特開 2023-101245 ボイラ水の水質制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023101245

(43)【公開日】2023-07-20

(54)【発明の名称】ボイラ水の水質制御方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 61/12 20060101AFI20230712BHJP

   C02F 1/44 20230101ALI20230712BHJP

   C02F 1/42 20230101ALI20230712BHJP

【ＦＩ】

B01D61/12

C02F1/44 D

C02F1/44 J

C02F1/42 B

C02F1/42 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022001750

(22)【出願日】2022-01-07

(71)【出願人】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】田中 有

(72)【発明者】

【氏名】内田 和義

【テーマコード（参考）】

4D006

4D025

【Ｆターム（参考）】

4D006GA03

4D006JA53Z

4D006KA02

4D006KA03

4D006KA52

4D006KA55

4D006KA56

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4D006KD11

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4D006KD17

4D006KE03P

4D006KE03Q

4D006KE08P

4D006KE08Q

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4D006KE30P

4D006PA01

4D006PB02

4D006PB23

4D006PC31

4D025AA01

4D025AB17

4D025BA14

4D025BB10

4D025CA01

4D025CA05

4D025CA06

4D025CA10

4D025DA05

(57)【要約】

【課題】原水中の非溶解性シリカに応じて管理される水質制御方法を提供する。
【解決手段】純水を製造する純水製造手段と、純水製造手段からの純水が補給水として補給され、ボイラ水として貯留される給水タンクと、給水タンクからのボイラ水が供給されるボイラとを備えるボイラ用水処理システムにおける水質制御方法において、ボイラ水の総シリカ濃度及び補給水のイオン状シリカ濃度を測定し、ボイラ水の総シリカ濃度から補給水の総シリカ濃度を算出し、補給水のイオン状シリカ濃度の測定値と補給水の総シリカ濃度の算出値とから、補給水の懸濁性シリカ濃度とコロイダルシリカ濃度との合計値を算出し、該合計値を管理項目として純水製造手段を制御することを特徴とするボイラ水の水質制御方法。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

純水を製造する純水製造手段と、
該純水製造手段からの純水が補給水として補給され、ボイラ水として貯留される給水タンクと、
該給水タンクからのボイラ水が供給されるボイラと
を備えるボイラ用水処理システムにおける水質制御方法において、
ボイラ水の総シリカ濃度及び補給水のイオン状シリカ濃度を測定し、
ボイラ水の総シリカ濃度から補給水の総シリカ濃度を算出し、
補給水のイオン状シリカ濃度の測定値と補給水の総シリカ濃度の算出値とから、補給水の懸濁性シリカ濃度とコロイダルシリカ濃度との合計値を算出し、
該合計値を管理項目として純水製造手段を制御することを特徴とするボイラ水の水質制御方法。

【請求項2】

前記純水製造手段は、イオン交換樹脂型純水装置の系列と逆浸透膜型純水装置の系列とがそれぞれ１系列以上、並列に設けられている請求項１のボイラ水の水質制御方法。

【請求項3】

前記各系列の純水装置の処理水のイオン状シリカ濃度を測定し、
ボイラ水の総シリカ濃度の実測値、及び各純水装置の処理水のイオン状シリカ濃度と各純水装置の流量比率とから、イオン交換樹脂型純水装置の処理水の懸濁性シリカ濃度とコロイダルシリカ濃度を算出し、
補給水の懸濁性シリカ濃度及びコロイダルシリカ濃度と、イオン交換樹脂型純水装置の処理水の懸濁性シリカ濃度及びコロイダルシリカ濃度の算出値と、各純水装置の流量比率とから、逆浸透膜型純水装置の処理水のイオン状シリカ濃度の目標値を算出し、この目標値となるように逆浸透膜型純水装置の運転条件を調整する請求項２のボイラ水の水質制御方法。

【請求項4】

前記逆浸透膜型純水装置の処理水の総シリカ濃度を調整するために、該逆浸透膜型純水装置の回収率および給水ポンプ圧を調整することを特徴とする請求項３の水質制御方法。

【請求項5】

補給水のイオン状シリカ濃度の測定データをサーバに蓄積し、ボイラ水のイオン状シリカ濃度に異常数値が発生した際に、その至近数値から現在数値を予想して、イオン交換樹脂補給純水中の懸濁性シリカ濃度、コロイダルシリカ濃度を予想する請求項２～４のいずれかのボイラ水の水質管理方法。

