JPH049483A - 排熱回収ボイラの給水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はコンバインサイク発電プラントにおける排熱回
収ボイラの給水処理方法に係り、特に給水中に注入され
るヒドラジン量をプラントの運転状況に応じて変化させ
、ボイラ入口におけるヒドラジン濃度を一定に保つよう
にした排熱回収ボイラの給水処理方法に関する。

（従来の技術） 一般に、この種の排熱回収ボイラにおいては給水中の溶
存酸素、ＰＨについて制限値を定め、これを満たすよう
に水処理を行なって、系統材料が腐食によって侵される
のを防止している。このうち、溶存酸素濃度を制限値以
下に抑えるには排熱回収ボイラの低圧節炭器の入口で給
水中に脱酸剤としてのヒドラジンを注入し、給水に溶解
している溶存酸素と反応させ、アンモニア水に変化させ
ることに狙い定めて実施される。

以下、第６図を参照してこの水処理方法をより詳しく説
明すると、復水器１から排熱回収ボイラ３にかけて給水
が低圧給水ポンプ２により送られ、初めに低圧節炭器４
を流れて加熱される。ヒドラジンはこの低圧節炭器４の
入口で給水中に注入され、給水が低圧節炭器４内で加熱
されるに従い、溶存酸素と反応して行く。なお、このと
き注入されるヒドラジンの濃度は２０ｐｐｂから４０ｐ
ｐｂ以内に保たれている。注入されたヒドラジンのうち
、１０２６程度は蒸発器５で生成される低圧蒸気に含ま
れて蒸気と共に運ばれるが、大部分のヒドラジンはれ圧
蒸気ドラム６から高圧給水ポンプ７を介して抽出される
給水と共に高圧節炭器８を経て、高圧蒸発器９に流れて
行く。高圧節炭器８で給水温度が２６０℃程度に上昇す
るとき、その６０％程度は熱分解し、アンモニアと水と
なる。また、残りのヒドラジンは分解されずに高圧蒸気
ドラム］０を通って高圧過熱器１１に流れ、その出口温
度５２０℃では　１００％が熱分解し、アンモニアとな
る。なお、図中、符号１２．１３は低圧循環ポンプおよ
び高圧循環ポンプを示している。また、符号１５はガス
タービン、１６は蒸気タービン、１７は発電機を示して
いる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記したヒドラジンによる給水の処理中、注
入されたヒドラジンがサイクルの蒸気と共に再び復水器
１に還るのは微量であり、その注入量を算定するときに
はすべてのヒドラジンが熱分解により消費されると仮定
してその量を決定するのが一般的である。ヒドラジンは
給水中の溶存酸素と等モル反応をするので、給水中のヒ
ドラジン濃度が溶存酸素濃度と同じか、あるいは若干未
反応のヒドラジンが残る程度にするためには復水器１の
溶存酸素濃度の値を想定してこれに見合うだけのヒドラ
ジンを注入すればよい。しかしながら、コンバインドサ
イクル発電プラントは蒸気温度、圧力が負荷により大き
く変動しており、ヒドラジンが分解しないまま、復水器
１に還ることがある。すなわち、第７図に示すようにヒ
ドラジンは２００℃以上になると、熱分解が始まり、３
００℃ではその１００％が熱分解される。ところが、プ
ラントの負荷が、例えば２５％まで低下すると、ガスタ
ービン１５の排ガス温度が下がり、高圧過熱器１１の出
口でも３００℃以下となることから多量のヒドラジンが
分解されないまま復水器１に還ることになる。プラント
負荷が変動する場合の復水器１に還るヒドラジンの割合
を調べると、第８図に示すようにプラント負荷に対して
反比例の関係にあり、負荷が小さくなる程復水器１に還
るヒドラジンの量が増加する。これはヒドラジンが蒸気
温度や負荷と無関係に給水流量に比例させて注入される
ためであり、第９図に示すように、低負荷時には蒸気温
度が低く低圧節炭器４の入口でヒドラジン濃度が制限値
を超えてしまう。このため、プラントの起動時に過剰と
なった（未分解の）ヒドラジンの熱分解が進み、多量の
アンモニアが発生することから、アンモニア注入による
ｐＨの調整を行わなくても蒸気中のアンモニア濃度が制
限値以上に増加して復水器１のアルミニウム黄銅材から
なる冷却管が侵食されることがある。

したがって、本発明の目的はプラントの負荷が鹿動する
場合にもヒドラジンの濃度を制限値以内に抑えることの
できる排熱回収ボイラの給水処理方法を提供することに
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係る排熱回収ボイラの給水処理方法は、排熱回
収ボイラに送られる給水中の溶存酸素濃度の制限値を維
持するにあたり、ヒドラジンをプランジャ形のポンプを
用いて濃度調節しながら給水中に注入するようにした排
熱回収ボイラの給水処理方法において、発電機の負荷信
号あるいはガスタービンの排ガス温度に従って給水流量
を補正して実際の量との間にある差を持たせた補正給水
流量を決定し、この補正給水流量信号に比例させてプラ
ンジャ形ポンプのストロークおよび回転数を制御してヒ
ドラジンの濃度を調節するようにしたことを特徴とする
ものである。

