(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環水系の配管の一部に、内部に循環水の汚染物質を付着し得る網目状の汚染物質付着手段からなる接触部材を備えてなる透明管を設置し、外部からのモニターにより配管内の汚染状態を感知する循環水系配管内の汚染状況監視方法。
【請求項２】
透明管が、循環水系配管に設けられたバイパス管もしくは分岐管に接続されてなる請求項１記載の循環水系配管内の汚染状況監視方法。
【請求項３】
汚染物質付着手段が、金属製もしくは合成樹脂製の網である請求項１に記載の循環水系配管内の汚染状況監視方法。
【請求項４】
網の目開きが、１０〜２０メッシュである請求項３に記載の循環水系配管内の汚染状況監視方法。
【請求項５】
透明管を通過する循環水の流速が、０．３〜１．０ｍ／秒である請求項１記載の循環水系配管内の汚染状況監視方法。
【請求項６】
循環水系の配管の一部に設置され外部より配管内をモニター可能な透明管と、この透明管の内部に設置され循環水の汚染物質を付着し得る網とを備えてなる配管内の汚染状態を感知する循環水系配管内汚染状況監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は循環水系配管内の汚染状況監視方法及び装置であり、より詳細には、開放循環式あるいは閉鎖循環式冷却水系等の工業用水配管内の腐食、スケール及びスライム等による汚染状況監視方法及び装置に関する。この発明を適用し得る循環水系配管としては、製鉄、化学、石油化学その他各種のプロセス冷却用配管、ビル空調用配管等種々のものが存在する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄、化学その他各種のプロセス冷却用に、あるいはビル空調用に大量の冷却水が使用されている。冷却水の使用の増大に伴い、冷却水の節減のため、一過式冷却水系から循環式冷却水系への変更あるいは高濃縮運転化の実施等による冷却水の高度利用が行われている。このような冷却用水の高度利用を実施した場合には、溶存塩類の濃縮等により循環冷却水の水質が悪化や、滞留時間の増大により、腐食生成物、スケール折出物、スライム等の『汚染物質』が増加し、これらによる閉塞や流量低下等の障害が発生する。
【０００３】
さらに、熱交換器・配管などの金属表面に『汚染物質』が付着し、その下部が嫌気性雰囲気になった場合には、硫酸塩還元菌が増殖し硫化水素が生成して腐食反応が加速されることがある。
このような『汚染物質』の付着下の腐食は、銅・銅合金やステンレス鋼などの耐食材料でも起こる。
このため、循環水系配管内の汚染状況を常時監視することにより、汚染を早期に検出して適切な水処理薬剤投入等の措置ができるようさまざまな提案がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
冷却水系内の汚染を把握する手段としてステンレス管を循環水配管に設けられたバイパス管又は分岐管に接続し、一定期間経過後、該管内の汚染物質の付着状況を観察することが一般に行われている。しかし、付着状況を正確に把握するためには、１ヵ月以上の長期間の試験期間が必要となり、迅速に系内の付着状況を知ることができなかった。そこで、（１）冷却水の懸濁物質量と冷却水の濃縮倍数を測定する（特開平３−２８８５８６号）、（２）細菌数やスライム量を測定する（内田老鶴圃新社「工業用水処理」昭和４３年７月５日発行、第１８２〜１９８頁参照）等が提案されている。これらはいずれも間接的な把握手段となるため、配管内の汚染状況を忠実に反映しているとはいえない。
【０００５】
また、（４）小型の熱交換器を設置して冷却水の温度変化を測定する（特開昭６１−２４６５９０号公報）、（５）加熱された配管表面温度の変化を測定する（特開平２−９６６４４号公報）が提案されているが、センサーを含む把握手段全体が複雑で、装置が大がかりになるため、作業性、経済性の点で不利である。
【０００６】
この発明の目的は、循環水系配管内の汚染をより早く、より直接的に把握しかつ簡単な構成により循環水系配管内の汚染を把握あるいは予知して的確な措置が行える指標を与えうる循環水系配管内の汚染状況監視方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の循環水系配管内の汚染状況監視方法は、循環水系の配管の一部に、内部に循環水の汚染物質を付着し得る接触部材を備えてなる透明管を設置し、外部からのモニターにより配管内の汚染状態を感知する方法である。
【０００８】
この発明の循環水系配管内の汚染状況監視装置は、循環水系の配管の一部に設置され外部より配管内をモニター可能な透明管と、この透明管の内部に設置され循環水の汚染物質を付着し得る網とを備えてなる配管内の汚染状態を感知する装置である。
