JPH05157207A - スケール付着状態監視装置 - Google Patents
スケール付着状態監視装置Info
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- JPH05157207A JPH05157207A JP34775391A JP34775391A JPH05157207A JP H05157207 A JPH05157207 A JP H05157207A JP 34775391 A JP34775391 A JP 34775391A JP 34775391 A JP34775391 A JP 34775391A JP H05157207 A JPH05157207 A JP H05157207A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 伝熱管の管内スケールを伝熱管の管壁温度に
よつて監視することができ、しかも伝熱管の膨出、破損
事故を防止する。 【構成】 伝熱管2の火炉1側に伝熱管2の管壁温度を
測定する温度検出器12を設け、伝熱管2の初期管壁温
度検出信号と経時後の経時温度検出信号との偏差によつ
て伝熱管2の化学洗滌時期を決める。
よつて監視することができ、しかも伝熱管の膨出、破損
事故を防止する。 【構成】 伝熱管2の火炉1側に伝熱管2の管壁温度を
測定する温度検出器12を設け、伝熱管2の初期管壁温
度検出信号と経時後の経時温度検出信号との偏差によつ
て伝熱管2の化学洗滌時期を決める。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は伝熱管の内面に形成され
る付着スケールによる伝熱管の膨出、破損事故を防止す
るに好適なスケール付着状態監視装置に関するものであ
る。
る付着スケールによる伝熱管の膨出、破損事故を防止す
るに好適なスケール付着状態監視装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ボイラ、熱交換器等の伝熱管内面には建
設時又は保缶中に発生した錆、水処理不良によるスケー
ルや、金属酸化物などのスケールが析出、又は付着する
と、このスケールによつて伝熱効率が低下し、ひいては
伝熱管のオーバーヒートを生じ、ついにはボイラ、熱交
換器等の焼損、破損事故を招くことになる。
設時又は保缶中に発生した錆、水処理不良によるスケー
ルや、金属酸化物などのスケールが析出、又は付着する
と、このスケールによつて伝熱効率が低下し、ひいては
伝熱管のオーバーヒートを生じ、ついにはボイラ、熱交
換器等の焼損、破損事故を招くことになる。
【0003】このために例えばボイラにおいては、ボイ
ラ建設時、保缶時に発生した錆を除去するための酸洗
(運転前酸洗)、あるいはボイラ運転後2〜3年毎に伝
熱管内面のスケール除去のため酸洗(運転後酸洗)が行
なわれている。(この酸洗は化学洗滌、又は脱スケール
とも呼ばれている。)すなわち、従来のスケール除去方
法は、加熱したアルカリ液または酸洗液をボイラ内に注
入して循環させ、これによつてスケールを洗滌する酸洗
方式によつて行なわれていた。
ラ建設時、保缶時に発生した錆を除去するための酸洗
(運転前酸洗)、あるいはボイラ運転後2〜3年毎に伝
熱管内面のスケール除去のため酸洗(運転後酸洗)が行
なわれている。(この酸洗は化学洗滌、又は脱スケール
とも呼ばれている。)すなわち、従来のスケール除去方
法は、加熱したアルカリ液または酸洗液をボイラ内に注
入して循環させ、これによつてスケールを洗滌する酸洗
方式によつて行なわれていた。
【0004】この酸洗方式における酸洗液及び酸洗条件
は、ボイラの型式やボイラ容量等によつても異なるが、
単胴式自然循環型ボイラにおいては塩酸酸洗が最も一般
的である。
は、ボイラの型式やボイラ容量等によつても異なるが、
単胴式自然循環型ボイラにおいては塩酸酸洗が最も一般
的である。
【0005】この塩酸酸洗液には5%HClと、0.3
%インヒビタ(腐食抑制剤)と、0.2%界面活性剤の
水溶液を用い、酸洗条件は60°Cで数時間、循環浸漬
するものである。
%インヒビタ(腐食抑制剤)と、0.2%界面活性剤の
水溶液を用い、酸洗条件は60°Cで数時間、循環浸漬
するものである。
【0006】一方、化石燃料を燃焼させるボイラ等にお
いては、給缶水中のPHやシリカ、Cu,Ni,Zn等
の不純物混入をある水質基準以下にシビアに管理するこ
とによつて、伝熱管の管内面のスケールの付着量を最低
限にし、よつて火炉からの輻射熱、熱伝導を阻害される
ことなく熱交換させて熱効率を確保するとともに、伝熱
管のメタル温度を所定の材質での使用限界以下に低く押
えることによつて安定した(延命化された)運転を継続
すべく努力が払われて来た。また、こうしたシビアな給
缶水の管理下においても、運転時間が4〜5ケ年経過す
ると、伝熱管の内面にいくぶんかのスケールが付着する
ために(例えば、スケール量が40〜50mg/cm2
