JPS6017603A - 蒸気ボイラの腐食防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、蒸気ボイラ、特に貫流ボイラの如き小型蒸気
ボイラの腐食防止り法に関する。

従来技術 蒸気ボイラは水を伝熱媒体として使用するために、水に
起因して、伝熱面へ缶石が付着したり、材料を腐食した
り、種々の障害がざｔ生ずる。特にボイラ材のＩｌｌ！
ｆｆｌに関しては、従来その主たる原因が、ボイラ給水
中に溶存覆る酸素によって起る様々な形態の金属酸化現
象であるとされ、したがって、防食のためにはそれに対
応した水処理が実施されてきた。

その１つは、ボイラ給水中の溶存酸素用を極力減少させ
る方法であり、他の１つはボイラ材特に鉄の表面の不＠
態化を■１す、かつそれを継続りるノｊ法で（Ｓつる、
１ 前者【よいわゆる脱気法ど貯ばれる物理的な１１４理を
利用した機器を用い（、ボイラ給水中の溶存酸素を除去
づる方法、あるいは、いわゆるＩＢ２酸素剤と呼ばれる
還元１（１物質例λばヒドラジン、亜硫酸］」−リウム
等をボイラ給水に添加し、溶存酸素を除去りる方法等で
ある。

まＩこ、後者は、ボイラ水にアルカリ剤を注入してボイ
ラ水の０１−１を１１前後に保つ方法、リン酸塩を注入
してボイラ水にリン酸イオン（ＰＯ４３−）を数１０ｍ
ｇ、’　、ｃ　稈ｎｊ　（７）　ｍ　ｔ（ｘ　ニ保つ方
法あるいはヒドラジンを注入してボイラ水を還元雰囲気
に保つ方法等が（しる。

これらの方法は実際面でも非常に子ｊ効であり、前述の
蒸気ボイラにおりる水に起因する腐食障害を著しく減少
さけできた。

しかしながら、近年真流ボイラの如き小型蒸気ボイラが
急速に発達、普及してきて、前述の方法では防止し１１
〕ないυｉたな腐食障害が頻発するようになった。

覆なわち、貫流ボイラに前述の各方法の中から適当な方
法を選択して、ボイラ水処理を実施してもボイラの腐食
事故が起る。そして腐食の発生個所はボイラ水と蒸気の
気液界面が特に多く起り、また腐食の形態は孔食の形態
である。かかるボイラ腐食障害は腐食孔が伝熱面を貫通
してボイラ運転が不能になるというように、ボイラの寿
命を短縮させるだけでなく、蒸気がある物のＦ！Ｊ造工
程に利用される場合には、その物の製造自体が停止して
しまうという大きな問題を有り゛る。

このような問題を有する腐食を根本的に防止する有効な
方法がなく、その防食技術の開発は斯界の重要な課題で
あった。

そこで、本発明者は鋭意研究の結果、腐食の機構を１「
定し、それに適応する水処理を実施したところ、はぼ満
屋すベき防食効果が得られた。

すなわち、従来の小型貫流ボイラを例にとって説明する
と、第１図に示すように水管１内の水を、バーナー２に
よって燃料を噴射して燃焼型３内で燃焼せしめて得た熱
によって蒸発せしめ、上部管寄ｔ！４より気水分１ｌｉ
ｌ器５に導入し、蒸気と水とに分離して、蒸気は元弁７
ど逆ｌ二弁８を備えたバイブロより系外に導出づる。一
方、水はバイブ９を通って下部管寄せ１０を経−（、水
管１内に還流づる。又、水分を水管１内に補給りるには
、逆止弁１２ど弁１３を備えた管１１ににリポンプＰを
もって送入する。

このにうな小型真流ボイラは、大型のボイラのように連
続して運Φｌ：ツることなく、例えば朝運転を開始しで
、夕方停止し、翌朝また運転するという状態をくり返す
ものであり、又、蒸気Ｒｉ生川用比し缶水保有ｍが少な
く、熱容偵が相対的に小ざい。

