(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラに前記給水を供給するための給水部と、
前記給水部から前記ボイラに供給する前記給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定するための硬度成分判定装置と、
前記給水が前記硬度成分を含むものと前記硬度成分判定装置が判定したときに、前記給水部から前記ボイラに供給する前記給水に対してスケール抑制剤を添加する薬剤添加装置とを備え、
前記硬度成分判定装置は、前記給水に前記硬度成分が含まれると判定したときに前記一定時間を短縮する、
ボイラ装置。
【請求項２】
前記硬度成分判定装置は、前記給水における前記硬度成分の濃度を判定する硬度成分濃度判定装置である、請求項１に記載のボイラ装置。
【請求項３】
前記薬剤添加装置は、前記硬度成分濃度判定装置による判定結果に基づいて、前記給水に対して添加する前記スケール抑制剤の量を調節可能に設定されている、請求項２に記載のボイラ装置。
【請求項４】
給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、前記ボイラに前記給水を供給するための給水部とを備えたボイラ装置において、スケール抑制剤を用いて前記ボイラにおけるスケールの生成を抑制するための方法であって、
前記給水部から前記ボイラに供給する前記給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定する判定工程と、
前記判定工程において、前記給水に前記硬度成分が含まれると判定したときに、前記給水部から前記ボイラに供給する前記給水に対して前記スケール抑制剤を添加する工程とを含み、
前記判定工程において、前記給水に前記硬度成分が含まれると判定したときに前記一定時間を短縮する、
ボイラ装置におけるスケール抑制方法。
【請求項５】
前記判定工程において前記給水に含まれる前記硬度成分の濃度を判定する、請求項４に記載のボイラ装置におけるスケール抑制方法。
【請求項６】
前記判定工程での判定結果に基づいて、前記給水に対して添加する前記スケール抑制剤の量を調節する、請求項５に記載のボイラ装置におけるスケール抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ装置およびボイラ装置におけるスケール抑制方法、特に、給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、当該ボイラに給水を供給するための給水部とを備えたボイラ装置およびそのようなボイラ装置におけるスケール抑制方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
一般に、水管ボイラは、給水を加熱して蒸気を発生させるための多数本の金属製の伝熱管を備えている。このような水管ボイラに供給される給水は、通常、工業用水や地下水等であってカルシウムやマグネシウムなどの硬度成分を含む場合があるが、水管ボイラにおいて加熱により濃縮され、硬度成分濃度が高まることになる。このため、伝熱管は、硬度成分濃度が高まるにしたがって、内周面にスケールが付着しやすくなる。伝熱管の内周面に付着したスケールは、伝熱管に比べて熱伝導率が小さいため、伝熱管の熱伝導性を阻害し、水管ボイラにおける蒸気発生効率を低下させる可能性がある。また、スケールは、伝熱管の内周面に徐々に付着して厚さが増すことになるため、伝熱管を閉塞させる原因にもなり得る。さらに、スケールが付着した伝熱管は、伝熱面が過熱されて強度が低下し、内圧に耐えられなくなって変形したり破裂したりする可能性もある。
【０００３】
このため、ボイラ装置の運転時には、スケールの生成を抑制するために、給水中にスケール抑制剤を添加し、伝熱管にスケールが付着しにくいようにしている。しかし、スケール抑制剤は、通常、高価であるにも拘わらず、給水に対して連続的に又は定期的に添加されているため、使用量が自然と多くなり、ボイラ装置の運転コストを高める原因となる。
【０００４】
