JPH0765727B2 - ボイラーのサイクル監視方法 - Google Patents
ボイラーのサイクル監視方法Info
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- JPH0765727B2 JPH0765727B2 JP1327453A JP32745389A JPH0765727B2 JP H0765727 B2 JPH0765727 B2 JP H0765727B2 JP 1327453 A JP1327453 A JP 1327453A JP 32745389 A JP32745389 A JP 32745389A JP H0765727 B2 JPH0765727 B2 JP H0765727B2
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- boiler
- concentration
- tracer
- water
- blowdown
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- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
- F22B37/56—Boiler cleaning control devices, e.g. for ascertaining proper duration of boiler blow-down
- F22B37/565—Blow-down control, e.g. for ascertaining proper duration of boiler blow-down
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
- F22D11/00—Feed-water supply not provided for in other main groups
- F22D11/006—Arrangements of feedwater cleaning with a boiler
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボイラー水系に関し、そして詳細にはサイク
ル、寿命保持時間パーセント（percent life holding t
ime）を決定し、且つボイラー給水に加えられる処理剤
を監視するための方法及び手段に関する。
ル、寿命保持時間パーセント（percent life holding t
ime）を決定し、且つボイラー給水に加えられる処理剤
を監視するための方法及び手段に関する。
沈積物、詳細にはスケールがボイラーチューブに形成さ
れる。スケール源となる各々の汚染物質は水に特定の溶
解量を有し、そしてそれを超えると析出する。水が高温
面に接触し、そして汚染物の溶解性が高温度で低下すれ
ば、析出物が表面に形成されて、スケールを生ずる。ボ
イラー析出物の最も普通の成分は、リン酸カルシウム、
炭酸カルシウム（低圧ボイラー）、水酸化マグネシウ
ム、ケイ酸マグネシウム、種々の形のイオン酸化物、前
記の析出物に吸収されたシリカ、及びアルミナである。
れる。スケール源となる各々の汚染物質は水に特定の溶
解量を有し、そしてそれを超えると析出する。水が高温
面に接触し、そして汚染物の溶解性が高温度で低下すれ
ば、析出物が表面に形成されて、スケールを生ずる。ボ
イラー析出物の最も普通の成分は、リン酸カルシウム、
炭酸カルシウム（低圧ボイラー）、水酸化マグネシウ
ム、ケイ酸マグネシウム、種々の形のイオン酸化物、前
記の析出物に吸収されたシリカ、及びアルミナである。
ボイラーチューブの高温部において、沈澱物は、熱伝導
を悪くし、ボイラーチューブ破損の可能性を生じ重大な
問題である。低伝導率を有する低圧ボイラーでは、沈積
物が完全にボイラーチューブを塞ぐ場所に沈積物が形成
されることがある。
を悪くし、ボイラーチューブ破損の可能性を生じ重大な
問題である。低伝導率を有する低圧ボイラーでは、沈積
物が完全にボイラーチューブを塞ぐ場所に沈積物が形成
されることがある。
最近の200,000BTU/ft2hrを超える熱伝導率を有する中圧
及び高圧ボイラーでは、極めて薄い沈澱物の存在でもチ
ューブ金属温度のかなりの上昇を生ずる。沈積物は、炉
内ガスからボイラー水への熱の流れを遅らせる。この温
度抵抗が、破損を生ずる場所の金属温度の急上昇を生ず
る。
及び高圧ボイラーでは、極めて薄い沈澱物の存在でもチ
ューブ金属温度のかなりの上昇を生ずる。沈積物は、炉
内ガスからボイラー水への熱の流れを遅らせる。この温
度抵抗が、破損を生ずる場所の金属温度の急上昇を生ず
る。
沈積物は、加熱面上の場所に沈積したスケールである
か、又はしばしばスラジとして予め沈澱した化学物質で
ある。これ等は低速度領域に集合し、スケールに類似の
緻密な凝集塊に固まる。すべての工業用ボイラーの運転
では、いつもある種の沈澱物の形成を防止することは殆
んど不可能である。循環するボイラー水の中には常にい
くつかの微粒子があり、それが低速度部分に堆積する。
この堆積物源の除去に使用される処理の型式のいかんに
関わらず、ボイラーに供給されるボイラー給水はなほ測
定可能な濃度の不純物を含む。いくつかのプラントで
は、汚染した凝縮水が給水の不純物の一因となってい
る。
か、又はしばしばスラジとして予め沈澱した化学物質で
ある。これ等は低速度領域に集合し、スケールに類似の
緻密な凝集塊に固まる。すべての工業用ボイラーの運転
では、いつもある種の沈澱物の形成を防止することは殆
んど不可能である。循環するボイラー水の中には常にい
くつかの微粒子があり、それが低速度部分に堆積する。
この堆積物源の除去に使用される処理の型式のいかんに
関わらず、ボイラーに供給されるボイラー給水はなほ測
定可能な濃度の不純物を含む。いくつかのプラントで
は、汚染した凝縮水が給水の不純物の一因となってい
る。
水蒸気はボイラー水から発生されると、ボイラーから排
出されるが、給水中に混入した不純物はボイラー回路中
に残る可能性がある。不純物が連続的に加わり、純粋な
水蒸気が排出される結果、ボイラー水中に溶けた固形物
の量が絶えず増加する。ボイラー水中の各々の成分濃度
には限界がある。これ等の濃度限界を超えるのを防止す
るために、ボイラー水はブローダウンにより引き出さ
れ、そして廃水として排出される。第１図は、ボイラー
を出る不純物が入ってくる不純物と等しくかつ濃度を所
定の限界に保つようにブローダウンを調整しなければな
らないことを示す、ボイラーの物質収支を説明してい
る。
出されるが、給水中に混入した不純物はボイラー回路中
に残る可能性がある。不純物が連続的に加わり、純粋な
水蒸気が排出される結果、ボイラー水中に溶けた固形物
の量が絶えず増加する。ボイラー水中の各々の成分濃度
には限界がある。これ等の濃度限界を超えるのを防止す
るために、ボイラー水はブローダウンにより引き出さ
れ、そして廃水として排出される。第１図は、ボイラー
を出る不純物が入ってくる不純物と等しくかつ濃度を所
定の限界に保つようにブローダウンを調整しなければな
らないことを示す、ボイラーの物質収支を説明してい
る。
ブローダウンの実質的な熱エネルギーはボイラーの熱効
率を悪くする主要因であるので、ブローダウンを最小限
にすることがすべての蒸気プラントの目標である。
率を悪くする主要因であるので、ブローダウンを最小限
にすることがすべての蒸気プラントの目標である。
ボイラーのブローダウンを考察する１つの方法は、所要
蒸気量以上にボイラー中に給水し、その割合で系からボ
イラー水を引き出してボイラー水の不純物濃度を薄める
方法を検討することである。
蒸気量以上にボイラー中に給水し、その割合で系からボ
イラー水を引き出してボイラー水の不純物濃度を薄める
方法を検討することである。
ボイラー水中の溶解固形物（不純物）の濃度を調整する
のに使用するブローダウンは、間断的又は連続的に行な
われる。間断的な場合、ボイラーは特定のボイラー設計
及び圧力に対して受け入れ得るレベルまで濃縮されるま
まにしておく。この濃度レベルに達すると、ブロー弁を
短時間開いて不純物の濃度を減少させ、それから再び制
御限界に達するまでボイラーの再濃縮を許容する。他方
において、すべての高圧ボイラー系に特有であり、実際
上工業において一般標準である連続的ブローダウンで
は、ブローダウン弁は一定の調整開度に保たれて、定常
流量で水を除去してボイラー水濃度を比較的一定に維持
する。
のに使用するブローダウンは、間断的又は連続的に行な
われる。間断的な場合、ボイラーは特定のボイラー設計
及び圧力に対して受け入れ得るレベルまで濃縮されるま
まにしておく。この濃度レベルに達すると、ブロー弁を
短時間開いて不純物の濃度を減少させ、それから再び制
御限界に達するまでボイラーの再濃縮を許容する。他方
において、すべての高圧ボイラー系に特有であり、実際
上工業において一般標準である連続的ブローダウンで
は、ブローダウン弁は一定の調整開度に保たれて、定常
流量で水を除去してボイラー水濃度を比較的一定に維持
する。
本発明では、ボイラーサイクルは、ボイラーに供給され
る給水中に既知の濃度で不活性トレーサー（tracer）を
加え、そしてブローダウン中のそのトレーサー濃度をア
ナログ的に測定することによって簡単に計算される。そ
の結果、サイクル値が標準と比較にならなければ、ブロ
ーダウン量を変化させるか、又は処理剤の用量を変更す
