JPH05248210A - 再熱器管の孔食防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中間負荷火力的運用したときの結露した復水
中に含まれる溶存酸素による再熱器管の内面の孔食を安
価な措置で防止または大幅に低減し得る再熱器管の孔食
防止方法を提供すること。 【構成】 蒸気発電設備の中間負荷火力的運用におい
て、発電用蒸気発生装置であるボイラ３０、高圧タービ
ン７、中圧タービン１８および低圧タービン１９を含む
ユニットを停止させたのち、再熱器１４の周辺に前記発
電用蒸気発生装置の保有熱が残存している間に、再熱器
１４の入口に除湿した空気を圧送し、再熱器管内の湿分
を有する蒸気を強制的にパージするように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再熱器管の孔食防止方
法に係り、特に蒸気発電設備の中間負荷火力的運用をし
たときの再熱器管の内面の孔食を防止するために好適な
再熱器管の孔食防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電力需給の落差の増大（平日と日
祭日、夏および冬期と春および秋期）と、原子力発電設
備からの電力の安定供給の要求に伴って、ボイラの運用
形態は週末停止して週明けに起動するという運転や、
春、秋期のように比較的気候のよい時期には停止し、
夏、冬期は運転するといった、いわゆる中間負荷火力的
運用が大幅に増えている。また、電力需給面から考慮す
ると、電力の伸びに対して環境問題や立地難から電力不
足の状況が続いており、ボイラのチューブリーク等のト
ラブルによる停止は、絶対的に防止しなければならない
状況にある。

【０００３】ところで、従来の発電用ボイラ設備は、図
７に示す例ではボイラ３０と、高圧タービン７と、中圧
タービン１８と、低圧タービン１９と、復水器２０とを
配備している。前記ボイラ３０は、節炭器１と、火炉水
壁管２と、低温過熱器３と、再熱器１４とを有してい
る。前記高温過熱器４と高圧タービン７とは、高温過熱
蒸気管５により接続されており、この高温過熱蒸気管５
には主蒸気塞止弁６が設けられている。前記高圧タービ
ン７と再熱器１４とは、低温再熱蒸気管８により接続さ
れている。この低温再熱蒸気管８には、フラッシュタン
ク止め弁９を有する配管と、タービングランドシール止
め弁４０を有するタービングランド蒸気管１０と、再熱
蒸気過熱低減器１１とが接続されている。前記低温再熱
蒸気管８と補助蒸気ヘッダ１３間には、減圧弁１２を有
する配管が接続されている。前記再熱蒸気過熱低減器１
１には、注水配管３２が接続されており、この注水配管
３２には注水遮断弁３３と、注水流量調節弁３４と、注
水流量逆止弁３５とが設けられている。前記再熱器１４
と中圧タービン１８とは、高温再熱蒸気管１６により接
続されており、この高温再熱蒸気管１６には高温再熱蒸
気塞止弁１７が設けられている。前記復水器２０と節炭
器１とは、給水管２９により接続されている。この給水
管２９には、低圧復水ポンプ２１と、脱塩装置２２と、
低圧給水加熱器２３と、脱気器２４と、脱気器ストレー
ジタンク２５と、給水ポンプ２６と、高圧給水加熱器２
７と、給水流量計２８とが設けられている。前記脱気器
２４と脱気器ストレージタンク２５間には、溶存酸素を
低値に維持するための薬注入口３１が設けられている。

【０００４】この図７に示す発電用ボイラ設備では、高
圧タービン７で仕事をした蒸気を、再熱器１４で再加熱
し、これを高温再熱蒸気として中圧タービン１８へ戻し
て発電するように配慮している。また、通常運転時は脱
気器２４において、脱酸素を実施しているほか、薬注入
口３１から注薬して再熱器系内の溶存酸素を低く維持し
ているが、ひとたび発電用蒸気発生装置およびタービン
を含むユニットが停止すると、主蒸気塞止弁６、高温再
熱蒸気塞止弁１７が閉となるほか、復水器２０での真空
破壊操作があり、復水器２０内に大気が入り、復水器２
０→低圧タービン１９→タービングランド蒸気管１０を
経て再熱器１４へ酸素が持ち込まれる仕組みとなってい
た。一方、ボイラ３０が停止期間が数日間以上に及んだ
とき、またはボイラ３０に付属する強圧通風機によって
強冷して停止したときは、再熱器管外の雰囲気温度が低
下する結果、再熱器管内に残存している湿り蒸気が冷却
されて結露するほか、再熱器管内の圧力低下が生じてタ
ービングランド蒸気管１０から空気を一層吸引する。そ
の結果、管壁に結露した復水中に含有される溶存酸素濃
度が上昇する。