本発明の目的は、スケール抑制剤を用いてボイラ装置に生成するスケールを抑制するに当り、スケール抑制剤の使用量を適正化することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のボイラ装置は、給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、当該ボイラに給水を供給するための給水部と、給水部からボイラに供給する給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定するための硬度成分判定装置と、給水が硬度成分を含むものと硬度成分判定装置が判定したときに、給水部からボイラに供給する給水に対してスケール抑制剤を添加する薬剤添加装置とを備えている。硬度成分判定装置は、給水に硬度成分が含まれると判定したときに上記一定時間を短縮する。
【０００６】
このボイラ装置において、硬度成分判定装置は、給水部からボイラに供給される給水に硬度成分が含まれるか否かを判定する。そして、薬剤添加装置は、硬度成分判定装置が給水に硬度成分が含まれるものと判定したときに、給水部からボイラに供給する給水に対してスケール抑制剤を添加する。すなわち、このボイラ装置は、給水がスケール生成の原因となる硬度成分を含んでいる場合において、薬剤添加装置が給水に対してスケール抑制剤を添加することになるので、給水に対してスケール抑制剤を連続的に又は定期的に添加する場合に比べてスケール抑制剤の使用量を適正化することができる。
【０００７】
なお、このボイラ装置において、硬度成分判定装置は、通常、給水における硬度成分の濃度を判定する硬度成分濃度判定装置である。この場合、薬剤添加装置は、例えば、硬度成分濃度判定装置による判定結果に基づいて、給水に対して添加するスケール抑制剤の量を調節可能に設定されている。薬剤添加装置がこのように設定されている場合、ボイラ装置は、スケール抑制剤の使用量をより適正化することができる。
【０００８】
また、本発明に係るスケール抑制方法は、給水を加熱して蒸気を生成するボイラと、当該ボイラに給水を供給するための給水部とを備えたボイラ装置において、スケール抑制剤を用いてボイラにおけるスケールの生成を抑制するための方法であり、給水部からボイラに供給する給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定する判定工程と、判定工程において、給水に硬度成分が含まれると判定したときに、給水部からボイラに供給する給水に対してスケール抑制剤を添加する工程とを含んでいる。判定工程では、給水に硬度成分が含まれると判定したときに上記一定時間を短縮する。
【０００９】
このスケール抑制方法では、給水がスケール生成の原因となる硬度成分を含むと判定した場合において、スケール抑制剤を給水に対して添加しているので、給水に対してスケール抑制剤を連続的に又は定期的に添加する場合に比べてスケール抑制剤の使用量を適正化することができる。
【００１０】
なお、このスケール抑制方法では、通常、判定工程において、給水に含まれる硬度成分の濃度を判定する。この場合、通常、判定工程での判定結果に基づいて、給水に対して添加するスケール抑制剤の量を調節する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明の実施の一形態に係るボイラ装置を説明する。図において、ボイラ装置１は、水管ボイラ２と、水管ボイラ２に給水を供給するための給水装置３（給水部の一例）と、薬剤添加装置４と、硬度成分濃度判定装置５（硬度成分判定装置の一例）とを主に備えている。
【００１２】
水管ボイラ２は、多管式のボイラであり、図２に示すように、給水装置３から供給される給水を貯留するための貯留部１５と、貯留部１５に対して起立するように設けられた複数本の金属製の伝熱管１６と、伝熱管１６の上端部に設けられかつ図示しない負荷装置に向けて蒸気を供給するための蒸気供給路１７ａを有するヘッダ１７と、給水を加熱して蒸気を発生するための加熱装置１８とを主に備えている。なお、貯留部１５とヘッダ１７とは、平面形状が環状に設定されている。また、貯留部１５は、その内部に貯留された給水（後述するボイラ水Ｗ）を排出するための、図示しない開閉弁を備えた排出口１５ａを有している。
【００１３】
給水装置３は、水管ボイラ２に給水するためのものであり、補給水の注水路７、注水路７からの補給水を貯留するための給水タンク８および給水タンク８に貯留された給水を水管ボイラ２の貯留部１５に供給するための給水路９を主に備えている（図１）。ここで、注水路７は、軟水化装置７ａと脱酸素装置７ｂとをこの順に備えている。軟水化装置７ａは、補給水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分をナトリウムイオンに置換して軟水に変換するためのものである。一方、脱酸素装置７ｂは、補給水中に含まれる溶存酸素を機械的に除去するためのものである。また、給水路９は、給水を水管ボイラ２に送り出すための給水ポンプ１０を有している。給水タンク８には、負荷装置において利用された蒸気の凝縮水（復水）を還流させるための復水経路（図示せず）が連絡している。