るか、あるいは両方を行なう。ボイラー水のその最終的
定常状態の濃度を達成するために必要な時間中のトレー
サーの濃度変化はまた、時間の関数として、ブローダウ
ン内のトレーサーの濃度を監視することによって測定で
きる。一旦、トレーサーの最終定常状態濃度が知れれ
ば、ボイラーの寿命保持時間パーセント（percent life
holding time）が計算され、混合すべき特定の処理剤
の賢明な選択を可能にする。
る給水中に既知の濃度で不活性トレーサー（tracer）を
加え、そしてブローダウン中のそのトレーサー濃度をア
ナログ的に測定することによって簡単に計算される。そ
の結果、サイクル値が標準と比較にならなければ、ブロ
ーダウン量を変化させるか、又は処理剤の用量を変更す
るか、あるいは両方を行なう。ボイラー水のその最終的
定常状態の濃度を達成するために必要な時間中のトレー
サーの濃度変化はまた、時間の関数として、ブローダウ
ン内のトレーサーの濃度を監視することによって測定で
きる。一旦、トレーサーの最終定常状態濃度が知れれ
ば、ボイラーの寿命保持時間パーセント（percent life
holding time）が計算され、混合すべき特定の処理剤
の賢明な選択を可能にする。
給水及びその他の場所の処理剤の濃度は、それ自身、処
理剤及びトレーサーの割合によって監視されればよい。
理剤及びトレーサーの割合によって監視されればよい。
本発明の主な目的は、特に連続ベースで、ボイラー水の
サイクル〔不純物（汚染物）濃度〕の測定を簡易化する
ために不活性トレーサー、好ましくは蛍光トレーサーを
使用すること、寿命保持時間パーセント（例えばハーフ
寿命時間）を計算するため不活性トレーサーを使用する
ことと、ボイラー表面に不純物が沈積する傾向を防止
（妨げる）のに使用される処理剤（例えば、分散剤ポリ
マー）の濃度を測定するために基準標準モニターとして
不活性トレーサーを使用することである。不活性トレー
サーはこれらすべての又は任意の１つの測定に使用でき
る。
サイクル〔不純物（汚染物）濃度〕の測定を簡易化する
ために不活性トレーサー、好ましくは蛍光トレーサーを
使用すること、寿命保持時間パーセント（例えばハーフ
寿命時間）を計算するため不活性トレーサーを使用する
ことと、ボイラー表面に不純物が沈積する傾向を防止
（妨げる）のに使用される処理剤（例えば、分散剤ポリ
マー）の濃度を測定するために基準標準モニターとして
不活性トレーサーを使用することである。不活性トレー
サーはこれらすべての又は任意の１つの測定に使用でき
る。
A:ボイターサイクル ボイラーサイクルは、本発明ではブローダウン水中CF及
び給水中CIの特定の不純物（成分）の濃度の比と定義す
る。即ち、 この値（平衡値である）は、水が蒸気として除かれブロ
ーダウン中の不純物が給水中よりも濃縮されるので、常
に１よりも大きい。
び給水中CIの特定の不純物（成分）の濃度の比と定義す
る。即ち、 この値（平衡値である）は、水が蒸気として除かれブロ
ーダウン中の不純物が給水中よりも濃縮されるので、常
に１よりも大きい。
高圧ボイラーシステムでは、給水の純度が非常に高く、
従って給水の汚染物濃度が非常に低いので、この方法に
よるサイクルの測定は非常に難かしい。懸濁した固形物
は、上記に詳述したようにそれ等の溶解度限界を超える
点までボイラー水中で濃縮することがあるので、ボイラ
ー系におけるサイクルのモニターは非常に重要である。
従って給水の汚染物濃度が非常に低いので、この方法に
よるサイクルの測定は非常に難かしい。懸濁した固形物
は、上記に詳述したようにそれ等の溶解度限界を超える
点までボイラー水中で濃縮することがあるので、ボイラ
ー系におけるサイクルのモニターは非常に重要である。
サイクル値が低くすぎれば、水、熱及び存在するすべて
の処理剤の浪費がある。この値が高すぎれば、溶解した
固形物が沈析する可能性がある。
の処理剤の浪費がある。この値が高すぎれば、溶解した
固形物が沈析する可能性がある。
蛍光トレーサーのような不活性トレーサーは、殆んど蒸
気に連行されることがなく、かつ非常に低レベル（0.00
5ppm以下）でも選択的に検出されるので、サイクル測定
に特に有利である。このトレーサーは検知でき且つ濃度
等価量に変換できる特性を有している。例えば、蛍光光
度計によって測定した蛍光放射率は濃度に比例し、放射
率は電気的アナログ値に変換できる。ボイラー水内のそ
れ等の濃度は導電性に大きく寄与せずこれは有利なこと
である。
気に連行されることがなく、かつ非常に低レベル（0.00
5ppm以下）でも選択的に検出されるので、サイクル測定
に特に有利である。このトレーサーは検知でき且つ濃度
等価量に変換できる特性を有している。例えば、蛍光光
度計によって測定した蛍光放射率は濃度に比例し、放射
率は電気的アナログ値に変換できる。ボイラー水内のそ
れ等の濃度は導電性に大きく寄与せずこれは有利なこと
である。
B:寿命保持時間パーセント（％HT） いつでも、給水に加えられる処理剤の添加量に変化があ
り、成分濃度が平衡している定常状態に達するまでボイ
ラーは時間がかかる。この経過時間がボイラーの保持時
間である。寿命保持時間パーセントが判かれば、賢明な
又は有効な処理剤量を求めることができる。それは異な
るサイクルを採用する必要性を示すことがある。いかな
る場合でも、寿命保持時間、即ち、ボイラー中の最終濃
度に達するまでの成分の時間パーセントは、ボイラーの
ための診断器具である。各々のボイラーは指紋のように
ユニークであり、そして本発明によりボイラーは容易に
且つ速やかに指紋と照合することができる。
り、成分濃度が平衡している定常状態に達するまでボイ
ラーは時間がかかる。この経過時間がボイラーの保持時
間である。寿命保持時間パーセントが判かれば、賢明な
又は有効な処理剤量を求めることができる。それは異な
るサイクルを採用する必要性を示すことがある。いかな
る場合でも、寿命保持時間、即ち、ボイラー中の最終濃
度に達するまでの成分の時間パーセントは、ボイラーの
ための診断器具である。各々のボイラーは指紋のように
ユニークであり、そして本発明によりボイラーは容易に
且つ速やかに指紋と照合することができる。
サイクル値の知識はボイラーのすべての詳細を考慮して
いない。類似の構造であるが異なるボイラーは、同数の
サイクルで運転できるが、使用ボイラー容積及びブロー
ダウン率により、それ等は全く異なる寿命保持時間パー
セントを有する。本発明では、定常状態は、給水中の安
定又は不活性成分（例えば、不活性トレーサー）が蒸気
発生を除き系内にいかなる明らかに又は大きな変化もな
くボイラー中の最終濃度（CF）に達した状況と定義づけ
る。ボイラー中及びブローダウン中の成分濃度は、結局
いかなる特定の点でも同じ（Ct）であり、従って一方を
測定すれば他方を測定したことになる。安全成分がボイ
ラー内で定常状態に達する速さはボイラー特性Ｍ（ボイ
ラー水の質量、lb）及びＢ（ブロー率、lbs/hr）によっ
て決定される。
いない。類似の構造であるが異なるボイラーは、同数の
サイクルで運転できるが、使用ボイラー容積及びブロー
ダウン率により、それ等は全く異なる寿命保持時間パー
セントを有する。本発明では、定常状態は、給水中の安
定又は不活性成分（例えば、不活性トレーサー）が蒸気
発生を除き系内にいかなる明らかに又は大きな変化もな
くボイラー中の最終濃度（CF）に達した状況と定義づけ
る。ボイラー中及びブローダウン中の成分濃度は、結局
いかなる特定の点でも同じ（Ct）であり、従って一方を
測定すれば他方を測定したことになる。安全成分がボイ
ラー内で定常状態に達する速さはボイラー特性Ｍ（ボイ
ラー水の質量、lb）及びＢ（ブロー率、lbs/hr）によっ
て決定される。
定常状態に達するのに必要な時間は、処理剤の使用にお
ける重要なファクターである。その微分方程式により、
この時間値は下式で表わされる、 （１）ｔ＝−Kln（１−Ct/CF） この場合CF＝最終定常状態のボイラー水中の成分濃度 Ｋ＝ボイラー定数＝M/B Ct＝任意の時間ｔにおけるブローダウン中の成分濃度 式１は次の如く変形でき、 （２）ln（１−Ct/CF）＝−（1/K）ｔ そしてln（１−Ct/CF）対時間のプロットは1/Kの傾斜を
与える。
ける重要なファクターである。その微分方程式により、
この時間値は下式で表わされる、 （１）ｔ＝−Kln（１−Ct/CF） この場合CF＝最終定常状態のボイラー水中の成分濃度 Ｋ＝ボイラー定数＝M/B Ct＝任意の時間ｔにおけるブローダウン中の成分濃度 式１は次の如く変形でき、 （２）ln（１−Ct/CF）＝−（1/K）ｔ そしてln（１−Ct/CF）対時間のプロットは1/Kの傾斜を
与える。
これ等の式を用いて、ボイラーの寿命保持時間パーセン
ト（％HT）を計算することが可能である。
ト（％HT）を計算することが可能である。
（３）％HT（Ｐ）＝−Kln〔１−（P/100）〕 この場合、（Ｐ）は成分Ｃの寿命％を表わし、 Ｐ＝CP/CF×100であり、 この場合、CP＝所望の％HTにおける成分Ｃの濃度、 この場合、CF＝定常状態ボイラーの成分Ｃの濃度であ
る。
る。
従って、ボイラーの半寿命例えば〔％HT（50）〕では、
Ｐ＝50そして式（３）は％HT（50）＝0.693Kとなる。Ｋ
およびCPが既知であれば、％HT（Ｐ）はCPの想定値を計
算できる。又は％HT（Ｐ）が想定されればCPは式（３）
で計算できる。
Ｐ＝50そして式（３）は％HT（50）＝0.693Kとなる。Ｋ
