【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ボイラの水管に付着するスケールの除去に関するもので、より詳細には、スケール除去剤の注入方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ボイラの運転中、固い水不溶性の結晶状固形分，いわゆるスケールが水管の内側，すなわち伝熱壁に徐々に付着することがある。 スケールが伝熱壁に付着すると、種々の問題を引き起こすことになる。 まず、スケールの熱伝導率は、水管の材質（軟鋼）
に比べて数百分の一と小さいので、伝熱壁へのスケール付着により、火炎の熱が水管内の水，すなわち缶水に伝わりにくくなり、熱効率が非常に低下し、燃料消費量の増大の原因となる。 また、火炎の熱が缶水に伝わりにくくなると、伝熱壁の温度が非常に高くなり、その金属強度が低下する。 そして、水管内部は、通常高圧になっているので、伝熱壁の金属強度が水管の内圧に耐えられなくなり、膨出，裂開，破裂等の事故を起こす。

【０００３】従来、このような事故を未然に回避する方法が種々採用されており、その一例を説明すると、水管の所定箇所に温度センサを設け、この温度センサの検出温度から水管の内側に付着したスケール厚さを判定し、
必要に応じてスケールを除去している。 スケールを除去する方法として、一般に、ボイラの運転中、水管内にスケール除去剤を注入する方法がある。 スケール除去剤としては、ポリアクリル酸塩，ポリマレイン酸塩等の水溶性ポリマーやホスホン酸塩，キレート剤等がある。 スケール除去剤の注入量は、スケール厚さに応じて調節しており、厚い場合は多めに、薄い場合は少なめに調節している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の技術にあっては、解決すべき課題として、つぎのような課題が存在している。 まず、第一の課題として、前記スケール除去剤の注入は、前記温度センサの検出値に基づいたスケール厚さの判定により、作業者や管理者等が人為的に注入を行っているという現状がある。 具体的には、
ボイラの運転中、前記温度センサの検出値がある設定温度以上に達した場合、適宜な報知を行う構成となっており、この報知を確認した管理者等がスケール除去剤を注入している。 そのため、スケールが付着し始めた段階ではスケール除去剤の注入が若干遅れることになる。 また、スケールが除去された後、人為的にスケール除去剤の注入を停止するので、スケールの除去完了とスケール除去剤の注入停止が同時ではないため、スケールが付着していない状態でスケール除去剤が注入されることになり、除去剤による腐食が懸念される。 このように、スケール除去剤の注入は、管理者等による人為的な作業のため、スケールの付着状態に応じたリアルタイムな注入ができなかった。 これに加えて、管理者等による人為的な作業のため、管理者等による常時監視が必要であり、省力化の点で問題があった。 この点において、この発明は、ボイラの運転中、スケールの付着状態に応じて、自動的にスケール除去剤を注入する方法を提供し、かつ省力化を図ることを第一の目的とするものである。

【０００５】つぎに、第二の課題として、スケール除去剤としては、キレート剤，ポリマーが配合し得るが、この両者には以下のような長所，短所がある。 まず、キレート剤は、スケールを効果的に除去することができるとともに、硬度成分，鉄，シリカのいずれのスケールにも適用することができ、応用範囲が広いと云う長所を有している。 しかし、その反面、スケールが完全に除去されてしまうと、腐食性が懸念されると云う短所を有している。 つぎに、ポリマーは、腐食のおそれはないが、スケール除去能力は弱い。 この点において、この発明は、前記２種のスケール除去剤のそれぞれの特性を活かして、
効果的にスケール除去剤を注入する方法を提供することを第二の目的とするものである。