このよう４ｆボイラを弁１３３、弁７′８を閉じて密閉
系に保って運転体止すると、当該ボイラは急澹に冷却さ
れる。そし−（熱容ｆへが小さいため、短時間のうちに
ボイラ水および蒸気の温度が低下する。この際、奪われ
た熱量は蒸気が凝縮することにより補われ、蒸気の圧力
は低下するが、ボイラ水の温度が大気圧における飽和温
度すなわ′ちほぼ１００℃より下がれば蒸気部の圧ノｊ
は大気圧を下回るようになる。また、ボイラ運転中蒸気
部の他の気体はボイラ外に追い出され、蒸気部はほぼ１
００％が水蒸気となっているから、例えばボイラ水蒸気
部が２０〜３０℃程度の常温まで下がると、水の蒸気圧
は数１０ｍｍＨ（Ｉとなるので、蒸気部圧力は真空状態
どなる。

し？Ｃがって、従来は負圧によるボイラ損傷事故を防止
するため、逆止弁１４を備えた人気取込み用管１５より
、負圧時に大気を取込むようにしである。

ボイラ内に取込まれた大気は二酸化炭素を含有し、該二
酸化炭素はボイラ水に溶解し、ボイラ水中のアルカリ成
分によって中和される。しかしながら、気水面あるいは
蒸気部において凝縮し、内壁に付着している水分は蒸留
水であるため、この水に溶解した二酸化炭素は炭酸を生
じ、これは一部電離して水素イオンを生じるので、ｐ１
＝１を４．５〜５程度に下げボイラ材の不ｆｌｔＪ＋態
を容易に破壊する。

また、大気中の酸素は上記の凝縮部に溶解し、溶存酸素
が孔食を起すものと考えられる。

したがって、第１図に示り゛貫流ボイラの如き小型蒸気
ボイラにおいては蒸気凝縮部１６に腐食が発生し易い。

目　的 本発明は上記貫流ボイラの如ぎ小型上記ボイラにおりる
腐食の問題を有効に解決せんとするものである。

構　成 本発明は、蒸気ボイラの運転停止時に、冷却に伴ない蒸
気部の圧力が大気圧より小となった際に、該蒸気部に自
動的に不活性ガスを導入することを特徴どする蒸気ボイ
ラの腐食防止方法を要旨とする・しのである。

以下、図面に基づいて説明すると、第２図において、Ａ
は小型貫流ボイラ、Ｂは不活性ガス供給装置である。

通常の運転時には気水分離器５よりバイブロを通じて蒸
気を晶出しているが、運転を休止すると、ボイラ内が負
圧となって、大気取込み用管１５より大気を吸入する。

その際、弁１７を切換えて人気を溶液タンク１９内の溶
液中に導き、その中を通ずことによって、大気中の酸素
および二酸化炭素を除去する。

溶液タンク１９内の酸素を吸収できる溶液としては亜硫
酸ナトリウムまたは亜硫酸水素ナトリウムが用いられる
。また、ピロガロールおよび水酸化アルカリ水溶液、あ
るいは、銅、炭酸アンモニウムおよび窒素化合物の水溶
液を用いると、酸素と二酸化炭素の両方を吸収すること
ができる。この際の窒素化合物としＣはアンモニア、ヒ
ドラジンおよびアミン類のうちから選ばれた１種または
２種以上が用いられる。

以上の溶液は必要に応じて複数の溶液タンク１９に分【
ブーＣ収納し、そこへ人気を順次通過せしめるようにづ
ることもある。

第２図中、２１は窒素ボンベであるが、大気を吸入する
代りに、弁１８を切換えて、弁２２を開いて、窒素ガス
をボイラ内に導入する場合もある。この場合、弁１７の
切換えによって、窒素ガスを直接導入してもよいし、溶
液タンク１９にはアンモニア、ヒドラジン、モルフオリ
ノあるいはアミノメチルプロパツールの如き防食剤を入
れておき、該防食剤を窒素ガスとともに連行してボイラ
内に導入してもよい。

以下、具体的な試験結果について述べる。

実機試験 ボイラとして多管式貫流ボイラ（商品名ＩＨＩＫ−１５
０Ｂ、石川島播磨徂工業■製）を用いた。このボイラの
相当蒸発量は１５０　ｋ　ｇ／Ｈｒ　、最高使用圧は７
１０１／ｃｍ２、常用使用圧は４〜６　ｈｇ、’ｃｍ２
である。

