JP7283302B2

JP7283302B2 - ボイラの化学洗浄方法

Info

Publication number: JP7283302B2
Application number: JP2019151331A
Authority: JP
Inventors: 克美榊原
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2039-08-21
Also published as: JP2021032447A

Description

本発明はボイラの化学洗浄方法に係り、特に汽水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄する方法に関する。

火力発電ボイラの蒸気系の一例を図２に示す。ボイラ給水は、給水ポンプ１、給水弁２及び給水管３を介して火炉１０の節炭器４に供給されて加熱される。加熱された給水は、配管５及び管寄せ６を介して火炉１０の管壁に供給される。バーナ１１により燃料を燃焼させることにより発生した蒸気は、管寄せ１２、汽水分離器１３、飽和蒸気管１４、過熱器１５、主蒸気管１６、主蒸気止弁１６ａを通って高圧タービン１７に供給される。高圧タービン１７で仕事をした蒸気は、低温再熱蒸気管１８を通って再熱器１９に送られて加熱され、高温再熱蒸気管２０を通って中圧タービン２１及び低圧タービン２２に順次に供給されて仕事を行う。また、低圧タービン２２で仕事をした蒸気は復水器２３で復水された後、ポンプ２４、復水配管２５を通って節炭器４に戻される。

汽水分離器１３で分離された水は、ドレンタンク２６に導入され、バルブ２７及びポンプ２８を有する配管２９を介して節炭器４に戻される。

このような火力発電ボイラの蒸気系において、蒸発管、蒸気ドラム、降水管、集合管寄せなどに洗浄薬液を循環させて化学洗浄する方法が知られている（特許文献１）。

特許文献１には、ボイラの汽水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄する方法として、バルブ２７及びポンプ２８を迂回する仮設配管を設けると共に、この仮設配管に仮設ポンプを設け、汽水分離器に洗浄薬液を供給する方法が記載されている。

特開２０１５－２３０１５０号公報

ボイラの化学洗浄では、あらかじめ純水を循環させると共に該純水中に蒸気を吹き込んで昇温させる予熱工程を行い、その後洗浄薬品を該純水に注入する。これは、洗浄薬品は常温であり、特に冬季は低温となり、この洗浄薬品を注入すると洗浄液は所定の温度よりも低下するためである。そのため、無機酸による洗浄の場合は５０～６０℃、有機酸およびキレート洗浄の場合は８０～９０℃程度に純水を予熱しておく。この予熱を行うために、上記の通り前記純水に蒸気を注入して所定温度まで加温、温度保持を行う。

従来は、このように純水を予め加熱しておく予熱工程を行ってから薬液を注入し、その後温度調整した後、洗浄工程を行うことから、総洗浄時間が長くなっていた。

また、純水が所定温度まで上昇した後、洗浄薬液の注入を開始すると、循環している水の温度が低下するので、薬品注入工程では、薬液を注入しながら、または薬液注入終了後に再度蒸気を注入し水温を上げる必要があり、所定の洗浄温度になるまでに再度蒸気注入による温度調整が必要になり、洗浄時間が長くなる。なお、薬液注入による洗浄液の温度低下は、洗浄薬品の量や環境にもよるが、１０℃以上低下することもある。

また、洗浄中の温度保持のために蒸気を注入すると、蒸気が凝縮して生じた水の分だけ洗浄液が希釈されるため、あらかじめ希釈される分の薬品量を上乗せして注入する必要がある。例えば、２００ｍ^３の洗浄液量で０．５％分の薬品を上乗せする場合、１，０００ｋｇの薬品を上乗せする必要がある。また、この蒸気の凝縮水の体積分だけ洗浄液量が増加するので、増加分の水をブローする必要がある。このブロー水には注入した薬品が含まれているため、ブロー水中の薬品は洗浄に供されることなく無駄に廃棄されることになる。このようなことから、従来の洗浄方法では、薬品コストが高くなっていた。

本発明は、総洗浄時間を短縮することができ、また薬品コストを低減することができるボイラの化学洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明のボイラの化学洗浄方法は、
給水管によって給水が導入される節炭器と、該節炭器からの水が導入される壁管を有する火炉と、該壁管が連なる汽水分離器と、該汽水分離器からの水を受け入れるドレンタンクと、該ドレンタンク内の水を前記給水管に循環させるポンプ及び配管とを有するボイラを化学洗浄する方法において、
該ドレンタンクと節炭器とを連通させる仮設ラインを設け、
該仮設ラインにポンプ及び仮設ライン用熱交換器を設け、
該汽水分離器及びそれよりも火炉側に純水を循環させると共に、
この循環を行っている間に、前記仮設ライン用熱交換器によって該純水を加熱し、且つこの加熱された純水を熱源とする薬液加熱用熱交換器によって薬液を加熱しておき、
純水が所定温度以上にまで加熱された後、この加熱された薬液を純水に注入して化学洗浄工程を行うことを特徴とするボイラの化学洗浄方法、
を要旨とする。