およびCPが既知であれば、％HT（Ｐ）はCPの想定値を計
算できる。又は％HT（Ｐ）が想定されればCPは式（３）
で計算できる。
ボイラー定数Ｋは、使用ボイラー容積もブローダウン率
も非常にしばしば知られていないので、この分野におい
てもあまり知られていない。ボイラーの寿命保持時間パ
ーセントを知ることは、スケールを防止又は抑制するた
めに、処理剤手段による内部ボイラー処理の適用に非常
に重要である。１つの理由は、異なる処理剤が与えられ
た温度で長期間に亘り、又は同じ時間に異なる温度で、
異なるように作用し、そしてコストが要因となるからで
ある。安全のために、処理剤はボイラーの保持時間の90
パーセント以下、又は50パーセント以下でボイラーに保
持するのが推奨される。換言すると、高温（例えば300
℃まで）におけるボイラー内部処理の熱安定性又は持続
性の効力は、例えば、特に圧力が2000ポンドであること
ができる高圧ボイラーのボイラー寿命保持時間パーセン
トによって計算された、定常状態に達するのに必要な時
間によって影響を受ける。いくつかの高圧系では、寿命
保持時間パーセントを減少し且つボイラー水中に受け入
れ得る処理剤濃度を維持するために、ブローダウン率を
増加しなければならない可能性がある。換言すると、手
頃な価格の殆んどいかなる処理剤もボイラー中の時間−
温度−圧力の過酷さに耐えられないほど寿命時間時間パ
ーセントが極端に長ければ、処理剤をより多く（冷い）
給水に入れられるようにブローダウン率を増加させなけ
ればならない。更に、その場合、処理剤はボイラー中の
滞留時間が短い。
も非常にしばしば知られていないので、この分野におい
てもあまり知られていない。ボイラーの寿命保持時間パ
ーセントを知ることは、スケールを防止又は抑制するた
めに、処理剤手段による内部ボイラー処理の適用に非常
に重要である。１つの理由は、異なる処理剤が与えられ
た温度で長期間に亘り、又は同じ時間に異なる温度で、
異なるように作用し、そしてコストが要因となるからで
ある。安全のために、処理剤はボイラーの保持時間の90
パーセント以下、又は50パーセント以下でボイラーに保
持するのが推奨される。換言すると、高温（例えば300
℃まで）におけるボイラー内部処理の熱安定性又は持続
性の効力は、例えば、特に圧力が2000ポンドであること
ができる高圧ボイラーのボイラー寿命保持時間パーセン
トによって計算された、定常状態に達するのに必要な時
間によって影響を受ける。いくつかの高圧系では、寿命
保持時間パーセントを減少し且つボイラー水中に受け入
れ得る処理剤濃度を維持するために、ブローダウン率を
増加しなければならない可能性がある。換言すると、手
頃な価格の殆んどいかなる処理剤もボイラー中の時間−
温度−圧力の過酷さに耐えられないほど寿命時間時間パ
ーセントが極端に長ければ、処理剤をより多く（冷い）
給水に入れられるようにブローダウン率を増加させなけ
ればならない。更に、その場合、処理剤はボイラー中の
滞留時間が短い。
蛍光トレーサーのような不活性トレーサーは、トレーサ
ー濃度が時間の関数としてどのように変化するかを測定
することによって、ボイラー定数Ｋ＝M/B及び寿命保持
時間パーセントを測定するのに非常に有効に使用でき
る。従って、トレーサーは、サイクル及び寿命保持時間
パーセントが本発明により計算できる上記の式の「成
分」となる。
ー濃度が時間の関数としてどのように変化するかを測定
することによって、ボイラー定数Ｋ＝M/B及び寿命保持
時間パーセントを測定するのに非常に有効に使用でき
る。従って、トレーサーは、サイクル及び寿命保持時間
パーセントが本発明により計算できる上記の式の「成
分」となる。
C:トレーサーモニターリング 処理剤の濃度は、複雑な長時間の分析方法又は適切な作
業員訓練の困難さのため、非常にしばしばモニターする
のが困難である。不活性トレーサーの添加は、この問題
を解決するのに役立ち、且つ連続モニターを行なうこと
ができる。処理剤／トレーサー比が既知であれば、トレ
ーサー濃度のいかなる変化も処理剤の濃度に正比例し、
従って処理剤はトレーサーの連続モニターによって容易
に制御できる。不活性トレーサーの使用はまた機械の問
題（例えば給水ポンプ）による処理剤の不適当な供給及
び一般的故障（例、ブロー弁の閉塞）によるボイラーの
運転の変化を識別することを可能にする。
業員訓練の困難さのため、非常にしばしばモニターする
のが困難である。不活性トレーサーの添加は、この問題
を解決するのに役立ち、且つ連続モニターを行なうこと
ができる。処理剤／トレーサー比が既知であれば、トレ
ーサー濃度のいかなる変化も処理剤の濃度に正比例し、
従って処理剤はトレーサーの連続モニターによって容易
に制御できる。不活性トレーサーの使用はまた機械の問
題（例えば給水ポンプ）による処理剤の不適当な供給及
び一般的故障（例、ブロー弁の閉塞）によるボイラーの
運転の変化を識別することを可能にする。
ナフタリンスルフォン酸（２−NSA）は本発明により使
用できる不活性蛍光化合物である。蛍光トレーサーの濃
度は好ましくは277nmにおける励起と334nmに観察される
発光により測定される。これらの発光の結果を0.5ppm 2
−NSA（酸性活性物質として）の標準溶液に関連させ
る。ジルフォード・フルオロ（Gilford Fluoro）IVデュ
アル−モノクロメーター分光蛍光計を蛍光光度測定に使
用した。
用できる不活性蛍光化合物である。蛍光トレーサーの濃
度は好ましくは277nmにおける励起と334nmに観察される
発光により測定される。これらの発光の結果を0.5ppm 2
−NSA（酸性活性物質として）の標準溶液に関連させ
る。ジルフォード・フルオロ（Gilford Fluoro）IVデュ
アル−モノクロメーター分光蛍光計を蛍光光度測定に使
用した。
「不活性（inert）」とは、トレーサーが系中のいかな
る他の化学種によっても、又は治金学的組成物、熱変化
あるいは熱含量のような系の他のパラメーターによって
有意に影響されないことを意味している。給水中の天然
の蛍光体のようないくらかのバックグランド干渉は必ず
ある。そのような環境では、トレーサー量はバックグラ
ウンド干渉を克服するために増加しなければならない。
このバックグラウンド干渉は典型的な分析化学の定義に
よれば10％以下でなければならない。
る他の化学種によっても、又は治金学的組成物、熱変化
あるいは熱含量のような系の他のパラメーターによって
有意に影響されないことを意味している。給水中の天然
の蛍光体のようないくらかのバックグランド干渉は必ず
ある。そのような環境では、トレーサー量はバックグラ
ウンド干渉を克服するために増加しなければならない。
このバックグラウンド干渉は典型的な分析化学の定義に
よれば10％以下でなければならない。
第１図を参照して以下に説明する。この図はボイラーの
典型的な物質収支（material blance）を示している。
ブローダウン（BD）は、ボイラーを出る不純物（“固形
物”）の量が入って来る不純物の量に等しいように調整
される必要がある。即ちボイラーの不純物濃度は所定の
限界に維持される。この収支は下記の通りである、 ボイラー水は1000mg/の潜在的固形物の等価物を含
み； 給水100万ポンド／日、固形物は100mg/に等しく、１
日に加わる固形物は100ポンドに等しい。
典型的な物質収支（material blance）を示している。
ブローダウン（BD）は、ボイラーを出る不純物（“固形
物”）の量が入って来る不純物の量に等しいように調整
される必要がある。即ちボイラーの不純物濃度は所定の
限界に維持される。この収支は下記の通りである、 ボイラー水は1000mg/の潜在的固形物の等価物を含
み； 給水100万ポンド／日、固形物は100mg/に等しく、１
日に加わる固形物は100ポンドに等しい。
ブローダウン100,000ポンド／日、固形物含有量1000mg/
、除去される固形物100ポンド／日。
、除去される固形物100ポンド／日。
水蒸気900,000ポンド／日、固形物は実質的にゼロ。
サイクル値は1000/100＝10。ボイラーの固形物濃度はブ
ロー弁10を開放（moreso）することによって減少でき
る。フィードバックコントローラー12Bはまた給水弁14
を開く（moreso）。給水中のトレーサー成分の濃度は後
述のようにモニター及び制御される（12F）。
ロー弁10を開放（moreso）することによって減少でき
る。フィードバックコントローラー12Bはまた給水弁14
を開く（moreso）。給水中のトレーサー成分の濃度は後
述のようにモニター及び制御される（12F）。
A.ボイラー濃度サイクルの測定 本発明の確実性、信頼性及び正確さが試験室で確認され
た。この場合Ｋに対するＭ及びＢ値が正確に測定でき
（“機械的モード”）、塩化物及びナトリウムの分析
が、装置の腐蝕及び装置上への固形物の沈積を生ずるこ
となく行なうことができた。不活性トレーサーは２−NS
Aであった。
た。この場合Ｋに対するＭ及びＢ値が正確に測定でき
（“機械的モード”）、塩化物及びナトリウムの分析
が、装置の腐蝕及び装置上への固形物の沈積を生ずるこ
となく行なうことができた。不活性トレーサーは２−NS
Aであった。
ボイラー濃度サイクルの測定は、給水（CI）及びブロー
（CF）の双方において２−NSA濃度を測定することによ
って行なった。説明すべき計測器具を第４図に示す。そ
の結果は、機械的、導電性及び塩化物（又はナトリウ
