JP2003202101A - 石炭焚きボイラの管外面腐食疲労き裂の防止方法及び損傷診断方法 - Google Patents
石炭焚きボイラの管外面腐食疲労き裂の防止方法及び損傷診断方法Info
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Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 石炭焚きボイラの水壁管及び伝熱管外面から
の腐食疲労を効果的に防止したり、その損傷度を高精度
に予測する技術を提供すること。 【解決手段】 繰返しの熱応力が作用し、水に溶解した
場合酸性を示す石炭灰が付着堆積したボイラの水壁管な
どの部位に、ボイラ運転停止期間が所定日数（たとえば
４日）以上であるときに、運転停止後、管温度が所定値
（たとえば、５０℃）以下に低下したら、又は湿度が所
定値（たとえば８０％以上）以上になったら、アミン化
合物などからなる硫酸腐食抑制剤入り液を散布する。ま
た、石炭焚きボイラ伝熱管外面の腐食疲労き裂の発生、
進展及び管の寿命を付着石炭灰水溶液のｐＨ、分解しや
すい硫酸塩の濃度、未燃炭素、運転停止時の相対湿度、
運転停止日数、所定の振幅値以上の応力が発生する繰返
し数に基づく関数で予測する。
の腐食疲労を効果的に防止したり、その損傷度を高精度
に予測する技術を提供すること。 【解決手段】 繰返しの熱応力が作用し、水に溶解した
場合酸性を示す石炭灰が付着堆積したボイラの水壁管な
どの部位に、ボイラ運転停止期間が所定日数（たとえば
４日）以上であるときに、運転停止後、管温度が所定値
（たとえば、５０℃）以下に低下したら、又は湿度が所
定値（たとえば８０％以上）以上になったら、アミン化
合物などからなる硫酸腐食抑制剤入り液を散布する。ま
た、石炭焚きボイラ伝熱管外面の腐食疲労き裂の発生、
進展及び管の寿命を付着石炭灰水溶液のｐＨ、分解しや
すい硫酸塩の濃度、未燃炭素、運転停止時の相対湿度、
運転停止日数、所定の振幅値以上の応力が発生する繰返
し数に基づく関数で予測する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は火力発電システムに関わ
り、特に石炭焚きボイラの管外面からの腐食疲労き裂を
効果的に防止したり、材料損傷度を評価して、ボイラ管
外面腐食疲労き裂の防止方法及び損傷診断方法に関す
る。
り、特に石炭焚きボイラの管外面からの腐食疲労き裂を
効果的に防止したり、材料損傷度を評価して、ボイラ管
外面腐食疲労き裂の防止方法及び損傷診断方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】石炭を燃料にしている石炭焚きボイラ
は、国内火力発電設備の約２０％であり、貯蔵量、燃料
費の点から今後も増加していくと考えられる。
は、国内火力発電設備の約２０％であり、貯蔵量、燃料
費の点から今後も増加していくと考えられる。
【０００３】一般的な石炭焚きボイラでの炉内堆積灰
は、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3)、酸化鉄
(Ｆｅ2Ｏ3)を主成分としており、これ以外に硫黄分によ
る酸性成分と、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ等のアルカリ成分
を含むが、一般的にはアルカリ成分の方が多く含まれ
る。従って、その水溶液はアルカリ性を示し、ボイラ運
転停止時に、たとえ湿潤条件になっても腐食が生じるこ
とは少ない。
は、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3)、酸化鉄
(Ｆｅ2Ｏ3)を主成分としており、これ以外に硫黄分によ
る酸性成分と、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ等のアルカリ成分
を含むが、一般的にはアルカリ成分の方が多く含まれ
る。従って、その水溶液はアルカリ性を示し、ボイラ運
転停止時に、たとえ湿潤条件になっても腐食が生じるこ
