JP2006183902A - 貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法およびそのためのシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】 貫流ボイラーにおいて、過熱器、再熱器、各蒸気管等の配管を切断することなく一括で同時に洗浄することができる方法を提供すること。
【解決手段】 過熱器入口弁を洗浄液入口、主蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、この間をスラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置を用い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄することを特徴とする貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法並びに再熱器入口弁を洗浄液入口、再熱蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、この間をスラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置を用い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄することを特徴とする貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
【選択図】 図１
【解決手段】 過熱器入口弁を洗浄液入口、主蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、この間をスラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置を用い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄することを特徴とする貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法並びに再熱器入口弁を洗浄液入口、再熱蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、この間をスラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置を用い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄することを特徴とする貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
【選択図】 図１
Description
本発明は、火力発電プラントや一般産業用ボイラーに使用される貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法およびそのためのシステムに関する。
貫流型ボイラーをはじめとするボイラーでは、プラント運転中に主蒸気管、過熱器、再熱器等の内面に水蒸気酸化スケール（以下、「スケール」ということがある）が生成されることがある。そして、この生成したスケールが蒸気とともにタービンに飛散すると、ノズル・エロージョンを起こし、タ−ビンの健全性をそこねるという問題があった。
従来、このような問題を避けるため、予め主蒸気管等の配管中のスケールを化学洗浄により除去することが行われているが、この化学洗浄方法は、例えば、過熱器出口配管を切断し、これを洗浄液入り口として、また、主蒸気止め弁または再熱蒸気入り口止め弁を洗浄液出口として取り合い、この間を洗浄装置により洗浄液を循環させることにより行われるのが一般的であった。
しかしながら、過熱器等の出口配管は高温、高圧となるため、配管肉厚が数十ミリと厚く、この切断には多大な労力及び費用を要するという問題があった。また、これを切断するためには、規制当局の認可が必要であり、更に当該配管復旧後にも規制当局の検査を受ける必要があるなど、これらに関わる労力、費用もまた多大であった。
これらの労力を回避するため、主蒸気管安全弁より風船型閉止治具を挿入し、安全弁上流側に当該閉止治具を装着し、安全弁フランジ部より洗浄液入り口座として取り合い、洗浄を行う方法も検討されてきた。しかし、この方法では過熱器部の洗浄が出来ず十分目的を達成できないという問題があった。
また、仮に過熱器入り口配管を切断し、取り合い洗浄を行っても、除去されたスラッジ分を回収することが難しく、洗浄目的を完全に達成することが出来ないという問題があり、更には、過熱器はＵチューブなどの屈曲管があり、当該部分のスラッジ除去効果を洗浄中に確認することが不可能であるという問題もあった。
本発明は、上記課題を解決することを目的とするものであり、過熱器、再熱器、各蒸気管等を切断することなく一括で同時に洗浄することができる方法の提供をその課題とするものである。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、貫流ボイラーの所定の位置を洗浄液入り口および洗浄液出口として取り合い、この間を特定の組成を有する洗浄液で循環洗浄することにより、スラッジを微粉状の状態で除去排出でき、従来、そのままでは化学洗浄が困難とされていた過熱器中も洗浄可能であることを見出し、本発明を完成した。
