(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラプラントの弁又はノズルの上流側を流れるボイラ水中から溶存成分を析出させるボイラ水の浄化方法において、
ボイラ水中に、局部的に流速を高め縮流や乱流等による圧力変化を生じさせる金属製の多孔形のフィルタを析出促進手段として設け、この析出促進手段によりボイラ水中の溶存成分を析出させることを特徴とするボイラ水の浄化方法。
【請求項２】
フィルタの孔径を１０ｍｍ以下にして、流速を１ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓとすることを特徴とする請求項１記載のボイラ水の浄化方法。
【請求項３】
複数の析出促進手段を並列に設置し、再生しながら交互に使用することを特徴とする請求項１または２記載のボイラ水の浄化方法。
【請求項４】
析出促進手段を、超音波洗浄、無機酸洗浄、有機酸洗浄あるいは超音波洗浄と無機酸洗浄もしくは有機酸洗浄の併用により再生させることを特徴とする請求項３記載のボイラ水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ボイラ等の高温高圧水プラントにおいて、高温高圧水中から溶存成分を析出させる高温高圧水の浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液体中の溶存金属成分の選択的捕集法としては、イオン交換樹脂法、吸着法、膜分離法等が知られている。しかしながら、これらの樹脂を用いたイオン交換法、吸着法及び膜分離法は、いずれも耐熱性、耐圧性に乏しく、１００℃以下の低温領域でしか使用できないという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、ボイラのような高温高圧水プラントでは、給復水系の構成材が腐食することによって生成する微量のイオン鉄や懸濁鉄が、給水流量調節弁やスプレイノズルを閉塞し、プラントの長期連続運転の阻害要因となっている。そして、このようなイオン鉄及び懸濁鉄を要因とした弁やノズルの閉塞防止方法としては、従来有効なものがなかった。ただ、水質改善を施すことにより要因物質の濃度を低減したり、あるいは閉塞物を除去したりする対策として、以下のものがある。
すなわち、腐食低減対策としては、複合中性処理を施すものが知られており、また、閉塞物の除去対策としては、脱酸素剤であるヒドラジンによって閉塞物を還元剥離する方法や、リン酸塩によりリン酸鉄化することで結晶構造を変化させる方法が知られている。
【０００４】
しかしながら、このような従来の腐食低減対策や閉塞物除去対策では、大した効果が期待できず、イオン鉄や懸濁鉄を要因とした弁やノズルの閉塞やデポジット（堆積物）の付着といった問題はいまだに発生している。この問題に対処するために、現状では、プラントを定期的に停止して、機械的に閉塞物を除去する等の対策を行っている。そして、その頻度は最も多いプラントで１回／２カ月程度となっている。
そこで、上記問題を解決するべく、本発明者等が鋭意検討を行った結果、例えば、マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）等の鋼材が高温高圧水中で酸化された際に生成する腐食生成物のような、高温高圧水条件下で溶存している物質が、高流速下において縮流や乱流の影響を受けると、その溶解度が急激に低下して析出する現象に着目し、これを分離方法として逆利用することにした。
【０００５】
本発明は、上記知見に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、人為的、局部的に縮流や乱流等を生じさせることにより、溶解成分の析出現象を強制的に促進することができ、円滑にかつ確実に高温高圧水中から溶存成分を析出させて捕集することができるとともに、高温高圧水中で使用されている弁やノズルの閉塞を未然に防止することができて、長期間にわたって連続的にプラントを運転することができる高温高圧水の浄化方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ボイラプラントの弁又はノズルの上流側を流れるボイラ水中から溶存成分を析出させるボイラ水の浄化方法において、ボイラ水中に、局部的に流速を高め縮流や乱流等による圧力変化を生じさせる金属製の多孔形のフィルタを析出促進手段として設け、この析出促進手段によりボイラ水中の溶存成分を析出させることを特徴とする。
この発明にあっては、析出促進手段によって、局部的に流速を高めて縮流や乱流を生じさせることにより、その圧力変化で溶存成分の析出を促進させて、捕集効果を高める。また、析出促進手段によって、溶存成分を析出、捕集することにより、弁又はノズルにデポジットが付着するのを防いで、その機能が低下したり、閉塞したりするのを未然に防止する。また、金属製の多孔形のフィルタによって、このフィルタの孔を高温高圧水が通過する際に流速が高まって縮流や乱流等が発生し、圧力変化が生じることにより、溶存成分の析出現象を強制的に促す。