以上、または/およびスケール厚さが0.3mm以上ま
で達していないかに付き)定期検査毎に、代表的な伝熱
管のサンプルチユーブを抜管して量、厚さ、性状につい
て追跡調査して記録し、判定基準に至ると化学洗浄(塩
酸濃度4〜8%程度)をしてスケールを洗滌する酸洗が
実施されて来た。しかし、近年の問題として、こうした
ボイラ等の設備は建設から10万時間以上運転されて来
たものが大幅に増加しているため、例えばプレボイラ
(例えばタービン復水器や給水加熱器の伝熱管)の腐食
によるCuやFe,Ni,Zn等のスケールがボイラ側
へ持ち込まれていることや、伝熱管の化学洗滌時、スケ
ール中のNi化合物やZn化学物のように、いわば難溶
性スケールが完全に除去されず、長年の間にいくぶんか
残存スケールとして残り、この上に新規なスケール付着
があり、結果として厚いスケールが局部的に生成される
機会が増加していること。
いては、給缶水中のPHやシリカ、Cu,Ni,Zn等
の不純物混入をある水質基準以下にシビアに管理するこ
とによつて、伝熱管の管内面のスケールの付着量を最低
限にし、よつて火炉からの輻射熱、熱伝導を阻害される
ことなく熱交換させて熱効率を確保するとともに、伝熱
管のメタル温度を所定の材質での使用限界以下に低く押
えることによつて安定した(延命化された)運転を継続
すべく努力が払われて来た。また、こうしたシビアな給
缶水の管理下においても、運転時間が4〜5ケ年経過す
ると、伝熱管の内面にいくぶんかのスケールが付着する
ために(例えば、スケール量が40〜50mg/cm2
以上、または/およびスケール厚さが0.3mm以上ま
で達していないかに付き)定期検査毎に、代表的な伝熱
管のサンプルチユーブを抜管して量、厚さ、性状につい
て追跡調査して記録し、判定基準に至ると化学洗浄(塩
酸濃度4〜8%程度)をしてスケールを洗滌する酸洗が
実施されて来た。しかし、近年の問題として、こうした
ボイラ等の設備は建設から10万時間以上運転されて来
たものが大幅に増加しているため、例えばプレボイラ
(例えばタービン復水器や給水加熱器の伝熱管)の腐食
によるCuやFe,Ni,Zn等のスケールがボイラ側
へ持ち込まれていることや、伝熱管の化学洗滌時、スケ
ール中のNi化合物やZn化学物のように、いわば難溶
性スケールが完全に除去されず、長年の間にいくぶんか
残存スケールとして残り、この上に新規なスケール付着
があり、結果として厚いスケールが局部的に生成される
機会が増加していること。
【0007】さらに、ボイラの運用形態が電力需要の調
整からボイラの起動、停止の回数が増加しており、伝熱
管に付着したスケール層にこの起動、停止によつて熱応
力が加わり、スケールの隙間形成、スケールの伝熱管か
らの浮き上がりを形成して熱伝導を低下させている。こ
のように伝熱管に付着したスケールによつて膨出メタル
温度の局所的な上昇、金属強度の低下、内圧による応力
割れや膨出破裂の機会が増加している。
整からボイラの起動、停止の回数が増加しており、伝熱
管に付着したスケール層にこの起動、停止によつて熱応
力が加わり、スケールの隙間形成、スケールの伝熱管か
らの浮き上がりを形成して熱伝導を低下させている。こ
のように伝熱管に付着したスケールによつて膨出メタル
温度の局所的な上昇、金属強度の低下、内圧による応力
割れや膨出破裂の機会が増加している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来技術のスケール付
着状態の監視はスケールの付着量が定期検査時のサンプ
ル管の抜管調査でのみによる判定であり、数百本〜数千
本の伝熱管の極く限られた範囲での抜管調査で判定さ
れ、日常の管理ができない点であつた。また化学洗滌そ
のものが一回当り数億円の費用が発生する等経済的に
も、最適なインターバルが求められる等の背景があつ
た。さらに近年の電力需給のひつぱくは、万一夏期など
のように電力需要が多い時期に予期しないチユーブリー
クがあつた場合は、社会的な問題になるなど信頼性の向
上が強く求められている。
着状態の監視はスケールの付着量が定期検査時のサンプ
ル管の抜管調査でのみによる判定であり、数百本〜数千
本の伝熱管の極く限られた範囲での抜管調査で判定さ
れ、日常の管理ができない点であつた。また化学洗滌そ
のものが一回当り数億円の費用が発生する等経済的に
も、最適なインターバルが求められる等の背景があつ
た。さらに近年の電力需給のひつぱくは、万一夏期など
のように電力需要が多い時期に予期しないチユーブリー
クがあつた場合は、社会的な問題になるなど信頼性の向
上が強く求められている。
【0009】本発明はかかる従来技術の欠点を解消しよ
うとするもので、その目的とするところは、伝熱管の管
内スケールの付着量、厚さなどを伝熱管の管壁温度によ
つて監視することができ、しかも伝熱管の膨出破損を防
止することができるスケール付着状態監視装置を提供す
るにある。
うとするもので、その目的とするところは、伝熱管の管
内スケールの付着量、厚さなどを伝熱管の管壁温度によ