【００１４】
薬剤添加装置４は、スケール抑制剤を貯蔵している薬剤タンク７０と、給水路９に連絡する薬剤供給路７１とを主に備えている。薬剤タンク７０内に貯蔵されているスケール抑制剤は、水管ボイラ２におけるスケールの生成若しくは成長を抑制する機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、エチレンジアミン四酢酸塩、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリマレイン酸、アクリル酸アクリルアミド共重合体、ホスホン酸またはグルコン酸等である。このうち、この実施の形態では、エチレンジアミン四酢酸塩を用いるのが好ましい。エチレンジアミン四酢酸塩は、給水中に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ2+）やマグネシウムイオン（Ｍｇ2+）などの硬度成分と同じ当量で錯体を形成するキレート剤であるため、給水中に含まれる硬度成分の濃度に応じて添加量を調節しやすいことから有効である。
【００１５】
一方、薬剤供給路７１は、薬剤タンク７０内のスケール抑制剤を給水路９中に供給するための供給ポンプ７２を有している。供給ポンプ７２は、給水路９中を水管ボイラ２に向けて移動中の給水の一定量に対し、所定量のスケール抑制剤を供給することができる定量ポンプである。
【００１６】
硬度成分濃度判定装置５は、給水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分の濃度を判定するためのものであり、給水路９において、薬剤添加装置４の給水タンク８側から分岐する測定試料供給路１１に接続されている。また、硬度成分濃度判定装置５は、図３に示すように、測定セル２０、測定装置２１、試薬供給装置２２および制御装置６０を主に備えている。
【００１７】
測定セル２０は、例えば、アクリル樹脂を筒状に成形した透明な容器であり、上部に開口部２３を有している。また、測定セル２０の底部近傍の側部には、測定試料供給路１１に接続された試料導入路２６が設けられている。試料導入路２６は、測定試料供給路１１側から順にフイルター２７、定流量弁２８および電磁弁２９を有しており、給水路９から測定試料供給路１１を通じて供給される給水を測定セル２０内に供給可能に設定されている。また、測定セル２０の側部には、開口部２３の近傍において、給水を外部に排出するための試料排出路３０が設けられている。
【００１８】
また、測定セル２０の底部には、攪拌装置３１が設けられている。攪拌装置３１は、攪拌子３２とステータ３３とを備えている。攪拌子３２は、測定セル２０の底部において回転可能に配置されており、磁石（図示せず）を内蔵している。ステータ３３は、攪拌子３２を取り囲むよう測定セル２０の外側に配置されており、電磁誘導コイルを備えている。この電磁誘導コイルには、電流が供給されるように設定されている。
【００１９】
測定装置２１は、測定セル２０内に貯留された給水（以下、給水試料という場合がある）の透過光強度を測定するためのものであり、測定セル２０を挟んで対向する発光体３６ａと受光体３６ｂとを有する第一測定器３６および同様の発光体３７ａと受光体３７ｂとを有する第二測定器３７を備えている。ここで、第一測定器３６の発光体３６ａは例えば赤色光を発光可能であり、また、第二測定器３７の発光体３７ａは例えば青色光を発光可能である。なお、発光体３６ａ，３７ａは、例えば、ＬＥＤである。一方、受光体３６ｂ，３７ｂは、例えば、フォトトランジスタである。
【００２０】
試薬供給装置２２は、測定セル２０の開口部２３に着脱可能に配置されており、図４（試薬供給装置２２を図３のＩＶ方向から見た縦断面図）に示すように、本体部３８、試薬カセット３９および排出装置４０を主に備えている。本体部３８は、筒状の部材であり、図示しない装着具により、底部が測定セル２０の開口部２３に気密に着脱可能に装着されている。本体部３８の壁部には、上下方向に延びるスリット４１が形成されている。また、本体部３８の内部には、スリット４１と対向する内面に押圧部材４２が上下方向に装着されている。