すなわち本発明は、過熱器入口弁を洗浄液入口、主蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、この間をスラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置を用い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄することを特徴とする貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法である。
また本発明は、再熱器入口弁を洗浄液入口、再熱蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、この間をスラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置を用い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄することを特徴とする貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法である。
更に本発明は、スラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置で、過熱器入口弁を洗浄液入口、主蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄可能としてなる貫流型ボイラーの一括化学システムである。
更にまた本発明は、スラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置で、再熱器入口弁を洗浄液入口、再熱蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄可能としてなる貫流型ボイラーの一括化学洗浄システムである。
本発明によれば、過熱器、再熱器、主蒸気管、高・低温再熱蒸気管を多大なる費用と労力要する切断作業を行わず、一括で洗浄することができ、これら配管に付着堆積したスケールを同時に除去することが可能であり、特に、過熱器や再熱器の中の屈曲管に存在するスケールをも除去することができる。
従って、本発明方法により、上記配管を一括化学洗浄することにより、ボイラー起動時や停止時などに上記スケールが剥離脱落し、これがタービンへの飛散、流入することを防ぎ、ノズル・エロージョンの発生を防止し、タービンの健全性を保つことが可能である。
本発明は、過熱器（二次過熱器）入口弁を洗浄液入口、主蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、この間をスラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置を用い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄する貫流型ボイラーの化学洗浄方法（以下、「第一態様発明」という）および再熱器入口弁を洗浄液入口、再熱蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、この間をスラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置を用い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄する貫流型ボイラーの化学洗浄方法（以下、「第一態様発明」という）を含むものである。
以下、いくつかの図面と共に、本発明の第一態様発明および第二態様発明について説明を行う。
図１は、第一態様発明の洗浄系統を模式的に示したものである。図中、１は過熱器入り口弁取り合い座、２は主蒸気止め弁取り合い座、３はスラッジ捕集装置、４はヒーター、５は循環ポンプ、６は薬品溶解タンク、７は薬品溶解注入ポンプ、８はスラッジ計測装置、９は二次過熱器、１０は主蒸気管をそれぞれ示す。
第一態様発明を実施するには、まず、過熱器入口弁を洗浄液入口、主蒸気止め弁を洗浄液出口とすることが必要である。過熱器入り口弁は、ゲート弁が一般的であり、この弁と取り合う場合は、バルブボンネットを開放し、弁対を抜き取った後、弁の洗浄液通水側は開口を有する板を、また、洗浄液を閉止する側には、閉止板をそれぞれタンバックルで接続し、その両サイドを突張る突張力で閉止側を閉止すればよい。更に、弁フランジ部に仮設フランジを取付け取り合うことにより化学洗浄液の循環が可能となる。
上記の化学洗浄液の循環は、洗浄装置を用いて行われる。この洗浄装置は、少なくともスラッジ捕集装置３、薬品溶解タンク６と薬品溶解注入ポンプ７を備えた化学洗浄液注入装置８および循環ポンプ５を具備したものである。
このうち、スラッジ捕集装置３は、化学洗浄液による洗浄工程で各配管から除去・脱落・溶解した主に鉄のスラッジ成分を、その後の正方向あるいは逆方向の水洗により微細な粒子として収集するものであり、サイクロンセパレーター等が利用できる。
また、この洗浄装置には、化学洗浄液を加温するためのヒーター４が備えられていることが好ましく、このヒーター４としては、蒸気により化学洗浄液を直接加熱するミキシングヒータや、間接加熱するパネル式ヒーターが利用できる。
更に、配管中のスラッジの残存状態、特に二次過熱器９のＵチューブなどの屈曲管部分のスラッジ堆積状況を常時把握するため、非破壊方式の測定装置８を取り付けておくことが好ましい。このような、非破壊方式の測定装置としては、超音波を利用する装置や、Ｘ線を利用する装置等が利用できる。