【請求項6】

設定したボイラブロー水量ではボイラ水の総シリカ濃度が基準を維持できない場合に、それを維持するための逆浸透膜型純水装置の採水量を計算し、この採水に関わる動力増加量による損失と、ボイラブロー水量を増加させることでボイラ水中の総シリカ濃度が基準値内に維持した場合の水及び／又は熱の損失を比較して配分比率を設定する請求項２～５のいずれかのボイラ水の水質管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はボイラ水中のシリカ濃度を所定値以下とするための水質制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シリカは、ボイラ蒸気圧力に応じた揮発度（蒸気中濃度／ボイラ水濃度：移行率とも言う）を有しているため、ボイラ水中の濃度に応じて蒸気中に移行する。蒸気に移行したシリカが、タービン系で析出してスケール化すると、ボイラシステムの効率が低下する。

【0003】

ボイラ水からのシリカ除去法としては、イオン交換樹脂を用いる方法や、ＲＯ（逆浸透）装置を用いる方法がある（特許文献１，２）。

【0004】

水中において溶解してイオン状となっているシリカは、強塩基性陰イオン交換樹脂で除去される。しかし、再生に温苛性ソーダが必要である。また、その他の陰イオンよりも破過が早く、安定して処理することが難しい。

【0005】

シリカは天然水中で重合して懸濁性シリカやコロイダルシリカの形態をとることがある。懸濁性シリカやコロイダルシリカ（以下、「非溶解性シリカ」ということがある。）は、イオン交換樹脂では除去能が低いため、イオン交換樹脂の処理水中に残留することが多い。その場合、ボイラオペレータはシリカ濃度を下げるようにブローを行う（例えば、特許文献３）。イオン交換装置処理水中の非溶解性シリカ濃度を監視できれば、前述のオペレータの対応は容易になるが、非溶解性シリカの濃度を精度よく測定することは容易ではない。

【0006】

非溶解性シリカは、イオン交換樹脂で除去できないが、逆浸透膜では除去ができる。ただし、逆浸透膜型純水装置は、イオン交換樹脂型純水装置よりも高価である。また、回収率によっては排水量が多くなる；電力費が高い；などのデメリットもある。

【0007】

このように、イオン交換樹脂型純水装置は処理水水質の調整が難しい。一方、逆浸透型純水装置は回収率や運転圧を変更することで、処理水水質を調整することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平７－１３６６４８号公報

【特許文献2】特開平１０－３０９５７４号公報

【特許文献3】特開２００９－３０８１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上述の通り、ボイラ補給水製造のための純水製造装置としては、一般に処理コストが安価なイオン交換樹脂型純水装置が用いられているが、処理水のコロイダルシリカの濃度が不安定である。イオン交換樹脂型純水装置からの処理水中の総シリカ濃度が高くなると、ボイラ水の総シリカ濃度も高くなる。ボイラ水の総シリカ濃度が規定濃度よりも高くなると、水質調整のためにボイラ水の一部をブロー水として排出する必要があり、熱損失や水の使用量が多くなる。

【0010】

ブロー水を排出せず、イオン交換樹脂処理水のイオン状シリカリークを抑えようとすると、樹脂の再生頻度ないし交換頻度が増え、コストアップとなる。

【0011】

上記特許文献３の通り、逆浸透膜型の純水装置も知られているが、純水装置をイオン交換樹脂型から逆浸透膜型に更新することでコロイダルシリカを完全に除去しようとすると、純水装置のリプレースで多額の費用が掛かるとともに、電力費や水使用量が多くなる。

【0012】

本来は原水中のコロイダルシリカ量に応じて必要な系列数だけイオン交換樹脂型純水装置を逆浸透膜型純水装置（ｐＨ調整→脱炭酸→ｐＨ調整→逆浸透膜）に更新し、運用すれば良い。しかし、原水水質変動やイオン交換樹脂の状態（経時的な性能低下など）によって、イオン交換樹脂型純水装置と逆浸透膜型純水装置に必要な水質水量が変わること、連続計器でコロイダルシリカを監視するのは困難であることから、最適な運転方法が望まれた。