【００２１】
試薬カセット３９は、容器４３と、試薬の収納体４４とを備えている。容器４３は、本体部３８の上部に着脱可能に装着されており、収納体４４はこの容器４３内に収容されている。収納体４４は、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分と反応する試薬（例えば、ＥＢＴ（エリオクロムブラックＴ）、カルマガイト等）が貯蔵された貯蔵部４５と、貯蔵部４５内の試薬を外部に排出するための排出部４６とを有している。排出部４６は、例えばゴム製のチューブからなり、貯蔵部４５から延びかつ先端部に排出ノズル４７を有している。この排出部４６は、本体部３８の内部を下方に向けて延びており、排出ノズル４７が開口部２３から測定セル２０内に挿入されている（図３）。なお、排出ノズル４７は、排出部４６内に給水試料が逆流するのを防止するための逆止弁を内蔵している（図示せず）。
【００２２】
排出装置４０は、収納体４４内に貯蔵された試薬を排出させるためのものであり、図示しないモータに接続された回転駆動軸４８、駆動アーム４９および押圧ローラ５０を主に備えている。回転駆動軸４８は、スリット４１の外側に配置されており、図４の反時計方向に回転可能である。駆動アーム４９は、一端が回転駆動軸４８に連結されており、他端に押圧ローラ５０が回転自在に装着されている。この駆動アーム４９は、回転駆動軸４８の回転により、図４に二点鎖線で示すように反時計方向に回転可能であり、この回転により、スリット４１部分において押圧ローラ５０が本体部３８から出入り可能に設定されている。
【００２３】
制御装置６０は、硬度成分濃度判定装置５の動作を制御すると共に薬剤添加装置４の動作を制御するためのものであり、図５に示すように、演算装置６１と入出力ポート６２とを主に備えている。演算装置６１は、中央制御装置（ＣＰＵ）６３、制御装置６０の動作プログラムや硬度成分濃度の判定テーブル等を記憶している読み取り専用記憶装置（ＲＯＭ）６４および読み書き可能な記憶装置（ＲＡＭ）６５を主に備えている。ＲＯＭ６４に記憶されている判定テーブルは、例えば図６に示すような概念のものであり、測定装置２１の各測定器３６，３７の発光体３６ａ，３７ａから照射される赤色光および青色光の透過率（後述）と硬度成分濃度（ｐｐｍ）との関係を予め調べたものである。この判定テーブルに示された複数の硬度成分濃度判定曲線（図６では、"ｃ1"ｐｐｍ、"ｃ2"ｐｐｍ、"ｃ3"ｐｐｍ、"ｃ4"ｐｐｍおよび"ｃ5"ｐｐｍの５本の硬度成分濃度判定曲線を示しており、ｃ1からｃ5の順に濃度が高い）は、赤色光および青色光の両方の透過率が小さい場合または大きい場合に密接しているが、例えば赤色光の透過率が図６のＹ１〜Ｙ２の範囲内にある場合に間隔が離れている。したがって、この判定テーブルに基づいて硬度成分濃度を判定する場合、赤色光の透過率を上述の範囲内に設定すれば、硬度成分濃度をより高精度に測定できることになる。
【００２４】
一方、入出力ポート６２の入力側には、オペレータが動作条件等を入力するためのスイッチ６６および各測定器３６，３７の受光体３６ｂ，３７ｂ等が接続されている。また、入出力ポート６２の出力側には、測定結果等を表示するためのＬＣＤ６７、各測定器３６，３７の発光体３６ａ，３７ａ、電磁弁２９、攪拌装置３１のステータ３３、排出装置４０の回転駆動軸４８を駆動するためのモータおよび薬剤添加装置４の供給ポンプ７２等が接続されている。
【００２５】
このような制御装置６０は、ＲＯＭ６４に記憶された動作プログラムに従って、演算装置６１が入出力ポート６２を通じて入力された各種の情報をＲＡＭ６５で適宜保存しながら演算処理し、また、演算装置６１は、そこで得られた演算結果に基づいて、入出力ポート６２を通じて各種の動作指令を各部材に対して伝達するように設定されている。
【００２６】
次に、上述のボイラ装置１の動作を説明し、併せて、ボイラ装置１におけるスケール抑制方法を説明する。
上述のボイラ装置１を運転する場合は、注水路７から給水タンク８に補給水を供給し、この補給水を水管ボイラ２への給水として給水タンク８に貯留する。ここで貯留される給水は、軟水化装置７ａおよび脱酸素装置７ｂで処理されたもの、すなわち、脱酸素処理された軟水である。そして、給水ポンプ１０を作動させ、給水タンク８に貯留された給水を、給水路９を通じて水管ボイラ２に供給する。
【００２７】