（作用） 本発明によると、プラントの負荷が低く未分解のヒドラ
ジンが復水器に還るときには給水流量を補正して実際よ
り少ない量の給水が流れているものとしてプランジャ形
のポンプのストロークおよび回転数を制御を行ない、低
圧節炭器の入口に流れる給水中のヒドラジン濃度を一定
に保つようにする。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。なお、第１図中、従来技術により説明され
た第６図の構成と同一のものには同一の符号を付して説
明を省略する。

第１図において、低圧給水ポンプ２から低圧節炭器４に
流れる給水流量が流量検出器２コにより検出され、給水
流量信号として補正流量発生器２２に導かれる。また、
発電機１７の出力が負荷検出器２３により検出され、負
荷信号として補正流量発生器２２に与えられる。この補
正流量発生器２２では負荷信号に基づいて後に詳しく説
明される補正が加えられ、その出力はヒドラジン注入経
路に備えられる後述されるポンプの回転数制御関数発生
器２４およびストローク制御信号発生器２５にそれぞれ
与えられる。回転数制御関数発生器２４の出力である回
転数信号は演算器２６および増幅器２７を経て、また、
ストローク制御信号発生器２５によるストローク信号は
演算器２８および増幅器２つを経て、ポンプ３０に各々
出力される。

このポンプ３０には微量の薬液の注入に適したプランジ
ャ形ポンプが使用される。この形式の代表的なものは第
２図に示される特徴を備えている。

すなわち、ポンプ胴３１内でピストン３２の回転数の増
減およびピストン３２のストロークの双方を調節して微
量の薬液の注入を可能にしており、このときストローク
はプランジャ３３の取付けられた偏芯カム３４の偏芯量
を調節することにより行なわれる。

次に、上記構成によるところの作用を説明する。

プラントが低負荷で運転されているとき、排熱回収ボイ
ラ３て生成される蒸気温度は低く、高圧過熱器１１を通
過した後の蒸気中に未分解のヒドラジンが含まれている
。負荷検出器２３で検出される負荷信号が補正信号発生
器２２に入力されると、そこで必要とされるヒドラジン
の割合が決められ、流量補正信号がつくられる。この補
正値についてはプラントの構成によっても変化するが、
たとえば第３図に示されるように負荷が２５％の場合の
流量補正信号は０．６と定めて１．０よりも小さい値が
出力されるようになっている。この例の補正値０．６の
とき、ヒドラジンは注入量の４０％は未分解のまま復水
器１に還ることを意味する。上記の２５％負荷のときの
給水流量が時間あたり８０ｔｏｎとすると、未分解のヒ
ドラジンの量は注入量に換算して次のように算定される
。ただし、薬液濃度は１％としている。

ｈ　１−　Ｉ　Ｑ　×（１−ｔ）　Ｘ　１０００／　６
０１Ｘｄｌ　／　１．０Ｘ１０９Ｘ　１／ＤＸ１００Ｏ
−（１）−ＩＩＯＸ　（１−０，６）　Ｘ１０００１０
ＯＸ３０／１．０ｘ　　１０’　　ｘ　　１　　／　０
．０１ｘ　　１０００−　１．６　　　（ｍｌ　／　ｗ
ｉｎ）ここに、ｈ−注入ｆｋ　（ｍｌ　／　１ｊｎ）Ｑ
−給水流量（ｔｏｎ／ｈ　） を−補正値 ｄ、−給水中に注入したヒドラジンの濃度（ｐｐｂ） Ｄ−薬液濃度 一方、補正給水流量は流量検出器２１から与えられる給
水流量に補正値を掛けて求められる。

Ｑ’　−Ｑ　Ｘ　ｔ　−８０Ｘ０．６−４８ここに、Ｑ
′−補正給水流量（ｔｏｎ／Ｉ］）この補正給水流量が
給水流量信号として使用され、回転数信号およびストロ
ーク制御信号がつくられる。

給水流量が時間あたり４８トンのとき、低圧節炭器４の
入口の残留ヒドラジン濃度を３０　ｐ　ｐ　ｂとするた
めには注入ヒドラジン量は次のようになる。ただし、薬
液濃度は１％としている。

ｈ　２−　ｆＱ　Ｘ　ｔ　Ｘ　１．０００／　６０１Ｘ
　ｄ２　／　（１，０Ｘ１０９）　　Ｘｉ／Ｄ　Ｘ１０
０Ｏ一８０Ｘ０．６　　Ｘ１００Ｏ／６０Ｘ３０／　　
１．０ＸｌＯ’Ｘ　Ｉ　　１０．０１Ｘ　１０００−２
．４ここに、ｈ２−＝注入ヒドラジンＲ（ｍ！　／　ｍ
１ｎ）、ｄ２−目標ヒドラジン濃度（ｐｐｂ） 先に述べたように復水器１に還る未分解ヒドラジンの注
入量に換算した値は１．６であるので、給水中に実際に
残留しているヒドラジン量は次のようになる。