【0013】

本発明は、原水中の非溶解性シリカに応じて管理される水質制御方法を提供することを課題とする。

【0014】

本発明の一態様は、イオン交換樹脂型純水装置と逆浸透膜型純水装置とを並設したボイラ用水処理装置を用いて原水中の非溶解性シリカに応じて管理される水質制御方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の水質制御方法は、純水を製造する純水製造手段と、該純水製造手段からの純水が補給水として補給され、ボイラ水として貯留される給水タンクと、該給水タンクからのボイラ水が供給されるボイラとを備えるボイラ用水処理システムにおける水質制御方法において、ボイラ水の総シリカ濃度及び補給水のイオン状シリカ濃度を測定し、ボイラ水の総シリカ濃度から補給水の総シリカ濃度を算出し、補給水のイオン状シリカ濃度の測定値と補給水の総シリカ濃度の算出値とから、補給水の懸濁性シリカ濃度とコロイダルシリカ濃度との合計値を算出し、該合計値を管理項目として純水製造手段を制御することを特徴とする。

【0016】

本発明の一態様では、前記純水製造手段は、イオン交換樹脂型純水装置の系列と逆浸透膜型純水装置の系列とがそれぞれ１系列以上、並列に設けられている。

【0017】

本発明の一態様では、前記各系列の純水装置の処理水のイオン状シリカ濃度を測定し、ボイラ水の総シリカ濃度の実測値、及び各純水装置の処理水のイオン状シリカ濃度と各純水装置の流量比率とから、イオン交換樹脂型純水装置の処理水の懸濁性シリカ濃度とコロイダルシリカ濃度を算出し、補給水の懸濁性シリカ濃度及びコロイダルシリカ濃度と、イオン交換樹脂型純水装置の処理水の懸濁性シリカ濃度及びコロイダルシリカ濃度の算出値と、各純水装置の流量比率とから、逆浸透膜型純水装置の処理水のイオン状シリカ濃度の目標値を算出し、この目標値となるように逆浸透膜型純水装置の運転条件を調整する。

【0018】

本発明の一態様では、前記逆浸透膜型純水装置の処理水の総シリカ濃度を調整するために、該逆浸透膜型純水装置の回収率および給水ポンプ圧を調整する。

【0019】

なお、加えてボイラ給水のＣａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｃｌ、ＳＯ_４が２μｇ／Ｌ未満が確保できるよう、ボイラ給水を脱炭酸後、アニオン樹脂カラムおよびカチオン樹脂カラムに通水した水を定期分析し比抵抗の測定値に基づいてボイラの濃縮倍率を調整することが好ましい。

【0020】

本発明の一態様では、補給水のイオン状シリカ濃度の測定データをサーバに蓄積し、ボイラ水のイオン状シリカ濃度に異常数値が発生した際に、その至近数値から現在数値を予想して、イオン交換樹脂型純水装置の処理水中の懸濁性シリカ濃度、コロイダルシリカ濃度を予想する。

【0021】

なお、このとき、逆浸透膜型純水装置の処理水中の懸濁性シリカ濃度、コロイダルシリカ濃度はゼロとみなす。

【0022】

本発明の一態様では、設定したボイラブロー水量ではボイラ水の総シリカ濃度が基準を維持できない場合に、それを維持するための逆浸透膜型純水装置の採水量を計算し、この採水に関わる動力増加量による損失と、ボイラブロー水量を増加させることでボイラ水中の総シリカ濃度が基準値内に維持した場合の水及び／又は熱の損失を比較して配分比率を設定する。

【発明の効果】

【0023】

本発明によると、補給水の総シリカ濃度を一定範囲にすることができ、タービンやボイラ缶内でのシリカ析出を抑制することができる。

【0024】

本発明によると、ボイラ缶内のシリカ析出を抑制することができるので、ボイラブロー水を減らすことができ、熱損失を極力抑えることができる。

【0025】

本発明によると、イオン交換樹脂型純水装置の処理水のイオン状シリカ濃度が低い場合、逆浸透膜型純水装置の処理水総シリカ濃度も同様に低い必要がないため、スケールが析出しない範囲で回収率を上げるか、運転圧を下げるかすることで、トータルコストの抑制することができる。

