４  逆止弁
３５  戻り流路                            ３６  電磁弁
４１  液質計測器
５０  ボイラー循環系統                    ５１  給水タンク
５２  ボイラー                            ５２ａ  排水口
５５  補給水源                            ５６  補給水流路
５７  ポンプ
【図１】
2007209864.tif 000003
【図２】
2007209864.tif 000004
【図３】
2007209864.tif 000005
【図４】
2007209864.tif 000006