JP4359879B2

JP4359879B2 - Water quality reformer

Info

Publication number: JP4359879B2
Application number: JP2004079637A
Authority: JP
Inventors: 剛米田; 敦行真鍋; 隼人渡邉
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: JP2005262114A

Description

本発明は、ボイラへ供給するための給水の水質を改質する水質改質装置に関する。 The present invention relates to a water reformer for reforming the feed water quality to be supplied to the boiler.

図７及び図８において、引用符号２０１は貫流ボイラ２０２を含んで構成されるボイラシステムを示している。そのボイラシステム２０１には、貫流ボイラ２０２の他に給水装置２０３が備えられている。貫流ボイラ２０２は、日本工業規格（ＪＩＳ）に規定された特殊循環ボイラの範疇に属するボイラであって、貫流ボイラ２０２の下流側に備えられる上記給水装置２０３から供給される給水を貯留する給水貯留部２０４と、給水貯留部２０４に対して立設される複数本の伝熱管２０５と、伝熱管２０５の上端部に設けられるヘッダ２０６と、給水を加熱して蒸気を生成するためのバーナ等の加熱装置２０７とを備えて構成されている。 7 and 8, reference numeral 201 indicates a boiler system including a once-through boiler 202. The boiler system 201 includes a water supply device 203 in addition to the once-through boiler 202. The once-through boiler 202 is a boiler that belongs to the category of special circulation boilers defined in Japanese Industrial Standards (JIS), and stores water supplied from the water supply device 203 provided on the downstream side of the once-through boiler 202. Section 204, a plurality of heat transfer pipes 205 erected with respect to water supply storage section 204, a header 206 provided at the upper end of heat transfer pipe 205, a burner for heating the water supply and generating steam, etc. A heating device 207 is provided.

給水貯留部２０４及びヘッダ２０６は、平面視の形状が環状となるように形成されている。給水貯留部２０４には、その内部に貯留された給水（図８中のＷ参照）を排出することが可能な排出路２０８が形成されている。伝熱管２０５は、非不動態化金属を用いて形成されている（伝熱管２０５は非不動態化金属体である。尚、非不動態化金属については後述する）。このような構成の貫流ボイラ２０２により生成された蒸気は、ヘッダ２０６に設けられる蒸気供給路２０９を介して図示しない負荷装置に供給されるようになっている。 The water supply storage unit 204 and the header 206 are formed so that the shape in plan view is annular. The water supply storage unit 204 is formed with a discharge path 208 capable of discharging water stored therein (see W in FIG. 8). The heat transfer tube 205 is formed using a non-passivated metal (the heat transfer tube 205 is a non-passivated metal body. Note that the non-passivated metal will be described later). The steam generated by the once-through boiler 202 having such a configuration is supplied to a load device (not shown) via a steam supply path 209 provided in the header 206.

給水装置２０３は、貫流ボイラ２０２に給水を供給するためのものであって、軟水化装置２１０と、脱酸素装置２１１と、給水タンク２１２と、給水ライン２１３とを備えて構成されている。軟水化装置２１０は、給水中に含まれる各種の硬度分等をナトリウムイオンに置換して軟水に変換するように構成されている。また、脱酸素装置２１１は、給水中に含まれる溶存酸素を機械的に除去するように構成されている。尚、給水タンク２１２に一定流量で処理水を流すために、脱酸素装置２１１の下流側の給水ライン２１３には、定流量弁（図示省略）が設けられている。 The water supply device 203 is for supplying water to the once-through boiler 202, and includes a water softening device 210, a deoxygenation device 211, a water supply tank 212, and a water supply line 213. The water softening device 210 is configured to replace various hardness components included in the water supply with sodium ions and convert the water into soft water. Moreover, the deoxygenation device 211 is configured to mechanically remove dissolved oxygen contained in the water supply. In addition, a constant flow valve (not shown) is provided in the water supply line 213 on the downstream side of the deoxygenation device 211 so that the treated water flows through the water supply tank 212 at a constant flow rate.

給水ライン２１３を通じて貫流ボイラ２０２に供給される給水は、給水貯留部２０４に貯留された後、加熱装置２０７により加熱されながら伝熱管２０５内を上昇し、徐々に蒸気になる。そして、その蒸気はヘッダ２０６に集められた後に、蒸気供給路２０９を介して図示しない負荷装置に供給される。 The water supplied to the once-through boiler 202 through the water supply line 213 is stored in the water supply storage unit 204, then rises in the heat transfer tube 205 while being heated by the heating device 207, and gradually becomes steam. The steam is collected in the header 206 and then supplied to a load device (not shown) via the steam supply path 209.

上記非不動態化金属は、中性水溶液中において自然には不動態化しない金属を言い、通常は、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、クロム、ニッケル、及びジルコニウム等を除く金属である。具体的には、炭素鋼、鋳鉄、銅、及び銅合金等である。尚、炭素鋼は、中性水溶液中においても、高濃度のクロム酸イオンの存在下では不動態化する場合があるが、この不動態化はクロム酸イオンの影響によるものであって中性水溶液中での自然な不動態化とは言い難い。従って、炭素鋼は、ここでの非不動態化金属の範疇に属する。また、銅及び銅合金は、電気化学列（ｅｍｆｓｅｒｉｅｓ）が貴な位置にあるため、通常は水分の影響による腐食が生じ難い金属と考えられているが、中性水溶液中において自然に不動態化するものではないので、ここでの非不動態化金属の範疇に属する。 The non-passivated metal refers to a metal that does not passivate naturally in a neutral aqueous solution, and is usually a metal excluding stainless steel, titanium, aluminum, chromium, nickel, zirconium and the like. Specifically, carbon steel, cast iron, copper, copper alloy, and the like. Carbon steel may be passivated in the presence of a high concentration of chromate ions even in a neutral aqueous solution. This passivation is due to the influence of chromate ions, and the neutral aqueous solution. It's hard to say that it's a natural passivation inside. Carbon steel therefore belongs to the category of non-passivated metals here. In addition, copper and copper alloys are considered to be metals that are unlikely to corrode due to the influence of moisture because of the noble position of the electrochemical series (emf series), but they are naturally passive in neutral aqueous solutions. It belongs to the category of non-passivated metals here.

上記構成において、複数の伝熱管２０５は、図８中の一点鎖線で囲んだ円Ｘ内の部分、すなわち給水貯留部２０４に連続する部分となる下端部分が給水と継続的に接触するようになっている。そのため、上記下端部分は、給水の影響を受けて腐食し易くなっている（上記下端部分の内周面の減肉的な腐食や、肉厚方向に発生する微少な孔状の孔食が発生する）。 In the above-described configuration, the plurality of heat transfer tubes 205 are such that a portion in a circle X surrounded by a one-dot chain line in FIG. 8, that is, a lower end portion that is a portion continuous with the water supply storage portion 204 is in continuous contact with the water supply. ing. For this reason, the lower end portion is susceptible to corrosion due to the influence of water supply (thinning corrosion on the inner peripheral surface of the lower end portion and minute pitting corrosion occurring in the thickness direction occur. To do).

ところで、腐食を引き起こす主な要因としては、給水の溶存酸素濃度が高い、塩化物イオンや硫酸イオン等の有害イオン濃度が高い、などが一般的に知られているが、本願出願人の会社の研究者等は、長年にわたって研究を続けた結果、次のようなことを確認している。すなわち、本願出願人の会社の研究者等は、給水中に含まれる硫酸イオンが腐食促進成分となって伝熱管２０５等に作用することを確認している（例えば特許文献１参照）。また、本願出願人の会社の研究者等は、給水中に含まれるシリカ（二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２））が腐食を抑制する腐食抑制成分となって伝熱管２０５等に作用することを確認している（例えば特許文献２参照）。
特開２００３−１２９６２３号公報特開２００１−３３６７０１号公報 By the way , as the main factors causing corrosion, it is generally known that the dissolved oxygen concentration of the feed water is high and the concentration of harmful ions such as chloride ions and sulfate ions is high. As a result of continuing research over many years, researchers have confirmed the following. That is, researchers of the company of the applicant of the present application have confirmed that sulfate ions contained in the water supply act as corrosion promoting components and act on the heat transfer tube 205 and the like (for example, see Patent Document 1). In addition, the researchers of the applicant's company confirmed that silica (silicon dioxide (SiO ₂ )) contained in the water supply acts as a corrosion inhibiting component that inhibits corrosion and acts on the heat transfer tube 205 and the like. (For example, refer to Patent Document 2).
JP 2003-129623 A JP 2001-336701 A

本願出願人の会社の研究者等は、長年の研究の結果から、給水中の腐食促進成分を捕捉し且つ給水中の腐食抑制成分を残す濾過部材（液体分離膜（ＮＦ膜））を用いて濾過処理を行えるような、また、給水中の溶存気体の除去を行えるような従来に無いシステムの提供が必要であると考えている。 Based on the results of many years of research, researchers of the applicant's company have used a filtration member (liquid separation membrane (NF membrane)) that captures corrosion-promoting components in feed water and leaves corrosion-inhibiting components in feed water. We believe that it is necessary to provide an unprecedented system that can perform filtration treatment and remove dissolved gas in feed water.