【０００５】なお、図８は垂直型再熱器の一例を示し、
図９は図８のＡ部の腐食例を示す。また、図１０は横置
型再熱器の一例を示し、図１１は図８および図１０のＢ
部の腐食例を示す。図８に示す垂直型再熱器１４０は、
管寄せ１４２，１４４と、複雑な形状に曲成されかつ管
寄せ１４２，１４４間に接続された複数本の再熱器管１
４６とを有して構成されている。また、図１０に示す横
置型再熱器１４１は、管巣１４３，１４５と、蛇行状に
折り返し曲成されかつ管巣１４３，１４５間に接続され
た再熱器管１４７とを有して構成されている。

【０００６】前述のごとく、再熱器管の管壁に、結露し
た復水中に含有される溶存酸素濃度が上昇すると、図８
および図９に示すように、Ｕベンド部であるＡ部の内面
に孔食１４８が生じ、また図８，図１０および図１１に
示すように、水平管の撓みの生ずる凹部であるＢ部の内
面に孔食１４９が発生する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、再
熱器管の管壁に、復水中に含有される溶存酸素濃度の上
昇により、Ｕベンド部の内面や撓みの生ずる凹部の内面
等に孔食が発生し、国の定めている技術指針の必要最少
肉厚を割ることもしばしばあり、その結果定検毎に肉厚
を追跡調査した上で必要な新替えを実施するなど、信頼
性に欠ける問題があった。また、前述の孔食は発電用蒸
気発生装置およびタービンを含むユニットの停止頻度が
多く、かつ停止時間が長いほど発生しやすいことから電
力需給上、中間負荷運用化が望まれている火力発電設備
の解決しなければならない当面の大きな課題の一つであ
った。

【０００８】さらに、ユーザにとって好ましくないこと
は、稼働率が低く、よって補修費が掛けられない火力発
電設備程、孔食が発生しやすいことから、早期に解決が
求められている課題であった。しかも、発電用蒸気発生
装置およびタービンを含むユニットを停止したとき、電
力需給上、何時間停止させるか分からないため、再熱器
が冷却されたとき、再熱器管内の結露を防ぐため、例え
ばＮ₂ 封入を行って良いか，否かの判定ができないこと
が多く、かつ経済的な面もあって、結露により再熱器管
内の孔食に対して特別な配慮をしない場合もあった。

【０００９】本発明の目的は、前記従来技術の問題を解
決し、中間負荷火力的運用したときの結露した復水中に
含まれる溶存酸素による再熱器管の内面の孔食を安価な
措置で防止または大幅に低減し得る再熱器管の孔食防止
方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的は、蒸気発電設
備の中間負荷火力的運用において、発電用蒸気発生装置
およびタービンを含むユニットを停止させたのち、再熱
器周辺に前記発電用蒸気発生装置の保有熱が残存してい
る間に、再熱器入口に除湿した空気を圧送し、再熱器管
内の湿分を有する蒸気を強制的にパージすることによ
り、達成される。

【００１１】また、前記目的は前記除湿した空気を、再
熱器入口の再熱蒸気過熱低減器に設けられているスプレ
ーノズルを通じて再熱器管内に圧送することによって、
より良く達成される。

【００１２】

【作用】本発明では、発電用蒸気発生装置およびタービ
ンを含むユニットを停止させたとき、再熱器入口に除湿
した空気を圧送し、再熱器管内の湿分を有する蒸気を強
制的にパージするようにしているので、前記湿分を有す
る蒸気を大気へ確実にパージすることができる。また、
本発明では再熱器周辺に未だ発電用蒸気発生装置の保有
熱が残存している間に、前記除湿した空気を圧送するよ
うにしているので、再熱器管内を前記発電用蒸気発生装
置の保有熱を速やかに利用して乾燥させることができ、
やがて再熱器管内が冷却されたとき、残存水分によって
再熱器の管壁内面への結露の付着を防止することがで
き、または大幅に低減することができる。これにより、
本発明では中間負荷火力的運用したときの結露した復水
中に含まれる溶存酸素による再熱器管の内面の孔食を安
価な措置で防止または大幅に低減することが可能とな
る。