水管ボイラ２において、給水路９を通じて供給される給水は、貯留部１５内においてボイラ水Ｗとして貯留される（図２）。そして、貯留部１５に貯留されたボイラ水Ｗは、加熱装置１８により加熱されながら各伝熱管１６内を上昇し、徐々に蒸気になる。各伝熱管１６において生成した蒸気はヘッダ１７において集められ、蒸気供給路１７ａを通じて負荷装置に供給される。負荷装置に供給された蒸気は、その後、冷却されて凝縮水（復水）となり、給水タンク８に還流する。
【００２８】
ところで、水管ボイラ２に対して供給される給水は、軟水化装置７ａにおいて予め処理されているため、通常は硬度成分が取り除かれているが、軟水化装置７ａの動作不良またはその他の事情により、硬度成分を含む場合がある。この場合、貯留部１５に貯留されたボイラ水Ｗは、加熱により徐々に濃縮されるに従って、硬度成分濃度が上昇する。この結果、伝熱管１６は、内周面にそのような硬度成分に由来するスケールが付着し、ボイラ水Ｗの加熱効率が低下する可能性がある。また、スケールの付着により、伝熱管１６は、伝熱面が過熱されて強度が低下し、内圧に耐えられなくなって変形したり破裂する可能性がある。
【００２９】
そこで、ボイラ装置１は、硬度成分濃度判定装置５により、給水路９から水管ボイラ２に供給される給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間毎に判定する。そして、硬度成分濃度判定装置５での判定結果に基づいて、薬剤添加装置４から給水中にスケール抑制剤を添加する。以下、図７〜８に示す動作フローチャートに従って、この動作を詳細に説明する。
【００３０】
ボイラ装置１の運転が開始されると、プログラムは、ステップＳ１において、制御装置６０の内部タイマーの経過時間ｔを０に設定し、また、次のステップＳ２において、経過時間ｔが一定時間ｔ1に到達したか否かを判断する。経過時間ｔが一定時間ｔ1になると、プログラムは、ステップＳ３に移行し、経過時間ｔを０にリセットする。なお、一定時間ｔ1は、通常、０．１〜２４時間程度の時間である。
【００３１】
ステップＳ３の後、プログラムは、ステップＳ４に移行し、硬度成分濃度判定装置５において前洗浄工程を実施する。ここでは、先ず、電磁弁２９を開放状態に設定する。これにより、給水路９を通じて給水タンク８から水管ボイラ２に供給される給水の一部は、測定試料供給路１１を流れ、試料導入路２６から測定セル２０内に流入する。この際、給水中に含まれる夾雑物はフイルター２７により取り除かれる。また、測定セル２０内に流入する給水の流量は、定流量弁２８により制御される。測定セル２０内に連続的に流入する給水は、測定セル２０内を満たし、試料排出路３０から外部に連続的に排出される。このとき、ステータ３３の電磁誘導コイルに通電され、それによって生じる磁場を攪拌子３２内の磁石が受ける。これにより、測定セル２０内の攪拌子３２が回転し、測定セル２０内に流入した給水は攪拌される。この結果、測定セル２０は、連続的に流入する給水により洗浄される。
【００３２】
上述のような前洗浄工程の後、プログラムは、ステップＳ５に移行し、給水に含まれる硬度成分濃度を判定する（硬度成分濃度判定工程）。ここでは、ステータ３３の電磁誘導コイルへの通電を一旦停止し、また、電磁弁２９を閉鎖する。これにより、測定セル２０内への給水の流入が断たれ、測定セル２０内において、図３に点線で示す水位までの所定量の給水が給水試料として貯留される。また、排出ノズル４７の先端部は、貯留された給水試料中に配置されることになる。この状態で測定装置２１を作動させ、各測定器３６，３７の発光体３６ａ，３７ａから受光体３６ｂ，３７ｂに向けて光を照射する。そして、各発光体３６ａ，３７ａから照射される赤色光および青色光について、それぞれ給水試料の透過光強度（以下、赤色光の透過光強度をＡ１と表示し、青色光の透過光強度をＡ２と表示する）を測定する。
【００３３】
次に、ステータ３３の電磁誘導コイルへの通電を開始して攪拌子３２の回転を再開し、その状態を継続しながら、同時に排出装置４０のモータを駆動させて回転駆動軸４８を回転させる。この結果、駆動アーム４９が図４の反時計方向に回転し、それに伴って押圧ローラ５０が排出部４６を押圧部材４２に押圧しながら下方向に扱く。これにより、測定セル２０内の給水試料には、収納体４４の貯蔵部４５に貯蔵された試薬のうちの一定量が注入される。そして、このような駆動アーム４９の回転動作を所定回数繰返すと、給水試料には、駆動アーム４９の回転動作毎に、上述の一定量の試薬が測定セル２０内に断続的に徐々に注入される（注入工程）。このようにして測定セル２０内に注入された試薬は、攪拌子３２により攪拌されている給水試料中に溶解され、給水試料に硬度成分が含まれる場合は当該硬度成分と反応する。
