JPS6219663A - 冷却水の循環再利用方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は鉄鋼業における連続鋳造、分塊、熱間圧延等の
工場にあって、製造設備、製品の冷却、洗滌に用いる工
場使用水のように、高温材料を取扱う工場で使用する冷
却水の循環再利用方法に関するものである。

（従来の技術） 鉄鋼業はその性格上多量の水を使用するが、特に連続鋳
造、分塊、熱間圧延等の高温材料を取扱う工場にあって
は製造設備、製品の冷却、洗滌に多量の水が使用され、
その水使用システムの合理化は我が国の将来の水資源の
確保、工場排水の水′質規制の強化等の社会的要求に対
応するための急務の課題である。

、産業の発展に伴ない、日本鋼管技報扁９２（ｔ９８２
）第４７〜５６頁に記載の如く、鉄鋼業の生産規模の拡
大に伴い、水使用量も増大し、水資源を有効利用するた
め、工場使用水は、循環再利用が一般的となシ、さらに
使用水に要求される水質に応じた力、スケート法が採用
されてきている。

以下Ｋ、前記工場使用水の循環再利用のために採用され
ている従来の方法について述べる。

前記の高温材料を取扱う工場にあって使用される水は、
間接冷却水と直接冷却水に大別され、そして、間接冷却
水は主として生産に関与する機器の内部を冷却したり、
機器を冷却或いは作動させる油、空気等の流体を冷却す
るために使用される水で、直接製品に触れないため、ス
ケール等の異物の混入を伴なわず、使用後はｍ度が上昇
しているので、通常、冷却塔を用いて温度降下処理のみ
を行なうのく対して、直接冷却水は、製造に関与する機
器の外面或いは製品の表面に注水して、機器或いは製品
を冷却或いは洗滌するため使用されるものであり、使用
後には、機器に付着した塵埃、製品表面のスケール等が
混入することによシ生じる固型懸濁物質（Ｓｕｓｐｅｎ
ｄｅｄ　５ｏｌｉｄ　：以下Ｓ、Ｓ、　　と称する）と
温度上昇を伴なうので、通常、沈澱池或いはテ過機或い
はその両方によってＳ、Ｓ、分を除去し、かつ冷却塔に
よって温度降下処理を行なう。

さらに、これら循環再使用される両方の水は上記のよう
に、再使用にあたり何れも冷却塔による温度降下処理を
受け、これＫよシボ中の溶解塩類が濃縮されるが、その
循環系の補給水の水質と濃縮度合によって、機器、それ
ら洗連結された配管或いは製品の腐食や、スケール析出
等が原因である運転障害をひき起すので、これらの障害
を防ぐために、循環水の一部分を連続的或いは定期的に
循環系外へ排出する方法と、腐食やスケール析出等の障
害防止のための防食剤、スケール分散剤等の薬剤を使用
する方法の何れかの方法が用いられ、又は両法が併用さ
れている。

また間接冷却水循環系と直接冷却水循環系の水のやりと
りについては、従来は第６図あるいは第７図に示すよう
な方法が採られている。先づ、第６図に示す方法におい
ては、機器あるいは製品などの被冷却体３１．３２の冷
却および洗滌に使用された水は、循環再使用するため１
間接冷却水循環系２３では冷却塔３３を経由し、直接冷
却水循環系２７ではＳ、Ｓ、処理槽３４、冷却塔３５を
経由して処理、再生され、これらの再生水は一つの処理
水槽３６に貯留される。

そして、貯留されている再生水の一部が、前記のように
、循環水中の溶解塩類の濃縮を軽減するために、連続的
或いは定期的に系外へ排出水３７が排出され、かつ処理
水槽３６に補給水３８が補給され、処理水槽３６の再生
水は間接冷却水循環系と直接冷却水循環系に使用される
。そこで両循環系の再生水の溶解塩類濃度は全く同じで
ある。

乙の方法による場合、循環使用の際、直接冷却循環系で
混入する８、８．や油分が、再生水中に微量に残留し直
接冷却循環系のみでなく、間接冷却循環系にも影響を及
ぼし、機器内や配管壁に付着・蓄積して圧力損失の増加
、閉塞等の障害を起し易い。

