(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ水と接触するボイラの伝熱面に生じる腐食およびスケールの生成を抑制するためのボイラ用水処理剤であって、腐食抑制成分として（Ａ）シリカおよび（Ｂ）アルカリ金属の水酸化物を含み、かつスケール抑制成分として（Ｃ）エチレンジアミン四酢酸およびそのアルカリ金属塩を含むことを特徴とするボイラ用水処理剤。
【請求項２】
前記シリカを０．１２質量％以上、前記アルカリ金属の水酸化物を０．２質量％以上、前記エチレンジアミン四酢酸およびそのアルカリ金属塩を０．０３質量％以上それぞれ含んでいる、請求項１に記載のボイラ用水処理剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボイラ水と接触するボイラの水管やエコノマイザの水管等の伝熱面に生じる腐食およびスケールの生成を抑制するためのボイラ用水処理剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボイラの伝熱面に腐食を引き起こす主な要因としては、給水あるいはボイラ水が、（１）溶存酸素濃度が高い、（２）ｐＨの適正範囲（１１．０〜１１．８）から外れている、（３）塩化物イオンや硫酸イオン等の有害イオン濃度が高い、の３点が挙げられる。
【０００３】
まず、溶存酸素を除去する方法は、脱気装置または脱酸素剤を用いて行っている。脱気装置としては、真空脱気装置，加熱脱気装置，膜式脱気装置等が挙げられる。脱気装置を用いて脱気することにより、ボイラ系統の腐食要因である酸素を確実に除去できる。また、脱酸素剤としては、ヒドラジン，亜硫酸塩等が挙げられる。しかし、ヒドラジンは、反応速度が遅いという欠点があり、また亜硫酸塩は、腐食性因子を増加させるという欠点がある。
【０００４】
つぎに、ｐＨを適正範囲にする方法は、ｐＨ調整剤を用いて行っているが、一定濃度以上のＭアルカリ度を有するボイラ給水の場合であれば、Ｍアルカリ度を示す成分（主として炭酸水素塩）がボイラの缶内で熱分解され、炭酸イオン，水酸化物イオン等を生じてボイラ水のｐＨを高める作用がある。また、ボイラの缶内で不揮発性成分である炭酸イオン，水酸化物イオン等も濃縮されｐＨを高める作用がある。したがって、ボイラ給水に含まれるＭアルカリ成分が一定濃度以上であれば、ｐＨ調整剤は用いなくても、ｐＨを適正範囲にすることができる。しかし、Ｍアルカリ度が低い場合には、ｐＨ調整剤の投入が必要になる。
【０００５】
また、有害イオンを一定濃度以下にする方法は、ボイラ水をブローすることにより行っている。このブローを制御することにより、ボイラ水の濃縮による有害イオンの濃度上昇を防止している。
【０００６】
さらに、ボイラの伝熱面の腐食を防止する方法としては、皮膜形成型の防食剤を給水に注入することが挙げられる。この防食剤の皮膜形成により、水管が直接ボイラ水と接触しないため、溶存酸素，ｐＨ，有害イオンに関係なく防食効果を示す。しかし、皮膜形成型の防食剤として用いられているモリブデン酸塩，タンニン，リグニン，糖類，有機酸塩，リン酸塩等は、防食効果を発揮させるのに必要な濃度が高くなり、また溶存酸素除去，ｐＨ調整，有害イオンの低濃度化を行う方法に比べて、排水処理に手間がかかる。
【０００７】
ボイラの伝熱面にスケール生成を引き起こす主な要因としては、給水あるいはボイラ水に含まれている硬度成分およびシリカによるスケール化に起因して、水蒸気や水と接触する伝熱面にスケールが生成しやすい。このようなスケールの生成は、装置の性能低下や故障の原因になったり、装置の寿命を短縮する可能性があり、そのようなスケールの生成を抑制する方法が種々検討されている。
【０００８】
ボイラの伝熱面にスケールが生成することを有効に抑制するためには、水中から硬度成分を除去する方法がある。水中から硬度成分を除去する方法としては、軟水装置により軟水化処理して硬度成分を除去する機械的除去方法が行われているが、軟水装置が硬度もれを起こした場合、スケールの生成を抑制することは困難である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記課題に鑑み、排水処理の問題が生じず、ボイラ水と接触するボイラの伝熱面に生じる腐食およびスケールの生成を抑制するボイラ用水処理剤を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、ボイラ水と接触するボイラの伝熱面に生じる腐食およびスケールの生成を抑制するためのボイラ用水処理剤であって、腐食抑制成分として（Ａ）シリカおよび（Ｂ）アルカリ金属の水酸化物を含み、かつスケール抑制成分として（Ｃ）エチレンジアミン四酢酸およびそのアルカリ金属塩を含んでいる。
【００１１】
このボイラ用水処理剤は、通常、シリカを０．１２質量％以上、アルカリ金属の水酸化物を０．２質量％以上、エチレンジアミン四酢酸およびそのアルカリ金属塩を０．０３質量％以上それぞれ含んでいる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明のボイラ用水処理剤は、ボイラ水と接触するボイラの伝熱面に生じる腐食およびスケールの生成を抑制するためのものであり、腐食抑制成分として（Ａ）シリカおよび（Ｂ）アルカリ金属の水酸化物を含み、かつスケール抑制成分として（Ｃ）エチレンジアミン四酢酸およびそのアルカリ金属塩とを含んでいる。