尚、薬剤を添加して対処する腐食防止方法も数多く提案されているが、衛生上の観点からそのまま利用するのは困難であると本願出願人は考えている。 A number of corrosion prevention methods have been proposed to deal with by adding chemicals, but the applicant of the present application considers that it is difficult to use as it is from the viewpoint of hygiene.

ところで、上記の濾過処理や溶存気体の除去を行うための装置を個々に設置しようとすると、かなり大きな設置スペースが必要になるとともに、イニシャルコストや現地施工費も増大する。尚、コストに関しては、溶存気体の除去で例えば水封式真空ポンプを用いる場合には、その水封式真空ポンプに対して供給するための封水にもコストがかかる。 By the way, if it is going to install the apparatus for performing said filtration process and the removal of dissolved gas individually, while a considerably big installation space is needed, initial cost and local construction cost also increase. In addition, regarding cost, when using a water-sealed vacuum pump for removal of dissolved gas, for example, the cost for sealing water to be supplied to the water-sealed vacuum pump is also high.

一方、上記濾過部材にあっては、水温変動による粘性があるために濾過処理水量が大きく変化してしまう。濾過処理水量は、水温が低くなるほど低下するため、給水ラインに上記図示しない定流量弁を設ける場合には、低温時でも定格流量を確保することができるように、図示しない加圧ポンプの運転圧力を予め高く設定する必要がある。従って、年間を通じると、ほとんどがエネルギーロスになっている（高温時には過剰な運転圧力になるため）。 On the other hand, in the said filtration member, since there exists a viscosity by water temperature fluctuation | variation, the amount of filtration process water will change a lot. Since the amount of filtered water decreases as the water temperature decreases, the operating pressure of a pressure pump (not shown) is ensured so that the rated flow rate can be secured even at low temperatures when a constant flow valve (not shown) is provided in the water supply line. Must be set high in advance. Therefore, most of the energy is lost throughout the year (because of excessive operating pressure at high temperatures).

本発明は、上述した事情に鑑みてなされるもので、腐食防止や省スペース化やコスト低減に寄与し、また、省エネ運転にも寄与する水質改質装置を提供することを課題とする。 The present invention has made in view of the above circumstances, contribute to and cost reduction corrosion and space saving, also aims to provide a contributing water reformer to energy saving operation.

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の水質改質装置は、ボイラへ供給するための給水の水質を改質する水質改質装置であって、前記給水を流す給水ラインに接続され、非不動態化金属体の腐食を引き起こす塩化物イオン及び硫酸イオンを捕捉するとともに、前記腐食の抑制に寄与するシリカを透過するナノろ過膜を備えた濾過処理部と、該濾過処理部の上流側に接続され、前記給水を前記濾過処理部に対して供給する給水ポンプと、前記濾過処理部の下流側に接続されて前記濾過処理部を通過した透過水が直接送られ、該透過水に含まれる溶存気体を除去する溶存気体除去処理部と、前記濾過処理部、前記給水ポンプ、及び前記溶存気体除去処理部を組込収納する装置筐体とを備えて構成され、また前記濾過処理部または前記溶存気体除去処理部の下流側に前記透過水または前記溶存気体除去処理部を通過した脱気処理水の流量を検知する流量センサを接続するとともに、前記給水ポンプの回転数を出力周波数に応じて可変させるインバータを前記給水ポンプと接続し、さらには前記流量センサからの流量検知信号に基づいて前記インバータに指令信号を出力する制御部を備えて構成され、前記溶存気体除去処理部は、前記溶存気体を吸引するための水封式真空ポンプと、該水封式真空ポンプへ供給する封水を貯留するための封水タンクとを備え、該封水タンクには、前記濾過処理部から回収した濃縮水を流すための濃縮水ラインを接続し、また前記封水タンクは一定水量を超える前記封水を排出するための排水ラインを有し、前記濃縮水ラインはその排出口を前記一定水量位置にある前記排水ラインの排出口よりも前記封水タンクの底側となる位置に配置されていることを特徴としている。 Water reformer of the present invention according to claim 1, wherein has been made to solve the aforementioned problems is a water reformer for reforming the feed water quality to be supplied to the boiler, feedwater line flowing the water supply A filtration treatment unit comprising a nanofiltration membrane that captures chloride ions and sulfate ions that are connected to the non-passivated metal body and that permeates silica that contributes to inhibition of the corrosion, and the filtration treatment A feed water pump connected to the upstream side of the section and supplying the feed water to the filtration processing section; and a permeated water connected to the downstream side of the filtration processing section and passed through the filtration processing section; A dissolved gas removal processing unit that removes dissolved gas contained in the permeated water, and a device housing that incorporates and stores the filtration processing unit, the water supply pump, and the dissolved gas removal processing unit, and Filtration processing section or A flow rate sensor that detects the flow rate of the permeated water or the degassed treated water that has passed through the dissolved gas removed treatment unit is connected to the downstream side of the dissolved gas removal treatment unit, and the rotation speed of the feed water pump is set according to the output frequency. An inverter that is variable in connection with the water supply pump, and further includes a control unit that outputs a command signal to the inverter based on a flow rate detection signal from the flow rate sensor. A water-sealed vacuum pump for sucking dissolved gas; and a sealed water tank for storing sealed water to be supplied to the water-sealed vacuum pump. The sealed water tank is recovered from the filtration processing unit. A concentrated water line for flowing the concentrated water is connected, and the sealed water tank has a drain line for discharging the sealed water exceeding a certain amount of water, and the concentrated water line has its outlet It is characterized in that disposed in the bottom side and a position of the sealing water tank than the outlet of the drainage line in the predetermined amount of water position.

このような特徴を有する本発明によれば、給水ラインを流れる給水が給水ポンプにより送り出されて濾過処理部へ供給される。濾過処理部へ供給された給水は、その中に含まれる非不動態化金属体の腐食を引き起こす塩化物イオン及び硫酸イオンが捕捉される。また、給水中に含まれる腐食の抑制に寄与するシリカが透過する。濾過処理部を透過したシリカを含む給水は、直接、溶存気体除去処理部へ供給され、そこで溶存気体が除去される。これにより、塩化物イオン及び硫酸イオンと溶存気体とを除去し且つシリカを含む給水が生成される。以上の濾過処理や溶存気体除去処理は、装置筐体内で一括して行われる。言い換えれば、一つの装置で濾過処理や溶存気体除去処理が行われる。ここにおいて、ボイラとしては、蒸気ボイラ、温水ボイラが挙げられる。
また、本発明によれば、給水ポンプの運転がインバータにより行われ、インバータには、流量センサからの流量検知信号が制御部を介して指令信号の形でフィードバックされるので、水温変動等で処理水量が変化するような場合であっても、給水ポンプの回転数が自動的に調整されて常に最適となる運転が行われる。
さらに、本発明によれば、濾過処理部で透過されずに回収された濃縮水が水封式真空ポンプの封水として用いられる。また、封水の全てが濃縮水で賄われることが好ましい。
さらに、本発明によれば、封水タンクに既に貯留された封水と、濃縮水ラインからの濃縮水とが封水タンク内で混じり合い攪拌作用を引き起こす。これにより、封水と吸引した気体との混合流体を封水タンクへ戻すような排出を行っても、封水タンクにおける部分的な封水の水温上昇が抑制される。 According to the present invention having such characteristics, the feed water flowing through the feed water line is sent out by the feed water pump and supplied to the filtration processing unit. Supplied to the filtration unit water supply, chloride ion and sulfate ion causes corrosion of non-passivating metal body contained therein is captured. Also contributes silica mosquito is transmitted to the inhibition of corrosion contained in the feed water. The feed water containing silica that has passed through the filtration processing unit is directly supplied to the dissolved gas removal processing unit, where the dissolved gas is removed. This removes chloride ions and sulfate ions and dissolved gas, and generates water containing silica . The above filtration process and dissolved gas removal process are performed collectively in the apparatus housing. In other words, a filtration process and a dissolved gas removal process are performed with one apparatus. Here, a steam boiler and a hot water boiler are mentioned as a boiler.
Further, according to the present invention, the operation of the feed water pump is performed by the inverter, and the flow rate detection signal from the flow rate sensor is fed back to the inverter in the form of a command signal via the control unit. Even when the amount of water changes, the rotation speed of the water supply pump is automatically adjusted to always perform the optimum operation.
Furthermore, according to this invention, the concentrated water collect | recovered without permeate | transmitting in the filtration process part is used as sealing water of a water-sealed vacuum pump. Moreover, it is preferable that all of the sealed water is covered with concentrated water.
Furthermore, according to the present invention, the sealed water already stored in the sealed water tank and the concentrated water from the concentrated water line are mixed in the sealed water tank to cause a stirring action. Thereby, even if discharge which returns the mixed fluid of sealed water and the sucked gas to a sealed water tank is performed, the temperature rise of the partial sealed water in a sealed water tank is controlled.

請求項２記載の本発明の水質改質装置は、請求項１に記載の水質改質装置において、前記制御部は前記流量センサの異常有無を監視し、前記流量センサに異常があった場合は、前記制御部に接続される通報手段を介して前記流量センサの異常を通報することを特徴としている。 Water quality reformer of the present invention according to claim 2, wherein, in the water reforming apparatus according to claim 1, wherein the control unit the abnormality presence or absence of the flow rate sensor monitors, if there is an abnormality in the flow sensor The abnormality of the flow sensor is reported through a reporting means connected to the control unit.