【０００６】

【問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あって、請求項１に記載の発明は、水管の温度を検出する温度センサと、ボイラへの給水ラインへスケール除去剤を注入する薬注装置を備えたボイラにおいて、前記温度センサの検出値に基づいて、前記薬注装置の作動を制御することを特徴としており、また請求項２に記載の発明は、前記薬注装置のＯ
Ｎ作動時、水管温度に対応して、スケール除去剤の注入量を調節することを特徴としており、さらに請求項３に記載の発明は、給水ラインへスケール除去剤を注入する方式のボイラにおいて、水管の温度を検出する温度センサの検出値に基づいて、組成の異なるスケール除去剤を注入することを特徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態について説明する。 この発明は、ボイラの缶体を構成する水管の温度を検出する温度センサと、ボイラへの給水ラインへスケール除去剤を注入する薬注装置を備えたボイラについて好適に実施できる。 ボイラの運転中、温度センサは水管の温度を常時検出し、その検出値を制御器へ出力する。 この出力信号を受けた制御器は、水管温度の検出値が高温側設定温度に達したとき、薬注装置へ作動ＯＮ信号を出力する。 この作動ＯＮ信号を受けた薬注装置は、給水ラインへのスケール除去剤の注入を開始する。 スケール除去剤の注入により、水管温度が下降し、
その検出値が低温側設定温度に達したとき、制御器は薬注装置へ作動ＯＦＦ信号を出力する。 この作動ＯＦＦ信号を受けた薬注装置は、その注入作動を停止する。 このように、この発明にあっては、水管温度の検出値に基づいて、薬注装置のＯＮ，ＯＦＦ作動が自動的に制御される。

【０００８】また、この発明は、ボイラへ給水する水の硬度分を除去する軟水装置が故障等の異常により、硬度漏れを起こした場合にも対応できる構成となっている。
すなわち、薬注装置は、水管温度が第一高温側設定温度を検出したとき、スケール除去剤の注入を開始するが、
この注入にもかかわらず、硬度漏れにより水管温度が上昇し、第二高温側設定温度を検出すると、薬注装置はスケール除去剤の増量注入を開始する。 スケール除去剤の増量注入により、水管温度が下降し、その検出値が第二低温側設定温度に達したとき、薬注装置は増量注入を停止し、通常の注入作動に戻る。 そして、水管温度の検出値がさらに下降して第一低温側設定温度に達したとき、
薬注装置はその注入作動を停止する。 このように、この発明にあっては、前記軟水装置の異常による硬度漏れがあっても、的確に対応することができ、スケール付着を確実に防止することになる。

【０００９】さらに、この発明は、スケール除去剤の特性を活かした注入を実現する構成となっている。 すなわち、水管温度が高温側設定温度を検出するまでは、スケール分散剤としての特性を有するポリマーを注入し、スケールの付着を未然に防止する。 このポリマーの注入にもかかわらず、水管温度が上昇し、高温側設定温度を検出した時点で、スケール除去剤としての特性を有するキレート剤を注入する。 そして、キレート剤の注入により、水管温度が下降し、その検出値が低温側設定温度に達したときは、キレート剤の注入を停止し、ポリマーの注入に戻る。 このように、この発明にあっては、水管温度に応じてスケール除去剤の特性を活かした注入が実現でき、スケール付着を確実に防止することになる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図１は、この発明を実施する多管式貫流ボイラの缶体の一部を破断して示す第一実施例の全体説明図である。

【００１１】第一実施例を示す図１において、多管式貫流ボイラの缶体１は、基本的な構成として、上部ヘッダ２と下部ヘッダ３との間を多数の水管４，４，…で連結しており、その内部に燃焼室５を形成している。 この燃焼室５の上部には、加熱手段としてのバーナ６が配置されている。 このバーナ６には、燃料供給ライン７が接続されており、この燃料供給ライン７には、燃料ポンプ８
および燃料用電磁弁９がそれぞれ設けられている。 一方、燃焼用空気は、送風機１０を介してバーナ６へ送られる構成となっている。 そして、燃料ポンプ８，燃料用電磁弁９および送風機１０は、それぞれ信号線１１，１
１，１１を介して制御器１２と接続されている。 なお、
ここでは、制御器１２を介してのバーナ６の燃焼制御については、その説明を省略する。

【００１２】そして、前記缶体１には、前記各水管４内の水，すなわち缶水の水位を検出するとともに、缶水の水位を制御する水位制御器１３が付設されている。 この水位制御器１３は、信号線１１を介して前記制御器１２
と接続されている。 さらに、前記缶体１の下部には、前記各水管４内へ缶水を供給する給水ライン１４が接続されており、この給水ライン１４には、給水ポンプ１５が設けられている。 この給水ポンプ１５も、信号線１１を介して前記制御器１２と接続されている。 なお、ここでは、前記制御器１２を介しての缶水の水位制御については、その説明を省略する。