【００１３】
この発明に用いられる成分Ａ，すなわちシリカは、伝熱面の表面に対し、ボイラ水による腐食を抑制するための皮膜を形成するための成分である。具体的には、ボイラ水に含まれる腐食促進因子である溶存酸素や塩化物イオン等の影響により、伝熱面から溶出する成分にシリカが作用し、伝熱面のボイラ水との接触面側に耐食性の皮膜（いわゆる防食皮膜）を形成する。とくに、溶存酸素や塩化物イオンは、伝熱面に局部的なアノードを発現させ、これにより腐食が進行する場合があるが、ボイラ水中に含まれるシリカは、アニオンまたは負電荷のミセルとして存在しているため、そのようなアノードに吸着しやすく、当該部分で選択的に防食皮膜を形成しやすい。
【００１４】
また、シリカは、ケイ酸の他、ケイ酸の塩（すなわち、ケイ酸塩）も含むものを意味している。ケイ酸の塩には、オルトケイ酸塩（ｎＳｉＯ2・（ｎ＋１）Ｍ（Ｉ）2Ｏ）や，ポリケイ酸塩（ｎＳｉＯ2・ｎＭ（Ｉ）2Ｏ，ｎＳｉＯ2・（ｎ−１）Ｍ（Ｉ）2ＯおよびｎＳｉＯ2・（ｎ−２）Ｍ（Ｉ）2Ｏ）もしくはこれらの水和物が含まれる。塩の化学式において、Ｍ（Ｉ）はアルカリ金属を示している。また、ポリケイ酸塩の化学式において、ｎは、２よりも大きい。以下、シリカという場合は、前記のような塩も含む概念を意味する場合がある。ここにおいて、シリカは、２種類以上のものが併用されていてもよい。
【００１５】
この発明の水処理剤において、シリカの割合は、通常、全質量の０．１２質量％以上に設定されているのが好ましく、０．６質量％以上に設定されているのがより好ましい。この含有量が０．１２質量％未満の場合は、伝熱面に対して腐食防止用の所要の皮膜を形成するのが困難になる可能性がある。
【００１６】
また、この発明の腐食抑制剤中のシリカとしては、粉末のものを用いてもよく、水溶液のものを用いてもよい。
【００１７】
この発明で用いられる成分Ｂ，すなわちアルカリ金属の水酸化物は、伝熱面を腐食しにくいｐＨ域に調整するために、ボイラ水のｐＨを上昇させる成分である。アルカリ金属の水酸化物は、適宜２種以上のものが併用されてもよい。
【００１８】
この発明の水処理剤において、アルカリ金属の水酸化物の割合は、通常、全質量の０．２質量％以上に設定されているのが好ましく、１．０質量％以上に設定されているのがより好ましい。この含有量が０．２質量％未満の場合は、ｐＨ上昇機能が不十分になる可能性がある。
【００１９】
この発明で用いられる成分Ｃ，すなわちエチレンジアミン四酢酸およびそのアルカリ金属塩は、伝熱面のボイラ水との接触面側に生じるスケールを生成させる原因となる硬度成分，たとえばボイラ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をキレート化するための機能を発揮する成分である。
【００２０】
この発明の水処理剤において、エチレンジアミン四酢酸およびそのアルカリ金属塩の割合は、通常、全質量の０．０３質量％以上に設定されているのが好ましく、０．１５質量％以上に設定されているのがより好ましい。この含有量が０．０３質量％未満の場合は、ボイラ水中に含まれる硬度成分のキレート化の促進がしにくくなる可能性がある。
【００２１】
ここにおいて、この発明の水処理剤は、前記必須成分Ａ〜Ｃの他、必要に応じて各種の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、たとえばニトリロトリ酢酸（ＮＴＡ）およびその塩等の金属イオン封鎖剤を挙げることができる。
【００２２】
この発明の水処理剤は、ボイラ水と接触するボイラの伝熱面に生じる腐食およびスケールの生成を抑制するために用いられる。具体的には、ボイラの水管等の蒸気を発生させる伝熱管（伝熱面の一例）およびその他の伝熱面のボイラ水による腐食およびスケールの生成を抑制するために用いる。
【００２３】
この発明の水処理剤を用いてボイラの蒸気発生用の伝熱管の腐食およびスケールの生成を抑制するには、ボイラへ給水を供給する給水路内にこの発明の水処理剤を注入する。給水路に注入された水処理剤は、給水路内で混合され、給水とともにボイラへ流入する。これにより、水処理剤中のアルカリ金属の水酸化物が水分のｐＨを上昇させ、また水処理剤中のシリカが伝熱管のボイラ水との接触面側に皮膜を形成し、さらに水処理剤中のエチレンジアミン四酢酸およびそのアルカリ金属塩がボイラ水中の硬度成分のキレート化を促進する。この結果、ボイラの伝熱管およびその他の伝熱面は、ボイラ水による腐食およびスケールの生成が効果的に抑制されることになる。
【００２４】
ここにおいて、前記のような給水路に対するこの発明の水処理剤の注入量は、通常、給水中における前記必須成分Ａ〜Ｃの合計の濃度が１．７５mg／リットル以上になるよう設定するのが好ましく、８．７５mg／リットル以上になるように設定するのがより好ましい。因みに、前記水処理剤は、前記必須成分Ａ〜Ｃの合計の濃度が前記のようになるのであれば、給水路に対して連続的に注入されてもよいし、断続的に注入されてもよい。
【００２５】
この発明の水処理剤は、給水中において前記のような濃度付近に希釈された場合、通常、ｐＨが９〜１２．５程度の塩基性を示す。さらに、この水処理剤は、亜硫酸ナトリウムやタンニン等の水処理剤と併用することもできる。
【００２６】
【実施例】
実施例１〜３