本発明の一態様では、前記薬液の注入途中又はその後の化学洗浄工程において、前記仮設ライン用熱交換器によって洗浄液を加熱する。

本発明の一態様では、前記仮設ライン用熱交換器は、蒸気が熱源流体側に供給される熱交換器である。

本発明によると、あらかじめ薬液を熱交換器で加温しておくので、薬液注入時の洗浄液温度低下を抑制することができる。

本発明の一態様では、薬液注入時および洗浄中の昇温、温度保持を熱交換器で行うので、蒸気注入による昇温が行われない。このため、薬品の希釈が防止される。また蒸気凝縮水の体積分だけ洗浄液を排出するブローが行われないので、ブローに伴う薬品の流失が防止され、薬品コストが低減される。

本発明方法を説明するフロー図である。火力発電ボイラの蒸気系の一例を示すフロー図である。洗浄工程図である。

以下、図１を参照して実施の形態について説明する。図１は、前記図２の火力発電ボイラの蒸気系に洗浄系を設けた場合の火炉及び洗浄系のフロー図である。

この実施の形態では、ドレンタンク２６とバルブ２７との間の配管２９に仮設配管３０の一端が接続されている。仮設配管３０の他端側は、蒸気を熱源とする第１熱交換器３１、配管３２、ポンプ３３、配管３４、スラッジキャッチャー３５、配管３６、濾過ユニット３７、配管３８、蒸気を熱源とする第２熱交換器３９及び配管４０を介して給水管３に連なっている。配管４０からは排水用配管４１が分岐し、該配管４１にバルブ４２が設けられている。

この仮設ライン（配管３０から配管４０までのライン）に注入される薬液（洗浄薬品の液）を収容した薬液タンク５０が設置されている。薬液タンク５０内の薬液は、ポンプ５１、配管５２、バルブ５３、第３熱交換器５４及び配管５５を介して循環され、この循環途中で該熱交換器５４によって加熱可能とされている。また、配管５２から分岐した配管５６は、バルブ５７を介して配管３２に接続され、薬注可能とされている。

第３熱交換器５４の熱源流体の入口には、配管３４から分岐した配管６０がバルブ６１を介して接続されている。第３熱交換器５４の熱源流体の出口は、配管６２を介して配管３０に接続されている。

汽水分離器１３よりも火炉１０側の化学洗浄を行うには、主蒸気止弁１６ａを閉とした後、配管３０から配管４０までの仮設ラインを純水で満たす。（例えば、バルブ２７を閉め、給水ポンプ１を作動させて純水よりなるボイラ給水を、給水管３を介して供給する。）その後、バルブ２を閉じ、循環ポンプ３３を作動させると共に、第１及び第２熱交換器３１，３９の熱源流体側（１次側）に蒸気を供給し、循環する純水を加熱する。仮設ラインを循環する純水は、給水管３、節炭器４、管寄せ６、火炉１０の管壁、管寄せ１２、汽水分離器１３、ドレンタンク２６の順に流れ、配管３０から配管４０までの仮設ラインを流れて給水管３に戻って循環する。

蒸気を第１及び第３熱交換器３１，３９の１次側に供給することにより、循環純水の温度が次第に上昇してくる。この温度が約５０～９５℃程度にまで上昇した段階で、バルブ５３，６１を開とし、ポンプ５１を作動させる。これにより、薬液タンク５０内の薬液がポンプ５１、配管５２、第３熱交換器５４、配管５５を循環し、該第３熱交換器５４によって加熱される。薬液温度が所定温度（例えば約５０℃）まで上昇したならば、バルブ５３，６１を閉とし、ポンプ５１を停止する。なお、その後も、必要に応じて薬液タンク５０内の薬液を第３熱交換器５４に通すとともに、第３熱交換器５４の１次側に配管３４から高温水を通水し、薬液温度を上記範囲に維持する。

配管３０から配管４０までの仮設ラインを流れる純水の温度が８０～９０℃まで上昇した後、バルブ５７を開とし、ポンプ５１を作動させ、循環純水に対し薬液を供給する。この薬品注入工程を所定時間行い、循環水を化学洗浄液とする。薬品注入後は、ポンプ５１を停止すると共にバルブ５７を閉とし、化学洗浄液を配管３０から配管４０までの仮設ラインと、節炭器４、火炉１０の管壁、汽水分離器１３及びドレンタンク２６とに循環流通させて化学洗浄を行う。所定時間この化学洗浄工程を行うことにより、汽水分離器１３、ドレンタンク２６、給水管３、節炭器４、火炉１０の壁管、及び管寄せ６，１２等が化学洗浄される。