【００１３】さて、前記缶体１にあっては、この発明の適用に必要とする温度センサ１６が設けられている。 この温度センサ１６は、前記水管４のうちの１本（必要に応じて複数本）に設けられるもので、前記水管４の外壁の所定箇所に設けられている。 そして、この温度センサ１６は、信号線１１を介して前記制御器１２に接続されている。 したがって、この温度センサ１６は、ボイラの運転中、常時、前記水管４の外壁温度を検出し、その検出温度（検出値）を前記制御器１２へ出力する構成となっている。 また、この発明の適用に必要とする薬注装置１７が前記給水ライン１４に設けられている。 この薬注装置１７も、信号線１１を介して前記制御器１２に接続されている。 この薬注装置１７は、前記制御器１２からのＯＮ作動信号により、スケール除去剤の注入を行うもので、前記制御器１２からの作動ＯＮ信号により、前記給水ライン１４へスケール除去剤の注入を開始し、前記制御器１２からの作動ＯＦＦ信号により、前記給水ライン１４へのスケール除去剤の注入を停止する構成となっている。

【００１４】つぎに、この発明の第一実施例について、
図２に基づいて、スケール除去剤の注入について説明する。 ボイラの運転が継続すると、水管４内へ供給される水の水質により、水管４の伝熱壁にスケールが除々に付着し、この付着に伴って、前記伝熱壁の温度が上昇する。 この温度上昇による伝熱壁の温度変化を温度センサ１６が常時検出し、その検出値を制御器１２へ出力する。 この検出値を受けた制御器１２は、その検出値が高温側設定温度Ｔに達すると、薬注装置１７へ作動ＯＮ信号を出力する。 この作動ＯＮ信号を受けると、薬注装置１７は、そのポンプ（図示省略）が駆動し、給水ライン１４へのスケール除去剤の注入を開始する。 このスケール除去剤の注入により伝熱壁の温度が下降し、温度センサ１６による検出値が低温側設定温度Ｕに達すると、制御器１２は薬注装置１７へ作動ＯＦＦ信号を出力する。
この作動ＯＦＦ信号を受けた薬注装置１７は、そのポンプを停止し、給水ライン１４へのスケール除去剤の注入を停止する。

【００１５】ここで、スケール除去剤の注入量について説明すると、スケール除去剤の注入は、前記伝熱壁の温度が比較的短時間で前記高温側設定温度Ｔから前記低温側設定温度Ｕ以下となるようにするためのもので、前記高温側設定温度Ｔにより判定される厚さのスケールを除去する必要があるためのものであり、したがってその注入量は、前記高温側設定温度Ｔに応じて決定される。 そして、スケール除去剤は、前記伝熱壁の温度が前記高温側設定温度Ｔに達してから前記低温側設定温度Ｕに達するまで継続して注入される。 また、注入時の給水に対する濃度は、前記各水管４内の缶水において所定濃度を保つように決定される。 たとえば、ブロー率１０％の場合は、缶水の濃縮倍率は１０倍となるので、缶水中の所定濃度の１０％が注入される。

【００１６】すなわち、図２において、前記伝熱壁の温度が前記高温側設定温度Ｔに達すると、前記薬注装置１
７が作動してスケール除去剤の前記給水ライン１４への注入を開始する。 スケール除去剤の効果は、注入直後、
直ちに現れないため、前記伝熱壁の温度は注入後若干上昇するが、やがてスケール除去剤の効果が現れ、前記伝熱壁の温度が前記低温側設定温度Ｕ以下となる。 この点において、前記高温側設定温度Ｔは、スケール除去剤の効果が現れるタイムラグを見込んだ温度に設定され、かつスケール除去剤の性能に基づいて決定される。

【００１７】つぎに、この発明の第二実施例を図３に基づいて説明する。 一般に、前記給水ライン１４には、前記水管４内へ供給する水からスケール生成の主要因となる硬度分を除去する軟水装置（図示省略）が設けられているが、この軟水装置が故障等の異常により硬度漏れを起こし、硬度分を含んだままの水が供給されることがある。 このような事態になると、前記伝熱壁におけるスケールの付着が促進されるとともに、その付着量も多くなり、前記高温側設定温度Ｔに達した時点で所定濃度のスケール除去剤の注入のみでは、スケール除去剤の効果がスケール生成に追いつかず、前記伝熱壁の温度が前記高温側設定温度Ｔ以下とならないことがある。

