(57)【要約】【課題】薬注設備の最大薬注量を増大させることなく、リーク硬度量に応じた適切な薬注量とすることができる薬注制御方法を提供する。【解決手段】給水の硬度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）が所定値以上となった場合には、この残存硬度量に対応させた薬注量にて薬注することを特徴とする薬注制御方法。給水中の残存硬度量が前記所定値未満の場合は、硬度検出値に比例させた比例計算薬注量にて薬注を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、
薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）が所定値超となった場合には、この残存硬度量に対応させた薬注量にて薬注することを特徴とする薬注制御方法。
【請求項２】
給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、
薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）とそれに対応した薬注量を予め設定しておき、残存硬度量の経時変化に応じて当該薬注量を調整することを特徴とする薬注制御方法。
【請求項３】
給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、
薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）が所定値未満になるまで、最大薬注量で薬注することを特徴とする薬注制御方法。
【請求項４】
給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、
薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）に対応した薬注量を決定するにあたり、前回計測時の給水流量を基に薬注量を決定することを特徴とする薬注制御方法。
【請求項５】
給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、
薬注された給水中の薬注量を決定するにあたり、流入硬度量もしくは薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）に所定倍率を乗じた値もしくは所定量を付加した値に対応した薬注量とすることを特徴とする薬注制御方法。
【請求項６】
給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、
薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）が所定値未満になった後も、所定回数もしくは所定時間だけ増加させた薬注量を継続することを特徴とする薬注制御方法。
【請求項７】
請求項１において、前記残存硬度量が前記所定値未満の場合は、硬度検出値に比例させた比例計算薬注量にて薬注を行うことを特徴とする薬注制御方法。
【請求項８】
請求項７において、硬度成分濃度の測定を一定間隔にて行い、硬度成分濃度が測定される度毎に比例計算薬注量の計算を行うことを特徴とする薬注制御方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項において、給水はボイラ給水であることを特徴とする薬注制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ給水等の水系においてスケール防止剤の薬注量を制御する方法に係り、特に給水の硬度を検出して薬注量を制御する方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラ水系では、図１のように、原水を軟化器１で処理して硬度成分を除去した後、ボイラ４に給水するようにしている。この軟水器からの給水中の硬度成分濃度を測定し、この硬度成分濃度に応じて給水にスケール防止剤を添加する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２９２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