この化学洗浄を継続している間に化学洗浄液の温度が低下してきた場合には、第１及び第２熱交換器３１，３９の少なくとも一方の１次側に蒸気を供給し、化学洗浄液を加温する。

洗浄工程が終了した後は、バルブ４２を開とし、化学洗浄液を排出し、給水管３から純水を供給して節炭器４、壁管、管寄せ１２、汽水分離器１３、ドレンタンク２６内の残留洗浄液を押し出す。その後、防錆及びブローを行った後、仮設配管３０～４０を撤去し、通常の水洗及び起動操作を行ってボイラの運転を再開する。

この洗浄方法によると、図３（ｂ）の通り、純水の予熱工程を行っている途中で、薬液タンク５０内の薬液を第３熱交換器５４に循環させて加熱しておくので、予熱工程の終了時又はその前から薬液を循環純水に注入し、この注入終了後直ちに化学洗浄を開始することができる。

また、このように、あらかじめ薬液を第３熱交換器５４で加温しておくので、薬液注入に伴う洗浄液温度低下を小さくすることができる。

また、薬液注入時および化学洗浄中の昇温、温度保持を熱交換器３１，３９，５４で行うので、薬品の希釈が防止される。これにより、ブローに伴う薬品の流失が防止されるので、薬品コストが低減される。

例えば、洗浄液量を１７５ｍ^３、薬品量を３５ｍ^３として、９０℃の予熱水に２０℃の洗浄薬液を注入した場合、洗浄液温は７７℃まで低下することになる（放熱は無視する。以下同様）。

これに対し、薬液をあらかじめ５０℃まで昇温しておいた場合、同様の計算で薬液注入後の洗浄液温は８３℃となる。更に、薬液注入時も間接熱交換器３１，３９で加熱することで、洗浄液を希釈せずに昇温、温度保持を行うことが可能である。

［実施例１］
図１に示すボイラの化学洗浄を図３（ｂ）の本発明方法の手順に従って行った。

＜予熱工程＞
洗浄系統内に純水を循環させながら、第１及び第２熱交換器３１，３９に蒸気を供給し、循環純水を９０℃まで予熱した。

予熱の過程で、循環している加熱された純水の一部を第３熱交換器５４に通水し、薬液タンク５０内の薬液を５０℃まで昇温させると共に、薬液の温度を５０℃に保持した。

＜薬液注入＞
９０℃、１７５ｍ^３の予熱循環水に対して、５０℃、３５ｍ^３の薬液を約２サイクル（４５０ｍ^３／ｈ、１サイクル約２３分）で注入し、並行して第１，第３熱交換器３１，３９で循環水の温度保持を行った。

その結果、注入終了時の液温を９０℃で保持することが可能であった。また、総洗浄時間は、次に説明する比較例１に比べて２時間短縮された。

また、洗浄中も第１，第３熱交換器３１，３５を使用して温度を保持することで、通常であれば希釈されることを見込んで上乗せする０．５％分（洗浄液量１７５ｍ^３で８７５ｋｇ）の薬品を節約することができた。

［比較例１］
図３（ａ）の従来方法の手順に従って化学洗浄を行った。この方法では、予熱工程で蒸気を循環純水に注入し、予熱終了後に薬液を注入し、薬液注入終了後、蒸気注入により液温度を９０℃とした。この方法では、洗浄時間が上記本発明方法より２時間長く要すると共に、薬品使用量も多かった。

３給水管
４節炭器
１０火炉
１３汽水分離器
１５過熱器
１９再熱器
２６ドレンタンク
３１，３９，５４熱交換器

Claims

給水管によって給水が導入される節炭器と、該節炭器からの水が導入される壁管を有する火炉と、該壁管が連なる汽水分離器と、該汽水分離器からの水を受け入れるドレンタンクと、該ドレンタンク内の水を前記給水管に循環させるポンプ及び配管とを有するボイラを化学洗浄する方法において、
該ドレンタンクと節炭器とを連通させる仮設ラインを設け、
該仮設ラインにポンプ及び仮設ライン用熱交換器を設け、
該汽水分離器及びそれよりも火炉側に純水を循環させると共に、
この循環を行っている間に、前記仮設ライン用熱交換器によって該純水を加熱し、且つこの加熱された純水を熱源とする薬液加熱用熱交換器によって薬液を加熱しておき、
純水が所定温度以上にまで加熱された後、この加熱された薬液を純水に注入して化学洗浄工程を行うことを特徴とするボイラの化学洗浄方法。
請求項１において、前記薬液の注入途中又はその後の化学洗浄工程において、前記仮設ライン用熱交換器によって洗浄液を加熱することを特徴とするボイラの化学洗浄方法。
請求項１又は２において、前記仮設ライン用熱交換器は蒸気が熱源流体側に供給される熱交換器であることを特徴とするボイラの化学洗浄方法。