このような特徴を有する本発明によれば、流量センサに異常があった場合に、その流量センサの異常が通報される。 According to the present invention having such features, when there is an abnormality in the flow sensor, the abnormality of the flow sensor is reported.

請求項１に記載された本発明によれば、腐食防止や省スペース化やコスト低減に寄与する水質改質装置を提供することができ、また、節水に寄与することができ、その結果、より一層コスト低減を図ることができ、また、封水の水温上昇に伴う真空度悪化（脱気度低下）を抑制することができ、また、省エネ運転に寄与することができるという効果を奏する。また、請求項２に記載された本発明によれば、異常となった流量センサを早い段階で復旧させることができるという効果を奏する。 According to the present invention described in claim 1, it is possible to provide a contributing water reformer to and cost reduction corrosion and space saving, also can contribute to saving water, as a result, more The cost can be further reduced, and the deterioration of the degree of vacuum (decreased degree of deaeration) associated with the increase in the temperature of the sealed water can be suppressed, and the effects of being able to contribute to energy saving operation can be achieved. Moreover, according to the second aspect of the present invention, there is an effect that the abnormal flow sensor can be recovered at an early stage.

以下、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の水質改質装置を含むシステムの一実施の形態を示す構成図である。また、図２は本発明の水質改質装置の装置筐体の上蓋を取って見たときの図、図３（ａ）は本発明の水質改質装置の構成図、（ｂ）は圧力センサに関する補足説明図、図４は給水ポンプの制御に係る説明図、図５は省エネ効果の説明用のグラフ、図６は制御部の一処理を示すフローチャートである。 Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.
Figure 1 is a block diagram showing an embodiment of including systems the water reforming apparatus of the present invention. FIG. 2 is a view of the water quality reformer according to the present invention as seen from the top cover, FIG. 3 (a) is a configuration diagram of the water quality reformer according to the present invention, and (b) is a pressure sensor. 4 is an explanatory diagram relating to the control of the water supply pump, FIG. 5 is a graph for explaining the energy saving effect, and FIG. 6 is a flowchart showing one process of the control unit.

図１において、引用符号２１で示される水質改質システムは、ボイラ２２へ供給する給水の水質を改質するためのシステムであって、ボイラ２２へ給水を供給する給水ライン２３と、給水ライン２３に接続される各種装置２４と、給水ライン２３に接続されるとともにボイラ２２へ供給する給水を貯留する給水タンク２５とを備えて構成されている。各種装置２４は、特に限定しないが、活性炭濾過装置２６と、軟水装置２７と、本発明の水質改質装置２８と、複数の測定装置２９（２９ａ〜２９ｈ）とを備えて構成されている。本発明の水質改質装置２８は、後述する装置筐体３４に組み込まれる装置主要部３０により構成されている。そして、装置筐体３４の上流側には、プレフィルタ３１が設けられている。 In Figure 1, water Shitsuaratameshitsu system Ru indicated by reference numeral 21 is a system for modifying a water supply water supplied to the boiler 22, a water supply line 23 for supplying feed water to the boiler 22, feed water Various devices 24 connected to the line 23, and a water supply tank 25 that is connected to the water supply line 23 and stores water supplied to the boiler 22 are configured. Various devices 24 are not particularly limited, and are configured to include an activated carbon filtering device 26, a water softening device 27, a water quality reforming device 28 of the present invention , and a plurality of measuring devices 29 (29a to 29h). The water quality reformer 28 of the present invention is constituted by a device main part 30 incorporated in a device housing 34 described later. A prefilter 31 is provided on the upstream side of the apparatus housing 34.

上記各構成の配置についてもう少し詳しく説明すると、原水側であって図示しない被処理水タンクから続く給水ライン２３には、原水硬度を測定するための測定装置２９ａと、原水の残留塩素濃度を測定するための測定装置２９ｂとが接続されている。そして、これらの下流側には、活性炭濾過装置２６が接続されている。活性炭濾過装置２６の下流側には、軟水装置２７が接続されている。軟水装置２７の下流側の給水ライン２３には、給水の硬度を測定するための測定装置２９ｃが接続されている。 The arrangement of each of the above configurations will be described in more detail. A feed water line 23 on the raw water side and continuing from the untreated water tank (not shown) measures a measurement device 29a for measuring raw water hardness and a residual chlorine concentration of the raw water. Is connected to the measuring device 29b. And the activated carbon filtration apparatus 26 is connected to these downstream sides. A soft water device 27 is connected to the downstream side of the activated carbon filtration device 26. A measuring device 29 c for measuring the hardness of the water supply is connected to the water supply line 23 on the downstream side of the water softening device 27.

測定装置２９ｃの下流側には、プレフィルタ３１と本発明の水質改質装置２８の装置主要部３０とが順に接続されている。プレフィルタ３１と装置主要部３０との間には、濁度を測定するための測定装置２９ｄと、給水の残留塩素濃度を測定するための測定装置２９ｅとが接続されている。また、装置主要部３０からの排水ライン（後述する排水ライン４３に相当）には、排水の硬度を測定するための測定装置２９ｆが接続されている。本発明の水質改質装置２８の下流側の給水ライン２３には、水質改質後の給水のシリカ濃度を測定するための測定装置２９ｇと、水質改質後の給水の溶存酸素濃度を測定するための測定装置２９ｈが接続されている。そして、これらの下流側には、給水タンク２５が接続されている。 The prefilter 31 and the main part 30 of the water quality reformer 28 of the present invention are connected in order to the downstream side of the measuring device 29c. Between the prefilter 31 and the apparatus main part 30, a measuring device 29d for measuring turbidity and a measuring device 29e for measuring the residual chlorine concentration of the feed water are connected. Further, a measuring device 29f for measuring the hardness of the drainage is connected to a drainage line (corresponding to a drainage line 43 described later) from the main part 30 of the apparatus. In the water supply line 23 on the downstream side of the water quality reformer 28 of the present invention, a measuring device 29g for measuring the silica concentration of the feed water after the water quality reforming and the dissolved oxygen concentration of the feed water after the water quality reforming are measured. A measuring device 29h is connected. And the water supply tank 25 is connected to these downstream sides.

ここにおいて、上記図示しない被処理水タンクには、水道水、工業用水、地下水等の水源から供給される被処理水が貯留されている。被処理水は、上記水質改質システム２１、特に本発明の水質改質装置２８によりその水質が改質され、ボイラ２２へ供給されるようになっている。 In this case, the treated water tank (not shown) stores treated water supplied from a water source such as tap water, industrial water, and groundwater. The water to be treated has its water quality modified by the water quality reforming system 21 , particularly the water quality reforming device 28 of the present invention , and is supplied to the boiler 22.

ボイラ２２は、蒸気ボイラ、温水ボイラであって、ここでは水管ボイラと称される多管式の貫流ボイラを例に挙げて説明する。その貫流ボイラの缶体構造は背景技術の欄で説明した貫流ボイラ２０２（図８参照）と同様に構成されている。すなわち、ここでは特に図示しないが、ボイラ２２は、所定の間隔で上下に配置される環状の下部ヘッダ及び環状の上部ヘッダと、これらの間に配置される複数の伝熱管と、複数の伝熱管により区画形成される燃焼室と、燃焼室の上方に配置され、各伝熱管内の給水を加熱して蒸気を発生させるバーナ等の加熱装置とを備えて構成されている。 Boiler 22, a steam boiler, a hot water boiler, will be described here as an example once-through boiler-tube called water tube boiler. The structure of the can of the once-through boiler is configured in the same manner as the once-through boiler 202 (see FIG. 8) described in the background art section. That is, although not particularly illustrated here, the boiler 22 includes an annular lower header and an annular upper header that are arranged vertically at a predetermined interval, a plurality of heat transfer tubes disposed therebetween, and a plurality of heat transfer tubes. And a heating chamber such as a burner that is disposed above the combustion chamber and that heats the feed water in each heat transfer tube to generate steam.

下部ヘッダには、給水タンク２５からの給水ライン２３が接続されている。また、下部ヘッダには、缶水の濃縮水を排出する（ブローする）ための排出管が設けられている。上部ヘッダには、生成された蒸気を図示しない負荷装置に供給するための蒸気供給路が設けられている。複数の伝熱管等は、非不動態化金属を用いて形成されている（非不動態化金属については背景技術の欄を参照）。 A water supply line 23 from a water supply tank 25 is connected to the lower header. The lower header is provided with a discharge pipe for discharging (blowing) the concentrated water of the can water. The upper header is provided with a steam supply path for supplying the generated steam to a load device (not shown). The plurality of heat transfer tubes and the like are formed using a non-passivated metal (refer to the background art for the non-passivated metal).