軟化器１からの硬度リーク量がかなり多い場合、薬注量もそれに合わせて多くする必要があるが、薬注ポンプの薬注量には限度があり、必要薬注量が薬注ポンプの吐出能力を超えた場合には、薬注不足が発生することになる。この対策として、薬注ポンプとして容量の大きいものを設置したり、薬注ポンプを複数台設置して最大薬注量を増大させることが考えられるが、設備コストが高くなる。
【０００５】
また、最大吐出量の多い薬注ポンプは、吐出量が小さい場合の薬注量精度が低いため、硬度リークが少ない場合の薬注量精度が悪くなるという課題もある。
【０００６】
また、一度に過度に多量の薬注を行うと、給水中で薬剤がゲル化するおそれがある。
【０００７】
本発明は、薬注設備の最大薬注量を増大させることなく、リーク硬度量に応じた適切な薬注量とすることができる薬注制御方法を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の薬注制御方法は、以下を要旨とする。
【０００９】
［１］  給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）が所定値超となった場合には、この残存硬度量に対応させた薬注量にて薬注することを特徴とする薬注制御方法。
【００１０】
［２］  給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）とそれに対応した薬注量を予め設定しておき、残存硬度量の経時変化に応じて当該薬注量を調整することを特徴とする薬注制御方法。
【００１１】
［３］  給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）が所定値未満になるまで、最大薬注量で薬注することを特徴とする薬注制御方法。
【００１２】
［４］  給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）に対応した薬注量を決定するにあたり、前回計測時の給水流量を基に薬注量を決定することを特徴とする薬注制御方法。
【００１３】
［５］  給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、薬注された給水中の薬注量を決定するにあたり、流入硬度量もしくは薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）に所定倍率を乗じた値もしくは所定量を付加した値に対応した薬注量とすることを特徴とする薬注制御方法。
【００１４】
［６］  給水中の硬度成分濃度を検出し、検出結果に基づいて薬注装置によって該給水にスケール防止剤を添加する薬注制御方法において、薬注された給水から水系に持ち込まれるフリーの硬度量（残存硬度量）が所定値未満になった後も、所定回数もしくは所定時間だけ増加させた薬注量を継続することを特徴とする薬注制御方法。
【００１５】
［７］  ［１］において、前記残存硬度量が前記所定値未満の場合は、硬度検出値に比例させた比例計算薬注量にて薬注を行うことを特徴とする薬注制御方法。
【００１６】
［８］  ［７］において、硬度成分濃度の測定を一定間隔にて行い、硬度成分濃度が測定される度毎に比例計算薬注量の計算を行うことを特徴とする薬注制御方法。
【００１７】
［９］  ［１］ないし［８］のいずれかにおいて、給水はボイラ給水であることを特徴とする薬注制御方法。
【００１８】
なお、本発明において、必要薬注量とは、ボイラ缶内においてスケールを防止するのに必要な薬注量であって、硬度に比例した量として設定してもよく、また、所定の硬度検出範囲毎に応じて予め設定した量としてもよい。硬度に比例させた薬注量とは、硬度検出値ｃ（ｍｇ／Ｌ）に対して定数αを乗じたα・ｃとして計算する検量線による正比例方式でもよく、予め設定された検量関係による方式であってもよい。また、所定の硬度検出範囲毎に応じて予め設定するとは、例えば
硬度ｃ１未満の場合  硬度ｃ１に対応した薬注量Ａ１
硬度ｃ１〜ｃ２未満の場合  硬度ｃ２に対応した薬注量Ａ２
硬度ｃ２〜ｃ３未満の場合  硬度ｃ３に対応した薬注量Ａ３
硬度ｃ３以上の場合  原水硬度等を参照して予め設定した薬注量Ａ４