とは少ない。
【０００４】しかしながら、炭種、その採取位置、燃焼
条件などによってはアルカリ成分が少ない場合があり、
この場合には酸性の石炭灰がボイラ内に堆積し、湿潤化
時の腐食とボイラの運転停止時の熱応力の繰返しが重畳
すると、ボイラ内に設置された水壁管、蒸発水管（伝熱
管）などの管外面側から腐食疲労き裂が発生し、管を損
傷させることがある。単なるボイラの運転を停止した時
の熱応力の繰返しでは、数千回の寿命のものが酸性灰の
堆積と水分の供給により疲労寿命が１／２０以下に低下
することがある。
条件などによってはアルカリ成分が少ない場合があり、
この場合には酸性の石炭灰がボイラ内に堆積し、湿潤化
時の腐食とボイラの運転停止時の熱応力の繰返しが重畳
すると、ボイラ内に設置された水壁管、蒸発水管（伝熱
管）などの管外面側から腐食疲労き裂が発生し、管を損
傷させることがある。単なるボイラの運転を停止した時
の熱応力の繰返しでは、数千回の寿命のものが酸性灰の
堆積と水分の供給により疲労寿命が１／２０以下に低下
することがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】こうした湿潤酸性石炭
灰による腐食と熱疲労が組合わされたボイラ水壁管など
の管外面腐食疲労を防止する方法として、環境面からは
下記のことが考えられる。１）湿潤条件になると予想さ
れるボイラ運転停止時毎に堆積灰を除去、洗浄する。
２）灰の腐食性を低減するため、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎ
ａ2ＣＯ3、Ｎａ3ＰＯ4などのアルカリ性水溶液を堆積灰
に散布し、灰の水溶液をアルカリ化する。３）ボイラ運
転停止時の湿潤化や水分供給をさけるため、数日以上の
運転停止時には腐食が進行するおそれがあるため、常時
５０℃以上に高温保持、乾燥空気の連続供給又は窒素封
入を実施する。
灰による腐食と熱疲労が組合わされたボイラ水壁管など
の管外面腐食疲労を防止する方法として、環境面からは
下記のことが考えられる。１）湿潤条件になると予想さ
れるボイラ運転停止時毎に堆積灰を除去、洗浄する。
２）灰の腐食性を低減するため、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎ
ａ2ＣＯ3、Ｎａ3ＰＯ4などのアルカリ性水溶液を堆積灰
に散布し、灰の水溶液をアルカリ化する。３）ボイラ運
転停止時の湿潤化や水分供給をさけるため、数日以上の
運転停止時には腐食が進行するおそれがあるため、常時
５０℃以上に高温保持、乾燥空気の連続供給又は窒素封
入を実施する。
【０００６】しかしながら、１）の方法は、過酷な作業
を煩雑に行う必要がある。２）の方法は、アルカリ化す
ることにより灰が固着し、清掃除去できなくなる。３）
の方法は、経済性及び施工性の問題があり、定期検査時
等工事者が出入りする場合には採用できないなどの問題
点がある。
を煩雑に行う必要がある。２）の方法は、アルカリ化す
ることにより灰が固着し、清掃除去できなくなる。３）
の方法は、経済性及び施工性の問題があり、定期検査時
等工事者が出入りする場合には採用できないなどの問題
点がある。
【０００７】ボイラの管外面腐食疲労のもう一つの要因
である熱応力低減策があるが、３００〜４００℃の高温
高圧水を取扱う水壁管において、装置全体の温度差を数
十度以下に低減することは工業的に困難であり、更に管
に付設される金物等との温度差は避けられないので、熱
応力を低減することは現実的でないことが多い。
である熱応力低減策があるが、３００〜４００℃の高温
高圧水を取扱う水壁管において、装置全体の温度差を数
十度以下に低減することは工業的に困難であり、更に管
に付設される金物等との温度差は避けられないので、熱
応力を低減することは現実的でないことが多い。
【０００８】ボイラ水壁管の管外面腐食疲労は、繰返し
熱応力条件、腐食環境条件、構造条件及び材料条件の影
響を受け、一義的に評価診断できない問題点を抱えてお
り、ボイラの運転時間、運転停止回数、使用石炭種、当
該構造等からは損傷度を予測したり、取替え部位を想定
