冷却塔(クーリングタワー)の濃縮を防ぐ方法について

こんにちは、「技術と安心のサプライヤー」セールスエンジの杉山です。

 

冷却塔(クーリングタワー)の濃縮を防止するには、どうしたらいいのでしょうか?

 

冷却塔(クーリングタワー)で使用する冷却水は、循環しながら使っているうちに水が濃縮し水質が悪化していきます。冷却水トラブルを引き起こす一番の原因が、水の濃縮です。

 

水の濃縮とは何なのか?水の濃縮を防止する方法は?詳しくお答えします。

 

水の濃縮とは?

水には透明でも、目には見えない様々な不純物(ミネラル成分=カルシウム、マグネシム、シリカなど)が溶けています。水の濃縮とは、水分が蒸発してミネラル成分など不純物の濃度が濃くなることを言います。

 

分かりやすくたとえると。

 

みそ汁を火にかけて煮詰めると、みそ汁がどんどん濃くなっていき、みそ辛くなります。これは、水分だけが蒸発して、みその成分だけが残る。

 

みそ汁の濃縮」です。

 

冷却塔(クーリングタワー)で循環する冷却水も、「みそ汁の濃縮」と同じ現象が起きています。

 

冷却水の水温を下げる仕組みは、クーリングタワー内で水をシャワー状に散水し、冷却ファンで吸い込む風を水にあてて蒸発させ「気化熱」によって、冷却水の水温を下げています。そうして冷やされた水は、設備へと送られ、熱を奪い水温が上がりクーリングタワーへと戻ってきてます。冷却水は、常に冷えたり温まったりを繰り返しています。

 

水は蒸発を繰り返しますが、水に含まれたミネラル分は、水の中にそのまま残り蓄積されていきます。

 

これを、水の濃縮と呼びます。

 

クーリングタワーが、水を蒸発させているのは、普段わかりずらいのですが、雨の日など湿度が高い時に、冷却塔から白い煙がもうもうと出ている事があります。あの白い煙は、冷却塔(クーリングタワー)が水を蒸発させている水蒸気です。

 

水の濃縮がすすむと、水の中に溶けていたミネラル成分(カルシウム・マグネシウム・シリカなど)の不純物が、飽和状態となりスケール化し固まってきます。さらには、塩分も濃縮によって濃度が高くなるため腐食を引き起こします。外気とともに吸い込まれた埃なども、冷却水にスラッジが汚泥として堆積していきます。

 

また、藻や細菌、レジオネラ属菌なども濃縮によって、増殖していき衛生上のトラブルを引き起こします。

 

では、冷却塔(クーリングタワー)で起こる濃縮は、どうすれば防止できるのか?

 

水の濃縮を防ぐためには、古くなった冷却水を排水し、新しい水と入れ替える必要があります。大きく分けて、3っのブローダウン方法がありますのでご紹介します。

 

連続ブローダウン

冷却塔の手動補給水バルブを開けておいて、連続的に水を給水する方法です。

 

簡単に言うと、水の垂れ流しです。

 

給水バルブを開けるだけなので、簡単に濃縮防止ができます。配管工事などのイニシャルコストが掛からない代わりに、ランニングコストで水の使用量が多くなります。

 

連続ブローダウンは、以下の場合で有効です。

  • 井戸水などで水を無限に使用できる
  • 工業用水の契約単価が安い事業所

 

強制ブローダウン

冷却塔(クーリングタワー)の下部水槽に設けられた強制ブロー装置より、一定量の冷却水を排水させる方法です。

 

ブローダウンの量は、冷却水の循環量に対し約0.5%を排水し、新しい水と入れ入れ替えてください。循環量は、クーリングタワーの銘板に記載されてますので、ご確認ください。

 

例として、循環水量が40m3/hrの場合、×0.5%で、時間あたり200L/hr(ドラム缶1本分)を排水し続けなければなりません。チョロチョロと水を捨てる程度です。

 

そこで、丸形冷却塔の場合、オーバーフロー配管が立ち上がっている機種がありますので、そこに”じょうご“を取り付けます。100円均一に売ってある三角形のじょうごです。

 

冷却塔強制ブロー装置

 

オーバーフロー配管口が大きくなりますので、上から散水される冷却水が、ほどよく”じょうご”に入り排水され濃縮防止となります。ただし、対応できるのは丸形のクーリングタワーです。角形クーリングタワーは、上から水が降ってこないので、じょうろではブローダウンができません。

 

下記のクーリングタワーメーカーは、初めから強制ブローダウン装置が付いています。取扱説明書にそってブロー量の調整を行ってください。

  • 荏原シンワ
  • 日本スピンドル
  • 日立アプライアンス

 

自動ブローダウン

自動ブロー装置を設置し、水の中の不純物が増えると電気が通りやすくなる性質を利用し自動でブローダウンを行う方法です。

 

電気伝導率(汚れ度)センサーで冷却水を測定し数値が上がると自動で給水バルブを開き、水を補給し新しい水と入れ替えます。水が汚れた時だけ自動で排水しますので、節水できるメリットがあります。特に、水代が高い地域にはおススメです。

 

写真は、冷却水処理剤のタンクと自動ブロー装置がセットになった、冷却水管理システムです。

自動ブロー装置

 

右の青い部分が、自動ブロー装置です。この先につながった電気伝導率センサーによって、数値を連続測定します。

自動ブロー装置

 

冷却塔(クーリングタワー)の補給水配管を分岐させて、自動ブロー弁を取り付けます。

 

水色の部分が、自動ブロー弁(電動弁)です。ウオーターハンマーを考慮し、モータ駆動のボールバルブを使用します。

 

自動ブロー弁は濃縮が高くなった時に、自動で開き給水します。水が入れ替わり電気伝導率センサーの数値が下がったら、バルブは閉じられます。

ブロー弁

 

まとめ

冷却塔(クーリングタワー)は常に水を蒸発させ濃縮しています。冷却水の濃縮を防ぎ、スケール障害や腐食、スライムの増殖を起こさないためには、ブローダウンによる新しい水との入替が必要です。水質管理を行うことで設備トラブルも減少します。

 

  • 冷却水が冷えずに、
    設備がしょっちゅう停止する…
  • 藻やヘドロが詰まって、
    冷却水が流れない…
  • うちの冷却水の水質は、
    排水しても大丈夫なんだろうか…
  • 冷却塔の充填材交換が
    高すぎて予算がない…

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