この発明にかかる循環水系配管とは、開放循環式あるいは閉鎖循環式冷却水系等の工業用水の配管をいう。
【０００９】
透明管は、循環水系配管に設けられたバイパス管もしくは分岐管に接続されているのが作業性の点で望ましい。接触部材は、網目状の汚染物質付着手段であることが汚染物質の付着を迅速に確認できる点で望ましい。汚染物質付着手段は、金属製もしくは合成樹脂製の網であるのが長寿命化を図れる点で望ましい。
【００１０】
網の目開きは、５〜３０メッシュであり、好ましくは１０〜２０メッシュであるのが汚染物質の付着を迅速に確認することができる点で望ましい。５メッシュ未満の場合あるいは３０メッシュを越える場合は、汚染物質の付着速度が小さくなり、汚染物質の発生予知が遅れる。
【００１１】
透明管を通過する循環水の流速は、０．１〜１．０ｍ／秒であり、好ましくは０．３〜１．０ｍ／秒であるのが汚染物質の付着を迅速に確認することができる点で望ましい。流速が０．１ｍ／秒未満あるいは１．０ｍ／秒を越える場合は、汚染物質の付着速度が小さくなり、汚染物質の発生予知が遅れる。
【００１２】
【作用】
この発明の循環水系配管内の汚染状況監視方法及びその装置では、循環水系の配管の一部に配置された透明管内部の接触部材に循環水の汚染物質が付着する。これを外部からモニターしておれば配管内の汚染状態を直接的に把握できる。このモニターは、適切な薬剤投入あるいは他の汚染防止措置を的確におこなうための指標としても機能する。
【００１３】
また、透明管を循環水系配管に設けられたバイパス管もしくは分岐管に接続することにより、配管内の汚染状態を容易に把握でき、透明管内の接触部材を容易に取り出し分析に供することができる。また、接触部材を網目状の汚染物質付着手段で構成すると、循環水の汚染物質をより大きい付着速度でその表面に付着させることができるので循環水系配管内の汚染を迅速に予知することができる。網の材質は金属、および、合成樹脂製のものが好ましく、金属網は耐食性のあるステンレス等の材質が好ましい。
【００１４】
また、網の目開きを１０〜２０メッシュとすると、大きい付着速度で循環水の汚染物質をその表面に付着させることができ循環水系配管に発生する汚染物質の早期予知が可能になる。
また、透明管を通過する循環水の流速を０．３〜１．０ｍ／秒となるよう循環水系配管あるいは透明管を設定すれば、大きい付着速度で循環水の汚染物質をその表面に付着させることができ汚染物質の早期予知が可能となる。
【００１５】
【実施例】
以下、図面に示す一実施例に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによって、この発明が限定されるものではない。
図１及び図２は、この発明の汚染状況監視方法及びその装置において使用する内部に循環水の汚染物質を付着し得る接触部材を備えてなる透明管（以下、モニター管という。）を示す。モニター管１は透明管２と、接触部材であって汚染物質付着手段としての網３とから構成されている。透明管２は、内径１６ｍｍ、外径２２ｍｍ、長さ２００ｍｍの塩化ビニル樹脂製である。透明管２の内径は設備施工および取扱の点から１０〜２５ｍｍが望ましく、長さも同様の理由から２００〜３００ｍｍが望ましい。また、透明管２の材質は塩化ビニル樹脂のみならず、ガラスあるいはアクリル樹脂であってもよい
【００１６】
網３は、透明管２の内壁を覆うよう捲回された状態で透明管２内に挿入されその弾性力で透明管２の中央部の壁面に固定されている。網３はステンレス（ＳＵＳ−３０４）製でありその目開きは１６メッシュである。なお、モニター管１は図示しないソケットで配管と接続可能である。
【００１７】
図３は、上記モニター管１を配置した開放循環式冷却水系を示す。この開放循環式冷却水系４では、ポンプ５により冷水を多管式熱交換器６に送り還流する温水を冷却塔７に導く。ポンプ５下流側の配管にはバイパス管８が接続され、バイパス管８には着脱可能な複数のモニター管１が並列に接続されている。モニター管１の前後にはモニター管１内の流速を任意に設定するためのバルブ９が設置されている。冷却塔７には、冷却水系４に薬剤を投入するためのタンク１０及びポンプ１１が接続されている。
【００１８】
このような構成では、モニター管１内の網３の汚染状況を外部から目視あるいはテレビカメラでモニターすることにより、薬剤の投入あるいは他の付着防止対策をおこなう時期を正確に把握することができる。
投入される薬剤は、防食剤（りん酸塩、ホスホン酸塩、二価金属塩、カルボン酸系低分子量ポリマー、亜硝酸塩、クロム酸塩、アミン，アゾール類等）、スケール防止剤（カルボン酸系低分子量ポリマー、ホスホン酸塩）、スライム防止剤（塩素剤、第四級アンモニウム塩系薬剤、臭素系薬剤、有機窒素硫黄系薬剤等）、スライム剥離剤、スラッジ堆積防止剤等がある。他の付着防止対策としては、ｐＨ調整、熱交換器の運転条件の変更、補給水の軟化・脱塩等がある。
