Q：産業用蒸気発生器はどのように水を使用するのですか？

A：
水は蒸気発生器における熱伝導の重要な媒体です。そのため、工業用蒸気発生器の水処理は、蒸気発生器の効率、経済性、安全性、そして運転を確保する上で重要な役割を果たします。水処理原理、凝縮水、補給水、そしてスケールの熱抵抗といった要素を統合し、様々な側面から工業用蒸気発生器の水処理が蒸気発生器のエネルギー消費に与える影響を解説します。

水質は蒸気発生器のエネルギー消費に重要な影響を与えます。不適切な水処理によって引き起こされる水質問題は、通常、スケール付着、腐食、蒸気発生器への汚水排出量の増加といった問題を引き起こし、蒸気発生器の熱効率の低下につながります。蒸気発生器の熱効率は1パーセントポイント低下するごとに、エネルギー消費量は1.2～1.5倍増加します。

現在、国内の工業用蒸気発生器の水処理は、ポット外の水処理とポット内水処理の2段階に分けられます。どちらの処理も、蒸気発生器の腐食とスケール付着を防ぐことが目的です。

ポット外の水は、物理的、化学的、電気化学的処理方法によって水を軟化させ、原水中に現れるカルシウム、酸素、マグネシウム硬度塩などの不純物を取り除くことに重点が置かれており、ポット内の水は工業用薬品を基本的な処理方法として使用しています。

蒸気発生器の水処理において重要な部分である釜外水処理は、3段階に分かれています。軟水処理に用いられるナトリウムイオン交換法は、水の硬度を下げることはできますが、水のアルカリ度をそれ以上下げることはできません。

蒸気発生器のスケールは、硫酸塩スケール、炭酸塩スケール、ケイ酸塩スケール、混合スケールに分類されます。一般的な蒸気発生器鋼と比較すると、その伝熱性能は後者の1/20～1/240に過ぎません。ファウリングは蒸気発生器の伝熱性能を大幅に低下させ、燃焼熱が排気煙に奪われることで、蒸気発生器の出力と蒸気品質の低下を引き起こします。Lmmファウリングは3%～5%のガス損失を引き起こします。

現在、軟化処理に用いられているナトリウムイオン交換法では、アルカリ除去の目的を達成することが困難です。圧力部品の腐食を防止するため、工業用蒸気発生器では、汚水排出とポット水処理を通じて原水のアルカリ度が基準値に達するように管理する必要があります。

そのため、国内の工業用蒸気発生器の汚水排出量は常に10％～20％の間で推移しており、汚水排出量が1％増加するごとに燃料損失が0.3％～1％増加し、蒸気発生器のエネルギー消費が厳しく制限されます。また、ソーダと水の共蒸発によって引き起こされる蒸気塩分の増加も、機器の損傷を引き起こし、蒸気発生器のエネルギー消費を増加させます。

生産プロセスの影響を受け、相当量の蒸気発生器では、熱脱気装置を設置する必要があることがよくあります。その適用には共通の問題があります。大量の蒸気を消費すると、蒸気発生器の熱の有効利用率が低下します。また、蒸気発生器への給水温度と熱交換器の平均水温との温度差が大きくなり、排熱損失が増加します。