することは困難な状況にある。
熱応力条件、腐食環境条件、構造条件及び材料条件の影
響を受け、一義的に評価診断できない問題点を抱えてお
り、ボイラの運転時間、運転停止回数、使用石炭種、当
該構造等からは損傷度を予測したり、取替え部位を想定
することは困難な状況にある。
【０００９】本発明の課題は、従来技術の問題点を解決
し、石炭焚きボイラの水壁管及び伝熱管外面からの腐食
疲労を効果的に防止したり、その損傷度を高精度に予測
する技術を提供することにある。
し、石炭焚きボイラの水壁管及び伝熱管外面からの腐食
疲労を効果的に防止したり、その損傷度を高精度に予測
する技術を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、下
記の方法を採用することにより解決できる。 （１）繰返しの熱応力が作用し、水に溶解した場合酸性
を示す石炭灰が付着堆積した石炭焚きボイラの水壁管及
び伝熱管外面の部位に、ボイラ運転停止期間が所定日数
（たとえば、４日）以上であるときに、ボイラ運転停止
後、管温度が所定値（たとえば、５０℃）以下に低下し
たらアミン化合物などからなる硫酸腐食抑制剤入り液を
散布する。 （２）繰返しの熱応力が作用し、水に溶解した場合に酸
性を示す石炭灰が付着堆積した石炭焚きボイラの水壁管
及び伝熱管外面の部位に、湿度測定装置、アミン化合物
などからなる硫酸腐食抑制剤入り溶液散布装置を設置
し、ボイラ運転停止中に当該部位の湿度が所定値（たと
えば８０％以上）以上になったら、アミン化合物硫酸腐
食抑制剤入り溶液を自動散布する。 （３）石炭焚きボイラ伝熱管外面の腐食疲労き裂の発
生、進展及び管の寿命は、付着石炭灰水溶液のｐＨ、灰
中の未燃炭素量、ボイラ運転停止時の相対湿度（湿潤条
件、湿潤時間など）、ボイラ運転停止日数（運転停止回
数）、及び所定の振幅値以上の応力が発生する繰返し数
に基づく関数で評価、算定することにより材料損傷度を
予測したり、取替え範囲や取替え時期を設定する。この
とき、分解しやすい硫酸塩の濃度を勘案しても良い。
記の方法を採用することにより解決できる。 （１）繰返しの熱応力が作用し、水に溶解した場合酸性
を示す石炭灰が付着堆積した石炭焚きボイラの水壁管及
び伝熱管外面の部位に、ボイラ運転停止期間が所定日数
（たとえば、４日）以上であるときに、ボイラ運転停止
後、管温度が所定値（たとえば、５０℃）以下に低下し
たらアミン化合物などからなる硫酸腐食抑制剤入り液を
散布する。 （２）繰返しの熱応力が作用し、水に溶解した場合に酸
性を示す石炭灰が付着堆積した石炭焚きボイラの水壁管
及び伝熱管外面の部位に、湿度測定装置、アミン化合物
などからなる硫酸腐食抑制剤入り溶液散布装置を設置
し、ボイラ運転停止中に当該部位の湿度が所定値（たと
えば８０％以上）以上になったら、アミン化合物硫酸腐
食抑制剤入り溶液を自動散布する。 （３）石炭焚きボイラ伝熱管外面の腐食疲労き裂の発
生、進展及び管の寿命は、付着石炭灰水溶液のｐＨ、灰
中の未燃炭素量、ボイラ運転停止時の相対湿度（湿潤条
件、湿潤時間など）、ボイラ運転停止日数（運転停止回
数）、及び所定の振幅値以上の応力が発生する繰返し数
に基づく関数で評価、算定することにより材料損傷度を
予測したり、取替え範囲や取替え時期を設定する。この
とき、分解しやすい硫酸塩の濃度を勘案しても良い。
【００１１】
【作用】本発明者らの調査、検討の結果、石炭焚きボイ
ラの管外面側腐食疲労は、ボイラ運転停止時の酸性湿
潤灰による腐食、ボイラ運転時の腐食生成物の酸化ス
ケール化、ボイラ運転停止時の熱応力による腐食生成
物酸化スケールの割れ、ボイラ運転停止時の酸性湿潤
灰による酸化スケール割れ部の腐食の繰返しにより、発
生進展していることが明らかになっている。図４に、管
外面腐食疲労の発生進展モデル図を示す。
ラの管外面側腐食疲労は、ボイラ運転停止時の酸性湿
潤灰による腐食、ボイラ運転時の腐食生成物の酸化ス
ケール化、ボイラ運転停止時の熱応力による腐食生成
物酸化スケールの割れ、ボイラ運転停止時の酸性湿潤
灰による酸化スケール割れ部の腐食の繰返しにより、発