ケイ酸ナトリウム，水酸化ナトリウムおよびエチレンジアミン四酢酸−２ナトリウムの混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得られた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、表１のとおりである。
【００２７】
実施例４
ケイ酸，水酸化カリウムおよびポリアクリル酸の混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得られた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、表１のとおりである。
【００２８】
実施例５および６
ケイ酸カリウム，水酸化ナトリウムおよびエチレンジアミン四酢酸の混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得られた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、表１のとおりである。
【００２９】
実施例７
ケイ酸ナトリウム，水酸化ナトリウムおよびエチレンジアミン四酢酸−４ナトリウムの混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得られた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、表１のとおりである。
【００３０】
実施例８
ケイ酸，水酸化カリウムおよびエチレンジアミン四酢酸−２ナトリウムの混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得られた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、表１のとおりである。
【００３１】
実施例９
ケイ酸，水酸化ナトリウムおよびポリアクリル酸の混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得られた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、表１のとおりである。
【００３２】
実施例１０
ケイ酸カリウム，水酸化カリウムおよびエチレンジアミン四酢酸の混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得られた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、表１のとおりである。
【００３３】
実施例１１
ケイ酸ナトリウム，水酸化カリウムおよびエチレンジアミン四酢酸−４ナトリウムの混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得られた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、表１のとおりである。
【００３４】
実施例１２
ケイ酸，水酸化ナトリウムおよびエチレンジアミン四酢酸−２ナトリウムの混合物へ蒸留水を滴下しながら攪拌した。これにより、目的とする水処理剤が得られた。ここにおいて、この水処理剤中に含まれる各成分の割合は、表１のとおりである。
【００３５】
【表１】
0004110768.tif 000002
【００３６】
評価１
実施例１〜３で得られた水処理剤を注入した場合と無薬注の場合について、腐食抑制性を測定した。ここでは、蒸発量１．３５kg／時間の貫流ボイラに、水処理剤を５００mg／リットル添加した軟水を供給し、圧力が０．３ＭPaの蒸気を連続的に発生させながら、ブロー率１０％で当該ボイラを運転した。４８時間経過後の食孔（伝熱管のボイラ水との接触面側に発生する厚さ方向の反対側へ向かう孔状の腐食のことを云う。）の深さの最大値を調べた。その結果を表２に示す。ここにおいて、給水に用いた軟水は、大阪市の軟化水を人工的に調製したものを用いた。その水質はつぎのとおりである。
【００３７】
ｐＨ：７．５
電気伝導率：２５mS／m
Ｍアルカリ度：２０mg−ＣａＣＯ3／リットル
【００３８】
【表２】
0004110768.tif 000003
【００３９】
評価２
実施例１〜３で得られた水処理剤を注入した場合と無薬注の場合について、カルシウム溶解度の上昇量を測定した。ここでは、蒸発量２．８kg／時間の貫流ボイラに、水処理剤を５００mg／リットル添加した軟水を供給し、圧力が０．５ＭPaの蒸気を連続的に発生させながら、ブロー率１０％で当該ボイラを運転した。４８時間経過後のカルシウム溶解度の上昇量を調べた。その結果を表３に示す。ここにおいて、給水に用いた軟水は、大阪市の軟化水を人工的に調製したものを用いた。その水質はつぎのとおりである。
【００４０】
ｐＨ：７．５
電気伝導率：２５mS／m
Ｍアルカリ度：２０mg−ＣａＣＯ3／リットル
【００４１】
【表３】
0004110768.tif 000004
【００４２】
表２より、実施例１〜３の水処理剤を注入した場合は、無薬注の場合の結果に比べて腐食抑制性に優れていることが分かる。表３より、実施例１〜３の水処理剤は、無薬注の場合に比べてカルシウム溶解度が上昇することが分かる。また、実施例４〜１２についても同様の効果が得られた。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ボイラ水と接触するボイラの伝熱面に生じる腐食およびスケールの生成を抑制することができる。