ｈ　Ｊ　−（ｈ　＋　＋　ｈ；＋　）　Ｘ（ｉｏ／　　
１．０ＸｌＯ’ｘ　（１／Ｄ　）　／Ｑ　　　　　　　
・・・・・・・・・（３）−（１，６→−２，４）　Ｘ
ＢＯ／　ｉ、０ＸｌＯ’Ｘ　（１１０，０１）　／８０
Ｘ３０Ｘ　１Ｏ−９−３０ｈ、−実際の注入後の給水中
の残留ヒドラジン濃度（ｐｐｂ） 以上の説明から明らかなように給水中のヒドラジンの濃
度は一定した値を保つことができる。そし、て、負荷が
上昇して注入されたヒドラジンがすべて熱分解するよう
な状況になると、第３図に示されるように補正値は１４
０となり、注入量は給水皿と共に増加して行く。負荷か
１００％となり、給水流量が時間あたり１８０ｔｏｎと
なったとき、ヒドラジンの必要注入量は次のようになる
。ただし、薬液濃度は１％とする。

ｈ４−　（２）式 ％式％ ここに、ｈ４−負荷１００％のときの注入ヒドラジンｆ
Ａ　（ｍｌ　／　ｌｌ１ｎ） このように注入量が増加してくると、今度はポンプのス
トロークを最大ストロークに保持して回転数（ストロー
ク往復数）を調節してヒドラジンの注入量を調節する。

かくして、プラントの負荷が低く、高圧過熱器１１通過
後における蒸気中の未分解のヒドラジン濃度が高く、こ
れが復水器１に還るときには補正信号発生器２２によっ
て給水流量を補正して実際量よりも少ない給水が流れて
いるとしてヒドラジンを注入している注入ポンプ３０の
ストロークおよび回転数制御を行ない、低圧節炭器４の
入口でのヒドラジン濃度を一定に保つことができる。

また、第４図および第５図は本発明の他の実施例を示し
ている。これらの実施例は給水流量の補正方法の別のや
り方を示すもので、第４図はガスタービン１５の排ガス
の温度を温度検出器３５により検出して上記実施例と同
様なやり方で給水流量を補正するものであり、第５図は
高圧主蒸気温度を温度検出器３６で検出して給水流量を
補正している例である。

何れのやり方においても低圧節炭器４の入口に流れる給
水中のヒドラジン濃度を一定に保つことが可能であり、
上記実施例に次いで有用な働きを持つものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は発電機の負荷信号あるいは
ガスタービンの排ガス湯度に従って給水流量を補正して
実際の量との間にある差を持たせた補正給水流量を決定
し、この補正給水流量に比例させてプランジ中形ポンプ
のストロークおよび回転数を制御してヒドラジンの濃度
を調節しているので、コンバインドサイクル発電プラン
トの負荷が変動する場合にもヒドラジンの濃度を制限値
以内に抑えることができ、プラント起動時におけるヒド
ラジンの熱分解によるＰＨの上昇を防止することが可能
である。

したがって、本発明によれば復水器の冷却管がアンモニ
アによって侵食されて損傷が発生するのを防止できると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置を示す構成図
、第２図は本発明で使用されるプランジャポンプの動作
説明図、第３図は負荷と補正値との関係を示す線図、第
４図および第５図はそれぞれ異なる本発明方法を実施す
るための他の装置を示す構成図、第６図は従来のコンバ
インドサイクル発電プラントの一例を示す系統図、第７
図は温度に対するヒドラジンの分解率を示す線図、第８
図は復水器へ還るヒドラジンの割合を示す線図、第９図
は低圧節炭器入口でのヒドラジン濃度を示す線図である
。 １・・・・・・・・・復水器 ３・・・・・・・・・排熱回収ボイラ ４・・・・・・・・・低圧節炭器 １１・・・・・・・・・高圧過熱器 ２１・・・・・・・・・流量検出器 ２２・・・・・・・・・補正流量発生器２３・・・・・
・・・・負荷検出器 ２４・・・・・・・・・回転数制御関数発生器２５・・
・・・・・・・ストローク制御信号発生器３０・・・・
・・・・・ポンプ ３５．３６・・・温度検出器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排熱回収ボイラに送られる給水中の溶存酸素濃度の制限
   値を維持するにあたり、ヒドラジンをプランジャ形のポ
   ンプを用いて濃度調節しながら給水中に注入するように
   した排熱回収ボイラの給水処理方法において、発電機の
   負荷信号あるいはガスタービンの排ガス温度に従って給
   水流量を補正して実際の量との間にある差を持たせた補
   正給水流量を決定し、この補正給水流量信号に比例させ
   て前記プランジャ形のポンプのストロークおよび回転数
   を制御してヒドラジンの濃度を調節するようにしたこと
   を特徴とする排熱回収ボイラの給水処理方法。