生進展していることが明らかになっている。図４に、管
外面腐食疲労の発生進展モデル図を示す。
【００１２】これらのモデルから、腐食疲労き裂の発生
及び進展を支配する影響因子は、付着石炭灰の腐食性
(水溶液のｐＨ、腐食成分の存在など)、ボイラ運転停止
時の湿潤条件及び湿潤時間、ボイラ運転停止時の発生熱
応力振幅とこれらの繰返し数であるといえる。
及び進展を支配する影響因子は、付着石炭灰の腐食性
(水溶液のｐＨ、腐食成分の存在など)、ボイラ運転停止
時の湿潤条件及び湿潤時間、ボイラ運転停止時の発生熱
応力振幅とこれらの繰返し数であるといえる。
【００１３】従って腐食疲労はボイラ運転停止時の腐食
によって寿命低下しているため、ボイラ運転停止時の腐
食を抑制又は停止すれば腐食疲労は防止できることにな
る。
によって寿命低下しているため、ボイラ運転停止時の腐
食を抑制又は停止すれば腐食疲労は防止できることにな
る。
【００１４】図５は、各所から採取した石炭灰の湿潤時
の腐食速度を灰の水溶液(１％溶液)のｐＨで整理したも
のである。前述したように、石炭灰の水溶液は、全てア
ルカリ性ではなく、中性から酸性を示すものがあり、１
％溶液のｐＨが９以下の石炭灰は相当高い腐食性を有し
ている。中性から酸性灰において、水溶液が同じｐＨを
示す石炭灰においても湿潤腐食速度に大きな差がある。
本発明者らの調査の結果、これは、灰中の未燃炭素(Ｃ)
量や硫酸塩濃度によることが確認されている。
の腐食速度を灰の水溶液(１％溶液)のｐＨで整理したも
のである。前述したように、石炭灰の水溶液は、全てア
ルカリ性ではなく、中性から酸性を示すものがあり、１
％溶液のｐＨが９以下の石炭灰は相当高い腐食性を有し
ている。中性から酸性灰において、水溶液が同じｐＨを
示す石炭灰においても湿潤腐食速度に大きな差がある。
本発明者らの調査の結果、これは、灰中の未燃炭素(Ｃ)
量や硫酸塩濃度によることが確認されている。
【００１５】図６は、酸性石炭灰による湿潤腐食に及ぼ
す添加剤の影響を示す。アルカリ性剤(ここでは、Ｎａ2
ＣＯ3又はＮａ3ＰＯ4で実験)を添加し、水溶液のｐＨを
１０以上にすることにより腐食は抑制できるが、前述し
たように灰中の金属イオン(鉄イオンなど)が固化し、除
去が困難になるため採用しがたい。硫酸腐食の抑制剤
(カチオン性アミン：ここでは飽和直鎖第二アミン(ＣＨ
3-(ＣＨ2)n-ＮＨ-Ｒ)及びチオ尿素(ＲＮＨＣＳＮＮ
Ｈ2))を添加した灰は、腐食が少なくなっている。カチ
オン性アミンとしては、上述したものの他に飽和直鎖第
一アミン（ＣＨ3（ＣＨ2）nＮＨ2）、飽和直鎖第三アミ
ン（ＣＨ3（ＣＨ2）nＮＲ1Ｒ2）、飽和脂肪属環状アミ
ン、芳香族アミン、フラン類、ピロール類、ピリジン
類、キノリン類、ベンゾチアゾール類などがある。
す添加剤の影響を示す。アルカリ性剤(ここでは、Ｎａ2
ＣＯ3又はＮａ3ＰＯ4で実験)を添加し、水溶液のｐＨを
１０以上にすることにより腐食は抑制できるが、前述し
たように灰中の金属イオン(鉄イオンなど)が固化し、除
去が困難になるため採用しがたい。硫酸腐食の抑制剤
(カチオン性アミン：ここでは飽和直鎖第二アミン(ＣＨ
3-(ＣＨ2)n-ＮＨ-Ｒ)及びチオ尿素(ＲＮＨＣＳＮＮ
Ｈ2))を添加した灰は、腐食が少なくなっている。カチ
オン性アミンとしては、上述したものの他に飽和直鎖第
一アミン（ＣＨ3（ＣＨ2）nＮＨ2）、飽和直鎖第三アミ
ン（ＣＨ3（ＣＨ2）nＮＲ1Ｒ2）、飽和脂肪属環状アミ
ン、芳香族アミン、フラン類、ピロール類、ピリジン
類、キノリン類、ベンゾチアゾール類などがある。
【００１６】添加するカチオン性アミンの濃度は、付着
石炭灰の性状(水溶液にした場合のｐＨ、ＳＯ4濃度、未
燃炭素等)の濃度に依存するが、０．０１〜０．０３％
濃度が一般的である。
石炭灰の性状(水溶液にした場合のｐＨ、ＳＯ4濃度、未
燃炭素等)の濃度に依存するが、０．０１〜０．０３％
濃度が一般的である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面と共に説明する。 実施例１ 図１は、本発明になる石炭焚きボイラの管外面腐食疲労
