JP2014209042A - ボイラ火炉壁配管の塩分監視装置及び監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラ火炉の炉壁配管における塩分付着の有無を確認することができるボイラ火炉壁配管の塩分監視装置及び監視方法を提供する。【解決手段】ボイラ火炉の火炉壁配管（ボイラ配管）５１ｂに形成され、ゲートバルブ１２を有する検査用枝管１３−１、１３−２と、前記ゲートバルブ１２を開放し、外部からボイラ配管５１ｂ内部に挿入し、配管内部を観察する内視鏡１４と、を具備する。これにより、海水リークの発生があった際、ボイラを停止し、冷温状態になった後、検査用枝管１３のゲートバルブ１２を開放し、内視鏡１４を挿入して、海水リークに起因する塩分スケール１９の付着の有無を確認することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラ蒸気系統の塩分監視装置及び監視方法に関するものである。

火力発電ボイラの蒸気系において、蒸気が通過する主蒸気管又は再熱蒸気管等の蒸気配管の内面には、長年の運転に伴って水蒸気酸化スケールが成長し、ある厚さになると一部が剥離・飛散してタービン損傷等のトラブルの原因となる。そのため、従来ではこれらのスケールを化学洗浄により溶解除去することが行われている（特許文献１）。

特開２００４−２７８８６１号公報

従来技術のように、蒸気系統の経時変化によるスケール発生は、定期点検の際における化学洗浄により、除去できるが、ボイラ運転中において、復水器で海水リークが発生したユニットの塩分汚染状況を確認・評価する際、下記の問題がある。
１） 開放点検が必要である。現状、稼働中には評価できない。
２） 開放点検は、ボイラ配管の切取、抜管工事など大掛りなものとなり、長期停止が必要であるため、ユニット停止による損失が大きい。
３） 開放点検期間中に酸素飽和の湿潤状態が形成され、腐食・損傷が進展する。
４） 内部点検の結果により、復旧工事内容及び工事期間などが決まるため、工程の予測が難しく、工程管理が困難となる。

よって、例えば復水系統において海水リークが発生した状況を、ボイラ運転中においても、ボイラ火炉の炉壁配管における塩分付着の有無を確認することができるボイラ火炉壁配管の塩分監視装置及び監視方法の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、ボイラ火炉の炉壁配管における塩分付着の有無を確認することができるボイラ火炉壁配管の塩分監視装置及び監視方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ボイラ火炉のボイラ配管に形成され、ゲートバルブを有する検査用枝管と、前記ゲートバルブを開放し、外部から前記ボイラ配管内部に挿入し、前記ボイラ配管内部を観察する内視鏡と、を具備することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視装置にある。

第１の発明によれば、海水リークの発生があった際、検査用枝管のゲートバルブを開放し、内視鏡を挿入して、海水リークに起因する塩分スケールの付着の有無を確認することができる。従来のような配管を切断し、その後抜管した後に内部を点検する手間と時間が解消される。また、海水リークの起因する塩分スケールの付着が発生し易い個所を重点的に監視することが可能となる。

第２の発明は、第１の発明において、前記検査用枝管から挿入され、ボイラ配管内の塩分スケールを破壊する超音波振動子を具備することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視装置にある。

第２の発明によれば、超音波振動子により塩分スケールを破砕することができる。この際、水を張る必要がある。

第３の発明は、第２の発明において、前記超音波振動子により破壊されたスケール破壊物を外部へ排出するスケール吸引手段を具備することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視装置にある。

第３の発明によれば、破砕されたスケール破壊物は、スケール吸引手段により外部に排出することができる。

第４の発明は、ボイラ運転時に海水リークが発生した際、ボイラ火炉を停止し、その後炉壁配管に形成されたゲートバルブを有する枝管から内視鏡を挿入し、配管内部を観察することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視方法にある。

第４の発明によれば、海水リークの発生があった際、ボイラを停止し、検査用枝管のゲートバルブを開放し、内視鏡を挿入して、海水リークに起因する塩分スケールの付着の有無を確認することができる。

第５の発明は、第４の発明において、ボイラ配管内の塩分スケールを破壊する超音波振動子を用いて、塩分スケールを破壊することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視方法にある。

第５の発明によれば、超音波振動子により塩分スケールを破砕することができる。この際、水を張る必要がある。

第６の発明は、第５の発明において、前記超音波振動子により破壊されたスケール破壊物を外部へ排出することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視方法にある。

第６の発明によれば、破砕されたスケール破壊物を外部に排出することができる。

本発明によれば、復水器での海水リークの発生があった場合、このゲートバルブの弁を開いて内視鏡を挿入することができ、抜管することなく、ボイラ配管内部の塩分スケールの有無を迅速に確認することができる。