【００１８】そこで、この第二実施例にあっては、図３
に示すように、前記温度センサ１６が検出した検出値が第一高温側設定温度Ｖに達すると、前記制御器１２は前記薬注装置１７へ作動ＯＮ信号を出力する。 この作動Ｏ
Ｎ信号を受けると、前記薬注装置１７は、前記給水ライン１４へのスケール除去剤の注入を開始する。 この場合における前記薬注装置１７の作動は、第一低温側設定温度Ｗ以下となるまで連続して行われる。 そして、この連続作動によるスケール除去剤の注入は、予め定められた一定の吐出量をもって連続して注入するもので（以下、
「第一段注入」と云う）、その注入量は、前記第一実施例と同様、前記第一高温側設定温度Ｖに応じて決定される。 また、前記第一高温側設定温度Ｖは、前記第一実施例における前記高温側設定温度Ｔと同様にして決定される。

【００１９】そして、前記軟水装置の故障等の異常により硬度漏れがあると、スケール除去剤の注入にもかかわらず、前記伝熱壁の温度が前記第一高温側設定温度Ｖを超えてさらに上昇する。 前記伝熱壁の温度が上昇して第二高温側設定温度Ｘに達すると、前記制御器１２は前記薬注装置１７へスケール除去剤の増量信号を出力する。
この増量信号を受けると、前記薬注装置１７は、前記給水ライン１４へのスケール除去剤の増量注入を開始する。 この場合における前記薬注装置１７の増量注入作動は、前記伝熱壁の温度が第二低温側設定温度Ｙに達した後、前記制御器１２が前記薬注装置１７へ増量注入作動の停止信号を出力するまで継続する（以下、「第二段注入」と云う）。 そして、このときの増量の程度は、前記第一段注入における吐出量の約２倍に設定されている。
また、前記第二高温側設定温度Ｘも、前記第一実施例における前記高温側設定温度Ｔと同様にして決定される。

【００２０】すなわち、図３において、前記伝熱壁の温度が前記第一高温側設定温度Ｖに達すると、前記薬注装置１７が作動してスケール除去剤を前記給水ライン１４
へ一定の吐出量をもって連続して注入し、第一段注入が継続される。 しかし、硬度漏れがあると、この第一段注入にもかかわらず、前記伝熱壁の温度は前記高温側第一設定温度Ｖを超えてさらに上昇を続け、その温度が前記第二高温側設定温度Ｘに達する。 この第二高温側設定温度Ｘに達すると、前記薬注装置１７は、前記制御器１２
からの増量信号により増量注入を開始し、第二段注入に入る。 増量注入開始直後、スケール除去剤の効果は直ちに現れないため、前記伝熱壁の温度は増量注入後若干上昇するが、やがてスケール除去剤の効果が現れ、前記伝熱壁の温度が前記第二低温側設定温度Ｙ以下となる。 この時点で、前記薬注装置１７は前記制御器１２からの信号により増量注入，すなわち第二段注入を停止し、第一段注入を再開する。 そして、前記伝熱壁の温度が第一低温側設定温度Ｗに達すると、前記第一実施例と同様、前記制御器１２が前記薬注装置１７へ作動ＯＦＦ信号を出力し、この信号を受けた前記薬注装置１７は、前記給水ライン１４へのスケール除去剤の注入を停止する。

【００２１】つぎに、この発明の第三実施例を図４に基づいて説明する。 図４は、この発明を実施する多管式貫流ボイラの缶体の一部を破断して示したものであり、図４における参照符号は、前記給水ライン１４に設けた第一薬注装置１８と第二薬注装置１９を除いて、図１の参照符号と同一であり、それぞれ同一部材名を表している。 したがって、その詳細な説明は省略する。

【００２２】さて、図４において、前記両薬注装置１
８，１９にはそれぞれ薬液タンク（図示省略）が接続されており、それぞれ組成の異なるスケール除去剤が貯留されている。 すなわち、前記第一薬注装置１８の薬液タンクにはポリマー（以下、「薬剤Ａ」と云う）が貯留されており、また前記第二薬注装置１９の薬液タンクにはキレート剤（以下、「薬剤Ｂ」と云う）が貯留されている。 ここで、図５に基づいて、前記２種類のスケール除去剤の前記給水ライン１４への注入について説明する。
一般に、ボイラの運転中は、前記伝熱壁にスケールが除々に付着することを防止するための手段として、前記薬剤Ａをスケール分散剤として注入する。 しかし、前記軟水装置の故障等の異常により硬度漏れを起こし、硬度分を含んだままの水が供給されると、前記伝熱壁におけるスケールの付着が促進され、前記伝熱壁の温度が急上昇する。 このような事態になると、前記薬剤Ａによる効果ではスケールを短時間に除去できなくなる。