これを改善するため第７図に示すように、間接循環系２
３では被冷却体３工を冷却した冷却水は冷却塔３３を経
由して処理水槽３９Ａに戻り、直接循環系２７でｌｉｓ
、ｓ、処理槽３４、冷却塔３５を経由して処理水ｍ３９
Ｂに戻る方法、即ちそれぞれの系で処理された再生水は
それぞれ別の水槽３９Ａ、３９Ｂに貯留され、そして補
給水の量を節約するため間接冷却水循環系の処理水槽３
９Ａのみに補給水３８　Ａ　ｆ（補給し、間接冷却水の
一部を排出して直接冷却水循環系の補給水３８Ｂとして
補給しくカスケード法）、直接冷却水循環系の処理水槽
３９Ｂからのみ排出水３７を排出する方法が採られてい
る。

（発明が解決しようとする問題点〕 上記の第７図に示す冷却水再利用方法は、補給水の量を
節約できるという利点があるけれども、間接冷却水循環
系の排出水を直接冷却水循環系の補給水とするので、溶
解塩類のｍ度は直接冷却水循環系の方が間接冷却水循環
系よシ高くなって前記の高濃縮から生じる運転障害をひ
き起すことに、なる。これを防止するには排出水の増加
や、障害防止薬剤の使用が必要であシ、コストの上昇に
つながるという問題がある。

（問題点を解決するための手段・作用〕本発明は高温材
料を取扱う工場で使用する冷却水の循環再利用方法にお
いて、間接冷却水循環系と直接冷却水循環系を分離して
設け、必要量の補給水を［接冷却水循環系に供給しかつ
直接冷却水循環系の循環水の一部を間接冷却水循環系に
供給することを特徴とするもので、第７図に示す従来の
方法の問題点を解決して排出水の量、従って補給する原
水の量ｆＫ−低減し、薬品の使用量を削減するシステム
を提供するものである。

尚、本発明はｇ２，３図に示すような材料腐食試験装閘
を用いて得られた次の二つの事実をもとＫなされたもの
である。

（１）循環水の溶解塩類濃度が同一の場合１表１の無薬
注の場合に示されるように、間接冷却される機器より直
接冷却される機器の方が腐食速度がはるかに大きいこと
。

（２）　　循環水の溶解塩類濃度、循環水量が同一の場
合、直接冷却循環系の方が間接冷却循環系より、防食剤
の消費量が多いこと。

次に第２図に示す試験装置および試験によシ得られた結
果から前記２つの事実が知得されたので、これについて
述べる。

第２図は高温材料を取扱う工場の間接冷却水および＠接
冷却水による機器或いは脚品の腐食を実旅室的にに験す
ることを目的として使用した装置のＳ！５２明月図而で
、面の装置において、試験水はポされる。１１ｉｒ接冷
却水系試験檜ｌではスプレー・ノズル２によりスプレー
された試験水がテストピース２０の表面をぬらすが取扱
う高温材料の腐食；・ζ及ぼす影特を再現するため、テ
ストピース２ｏは、タイマー３により点灯サイクルを可
変とした赤外線ランプ４により加熱され、乾湿くり返し
の腐食ｆＩＪ境にある。間接冷却水系試験槽５ではテス
トピース１９は試験水中に没しておシ、間接冷却水系に
対応した浸ｍ腐食の環境が再現されている。尚６は伽ｖ
ｉＡ器、７はヒーター、８は温度計である。

補給水１５としてはＣａＯ１２４Ｈ２０、Ｎａ２８０４
　。

■１２８０４　＊　Ｎａ２００３　　等の試薬を用いて
所定の溶解塩類濃度および、Ｈに層表した補給水Ｗ３９
中のｖｇＪｉが、ポンプ１２によりパルプエ４を経て循
環系に供給されるが、試験水１７の溶解塩類６８度はノ
々ルブ１３およびＬ４により排出水１８および補給水１
５のそれぞれのｆを調節することにより一定知保たれる
。又試験水１７の防食剤保持６度は補給水１５中の防食
剤濃度を調節することにより一定とした。

この装置による試験から得られた試験結是を表１に示す
。表中の溶解塩類濃度は試Ｍｍ５中の試験水のくＣ″４
−　＋　ｓｏ　４−　）の＃度（ｐｐｍ）であり、腐食
速度は試験期間ＩＯ日間、試験個数３個の平均腐食速度
ｍｄ　ｄ　（”’；’／　ｄｍ−・ｄ　ａ　ｙ　）で表
示している。