まずボイラを５％蓚酸を用いて洗浄した。

このボイコノに軟水を供給し４１がら、Ｋａ　ＰＯ４を
２２０ｍｇ／　ｉ、Ｎａ　２　ＳＯ＋１を２００１１１
Ｍ　ｉ、Ｎａ２ＣＯａを２００ｍｇ／　ｆｌ　。

Ｎａ　Ｃ１を１８０ｍｇ／　、、ｉ２投入し、ボイラ水
を濃縮状態とした。このボイラ水の水質は、１’ｌＨ１
０，８（２５℃）、電気伝ｉｍ　ｍ　４９００μＳ　／
　Ｃｍ（２５℃）、アルカリ度２００ｍＭ　ｆｌ　（Ｃ
ａ　ＣＯ３として）、塩化物イオン１１０ｍｑ／　ｆｌ
、リン酸イオン１００ｍｆＪ／　ｊ２　、シリカ４７ｎ
ｌ（１／βであった。

ついで、ボイラを６ｋｇ／ｃｍ２まで昇圧させ、その後
蒸気を取り出して旧ｔｇ／ｃｍ２まで降圧させ、再度昇
圧させる操作を３回繰り返した後、ボイラの運転を停止
し休止状態とした。

ボイラ圧力は数時間で負圧状態となるので、負圧防止用
の逆止弁を作動し、人気を導入した。かかる操作を毎日
１回実施し、７日間行なった。

７日日にボイラ点検孔を１；ｌいて内部を観察したとこ
ろ、上部管寄せ部は表面が褐色ぐ酸素供給が充分な腐食
が認められた。水管は上部管寄Ｕイ」近く蒸気部）に１
１八良瘤が生じ“（おり、これを除くと−ての十に＋ａ
　’／Ｌ食が認められた１、気水境界、水都には腐食の
発生は認められなかった。

一方、−に）ホの試験にａ３いＣ人気の代りに窒素ガス
を導入したどころ、上述の腐食は認められなかった。

また、窒素ガスをアミツメデルｊロバノール中に通し、
アミノメヂルブ１］パノールを連行して導入しＩｃとこ
ろ、これまた、−上述の腐食はル２められなかった。

さらに、上述の試験において、人気をピ［］ガロール溶
液を通過せしめて導入したところ、水管内には、蒸気部
、気水境界、水都いずれも腐食の光ｑ−は認められなが
った。

試薬試験 第３図に承り如く、容ｆｆｌ　１Ｊ２．の試薬ビンに下
記水質の試験水（ボイラ水）を　８００ｍ　ｌ入れＩこ
　。

試験水の水質： １）Ｈ１１，１ 電気伝導ｉＫ　２３００μｓ　／ａｍ ＣＩ　−１１０ｍ！１／　１ ＰＯ，＋　３−　７８１１１（１／β Ｎ２Ｈ４２＋＋＋ｇ／、ｇ この試薬ビン２３を沸［浴上で３０分間加熱して試料水
中のｎ＋２気を行なった後、続いて軟鋼試験片２４（材
質：５ｐｃｃ寸法２ｘ　４０ｘ　ＧＯｍｍ）を定法通り
ω１磨、洗浄して、第３図に示すとおり、工法２０ｍｍ
程度を蒸気部、他を試験水中に浸漬覆るようにガラス管
２５に吊下した。

１〜２時間加熱した試薬ビンを水道水を入れた金属容器
に浸漬・冷ｆｄｌ　Ｌ、蒸気部の水蒸気を凝縮さヒ、ガ
ラス管２５を経由して人気を導入した。

このようにして、２〜３時間冷７．ｌ）−？ｉると試験
液温度は室温以下となるので再び」二記加熱を行ない、
以下操作をくり返し１０日間行なつ　ノこ　。

試験ハ２４をとり出し、観察したところ、蒸気部に肌荒
れが生じ、気水界面にグルービング（ｉＭ食）を生じ−
Ｃいた。腐Ｑ減ｍは１９５．３４１１（ｌであった。

つぎに第４図に承りように、第３図における人気を試薬
ビン２６に入れた溶液を通して導入Ｊるようにした。

溶液どしではピ１］ガ［１−ル２０％と水酸化ナトリウ
ム２０％の水溶液４（＋０１１１１を用いｌＣ６試験片
にＪ３いて蒸気部の肌荒れｔま生じていたが、気水界面
の腐食は停Ｊ１−シていた。このどさの肌食減量は１０
２．３ｍｕで、防食率は４７．８％であった。実礪にお
ｔ〕る防食はこの程度で充分と判断される。

