JPS59164882A - 高温ガス炉雰囲気制御装置 - Google Patents
高温ガス炉雰囲気制御装置Info
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- JPS59164882A JPS59164882A JP3953683A JP3953683A JPS59164882A JP S59164882 A JPS59164882 A JP S59164882A JP 3953683 A JP3953683 A JP 3953683A JP 3953683 A JP3953683 A JP 3953683A JP S59164882 A JPS59164882 A JP S59164882A
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Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高温ガス炉雰囲気制御装７１・に関する０
従来、高温ガス炉の一次系熱媒体としては、Ｈｅガスが
用いられている。−次系熱媒体中には、Ｎ２． ）Ｉ２
０ 、 Ｃｏ 、 ＣＯ２，ＣＨ，、Ｎ２．０．２等の
不純物が微量に混入する。このことは、例えば米国ＧＡ
社のビーチ・テトム炉の運転経験から知られている。不
純物の混入原因としては、炉心の黒鉛及び中間熱交換器
（以下、ＩＨＸと記す。）の断熱材等からの脱ガス、炉
容器材料からの放出がス、Ｉ［等の材料との反応に依る
ガス生成、配管接合部からの空気の混入、シール部から
の油の混入、２次系からのＮ２の透過及びγ線照射下で
のこれ・等不純物ガスと黒鉛との反応が考えられる。
用いられている。−次系熱媒体中には、Ｎ２． ）Ｉ２
０ 、 Ｃｏ 、 ＣＯ２，ＣＨ，、Ｎ２．０．２等の
不純物が微量に混入する。このことは、例えば米国ＧＡ
社のビーチ・テトム炉の運転経験から知られている。不
純物の混入原因としては、炉心の黒鉛及び中間熱交換器
（以下、ＩＨＸと記す。）の断熱材等からの脱ガス、炉
容器材料からの放出がス、Ｉ［等の材料との反応に依る
ガス生成、配管接合部からの空気の混入、シール部から
の油の混入、２次系からのＮ２の透過及びγ線照射下で
のこれ・等不純物ガスと黒鉛との反応が考えられる。
そこで、現状の高温ガス炉では、炉心の黒鉛の焼損及び
カーボン・デポジションの観点から、炉心とＩ［との間
にＨｅガス純化系を設置し、目標不純物ガス量及び運転
目標値を第１表のように定めている。
カーボン・デポジションの観点から、炉心とＩ［との間
にＨｅガス純化系を設置し、目標不純物ガス量及び運転
目標値を第１表のように定めている。
即ち、不純物ガス量は、許容損傷量が１．２年あたり１
００ ｍ９／１ｙｎ２（６’ ０ ％稼動で２年間で黒
鉛は交換する）となるように、また、カーゼン・デポジ
ションを起こし難いように定められている。このよう々
Ｈｅガス雰囲気条件は、非常に低い酸化ポテンシャルの
状態にあると考えられる。
００ ｍ９／１ｙｎ２（６’ ０ ％稼動で２年間で黒
鉛は交換する）となるように、また、カーゼン・デポジ
ションを起こし難いように定められている。このよう々
Ｈｅガス雰囲気条件は、非常に低い酸化ポテンシャルの
状態にあると考えられる。
しかし、多くの耐熱材料の耐食性けＣｒ２Ｏ３を主体と
する強固で密着性の高い酸化皮膜の形成に依存している
。この酸化皮膜の形成は大気中等強酸化性雰囲気に於い
て促進される。このため、非常に低い酸化ポテンシャル
下では大気中とは異なった材料挙動を示すことが考えら
れる。実際、その特性を明確にする為に国内外の多くの
研究機関で調査・研究が実施されている。