【0026】

逆浸透膜型純水装置は、処理水の総シリカ濃度が低いことから、本発明によると、イオン交換樹脂型純水装置の再生ないし樹脂交換頻度を減らすことができる。

【0027】

本発明の一態様では、イオン交換樹脂型純水装置の少なくとも１系列を逆浸透膜型純水装置（ｐＨ調整→脱炭酸→ｐＨ調整→逆浸透膜）に置き換えるなどしたとき、イオン交換樹脂型純水装置と逆浸透膜型純水装置とを並列設置したボイラ水用水処理装置において、逆浸透膜型純水装置の負荷は、イオン交換樹脂型純水装置の不足分のみ補うことにより、水と熱と電力のベストマッチングな処理を行うことができる。

【0028】

例えば、ボイラ水の総シリカ濃度が上昇した場合に、イオン交換樹脂による処理が許容をオーバーしたと判断し、各純水装置の運用調整つまり逆浸透膜型純水装置への流量比を多くすることやボイラブロー水量の調整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】実施の形態に係る水質制御方法の説明図である。

【図2】蒸気へのシリカの分配係数図である。

【図3】実験結果を示すグラフである。

【図4】ボイラシステムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、図１を参照して実施の形態について説明する。なお、本実施形態では、イオン交換樹脂型純水装置１１，１２が２系統設けられているが、１又は３以上であってもよい。また、逆浸透膜型純水装置系列が１系列設けられているが、２以上であってもよい。逆浸透膜型純水装置を複数系列設けるときは、（ｐＨ調整→脱炭酸→ｐＨ調整→逆浸透膜）を共通部とし、その下流にて分岐するよう構成することができる。また、逆浸透膜型純水装置系列では、逆浸透膜型純水装置が直列に２段に設置されているが、１段でもよく、３段以上設けられてもよい。

【0031】

この実施の形態では、原水として、市水、工水、井水、回収水等に必要に応じて除濁、除塩素等の前処理を施して得られる水が用いられるが、これに限定されない。

【0032】

原水槽１からの原水は送水ポンプ２０により送水され、途中で配管１３～１５に分岐して逆浸透膜型純水装置系列とイオン交換樹脂型純水装置系列に分配される。このとき調整弁７～９によって流量比率が調整される。

【0033】

逆浸透膜型純水装置系列では配管１５においてｐＨ調整剤添加手段３から酸を添加した後、脱炭酸装置２で脱炭酸処理する。この脱炭酸装置２としては脱炭酸塔や膜脱気装置等を採用することができる。

【0034】

この脱炭酸装置２の給水のｐＨ（ｐＨ計４で検出される。）は４．０～６．０であることが好ましい。前述の如く、脱炭酸装置２では、低ｐＨ条件下で炭酸成分をＣＯ_２ガス形態として除去するため、この点においては、給水のｐＨは低い方が好ましいが、過度にｐＨを下げるとｐＨ調整剤によるイオン負荷（例えば、Ｈ_２ＳＯ_４）が後段のＲＯ装置に負荷されるため、過度にｐＨを低くすると処理水の比抵抗が低くなり好ましくない。また、原水の炭酸成分及びＣａ濃度によっては、ＲＯ膜へのＣａＣＯ_３やＣａＦ_２のスケール付着の問題もあるため、ｐＨ計４で検出されるｐＨが４．０～６．０特に４．５～５．５とするのが好ましい。

【0035】

脱炭酸装置２の処理水は、配管１６においてｐＨ調整剤添加手段５でアルカリを添加し、ｐＨ計６で検出されるｐＨが中性付近（例えば７．０～８．５）となるようにする。この水を、図示しないポンプによって第１逆浸透膜型純水装置２１に供給して脱イオン処理する。

【0036】

第１逆浸透膜型純水装置２１の透過水を送水ポンプ１０で昇圧し、第２逆浸透膜型純水装置２２に供給する。なお、以下、第１、第２逆浸透膜型純水装置２１，２２を第１ＲＯ装置、第２ＲＯ装置ということがある。

【0037】

なお、上記ｐＨ調整剤に用いられる酸としては、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、塩酸（ＨＣｌ）等が好適であり、アルカリとしては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等が好適である。