表１の無薬注の試験結果より、循環水の溶解塩類濃度が
同じ場合間接冷却される機器に対応するテスト・ピース
１９の浸漬腐食による腐食速度より、直接冷却される機
器に対応するテスト・ピース２０の乾湿くシ返し腐食の
腐食速度の方が、溶解塩ａ濃ｉ１００ｐｐｍ、２００ｐ
ｐｍ’、６００ｐｐｍのいづれの場合においても大であ
ることは明きらかであり、シかも溶解塩ａｔ（１１度の
上昇によって間接冷却される機器の腐食速度はさほど変
化しないが直接冷却される機器の腐食速度は大巾に増加
している（前述の事実ｌ）ことから、補給水をカスケー
ド法によシ供給する場合、直接冷却水循環系の溶解塩ｅ
Ａｍｅを低く保つ方が有利であることが判った。

また薬注時の試験結果より、所定の防食剤保持濃度を保
つならば、間接冷却系、＠接冷却系双方とも溶解塩類濃
度が高（なっても十分な防食効果が得られることがわか
った。

表１　第２図１の試験装置による腐食試験結果試験条件 試験材：冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ） 試験水温＝５００ 乾湿サンクル：乾２分　湿５分 使用防食剤＝（重合リン酸塩＋亜鉛塩）系ｐＦ（：　　
６〜８ つぎに第２図の試験装置を用いてぶ鉄水１ｆ：？ンプ１
１→槽工→槽５と循環した場合と、第２図のテスト・ぎ
−ス２０およびタイマー付き赤外線ランプ４をとシ除き
、第３図の如く浸漬環境のみで試験水をポンプ１１→槽
１→！ｆ！５と循環した場合の試験４Ｗ５中の試験水の
防食剤検出率を比較した。

結果を表・２に示す。

表２　薬剤検出率の比較 上記の表２から（乾湿くシ返し環境＋浸漬環境）の場合
の方が、浸漬環境のみの場合よりも防食剤検出率が約牛
分と低いこと、即ち、前述の事実２がわかった。

この試験では試験水中にＳ、Ｓ、、油等は存在しないが
、直接冷却水循環系では乾湿条件のくシ返しによって腐
食生成物中に防食剤が段々と蓄積され、補給水中の防食
剤を消耗するものと推定される。

これによシ防食剤は間接循環系の処理水槽に添加する方
が得策であることが判った。

（実施例） 先づ本発明の実施例の冷却水の処理、流れを第１図を用
いて説明しておく。

第１図において、間接冷却水循環系では、被冷却体３工
を冷却後の循環水は冷却塔２１で冷却され、処理水槽２
２に貯留される。そして一部は排水配管３０を経て排水
されるが、大部分の処理水は間接冷却水配管２３を経て
循環する。一方、直接冷却水循環系では、被冷却体３２
を冷却後の循環水はＳＳ処理槽２４、冷却塔２５、処理
水槽２６を経て、直接冷却水配管２７を通って循環する
。

補給水は補給水配管２９によって直接冷却水循環系の処
理水槽２６に供給され、直接循環冷却水の一部はカスケ
ード配管２８を経て間接冷却水循環系の処理水槽２２に
供給される。

また、溶解塩類の高濃縮による障害の防止薬剤として、
防食剤５５が間接冷却水循環系の処理水槽２２に投入さ
れる。

次に本発明の２つの実施例をそれぞれ従来例と比較しな
がら説明する。

実施例工 連続鋳造工場での実施例を第４図により、従来例を第８
図により説明する。

第４図の実施例、第８図の従来例はともに本工場４０で
は間接冷却水４７が鋳型、ロール等機器の内部冷却作動
油の冷却などに６４ｍ／ｍｉｎ使用、され、直接冷却水
４８が鋼片、ロール等の冷却、洗滌に２０　ｍ　／ｍ１
ｎ使用されている例である。

従来例では、第８図に示した如＜　＊　２．２ｍ３／ｍ
ｉｎの補給水３８Ａが間接冷却水循環系の処理水槽４１
に補給され、間接冷却水循環系２３の一部１．２ｍ３／
　ｍｉｎを処理水槽４１から直接冷却循環系２７の補給
水３８Ｂとして処理水槽４３ヘカスケード利用する方法
が採られている。そして補給水３８Ａの溶解塩類は（ｃ
ｘ−＋　Ｓｏ４’−）　　イオン濃度で７０ｐｐｍであ
るが、間接冷却水循環系２３の処理水槽４１でｔ　ｔ　
ｓ　ｐｐｍ、直接冷却水循環系２７の処理水槽４３で２
０３　ｐｐｍ迄濃縮され、直接冷却水の飛沫を浴びる周
囲の機器の腐食損鉦を防ぐため、常時直接冷却水循環系
に防食剤５５を４５Ｋｑ／日添加することを必要とした
。