き裂の防止法の一実施例である。当該ボイラは、ボイラ
火炉水壁管１、バーナ２、吊下げ型過熱器又は再熱器
３、横置き型過熱器又は再熱器４、節炭器５、空気予熱
器（ＡＨ）６、及びガス再循環ファン７等で構成され
る。酸性の石炭灰が堆積しやすく且つボイラ運転停止時
に熱応力が集中する天井壁の上部に設けられるペントハ
ウス内の火炉水壁、天井壁を貫通する、特にコーナ部に
希硫酸腐食抑制剤を散布し得る装置（希硫酸腐食抑制剤
調整タンク８、ポンプ９，希硫酸腐食抑制剤散布装置
（スプレ）１０）を設置し、さらにペントハウス内の雰
囲気の温度を測定する温度計１１とポンプ制御装置１２
とが設けられている。
図面と共に説明する。 実施例１ 図１は、本発明になる石炭焚きボイラの管外面腐食疲労
き裂の防止法の一実施例である。当該ボイラは、ボイラ
火炉水壁管１、バーナ２、吊下げ型過熱器又は再熱器
３、横置き型過熱器又は再熱器４、節炭器５、空気予熱
器（ＡＨ）６、及びガス再循環ファン７等で構成され
る。酸性の石炭灰が堆積しやすく且つボイラ運転停止時
に熱応力が集中する天井壁の上部に設けられるペントハ
ウス内の火炉水壁、天井壁を貫通する、特にコーナ部に
希硫酸腐食抑制剤を散布し得る装置（希硫酸腐食抑制剤
調整タンク８、ポンプ９，希硫酸腐食抑制剤散布装置
（スプレ）１０）を設置し、さらにペントハウス内の雰
囲気の温度を測定する温度計１１とポンプ制御装置１２
とが設けられている。
【００１８】なお、直接火炉水壁の貫通部の管表面メタ
ル温度を測定しても良いが、ボイラ運転停止課程に入っ
ており、雰囲気温度の測定でもよい。定期検査等数日
（通常４日）以上の運転停止がある場合、運転停止後雰
囲気温度が５０℃以下に低下したら、カチオン性アミン
等の希硫酸腐食抑制剤を散布するようにしたものであ
る。散布する腐食抑制剤の濃度は、前述したように、
０．０１〜０．０３％が一つの目安であり、その量は、
付着灰の量の１／１０〜等量が適正である。
ル温度を測定しても良いが、ボイラ運転停止課程に入っ
ており、雰囲気温度の測定でもよい。定期検査等数日
（通常４日）以上の運転停止がある場合、運転停止後雰
囲気温度が５０℃以下に低下したら、カチオン性アミン
等の希硫酸腐食抑制剤を散布するようにしたものであ
る。散布する腐食抑制剤の濃度は、前述したように、
０．０１〜０．０３％が一つの目安であり、その量は、
付着灰の量の１／１０〜等量が適正である。
【００１９】長期ボイラ運転停止前に、腐食性を有する
ボイラ管外面の石炭灰付着部位に希硫酸腐食抑制剤を散
布することにより、アミン基が管表面に吸着することに
より希硫酸腐食を防止でき、ボイラ運転停止中の腐食の
発生を防止できる。さらに、熱疲労が組合わさって生じ
る管外面からの腐食疲労が抑制できるようになる。
ボイラ管外面の石炭灰付着部位に希硫酸腐食抑制剤を散
布することにより、アミン基が管表面に吸着することに
より希硫酸腐食を防止でき、ボイラ運転停止中の腐食の
発生を防止できる。さらに、熱疲労が組合わさって生じ
る管外面からの腐食疲労が抑制できるようになる。
【００２０】実施例２
図２は、本発明になる石炭焚きボイラの管外面腐食疲労
き裂の防止法の他の実施例の一例である。希硫酸腐食抑
制剤散布装置１０の設置部位に、湿度測定センサ１４を
設置し、ボイラ停止時対象となるボイラ管外面の石炭灰
付着部位の湿度が所定値（通常相対湿度８０％）以上に
なったらポンプ制御装置１２により希硫酸腐食抑制剤散
布装置１０を稼動するようにし、希硫酸腐食抑制剤を自
動散布できるようにしたものである。
き裂の防止法の他の実施例の一例である。希硫酸腐食抑
制剤散布装置１０の設置部位に、湿度測定センサ１４を
設置し、ボイラ停止時対象となるボイラ管外面の石炭灰
付着部位の湿度が所定値（通常相対湿度８０％）以上に
なったらポンプ制御装置１２により希硫酸腐食抑制剤散
布装置１０を稼動するようにし、希硫酸腐食抑制剤を自
動散布できるようにしたものである。
【００２１】実施例１の方法では、所定日数以上の長期
ボイラ運転停止時に、対象となる部位の温度が所定値以
下になったら希硫酸腐食抑制剤を散布するものである