活性炭濾過装置２６は、給水中に溶存する次亜塩素酸ソーダ等の酸化剤を吸着除去するための装置として構成されている。上記酸化剤、すなわち残留塩素は、活性炭濾過装置２６の下流側に配置される軟水装置２７のイオン交換樹脂（図示省略）を酸化させてイオン交換能力を早期に劣化させるおそれがあり、また、さらに下流に配置された本発明の水質改質装置２８の後述するナノろ過膜（図示省略）を酸化させて濾過能力を早期に劣化させるおそれがある。そこで、このような酸化による早期の能力劣化を防止するために、上記残留塩素を活性炭で吸着して除去することにより、上記イオン交換能力の早期劣化を防止するとともに上記濾過能力の早期劣化を防止し、給水の処理効率の向上、安定化等を図るようにしている。 The activated carbon filtration device 26 is configured as a device for adsorbing and removing an oxidizing agent such as sodium hypochlorite dissolved in the water supply. The oxidant, that is, residual chlorine, may oxidize an ion exchange resin (not shown) of the soft water device 27 arranged on the downstream side of the activated carbon filtration device 26 to deteriorate the ion exchange capability at an early stage. There is a possibility that the nanofiltration membrane (not shown), which will be described later, of the water quality reformer 28 of the present invention disposed downstream is oxidized to deteriorate the filtration capability at an early stage. Therefore, in order to prevent such early deterioration of capacity due to oxidation, the residual chlorine is adsorbed and removed by activated carbon, thereby preventing the early deterioration of the ion exchange capacity and the early deterioration of the filtering capacity. In addition, the water treatment efficiency is improved and stabilized.

活性炭濾過装置２６のような給水中の残留塩素を除去する他の装置としては、特に図示しないが、重亜硫酸ナトリウム（ＳＢＳ）を添加する薬注装置等もあり、これを活性炭濾過装置２６の替わりに適用してもよいものとする。 Although not particularly shown, other devices for removing residual chlorine in the feed water such as the activated carbon filtration device 26 include a chemical injection device to which sodium bisulfite (SBS) is added. It may be applied to.

軟水装置２７は、上記残留塩素が除去された給水中に含まれるカルシウム、マグネシウム等の硬度成分をイオン交換樹脂（図示省略）により除去する装置として構成されている。すなわち、軟水装置２７は、給水中に含まれる各種の硬度成分をナトリウムイオンに置換して、軟水となる給水に変換するための装置として構成されている。 The soft water device 27 is configured as a device that removes hardness components such as calcium and magnesium contained in the water supply from which the residual chlorine has been removed by using an ion exchange resin (not shown). That is, the soft water device 27 is configured as a device for replacing various hardness components contained in the water supply with sodium ions to convert the water into soft water.

さて、前記本発明の水質改質装置２８は、図２に示される如く、前面にコントロールパネル３２を有するとともに、そのコントロールパネル３２の裏側に制御ボックス３３を有する装置筐体３４の内部に、装置主要部３０が収納されるような装置として構成されている（特に限定するものではない）。プレフィルタ３１は、給水中のゴミ等を除去するためのものである。そして、図２は後述する濾過処理部３５を３個連結した形態を概略的に図示している。 Now, as shown in FIG. 2, the water quality reformer 28 of the present invention has a control panel 32 on the front surface and a control box 33 on the back side of the control panel 32. It is configured as a device in which the main part 30 is accommodated (not particularly limited). The prefilter 31 is for removing dust and the like in the water supply. FIG. 2 schematically shows a configuration in which three filtration processing units 35 described later are connected.

図３（ａ）において、装置主要部３０は、濾過処理部３５と、濾過処理部３５の上流側に接続される給水ポンプ３６と、濾過処理部３５の下流側に接続される溶存気体除去処理部３７と、濾過処理部３５又は溶存気体除去処理部３７の下流側（バルーンＡ参照）に接続される流量センサ３８と、給水ポンプ３６に接続されるインバータ３９と、インバータ３９を介しての給水ポンプ３６の制御、及び装置全体の制御を行う制御部４０と、バルーンＢのいずれかの位置に接続される温度センサ４１と、バルーンＣの位置に接続される圧力センサ４２とを備えて構成されている。以下、上記各構成とその周辺部材とについて説明する。 In FIG. 3A, the apparatus main unit 30 includes a filtration processing unit 35, a water supply pump 36 connected to the upstream side of the filtration processing unit 35, and a dissolved gas removal process connected to the downstream side of the filtration processing unit 35. and parts 37, a flow sensor 38 which is connected to the downstream side of the filtration unit 35 or dissolved gas removal process section 37 (see balloon a), an inverter 39 connected to the water supply pump 36, the water supply through the inverter 39 A control unit 40 that controls the pump 36 and the entire apparatus, a temperature sensor 41 connected to any position of the balloon B, and a pressure sensor 42 connected to the position of the balloon C are configured. ing. Hereafter, each said structure and its peripheral member are demonstrated.

濾過処理部３５は、濾過部材を備えており、具体的には、ナノろ過膜（ＮＦ膜、ＮＦ：Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）を備えて構成されている。ここで、ナノろ過膜について説明すると、そのナノろ過膜は、ポリアミド系、ポリエーテル系等の合成高分子膜であり、２ｎｍ程度より小さい粒子や高分子（分子量が最大数百程度のもの）の透過を阻止することができる液体分離膜として提供されている。また、ナノろ過膜は、その濾過機能の点において、限外ろ過膜（分子量が１，０００〜３００，０００程度のものをろ別可能な膜（ＵＦ膜））と、逆浸透膜（分子量が数十程度のものをろ別可能な膜（ＲＯ膜））との中間に位置する機能を有する液体分離膜として提供されている（ナノろ過膜は、各社から市販されており、容易に入手することができる）。尚、ナノろ過膜は、通常、濾過膜モジュールとして構成されている。濾過膜モジュールの形態としては、スパイラルモジュール、中空糸モジュール、平膜モジュール等に構成されている。 The filtration processing unit 35 includes a filtration member, and specifically includes a nanofiltration membrane (NF membrane, NF: Nanofiltration). Here, the nanofiltration membrane will be described. The nanofiltration membrane is a synthetic polymer membrane such as a polyamide-based or polyether-based particle or polymer (with a molecular weight of up to several hundreds) smaller than about 2 nm. It is provided as a liquid separation membrane that can prevent permeation. In addition, the nanofiltration membrane is divided into an ultrafiltration membrane (a membrane capable of filtering a molecular weight of about 1,000 to 300,000 (UF membrane)) and a reverse osmosis membrane (with a molecular weight of about 1,000 to 300,000). Provided as a liquid separation membrane having a function located in the middle of a membrane (RO membrane) that can filter out several tens of membranes (Nanofiltration membranes are commercially available from various companies and are easily obtained be able to). The nanofiltration membrane is usually configured as a filtration membrane module. As a form of the filtration membrane module, it is comprised in the spiral module, the hollow fiber module, the flat membrane module, etc.

濾過処理部３５の一端には、給水ポンプ３６から送り出された給水が流入するようになっている。流入した給水は、濾過処理部３５の内部において、ナノろ過膜により、非不動態化金属体の腐食を引き起こす、即ち腐食促進成分である塩化物イオン及び硫酸イオンが捕捉されるとともに前記腐食の抑制に寄与する、即ち腐食抑制成分であるシリカが透過されるようになっている。濾過処理部３５の他端からは、透過水と濃縮水とが流出するようになっている。その透過水は、直接、溶存気体除去処理部３７へ供給されるようになっている。一方、濃縮水は、排水ライン４３と循環水ライン４４と濃縮水ライン４５の三つのラインを流れるようになっている。排水ライン４３は、濃縮水の排水に用いられ、循環水ライン４４は、濃縮水を給水ポンプ３６の上流側へ供給するようになっている。また、濃縮水ライン４５は、濃縮水を溶存気体除去処理部３７の後述する封水タンク４９へ供給するようになっている。 The feed water sent out from the feed water pump 36 flows into one end of the filtration processing unit 35. The inflowing feed water causes corrosion of the non-passivated metal body by the nanofiltration membrane inside the filtration unit 35, that is, chloride ions and sulfate ions which are corrosion promoting components are captured and the corrosion is suppressed. In other words , silica that is a corrosion-inhibiting component is transmitted. Permeated water and concentrated water flow out from the other end of the filtration processing unit 35. Its permeate directly, and is supplied to the dissolved gas removal unit 37. On the other hand, the concentrated water flows through three lines of the drainage line 43, the circulating water line 44 and the concentrated water line 45. The drain line 43 is used for draining concentrated water, and the circulating water line 44 supplies the concentrated water to the upstream side of the water supply pump 36. The concentrated water line 45 supplies the concentrated water to a sealed water tank 49 described later of the dissolved gas removal processing unit 37.

