Vol.07「スケール障害で配管が詰まり設備停止に」化学洗浄と水質管理でトラブルゼロに！

2022.12.02

配管にスケール（水垢）が付着し閉塞したため、冷却水が流れなくなったトラブルをスケール化学洗浄で、改善した事例をご紹介いたします。

お客様からの相談内容

配管がスケールによって詰まり、冷却水の流れが滞り、結果的に水量が減少しました。このため、流量低下のエラーが発生し、設備が停止する問題が発生しました。お客様からはこの問題の改善についての相談を受けました。

電気炉の冷却用として冷却水を使用されていました。炉内は数千度にもなる設備のため、冷却水が流れなくなると破損してしまいます。

詰まっていると思われる配管を外して内部を見ると、カルシウムやマグネシウム、シリカなどのスケール（水あか）がびっしりと付着しており管内が細くなり閉塞した状態で、冷却水の流れが悪くなっていました。冷却水も過剰濃縮しておりスケール障害が起きやすい水質状態でした。

配管にスケール（水垢）が付着しやすい箇所は、流速が遅い部分や、エルボなど水の滞留が起こる箇所で固化しやすい傾向にあります。

配管にスケールが付着した原因は、冷却水の濃縮にあります。

冷却塔（クーリングタワー）では、冷却水に風を当てて水を冷やします。水は蒸発する際に熱を奪うことで冷却水の水温が下がります。真水だけが蒸発し、水に含まれたカルシウムやマグネシウム、シリカなど不純物は濃度が高くなります。この現象を、水の濃縮と言います。

濃縮が進み、水の中で不純物が過飽和状態になると水に溶けきれずスケールとなって付着していきます。

こちらでは、冷却水の入れ替えを行われておらず、過剰濃縮の状態で使い続けられていました。濃縮は、新しい水と入れ替えることで不純物濃度が下がるので、スケール障害の予防になります。

固着したスケールを採取し、スケール分析をおこない成分を特定することにしました。分析によりスケールの成分は、ほとんどがカルシウム成分であり、炭酸カルシウムスケールだということが判明しました。

スケールの成分を分析すると、固着したスケールが炭酸カルシウムだと判りましたので、スケールの成分にあわせ洗浄液を選定しスケール洗浄をご提案いたしました。

テスト的にスケールが付着した配管を化学洗浄液に浸透させて、スケールが溶解するかを見て洗浄液の選定を行いました。

溶解する状況から洗浄時間を決定していきます。洗浄時間が長すぎると、配管や設備で使用されている金属（鉄や銅）を腐食させてしまいますので、洗浄時間の見極めはとても重要です。スケールが付着していない状態で、いつまでも洗浄液を循環していると、金属が腐食し設備を破損させてしまいます。

※食品製造用水および飲料用水でご使用の配管については対応いたしておりませんのでご了承ください。

カルシウム系スケール（硬度スケール）洗浄剤
塩酸(Hcl)主体で濃度は10%以下（劇物の指定範囲外）の洗浄剤、カルシウム主体のスケールは比較的容易に溶解できます。

シリカ系スケール洗浄剤
フッ化水素酸(HF)（毒物に該当）を添加した洗浄剤、シリカはガラスの原料となる物質でもあり、シリカ主体のスケールは、かなり硬質なため塩酸では溶解できません。

有機物（スライム）主体のスケール洗浄剤
過酸化水素(H2O2)（濃度35%※劇物に該当）の洗浄剤、濃度10%以下に希釈し使用します。細菌や藻などスライム類の繁殖を酸化分解します。過酸化水素の濃度が薄いものはオキシードル消毒液です。洗浄後は、過酸化酸素分解剤を添加し、残留過酸化水素を水と酸素に分解し無害化します。

対象機器の冷却水入口と出口の配管に、洗浄用循環ポンプのホースを接続します。洗浄液は同じ流れ方向で循環させます。
最初に、ポンプで水が流れるか確認します。スケールによって閉塞されている場合、洗浄剤の循環ができないため、洗浄は行えません。少しでも水が流れるようにします。詰まっていて水が流れない場合は、通常の給水側から排水側へと循環させます。逆方向からの循環で堆積物が排出される場合があります。
洗浄剤を投入し、30分から数時間循環させます。洗浄液が反応し、循環水が濁り始めます。泡立ちが多い場合は、ポンプがエアを吸引している可能性があるため、消泡剤を投入します。
洗浄が完了したら、中和剤を追加して洗浄液を中和処理します。
排水しながら、きれいな水と入れ替え防錆剤を添加し、数分間循環させます。
洗浄廃液は排水し、産業廃棄物として適切に処理します。
配管を元の状態に復旧し、洗浄作業は完了です。

写真は、洗浄ポンプにホースが接続された状態です。