が、本実施例は、湿度測定により当該部位が腐食を生じ
る湿度になった場合に自動的に希硫酸腐食抑制剤を散布
するため、秋季や冬季等雰囲気湿度が低い場合は、散布
が省略でき、更に自動化しているため煩雑操作から回避
できる効果がある。
ボイラ運転停止時に、対象となる部位の温度が所定値以
下になったら希硫酸腐食抑制剤を散布するものである
が、本実施例は、湿度測定により当該部位が腐食を生じ
る湿度になった場合に自動的に希硫酸腐食抑制剤を散布
するため、秋季や冬季等雰囲気湿度が低い場合は、散布
が省略でき、更に自動化しているため煩雑操作から回避
できる効果がある。
【００２２】実施例３
図３は、本発明になる石炭焚きボイラの管外面腐食疲労
き裂の損傷診断法の一実施例である。前述したように石
炭焚きボイラの水壁管及び伝熱管外面の腐食疲労き裂
は、ボイラ運転停止中の付着石炭灰による湿潤腐食とボ
イラ運転停止時熱応力の繰返しの組合せで生じるもので
ある。
き裂の損傷診断法の一実施例である。前述したように石
炭焚きボイラの水壁管及び伝熱管外面の腐食疲労き裂
は、ボイラ運転停止中の付着石炭灰による湿潤腐食とボ
イラ運転停止時熱応力の繰返しの組合せで生じるもので
ある。
【００２３】腐食性のない環境での熱疲労寿命やその損
傷度は、応力振幅とその繰返し数で評価できるが、本腐
食疲労での繰返し熱応力の作用は、図４で示したように
腐食生成物酸化スケールを割ることであり、スケールの
厚さに応じたある所定の引張応力が負荷されることが必
要となる。従って、熱応力はある所定の値（スケールの
厚さに依存するが通常０．２％以上のひずみ（ひずみ振
幅では０．１％））以上の部位が対象となり、損傷度
は、その熱疲労の繰返し数に比例する。
傷度は、応力振幅とその繰返し数で評価できるが、本腐
食疲労での繰返し熱応力の作用は、図４で示したように
腐食生成物酸化スケールを割ることであり、スケールの
厚さに応じたある所定の引張応力が負荷されることが必
要となる。従って、熱応力はある所定の値（スケールの
厚さに依存するが通常０．２％以上のひずみ（ひずみ振
幅では０．１％））以上の部位が対象となり、損傷度
は、その熱疲労の繰返し数に比例する。
【００２４】ボイラ運転停止中の腐食速度は、灰のｐ
Ｈ、未燃炭素（Ｃ）、相対湿度（ＲＨ）、湿潤時間
（Ｔ）の影響を受ける。こうした結果から、これらの数
値を関数化することにより石炭焚きボイラ管外面の腐食
疲労き裂深さ（ＣＦ）が数式化でき、数値をインプット
することにより腐食疲労き裂深さが予測できるので、損
傷度、寿命、取替え時期の算定が可能となる。図３は、
図３中の併記条件により、下記式を用いて管外面腐食疲
労き裂深さを算定したものである。
Ｈ、未燃炭素（Ｃ）、相対湿度（ＲＨ）、湿潤時間
（Ｔ）の影響を受ける。こうした結果から、これらの数
値を関数化することにより石炭焚きボイラ管外面の腐食
疲労き裂深さ（ＣＦ）が数式化でき、数値をインプット
することにより腐食疲労き裂深さが予測できるので、損
傷度、寿命、取替え時期の算定が可能となる。図３は、
図３中の併記条件により、下記式を用いて管外面腐食疲
労き裂深さを算定したものである。
【００２５】
ＣＦ＝ＣＦ0 ＋ (ｐＨ)a×(ＲＨ)b×(C)c×Ｔ×Ｎ×ｄ
ここで、ＣＦ0：前年度までのき裂深さ、ｐＨ：付着灰
溶液のｐＨ、ＲＨ：停止時の相対湿度Ｃ：灰中の未燃炭
素量、Ｔ：一回あたりの停止日数、Ｎ：所定の応力振幅
値（各ボイラで予め求めておく）以上の繰返し数、ａ、
ｂ、ｃ、ｄ：係数又は指数であり、具体的には、ある石
炭焚きボイラの事例を回帰分析し、 ｐＨ＝９−ｐＨ ＲＨ＝ＲＨ−８０ とし、係数及び指数は、ａ＝１．５、ｂ＝０．２、ｃ＝
２、ｄ＝０．０００２としている。
溶液のｐＨ、ＲＨ：停止時の相対湿度Ｃ：灰中の未燃炭
素量、Ｔ：一回あたりの停止日数、Ｎ：所定の応力振幅
値（各ボイラで予め求めておく）以上の繰返し数、ａ、
ｂ、ｃ、ｄ：係数又は指数であり、具体的には、ある石
炭焚きボイラの事例を回帰分析し、 ｐＨ＝９−ｐＨ ＲＨ＝ＲＨ−８０ とし、係数及び指数は、ａ＝１．５、ｂ＝０．２、ｃ＝