図１は、実施例１に係るボイラ火炉壁配管の塩分監視装置の概略図である。 図２は、実施例２に係るボイラ火炉壁配管の塩分監視装置の概略図である。 図３は、実施例２に係る他のボイラ火炉壁配管の塩分監視装置の概略図である。 図４は、実施例３に係るボイラ火炉壁配管の塩分監視装置の概略図である。 図５は、火力発電ボイラの蒸気系の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図５は、火力発電ボイラの蒸気系の一例を示す図である。図５において、バーナ５１ａを備えたボイラ火炉（以下「火炉」という）５１で燃料を燃焼させることにより発生した蒸気５２は、火炉壁配管５１ｂ、汽水分離器５３、ボイラ蒸気連絡管５４、過熱器５５、主蒸気配管５６を通って高圧タービン５７に供給される。そして、高圧タービン５７で仕事をした蒸気５２は、低温再熱蒸気配管５８を通って再熱器５９に送られて加熱され、高温再熱蒸気配管６０を通って中圧タービン６１及び低圧タービン６２に供給されて仕事を行う。また、低圧タービン６２で仕事をした蒸気５２は復水器６３の冷却水（海水）７０により冷却されて復水６５とされた後、低圧給水加熱器６６、脱気器６７、ボイラ給水ポンプＰ₁、高圧給水加熱器６８を通って再び火炉５１に戻される。

このような火力発電ボイラのボイラ火炉５１の火炉壁配管５１ｂでは、所定の定期点検において、内部にスケールが付着していないかを確認し、必要に応じて配管を交換する対策は行われている。

この経時変化による劣化以外に、復水器６３における海水の海水リークが発生した場合には、蒸気系統の環境は無酸素状態であると共に、乾燥状態であるので、仮に海水リークが発生した場合でも、持ち込まれた海水成分は、配管の内表面に付着する。

これに対し、ボイラ停止時においては、発生蒸気が冷却によりドレン化するので、内部が湿潤状態となる。また、開放点検の際には、真空破壊滅により、配管内部において、酸素が飽和状態となる。この結果、各配管の内表面に付着した海水成分がドレンに溶解する。このドレンは、蒸気配管の曲がり部、翼根部のチューブ曲がり部、底部等に溜まりやすいので、腐食が促進する場合がある。

本発明は、この腐食の原因である海水リークの状態を、ボイラ配管を切断することなく、把握することができるものである。以下、実施例１乃至実施例３を用いて、本発明を詳細に説明する。

図１は、実施例１に係るボイラ火炉壁配管の塩分監視装置の概略図である。図１に示すように、本実施例に係るボイラ火炉壁配管の塩分監視装置は、ボイラ火炉の火炉壁配管（以下「ボイラ配管」という）５１ｂに形成され、ゲートバルブ１２を有する検査用枝管１３と、前記ゲートバルブ１２を開放し、外部からボイラ配管５１ｂ内部に挿入し、配管内部を観察する内視鏡１４と、を具備するものである。なお、図１中ボイラ配管５１ｂの左側がボイラの炉内（火炎側）であり、図中右側が炉外である。

検査用枝管１３は、ボイラ配管５１ｂに少なくとも一箇所設けるのが好ましい。本実施例では、内視鏡１４をボイラ配管５１ｂの上方側に挿入する下向き挿入用の枝管１３−１と、内視鏡１４をボイラ配管５１ｂの下方側に挿入する上向き挿入用の枝管１３−２とが形成されている。ボイラ火炉は高さが２０〜３０ｍであるので、ボイラ配管５１ｂの中央部分の高さに検査用枝管１３（１３−１、１３−２）を設けることで、ボイラ配管全体を観察することができる。

この検査用枝管１３（１３−１、１３−２）には、内視鏡１４が通過可能な開放自在のゲートバルブ１２が形成されている。そして、復水器での海水リークの発生があった場合、このゲートバルブ１２の弁を開いて、開口部を最小限として、光ファイバ１６の先端に設けた内視鏡１４を挿入することができる。

このゲートバルブ１２は、耐圧、耐熱性を有するものとしている。そして、海水リークの検査を行うには、ゲートバルブ１２を開放した後、内視鏡１４を挿入する。また、内視鏡１４の挿入後は、ゲートバルブ１２の導入側をパッキン等のシール部材１７でシールを行い、外部からの空気の内部への導入を阻止するようにしている。

海水リークが発生して、ボイラ配管の海水リークに起因する塩分スケール１９の付着の有無を確認する手順について説明する。
１） 先ずボイラ運転を停止し、冷温する（１−２日）。
２） その後、ボイラ配管５１ｂ内にゲートバルブ１２を開放し、内視鏡１４を挿入する。
３） 光ファイバ１６の先端に設けた内視鏡１４により、ボイラ配管５１ｂの無い表面の海水リークに起因する塩分スケール１９の付着の有無を監視する。
よって、ボイラ停止後、ボイラ配管５１ｂが冷温状態になった直後から内部の様子を観察し、塩分スケール１９の付着の有無を迅速に確認することができる。