ム）のような他の異なる方法によって測定したサイクル
と比較した。
（CF）の双方において２−NSA濃度を測定することによ
って行なった。説明すべき計測器具を第４図に示す。そ
の結果は、機械的、導電性及び塩化物（又はナトリウ
ム）のような他の異なる方法によって測定したサイクル
と比較した。
実施例１ 1000psig−110,000BTU/ft2hr。9ppmアクリル酸／アクリ
ルアミド共重合体（処理剤、分散剤）。給水中に0.05pp
m 2−NSA、ボイラーのpH11.0。
ルアミド共重合体（処理剤、分散剤）。給水中に0.05pp
m 2−NSA、ボイラーのpH11.0。
サイクル測定 実施例２ 1000psig−110,000BTU/ft2hr。9ppmアクリル酸／アクリ
ルアミド共重合体。給水内に0.5ppm 2−NSA、ボイラーp
H11.0。
ルアミド共重合体。給水内に0.5ppm 2−NSA、ボイラーp
H11.0。
実施例３ 1500psig−110,000BTU/ft2hr。20ppmアクリル酸／アク
リルアミド共重合体。給水中に0.05ppm 2−NSA、ボイラ
ーpH10.0、PO4＝10ppm。
リルアミド共重合体。給水中に0.05ppm 2−NSA、ボイラ
ーpH10.0、PO4＝10ppm。
実施例４ 2000psig−110,000BTU/ft2hr。20ppmアクリル酸／アク
リルアミド共重合体。給水中に0.05ppm 2−NSA、ボイラ
ーpH10.8、ボイラーPO4＝10ppm。
リルアミド共重合体。給水中に0.05ppm 2−NSA、ボイラ
ーpH10.8、ボイラーPO4＝10ppm。
トレーサー（成 分） 塩化物 サイクル： 10.6 10.7 またいかなるサイクル値も、サイクル測定の機械的モー
ドとして知られている、全体としてシステムの質量収支
に依存していることを述べておかなければならない。こ
の方法は、質量速度（時間当りのポンド）、即ち、 を含むので、当分野で処理するのは難かしく、そして確
かに連続ベースで正確に行なうことはできない。
ドとして知られている、全体としてシステムの質量収支
に依存していることを述べておかなければならない。こ
の方法は、質量速度（時間当りのポンド）、即ち、 を含むので、当分野で処理するのは難かしく、そして確
かに連続ベースで正確に行なうことはできない。
サイクル値は、上記のように給水中の塩の導電性をブロ
ーダウン（導電性増加）中の導電性と比較することによ
って測定することができるが、多くの干渉があり（ラン
ダム性、未知の塩、沈澱又は堆積の可能性及び他の異
常）、それ等は非常に注意深く行なわないと20％又は25
％以上も測定を誤らせることがある。これは、上記のよ
うに、費用及び時間がかかる非常に高威度の典型的な化
学的分析手順を要する高純度の給水を必要とする特に高
圧システムにおいて、塩化物（腐食性の）又はナトリウ
ムイオンを測定することによってサイクルを評価しよう
とするときにも同じことが言える。
ーダウン（導電性増加）中の導電性と比較することによ
って測定することができるが、多くの干渉があり（ラン
ダム性、未知の塩、沈澱又は堆積の可能性及び他の異
常）、それ等は非常に注意深く行なわないと20％又は25
％以上も測定を誤らせることがある。これは、上記のよ
うに、費用及び時間がかかる非常に高威度の典型的な化
学的分析手順を要する高純度の給水を必要とする特に高
圧システムにおいて、塩化物（腐食性の）又はナトリウ
ムイオンを測定することによってサイクルを評価しよう
とするときにも同じことが言える。
メーカーは必ずボイラー中の不純物の上限に関して厳し
い制限をするので、サイクル値は重要である。しかしメ
ーカーによって測定された値は、通常よく見ても推定値
であり、そしてサイクル値を確かめるのに多くの時間を
費しあるいはこれを行なうためにコンサルタントを雇う
ユーザーにとって、前記のような値は特に有益ではな
い。本発明ではリアルタイムに連続的にサイクル値を容
易に測定することができる。
い制限をするので、サイクル値は重要である。しかしメ
ーカーによって測定された値は、通常よく見ても推定値
であり、そしてサイクル値を確かめるのに多くの時間を
費しあるいはこれを行なうためにコンサルタントを雇う
ユーザーにとって、前記のような値は特に有益ではな
い。本発明ではリアルタイムに連続的にサイクル値を容
易に測定することができる。
本発明の方法によってサイクル値を測定したとすると、
その値を、ボイラーメーカーによって提案された標準運
転値、又は多分作業者によって受け入れ得ると確認され
た標準運転値、あるいは多分、例えば不純物がボイラー
中で集合するのを防止してボイラー中に固形物として沈
積する不純物の傾向を妨げてブローダウン中への不純物
の除去を促進する処理剤の供給者により細かく選択され
たサイクル値と、比較することになる。もし測定した値
が受け入れ得ないものであり、標準と比較して好ましく
なければ、サイクルの検査に応じて、ブローダウンを適
宜に調整するか、又は処理剤の量を変えるか、あるいは
双方を行なわなければならない。こうして、濃度の比
（サイクル）がボイラー中で高過ぎれば、ブローダウン
率を増加させるか、又は処理剤量を増加させるか、ある
いは双方を行なわなければならない。異常に低い濃度比
は、前記の如く、処理剤（高価である）の用量が無駄使
いの如く多いか、又は給水が浪費されているから、重要
である。
その値を、ボイラーメーカーによって提案された標準運
転値、又は多分作業者によって受け入れ得ると確認され
た標準運転値、あるいは多分、例えば不純物がボイラー
中で集合するのを防止してボイラー中に固形物として沈
積する不純物の傾向を妨げてブローダウン中への不純物
の除去を促進する処理剤の供給者により細かく選択され
たサイクル値と、比較することになる。もし測定した値
が受け入れ得ないものであり、標準と比較して好ましく
なければ、サイクルの検査に応じて、ブローダウンを適
宜に調整するか、又は処理剤の量を変えるか、あるいは
双方を行なわなければならない。こうして、濃度の比
（サイクル）がボイラー中で高過ぎれば、ブローダウン
率を増加させるか、又は処理剤量を増加させるか、ある
いは双方を行なわなければならない。異常に低い濃度比
は、前記の如く、処理剤（高価である）の用量が無駄使
いの如く多いか、又は給水が浪費されているから、重要
である。
B.寿命保持時間パーセントの測定 寿命保持時間パーセントの測定は、２−NSAトレーサー
濃度を測定し、そしてその結果を塩化物及びナトリウム
イオン測定と比較することによって行なった。
濃度を測定し、そしてその結果を塩化物及びナトリウム
イオン測定と比較することによって行なった。
条件:1500psig−110,000BTU/ft2hr。20ppmアクリル酸／
アクリルアミド共重合体。給水内に0.05ppm 2−NSA、ボ
イラーpH10.0、ボイラーPO4＝10ppm。
アクリルアミド共重合体。給水内に0.05ppm 2−NSA、ボ
イラーpH10.0、ボイラーPO4＝10ppm。
第２図は時間の関数としての２−NSA、塩化物及びナト
リウム濃度の変化を示している。
リウム濃度の変化を示している。
第３図は対数の形で表わした上記のデータを示してい
る。実験データと理論的データの一致がすばらしい。
る。実験データと理論的データの一致がすばらしい。
第３図から1/K＝0.0064min-1。寿命保持時間パーセント
（50％：半期間）の式（３）から：半寿命＝ｔ1/2＝108
min。
（50％：半期間）の式（３）から：半寿命＝ｔ1/2＝108
min。
上記のように、式（３）による与えられた寿命パーセン
トに達するまでのボイラーの時間を知ると、費用に関係
なくこれ等の時間及び温度条件の下で優れた性能を示
し、あるいはまた低コストで受け入れ得る性能を表わす
処理剤の使用を可能にする。
トに達するまでのボイラーの時間を知ると、費用に関係
なくこれ等の時間及び温度条件の下で優れた性能を示
し、あるいはまた低コストで受け入れ得る性能を表わす
処理剤の使用を可能にする。
C.計測器具；好ましい実施態様、第４図 好ましい不活性トレーサーは蛍光トレーサーであり、そ
してブローダウン（及び給水）においてトレーサーを連
続モニタする計測器具が第４図に概略的に示されてい
る。
してブローダウン（及び給水）においてトレーサーを連
続モニタする計測器具が第４図に概略的に示されてい
る。
計測器具は下記のいくつかの主構成要素を含む： 1. トレーサーのオンストリーム特性値からサンプル中
のトレーサー濃度を測定し、且つその分析に対応する電
気信号（電圧）を発生する変換器を含むセンサー又は検
出器。
のトレーサー濃度を測定し、且つその分析に対応する電
気信号（電圧）を発生する変換器を含むセンサー又は検
出器。
2. 時間の関数としてトレーサーの濃度アナログ値を連
続記録する出力記録装置又は他のレジスター。
続記録する出力記録装置又は他のレジスター。
3. 変換器からの電圧信号により表わされる処理剤の濃
度のオンストリーム分析に応じて、処理剤供給ポンプに
接続された電力出力をオン及びオフ可能にするフィード
バックコントローラー（モニター）。
度のオンストリーム分析に応じて、処理剤供給ポンプに
接続された電力出力をオン及びオフ可能にするフィード
バックコントローラー（モニター）。
任意の瞬間におて、ブローダウン中の成分の濃度はボイ
ラー中の成分の濃度と同じである。トレーサーを既知の