【００３４】
上述のような注入工程において、制御装置６０は、攪拌子３２の回転を継続し、また、測定装置２１により、赤色光および青色光の透過光強度（以下、赤色光の透過光強度をＢ１と表示し、青色光の透過光強度をＢ２と表示する）を連続的に順次測定する。ここで、給水試料が硬度成分を含む場合、当該硬度成分は、試薬と反応し、赤色光および青色光の透過光強度を変化させる。そこで、制御装置６０は、給水試料に対して注入される試薬の量の増加に伴って変化する、各色の透過率を算出し、その変化をモニターする。なお、ここでの透過率は、試薬注入中の透過光強度と試薬注入前の透過光強度との比である。すなわち、赤色光の透過率はＢ１／Ａ１で表され、青色光の透過率はＢ２／Ａ２で表される。
【００３５】
また、制御装置６０は、上述のような透過率の変化のモニター過程において、赤色光の透過率が上述の所定の範囲内（すなわち、図６のＹ１〜Ｙ２の範囲内）に到達したか否かを判定する。ここで、赤色光の透過率がこの範囲内に到達したと判定した場合、制御装置６０は、駆動アーム４９の回転動作を停止する。これにより、給水試料に対する試薬の追加的な注入が停止される。続いて、制御装置６０は、上述の判定テーブルに基づいて、その時点における赤色光および青色光の透過率から給水試料中に含まれる硬度成分濃度を判定し、その結果をＬＣＤ６７に表示する。
【００３６】
一方、給水試料が硬度成分を含まない場合、給水試料に注入された試薬は反応せず、各色の透過光強度は変化しないので、制御装置６０は、上述の一定量の試薬が測定セル２０内に数回注入された段階で駆動アーム４９の回転動作を停止し、試薬の注入を停止する。また、ＬＣＤ６７に硬度成分が検出されない旨を表示する。
【００３７】
上述のような硬度成分濃度判定工程の後、プログラムは、ステップＳ６に移行し、給水試料において硬度成分が検出されたか否かを判断する。ステップＳ５の硬度成分濃度判定工程において硬度成分の濃度が判定された場合（すなわち、給水試料において硬度成分が検出された場合）、プログラムは、ステップＳ６からステップＳ１１に移行してＣＰＵ６３の硬度成分検出識別フラグをＯＮに設定し、続くステップＳ１２においてスケール抑制剤の添加工程を実施する。
【００３８】
スケール抑制剤の添加工程において、制御装置６０は、薬剤添加装置４の供給ポンプ７２を作動させ、給水路９を水管ボイラ２に向けて通過中の給水にスケール抑制剤を添加する。ここで、制御装置６０は、ステップＳ５において判定した硬度成分濃度に基づいて、供給ポンプ７２の動作を制御する。より具体的には、制御装置６０は、ステップＳ５において判定した硬度成分濃度が小さい場合は、給水路９を通過する単位量の給水に対して少量のスケール抑制剤が添加されるよう供給ポンプ７２を連続的に作動させる。一方、ステップＳ５において判定した硬度成分濃度が大きい場合は、給水路９を通過する単位量の給水に対して比較的多量のスケール抑制剤が添加されるよう供給ポンプ７２を連続的に作動させる。すなわち、制御装置６０は、給水に対して添加するスケール抑制剤の量がステップＳ５において判定した硬度成分濃度に比例するよう供給ポンプ７２を作動させる。なお、供給ポンプ７２は、制御装置６０からの停止指令を受けない限り作動し続ける。
【００３９】
この結果、給水路９から水管ボイラ２内に供給される給水は、その硬度成分濃度に比例してスケール抑制剤を含むことになる。したがって、水管ボイラ２は、給水に含まれる硬度成分の濃度に応じた適正量のスケール抑制剤が導入されることになるので、伝熱管１６において、スケールの生成若しくは成長が効果的に抑制される。
【００４０】
次に、プログラムは、ステップＳ１３に移行し、後洗浄工程を実施する。後洗浄工程において、プログラムは、攪拌子３２を回転させながら電磁弁２９を開放する。ここで、測定セル２０内に貯留された、試薬を含む給水試料は、試料導入路２６から新たに流入する給水により押し出され、試料排出路３０から外部に排出される。これにより、測定セル２０は、新たに流入する給水により洗浄されることになる。ステップＳ１３の終了後、プログラムは、ステップＳ２に戻る。
【００４１】