というように硬度検出値を所定の範囲毎に分けて、当該範囲に対応した薬注量を設定するなどが挙げられる。この例では、薬注量は４段階となっているが、３又は５〜１０段階であってもよく、これ以上であってもよい。また、各硬度検出範囲の上限値に合わせて薬注量を設定しているが、硬度検出範囲の平均値に合わせて薬注しても良いし、硬度検出範囲のある点の硬度に合わせて薬注しても良い。さらに、硬度ｃ３以上の場合に原水硬度に合わせて薬注量を設定しているが、それ以下の硬度に合わせて薬注量を設定してもよい。
【００１９】
ここで、残存硬度量とは、給水を介して水系に新たに流入する硬度量に対して添加した薬注量の不足から、薬注後の水系に新たに加わる（残存する）フリーな硬度量である。また、水系とは、ボイラ水系や循環冷却水系等を指し、それぞれ薬剤が持ち込まれる機器（ボイラ、冷却塔、熱交換器等）を含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、薬注された給水中の残存硬度量（スケール防止剤と結合せずに残存するフリーな硬度成分量）が所定値以上となった場合には、この残存硬度量に対応して薬注する。また、一時的に多量の硬度成分が給水中に含まれることにより、硬度に応じた薬注量計算値（必要薬注量）が薬注ポンプ等の薬注設備の最大薬注量を超えるようになった場合でも、その後、残存硬度量に応じた薬注が継続されるため、硬度検出値に比例させた薬注量よりも多量の薬注が行われる。これにより、不足していたスケール防止剤が追加薬注されるので、ボイラ等における薬注不足が解消される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ボイラ給水システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１を参照して実施の形態について説明する。図１は、イオン交換樹脂を内蔵した軟水器（軟化器）１からの給水を配管２を介して給水タンク３に導入し、該給水タンク３から複数のボイラ（例えば小型貫流ボイラ）４に供給する給水システムを示している。図１では、軟化器１からの給水中の硬度成分濃度を硬度センサ５で検出すると共に、給水流量を流量計８で検出し、この検出値を制御器６に入力し、検出値に応じて薬注ポンプ７を作動させて給水タンク３への薬注量を制御する。なお、薬注箇所は給水タンク３以外であってもよい。検出器と薬注箇所は、配管２、タンク３、タンクの後であって分岐前の配管のいずれであっても良い。
【００２３】
硬度の測定は、以下の各実施の形態では５分に１回行っているが、これに限定されず、３０秒〜１日に１回であれば良く、好ましくは１〜３０分に１回程度行う。また、連続して硬度を測定する場合には、検出された硬度をそのまま利用してもよいし、、所定時間（好ましくは１〜３０分間、例えば５分間）の平均値を硬度測定値としてもよい。
【００２４】
以下の各実施の形態では、図１のボイラ給水システムにおいて、軟化器１からの給水流量及び給水中の硬度濃度を配管２に設けた流量センサ８及び硬度センサ５で５分に１回の頻度で検出し、この検出結果に基づいて薬注ポンプ７の吐出量を制御することにより、薬液（スケール防止剤の溶液）の添加量を制御する。
【００２５】
薬注ポンプ７は連続的に駆動されてもよく、薬注するときだけ駆動されてもよい。後者の場合、ポンプの回転数は一定としておき、駆動時間を長短調整して薬注量を制御してもよく、駆動時間とショット間隔の併用で調整してもよい。
【００２６】
表１は比較例の制御例を示すものである。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１では、時刻１：００〜２：００の６０分間に５分毎に給水量及び給水中の硬度成分濃度を測定し、その結果に応じて必要薬注量を決定し、この薬注量にて薬注している。表１には、給水流量ｆ（Ｌ／５ｍｉｎ）、給水中の硬度成分濃度ｃ（ｍｇ／Ｌ）、流入硬度量すなわちｆ・ｃ（ｍｇ／５ｍｉｎ）のほか、薬注濃度Ｄ（ｍｇ／Ｌ）、スケール防止剤の薬注量ｆ・Ｄ・α（ｍｇ／５ｍｉｎ）、硬度収支［Ｆ・ｃ−Ｆ・Ｄ・α］（ｍｇ／５ｍｉｎ）、残存硬度量Σ（ｆ・ｃ−ｆ・Ｄ・α）（ｍｇ）が示されている。
【００２９】
αは分散剤の種類・スケール防止効果によって定まる定数であり、スケール防止効果の高いものほど、αの数値は高くなる。この説明では、便宜上、スケール防止剤１ｍｇと硬度成分１ｍｇとは当量であるとしてα＝１を設定している。