濃度CIで給水に加えた後、サンプルを便利なブローダウ
ンコック位置BDから取り、そしてサンプリングライン10
（導管）を通し分析器15のフローセル（flow cell）12
内に送り、ここでサンプル中のトレーサーの濃度Ctを連
続的に分析する。含まれているいかなる処理剤の濃度も
またこの目的のために調和されているのでトレーサー濃
度と等価である（第５図参照）。実際に、処理剤及びト
レーサー濃度の双方は、トレーサー濃度の分析によりリ
アルタイムに測定される。連続分析を受けたブローダウ
ンサンプルはもとに戻される。サイクルは、定常状態に
おいて、モニタされるか、又は計算できる。寿命保持時
間を計算できる。
ラー中の成分の濃度と同じである。トレーサーを既知の
濃度CIで給水に加えた後、サンプルを便利なブローダウ
ンコック位置BDから取り、そしてサンプリングライン10
（導管）を通し分析器15のフローセル（flow cell）12
内に送り、ここでサンプル中のトレーサーの濃度Ctを連
続的に分析する。含まれているいかなる処理剤の濃度も
またこの目的のために調和されているのでトレーサー濃
度と等価である（第５図参照）。実際に、処理剤及びト
レーサー濃度の双方は、トレーサー濃度の分析によりリ
アルタイムに測定される。連続分析を受けたブローダウ
ンサンプルはもとに戻される。サイクルは、定常状態に
おいて、モニタされるか、又は計算できる。寿命保持時
間を計算できる。
分析器は好ましくはフロー圧力定格25pis（約1.7kg/c
m2）を有するターナーデザインスモデル（Turner Desig
ns Model）蛍光光度計である。この蛍光光度計は、蛍光
発光強度が大きく、かつ公称（call）経路長に比例する
蛍光発光を可能にする、2cmの直径、２インチ（約51m
m）長さのフローセル12という利点を有している。一般
的に、いかなる蛍光光度計も、長い経路長と、紫外線
（UV）領域における励起及び検出を持つものであれば、
代用できる。しかし、蛍光光度計は、好ましいが、以下
により詳細に説明するように、トレーサーのための分析
計の１実施例にすぎない。
m2）を有するターナーデザインスモデル（Turner Desig
ns Model）蛍光光度計である。この蛍光光度計は、蛍光
発光強度が大きく、かつ公称（call）経路長に比例する
蛍光発光を可能にする、2cmの直径、２インチ（約51m
m）長さのフローセル12という利点を有している。一般
的に、いかなる蛍光光度計も、長い経路長と、紫外線
（UV）領域における励起及び検出を持つものであれば、
代用できる。しかし、蛍光光度計は、好ましいが、以下
により詳細に説明するように、トレーサーのための分析
計の１実施例にすぎない。
フローセル12は、上記の寸法を有する石英シリンダーで
ある。フローセルは、フローセルの一側方に向けられた
光源18により発する紫外線に対して透明である。光源か
ら90゜の角度に、蛍光トレーサーの発光量を０〜５ボル
ト直流電圧に変換する変換器20があり、発光量（従って
電圧出力）は濃度と共に変化する。
ある。フローセルは、フローセルの一側方に向けられた
光源18により発する紫外線に対して透明である。光源か
ら90゜の角度に、蛍光トレーサーの発光量を０〜５ボル
ト直流電圧に変換する変換器20があり、発光量（従って
電圧出力）は濃度と共に変化する。
ダイヤル指示計26は変換器の出力電圧（DC 0〜5V）に応
答して、トレーサーの濃度を観察可能にする。
答して、トレーサーの濃度を観察可能にする。
トレーサー濃度のリアルタイムの印刷のための記録計は
参照数字18によって示されており、分析器内に含まれる
変換素子の電圧出力（直流０〜５ボルト）にアナログベ
ース（連続線）で応答する。
参照数字18によって示されており、分析器内に含まれる
変換素子の電圧出力（直流０〜５ボルト）にアナログベ
ース（連続線）で応答する。
最後に、HI,LOリレイ接点を有するモニターMNが、実際
に上述のように処理剤（トレーサー）の濃度を評価する
変換器の出力電圧に連結されている。この評価が標準に
比べて好ましくなければ、あるいは絶えずトレーサー濃
度を標準と比較して処理剤の用量を絶えず制御すべきで
あると決定されならば、スイッチSW−１を手で閉じてモ
ニターが制御ライン30を経て制御信号を伝送し、これに
よってポンプ32を制御する。勿論、この標準が、給水内
の不純物を除去又は中和するのに必要な処理剤の濃度と
思われる。
に上述のように処理剤（トレーサー）の濃度を評価する
変換器の出力電圧に連結されている。この評価が標準に
比べて好ましくなければ、あるいは絶えずトレーサー濃
度を標準と比較して処理剤の用量を絶えず制御すべきで
あると決定されならば、スイッチSW−１を手で閉じてモ
ニターが制御ライン30を経て制御信号を伝送し、これに
よってポンプ32を制御する。勿論、この標準が、給水内
の不純物を除去又は中和するのに必要な処理剤の濃度と
思われる。
ポンプ32は可変流量又は可変容積型ポンプであり、導管
33を通り給水源FWにトレーサー及び処理剤の比例した量
を供給する。
33を通り給水源FWにトレーサー及び処理剤の比例した量
を供給する。
処理剤を正確な値に制御する必要はない。例えば、その
量が20ppmであれば、実用、且つ実際的な範囲が、制御
用標準、例えば18/22ppmとして使用される。モニター内
のリレイ設定値（HI,LO）は、トレーサーの読取りが低
すぎる（18ppm）と思われる処理剤の量を表示する場合
にはポンプに通電し（接点CRを閉じる）そして処理剤の
上部限界に達したとき（22ppm）ポンプを使用不能にす
る（接点CRを開く）ように選択される。これ等のリレイ
に対応するモニター内の設定点は、例えばそれぞれ２ボ
ルト及び2.5ボルトであればよい。１つのコイル（図示
せず）が第４図に示されたすべての接点に役立つ:LO設
定点で通電されるとき、すべての接点が反転し（CRを閉
じ）そしてHI設定点で通電されるときすべての接点は反
転する（CR開放）。
量が20ppmであれば、実用、且つ実際的な範囲が、制御
用標準、例えば18/22ppmとして使用される。モニター内
のリレイ設定値（HI,LO）は、トレーサーの読取りが低
すぎる（18ppm）と思われる処理剤の量を表示する場合
にはポンプに通電し（接点CRを閉じる）そして処理剤の
上部限界に達したとき（22ppm）ポンプを使用不能にす
る（接点CRを開く）ように選択される。これ等のリレイ
に対応するモニター内の設定点は、例えばそれぞれ２ボ
ルト及び2.5ボルトであればよい。１つのコイル（図示
せず）が第４図に示されたすべての接点に役立つ:LO設
定点で通電されるとき、すべての接点が反転し（CRを閉
じ）そしてHI設定点で通電されるときすべての接点は反
転する（CR開放）。
上記のように、トレーサーの濃度を測定するためにブロ
ーダウン又は給水をサンプルするのに第４図の連続モニ
ターを使用してもよい。定常状態に達したとき、給水及
びブローの双方のモニター読取り値の比を取ってサイク
ルを測定する。寿命保持時間パーセントは計算できる。
実施例を以下に説明する。
ーダウン又は給水をサンプルするのに第４図の連続モニ
ターを使用してもよい。定常状態に達したとき、給水及
びブローの双方のモニター読取り値の比を取ってサイク
ルを測定する。寿命保持時間パーセントは計算できる。
実施例を以下に説明する。
殆んどのボイラー系は、給水を望ましくない品質にする
金属イオンを測定する分析器を含む。硬度物質が一例
（又は鉄イオン）であるが、他にも望ましくない金属イ
オンもあり、それ等のすべては（本発明ではM+）は適切
な処理剤によって対処することができる。M+濃度が既知
であれば、処理剤の量はM+と対抗する（M+をすべて中和
し又は除去する）のに十分でなければならない。本発明
は従って給水のM+を排斥するために使用でき、その装置
が第７図に概略的に示されている。M+のための公知の分
析器が40で示されており、これが給水のサンプルを分析
し、そしてM+濃度のアナログ信号をライン46を経てフィ
ードバックコンピューター44に伝送する。この公知の計
測器に、第４図の連続モニター計測器が結合されてい
て、この連沿モニター計測器が給水のトレーサー濃度を
連続的に分析し、このモニターも濃度アナログ信号（前
に説明したライン30を経て）コンピューターに伝送す
る。コンピューターは双方の信号を分析し、得られた制
御信号は、コンピューターが処理剤濃度をM+を追うべき
と決定したとき、ポンプ32に伝送される。かくて、第４
図のライン30のトレーサーモニター電圧信号は、ポンプ
32のためのモータ制御に直接送られる代りに、第７図の
コンピューターに送られる。
金属イオンを測定する分析器を含む。硬度物質が一例
（又は鉄イオン）であるが、他にも望ましくない金属イ
オンもあり、それ等のすべては（本発明ではM+）は適切
な処理剤によって対処することができる。M+濃度が既知
であれば、処理剤の量はM+と対抗する（M+をすべて中和
し又は除去する）のに十分でなければならない。本発明
は従って給水のM+を排斥するために使用でき、その装置
が第７図に概略的に示されている。M+のための公知の分
析器が40で示されており、これが給水のサンプルを分析
し、そしてM+濃度のアナログ信号をライン46を経てフィ
ードバックコンピューター44に伝送する。この公知の計
測器に、第４図の連続モニター計測器が結合されてい
て、この連沿モニター計測器が給水のトレーサー濃度を
連続的に分析し、このモニターも濃度アナログ信号（前