尚、処理水槽４３からの排出水３７はＯ，ｆｉｍ　７ｍ
Ｉｎであり、両系の冷却塔４５．４６それぞれにおける
一１９散、蒸発による冷却水の減少は１．□ｍ／ｍｉｎ
とＯ，’６　ｍ　７ｍＩｎであった。

而して、本発明者等の調査測定によると、直接冷却水循
環系ｚ７％（ｓｓ処理槽４２＋冷却塔４６）によシ処理
された処理水はＳ　Ｓ　３　ｐｐｍ以下油分２　ｐｐｍ
以下であり、十分に間接冷却水循環系２３の補給水とし
て適用できるものであった。

本実施例では、第４図に示すように、直接冷却水循環系
２７の処理水の一部１．６　ｍ　／ｍｒｎを間接冷却水
循環系２３の補給水６０として、上記の従来例とは逆に
、直接冷却水循環系の処理水槽４３から間接冷却水循環
系の処理水槽４１ヘカスケードし、かつ直接冷却水循環
系の処理水槽４３に（Ｏｌ−＋　ＳＯ４”−）イオン濃
度で７０　ｐｐｍの補給水６１を２．２ｍ／ｍａｎ補給
した。

尚、処理水槽４１からの排出水は（Ｌｔｉ　ｍ　７ｍＩ
ｎであり、両系の冷却塔４５．４６での冷却水の減少は
従来例と同様に１．０ｍ／ｍｉｎとＯ、’６　ｍ３／　
ｍｉ　ｎであり、排出水３７は０．６　ｍ　１ｍＩｎで
あった。

上記の処理により、直接冷却水循環系の水質は（Ｏｌ”
−＋５Ｏ４＝　）イオン濃度で９１　ｐｐｍに改善され
、防食剤の使用は不要となった。一方、間接冷却水循環
系の（Ｏｆ＋５ｏ４＝　）イオン濃度は従来の１１８ｐ
ｐｍから２０７　ｐｐｍに増加して２２Ｋｆ１日の防食
剤の使用が必要となった。

この実施例では、補給水量は２．２　ｍ　１ｍ５ｎと従
来例に同じであるが、防食剤の使用量は４５Ｋｐ／日か
ら２２Ｋｐ／日に削減することが出来た。

実施例２ 熱間圧延工場での本発明の実施例を第５図によυ、従来
例を第９図により説明する。実施例、従来例ともに本工
場５０では、加熱炉、ポンプ、モーター等機器の内部冷
却に間接冷却水４７を９３ｉｎ　／　ｍｌ　ｎ、ロール
、製品の冷却および洗滌に直接冷却水４８　ｆ　１４０
　ｍ３／　ｍｉｎ使用している例である。従来例では、
第９図に示すように、間接冷却水循環系２３、直接冷却
水循環系２７でそれぞれ処理された水は、同一の混合循
環処理水槽５２に貯留され、（（Ｊ−＋　８０４＝　）
イオン濃度で１２０ｐｐｍの水が各基に供給され、そし
て、適切な水質を維持するためイオン濃度７０　ｐｐｍ
の補給水３８Ａが６．７　ｍ　／ｍａｎ処理水槽５２に
補給され、３．４ｍ３／ｍｉｎの排出水３７が排出され
ていた。

尚、両系の冷却塔４５．４６における冷却水の飛散、蒸
発による減少はそれぞれ１．５　ｍ　７ｍＩｎと１．８
　ｍ　７ｍＩｎであった。

これに対して、本冥施例では、第５図に示すように、イ
オン濃度７０　ｐｐｍの補給水６エの４．４　ｍ３７ｍ
１ｎがまず直接冷却水循環系２７の処理水槽４３に供給
され、イオン濃度１０６　ｐｐｍになった直接冷却水循
環系２７の処理水槽４３の水の一部２．６ｍ３／ｍｉｎ
が排出水処理槽５工を経て間接冷却水循環系２３の処理
水槽４１に補給水６０として、カスケード使用した。