一方、ステップＳ５の硬度成分濃度判定工程において求められた、給水試料中に含まれる硬度成分濃度が０の場合、すなわち、給水試料中から硬度成分が検出されない場合、プログラムは、ステップＳ６からステップＳ７に移行し、ＣＰＵ６３の硬度成分検出識別フラグがＯＮであるか否かを判断する。硬度成分検出識別フラグがＯＦＦの場合、プログラムは、ステップＳ１０に移行し、ステップＳ１３の場合と同じく後洗浄工程を実施した後、ステップＳ２に戻る。
【００４２】
これに対し、ステップＳ７において、硬度成分検出識別フラグがＯＮの場合、プログラムはステップＳ８に移行し、薬剤添加装置４の供給ポンプ７２の動作を停止する。これにより、薬剤添加装置４は、給水に対するスケール抑制剤の添加を停止する。この結果、硬度成分を含まない給水に対する、スケール抑制剤の無駄な添加が防止されることになる。ステップＳ８の終了後、プログラムはステップＳ９に移行し、硬度成分検出識別フラグをＯＦＦに設定する。そして、ステップＳ１０において後洗浄工程を実施した後、ステップＳ２に戻る。
【００４３】
プログラムは、ステップＳ２において、ステップＳ３で０にリセットした経過時間ｔが一定時間ｔ1になったか否かを判断する。そして、経過時間ｔが一定時間ｔ1に到達していると、再びステップＳ４以下を繰返す。したがって、ボイラ装置１では、一定時間ｔ1が経過する毎に、給水における硬度成分濃度が判定され、また、その結果に基づいて、必要に応じ、給水に対して薬剤添加装置４からスケール抑制剤が添加されることになる。
【００４４】
例えば、先のステップＳ５において給水から硬度成分が検出された場合であっても、次の繰返し工程におけるステップＳ５において硬度成分が検出されない場合、プログラムはステップＳ６からステップＳ７に移行する。ここで、先のステップＳ１１において硬度成分検出識別フラグがＯＮに設定されているため、プログラムは、ステップＳ７からステップＳ８〜Ｓ１０を経由してステップＳ２に戻る。したがって、給水に対するスケール抑制剤の添加が停止されることになる。逆に、先のステップＳ５において給水から硬度成分が検出されなかった場合であっても、次の繰返し工程におけるステップＳ５において給水から硬度成分が検出された場合、プログラムはステップＳ６からステップＳ１１に移行し、ステップＳ１１〜Ｓ１３を経由してステップＳ２に戻る。したがって、給水には、ステップＳ５で判定した硬度成分濃度に基づいて、薬剤添加装置４からスケール抑制剤が添加されることになる。
【００４５】
一方、先のステップＳ５において給水から硬度成分が検出され、次の繰返し工程のステップＳ５においても硬度成分が検出された場合、プログラムはステップＳ６からステップＳ１１に移行し、給水に対するスケール抑制剤の添加を継続する。但し、この場合、後のステップＳ５で判定した硬度成分濃度が先のステップＳ５で判定した硬度成分濃度と異なる場合、ステップＳ１２において、プログラムが後の硬度成分濃度に基づいて薬剤添加装置４の供給ポンプ７２を作動させることになるため、給水に対して添加されるスケール抑制剤の量は変化する。すなわち、この場合、水管ボイラ２に供給中の給水に含まれる硬度成分の濃度に応じてスケール抑制剤の添加量が変化することになる。
【００４６】
上述のように、このボイラ装置１においては、給水装置３から水管ボイラ２に供給する給水における硬度成分の存否若しくは硬度成分の濃度とは無関係に、連続的に若しくは定期的に給水に対してスケール抑制剤を添加するのではなく、給水が硬度成分を含む場合においてのみ、しかも硬度成分濃度に基づいて、給水に対してスケール抑制剤を添加することができるので、スケール抑制剤の使用量を適正化することができ、結果的にスケール抑制に要するコストを削減することができる。
【００４７】
［他の実施の形態］
（１）上述の実施の形態では、一定時間（ｔ1）が経過する毎に給水中の硬度成分濃度を判定し、その結果に基づいてスケール抑制剤を給水に対して添加しているが、この一定時間は状況に応じて変更することもできる。例えば、図９に示すように、動作フローチャートのステップＳ１３の後にステップＳ１４をさらに設定し、ここでステップＳ３で０にリセットした経過時間ｔが別の一定時間ｔ2に到達したか否かを判断する。そして、ステップＳ１４において経過時間ｔがｔ2に到達していると判断した場合、プログラムがステップＳ３に移行するよう設定する。なお、ここでのｔ2は、ｔ1よりも短い時間である。
【００４８】