ここで、上記腐食促進成分と上記腐食抑制成分とについて説明する。先ず、腐食促進成分とは、ボイラ２２の上記各伝熱管（図示省略）の腐食が発生し易い部位、特に、内側に水分（ここでは缶水）が付着し、且つ外側から加熱される各伝熱管（図示省略）の内面に作用してその腐食を促進するものを言い、通常、硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）、塩化物イオン（Ｃｌ⁻）、及びその他の成分を含んでいる。ちなみに、腐食促進成分として重要なものは、硫酸イオン、塩化物イオンの両者である。ところで、日本工業規格ＪＩＳＢ８２２３：１９９９は、貫流ボイラを含む特殊循環ボイラの腐食を抑制する観点から、当該ボイラの缶水の水質に関する各種の管理項目及び推奨基準を規定しており、塩化物イオン濃度の規制値を設けている。しかしながら、缶水の硫酸イオン濃度については言及していない（言い換えれば、硫酸イオンが腐食に関与するものとは認識していない）。この点において、本願出願人の会社の研究者等は、背景技術の欄でも説明したように、缶水の水質と腐食との関係を長年にわたって研究した成果として、缶水に含まれる硫酸イオンが腐食促進成分として上記各伝熱管（図示省略）等に作用していることを確認している。 Here, the said corrosion acceleration | stimulation component and the said corrosion suppression component are demonstrated. First, the term “corrosion promoting component” refers to each portion of the heat transfer tube (not shown) of the boiler 22 where corrosion is likely to occur, in particular, moisture (here, canned water) is attached to the inside and heated from the outside. It refers to what acts on the inner surface of a heat tube (not shown) and promotes its corrosion, and usually contains sulfate ions (SO ₄ ²⁻ ), chloride ions (Cl ⁻ ), and other components. Incidentally, both sulfate ions and chloride ions are important as corrosion promoting components. By the way , Japanese Industrial Standard JIS B 8223: 1999 specifies various management items and recommended standards regarding water quality of boiler water from the viewpoint of suppressing the corrosion of special circulation boilers including once-through boilers. A regulation value for ion concentration is provided. However, it does not mention the sulfate ion concentration in can water (in other words, it is not recognized that sulfate ions are involved in corrosion). In this regard, as explained in the background section, the researchers of the company of the applicant of the present application, as a result of studying the relationship between the water quality and the corrosion of the can water for many years, the sulfate ion contained in the can water It has been confirmed that it acts on each of the heat transfer tubes (not shown) as a corrosion promoting component.

次に、腐食を抑制する成分である腐食抑制成分とは、上記ボイラ２２の上記各伝熱管（図示省略）の腐食が発生し易い部位、特に、各伝熱管（図示省略）の内面に作用し、そこに生じる腐食を抑制可能なものを言い、通常、シリカ（すなわち、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２））を含んでいる。ところで、給水に含まれるシリカは、通常、各伝熱管（図示省略）におけるスケール発生成分と認識されており、通常は可能な限りその濃度を抑制することが好ましいと考えられている。しかし、本願出願人の会社の研究者等は、背景技術の欄でも説明したように、缶水の水質と腐食との関係を長年にわたって研究した成果として、缶水に含まれるシリカが腐食抑制成分として上記各伝熱管（図示省略）等に作用していることを確認している。この点について付言すると、一般にシリカは、給水として用いる水道水、工業用水、地下水等において、通常、含有されている成分である。 Next, the corrosion inhibiting component, which is a component that inhibits corrosion, acts on the portion of the boiler 22 where corrosion of the heat transfer tubes (not shown) is likely to occur, particularly on the inner surface of each heat transfer tube (not shown). , Which can suppress corrosion occurring therein, and usually contains silica (ie, silicon dioxide (SiO ₂ )). By the way, the silica contained in the water supply is generally recognized as a scale generating component in each heat transfer tube (not shown), and it is usually considered preferable to suppress the concentration as much as possible. However, as explained in the background art section, the researchers of the applicant's company, as a result of studying the relationship between water quality and corrosion of canned water for many years, silica contained in canned water is a corrosion-inhibiting component. It is confirmed that it acts on each of the above heat transfer tubes (not shown). If it adds about this point, generally silica is a component normally contained in the tap water, industrial water, groundwater, etc. which are used as water supply.

装置主要部３０の構成説明に戻る。
給水ポンプ３６は、プレフィルタ３１の下流側の給水ライン２３を流れる、ゴミ等が除去された給水を濾過処理部３５へ供給するためのものであって、その回転数は、給水ポンプ３６に接続されるインバータ３９から出力される出力周波数に応じて可変するように構成されている（定流量制御がなされる。定流量制御については後述する）。インバータ３９は、制御部４０と接続されている。また、インバータ３９は、制御部４０からの指令信号により作動するように構成されている。 Returning to the description of the configuration of the main part 30 of the apparatus.
The feed water pump 36 is for supplying the feed water flowing through the feed water line 23 on the downstream side of the pre-filter 31 and from which dust and the like are removed to the filtration processing unit 35 , and the rotation speed is connected to the feed water pump 36. It is configured to be variable according to the output frequency output from the inverter 39 (constant flow control is performed. The constant flow control will be described later). Inverter 39 is connected to the control unit 40. Further, the inverter 39 is configured to operate according to a command signal from the control unit 40.

溶存気体除去処理部３７は、給水に含まれる溶存気体を除去することができるように構成されている。もう少し詳しく説明すると、例えば、気体濾過膜を複数備えた筒状の部材となる脱気モジュール４６と、水封式真空ポンプ４７と、脱気モジュール４６及び水封式真空ポンプ４７を繋ぐ真空ライン４８と、濾過処理部３５から回収した上記濃縮水を貯留する封水タンク４９と、水封式真空ポンプ４７及び封水タンク４９を繋ぐ封水循環ライン５０と、封水タンク４９に接続される排水ライン５１とを備えて構成されている。 The dissolved gas removal process part 37 is comprised so that the dissolved gas contained in feed water can be removed. More specifically, for example, a deaeration module 46 that is a cylindrical member having a plurality of gas filtration membranes, a water-sealed vacuum pump 47, and a vacuum line 48 that connects the deaeration module 46 and the water-sealed vacuum pump 47. A sealed water tank 49 for storing the concentrated water collected from the filtration processing unit 35, a sealed water circulation line 50 connecting the sealed water vacuum pump 47 and the sealed water tank 49, and a drainage line connected to the sealed water tank 49. 51.

脱気モジュール４６には、濾過処理部３５からの透過水が直接供給されるようになっている。また、脱気モジュール４６には、真空ライン４８が接続されている。水封式真空ポンプ４７は、脱気モジュール４６から溶存気体を吸引するためのものであって、真空ライン４８と封水循環ライン５０とが接続されている。封水循環ライン５０は、封水タンク４９から水封式真空ポンプ４７へ封水を供給するとともに、吸引した気体と封水との混合流体を封水タンク４９へ排出することができるように構成されている。従って、脱気モジュール４６に流入した透過水は、その内部において、水封式真空ポンプ４７の作用により脱気処理され、脱気モジュール４６から脱気処理水として流出する。その脱気処理水は、給水ライン２３を流れて給水タンク２５に貯留されるようになっている。 Permeated water from the filtration processing unit 35 is directly supplied to the deaeration module 46. A vacuum line 48 is connected to the deaeration module 46. The water-sealed vacuum pump 47 is for sucking dissolved gas from the deaeration module 46, and a vacuum line 48 and a sealed water circulation line 50 are connected to each other. The sealed water circulation line 50 is configured to supply sealed water from the sealed water tank 49 to the water sealed vacuum pump 47 and to discharge the mixed fluid of the sucked gas and sealed water to the sealed water tank 49 . ing. Therefore, the permeated water that has flowed into the deaeration module 46 is deaerated by the action of the water-sealed vacuum pump 47 and flows out from the deaeration module 46 as deaerated water. The degassed treated water flows through the water supply line 23 and is stored in the water supply tank 25.

封水タンク４９には、濃縮水ライン４５と排水ライン５１とが接続されている。排水ライン５１は、封水タンク４９において一定水量を超える封水を排出することができるように配置されている。濃縮水ライン４５の排出口は、上記一定水量位置よりも封水タンク４９の底側となる位置に配置されている。尚、本発明においては、このような配置にすることにより、封水タンク４９内での攪拌作用をねらっている（封水の水温を部分的に上昇させないようにする。これにより、真空度悪化（脱気度低下）を抑制する）。封水タンク４９には、濾過処理部３５から回収した上記濃縮水が貯留されており、本発明においては、その貯留水を水封式真空ポンプ４７の封水として使用していることから、水の使用量の削減に寄与する構造になっている。 A concentrated water line 45 and a drain line 51 are connected to the sealed water tank 49. The drain line 51 is arranged so that sealed water exceeding a certain amount of water can be discharged in the sealed water tank 49. The outlet of the concentrated water line 45 is disposed at a position that is closer to the bottom side of the sealed water tank 49 than the above-described constant water amount position. In the present invention, such an arrangement aims at the stirring action in the sealed water tank 49 (the temperature of the sealed water is not partially raised. (Suppresses deaeration). The concentrated water collected from the filtration processing unit 35 is stored in the sealed water tank 49, and in the present invention, the stored water is used as the sealed water for the water-sealed vacuum pump 47. It has a structure that contributes to the reduction of the amount of use.

流量センサ３８は、濾過処理部３５を通過した透過水又は溶存気体除去処理部３７を通過した脱気処理水の流量を検知して流量検知信号を制御部４０に出力するように構成されている。流量センサ３８からの流量検知信号は、上記指令信号の生成に用いられるようになっている。 The flow rate sensor 38 is configured to detect the flow rate of the permeated water that has passed through the filtration processing unit 35 or the degassed treated water that has passed through the dissolved gas removal processing unit 37 and output a flow rate detection signal to the control unit 40. . A flow rate detection signal from the flow rate sensor 38 is used to generate the command signal.