する強固で密着性の高い酸化皮膜の形成に依存している
。この酸化皮膜の形成は大気中等強酸化性雰囲気に於い
て促進される。このため、非常に低い酸化ポテンシャル
下では大気中とは異なった材料挙動を示すことが考えら
れる。実際、その特性を明確にする為に国内外の多くの
研究機関で調査・研究が実施されている。
而して、第１表に示すＨ，ｅガス中の不純物ガス条件を
満足する場合に、又既存の高温ガス炉の運転経験から見
て想定されるＨｅガス中の不純物条件下で、耐熱材料の
材料挙動は、先ず耐食性が問題となる。
満足する場合に、又既存の高温ガス炉の運転経験から見
て想定されるＨｅガス中の不純物条件下で、耐熱材料の
材料挙動は、先ず耐食性が問題となる。
本発明者等は、耐熱材料の表面に安定な酸化スケールが
生成しない条件が想定されれば、その様な条件下の材料
特性が１つの問題点であると判断し、第２表に示すビー
チ・ボトム炉０分析値条件相当の不純物ガスを含む第３
表に示すハステロイＸ及びハステロイＸＲ（ＩＨＸの高
温部の使用候補材料）について腐食試験を行−た。
生成しない条件が想定されれば、その様な条件下の材料
特性が１つの問題点であると判断し、第２表に示すビー
チ・ボトム炉０分析値条件相当の不純物ガスを含む第３
表に示すハステロイＸ及びハステロイＸＲ（ＩＨＸの高
温部の使用候補材料）について腐食試験を行−た。
析出が認められ更に酸化物スケールは認められなかった
。この機力状態は、空気中の加熱保持では認められず延
性及び靭性の著し、い低下が予想された。従って、Ｈｅ
中の不純物ガス組成は、耐熱材料及びＩＨＸの設計上、
色々と不都合を生じると考えらｉｌ−る。
。この機力状態は、空気中の加熱保持では認められず延
性及び靭性の著し、い低下が予想された。従って、Ｈｅ
中の不純物ガス組成は、耐熱材料及びＩＨＸの設計上、
色々と不都合を生じると考えらｉｌ−る。
一方、第２表に示す想定雰囲気（通称原研Ｂガス）条件
下では、ハステロイＸＫ関し空気中の加熱保持の場合に
比較し特に延性の低下が認められず〔鉄と鋼第６４年（
１９７８）第１０号Ｐ９．８〜１０７〕炭化物の著しい
析出か認められないと考えられる。実際本発明者等が同
じＨｅガス雰囲気条件下で調査した結果からも、ハステ
ロイＸ及びハステロイＸＨの表面に安定な酸化皮膜（Ｍ
ｎＣｒ２Ｏ４と考えられる）が形成しており、特に著し
い炭化物の析出物が認められなかった。
下では、ハステロイＸＫ関し空気中の加熱保持の場合に
比較し特に延性の低下が認められず〔鉄と鋼第６４年（
１９７８）第１０号Ｐ９．８〜１０７〕炭化物の著しい
析出か認められないと考えられる。実際本発明者等が同
じＨｅガス雰囲気条件下で調査した結果からも、ハステ
ロイＸ及びハステロイＸＨの表面に安定な酸化皮膜（Ｍ
ｎＣｒ２Ｏ４と考えられる）が形成しており、特に著し
い炭化物の析出物が認められなかった。
従って、高温ガス炉のＨｅ中不純物の条件としては、耐
熱材料の表面に酸化物スケールが生成することが必須で
ある（酸化物スケールは、Ｈｅ雰囲気から材料へのカー
ー？ンの移行に対して防護する機能を持つと考えられる
）、、シかし、現状の高温ガス炉（既設及び計画中のも
のも含む）システムでは、Ｈｅガス純化系を設置してい
るにすぎない。
熱材料の表面に酸化物スケールが生成することが必須で
ある（酸化物スケールは、Ｈｅ雰囲気から材料へのカー
ー？ンの移行に対して防護する機能を持つと考えられる
）、、シかし、現状の高温ガス炉（既設及び計画中のも
のも含む）システムでは、Ｈｅガス純化系を設置してい
るにすぎない。
このため、■■の高温金属部材の表面に、炭化物の析出
が認められる問題があった。