一方、本発明において使用する化学洗浄液は、その主剤としてキレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有するものである。このうち、キレート形成性化合物は、付着スケール溶解後のスラッジ粒子の微細化をはかり、後の水洗工程でのスラッジ搬出を容易にするものである。このようなキレート形成性化合物としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）またはその塩が好ましく、特に、ＥＤＴＡのナトリウム塩およびアンモニウム塩が好ましい。このキレート形成性化合物の添加量は、２.５〜１２.５質量％程度が好ましい。
また、有機酸としては、クエン酸、グルコン酸等が好ましく、この有機酸の添加により、化学洗浄剤のＰＨを、４〜１０、特に、４〜６の範囲とすることが好ましい。この有機酸は、キレート形成性化合物１に対し、重量比で０.４〜０.７とすることが望ましい。
更に、化学洗浄剤中に含まれる還元剤としては、Ｌ−アスコルビン酸、エリソルビン酸等を使用することが好ましい。この還元剤は３価のＦｅを溶解し易い２価に還元するものである。この還元剤の配合量は、化学洗浄剤液量の０.２〜２ｗ／ｖ％とすることが好ましい。
また、化学洗浄剤中に腐食抑制剤を添加することにより、洗浄時の洗浄対象配管の腐食抑制をはかることが可能である。
上記化学洗浄剤を使用した化学洗浄は、８０〜９５℃の範囲の洗浄温度で実施できる。また、洗浄時間は、原則として、スケール付着量、成分組成により異なり、洗浄液中のＦｅ溶出濃度が飽和するまで実施するのが好ましい。更に、洗浄時の特に過熱器管Ｕチューブ部での線流速は、最低１.３ｍ／ｓｅｃであることが好ましい。
一方、図２は、第二態様発明の洗浄系統を模式的に示したものである。図中、３〜８、１３および１４は、図１と同じものを示し、２１は再熱器入り口弁取り合い座、２２は再熱蒸気止め弁取り合い座、２３は再熱器、２４は再熱蒸気管をそれぞれ示す。
本発明の第二態様発明を実施するには、まず、再熱器入口弁を洗浄液入口、再熱蒸気止め弁を洗浄液出口とすることが必要である。再熱器入り口弁と取り合う場合、再熱器入り口弁も、ゲート弁が一般的であるので、このバルブボンネットを開放し、弁対を抜き取った後、弁の洗浄液通水側は開口を有する板を、また、洗浄液を閉止する側には、閉止板をそれぞれタンバックルで接続し、その両サイドを突張る突張力で閉止側を閉止すればよい。更に、弁フランジ部に仮設フランジを取付け取り合うことにより化学洗浄液の循環が可能となる。
上記の化学洗浄液の循環は、基本的に第一態様発明で説明したのと同様にして行われる。すなわち、洗浄装置は、第一態様発明で使用するものと同一であり、当該装置を構成する各機器も、第一態様発明で説明したのと同じ機能を有するものである。
また、再熱器配管中の、屈曲管部分でのスラッジ堆積状況を常時把握するため、非破壊方式の測定装置８を取り付けておくことが好ましいことも同様である。
更に、第二態様発明で使用する化学洗浄液も、第一態様発明で使用するものと同一であり、これを構成する各成分やその配合量、あるいはその作用も同一である。
更にまた、化学洗浄の条件も、再熱器や再熱蒸気管中のスケールの発生度合いにもよるが、ほぼ第一態様発明と同一でよい。
次に実施例、比較例および試験例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例等に何ら制約されるものではない。
実 施 例
本発明化学洗浄液の調製：
ＥＤＴＡ−４ＮＨ３を８ｗ／ｖ％、クエン酸を４ｗ／ｖ％、Ｌ−アスコルビン酸を０.２ｗ／ｖ％、腐食抑制剤を０.３ｗ／ｖ％となるようそれぞれ水に加え、化学洗浄剤（本発明品）を調製した。
本発明化学洗浄液の調製：
ＥＤＴＡ−４ＮＨ３を８ｗ／ｖ％、クエン酸を４ｗ／ｖ％、Ｌ−アスコルビン酸を０.２ｗ／ｖ％、腐食抑制剤を０.３ｗ／ｖ％となるようそれぞれ水に加え、化学洗浄剤（本発明品）を調製した。
比 較 例
比較化学洗浄剤の調製：
ぎ酸を２ｗ／ｖ％、グリコール酸を４ｗ／ｖ％、Ｌ−アスコルビン酸を０.２ｗ／ｖ％、腐食抑制剤を０.３ｗ／ｖ％となるようそれぞれ水に加え、化学洗浄剤（比較品）を調製した。
比較化学洗浄剤の調製：
ぎ酸を２ｗ／ｖ％、グリコール酸を４ｗ／ｖ％、Ｌ−アスコルビン酸を０.２ｗ／ｖ％、腐食抑制剤を０.３ｗ／ｖ％となるようそれぞれ水に加え、化学洗浄剤（比較品）を調製した。
試 験 例
スケール洗浄性試験：
実施例１で得た本発明品および比較例で得た比較品について、スケールが発生している同じ再熱蒸気管を試料としてスケール洗浄性を調べた。試験は、本発明品および比較品の温度を８５〜９５℃の間に保持し、これに試料を４４時間浸漬し、試料の腐食量、生じたスラッジ量およびスラッジの形態を調べることにより行った。この結果を表１に示す。
スケール洗浄性試験：
実施例１で得た本発明品および比較例で得た比較品について、スケールが発生している同じ再熱蒸気管を試料としてスケール洗浄性を調べた。試験は、本発明品および比較品の温度を８５〜９５℃の間に保持し、これに試料を４４時間浸漬し、試料の腐食量、生じたスラッジ量およびスラッジの形態を調べることにより行った。この結果を表１に示す。
この結果から明らかなように、本発明品を用いた場合のスラッジの形態は、微粉状であり、スラッジの流し出しが容易と判断されたのに対し、比較品を用いた場合は、薄片上のスラッジが観察され、これらの流し出しは困難と考えられた。また、比較品を用いた場合は、本発明品を用いた場合に比べ、試料の腐食量やスラッジ量が多かった。
本発明方法によれば、貫流型ボイラーの過熱器・再熱器・主蒸気管・高、低温再熱蒸気管の等の洗浄対象系統の配管を切断せずに一括し、同時に洗浄することが可能となり、洗浄効率を向上させることができる。
また、本発明で用いる化学洗浄剤は、キレート形成性化合物および有機酸の他、還元剤も含まれているものであるため、従来の付着スケール溶解機構と異なる方法でスラッジを除去できるものである。すなわち、溶解後のスラッジ粒子の微細化をはかり、後の水洗工程でのスラッジ搬出を容易にすることが可能である。