【0038】

本実施形態では、各ｐＨ調整剤添加手段３，５を各々ｐＨ計４，６の測定結果に連動させてフィードバック制御することにより、所定のｐＨ値となるようにｐＨ調整剤を添加する。

【0039】

各ｐＨ計４，６の測定値と、逆浸透膜型純水装置の処理水の比抵抗を測定する比抵抗計２４の測定値が制御装置２５に入力される。この制御装置２５では、比抵抗値が所定の比抵抗値となっているか監視する。なお、比抵抗の代りに電気伝導度を測定及び監視してもよい。

【0040】

通水諸条件の変動により、最適ｐＨが変動し、比抵抗が低下した場合には、特定のｐＨ調整剤添加箇所においてｐＨ設定値を上下させ、そのｐＨ変動に応じてｐＨ値と比抵抗との関係を調べ、最適の比抵抗が得られるように当該箇所のｐＨ設定を変える信号を出力する。

【0041】

この実施の形態では、２段ＲＯ処理のうち、第１ＲＯ装置２１の濃縮水のうち循環しない排出分は系外へ排出するが、第２ＲＯ装置２２の濃縮水の排出分は、既に第１ＲＯ装置２１によるＲＯ処理で純度が高められたものであるため、水回収率の向上のために、原水槽１に返送する（図示は省略）。

【0042】

イオン交換樹脂型純水装置１１，１２及び第２ＲＯ装置２２からの処理水が配管１７～１９によって混合され取出配管２３から取り出され、ボイラ補給水としてボイラ水が貯留される給水タンクに送水される。

【0043】

また、この実施の形態では、イオン交換樹脂型純水装置１１，１２の処理水、第２ＲＯ装置２２の処理水、及び取出配管２３内の処理水のイオン状シリカ濃度及び流量をそれぞれ測定するようにシリカ計Ｓ及び流量計ＦＩが設置されており、これらのシリカ計Ｓ及び流量計ＦＩの測定データが制御装置２５に入力されている。

【0044】

制御装置２５は、これらのデータと、ボイラ水の総シリカ濃度データとに基づいて、調整弁７～９及び送水ポンプ２０，１０を制御し、取出配管２３から目的の基準値内の総シリカ濃度の処理水を補給水としてボイラ水の給水タンクに供給する。

【0045】

図１の処理水取出配管２３からの処理水は、補給水としてボイラ装置の給水タンクに導入される。ボイラシステムの一例について図４を参照して説明する。。

【0046】

給水タンク４１に対し純水よりなる補給水と、配管５３からの凝縮水（復水）とが導入される。

【0047】

この給水タンク４１内の水がポンプ４２、給水配管４４を介してボイラ４３へ供給されると共に水処理薬剤もポンプ４２の後方で供給される。ただし給水タンク４１からポンプ４２の間で水処理薬剤を供給することもできる。

【0048】

ボイラ４３からブロー配管４６が分岐している。

【0049】

ボイラ４３からの蒸気は、配管４９を介して蒸気需要先たる各種蒸気機器５０に供給される。蒸気機器５０から排出される少なくとも一部の蒸気は、凝縮器５１にて凝縮されて凝縮水となり、配管５３を介して給水タンク４１へ回収される。なお、蒸気機器５０にて蒸気が十分に凝縮するときには、凝縮器５１は省略されてもよい。

【0050】

ブロー配管４６にはイオン状シリカ濃度を測定するようにシリカ計Ｓが設置されており、イオン交換樹脂型純水装置１１，１２及び第２ＲＯ装置２２からの配管１７～１９、および取出配管２３に設置されたシリカ計Ｓと同様にシリカ計Ｓの測定データが制御装置２５に送信されている。

【0051】

上述の通り、給水タンク４１内の水は、ボイラ給水としてボイラ４３に供給される。ボイラ４３で発生した蒸気は、タービン等の蒸気機器５０を通った後、凝縮器５１で凝縮して復水となり、給水タンク４１に戻る。ボイラ４３からは、一定量のブロー水が放出される。従って、補給水中の総シリカ濃度はボイラ水中のシリカ濃度に大きく影響する。