【００３０】
スケール防止剤の薬注濃度は、次の規則に従って決定されている。薬注濃度とは、スケール防止剤が添加された給水中でのスケール防止剤濃度（ｍｇ／Ｌ）を表わす。なお、ここでは最大薬注量を１０ｍｇ／Ｌとなる薬注ポンプを用いることを想定しており、以降の事例でも同様である。
流入硬度量１ｍｇ／５ｍｉｎ未満→薬注濃度１ｍｇ／Ｌ
流入硬度量１〜５（未満）ｍｇ／５ｍｉｎ→薬注濃度２ｍｇ／Ｌ
流入硬度量５〜２０（未満）ｍｇ／５ｍｉｎ→薬注濃度３ｍｇ／Ｌ
流入硬度量２０〜３０（未満）ｍｇ／５ｍｉｎ→薬注濃度４ｍｇ／Ｌ
流入硬度量３０〜４０（未満）ｍｇ／５ｍｉｎ→薬注濃度５ｍｇ／Ｌ
流入硬度量４０〜５０（未満）ｍｇ／５ｍｉｎ→薬注濃度６ｍｇ／Ｌ
流入硬度量５０〜６０（未満）ｍｇ／５ｍｉｎ→薬注濃度７ｍｇ／Ｌ
流入硬度量６０〜７０（未満）ｍｇ／５ｍｉｎ→薬注濃度８ｍｇ／Ｌ
流入硬度量７０〜８０（未満）ｍｇ／５ｍｉｎ→薬注濃度９ｍｇ／Ｌ
流入硬度量８０ｍｇ／５ｍｉｎ以上→薬注濃度１０ｍｇ／Ｌ
【００３１】
ここで、流入硬度量の値に対して比例注入することもできる。例えば、上記の流入硬度量を参照すれば、３５ｍｇ／Ｌの場合に５．５ｍｇ／Ｌ、３６ｍｇ／Ｌの場合に５．６ｍｇ／Ｌとするような比例注入量を設定できる。また、所定の硬度検出範囲毎に応じて予め設定する方式としても良い。これらの必要薬注濃度は、スケール防止剤の種類や性能によっても適宜変更される。
【００３２】
表１では、１：００以前及び１：００〜１：０５、１：０５〜１：１０では給水流量ｆ＝２Ｌ／５ｍｉｎ、硬度成分濃度ｃ＝０ｍｇ／Ｌである。これらの検出値により、各５分間の流入硬度量はそれぞれ０ｍｇ／５ｍｉｎとなる。そのため、１：００〜１：０５、１：０５〜１：１０及び１：１０〜１：１５の各５分間では、上記規則に従って、１ｍｇ／Ｌにて薬注が行われる。ｆ・ｃ，ｆ・Ｄ，ｆ・ｃ−ｆ・Ｄ・αの計算結果は表１の通りである。なお、１：００〜１：１０では、残存硬度量Σ（ｆ・ｃ−ｆ・Ｄ・α）は、計算上は負となるが、残存硬度が存在しないということであるから、１：００〜１：１０では０とされる。
【００３３】
表１中の１：１０以降における薬注量及び残存硬度量の計算について次に説明する。１：１０〜１：１５では、給水流量ｆ＝１０Ｌ／５ｍｉｎ、硬度成分濃度ｃ＝１０ｍｇ／Ｌであるので、流入硬度量ｆ・ｃ＝１０・１０＝１００ｍｇ／５ｍｉｎとなる。
【００３４】
前述の通り、１：１０〜１：１５では薬注濃度Ｄ＝１ｍｇ／Ｌであるから、スケール防止剤添加量ｆ・Ｄ・α＝１０・１＝１０ｍｇ／５ｍｉｎである。従って、１：１０〜１：１５の硬度収支はｆ・ｃ−ｆ・Ｄ・α＝１００−１０＝９０ｍｇ／５ｍｉｎとなり、残存硬度量はΣ（ｆ・ｃ−ｆ・Ｄ・α）＝９０ｍｇと著しく多くなる。
【００３５】
上記の通り、１：１０〜１：１５では、給水流量ｆ＝１０Ｌ／５ｍｉｎ、硬度濃度ｃ＝１０ｍｇ／Ｌであるので、流入硬度量ｆ・ｃ＝１０・１０＝１００ｍｇ／５ｍｉｎとなる。これに対応して、１：１５〜１：２０の間は、薬注濃度Ｄ＝１０ｍｇ／Ｌとされる。１：１５〜１：２０の流量は２Ｌ／５ｍｉｎであるので、１：１５〜１：２０の薬注量ｆ・Ｄ・α＝２・１０＝２０ｍｇ／５ｍｉｎとなる。硬度収支はｆ・ｃ−ｆ・Ｄ・α＝２・１−２・１０＝−１８ｍｇ／５ｍｉｎであり、残存硬度量はΣ（ｆ・ｃ−ｆ・Ｄ・α）＝７２ｍｇであり、依然として高い。
【００３６】
１：２０以降の各５分間の給水流量はそれぞれ１，３，５，２，４，２，４，４Ｌ／５ｍｉｎであり、硬度濃度はそれぞれ０，０，２，０，０，１，０，０ｍｇ／Ｌであり、各５分間の流入硬度量ｆ・ｃは表１の通りであり、これらに対応して各５分間の薬注濃度は表１の通りとされ、硬度収支及び残存硬度量は表１の通りとなる。
【００３７】
表１の通り、１：１０以降、２：００に至るまで、残存硬度量は徐々に減少するが、２：００においてもかなり高い値となる。
【００３８】
表２は給水流量及び硬度成分濃度の経時変化が表１と同一である場合に実施の形態に係る制御方法を適用した場合を示している。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
表２では、残存硬度量が所定値（通常は０ｍｇ）を超えた値となった１：１５以降は、流入硬度量ｆ・ｃではなく、残存硬度量Σ（ｆ・ｃ−ｆ・Ｄ・α）に従って薬注量を決定する。