つて監視することができ、しかも伝熱管の膨出破損を防
止することができるスケール付着状態監視装置を提供す
るにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の目的を達
成するために、伝熱管の火炉側に伝熱管の管壁温度を測
定する温度検出器を設け、この温度検出器からの初期管
壁温度検出信号と経時管壁温度検出信号との偏差により
伝熱管内面の付着スケールを推定し、伝熱管の化学洗滌
時期を決めるようにしたものである。
成するために、伝熱管の火炉側に伝熱管の管壁温度を測
定する温度検出器を設け、この温度検出器からの初期管
壁温度検出信号と経時管壁温度検出信号との偏差により
伝熱管内面の付着スケールを推定し、伝熱管の化学洗滌
時期を決めるようにしたものである。
【0011】
【作用】伝熱管の管内スケールを管壁温度によつて監視
できるので、管壁温度によつて化学洗滌時期を推定で
き、伝熱管の膨出破損事故を少なくすることができる。
できるので、管壁温度によつて化学洗滌時期を推定で
き、伝熱管の膨出破損事故を少なくすることができる。
【0012】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
【0013】図1は本発明の実施例に係るスケール付着
状態監視装置の概略構成図、図2は図1のA−A線側面
図、図3は温度検出器の取付け詳細図、図4は縦軸に伝
熱管のメタル温度、横軸に年月を示したメタル温度特性
曲線、図5は縦軸にスケール成分、横軸に定期検査回数
を示したスケール成分の特性図、図6は縦軸に熱伝導率
実測値、横軸に銅含有量を示したスケールの熱伝導特性
曲線図である。
状態監視装置の概略構成図、図2は図1のA−A線側面
図、図3は温度検出器の取付け詳細図、図4は縦軸に伝
熱管のメタル温度、横軸に年月を示したメタル温度特性
曲線、図5は縦軸にスケール成分、横軸に定期検査回数
を示したスケール成分の特性図、図6は縦軸に熱伝導率
実測値、横軸に銅含有量を示したスケールの熱伝導特性
曲線図である。
【0014】図1から図3において、1は火炉、2は火
炉1を囲む伝熱管、3はバーナ、4はバーナ3からのバ
ーナ火炎、5は節炭器、6は下部管寄せ、7は1次過熱
器、8は2次過熱器、9はウインドボツクス、10はア
フタエアポート、11は再熱器、12は伝熱管2の管壁
温度を検出する温度検出器、13はデータ処理装置、1
4はバーナスロート、15は保護板、16は伝熱管2の
抜管位置を示す。
炉1を囲む伝熱管、3はバーナ、4はバーナ3からのバ
ーナ火炎、5は節炭器、6は下部管寄せ、7は1次過熱
器、8は2次過熱器、9はウインドボツクス、10はア
フタエアポート、11は再熱器、12は伝熱管2の管壁
温度を検出する温度検出器、13はデータ処理装置、1
4はバーナスロート、15は保護板、16は伝熱管2の
抜管位置を示す。
【0015】このような構造において、火炉1は伝熱管
2によつて囲まれており、伝熱管2には化石燃料の油、
ガス、微粉炭を燃焼するバーナ3が配置され、バーナ3
によってバーナ火炎4が火炉1内に形成される。伝熱管
2には図示していない蒸気タービンからの復水と、メー
キヤツプの水質基準に合つた給水が給水ポンプで昇圧さ
れ、節炭器4を経て下部管寄せ5へ送られ、伝熱管2を
経て熱吸収され、1次過熱器7、2次過熱器8を通つて
図示していない蒸気タービンへ供給する。
2によつて囲まれており、伝熱管2には化石燃料の油、
ガス、微粉炭を燃焼するバーナ3が配置され、バーナ3
によってバーナ火炎4が火炉1内に形成される。伝熱管
2には図示していない蒸気タービンからの復水と、メー
キヤツプの水質基準に合つた給水が給水ポンプで昇圧さ
れ、節炭器4を経て下部管寄せ5へ送られ、伝熱管2を
経て熱吸収され、1次過熱器7、2次過熱器8を通つて
図示していない蒸気タービンへ供給する。
【0016】こうした伝熱管2は、本来、高圧水で供給
されるが、温度が低い(380〜400°C付近)た
め、普通鋼が使用されており、一たび伝熱管2内表面に
スケールが大量に付着した時は、500°C以上にメタ
ル温度が上昇し、伝熱管2の膨出破裂事故を生ずる。
されるが、温度が低い(380〜400°C付近)た
め、普通鋼が使用されており、一たび伝熱管2内表面に
スケールが大量に付着した時は、500°C以上にメタ
ル温度が上昇し、伝熱管2の膨出破裂事故を生ずる。
【0017】以下、図2の抜管位置16から採取した伝
熱管2のスケール成分とこのスケール成分による熱伝導
率実測値λについて図5および図6を用いて説明する。
熱管2のスケール成分とこのスケール成分による熱伝導
率実測値λについて図5および図6を用いて説明する。
【0018】伝熱管2内に付着するスケールは、図5に
示すようにその成分がFe3,O4,CuO,ZnO,N
i,Si等であり、その性状によつて、とりわけCuの
含有量によつて熱伝導率λは図6に示すように1.5〜
4.0Kcal/m2h°C程度に変動し、平均的には
2.0〜2.5Kcal/m2h°C程度である。従つ