【００１９】
〔実験例１〕
前記実施例におけるモニター管１を工業用冷却水系に試料として接続し、モニター管１に付着した汚染物質の観察及び測定を行った。
（試験方法）
図４に示すように、製鉄所熱間圧延工場冷却水系の冷却塔出口配管から枝管を導き、この枝管にモニター管１及びステンレス管１２からなる付着試験ユニット１４を接続した。ステンレス管１２はモニター管１と同じ内径（１６ｍｍ）、長さ（２００ｍｍ）を有している。枝管にはバルブ１３、薬剤を投入するためのタンク１０及びポンプ１１を接続した。
【００２０】
薬剤無添加の場合と次亜塩素酸ソーダ（有効塩素１２％）を添加した場合とについて４種類の試験を設定し、各試験に付いて３０日間にわたる付着量の経日的な測定及び観察を行った。モニター管１及びステンレス管１２を流れる冷却水の流速は０．６ｍ／秒に設定した。結果を表１、図５および図６に示す。
図５に示した写真（コピー）はモニター管１から取り出され展開された網３をそれぞれ撮影したものである。図６は、付着量の経時（日）変化を示している。また、表２は付着物の組成の分析結果を示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
試験結果より明らかなように、この発明の実施例であるモニター管１内の網３の汚染状況は、ステンレス管の付着量と相関関係があり、かつ汚れの付着を迅速に確認できることがわかる。
モニター管１で汚れを確認した後、水処理薬剤（次亜塩素酸ソーダ）を添加することにより、ステンレス管の付着量を低減できることがわかる（試験Ｎｏ．▲４▼参照）
【００２４】
〔実験例２〕
実験例１と同様に、モニター管１を工業用冷却水系に試料として取り付け、配管に付着した汚染物質の観察及び測定を行った。
（試験方法）
図７に示すように、製鉄所連続鋳造工場冷却水系の冷却塔出口配管に実験例１と同様の付着試験ユニット１４を設置した。
【００２５】
薬剤無添加および次亜塩素酸ソーダ（有効塩素１２％）の添加の２種類の試験を設定し、各試験において３０日間にわたる付着量の経日的変化の観察及び測定を行った。付着試験ユニット１４を流れる冷却水の流速は０．６ｍ／秒に設定した。結果を表３および表４に示す。
【００２６】
【表３】
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【００２７】
【表４】
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【００２８】
試験結果から明らかなように、この発明の実施例であるモニター管１内の網３の汚染状況は、ステンレス管の付着量と相関関係があり、かつ汚れの付着を迅速に確認できることがわかる。
【００２９】
〔実験例３〕
実験例１と同様に、モニター管１を工業用冷却水系に試料として取り付け、配管に付着した汚染物質の観察及び測定を行った。
（試験方法）
図８に示すように、製鉄所製銑工場羽口間接冷却水系の羽口出口配管に実験例１と同様の付着試験ユニットを設置した。
【００３０】
薬品無添加および次亜塩素酸ソーダ（有効塩素１２％）＋スケール防止剤の添加の２種類の試験を設定し、各試験において３０日間にわたる付着量の経日的変化の観察及び測定を行った。付着試験ユニット１０を流れる冷却水の流速は０．６ｍ／秒に設定した。結果を表５及び表６に示す。
【００３１】
【表５】
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【００３２】
【表６】
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【００３３】
〔実験例４〕
透明管２に目の荒さ（目開き）の異なる網を固定したモニター管１を準備し、このモニター管１を冷却水系に試料として取り付け、網の目の荒さ（目開き）と付着量の関係を測定した。
（試験方法）
実験例１と同様の製鉄所冷間圧延工場冷却水系の冷却塔出口配管から枝管を導き、この枝管に６本のモニター管１を並列に接続した。モニター管１の中央部には、目開きが５メッシュ、１０メッシュ、１２メッシュ、１６メッシュ、２０メッシュ及び２８メッシュのステンレス製の網を取り付けた。各モニター管１を通過する冷却水の流速は０．５ｍ／秒に設定した。１０日間通水後の上記各網への付着量を、金網の目開きとの関係において図９に示す。
【００３４】
図９から、目開きが１０〜２０メッシュでは、大きな付着量が得られる。５メッシュ未満では付着量が激減し、３０メッシュを越えるとやはり付着量が減少することがわかる。