【００１３】また、本発明では前記除湿した空気を、ス
プレーノズルから再熱器管内に圧送するようにしてい
る。前記スプレーノズルは、再熱器入口に配置された再
熱蒸気過熱低減器の中心部にあり、また下流の配管は水
平距離が確保されている。したがって、除湿した空気を
前記スプレーノズルを利用して圧送することにより、多
数の配管で構成されている再熱器の内部に整流された空
気を均等にチャージできるほか、チャージされた空気が
復水器の真空破壊操作後、その復水器側へ流れるのを防
止することができる。また、再熱器管内の孔食が再熱器
入口付近に比較的集中して発生している実態に鑑み、再
熱器入口に配置されている再熱蒸気過熱低減器から除湿
した空気を圧送することにより、再熱器管の内面の孔食
をより一層効果的に防止しまたは低減することが可能と
なる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例を示す、火力発電設備の
系統図、図２は図１の再熱蒸気過熱低減器１１の一部断
面図、図３は図２のノズル部５３、５４の拡大縦断面図
である。

【００１５】図１において、図７と同一部分は同一符号
を付して説明を省略する。図１が図７と異なる点は、再
熱器１４に接続された高温再熱蒸気管１６に大気吸込兼
ベント弁３９を設け、また、再熱器入口側に配置された
再熱蒸気過熱低減器１１の中央部にノズル５３を接続
し、該ノズル５３に過熱低減器注水配管３２と除湿空気
管３６とを互いに並列に接続し、該除湿空気管３６に空
気遮断弁３７と空気逆止弁３８を設けたことである。な
お、前記再熱蒸気低減器１１の内部にはライナ５２が設
けられている（図２）。また、前記ノズル５３は、イン
レットノズル５４と、これに連結されたピース５５と、
このピース５５に連結されたスプレーノズル５６と、ダ
イヤフラム５７とを有しており、スプレーノズル５６か
ら低温再熱蒸気管８の中心部に流体を吹き出すように構
成されている（図３）。

【００１６】図１において、まず、ボイラおよびタービ
ンを含むユニットを停止させた直後の復水器２０の真空
破壊操作が終わっていない段階では、大気吸込兼ベント
弁３９を開き、真空度の高い復水器２０と大気圧との差
圧を利用して、復水器２０へ向かって大気中の空気を流
し、高温再熱蒸気管１６、再熱器１４および低温再熱蒸
気管８内に残留している蒸気をパージする。前記低温再
熱蒸気管８内の残留蒸気をパージしたのち、大気吸込兼
ベント弁３９を閉じる。このときの弁の開閉および空気
の流れを図４に示した。

【００１７】ついで、所定の時限後（数時間後）、特に
タービンの真空破壊操作タイミングに合わせて、しかも
再熱器１４の周辺に未だボイラの保有熱が残存している
間に、除湿空気管３６に設けられた空気遮断弁３７を開
ける。そして、前記除湿空気管３６→空気遮断弁３７→
空気逆止弁３８→インレットノズル５４→ノズル５３内
のピース５５→スプレーノズル５６→再熱蒸気過熱低減
器１１内のライナ５２を通じて再熱器１４の入口に除湿
された空気を圧送する。このときの弁の開閉および空気
の流れを図５に示した。除湿された空気としては、一般
に制御用空気は十分に除湿されているので、この制御用
空気を用いる。前記除湿された空気を約１〜２時間供給
し、再熱器管内をこれの容積の１〜３倍の空気で置換
し、再熱器管内の湿分を有する蒸気を強制的にパージす
る。前記除湿された空気を、スプレーノズル５６を通じ
て、低温再熱蒸気管８の入口側の中心部に供給し、再熱
器１４内に前記空気をチャージし、その空気を再熱器管
の高所のエアベント（図示せず）から大気に放出し、再
熱器管内の残存する湿分を有する蒸気を強制的にパージ
する。

【００１８】前述のごとく、再熱器１４の入口側の再熱
蒸気過熱低減器１１に設けられたスプレーノズル５６を
利用して、除湿された空気を供給することは、スプレー
ノズル５６そのものが再熱蒸気過熱低減器１１の中心部
にあり、下流の配管は水平距離も確保されているので、
多数の配管で構成されている再熱器１４の内部に整流さ
れた空気を均等にチャージすることができるほか、チャ
ージされた空気が復水器２０の真空破壊操作後、復水器
２０側へ多量に流れるのを防止することができる。ま
た、再熱器管内の孔食が、再熱器１４の入口付近に集中
的に発生しており、この再熱器１４の入口に向かって除
湿された空気を供給することにより、この部分に残存し
ている湿分の多い蒸気を効果的にパージすることができ
る。