が認められる問題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、中間
熱交換器の高温部を酸化膜で保護することにより、高温
ガス炉の一次系熱媒体中に不純物が微量に混在するの全
防止（〜た高温ガス炉雰囲気制御装置を提供するもので
ある。
熱交換器の高温部を酸化膜で保護することにより、高温
ガス炉の一次系熱媒体中に不純物が微量に混在するの全
防止（〜た高温ガス炉雰囲気制御装置を提供するもので
ある。
即ち、本発明は、高温ガス炉の出口と中間熱交換器の入
口とを接続する熱媒体配管に取付けられた酸化性ガス添
加器と、前記中間熱交換器の出口と前記高温ガス炉の入
口とを接続する熱媒体配管に設けられた熱媒体精製器と
全具備する高温ガス炉雰囲気制御装置である。
口とを接続する熱媒体配管に取付けられた酸化性ガス添
加器と、前記中間熱交換器の出口と前記高温ガス炉の入
口とを接続する熱媒体配管に設けられた熱媒体精製器と
全具備する高温ガス炉雰囲気制御装置である。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は、本発明の一実施例の概略構成を示す説明図で
あ・る。図中１は、高温ガス炉である、高温ガス炉１け
、中間熱交換器２に熱媒体配管３を介して接続さねでい
る。熱媒体配管３には、例えばスチーム発生器４から力
る酸化性ガス添加器が取付けられている。中間熱交換器
２は、その出口に取付けられた熱媒体配管５を介して高
温ガス炉ＩＶｃ接続されている。この熱媒体配管５のバ
イパス配管５ａには、熱媒体精製器６が介在されている
。熱媒体精製器６は、中間熱交換器２１１１１からダク
トセパレータ６−クーラー６ｂ、グレイチャコールトラ
ップ６Ｃ４第１モレキユラーシーブトラツプ６ｄ。
あ・る。図中１は、高温ガス炉である、高温ガス炉１け
、中間熱交換器２に熱媒体配管３を介して接続さねでい
る。熱媒体配管３には、例えばスチーム発生器４から力
る酸化性ガス添加器が取付けられている。中間熱交換器
２は、その出口に取付けられた熱媒体配管５を介して高
温ガス炉ＩＶｃ接続されている。この熱媒体配管５のバ
イパス配管５ａには、熱媒体精製器６が介在されている
。熱媒体精製器６は、中間熱交換器２１１１１からダク
トセパレータ６−クーラー６ｂ、グレイチャコールトラ
ップ６Ｃ４第１モレキユラーシーブトラツプ６ｄ。
第２モレキユラーシーブトラツ７’ ６ ｅ ｒ ”
／’トドラップ６ｆ、チタンスポンジトラップ６ｇを
順次連結して（１４成されている。
／’トドラップ６ｆ、チタンスポンジトラップ６ｇを
順次連結して（１４成されている。
ここで、酸化性ガス添加器を構成するスチーム発生器４
は、酸化性ガス源として例えばＨ２０會熱媒体配管３中
に供給するようになっている０とのＨ２Ｏの添加濃度は
、約２ ｐｐｍ以上に設定されている。その理由は、Ｈ
２Ｏの添加濃度が約２ ｐｐｍ以上になると第２図に示
す如く、中間熱交換器２内の酸−２８，２ 素分圧（Ｐｏ）が、約１０ ａｔｍ以上と々る。こ
のため、中間熱交換器２の高温部を形成するノ・ステロ
イＸ。
は、酸化性ガス源として例えばＨ２０會熱媒体配管３中
に供給するようになっている０とのＨ２Ｏの添加濃度は
、約２ ｐｐｍ以上に設定されている。その理由は、Ｈ
２Ｏの添加濃度が約２ ｐｐｍ以上になると第２図に示
す如く、中間熱交換器２内の酸−２８，２ 素分圧（Ｐｏ）が、約１０ ａｔｍ以上と々る。こ
のため、中間熱交換器２の高温部を形成するノ・ステロ
イＸ。
ハステロイＸＲの表面に酸化膜（Ｃｒ２０３）を形成す
ることが可能であり、腐食から中間熱交換器２を保護す
ることができるからである。具体的には、Ｈ２Ｏの添加
濃度を約２ ｐｐｍ以上にすると、高温ガス炉１の一次
