ボイラーは水を加熱して蒸気を発生させる機器ですが、何も水処理をしていない工業用水をそのまま加熱すると機器やプラントの寿命を著しく縮めてしまう危険性があります。
今回は、ボイラー水の水処理とは何かについて解説してみたいと思います。
1. ボイラーの水処理とは？
ボイラーの水処理には大きく分けて次の3種類があります。
1-1. 軟水化
まず、最も一般的に利用されているのが軟水装置による軟水化です。
工業用水の中には、カルシウムやマグネシウムなどの鉱物イオンが微量に含まれています。
これをそのままボイラーの中に入れると、炭酸カルシウムなどが析出し、スケールとして伝熱面に付着することで加熱効率の低下や局部的な過加熱（オーバーヒート）が発生します。
そのため、ボイラーに供給する水からはイオン交換樹脂などにより鉱物を取り除き、軟水化させる必要があります。軟水器に塩が必要になるのはナトリウムイオンを再生させるためです。
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スケールとは？
自然界に多量に存在し水道水中にも含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンは、濃度やpH、温度など条件が揃うと、空気中の二酸化炭素や、自然界に存在するイオウ化合物やリン酸などと結合して析出する。この析出物はスケールと呼ばれる。（引用：Wikipedia「軟水器」）
1-2. 脱酸素
軟水化させた後は、脱酸素装置により酸素を取り除きます。
ボイラーや蒸気配管は炭素鋼で作られていることが多く、水に酸素が含まれていると腐食が促進されてしまいます。そのため、加熱や薬剤の投入により酸素を取り除いてやる必要があります。
主にボイラー設備が大型の場合は、加熱式を採用し、小型の場合は薬剤が使われることが多いです。
1-3. アルカリ化
最後が薬剤注入によるアルカリ処理です。
蒸気が凝縮した後のドレンは空気中の炭酸ガスなどを吸収し、pH7以下の酸性に傾く場合があります。
酸性の液体は、配管を化学的に腐食させるため、ボイラー給水に塩化ナトリウム等を投入にアルカリ処理する必要があります。
また、pHが大きすぎてもアルカリ腐食を発生させるため、ボイラー給水のpHは10～11が適正と言われています。
ボイラーを長く安全に稼働させるためには、定期的にこれらの設備に薬剤を追加する必要があります。
最近では、ボイラーを購入する際にこれらの消耗品を定期的に交換することが含まれたメンテナンスパッケージとして契約を結ぶことが多くなっています。ユーザーにとってもメーカーにとっても便利な制度ですね。
水処理全般に関して動画があったので載せておきます。
2. まとめ
- ボイラーを長く利用するためには適切な水処理が必要
- 主な水処理は軟水化、脱酸素、アルカリ化の３つ
- 消耗品は定期的に交換する必要がある
水処理はランニングコストがかかりますが、突発故障による機器の補修費用や生産機会損失考えると必要な投資という事になります。
ボイラーの水処理と聞くとこれら3つが代表的という事を覚えておきましょう。
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