゛つσ゛に第４図の敗気坂２７１−に直径０．５１の銅
線２２すを糸球状に成形したものを取付け、また溶液と
しては２２ｇの炭酸アンしニウムを２８％アンモニア水
４００ｍ　ｌで石屑ざけたものを用いて上述と同様の試
験をしに−８ このどぎの試験片の腐食減量は１９．８ｍ（］で、防食
率は８４．７％であり、蒸気部の肌荒れと気水界面の腐
食も停止していた。

その他、ピロガロールとＮ　２１−１１１を用いた場合
の防食率は２８．９％、ＮＺとＮ２Ｈ４を用いた場合の
防食率は５．５％、ピロガロールとアミノメチルプロパ
ツールを用いた場合の防食率は４７．０％であった。

効　果 本発明は、以上のとおりであって、比較的短期間に運転
、休止を繰り返づ小型蒸気ボイラにおける独特の腐食現
象を解明し、それを有効に防食したもので、蒸気ボイラ
の有効寿命を延長し、安全運転を確保するのに有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の貫流ボイラの一例の説明図、第２図は本
発明の詳細な説明図、第３図は試薬試験の説明図、第４
図は本発明↓こ関する試薬試験の説明図を示す。 １・・・水管　２・・・バーナー　３・・・燃焼空４・
・・下部管寄ｔ！５・・・気水分離器６・・・バイブ　
７・・・元弁　８・・・逆止弁９・・・バイブ　１０・
・・下部管寄け１１・・・管　１２・・・逆止弁　１３
・・・弁１４・・・逆止弁　１５・・・大気取込み円管
１６・・・蒸気凝集部　１７・・・弁　１８・・・弁１
９・・・溶液タンク　２０・・・溶液２１・・・窒素ボ
ンベ　２２・・・弁 ２３・・・試薬ビン　２４・・・試験片２５・・・ガラ
ス管　２６・・・試薬ビン２７・・・散気板 Ａ・・・小型貫流ボイラ Ｂ・・・不活性ガス供給装置　Ｐ・・・ポンプ特許出願
人　日東化工株式会社 代理人　弁理士　小　松　秀　岳 代理人　弁理士　旭　宏 オ　１　図 才　３　図 才４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）蒸気ボイラの運転停止時に、冷却に伴ない蒸気部
   の圧ツノが大気圧より小となった際に、該蒸気部に自動
   的に不活性ガスを導入づ゛ることを特徴とする蒸気ボイ
   ラの腐食防止方法。 （２）不活性ガスは吸入する大気より酸素および二酸化
   炭素を除去したものである特許請求の範囲第（１）項記
   載の蒸気ボイラの腐食防止方法。 （３）大気より酸素を除去する方法が大気を酸素を吸収
   できる溶液と接触させることよりなる特許請求の範囲第
   （２）項記載の蒸気ボイラの腐食防止方法。 （４）酸素を吸収できる溶液が亜硫酸ナトリウムまたは
   亜硫酸水素プ用−リウムの水溶液である特許請求の範囲
   第（３）項記載の蒸気ボイラの腐食防止方法。 （５）大気より二酸化炭素を除去覆る方法が、二酸化炭
   素を吸収できる溶液と接触させることよりなる特許請求
   の範囲第（２）項記載の蒸気ボイラの腐食防止方法。 （６）大気より酸素および二酸化炭素を除去する方法が
   ピロガロールおよび水酸化アルカリ水溶液と接触させる
   ことよりなる特許請求の範囲第（２）項記載の蒸気ボイ
   ラの腐食防止方法。 （７）大気より酸素および二酸化炭素を除去する方法が
   、銅、炭酸アンモニウムおよび窒素化合物の水溶液と接
   触させることよりなる特許請求の範囲第（２）項記載の
   蒸気ボイラの腐食防止方法。 〈８）窒素化合物がアンモニア、ヒドラジンおよびアミ
   ン類のうちから選ばれた１種または２種以上である特許
   請求の範囲第（７〉項記載の蒸気ボイラの腐食防止方法
   。 （９）不活性ガスが窒素まｌ〔は／　ａ３よびアルゴン
   である特許請求の範囲第く１）項記載の蒸気ボイラの腐
   食防止方法。 （１０）不活性ガスを窒素化合物と接触させる特許請求
   の範囲第（９）項記載の蒸気ボイラのｌｒ４食防止方法
   。