【００２３】そこで、この第三実施例にあっては、図５
に示すように、前記温度センサ１６の検出値が高温側設定温度Ｔに達するまでは、前記制御器１２は前記第一薬注装置１８へ作動ＯＮ信号を出力する。 これにより、前記第一薬注装置１８は、高温側設定温度Ｔに達するまで、前記薬剤Ａの前記給水ライン１４への注入を継続する。 一方、前記第二薬注装置１９は、作動ＯＦＦ状態となっている。 そして、前記温度センサ１６の検出値が高温側設定温度Ｔに達すると、前記制御器１２は、前記第一薬注装置１８へ作動ＯＦＦ信号を出力するとともに、
前記第二薬注装置１９へ作動ＯＮ信号を出力する。 この結果、前記第一薬注装置１８は、前記薬剤Ａの前記給水ライン１４への注入を停止し、また前記第二薬注装置１
９は、前記給水ライン１４へ前記薬剤Ｂの注入を開始する。

【００２４】そして、前記薬剤Ｂ，すなわちキレート剤の効果は、注入直後、直ちに現れないため、前記伝熱壁の温度は注入後若干上昇するが、やがてキレート剤の効果が現れ、前記伝熱壁の温度が低温側設定温度Ｕ以下となる。 この点において、前記高温側設定温度Ｔは、前記薬剤Ｂ（キレート剤）の効果が現れるタイムラグを見込んだ温度に設定され、かつ前記薬剤Ｂの性能に基づいて決定される。

【００２５】そして、前記薬剤Ｂの注入により、前記伝熱壁の温度が下降し、前記低温側設定温度Ｕ以下になると、前記制御器１２は、前記第二薬注装置１９へ作動Ｏ
ＦＦ信号を出力するともに、前記第一薬注装置１８へ作動ＯＮ信号を出力する。 これにより、前記第二薬注装置１９は前記薬剤Ｂの注入を停止し、また前記第一薬注装置１８は前記薬剤Ａの注入を開始する。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ボイラの水管に設けた温度センサの検出値に基づいて、スケール除去剤を自動的に注入することができる。 この結果、水管の伝熱壁に付着するスケールに対し、的確かつ確実に対応することができ、スケールを効果的に除去することができるとともに、省力化に大きく貢献することができる。 また、スケールの付着状況に応じて、スケール除去剤の注入量を調節することができる。 この結果、
軟水装置の異常による硬度漏れに対しても、的確かつ確実に対応することができる。 また、スケール付着を未然に防止するとともに、スケールの付着状況に応じて、スケール除去剤の特性を充分に活かすことができる。 この結果、水管を腐食せずに効果的にスケールを除去することができる。 さらに、この発明によれば、重大事故に繋がる水管の烈開，破裂等を確実に防止することができ、
この種の注入方法としては頗る効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施する多管式貫流ボイラの缶体の一部を破断して示す第一実施例の全体説明図である。

【図２】この発明の第一実施例の作動説明図で、温度センサの検出値と薬注装置のＯＮ，ＯＦＦ作動の関係を示す説明図である。

【図３】この発明の第二実施例の作動説明図で、温度センサの検出値，薬注装置の注入量および薬注装置のＯ
Ｎ，ＯＦＦ作動の関係を示す説明図である。

【図４】この発明を実施する多管式貫流ボイラの缶体の一部を破断して示す第三実施例の全体説明図である。

【図５】この発明の第三実施例の作動説明図で、温度センサの検出値と第一薬注装置および第二薬注装置のＯ
Ｎ，ＯＦＦ作動の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

４…水管 １２…制御器 １４…給水ライン １６…温度センサ １７…薬注装置 １８…第一薬注装置 １９…第二薬注装置 Ｔ…高温側設定温度 Ｕ…低温側設定温度 Ｖ…第一高温側設定温度 Ｗ…第一低温側設定温度 Ｘ…第二高温側設定温度 Ｙ…第二低温側設定温度