第２の発明は、フィルタの孔径を１０ｍｍ以下にして、流速を１ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓとすることを特徴とする。
この発明にあっては、多孔形のフィルタの孔径を１０ｍｍ以下にして、流速を１ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓに高めることにより、局部的に縮流や乱流を発生させて溶存成分の溶解度を低下させ、溶存成分を強制的に析出させる。
第３の発明は、複数の析出促進手段を並列に設置し、再生しながら交互に使用することを特徴とする。
この発明にあっては、並列に設けた複数の析出促進手段によって、交互に使用、再生を繰り返すことにより、流路を遮断することなく、長期間にわたって運転を継続する。
第４の発明は、析出促進手段を、超音波洗浄、無機酸洗浄、有機酸洗浄あるいは超音波洗浄と無機酸洗浄もしくは有機酸洗浄の併用により再生させることを特徴とする。
この発明にあっては、析出促進手段に付着した溶存成分を超音波洗浄、無機酸洗浄、有機酸洗浄あるいは超音波洗浄と無機酸洗浄もしくは有機酸洗浄の併用により除去して析出促進手段を再生させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施の一形態を示す高温高圧水浄化装置の説明図、図２は多孔形のフィルタの一例を示す説明図である。
これらの図において符号１はフィルタチャンバであり、このフィルタチャンバ１は、図２に示すように、その内部に一対の金属製の多孔形のフィルタ（析出促進手段）２が装着されているものである。これらのフィルタ２の孔径は１０ｍｍ以下に設定されている。また、上記フィルタチャンバ１は、分解して内部のフィルタ２を取り出し可能に構成されているとともに、酸洗浄が可能なように弁付き配管３、４が設けられている。なお、両フィルタ２間には、グラスフィルタあるいは紙フィルタを介在させてもよい。
【０００８】
上記のように構成されたフィルタチャンバ１は、図１に示すように、高温高圧水浄化装置１０内に組み込まれている。すなわち、弁１１、流量計１２、圧力計１３、シース熱電対（温度計）１４、フィルタチャンバ１、圧力計１５および弁１６からなるユニット２０が、２組並列の状態で、弁３１、３２を介して本設ライン３０に接続されている。この高温高圧水浄化装置１０は、例えば、ボイラプラントにおける過熱器スプレイノズルおよび過熱器スプレイ弁の上流側、再熱器入口スプレイ弁の上流側、鉄の含有量が多い高圧給水加熱器および低圧給水加熱器のドレン配管の途中に設けられている。なお、図１中符号３３は本設ライン３０に設けられた弁である。
【０００９】
このように構成された高温高圧水浄化装置１０にあっては、図１において、本設ライン３０の弁３１、３２を開き、かつ弁３３を閉じることにより、高温高圧水浄化装置１０を本設ライン３０側に接続する。この場合、２組あるユニット２０のうち一方のユニット２０の弁１１、１６を開いて本設ライン３０側と接続するとともに、他方のユニット２０の弁１１、１６を閉じて本設ライン３０側との接続を遮断する。
【００１０】
これにより、本設ライン３０と接続されたユニット２０に、本設ライン３０からの高温高圧水が流通する。この場合、このユニット２０のフィルタチャンバ１のフィルタ２において、孔径が１０ｍｍ以下と狭くなっていることにより、流速が高まり（１ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓ）、縮流や乱流が発生して、圧力変化（最大２ＭＰａ）が局部的に生じることで、高温高圧水中の溶存金属成分（イオン鉄）の析出現象が促進されて、懸濁化して容易に捕集される。このようにして、閉塞の要因となるイオン鉄や懸濁鉄をまえもって捕集することができることにより、弁やノズルの閉塞を未然に防止することができる。
【００１１】
図３はスケール付着（吸着を含む）と流速の関係を示すもので、この図からも明らかなように、高温高圧水の温度が高くなるほど、特に、２００℃以上において、スケール付着量が顕著に増大する。また、流速が増大するほど、スケール付着量が多くなる。
【００１２】
このように、高流速下の条件において金属表面に酸化鉄が付着し易くなる理由は、次のように考えられる。すなわち、鉄イオンから酸化鉄が生成する過程では、まず、水酸化鉄分子が集合してコロイド粒子となる。これがさらに凝集して結晶に生長するときには、粒子間にファンデルワールス力が働くと考えられている。固体は、水溶液中でその表面にイオンを吸着するので、ある一定の表面電位（ゼータ電位）をもつ。
【００１３】
水酸化鉄を含む溶液をアルカリ性にするとその粒子は、負の電荷を帯びる性質がある。一方、金属表面と溶液の接触している界面の状態が溶液の流速によって変化する性質があり、金属表面は、正に帯電して、負のイオンを引きつけ、全体として中和した状態で分布している。