に説明したライン30を経て）コンピューターに伝送す
る。コンピューターは双方の信号を分析し、得られた制
御信号は、コンピューターが処理剤濃度をM+を追うべき
と決定したとき、ポンプ32に伝送される。かくて、第４
図のライン30のトレーサーモニター電圧信号は、ポンプ
32のためのモータ制御に直接送られる代りに、第７図の
コンピューターに送られる。
連続モニター及びサイクルを含む実際の実験記録を第８
図にグラフとして示す。２つの標準（0.5及び0.6ppm 2
−NSAトレーサー）を２つの実験室検量を行なった。そ
れからこの計測器は最初にプロセスシュミレーション場
所において（10.5アナログ読取り）蒸溜水を検量し、次
いで0.6ppm 2−NSAトレーサー標準を検量した。
図にグラフとして示す。２つの標準（0.5及び0.6ppm 2
−NSAトレーサー）を２つの実験室検量を行なった。そ
れからこの計測器は最初にプロセスシュミレーション場
所において（10.5アナログ読取り）蒸溜水を検量し、次
いで0.6ppm 2−NSAトレーサー標準を検量した。
検量を行った後、計測器はボイラーの給水を連続的にモ
ニターするのに使用した。この場合給水には、0.05ppm
NSAトレーサーを添加し、アナログ読取り値は16.5とな
った。0.05ppmのトレーサーの導入に続いてボイラーが
アナログ値70で定常状態に達した後、計測器は、期間t1
に亘り約70の連続読取りによって表わされる、ブローダ
ウンの連続的モニターに使用された。期間t1の終りに、
トレーサーの供給を中断し、その後ボイラー内のトレー
サーの濃度は期間t2に亘り減少した。いくらかのノイズ
Ｎが生じた。
ニターするのに使用した。この場合給水には、0.05ppm
NSAトレーサーを添加し、アナログ読取り値は16.5とな
った。0.05ppmのトレーサーの導入に続いてボイラーが
アナログ値70で定常状態に達した後、計測器は、期間t1
に亘り約70の連続読取りによって表わされる、ブローダ
ウンの連続的モニターに使用された。期間t1の終りに、
トレーサーの供給を中断し、その後ボイラー内のトレー
サーの濃度は期間t2に亘り減少した。いくらかのノイズ
Ｎが生じた。
第８図に示されたような連続の記録計によるプリントア
ウトから（第２図に記録されたデータは任意のサンプル
によって得られた）、サイクルが正しいかどうかを決定
又は確認することは簡単なことである。このようにし
て、バッググラウンド又は“制御”条件（トレーサーな
し）は知られ（アナログ値10.5）、給水中のトレーサー
の出発濃度は知られ（アナログ値16.5）、同様に定常状
態におけるブローダウン濃度（アナログ値70）は知られ
ている。従ってサイクルはCF/CI＝70〜10.5/16.5〜10.5
＝9.9である。比較において、機械的に（M/B）計算した
この実施例（第８図）に対するサイクルは9.8＋0.1であ
り、そして塩化物では9.4＋0.3であった。
ウトから（第２図に記録されたデータは任意のサンプル
によって得られた）、サイクルが正しいかどうかを決定
又は確認することは簡単なことである。このようにし
て、バッググラウンド又は“制御”条件（トレーサーな
し）は知られ（アナログ値10.5）、給水中のトレーサー
の出発濃度は知られ（アナログ値16.5）、同様に定常状
態におけるブローダウン濃度（アナログ値70）は知られ
ている。従ってサイクルはCF/CI＝70〜10.5/16.5〜10.5
＝9.9である。比較において、機械的に（M/B）計算した
この実施例（第８図）に対するサイクルは9.8＋0.1であ
り、そして塩化物では9.4＋0.3であった。
第８図のグラフ図は実際の記録の模写であり、どのよう
に寿命保持時間パーセントが計算されるかを示してい
る。というのは、時間間隔t2の間のトレーサー濃度の減
退は、ボイラー中への成分の最初の導入から始まるボイ
ラー中の成分（トレーサー）濃度の上昇の鏡像であるか
らである。実際に、第８図は本発明が濃度減少する化学
種（第８図）並びに濃度減少する化学種（第２図）をモ
ニターするのに使用できることを示している。その結果
必然的に、傾斜1/Kを決定するために第３図のように直
線（Ct/CFの種々の値）をプロットするために濃縮期間
中第８図のように連続モニター記録からどのようにして
瞬間濃度Ctが得られるかは明らかである、勿論前記の傾
斜1/Kはボイラー定数の逆数であり、従ってＫは除数で
ある。第２図のデータからプロットした第３図のような
傾斜は、鏡像として見るとき同じであり、記号（＋，
−）のみが異なっている。従って、安定な成分として
の、トレーサー濃度の連続記録により、濃縮中に十分な
数のCt/CF点を測定して式（２）の1n（１−Ct/CF）の種
々の値の正確な直線をプロット可能にし、又はボイラー
定数Ｋの逆数である傾斜（例えば第３図）を決定できる
ことは判るであろう。Ｋ及びCFがわかれば保持時間式
（３）中の未知数は計算できる。
に寿命保持時間パーセントが計算されるかを示してい
る。というのは、時間間隔t2の間のトレーサー濃度の減
退は、ボイラー中への成分の最初の導入から始まるボイ
ラー中の成分（トレーサー）濃度の上昇の鏡像であるか
らである。実際に、第８図は本発明が濃度減少する化学
種（第８図）並びに濃度減少する化学種（第２図）をモ
ニターするのに使用できることを示している。その結果
必然的に、傾斜1/Kを決定するために第３図のように直
線（Ct/CFの種々の値）をプロットするために濃縮期間
中第８図のように連続モニター記録からどのようにして
瞬間濃度Ctが得られるかは明らかである、勿論前記の傾
斜1/Kはボイラー定数の逆数であり、従ってＫは除数で
ある。第２図のデータからプロットした第３図のような
傾斜は、鏡像として見るとき同じであり、記号（＋，
−）のみが異なっている。従って、安定な成分として
の、トレーサー濃度の連続記録により、濃縮中に十分な
数のCt/CF点を測定して式（２）の1n（１−Ct/CF）の種
々の値の正確な直線をプロット可能にし、又はボイラー
定数Ｋの逆数である傾斜（例えば第３図）を決定できる
ことは判るであろう。Ｋ及びCFがわかれば保持時間式
（３）中の未知数は計算できる。
染料のような不活性トレーサーに対しては比色分析又は
スペクトル分析が使用され、この場合には、電圧濃度ア
ナログ値は蛍光発光率よりもむしろ光吸収率に基づいて
いる。ブリンクマン（Brinkman）PC−801プローブ比色
計（540nmフィルター）を使用する概略的配置が第９図
に示されている。サンプル溶液がフローセル62に入れら
れ、この中にファイバーオプテックデュアルプローブ64
が浸漬されている。１本の光ファイバーケーブルが入射
光をサンプルを通りセル内の鏡66に照射し、そして反射
光がサンプル液体を通り光ファイバーケーブルに再び伝
送され、それから矢印によって示したように他のケーブ
ルにより比色分析計ユニットに伝えられる。比色計60
は、トレーサー濃度の反射光特性の電気的アナログ信号
を生ずる変換器を有している。変換器により発した電圧
がダイアル表示計67及び連続ライン記録計プリントアウ
トユニット68を作動する。設定点電圧モニター（図示さ
れていないが、前記の実施態様のような）が適宜に比色
計により発生した電圧アナログを検知（モニター）し
て、処理剤及びそれに比例した量のトレーサーを供給す
るポンプを制御する。
スペクトル分析が使用され、この場合には、電圧濃度ア
ナログ値は蛍光発光率よりもむしろ光吸収率に基づいて
いる。ブリンクマン（Brinkman）PC−801プローブ比色
計（540nmフィルター）を使用する概略的配置が第９図
に示されている。サンプル溶液がフローセル62に入れら
れ、この中にファイバーオプテックデュアルプローブ64
が浸漬されている。１本の光ファイバーケーブルが入射
光をサンプルを通りセル内の鏡66に照射し、そして反射
光がサンプル液体を通り光ファイバーケーブルに再び伝
送され、それから矢印によって示したように他のケーブ
ルにより比色分析計ユニットに伝えられる。比色計60
は、トレーサー濃度の反射光特性の電気的アナログ信号
を生ずる変換器を有している。変換器により発した電圧
がダイアル表示計67及び連続ライン記録計プリントアウ
トユニット68を作動する。設定点電圧モニター（図示さ
れていないが、前記の実施態様のような）が適宜に比色
計により発生した電圧アナログを検知（モニター）し
て、処理剤及びそれに比例した量のトレーサーを供給す
るポンプを制御する。
イオン選択電極は、電極により生じた電気信号とトレー
サー濃度との間の関係により不活性トレーサーイオン
（K+がよい実例である）の濃度を測定するのに使用され
る。検量によって（電位又は電流対濃度）試料電極にお
けるイオン濃度は、不活性トレーサーイオンを感じない
基準（標準）電極に割出すことができる。トレーサーイ
オンの連続モニターを行なうために、電極を集合的にフ
ローセルを構成しているサンプルの流動する流れの中に
直接浸たすか、又はサンプルをイオン選択基準電極が挿
入された外部フローセルを通過させることができる。
サー濃度との間の関係により不活性トレーサーイオン
（K+がよい実例である）の濃度を測定するのに使用され
る。検量によって（電位又は電流対濃度）試料電極にお
けるイオン濃度は、不活性トレーサーイオンを感じない
基準（標準）電極に割出すことができる。トレーサーイ
オンの連続モニターを行なうために、電極を集合的にフ