２、ｄ＝０．０００２としている。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、以上のような構成であること
から、石炭焚きボイラで発生する酸性湿潤灰による腐食
と運転停止時の熱応力の組合せで生じる管外面腐食疲労
を効果的に防止できるので経済的且つ安定したプラント
運転が可能となる。またここで見出した影響因子による
数値計算により当該腐食疲労き裂深さを算定又は予測で
きるので、損傷部位の摘出、取替え時期の算定が可能と
なる。
から、石炭焚きボイラで発生する酸性湿潤灰による腐食
と運転停止時の熱応力の組合せで生じる管外面腐食疲労
を効果的に防止できるので経済的且つ安定したプラント
運転が可能となる。またここで見出した影響因子による
数値計算により当該腐食疲労き裂深さを算定又は予測で
きるので、損傷部位の摘出、取替え時期の算定が可能と
なる。
【図１】 本発明になる石炭焚きボイラ管外面腐食疲労
の防止法の実施例である。
の防止法の実施例である。
【図２】 本発明になる石炭焚きボイラ管外面腐食疲労
の防止法の実施例である。
の防止法の実施例である。
【図３】 本発明になる石炭焚きボイラ管外面腐食疲労
損傷診断法の一実施例である。
損傷診断法の一実施例である。
【図４】 本発明の背景となる発明者らの調査、研究結
果である。
果である。
【図５】 本発明の背景となる発明者らの調査、研究結
果である。
果である。
【図６】 本発明の背景となる発明者らの調査、研究結
果である。
果である。
１ ボイラ火炉水壁管 ２ バーナ
３ 吊下げ型過熱器又は再熱器 ４ 横置き型過熱器又
は再熱器 ５ 節炭器 ６ 空気予熱器（Ａ
Ｈ） ７ ガス再循環ファン ８ 希硫酸腐食抑制剤
タンク調整剤タンク ９ ポンプ １０ 希硫酸腐食抑制
剤散布装置 １１ 湿度計 １２ 湿度測定ポンプ
作動制御装置 １４ 湿度測定センサ
は再熱器 ５ 節炭器 ６ 空気予熱器（Ａ
Ｈ） ７ ガス再循環ファン ８ 希硫酸腐食抑制剤
タンク調整剤タンク ９ ポンプ １０ 希硫酸腐食抑制
剤散布装置 １１ 湿度計 １２ 湿度測定ポンプ
作動制御装置 １４ 湿度測定センサ
Claims (3)
- 【請求項１】 水溶解時酸性を示す石炭灰が付着し、且
つボイラ運転停止時に熱応力が作用し、石炭焚きボイラ
の水壁管及び伝熱管の管外面側から腐食疲労き裂が発生
する石炭焚きボイラの水壁管及び伝熱管の部位に、希硫
酸による腐食を抑制する希硫酸腐食抑制剤を所定日数以
上のボイラ運転停止が計画されている場合に散布するこ
とを特徴とする石炭焚きボイラの管外面腐食疲労き裂の
防止方法。 - 【請求項２】 石炭灰が付着堆積する石炭焚きボイラの
水壁管及び伝熱管外面の部位におけるボイラ運転停止中
の温度又は湿度を測定し、温度が所定値以下になった
ら、又は湿度が所定値以上になったら、希硫酸腐食抑制
剤を自動的に散布するようにしたことを特徴とする請求
項１の石炭焚きボイラの管外面腐食疲労き裂の防止方
法。 - 【請求項３】 石炭焚きボイラの管外面からの腐食疲労
き裂の発生、進展特性及び管の寿命を、付着石炭灰水溶
液のｐＨ、灰中の未燃炭素量、ボイラ運転停止時の相対
湿度、ボイラ運転停止日数、及び所定の振幅値以上の応
力が発生する繰返し数に基づく関数で評価、算定するこ
とを特徴とする石炭焚きボイラ管外面腐食疲労の損傷診
断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002001638A JP2003202101A (ja) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | 石炭焚きボイラの管外面腐食疲労き裂の防止方法及び損傷診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002001638A JP2003202101A (ja) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | 石炭焚きボイラの管外面腐食疲労き裂の防止方法及び損傷診断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003202101A true JP2003202101A (ja) | 2003-07-18 |