濾過処理部３５の上流側の給水ライン２３、濾過処理部３５の下流側の給水ライン２３、排水ライン４３に接続されるバルーンＢは、温度センサ４１の位置を示している。温度センサ４１は、これら三つの位置のいずれかに接続されており、給水の温度を検知して温度検知信号を制御部４０に出力するように構成されている。 A balloon B connected to the water supply line 23 on the upstream side of the filtration processing unit 35, the water supply line 23 on the downstream side of the filtration processing unit 35, and the drainage line 43 indicates the position of the temperature sensor 41. The temperature sensor 41 is connected to one of these three positions, and is configured to detect the temperature of the water supply and output a temperature detection signal to the control unit 40.

濾過処理部３５の上流側の給水ライン２３に接続されるバルーンＣは、圧力センサ（運転圧力センサ）４２の位置を示している。圧力センサ４２は、給水の圧力を検知して圧力検知信号を制御部４０に出力するように構成されている。ただし、圧力センサ４２は上記位置に限らないものとする。すなわち、図３（ｂ）に示されるように、上記給水の圧力を検知する圧力センサ４２と、濾過処理部３５を通過した濃縮水の圧力を検知する圧力センサ４２′（バルーンＣ′参照）とを設けてもよいものとする。そして、これらから出力される圧力検知信号に基づいて、制御部４０で平均圧力［（給水の圧力＋濃縮水の圧力）／２］を求めて利用してもよいものとする。また他には、濾過処理部３５を通過した透過水の圧力を検知する圧力センサ４２″（バルーンＣ″参照）を、上記圧力センサ４２及び圧力センサ４２′の他に更に設けるようにしてもよいものとする。そして、上記平均圧力から透過水の圧力を差し引いて、濾過処理部３５の上記濾過部材の有効圧力［｛（給水の圧力＋濃縮水の圧力）／２｝−透過水の圧力］を求め、これを利用してもよいものとする。さらに他には、上記圧力センサ４２及び圧力センサ４２″を設け、給水の圧力から透過水の圧力を差し引いて濾過処理部３５の上記濾過部材の有効圧力［給水の圧力−透過水の圧力］を求め、これを利用してもよいものとする。 A balloon C connected to the water supply line 23 on the upstream side of the filtration processing unit 35 indicates the position of the pressure sensor (operation pressure sensor) 42. The pressure sensor 42 is configured to detect the pressure of the water supply and output a pressure detection signal to the control unit 40. However, the pressure sensor 4 2 shall not limited to the above position. That is, as shown in FIG. 3B, a pressure sensor 42 that detects the pressure of the water supply, and a pressure sensor 42 ′ (see balloon C ′) that detects the pressure of the concentrated water that has passed through the filtration processing unit 35. May be provided. And based on the pressure detection signal output from these, the control part 40 shall obtain | require and utilize average pressure [(pressure of feed water + pressure of concentrated water) / 2]. In addition, a pressure sensor 42 ″ (see balloon C ″) for detecting the pressure of the permeated water that has passed through the filtration processing unit 35 may be further provided in addition to the pressure sensor 42 and the pressure sensor 42 ′. Shall. Then, by subtracting the permeated water pressure from the average pressure, the effective pressure [{(feed water pressure + concentrated water pressure) / 2} -permeated water pressure] of the filtration member of the filtration processing unit 35 is obtained. May be used. In addition, the pressure sensor 42 and the pressure sensor 42 ″ are provided, and the effective pressure of the filtering member of the filtration processing unit 35 [the pressure of the water supply−the pressure of the permeated water] is obtained by subtracting the pressure of the permeated water from the pressure of the water supply. Sought and used.

温度センサ４１及び圧力センサ４２は、流量センサ３８に異常があった場合に、その流量センサ３８に代わってバックアップ対応をする重要な役割を有している（これについては後述する）。 The temperature sensor 41 and the pressure sensor 42 have an important role of performing backup support in place of the flow sensor 38 when there is an abnormality in the flow sensor 38 (this will be described later).

制御部４０は、所謂マイクロコンピュータであって、制御ボックス３３（図２参照）の内部に備えられている。具体的には、特に図示しないが、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとインターフェースとを備えて構成されている。上記ＲＯＭには、プログラムや固定データ等が格納されている。上記ＣＰＵは、中央演算処理装置であり、上記ＲＯＭに予め格納された制御プログラムに従って作動するようになっている。上記ＲＡＭは、上記ＣＰＵの処理の過程で利用する各種のデータを格納するデータエリアと、処理の際に使用するワークエリア等とを有している。その他、各種の設定値情報等が格納される電気的消去／書き換え可能な読み出し専用のメモリも備えられている。 The control unit 40 is a so-called microcomputer and is provided in the control box 33 (see FIG. 2). Specifically, although not particularly shown, it is configured to include a CPU, a ROM, a RAM, and an interface. The ROM stores programs, fixed data, and the like. The CPU is a central processing unit and operates according to a control program stored in advance in the ROM. The RAM has a data area for storing various data used in the process of the CPU and a work area used for the processing. In addition, an electrically erasable / rewritable read-only memory storing various set value information and the like is also provided.

上記インターフェースには、流量センサ３８、インバータ３９、温度センサ４１、圧力センサ４２がそれぞれ接続されている。また、上記インターフェースには、装置筐体３４（図２参照）の前面に配置されるコントロールパネル３２（図２参照）も接続されている。さらに、上記インターフェースには、異常を通報するための通報手段５２や、警報を発する警報手段（図示省略）も接続されている。その他、上記インターフェースには、活性炭濾過装置２６からの通信線なども接続されている。 A flow sensor 38, an inverter 39, a temperature sensor 41, and a pressure sensor 42 are connected to the interface. In addition, a control panel 32 (see FIG. 2) disposed on the front surface of the apparatus housing 34 (see FIG. 2) is also connected to the interface. Further, a notification means 52 for notifying abnormality and an alarm means (not shown) for issuing an alarm are connected to the interface. In addition, a communication line from the activated carbon filtration device 26 is also connected to the interface.

次に、図４を参照しながら上記定流量制御（インバータ３９によるＰＩＤフィードバック制御）について説明する。本制御は、インバータ３９のＰＩＤ制御機能（Ｐ制御：比例制御、Ｉ制御：積分制御、Ｄ制御：微分制御）を使用し、実処理水量が目標値となるようにインバータ周波数を制御する機能である。上記ナノろ過膜は、水温変動による粘性のために処理水量が大きく変化する。水温が低くなるほど処理水量は低下（約２．５％／１℃）するため、冬場など水温が１０℃まで低下してしまうと、処理水量は定格時（２５℃）の場合と比べ６０％程度となる。処理水量と操作圧力はほぼ比例関係があり、水温による低下分に応じて圧力を上げる（この場合、１．７倍程度の圧力）ことで定格処理水量を得ることが可能になる。尚、低温時に定格処理水量を得るように予め運転圧力を高く設定しておき、透過水の流れる側には定流量弁を設けることで一定流量を確保する方法が考えられる。しかしながら、この方法は冬場以外、過剰な運転となるためエネルギー的に非常にロスが大きくなる。そこで、本発明においては、設定した目標処理水量となるようにＰＩＤ制御にて周波数を可変することで、常に理想的な運転を行い省エネを図っている。 Next, the constant flow control (PID feedback control by the inverter 39) will be described with reference to FIG. This control uses the PID control function (P control: proportional control, I control: integral control, D control: differential control) of the inverter 39, and is a function for controlling the inverter frequency so that the actual treated water amount becomes the target value. is there. In the nanofiltration membrane, the amount of treated water varies greatly due to viscosity due to fluctuations in water temperature. As the water temperature decreases, the amount of treated water decreases (about 2.5% / 1 ° C). Therefore, if the water temperature falls to 10 ° C in winter, the amount of treated water is about 60% compared to the rated time (25 ° C). It becomes. The amount of treated water and the operating pressure are almost proportional, and the rated treated water amount can be obtained by increasing the pressure according to the drop due to the water temperature (in this case, about 1.7 times the pressure). A method is conceivable in which the operating pressure is set high in advance so as to obtain the rated treated water amount at low temperatures, and a constant flow rate valve is provided on the permeate flow side to ensure a constant flow rate. However, this method results in excessive loss in terms of energy because of excessive operation except in winter. Therefore, in the present invention, the frequency is varied by PID control so as to achieve the set target treated water amount, so that an ideal operation is always performed to save energy.

ＰＩＤ制御は、図５に示されるように、流量センサ３８からの流量検知信号を受けて制御部４０が指令信号（例えば４−２０ｍＡ（又は１−５Ｖ））をインバータ３９に出力する。インバータ３９は、その指令信号をフィードバック値として目標値と比較を行い、その間に偏差があると、偏差をゼロにするように動作する。 As shown in FIG. 5, the PID control receives a flow rate detection signal from the flow rate sensor 38 and the control unit 40 outputs a command signal (for example, 4-20 mA (or 1-5 V)) to the inverter 39. The inverter 39 compares the command signal as a feedback value with a target value, and if there is a deviation between them, the inverter 39 operates to make the deviation zero.