ローセルを構成しているサンプルの流動する流れの中に
直接浸たすか、又はサンプルをイオン選択基準電極が挿
入された外部フローセルを通過させることができる。
イオン選択電極システムを組み込んでいるフローセルの
実施例を第10図に示す。これは、それぞれ72及び74で示
された基準電極（セル）及びサンプル電極（セル）を含
んでいるPVC（ポリビニルクロライド）センサー又はモ
ジュール70を含み、基準電極及びサンプル電極72及び74
の各々は銀／塩化銀電極ワイヤを含み、またアース線76
がある。これ等の電極が電気化学的セルを構成し、この
セルを横切って選択したイオンの活性の対数に比例した
電位を生ずる。
実施例を第10図に示す。これは、それぞれ72及び74で示
された基準電極（セル）及びサンプル電極（セル）を含
んでいるPVC（ポリビニルクロライド）センサー又はモ
ジュール70を含み、基準電極及びサンプル電極72及び74
の各々は銀／塩化銀電極ワイヤを含み、またアース線76
がある。これ等の電極が電気化学的セルを構成し、この
セルを横切って選択したイオンの活性の対数に比例した
電位を生ずる。
８ピンDIPソケット78は、標準デュアルFET（電界効果ト
ランジスタ）オプアンプ装置に結線されている。サンプ
ルは可撓性のチューブ80により電極を横切って導かれ
る。トレーサーイオンはサンプル（イオン選択）電極セ
ル74のみに浸透する。
ランジスタ）オプアンプ装置に結線されている。サンプ
ルは可撓性のチューブ80により電極を横切って導かれ
る。トレーサーイオンはサンプル（イオン選択）電極セ
ル74のみに浸透する。
FETオプアンプ装置（デュアルMOSFETオプアンプ）は第1
0図に示したフローセルに接続されてインピーダンス変
圧を行なう。これにより基準電極とサンプル電極との間
の電位差が第11図の増幅器を用いて得られる。
0図に示したフローセルに接続されてインピーダンス変
圧を行なう。これにより基準電極とサンプル電極との間
の電位差が第11図の増幅器を用いて得られる。
次に、第10図の変換器は本質的にはサンプル電極のイオ
ノフォール（ionophore）膜74Mであり、これは選択した
イオンの活性（濃度）を弱電圧に変換可能であり、この
弱電圧が増幅されたとき、前記実施態様のように設定点
間をモニターすることができる。
ノフォール（ionophore）膜74Mであり、これは選択した
イオンの活性（濃度）を弱電圧に変換可能であり、この
弱電圧が増幅されたとき、前記実施態様のように設定点
間をモニターすることができる。
最後に、本発明の他の利点はキャリオーバーの概念に関
し、そして詳細にはキャリオーバーの２つの種の間の
差、即ち選択的キャリオーバー種と機械的キャリオーバ
ー種との間の差に関する。いくつかの化学的種はボイラ
ー内で蒸発し、そして選択的に蒸気内にキャリオーバー
する。いくつかのイオンが析出又は腐食を生ずるので、
これは勿論望ましくない。ナトリウム及びケイ酸塩がそ
の例である。本発明の特徴である不活性トレーサーは選
択的にキャリオーバーしない。従ってそれ等の値は本発
明による定量化内にある。
し、そして詳細にはキャリオーバーの２つの種の間の
差、即ち選択的キャリオーバー種と機械的キャリオーバ
ー種との間の差に関する。いくつかの化学的種はボイラ
ー内で蒸発し、そして選択的に蒸気内にキャリオーバー
する。いくつかのイオンが析出又は腐食を生ずるので、
これは勿論望ましくない。ナトリウム及びケイ酸塩がそ
の例である。本発明の特徴である不活性トレーサーは選
択的にキャリオーバーしない。従ってそれ等の値は本発
明による定量化内にある。
メカニカルなキャリオーバーは、水滴自体が蒸気内にと
らわれるという点で不能率なボイラー性能を特徴づけ
る。即ち、水滴が蒸気本体内に拌出さる、そしてそのよ
うな水滴が不活性トレーサーを運び、そしてこれがメカ
ニカルなキャリオーバーに検出し、且つ修正せしめる。
このように、給水に不活性トレーサーをドーブできる。
凝縮した蒸気のサンプルがそれから時折取り出され、そ
して給水又はブローダウン中のトレーサー含量をモニタ
ーする既述の手段及び方法でいかなるトレーサー含量に
ついてもモニターされる。かくて、他のモードのモニタ
ーのいづれかと同時に、水蒸気についても機械的キャリ
オーバーをモニターされる。明らかに、トレーサーがキ
ャリオーバーされれば、同じような方法で溶解又は懸濁
した固体がキャリオーバーされる可能性がある。
らわれるという点で不能率なボイラー性能を特徴づけ
る。即ち、水滴が蒸気本体内に拌出さる、そしてそのよ
うな水滴が不活性トレーサーを運び、そしてこれがメカ
ニカルなキャリオーバーに検出し、且つ修正せしめる。
このように、給水に不活性トレーサーをドーブできる。
凝縮した蒸気のサンプルがそれから時折取り出され、そ
して給水又はブローダウン中のトレーサー含量をモニタ
ーする既述の手段及び方法でいかなるトレーサー含量に
ついてもモニターされる。かくて、他のモードのモニタ
ーのいづれかと同時に、水蒸気についても機械的キャリ
オーバーをモニターされる。明らかに、トレーサーがキ
ャリオーバーされれば、同じような方法で溶解又は懸濁
した固体がキャリオーバーされる可能性がある。
従って出願人は本発明の好ましい実施態様について説明
し、例示したが、添付の請求の範囲の範囲内の均等物を
採用し、変化及び変更が可能であると理解されるべきで
ある。
し、例示したが、添付の請求の範囲の範囲内の均等物を
採用し、変化及び変更が可能であると理解されるべきで
ある。
第１図はどのようにボイラー水の固形物（スケール）が
ブローダウンによって制御されるかを示す図、 第２図は時間の関数として濃度比変化を示す曲線図、 第３図は第２図に基づくがどのように濃度比が時間と共
に変化するかを示す対数プロット図、 第４図は計測器の概略図、 第５図はトレーサーと処理剤の濃度の900/1の比におけ
るアナログ比較がいかに接近しているかを示す図、 第６図はサイクル測定に組合せた計器の図、 第７図は処理剤／金属イオン供給比を所定値に維持する
ためにフィードバック制御システムに組合せた計器の使
用を示す図、 第８図は連続モニター値のグラフ図、 第９図は比色定量モニターのための概略図、 第10図及び第11図は、モニター変換器としてのイオン選
択電極の使用を説明する図である。 FW……給水、BD……ブローダウン、 12……フローセル、18……光源、 30……制御ライン、32……ポンプ、 72……基準電極、74……サンプル電極。
ブローダウンによって制御されるかを示す図、 第２図は時間の関数として濃度比変化を示す曲線図、 第３図は第２図に基づくがどのように濃度比が時間と共
に変化するかを示す対数プロット図、 第４図は計測器の概略図、 第５図はトレーサーと処理剤の濃度の900/1の比におけ
るアナログ比較がいかに接近しているかを示す図、 第６図はサイクル測定に組合せた計器の図、 第７図は処理剤／金属イオン供給比を所定値に維持する
ためにフィードバック制御システムに組合せた計器の使
用を示す図、 第８図は連続モニター値のグラフ図、 第９図は比色定量モニターのための概略図、 第10図及び第11図は、モニター変換器としてのイオン選
択電極の使用を説明する図である。 FW……給水、BD……ブローダウン、 12……フローセル、18……光源、 30……制御ライン、32……ポンプ、 72……基準電極、74……サンプル電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン イー．フーツ アメリカ合衆国，イリノイ 60174，セン ト チャールズ，ランカスター アべニュ 1430
Claims (11)
- 【請求項１】ボイラー中でボイラーに供給した新鮮な給
水から水蒸気を発生させ、追加の給水を補給して入れな
がらブローダウンとしてボイラー水をボイラーから除去
してボイラー水中の不純物濃度を減少させるボイラー系
で、定常状態におけるブローダウン水中の水蒸気中への
有意なキャリオーバーを示さない特定成分の濃度（CF）
を給水中の該成分の濃度（CI）で割った値からなるブロ
ーダウン対給水の濃度サイクルを測定する方法におい
て、 前記成分として既知濃度（CI）の不活性トレーサーを用
い、次に、ブローダウン濃度（CF）と等価の、定常状態
におけるブローダウン中のトレーサーの特性値を検知
し、そしてボイラーの濃度サイクル値CF/CIを計算する
ことを特徴とするボイラーの濃度サイクル測定方法。 - 【請求項２】ボイラー表面上に固形物として不純物が沈
澱する傾向を妨げるため、処理剤を所定の濃度で給水に
添加し、計算したサイクル値CF/CIをボイラー運転の標
準とみなすサイクル値と比較し、そして該計算サイクル
値が標準値と異なる場合にはブローダウン率又は処理剤
の添加量を標準運転サイクル値を確立するように変化さ
せる請求項１記載のボイラーの濃度サイクル測定方法。 - 【請求項３】トレーサーが蛍光性であり、トレーサーの
検知する特性がトレーサー濃度に比例する放射率、光吸
収率又はイオン活性度であり、そしてトレーサーの検知
した特性を電圧アナログ値に変換し該アナログ値を連続
的にモニターし、記録する工程を含む請求項１記載のボ
イラーの濃度サイクル測定方法。 - 【請求項４】トレーサーの検知する特性が、トレーサー
濃度に比例する放射率、光吸収率又はイオン活性度であ
り、そしてトレーサーの検知した特性を電圧アナログ値
に変換し、前記アナログ値を連続的にモニターし、記録
する工程を含む請求項２記載のボイラーの濃度サイクル