この場合の薬注量決定規則は次の通りである。
残存硬度量１０ｍｇ未満→薬注濃度２ｍｇ／Ｌ
残存硬度量１０〜２０（未満）ｍｇ→薬注濃度３ｍｇ／Ｌ
残存硬度量２０〜３０（未満）ｍｇ→薬注濃度４ｍｇ／Ｌ
残存硬度量３０〜４０（未満）ｍｇ→薬注濃度５ｍｇ／Ｌ
残存硬度量４０〜５０（未満）ｍｇ→薬注濃度６ｍｇ／Ｌ
残存硬度量５０〜６０（未満）ｍｇ→薬注濃度８ｍｇ／Ｌ
残存硬度量６０ｍｇ以上→薬注濃度１０ｍｇ／Ｌ
【００４１】
表２では、１：１５までは表１と同じ薬注制御が行われる。残存硬度量が所定値以上となった１：１５〜１：２０では、１：１０〜１：１５の残存硬度量９０ｍｇに従って最大薬注濃度１０ｍｇ／Ｌとし、これにより残存硬度量は７２ｍｇに低下している。１：２０〜１：２５、１：２５〜１：３０でも、直前５分間の残存硬度量が７２ｍｇ、６２ｍｇと６０ｍｇ／Ｌ以上であるので、最大薬注濃度は１０ｍｇ／Ｌとされる。これにより、残存硬度量は３２ｍｇ、１７ｍｇと急速に低下する。
【００４２】
１：３０〜１：３５、１：３５〜１：４０、１：４０〜１：４５では直前５分間の残存硬度量に従って薬注濃度は５ｍｇ／Ｌ、３ｍｇ／Ｌ、３ｍｇ／Ｌとされ、残存硬度量は１：４５に０ｍｇまで低下する。そこで、１：４５以降は、流入硬度量ｆ・ｃに従った制御に戻る。
【００４３】
このように、本実施の形態によると、１：１５で９０ｍｇであった残存硬度量が３０分で０ｍｇにまで低下する。このように急速に残存硬度量を低下させることにより、ボイラのスケール障害が防止される。また、残存硬度量に対して最大薬注量に余裕がある場合には、最も早く残存硬度量が所定値未満になるように薬注される。
【００４４】
表３の事例の場合、残存硬度量がゼロになるまでは、最大薬注量を維持するように薬注する。このケースでは、もっとも早く残存硬度量をゼロにでき、過剰薬注量も少ない。
【００４５】
【表３】
2017170358.tif 000005
【００４６】
表４の事例の場合は、前回の給水量を考慮して薬注を制御する。このケースでは表３よりも、わずかではあるが量が少ない。
【００４７】
【表４】
2017170358.tif 000006
【００４８】
表５の事例の場合は、前回の給水量を考慮して薬注を制御する。さらに、流入硬度量の１５０％過剰となるように薬注する。この場合、流入硬度量１１２に対して、１６８超となるよう薬注量を制御する。このケースでは、所定回数（２回）分だけ、最大薬注量を継続するパターンと同様の薬注がなされる。
【００４９】
【表５】
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【００５０】
残存硬度量に対して過剰量となる薬注量を設定する際には、残存硬度量の最高値（通常は漸次減少していく）に対して所定倍率もしくは所定量増加させるような態様でも良いし、流入硬度量の分（所定倍率＋所定量）を追加注入するようにしても良い。残存硬度量に対する所定量の薬注が終了する前に、残存硬度量の最高値が更新されるような場合には、当該更新された最高値に対して再計算される。
【００５１】
上記実施の形態は、本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態とされてもよい。
【００５２】
上記実施の態様では、残存硬度量が０ｍｇ以下となるように薬注量を制御しているが、薬注量を残存硬度量の過剰量となるように設定することができる。例えば、表２〜表４のケースでは、流入硬度量１００ｍｇに対して、所定倍数（例えば１５０％過剰）となるような薬注量に設定することもできるし、所定量を足した量（例えば、一律２０ｍｇ過剰）となるように薬注量を設定することもできる。また、流入硬度量と同様に残存硬度量に対して過剰量の薬注量を設定しても良い。
【００５３】
さらに、残存硬度量が０ｍｇ以下となった後も、すぐに定常処理に戻るのではなく、所定回数もしくは所定時間だけ、薬注量を増加させて（例えば、最大薬注量となるように）薬注し、スケールリスクを抑制するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  軟化器
３  タンク
４  ボイラ
５  硬度センサ
７  薬注ポンプ
８  流量計
【図１】
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