Family
ID=27641713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002001638A Pending JP2003202101A (ja) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | 石炭焚きボイラの管外面腐食疲労き裂の防止方法及び損傷診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003202101A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103438424A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-12-11 | 贵州电力试验研究院 | 超临界直流锅炉调整水冷壁温度的方法及装置 |
| KR101348273B1 (ko) * | 2007-11-02 | 2014-01-16 | 에스케이에너지 주식회사 | 플라즈마 열분해 공정용 폐열 보일러 |
| CN103672846A (zh) * | 2013-12-03 | 2014-03-26 | 广东电网公司电力科学研究院 | 锅炉过热器/再热器受热面壁温与氧化皮厚度的监测方法 |
| KR200472842Y1 (ko) * | 2013-04-30 | 2014-05-30 | 에스케이에너지 주식회사 | 플라즈마 열분해 공정용 폐열 보일러 |
| CN110410768A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-05 | 艾俊清 | 四角切圆锅炉内预防高温腐蚀系统与方法 |
| CN120970322A (zh) * | 2025-08-21 | 2025-11-18 | 中国电建集团都江电力设备有限公司 | 一种盐穴压缩空气储能电站换热器的安全控制装置及方法 |
-
2002
- 2002-01-08 JP JP2002001638A patent/JP2003202101A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101348273B1 (ko) * | 2007-11-02 | 2014-01-16 | 에스케이에너지 주식회사 | 플라즈마 열분해 공정용 폐열 보일러 |
| KR200472842Y1 (ko) * | 2013-04-30 | 2014-05-30 | 에스케이에너지 주식회사 | 플라즈마 열분해 공정용 폐열 보일러 |
| CN103438424A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-12-11 | 贵州电力试验研究院 | 超临界直流锅炉调整水冷壁温度的方法及装置 |
| CN103672846A (zh) * | 2013-12-03 | 2014-03-26 | 广东电网公司电力科学研究院 | 锅炉过热器/再热器受热面壁温与氧化皮厚度的监测方法 |
| CN103672846B (zh) * | 2013-12-03 | 2015-04-15 | 广东电网公司电力科学研究院 | 锅炉过热器/再热器受热面壁温与氧化皮厚度的监测方法 |
| CN110410768A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-05 | 艾俊清 | 四角切圆锅炉内预防高温腐蚀系统与方法 |
| CN120970322A (zh) * | 2025-08-21 | 2025-11-18 | 中国电建集团都江电力设备有限公司 | 一种盐穴压缩空气储能电站换热器的安全控制装置及方法 |
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