網への付着機構は、まず、網線表面へ微生物が付着し、そこから周囲に粘着性物質を生成する。この粘着性物質がバインダーとして作用し、無機懸濁物質が付着する。これにより、さらに付着が進行するものと考えられる。
【００３５】
〔実験例５〕
配管内の流速と付着速度の関係を測定した。
（試験方法）
図４に示した製鉄所熱間圧延工場冷却塔出口配管から枝管を導き、この枝管に図１０に示すように、実験例１で使用したモニター管１を６本並列に接続した。モニター管１の前には、モニター管１内の冷却水流速を任意に設定するためのバルブ１３をそれぞれ接続した。付着速度はモニター管１の金網に対する通水前後の重量差を求め、ｍｇ／ｃｍ2 ／月に換算して示した。結果を図１１に示す。
【００３６】
図１１から付着速度は管内流速が０．６ｍ／秒前後でピークを示し、０．１ｍ／秒未満あるいは１．０ｍ／秒を越えた領域では付着が進行しにくいことがわかる。これは、管内流速が低い領域では付着する異物の供給が少なくなり、管内流速が高い領域では、流れの剪断力により付着しにくくなるものと考えられる。
【００３７】
〔他の実施例〕
前記実施例ではモニター管１内壁面に網３を固定したが、図１２に示すように、透明管２内に小径の網１５を固定部材１６で固定し、網１５の外周面に付着する付着物を外部からモニターできる構成のモニター管１７としてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
この発明の循環水系配管内の汚染状況監視方法及びその装置では、透明管の外部から接触部材に付着した循環水の汚染物質のモニターすれば、配管内の汚染状態を直接把握することができる。このため、簡単な構成により汚染状態の把握が可能となる。また、汚染物質の分析、あるいは適切な薬剤投入等の付着防止対策を行う時期を正確に把握するための指標として用いることができる。
また、透明管を循環水系配管に設けられたバイパス管もしくは分岐管に接続することにより、より簡易的に配管内の汚染状態を把握でき接触部材を容易に透明管から取り出し付着した汚染物質を分析しあるいは接触部材を交換することができる。
【００３９】
また、接触部材を網目状の汚染物質付着手段で構成すると、循環水の汚染物質をより大きい付着速度でその表面に付着させることができる。このため、汚染物質が循環水系配管に付着する前にこの発明のモニター管に汚染物質が付着することになり、配管内の汚染を予知することが可能となる。この汚染物質付着手段を金網で構成すると、損耗を防止し寿命を高めることができる。また、汚染物質付着手段を合成樹脂製の網で構成すると、金属では腐食が激しい循環水系配管において寿命を高めることができる。
【００４０】
また、網の目開きを１０〜２０メッシュとすると、汚染物質の付着速度を高めることができ、汚染物質の早期予知が可能となる。
また、透明管を通過する循環水の流速を０．１〜１．０ｍ／秒となるよう循環水系配管および透明管を構成すれば、汚染物質の付着速度を高めることができ、汚染物質の早期予知が可能となる。この予知に基づいて適切な水処理薬剤の添加等の付着防止対策を行うことにより循環水納の汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例に係るモニター管１の斜視図である。
【図２】図１を側面からみた図である。
【図３】モニター管１を配置した開放循環式冷却水系の構成をしめす図である。
【図４】実験例１の製鉄所熱間圧延工場冷却水系の説明図である。
【図５】実験例１の結果としての付着状態を示す写真のコピーである。
【図６】実験例１の結果としての付着量の経時変化を示す図である。
【図７】実験例２の製鉄所連続鋳造工場冷却水系の説明図である。
【図８】実験例３の製鉄製銑工場羽口間接冷却水系の説明図である。
【図９】実験例５の結果としての網の目の荒さと付着量の関係を示す図である。
【図１０】実験例５の付着試験用配管をしめす図である。
【図１１】実験例５の付着試験結果としての管内流速と付着速度の関係をしめす図である。
【図１２】この発明の他の実施例としてのモニター管１の図２に相当する図である。
【符号の説明】
１，１７  モニター管（汚染状況監視装置）
２        透明管
３，１５  網（接触部材）
【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】
0003848973.tif 000014
【図８】
0003848973.tif 000015
【図９】
0003848973.tif 000016
【図１０】
0003848973.tif 000017
【図１１】
0003848973.tif 000018
【図１２】
0003848973.tif 000019