て、図1、図2に示すように伝熱管2に温度検出器12
によつて管壁温度を計測すれば、火炉1内の熱負荷との
関連で、スケール厚を推定することができる。
示すようにその成分がFe3,O4,CuO,ZnO,N
i,Si等であり、その性状によつて、とりわけCuの
含有量によつて熱伝導率λは図6に示すように1.5〜
4.0Kcal/m2h°C程度に変動し、平均的には
2.0〜2.5Kcal/m2h°C程度である。従つ
て、図1、図2に示すように伝熱管2に温度検出器12
によつて管壁温度を計測すれば、火炉1内の熱負荷との
関連で、スケール厚を推定することができる。
【0019】また、発明者らの実缶の抜管による調査結
果では、スケールの付着量はバーナゾーンの火炉側内面
において最も多く検出され、これは温度に対する不純物
の析出に関連していると思われる。
果では、スケールの付着量はバーナゾーンの火炉側内面
において最も多く検出され、これは温度に対する不純物
の析出に関連していると思われる。
【0020】また、スケールは伝熱管2の内面にしつか
りと付着しているものと、浮き上がつたものがあり、浮
き上がつたスケールは局部的に更に管壁温度が高温とな
り、クリープとなり膨出破裂に至つている。
りと付着しているものと、浮き上がつたものがあり、浮
き上がつたスケールは局部的に更に管壁温度が高温とな
り、クリープとなり膨出破裂に至つている。
【0021】従つて、本発明の実施例においては、ボイ
ラ火炉1の伝熱管2の管表面に図3に示すように、温度
検出器12を保護板15で被い取付けたのである。経時
変化によつて伝熱管2の内面にスケールが付着するが、
スケール厚さはユニツト間で一様でなく、要は火炉熱負
荷が高い所に多く付着する。従つて発明者らは実機の抜
管測定結果からバーナ中心から半径2.5m以内の伝熱
管2で且つ火炉1に面した側に温度検出器12を配置し
たのである。またスケールのもつ熱伝導率λは図6でも
説明したようにスケール中のCu成分により熱伝導率λ
=1.0〜3.5Kcal/m2h°Cにばらついてい
る。
ラ火炉1の伝熱管2の管表面に図3に示すように、温度
検出器12を保護板15で被い取付けたのである。経時
変化によつて伝熱管2の内面にスケールが付着するが、
スケール厚さはユニツト間で一様でなく、要は火炉熱負
荷が高い所に多く付着する。従つて発明者らは実機の抜
管測定結果からバーナ中心から半径2.5m以内の伝熱
管2で且つ火炉1に面した側に温度検出器12を配置し
たのである。またスケールのもつ熱伝導率λは図6でも
説明したようにスケール中のCu成分により熱伝導率λ
=1.0〜3.5Kcal/m2h°Cにばらついてい
る。
【0022】こうした場合、スケールの厚さにより伝熱
管2の管壁(メタル)温度は上昇する。
管2の管壁(メタル)温度は上昇する。
【0023】化学洗滌後の管壁温度の実測データが図4
である。
である。
【0024】図2の温度検出器12の内最も火炉負荷が
高い温度検出器12aの実測データが図4の曲線Bであ
り、温度検出器12bの実測データが図4の曲線Cであ
る。
高い温度検出器12aの実測データが図4の曲線Bであ
り、温度検出器12bの実測データが図4の曲線Cであ
る。
【0025】従つて、図4の曲線B,Cは経時管壁温度
検出信号に相当し、直線Dは初期管壁温度検出信号に相
当する。
検出信号に相当し、直線Dは初期管壁温度検出信号に相
当する。
【0026】このように直線Dと曲線B,Cの検出信号
を比較することによつて化学洗滌の時期を推定すること
ができる。
を比較することによつて化学洗滌の時期を推定すること
ができる。
【0027】つまり、温度検出器12bの伝熱管2付近
では付着スケールが少ないために経時管壁温度は低い
が、温度検出器12aの伝熱管2付近では付着スケール
が多いために経時管壁温度は高くなつている。
では付着スケールが少ないために経時管壁温度は低い
が、温度検出器12aの伝熱管2付近では付着スケール
が多いために経時管壁温度は高くなつている。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、伝熱管の管内スケール
を管壁温度によつて監視することができ、しかも伝熱管
の膨出破損事故を少なくすることができる。
を管壁温度によつて監視することができ、しかも伝熱管
の膨出破損事故を少なくすることができる。
【図1】本発明の実施例に係るスケール付着状態監視装
置の概略構成図である。
置の概略構成図である。
【図2】図1のA−A線側面図である。
【図3】温度検出器の取付け詳細図である。
【図4】縦軸に伝熱管のメタル温度、横軸に年月を示し
たメタル温度特性曲線図である。
たメタル温度特性曲線図である。
【図5】縦軸にスケール成分、横軸に定期検査回数を示
したスケール成分の特性図である。
したスケール成分の特性図である。
【図6】縦軸に熱伝導率実測値、横軸に銅含有量を示し
たスケールの熱伝導率特性曲線図である。
たスケールの熱伝導率特性曲線図である。