【００１４】
溶液の流速が大きくなると、イオン分布は破られるとともに、系内では、かなりの距離まで、金属表面の電荷の影響がおよび、金属表面から離れた位置にあるスケールも電場に入り、表面に引きつけられて付着するようになると考えられる。特に、高流速下の条件にある構成材の表面の特に尖った部分は、保護被膜ができにくいこともあって、正極になり易い。したがって、負に帯電した水酸化鉄粒子は正極に付着する。
【００１５】
一方、本設ライン３０側から遮断されたユニット２０のフィルタ２においては、このフィルタ２に捕集されたイオン鉄および懸濁鉄を除去して、フィルタ２を再生するために洗浄を行う。この洗浄法としては、フィルタチャンバ１内から取り出したフィルタ２を超音波で洗浄する超音波洗浄法、弁付き配管３、４を介してフィルタチャンバ１内に無機酸あるいは有機酸を流通させることにより内部のフィルタ２を洗浄する無機酸洗浄法あるいは有機酸洗浄法が用いられる。また、超音波洗浄法と無機酸洗浄法もしくは有機酸洗浄法を併用してもよい。
【００１６】
このように、一方のユニット２０によってイオン鉄や懸濁鉄の捕集を行うとともに、他方のユニット２０の再生を行う操作を交互に繰り返すことにより、プラントの長期連続運転が可能となる。
【００１７】
なお、上記実施形態においては、析出促進手段として、金属性の多孔形のフィルタ２を用いて説明したが、これに限らず、オリフィスあるいは流路を次第に絞って縮径させる形態でもよく、要は、局部的に流速を速めることができるものであればよい。また、本発明は、ボイラプラント、原子力プラント等、高温高圧水を使用するプラントに幅広く適用できるとともに、低温プラントにあっては、加熱して乱流縮流を生じさせれば適用できることはいうまでもない。
【００１８】
【発明の効果】
第１の発明は、ボイラプラントの弁又はノズルの上流側を流れるボイラ水中から溶存成分を析出させるボイラ水の浄化方法において、ボイラ水中に、局部的に流速を高め縮流や乱流等による圧力変化を生じさせる金属製の多孔形のフィルタを析出促進手段として設け、この析出促進手段によりボイラ水中の溶存成分を析出させることにより、その圧力変化で溶存成分の析出現象を強制的に促進することができ、円滑にかつ確実に高温高圧水中から溶存成分を析出させて捕集することができる。
また、この析出促進手段により溶存成分を析出させて捕集するものであるから、ボイラ等の高温高圧水プラントの弁又はノズルの上流側に設けた析出促進手段によって、溶存成分を析出、捕集することにより、高温高圧水中で使用されている弁又はノズルにデポジットが付着するのを防ぐことができて、その機能が低下したり、閉塞したりするのを未然に防止することができるとともに、長期間にわたって連続的にプラントを運転することができる。
また、析出促進手段が金属製の多孔形のフィルタであるものであるから、金属製の多孔形のフィルタによって、このフィルタの孔を高温高圧水が通過する際に流速が高まって縮流や乱流等が発生し、圧力変化が生じることにより、溶存成分の析出現象を強制的に促すことができる。
第２の発明は、フィルタの孔径を１０ｍｍ以下にして、流速を１ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓとするものであるから、孔径が１０ｍｍ以下の多孔形のフィルタによって、流速を１ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓに高めることにより、局部的に縮流や乱流を発生させることができて溶存成分の溶解度を低下させることができ、溶存成分を強制的に析出させることができる。
第３の発明は、複数の析出促進手段を並列に設置し、再生しながら交互に使用するものであるから、並列に設けた複数の析出促進手段によって、交互に使用、再生を繰り返すことにより、流路を遮断することなく、長期間にわたって運転を円滑に継続することができる。
第４の発明は、析出促進手段を、超音波洗浄、無機酸洗浄、有機酸洗浄あるいは超音波洗浄と無機酸洗浄もしくは有機酸洗浄の併用により再生させるものであるから、析出促進手段に付着した溶存成分を超音波洗浄、無機酸洗浄、有機酸洗浄あるいは超音波洗浄と無機酸洗浄もしくは有機酸洗浄の併用により除去することにより、析出促進手段を確実に再生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態を示す高温高圧水浄化装置の説明図である。
【図２】  多孔形のフィルタの一例を示す説明図である。
【図３】  スケール付着と流速の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
２  フィルタ（析出促進手段）
１０  高温高圧水浄化装置
【図１】
0004320479.tif 000002
【図２】
0004320479.tif 000003
【図３】
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