【0052】

本発明では、逆浸透膜型純水装置２１，２２の運転条件を調整することにより、目的の基準値内の総シリカ濃度のボイラ水となる様にボイラ４３に補給水を送ることができる。

【0053】

本実施の形態において、例えば、イオン交換樹脂型純水装置１１，１２から十分に総シリカ濃度の低い処理水が得られる場合は、逆浸透膜型純水装置２１，２２への原水供給量を少なくする。

【0054】

逆にイオン交換樹脂型純水装置１１，１２からの処理水中の総シリカ濃度が高い場合は、逆浸透膜型純水装置２１，２２への原水供給量を増加させ、これによりボイラ水の総シリカ濃度を基準値内（上限値以下）とする。

【0055】

本実施の形態では、ボイラに供給する処理水流量（補給水量）と該補給水中の総シリカ濃度の目標値をボイラ水の状況に応じて決定する。すなわち、ボイラ水の総シリカ濃度を基準値内とするのに必要な逆浸透膜型純水装置２１，２２からの処理水総シリカ濃度および水量を設定する。

【0056】

ボイラ内に持ち込まれた懸濁性シリカ及びコロイダルシリカはイオン状シリカになることから、ボイラ水側にイオン状シリカ濃度の連続測定器を設置して測定することで総シリカ濃度が測定される。図４のように復水があるときは復水のイオン状シリカ濃度をボイラ水の総シリカ濃度から計算する。その水質データや水量比率、ボイラ圧力等のデータから、補給水中の懸濁性シリカ濃度及びコロイダルシリカ濃度とイオン状シリカ濃度の合計つまり総シリカ濃度を算出する。

【0057】

ボイラ水の総シリカ濃度（＝イオン状シリカ濃度）と補給水のイオン状シリカ濃度をシリカ計などの連続測定器、または手分析で測定して測定データをサーバに蓄積し、ボイラ水の総シリカ濃度とボイラ圧力、ドレン回収率、ブロー率から補給水の総シリカ濃度（イオン状シリカ濃度、懸濁性シリカ濃度及びコロイダルシリカ濃度の和）を求め、これと補給水中のイオン状シリカ濃度の測定値から、下記式（１），（２）により補給水中の懸濁性シリカ濃度及びコロイダルシリカ濃度を予測値として求める。

【0058】

Ｃｔ＝Ｘ＊（（ｂ＋α（１－ｂ）） ………（１）
Ｃｔ＝Ｄｓ＊ｒ＋（Ｍｓ＋Ｍｃ）＊（１－ｒ） ………（２）
但し Ｍｃ：補給水中の懸濁性シリカ濃度とコロイダルシリカ濃度
Ｘ ：ボイラ水中のイオン状シリカ濃度（＝総シリカ濃度）（実測）
Ｄｓ：復水中のイオン状シリカ濃度（＝Ｘ＊α）
Ｍｓ：補給水中のイオン状シリカ濃度（実測）
Ｃｔ：給水中のイオン状シリカ濃度と懸濁性シリカ濃度とコロイダルシリカ濃度の和（＝総シリカ濃度）
α ：シリカの揮発度（分配比 図２参照）
ｂ ：ブロー率（＝Ｂ／Ｍ，０≦ｂ≦１）。ただし、Ｂ：ブロー量（ｔ／ｈ）、Ｍ：給水量（ｔ／ｈ）
ｒ ：復水回収率＝蒸気復水の給水への回収量（ｔ／ｈ）／給水量（ｔ／ｈ）

【0059】

前述の通り、この実施の形態では、逆浸透膜型純水装置２１，２２の運転条件を調整する。例えば、イオン交換樹脂型純水装置（以下、ＩＥと記載することがある。）１１，１２で十分に総シリカ濃度が低減される場合は逆浸透膜型純水装置２１，２２の負荷は下げて運転し、一方、ボイラ水のイオン状シリカ濃度（＝総シリカ濃度）に異常数値が発生し
た、つまり基準値（上限値）を超えた場合は、イオン交換樹脂型純水装置１１，１２ではシリカ濃度の低減が不十分と判断し、逆浸透膜型純水装置２１，２２の負荷を上げて運転することになる。