従って本発明は、貫流ボイラーの洗浄方法として有利に利用することができるものである。
１ … … 過熱器入り口弁取り合い座
２ … … 主蒸気止め弁取り合い座
３ … … スラッジ捕集装置
４ … … ヒーター
５ … … 循環ポンプ
６ … … 薬品溶解タンク
７ … … 薬品溶解注入ポンプ
８ … … スラッジ計測装置
９ … … 二次過熱器
１０ … … 主蒸気管
１１ … … 一次過熱器
１２ … … ケージ壁
１３ … … 高圧タービン
１４ … … 中圧タービン
２１ … … 再熱器入り口弁取り合い座
２２ … … 再熱蒸気止め弁取り合い座
２３ … … 再熱器
２４ … … 再熱蒸気管
以 上
２ … … 主蒸気止め弁取り合い座
３ … … スラッジ捕集装置
４ … … ヒーター
５ … … 循環ポンプ
６ … … 薬品溶解タンク
７ … … 薬品溶解注入ポンプ
８ … … スラッジ計測装置
９ … … 二次過熱器
１０ … … 主蒸気管
１１ … … 一次過熱器
１２ … … ケージ壁
１３ … … 高圧タービン
１４ … … 中圧タービン
２１ … … 再熱器入り口弁取り合い座
２２ … … 再熱蒸気止め弁取り合い座
２３ … … 再熱器
２４ … … 再熱蒸気管
以 上
Claims (15)
- 過熱器入口弁を洗浄液入口、主蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、この間をスラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置を用い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄することを特徴とする貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
- 再熱器入口弁を洗浄液入口、再熱蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、この間をスラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置を用い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄することを特徴とする貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
- 洗浄液の循環洗浄の後、更に水を洗浄液と正方向または逆方向に流して洗浄する請求項１または請求項２記載の貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
- 洗浄装置が、更に加熱手段を有する請求項１ないし３のいずれかの項記載の貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
- 洗浄装置の化学洗浄液注入装置が、薬品溶解タンクおよび薬品注入ポンプを含むものである請求項１ないし４のいずれかの項記載の貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
- 更に、二次過熱器または再熱器内の屈曲管に洗浄対象物より剥離、除去されたスラッジの堆積の有無を非破壊方式の計測装置により確認する請求項１ないし５のいずれかの項記載の貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
- 化学洗浄液が、更に腐蝕抑制剤を含有するものである請求項１ないし６のいずれかの項記載の貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
- 化学洗浄液に含有されるキレート形成化合物が、ＥＤＴＡのアンモニウム塩またはナトリウム塩である請求項１ないし７のいずれかの項記載の貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
- 化学洗浄液に含有される有機酸が、クエン酸またはグルコン酸である請求項１ないし８のいずれかの項記載の貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
- 化学洗浄液に含有される還元剤が、Ｌ−アスコルビン酸および／またはＬ−ソルビン酸である請求項１ないし９のいずれかの項記載の貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
- 化学洗浄液のｐＨが、４ないし１０である請求項１ないし１０のいずれかの項記載の貫流型ボイラーの一括化学洗浄方法。
- スラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置で、過熱器入口弁を洗浄液入口、主蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄可能としてなる貫流型ボイラーの一括化学システム。
- 更に、水を洗浄液と正方向または逆方向に流すことを可能とした請求項１２の貫流型ボイラーの一括化学洗浄システム。
- スラッジ捕集装置、化学洗浄液注入装置および循環ポンプを備えた洗浄装置で、再熱器入口弁を洗浄液入口、再熱蒸気止め弁を洗浄液出口として取り合い、キレート形成性化合物、有機酸および還元剤を含有する化学洗浄剤で循環洗浄可能としてなる貫流型ボイラーの一括化学洗浄システム。
- 更に、水を洗浄液と正方向または逆方向に流すことを可能とした請求項１４の貫流型ボイラーの一括化学洗浄システム。
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