この実施例では、直接冷却水循環系２７のＳＳ処理槽５
３での処理は沈澱処理のみであシ、この処理水は間接冷
却水循環系の補給水としてはＳＳおよび油分が高いため
排出水処理槽５１の濾過処理により、８８３　ｐｐｍ以
下、油分２　ｐｐｍ以下に処理して、上記の補給水６０
とした。

尚、処理水槽４１からの排出水３７は１．１　ｍ３／ｍ
ｉｎであシ、両系の冷却塔における冷却水の減少３　　
　・ は、それぞれ１．５　ｍ　７ｍＩｎ　％１．８　ｍ３／
ｍｉｎであった。

この実施例においては、従来例における補給水量６．７
　ｍ３／ｍｉｎを４．４　ｍ３７ｍ１ｎに低減すること
が可能であった。

又、従来例では、不要であった防食剤５５を、実施例で
は間接冷却水のＣＯＹ　＋　５ｏ−４”−）イオン濃度
が従来例の１２０　ｐｐｍより２１５　ｐｐｍと上昇し
たため・配管５機器の防食対策として、２５に９７日を
添加することが必要であった。この添加量は従来の間接
冷却水循環系から直接冷却水循環系にカスケードする方
法（第８図の方法］を採用すると仮定した場合の約手ｆ
Ｋ匹敵するものである。

末法を適用する際、直接冷却循環系の排出水の水質が間
接冷却循環系の補給水として不適当な場合には、実施例
２に示す如くテ過等の妨害物質を除く排出水処理が必要
であυ、この処理の方法としては凝集沈澱、砂、アンス
ラナイト、膜、等による濾過処理が単独或いは併用して
用いられる。

また、本発明方法を採用した場合、補給水中の溶解塩類
濃度が十分に低いときには、高濃縮される仙の間接冷却
水循環系において、障害を防止するための薬剤の添加は
不要である。

（発明の効果〕 以上実施例に詳述した如く、本発明は、鉄鋼業における
連続鋳造、分塊、熱間圧延等の高温材料を取扱う工場で
使用される冷却水、洗滌水等の循環再利用システムにお
いて防食剤の使用量の削減と、原水の補給量の低減を可
能とするものであり、再生水のコストの引下げに寄与し
、かつ原水の使用量を減じ水の節約に寄与するという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例のシステムを示す図、第２，
３図は本発明の基礎となった事実を知得した試験装置の
説明図、第４図は本発明を連続鋳造工場に適用した実施
例の説明図、第５図は本発明を熱延工場に適用した実施
例の説明図、第６図は従来の工場使用水処理システムを
示す図、第７腕は従来の工場便用水処理の他のシステム
を示す図、第８図は連続鋳造工場における従来例の説明
図、第９図は熱延工場における従来例の説明図である。 ２１・・・冷却塔、２２・・・処理水槽、２３・・・間
接冷却水配管、２４・・・ＳＳ処理槽、２５・・・冷却
塔、２６・・・処理水槽、２７・・・直接冷却水配管、
２８・・・カスケード配管、２９・・・補給水配管、３
０・・・排水配管、３１・・・被冷却体、３２・・・被
冷却体、４０・・・連続鋳造工場、４１・・・処理水槽
、４２・・・ＳＳ処理槽、４３・・・処理水槽、４５・
・・冷却塔、４６・・・冷却塔、５０・・・熱間圧延工
場、５１・・・排出水処理槽、５３・・・Ｓ、Ｓ、処理
槽、５５・・・薬剤、６０・・・補給水（カスケード水
〕、６■・・・補給水（原水）。 代理人　弁理士　　秋　沢　政　党 外２名 升１図 升３図 ｚ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高温材料を取扱う工場で使用する冷却水の循環再
   利用方法において、間接冷却水循環系と直接冷却水循環
   系を分離して設け、必要量の補給水を直接冷却水循環系
   に供給し、かつ直接冷却水循環系の循環水の一部を間接
   冷却水循環系に供給することを特徴とする冷却水の循環
   再利用方法（２）高温材料を取扱う工場で使用する冷却
   水の循環再利用方法において、間接冷却水循環系と直接
   冷却水循環系を分離して設け、必要量の補給水を直接冷
   却水循環系に供給し、直接冷却水循環系の冷却水の一部
   を間接冷却水循環系に供給し、かつ間接冷却水循環系に
   水中の溶解塩類の高濃縮による障害を防止するための薬
   剤を添加することを特徴とする冷却水の循環再利用方法
   。