本発明によれば、図５のグラフに示されるような省エネ効果が得られる。すなわち、上記したような予め運転圧力を高く設定し、透過水の流れる側には定流量弁を設ける場合を１（一点鎖線）とすると、本発明では実線で示される結果が得られる。例えば１５℃のところで判断すると、３５％の省エネ効果が得られる。 According to the present invention, an energy saving effect as shown in the graph of FIG. 5 can be obtained. That is, if the operation pressure is set high in advance as described above and the constant flow valve is provided on the permeate flow side, the result shown by the solid line is obtained in the present invention. For example, judging at 15 ° C., an energy saving effect of 35% can be obtained.

ところで、常に理想的な運転を行うために、制御部４０は次のような制御を行う必要がある。図６において、制御部４０は通常の制御を行いつつ（ステップＳ１）、流量センサ３８の異常有無を監視する（ステップＳ２）。その監視は流量センサ３８からの信号有無で判断する。流量センサ３８からの信号があれば、断線等の異常がないものと判断（ステップＳ２でＮ）し、通常制御を続ける。一方、流量センサ３８からの信号が途絶えた場合には、断線等の異常があるものと判断（ステップＳ２でＹ）し、ステップＳ３の処理に移行する。この時、異常があった旨を上記通報手段５２を介して通報する（この時点で通報することにより復旧の作業が早まる）。ステップＳ３の処理では、温度センサ４１からの温度検知信号に基づき（又は圧力センサ４２及び温度センサ４１からの圧力検知信号及び温度検知信号に基づき）予め定めた、例えば温度に対応する電流値（又は温度及び圧力に対応する電流値）を指令信号として出力する。これは、流量センサ３８の故障等の異常時におけるバックアップ制御である。 By the way, in order to always perform an ideal driving | operation, the control part 40 needs to perform the following controls. In FIG. 6, the control unit 40 performs normal control (step S1) and monitors whether the flow sensor 38 is abnormal (step S2). The monitoring is determined by the presence or absence of a signal from the flow sensor 38. If there is a signal from the flow sensor 38, it is determined that there is no abnormality such as disconnection (N in step S2), and normal control is continued. On the other hand, if the signal from the flow sensor 38 is interrupted, it is determined that there is an abnormality such as disconnection (Y in step S2), and the process proceeds to step S3. At this time, the fact that there was an abnormality is reported through the reporting means 52 (the restoration work is accelerated by reporting at this point). In the process of step S3, based on the temperature detection signal from the temperature sensor 41 (or based on the pressure detection signal and the temperature detection signal from the pressure sensor 42 and the temperature sensor 41), for example, a predetermined current value corresponding to the temperature (or, for example) Current value corresponding to temperature and pressure) is output as a command signal. This is backup control when an abnormality such as a failure of the flow sensor 38 occurs.

続いて、上記構成に基づきながらボイラ２２の運転時の流れについて説明する。上記ボイラ２２を運転する場合には、図示しない被処理水タンクから供給される被処理水（水質改質前の給水）の水質を改質して給水を生成し、その給水を給水タンク２５に貯留する必要がある。ここまでの過程について説明すると、給水ライン２３を流れる給水は、図示しない被処理水タンクから所定の吐出圧を有するポンプ（図示省略）により所定の圧力で流出する。その流出する給水の圧力は、下流側に配置された各種装置２４における圧損等を考慮して設定される。そして、図示しない被処理水タンクから流出した給水は、先ず、活性炭濾過装置２６を通過し、残留塩素が除去された状態の給水となる。次に、その給水は、軟水装置２７を通過して軟水となる。続いて、その軟水である給水は、水質改質システム２１において濾過処理及び溶存気体除去処理（脱気処理）がなされて上記ボイラ２２へ供給可能な給水となる。具体的には、軟水である給水が本発明の水質改質装置２８の濾過処理部３５において、ナノろ過膜を通過する際に、腐食促進成分である硫酸イオン及び塩化物イオンがナノろ過膜により捕捉される。すなわち、腐食促進成分である硫酸イオン及び塩化物イオンが軟水から除去される。一方、軟水に含まれる腐食抑制成分であるシリカは、軟水と共にナノろ過膜を透過する。濾過処理後の腐食抑制成分であるシリカを含む軟水となる給水は、水質改質システム２１の溶存気体除去処理部３７において溶存気体が脱気処理される。脱気処理後の腐食抑制成分であるシリカを含む軟水となる給水は、上記ボイラ２２へ供給可能な給水として給水タンク２５に貯留される。 Next, the flow during operation of the boiler 22 will be described based on the above configuration. When the boiler 22 is operated, the quality of the water to be treated (water before the water quality reforming) supplied from the water tank to be treated (not shown) is reformed to generate feed water, and the feed water is supplied to the water feed tank 25. Need to be stored. The process up to this point will be described. The feed water flowing through the feed water line 23 flows out from a water tank (not shown) at a predetermined pressure by a pump (not shown) having a predetermined discharge pressure. The pressure of the flowing water supply is set in consideration of pressure loss and the like in various devices 24 arranged on the downstream side. And the feed water which flowed out from the to-be-processed water tank which is not illustrated first passes the activated carbon filtration apparatus 26, and turns into the feed water of the state from which the residual chlorine was removed. Next, the water supply passes through the water softening device 27 and becomes soft water. Subsequently, the feed water that is the soft water is subjected to filtration processing and dissolved gas removal processing (degassing processing) in the water quality reforming system 21 and becomes feed water that can be supplied to the boiler 22. Specifically, when the feed water that is soft water passes through the nanofiltration membrane in the filtration treatment unit 35 of the water quality reformer 28 of the present invention , the sulfate ions and chloride ions that are corrosion promoting components are caused by the nanofiltration membrane. Be captured. That is, sulfate ions and chloride ions, which are corrosion promoting components , are removed from the soft water. On the other hand, silica , which is a corrosion inhibiting component contained in soft water, permeates through the nanofiltration membrane together with soft water. In the feed water, which is soft water containing silica , which is a corrosion inhibiting component after filtration, the dissolved gas is degassed in the dissolved gas removal processing unit 37 of the water quality reforming system 21. The feed water that becomes soft water containing silica that is a corrosion inhibiting component after the deaeration treatment is stored in the feed water tank 25 as feed water that can be supplied to the boiler 22.

給水タンク２５に貯留された給水は、給水タンク２５及び上記ボイラ２２の間に配置されるポンプ（図示省略）を介して上記ボイラ２２へ供給され、下部ヘッダ内において缶水として貯留される。貯留された缶水は、加熱装置により加熱されながら各伝熱管内を上昇し、徐々に蒸気になる。そして、各伝熱管内において生成された蒸気は、上部ヘッダにおいて集められ、蒸気供給路から負荷装置へと供給される。 Water stocked in the water supply tank 25 is disposed between the water supply tank 25 and the boiler 22 Lupo pump is supplied via a (not shown) into the boiler 22, are stored as the boiler water in the lower header. The stored can water rises in each heat transfer tube while being heated by the heating device, and gradually becomes steam. And the steam produced | generated in each heat exchanger tube is collected in an upper header, and is supplied to a load apparatus from a steam supply path.

ところで、上記ボイラ２２の運転中において、各伝熱管は、その下端部分、すなわち下部ヘッダとの連結部分が缶水と継続的に接触することになる。そのため、各伝熱管は、上記下端部分において、通常、缶水の影響を受け腐食し易くなる。特に、各伝熱管は、下端部分において、内周面の減肉的な腐食に加えて局部的な腐食が生じ易く、それが原因で微少な穴開きを起こして破損する場合がある。 By the way, during the operation of the boiler 22 , the lower end portion of each heat transfer tube, that is, the connection portion with the lower header is continuously in contact with the can water. Therefore, each heat transfer tube is likely to corrode under the influence of can water at the lower end portion. In particular, each heat transfer tube is liable to cause local corrosion in addition to thinning corrosion on the inner peripheral surface at the lower end portion, and may cause breakage due to minute holes.

上記局部的な腐食とは、各伝熱管の缶水との接触面側から厚さ方向の反対側へ向かう孔状の腐食、すなわち各伝熱管の厚さ（肉厚）方向に発生する孔状の腐食を言う。以下、このような局部的腐食の発生現象を「孔食」と言い、この孔食により生じた孔状の腐食を「食孔」と言う。ちなみに、孔食は、通常、缶水中の溶存酸素の影響により発生するものと理解されている。 The above-mentioned local corrosion is a hole-shaped corrosion from the contact surface side of each heat transfer tube with the can water toward the opposite side of the thickness direction, that is, a hole shape generated in the thickness (thickness) direction of each heat transfer tube. Say no corrosion. Hereinafter, such a local corrosion occurrence phenomenon is referred to as “pitting corrosion”, and pitting corrosion caused by this pitting corrosion is referred to as “corrosion”. Incidentally, it is understood that pitting corrosion usually occurs due to the influence of dissolved oxygen in the can water.