この場合、ボイラ装置１は、ステップＳ５において硬度成分が検出されない場合は長めの一定時間ｔ1の経過毎に給水中の硬度成分濃度を判定し、また、ステップＳ５において硬度成分が検出された場合は短めの一定時間ｔ2の経過毎に給水中の硬度成分濃度を判定することになるので、給水に対するスケール抑制剤の添加若しくは添加量をより精密に制御することができる。
【００４９】
（２）上述の実施の形態では、硬度成分濃度判定装置５において給水中の硬度成分濃度を判定し、その結果に基づいて、給水に対して添加するスケール抑制剤の量を変化するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、硬度成分濃度判定装置５において、給水中に硬度成分が含まれるか否かのみを単純に判定し、給水中に硬度成分が含まれる場合は硬度成分の濃度とは無関係に一定量のスケール抑制剤を給水に対して添加するようにしてもよい。
【００５０】
（３）上述の実施の形態において用いられる硬度成分濃度判定装置５は、給水における硬度成分の存否若しくは硬度成分の濃度を自動的に判定することができるものであれば、他の形態のものに変更することもできる。
【００５１】
（４）上述の実施の形態では、ボイラ装置１に硬度成分濃度判定装置５を設け、この硬度成分濃度判定装置５において自動的に判定された給水中の硬度成分濃度に基づいて薬剤添加装置４から給水中にスケール抑制剤を添加するようにしたが、本発明のスケール抑制方法はこれに限定されるものではない。例えば、給水中の硬度成分濃度を手作業により判定し、その判定結果に基づいて給水中にスケール抑制剤を添加することもできる。なお、給水中の硬度成分濃度を手作業により判定する方法としては、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０１：１９９８、１５．１に規定されているキレート滴定法を採用することができる。
【００５２】
（５）上述の実施の形態では、給水路９を通過中の給水を給水試料として採取し、当該給水試料中に含まれる硬度成分の濃度を判定するようにしたが、給水タンク８に貯留されている給水を給水試料として採取し、この給水試料中に含まれる硬度成分濃度を判定するようにした場合も本発明を同様に実施することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のボイラ装置は、給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定するための硬度成分判定装置と、給水が硬度成分を含むものと硬度成分判定装置が判定したときに、給水に対してスケール抑制剤を添加する薬剤添加装置とを備えており、硬度成分判定装置は、給水に硬度成分が含まれると判定したときに上記一定時間を短縮するため、スケール抑制剤の使用量を適正化することができる。
【００５４】
また、本発明に係るボイラ装置におけるスケール抑制方法は、給水部からボイラに供給する給水に硬度成分が含まれるか否かを一定時間の経過毎に判定する判定工程と、判定工程において、給水に硬度成分が含まれると判定したときに、給水部からボイラに供給する給水に対してスケール抑制剤を添加する工程とを含み、判定工程では、給水に硬度成分が含まれると判定したときに上記一定時間を短縮しているので、スケール抑制剤の使用量を適正化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るボイラ装置の概略図。
【図２】前記ボイラ装置において用いられる水管ボイラの一部断面概略図。
【図３】前記ボイラ装置において用いられる硬度成分濃度判定装置の縦断面概略図。
【図４】前記硬度成分濃度判定装置を構成する試薬供給装置部分を図３のＩＶ方向から見た縦断面図。
【図５】前記硬度成分濃度判定装置の制御装置部分の概略構成を示す図。
【図６】給水試料を通過する二色の光の透過率に基づいて硬度成分濃度を判定するための判定テーブルを概念的に示したグラフ。
【図７】前記ボイラ装置における、スケール抑制剤の添加動作工程を示すフローチャート。
【図８】前記ボイラ装置における、スケール抑制剤の添加動作工程を示すフローチャート。
【図９】他の実施の形態におけるスケール抑制剤の添加動作工程を示すフローチャートの一部。
【符号の説明】
１  ボイラ装置
２  水管ボイラ
３  給水装置
４  薬剤添加装置
５  硬度成分濃度判定装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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