【００１９】さらに、再熱器１４の内部に除湿された空
気を、発電用蒸気発生装置であるボイラ３０の保有熱が
残存している間に圧送するようにしているので、前記空
気により再熱器１４内に残存する湿分を有する蒸気をパ
ージしたのち、再熱器管内を速やかに乾燥させることが
でき、やがて再熱器管内が冷却されたときに、残存水分
によって再熱器１４の管壁内面に結露が付着する不具合
を解消することができる。

【００２０】これにより、中間負荷火力的運用したとき
の結露した復水中に含まれる溶存酸素による再熱器管の
内面の孔食を安価な措置で防止または大幅に低減するこ
とができる。

【００２１】前述のごとく、再熱器管内に除湿された空
気を圧送し、湿分を有する蒸気をパージしたのち、図６
に示すように、除湿空気管３６の空気遮断弁３７を閉
じ、各部を初期状態に復帰させ、起動態勢に移行する。

【００２２】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の発明によれば、
蒸気発電設備の中間負荷火力的運用において、発電用蒸
気発生装置およびタービンを含むユニットを停止させた
のち、再熱器周辺に前記発電用蒸気発生装置の保有熱が
残存している間に、再熱器入口に除湿した空気を圧送
し、再熱器管内の湿分を有する蒸気を強制的にパージす
るようにしているので、中間負荷火力的運用したときの
結露した復水中に含まれる溶存酸素による再熱器管の内
面の孔食を安価な措置で防止または大幅に低減し得る効
果がある。

【００２３】また、本発明の請求２記載の発明によれ
ば、前記除湿した空気を、再熱器入口の再熱蒸気過熱低
減器に設けられているスプレーノズルを通じて再熱器管
内に圧送するようにしているので、再熱器入口に整流さ
れた空気を均等にチャージすることができる結果、再熱
器管の内面の孔食をより一層効果的に防止または低減し
得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す火力発電設備の系統
図。

【図２】図１の再熱蒸気過熱低減器の一部断面図。

【図３】図２のノズル部の拡大縦断面図。

【図４】および

【図５】図１におけるユニット停止時の弁の開閉および
パージ空気の流れを示す図。

【図６】図１における起動態勢時の弁の開閉を示す図。

【図７】従来の火力発電設備の系統図。

【図８】火力発電設備中の垂直型再熱器の一例を示す
図。

【図９】図８のＡ部の腐食例を示す図。

【図１０】火力発電設備中の横置型再熱器の一例を示す
図。

【図１１】図８および図１０のＢ部の腐食例を示す図。

【符号の説明】

５…高温過熱蒸気管、７…高圧タービン、８…低温再熱
蒸気管、１１…再熱蒸気過熱低減器、１４…再熱器、１
６…高温再熱蒸気管、１８…中圧タービン、１９…低圧
タービン、２６…給水ポンプ、２９…給水管、３０…ボ
イラ、３２…過熱低減器、３６…除湿空気管、３７…空
気遮断弁、３８…空気逆止弁、３９…大気吸込兼ベント
弁、５３…ノズル、５６…スプレーノズル、。

フロントページの続き (72)発明者 西 哲治 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電用蒸気発生装置から発生した蒸気に
   より高圧タービンを回転させて発電し、ついで高圧ター
   ビンで仕事をした蒸気を再熱器により再熱し、この再熱
   蒸気により少なくとも中圧タービンを回転させて発電す
   る蒸気発電設備の中間負荷火力的運用において、前記発
   電用蒸気発生装置およびタービンを含むユニットを停止
   させたのち、再熱器周辺に前記発電用蒸気発生装置の保
   有熱が残存している間に、再熱器入口に除湿した空気を
   圧送し、再熱器管内の湿分を有する蒸気を強制的にパー
   ジすることを特徴とする再熱器管の孔食防止方法。
2. 【請求項２】 前記除湿した空気を、再熱器入口の再熱
   蒸気過熱低減器に設けられているスプレーノズルを通じ
   て再熱器管内に圧送することを特徴とする請求項１記載
   の再熱器管の孔食防止方法。