しかしながら、本発明によれば、上記ボイラ２２の運転中において、各伝熱管に対し、腐食抑制成分であるシリカを含む軟水が缶水として供給されることになるので、缶水に含まれる腐食抑制成分であるシリカが各伝熱管の下端部分に作用し、当該部分の腐食を抑制するようになる。より具体的には、腐食抑制成分であるシリカは、各伝熱管の缶水との接触部分における減肉的な腐食を抑制するとともに、食孔の発生及び成長も抑制し、腐食（特に食孔）による伝熱管の破損を抑制する。この際、缶水は本発明の水質改質装置２８により腐食促進成分である硫酸イオン及び塩化物イオンが除去されるため、腐食抑制成分であるシリカによる上記のような腐食抑制作用は、腐食促進成分である硫酸イオン及び塩化物イオンにより阻害され難く、効果的に発揮されるようになる。 However, according to the present invention, during the operation of the boiler 22, soft water containing silica , which is a corrosion inhibiting component , is supplied to each heat transfer tube as canned water. Silica, which is a component , acts on the lower end portion of each heat transfer tube to suppress corrosion of the portion. More specifically, silica , which is a corrosion-inhibiting component , suppresses thinning corrosion at the contact portion of each heat transfer tube with the can water, and also suppresses the generation and growth of pits, thereby preventing corrosion (particularly pits). ) To prevent damage to heat transfer tubes. At this time, since the sulfuric acid ions and chloride ions, which are corrosion promoting components , are removed from the can water by the water quality reformer 28 of the present invention, the above-described corrosion inhibiting action by the silica, which is the corrosion inhibiting component , is accelerated by corrosion. It is difficult to be inhibited by sulfate ions and chloride ions, which are components , and is effectively exhibited.

さて、缶水に含まれる腐食抑制成分であるシリカにより、各伝熱管の腐食が抑制されるのは、缶水に含まれる溶存酸素等（各伝熱管の腐食促進成分である硫酸イオン及び塩化物イオン）の影響により、各伝熱管から溶出する成分に腐食抑制成分であるシリカが作用し、各伝熱管の内面に耐食性の皮膜（防食皮膜）が形成されるためと考えられる。特に、溶存酸素は、各伝熱管に局部的なアノードを発現させ、これにより孔食を進行させる場合があるが、缶水に含まれる腐食抑制成分であるシリカは、アニオン又は負電荷のミセルとして存在するため、上記のようなアノードに吸着し易く、当該部分で選択的に防食皮膜を形成し易い。そのため、缶水に含まれる腐食抑制成分であるシリカは、各伝熱管における孔食の進行を特に効果的に抑制することができるものと考えられる。 The corrosion of each heat transfer tube is suppressed by silica , which is a corrosion inhibiting component contained in can water, such as dissolved oxygen contained in can water ( sulfate ions and chlorides that are corrosion promoting components of each heat transfer tube ). It is thought that due to the influence of ions ), silica, which is a corrosion-inhibiting component , acts on the components eluted from each heat transfer tube, and a corrosion-resistant film (corrosion protection film) is formed on the inner surface of each heat transfer tube. In particular, dissolved oxygen may cause a local anode to appear in each heat transfer tube, thereby causing pitting corrosion, but silica , which is a corrosion inhibiting component in can water, is an anion or a negatively charged micelle. Since it exists, it is easy to adsorb | suck to the above anodes and it is easy to selectively form an anticorrosion film in the said part. Therefore, it is considered that silica , which is a corrosion inhibiting component contained in can water, can particularly effectively inhibit the progress of pitting corrosion in each heat transfer tube.

以上、図１ないし図６を参照しながら説明してきたように、本発明の水質改質装置２８は、薬剤を用いずに腐食を抑制することができる。また、本発明の水質改質装置２８は、濾過処理や溶存気体除去処理を装置筐体３４内で一括して行うことから、省スペース化やコスト低減（イニシャルコストや現地施工費等の低減）を図ることができる。さらに、本発明の水質改質装置２８は、濾過処理部３５から回収した濃縮水を貯留して水封式真空ポンプ４７の封水として使用していることから、水の使用量の削減に寄与することができる。さらにまた、本発明の水質改質装置２８は、濃縮水ライン４５や排水ライン５１の配置により、封水の水温上昇に伴う真空度悪化（脱気度低下）を抑制することができる。さらに、本発明の水質改質装置２８は、インバータ３９のＰＩＤ制御機能を使用し、実処理水量が目標値となるようにインバータ周波数を制御することから、省エネ運転に寄与することができる。さらにまた、本発明の水質改質装置２８は、異常となった流量センサ３８を早い段階で復旧させることができる。さらにまた、本発明の水質改質装置２８は、ボイラ２２用給水の処理効率を向上させることができるとともに、その処理の安定化を図ることができる。 As described above with reference to FIGS. 1 to 6, the water quality reformer 28 of the present invention can suppress corrosion without using chemicals. In addition, the water quality reformer 28 of the present invention collectively performs filtration processing and dissolved gas removal processing in the device housing 34, thereby saving space and reducing costs (reducing initial costs, local construction costs, etc.). Can be achieved. Further, the water quality reformer 28 of the present invention stores the concentrated water collected from the filtration processing unit 35 and uses it as sealing water for the water-sealed vacuum pump 47, thereby contributing to a reduction in the amount of water used. can do. Furthermore, the water quality reformer 28 of the present invention can suppress the deterioration of the degree of vacuum (decrease in the degree of deaeration) associated with the increase in the temperature of the sealed water due to the arrangement of the concentrated water line 45 and the drainage line 51. Furthermore, since the water quality reformer 28 of the present invention uses the PID control function of the inverter 39 and controls the inverter frequency so that the actual treated water amount becomes the target value, it can contribute to energy saving operation. Furthermore, the water quality reformer 28 of the present invention can restore the abnormal flow sensor 38 at an early stage. Furthermore, the water quality reformer 28 of the present invention can improve the treatment efficiency of the feed water for the boiler 22 and can stabilize the treatment.

その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。 In addition, it goes without saying that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明の水質改質装置を含むシステムの一実施の形態を示す構成図である。The water reforming apparatus of the present invention is a configuration diagram showing an embodiment of including system. 本発明の水質改質装置の装置筐体の上蓋を取って見たときの図である。It is a figure when the upper cover of the apparatus housing | casing of the water quality reformer of this invention is taken and seen. （ａ）は本発明の水質改質装置の構成図、（ｂ）は圧力センサに関する補足説明図である。(A) is a block diagram of the water quality reformer of this invention, (b) is a supplementary explanatory drawing regarding a pressure sensor. 給水ポンプの制御に係る説明図である。It is explanatory drawing which concerns on control of a water supply pump. 省エネ効果の説明用のグラフである。It is a graph for description of an energy-saving effect. 制御部の一処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one process of a control part. 従来例のボイラシステムの構成図である。It is a block diagram of the boiler system of a prior art example. 従来例のボイラの構成図である。It is a block diagram of the boiler of a prior art example.

Explanation of symbols

２１水質改質システム
２２ボイラ
２３給水ライン
２８水質改質装置
３４装置筐体
３５濾過処理部
３６給水ポンプ
３７溶存気体除去処理部
３８流量センサ
３９インバータ
４０制御部
４５濃縮水ライン
４７水封式真空ポンプ
４９封水タンク
５１排水ライン
５２通報手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Water quality reforming system 22 Boiler 23 Water supply line 28 Water quality reformer 34 Apparatus housing 35 Filtration processing part 36 Water supply pump 37 Dissolved gas removal processing part 38 Flow rate sensor 39 Inverter 40 Control part 45 Concentrated water line 47 Water seal type vacuum pump 49 Sealed water tank 51 Drainage line 52 Notification means

Claims

A water reformer for reforming the feed water quality to be supplied to the boiler,
Filtration treatment provided with a nanofiltration membrane that is connected to a water supply line through which the water supply flows and captures chloride ions and sulfate ions that cause corrosion of a non-passivated metal body and permeates silica that contributes to suppression of the corrosion And a feed water pump connected to the upstream side of the filtration processing unit and supplying the feed water to the filtration processing unit, and permeated water connected to the downstream side of the filtration processing unit and passed through the filtration processing unit And a dissolved gas removal processing unit that removes the dissolved gas contained in the permeated water, and a device housing that incorporates and stores the filtration processing unit, the feed water pump, and the dissolved gas removal processing unit. Configured
In addition, a flow rate sensor that detects a flow rate of the permeated water or the degassed water that has passed through the dissolved gas removal processing unit is connected to the downstream side of the filtration processing unit or the dissolved gas removal processing unit, and the rotation of the water supply pump An inverter that varies the number according to the output frequency is connected to the water supply pump, and further includes a control unit that outputs a command signal to the inverter based on a flow rate detection signal from the flow rate sensor,
The dissolved gas removal processing unit includes a water-sealed vacuum pump for sucking the dissolved gas, and a sealed water tank for storing sealed water supplied to the water-sealed vacuum pump, the sealed water tank Is connected to a concentrated water line for flowing the concentrated water collected from the filtration unit, and the sealed water tank has a drain line for discharging the sealed water exceeding a certain amount of water, and the concentrated water line quality reformer, characterized in that disposed in the bottom side and a position of the sealing water tank than the outlet of the drain line with the outlet to the constant water volume position.

In water reforming apparatus according to claim 1,
The control unit monitors whether or not the flow sensor is abnormal, and if there is an abnormality in the flow sensor, notifies the abnormality of the flow sensor via a reporting unit connected to the control unit. water quality reformer.