【0060】

このとき、逆浸透膜型純水装置２１，２２の処理水の総シリカ濃度および水量をどの程度にすれば、ボイラ水の総シリカ濃度が基準値内に収まるか求める必要がある。

【0061】

本実施の形態では、ボイラ水の総シリカ濃度の実測値と、イオン交換樹脂型純水装置と逆浸透膜型純水装置の各処理水に設置したイオン状シリカ濃度の連続計器データと、各純水装置の流量比率とから、イオン交換樹脂型純水装置の処理水のコロイダルシリカ濃度を算出し、逆浸透膜型純水装置の処理水におけるイオン状シリカ濃度の条件を算出する。なお、併用する逆浸透膜型純水装置からの懸濁性シリカ濃度とコロイダルシリカ濃度は０として計算する。

【0062】

・イオン交換純水装置の総シリカ濃度：
Ｔ－ＳｉＯ_２ＩＥ
＝[ＳｉＯ_２濃度(イオン状)(実測)]＋ＳｉＯ_２濃度(懸濁・コロイダル)]
・逆浸透膜型純水装置の総シリカ濃度：
Ｔ－ＳｉＯ_２ＲＯ
＝[ＳｉＯ_２濃度(イオン状)(実測)]＋[ＳｉＯ_２濃度(懸濁・コロイダル)]
＝ＳｉＯ_２濃度(イオン状)(実測)]
・イオン交換純水装置の系列の総流量の、補給水流量に対する比：β
・逆浸透膜型純水装置の系列の総流量の、補給水流量に対する比：１－β
とすると、逆浸透膜型純水装置の処理水の総シリカ濃度の設定値は以下の式で求めることができる。

【0063】

｛Ｔ－ＳｉＯ_２ＲＯ×（１－β）＋Ｔ－ＳｉＯ_２ＩＥ×β｝×ｆ（ボイラ圧、ブロー率、ドレン回収率、給水量、復水のイオン状シリカ濃度実測）≦（ボイラ水の総シリカ濃度基準値）

【実施例0064】

図１に示す純水製造システムが下記の通常運転状態で運転されている場合において、処理水質が後述のように悪化したときの逆浸透膜型純水装置の運転条件変更例を説明する。

【0065】

［通常運転状態］
イオン交換純水装置処理水：イオン状シリカ濃度０．０２ｐｐｍ以下、採水量１００ｔ／ｈ
逆浸透膜型純水装置処理水：イオン状シリカ濃度０．０２ｐｐｍ以下、採水量３０ｔ／ｈ
ボイラ水：総シリカ濃度０．２ｐｐｍ

【0066】

［水質悪化時］
イオン交換純水装置処理水：イオン状シリカ濃度０．０２ｐｐｍ以下、採水量１００ｔ／ｈ
逆浸透膜型純水装置処理水：イオン状シリカ濃度０．０２ｐｐｍ以下、採水量３０ｔ／ｈ
ボイラ水：総シリカ濃度０．６ｐｐｍ

【0067】

＜純水製造装置からの補給水の総シリカ濃度の目標値の変更＞
ボイラ水の水質の測定データをサーバに取り込み、流量配分と水質とボイラ圧力とボイラブロー水量、給水量、復水回収量とからイオン交換樹脂純水装置の懸濁性シリカ濃度とコロイダルシリカ濃度の合算値を予想して、ボイラ水中の総シリカ濃度の目標値を演算して、これが基準値を満たす最小の逆浸透膜型純水装置への採水量を予想して運用した。

【0068】

［変更後の条件］
イオン交換純水装置処理水：イオン状シリカ濃度０．０２ｐｐｍ以下、採水量３０ｔ／ｈ
逆浸透膜型純水装置処理水：イオン状シリカ濃度０．０２ｐｐｍ以下、採水量１００ｔ／ｈ
ボイラ水：総シリカ濃度０．２ｐｐｍ

【0069】

この実施例で用いたＲＯ装置に総シリカ濃度４３ｍｇ／Ｌの給水を供給したときの給水圧力とシリカ除去率の関係を図３に示す。図３の通り、運転圧によりシリカ除去率が変化する。

【符号の説明】

【0070】

１ 原水槽
２ 脱炭酸装置
１１，１２ イオン交換樹脂型純水装置
２１，２２ 逆浸透膜型純水装置（ＲＯ装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】