これに対し、従来の監視作業では、冷温状態になってから（１−２日）、配管を抜管し、内部を観察していたので、その抜管処置のために、ボイラ火炉の炉壁のボイラ配管に足場を組み、その後バーナでボイラ配管を切断した後、抜管していた。また、内部を観察してから新しいチューブを溶接し、この溶接後、歪除去の焼鈍処置をしていたので、これらの一連の作業工程に少なくとも１週間を要していた。

本発明では、抜管が不要となるので、海水リークの検査時間が短縮。塩分付着箇所のみ処置をする。また、不要な抜管処理及び空気混入による腐食の誘発が解消される。

本実施例では、海水リークの発生があった際、ボイラを停止し、冷温状態になった後、検査用枝管１３のゲートバルブ１２を開放し、内視鏡１４を挿入して、海水リークに起因する塩分スケール１９の付着の有無を確認することができる。よって、従来のような配管を切断し、その後抜管した後に内部を点検する手間と時間が解消される。また、海水リークの起因する塩分スケールの付着が発生し易い個所を重点的に監視することが可能となる。

図２は、実施例２に係るボイラ火炉壁配管の塩分監視装置の一例を示す図である。図３は、実施例２に係る他のボイラ火炉壁配管の塩分監視装置の一例を示す図である。なお、実施例１に係るボイラ火炉壁配管の塩分監視装置の構成と重複する部材には同一符号を付してその説明は省略する。
図２に示すように、本実施例では、ボイラ配管５１ｂ内部に塩分スケール１９の付着があった場合に、超音波振動子２１を用いて処置している。
本実施例では、内視鏡１４で塩分スケールの位置を確認した後、内視鏡１４を取り出し、その箇所目がけて超音波振動子２１を挿入するようにしている。

図２に示すように、超音波振動子２１を挿入ワイヤ２２の先端に設け、ボイラ配管５１ｂ内に水２３をはって、塩分スケール１９の超音波破壊を行うようにしている。
本実施例によれば、超音波振動子２１を用いることにより塩分スケール１９を破砕することができる。

また、図３に示すように、ボイラ配管５１ｂとして、異径のボイラ配管５１ｂ−１、５１ｂ−２の接続箇所がある場合、その小径側のボイラ配管５１ｂ−２の入口近傍で塩分スケール１９が引っかかる場合がある。

このような場合においても、図３に示すように、超音波振動子２１を挿入ワイヤ２２の先端に取り付け、ボイラ配管５１ｂ内に水２３をはって、塩分スケール１９の超音波破壊を行うようにしている。
本実施例によれば、超音波振動子２１を用いることにより塩分スケール１９を破砕することができる。

図４は、実施例３に係るボイラ火炉壁配管の塩分監視装置の一例を示す図である。なお、実施例１及び２に係るボイラ火炉壁配管の塩分監視装置の構成と重複する部材には同一符号を付してその説明は省略する。
図４に示すように、本実施例では、スケール吸引管２５の内部に超音波振動子２１を一体に設けている。このスケール吸引管２５を検査用枝管１３−２から挿入している。スケール吸引管２５の外部側には吸引排出ポンプ２６が介装されている。

そして、ボイラ配管５１ｂ内部に塩分スケール１９があった場合、超音波振動子２１を用いて塩分スケール１９を破壊する。この破壊物１９ａをスケール吸引管２５の介装された吸引排出ポンプ２６を介して排出するようにしている。

本実施例によれば、超音波振動子２１によって破砕されたスケール破壊物１５ａは、スケール吸引手段により外部に排出することができる。

１２ ゲートバルブ
１３、１３−１、１３−２ 検査用枝管
１４ 内視鏡
２１ 超音波振動子
５１ ボイラ火炉
５１ｂ ボイラ配管

Claims (6)

1. ボイラ火炉のボイラ配管に形成され、ゲートバルブを有する検査用枝管と、
   前記ゲートバルブを開放し、外部から前記ボイラ配管内部に挿入し、前記ボイラ配管内部を観察する内視鏡と、を具備することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視装置。
2. 請求項１において、
   前記検査用枝管から挿入され、ボイラ配管内の塩分スケールを破壊する超音波振動子を具備することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視装置。
3. 請求項２において、
   前記超音波振動子により破壊されたスケール破壊物を外部へ排出するスケール吸引手段を具備することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視装置。
4. ボイラ運転時に海水リークが発生した際、ボイラ火炉を停止し、その後ボイラ配管に形成されたゲートバルブを有する枝管から内視鏡を挿入し、配管内部を観察することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視方法。
5. 請求項４において、
   ボイラ配管内の塩分スケールを破壊する超音波振動子を用いて、塩分スケールを破壊することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視方法。
6. 請求項５において、
   前記超音波振動子により破壊されたスケール破壊物を外部へ排出することを特徴とするボイラ火炉壁配管の塩分監視方法。

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