1 火炉 2 伝熱管 3 バーナ 12 温度検出器 B,C 経時管壁温度検出信号 D 初期管壁温度検出信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 勉 広島県呉市宝町3番36号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 平野 正彦 広島県呉市宝町3番36号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 田中 勝広 広島県呉市宝町3番36号 バブコツク日立 株式会社呉工場内
Claims (1)
- 【請求項1】 火炉を囲む伝熱管に化石燃料を燃焼する
バーナを取り付け、バーナからの化石燃料を火炉内で燃
焼するものにおいて、 前記伝熱管の火炉側に伝熱管の管壁温度を測定する温度
検出器を設け、この温度検出器からの初期管壁温度検出
信号と経時後の経時管壁温度検出信号との偏差により伝
熱管内面の付着スケールを推定し、伝熱管の化学洗滌時
期を決めるようにしたことを特徴とするスケール付着状
態監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34775391A JPH05157207A (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | スケール付着状態監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34775391A JPH05157207A (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | スケール付着状態監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05157207A true JPH05157207A (ja) | 1993-06-22 |
Family
ID=18392350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34775391A Pending JPH05157207A (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | スケール付着状態監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05157207A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11201406A (ja) * | 1998-01-06 | 1999-07-30 | Samson Co Ltd | ボイラの熱伝導率低下物質付着判断装置 |
| JP2005221170A (ja) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超臨界圧ボイラの運転方法 |
| JP2008170112A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Miura Co Ltd | 蒸気ボイラへの薬剤供給方法 |
| JP2015124991A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 川崎重工業株式会社 | スケール付着量推定システム |
| JP2019211150A (ja) * | 2018-06-04 | 2019-12-12 | 一般財団法人電力中央研究所 | ボイラ装置及び発電設備 |
-
1991
- 1991-12-04 JP JP34775391A patent/JPH05157207A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11201406A (ja) * | 1998-01-06 | 1999-07-30 | Samson Co Ltd | ボイラの熱伝導率低下物質付着判断装置 |
| JP2005221170A (ja) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超臨界圧ボイラの運転方法 |
| JP2008170112A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Miura Co Ltd | 蒸気ボイラへの薬剤供給方法 |
| JP2015124991A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 川崎重工業株式会社 | スケール付着量推定システム |
| JP2019211150A (ja) * | 2018-06-04 | 2019-12-12 | 一般財団法人電力中央研究所 | ボイラ装置及び発電設備 |
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