測定方法。 - 【請求項５】給水を充填したボイラーから蒸気を発生
し、給水中にボイラー効率に有害な金属イオンが不純物
として存在し、該不純物を除去又は中和する役割を有す
る所定の濃度の処理剤を給水に添加するボイラー系にお
いて、前記役割に最適と考えられる量と相違するとき、
処理剤の量を修正する方法であって、処理剤濃度に比例
する濃度の不活性トレーサーを給水に加え、給水中のブ
ローダウン濃度と等価のトレーサーの特性を測定し、給
水中の金属イオン濃度を測定し、処理剤濃度が最適値と
異なるかどうかを決定するため２つの上記測定値を比較
し、前記比較が相違を示す場合に処理剤の量を変化させ
る工程とを含むことを特徴とする処理剤の量の修正方
法。 - 【請求項６】トレーサーの濃度と等価のトレーサーの特
性が、放射率、光吸収率又はイオ活性度であり、その特
性を電圧アナログ値に変換し、該電圧アナログ値を給水
中の金属イオン濃度の測定値との比較に使用する請求項
５記載の処理剤の量の修正方法。 - 【請求項７】蒸気凝縮水のサンプルを採取して、トレー
サーの存在を分析する請求項５記載の方法。 - 【請求項８】蒸気凝縮水のサンプルを採取して、トレー
サーの存在を分析する請求項６記載の処理剤の量の修正
方法。 - 【請求項９】未知の質量でもよい質量Ｍの給水を供給さ
れるボイラーがそれから特定の温度の蒸気を発生し、ボ
イラー水中の不純物の濃度が、また未知でもよい特定の
割合Ｂ（単位時間当りの質量）でブローダウンとしてボ
イラー水から取り出すことによって減少されるボイラー
系でボイラー定数Ｋ＝M/Bを決定する方法において、 最終的にボイラーの定常濃度CFの最終状態に達する所定
の濃度CIの不活性トレーサーを給水に加え、異なる時間
にブローダウン中のトレーサー濃度Ctを測定し、且つ定
常状態におけるトレーサーのCFを測定し、In（１−Ct/C
F）対時間の直線スロープをプロットし、そのスロープ
がＫの逆数値を与える工程を含むことを特徴とするボイ
ラー定数の決定方法。 - 【請求項１０】ブロー濃度Ctに等価であるトレーサー特
性をブローダウン中で連続的に検知し、前記等価値をア
ナログ値に連続的に変換し、そしてボイラー中に定常状
態の濃度CFに達するまでトレーサーに必要な期間につい
て、時の関数として濃度アナログを記録し、前記記録か
らCFを決定し、前記記録により異なる時間に対するCt/C
F値を計算し、それから蒸気凝縮水のサンプルを採取し
てトレーサーの存在を分析することによりＫを決定する
工程を含む請求項９記載のボイラー定数の決定方法。 - 【請求項１１】給水を供給される水ボイラー中に発生し
た蒸気本体中の水滴にもとづくキャリオーバーがあるか
否を測定する方法において、 不活性トレーサーを給水に加え、蒸気凝縮水のサンプル
を採取し、そしてそのサンプルをトレーサーの存在を調
べるために分析する工程を含むことを特徴とするキャリ
オーバーの測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/286,034 US5041386A (en) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Concentration cycles, percent life holding time and continuous treatment concentration monitoring in boiler systems by inert tracers |
| US286034 | 1988-12-19 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11326693A Division JP3085535B2 (ja) | 1988-12-19 | 1999-11-17 | ボイラーの運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02259304A JPH02259304A (ja) | 1990-10-22 |
| JPH0765727B2 true JPH0765727B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=23096770
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1327453A Expired - Lifetime JPH0765727B2 (ja) | 1988-12-19 | 1989-12-19 | ボイラーのサイクル監視方法 |
| JP11326693A Expired - Lifetime JP3085535B2 (ja) | 1988-12-19 | 1999-11-17 | ボイラーの運転方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11326693A Expired - Lifetime JP3085535B2 (ja) | 1988-12-19 | 1999-11-17 | ボイラーの運転方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5041386A (ja) |
| EP (1) | EP0375326B1 (ja) |
| JP (2) | JPH0765727B2 (ja) |
| AT (1) | ATE108534T1 (ja) |
| AU (1) | AU616808B2 (ja) |
| CA (1) | CA1323677C (ja) |
| DE (1) | DE68916771T2 (ja) |
| ES (1) | ES2060794T3 (ja) |
Families Citing this family (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5132096A (en) * | 1990-03-23 | 1992-07-21 | Nalco Chemical Company | Monitoring performance of a water treating agent by measuring and resolving optical voltage analogs |
| US5268300A (en) * | 1991-07-08 | 1993-12-07 | Nalco Chemical Company | Auditing contaminated water effluents for feasible reuse |
| US5282379A (en) * | 1992-04-03 | 1994-02-01 | Nalco Chemical Company | Volatile tracers for diagnostic use in steam generating systems |
| US5278074A (en) * | 1992-04-22 | 1994-01-11 | Nalco Chemical Company | Method of monitoring and controlling corrosion inhibitor dosage in aqueous systems |
| US5304800A (en) * | 1992-11-10 | 1994-04-19 | Nalco Chemical Company | Leak detection and responsive treatment in industrial water processes |
| US5266493A (en) * | 1993-01-22 | 1993-11-30 | Nalco Chemical Company | Monitoring boric acid in fluid systems |
| US5320967A (en) * | 1993-04-20 | 1994-06-14 | Nalco Chemical Company | Boiler system leak detection |
| DE69402138T2 (de) * | 1993-08-20 | 1997-10-16 | Nalco Chemical Co | System zur Regelung eines Kessels nach einem PH/phosphat-Programm |
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| US5435969A (en) * | 1994-03-29 | 1995-07-25 | Nalco Chemical Company | Monitoring water treatment agent in-system concentration and regulating dosage |
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| US6109096A (en) * | 1997-02-13 | 2000-08-29 | Betzdearborn Inc. | Methods and apparatus for monitoring water process equipment |
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