系熱媒体であるＨｅガスの酸素分圧（Ｐｏ）ｆ、１００
０℃で安定なＣｒ２Ｏ５を生成するに必要な値である約
１Ｏ−２０°６ａｔｍ以上に設定できるためである。な
お、この酸素分圧（Ｐｏ） １０−２０°’ ａｔｍの
根拠としては、ＪｏＵＲＮｈ’ｒ＝ ＯＦ ＴＨＥ Ｉ
ＲＯＮ ＡＮＤ ５ＴＥＥＬ ｌＮ５ＴＩＴＵＴＥ
。
ることが可能であり、腐食から中間熱交換器２を保護す
ることができるからである。具体的には、Ｈ２Ｏの添加
濃度を約２ ｐｐｍ以上にすると、高温ガス炉１の一次
系熱媒体であるＨｅガスの酸素分圧（Ｐｏ）ｆ、１００
０℃で安定なＣｒ２Ｏ５を生成するに必要な値である約
１Ｏ−２０°６ａｔｍ以上に設定できるためである。な
お、この酸素分圧（Ｐｏ） １０−２０°’ ａｔｍの
根拠としては、ＪｏＵＲＮｈ’ｒ＝ ＯＦ ＴＨＥ Ｉ
ＲＯＮ ＡＮＤ ５ＴＥＥＬ ｌＮ５ＴＩＴＵＴＥ
。
Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９４８． ｐ２６１〜２７０に見
ることができる。
ることができる。
また、酸化ポテンシャルは、−次系熱媒体中に存在し得
る不純物ガス（例えば、Ｈ２，１＋２０．ｃｏ、ｃｏ、
ｃｌ（４）同志の可能なあらゆる化学反応式を考慮し
、その平衡条件下での酸素分圧（Ｐｏ）と定義した。そ
の際の主な化学反応式は以下に記す通りである。
る不純物ガス（例えば、Ｈ２，１＋２０．ｃｏ、ｃｏ、
ｃｌ（４）同志の可能なあらゆる化学反応式を考慮し
、その平衡条件下での酸素分圧（Ｐｏ）と定義した。そ
の際の主な化学反応式は以下に記す通りである。
ＣＨａ ＋Ｈ２Ｏ３Ｃｏ ＋ ３Ｈ２（１）ＣＨ４＋Ｃ
０２ｅ２ＣＯ＋２Ｈ２（２）Ｈ２＋グｏ、 ４ Ｈ２Ｏ
、（３） ＣＨ−＋Ｃ＋２Ｈ、、” （４） ４ ← ２ Ｃ十Ｈ２Ｏ４２ＣＯ＋Ｈ２（５） ｃ ＋ ＣＯ２４２ＣＯ（６） このような酸素分圧（Ｐｏ＝、１０−２０°６ａｔｍ）
以上を設定できるものであれば、酸化性ガス源としては
、Ｈ２Ｏの他にもＣＯ２，、Ｏ，、、等を用いても良い
。
０２ｅ２ＣＯ＋２Ｈ２（２）Ｈ２＋グｏ、 ４ Ｈ２Ｏ
、（３） ＣＨ−＋Ｃ＋２Ｈ、、” （４） ４ ← ２ Ｃ十Ｈ２Ｏ４２ＣＯ＋Ｈ２（５） ｃ ＋ ＣＯ２４２ＣＯ（６） このような酸素分圧（Ｐｏ＝、１０−２０°６ａｔｍ）
以上を設定できるものであれば、酸化性ガス源としては
、Ｈ２Ｏの他にもＣＯ２，、Ｏ，、、等を用いても良い
。
熱媒体精製器６は、高温ガス炉１の炉心黒鉛の焼損防止
及びカーポンプＩジョン防止の観点から設けたものであ
る。而して、ダスト・セパレータ６ａは、黒鉛栃塵など
のダスト除去後、こわ、に接続したインタークー２６ｂ
は、ダスト除去後の熱媒体の温度’ｔ ２００ ℃以下
までし、更に接続さね、たプレチャコールトラップ６Ｃ
でヨウ素と固体（ＦＰ’）を除去するようになっている
。
及びカーポンプＩジョン防止の観点から設けたものであ
る。而して、ダスト・セパレータ６ａは、黒鉛栃塵など
のダスト除去後、こわ、に接続したインタークー２６ｂ
は、ダスト除去後の熱媒体の温度’ｔ ２００ ℃以下
までし、更に接続さね、たプレチャコールトラップ６Ｃ
でヨウ素と固体（ＦＰ’）を除去するようになっている
。
次いで、プレチャコールトラップ６ｃＫ順次接続された
第１モルキュラージ−ブトラップ６ｄ（１０℃位）でＣ
Ｏ２を除去し、第２モルキーラーシーゾトラッｆ ６−
ｅ （−４０℃）でＨ２Ｏｋ除去し、コールドトラップ
６ ｆ （−１９６℃位）でＣＯ、Ｎ ｒ ’ＣＨ４
、Ｋｒ及びＸｓを除去するようになっている。更に、コ
ールドトラップ６ ｆ （４５０℃位）にてＨ２及びＴ
ｈｌ除去するようになっている。
第１モルキュラージ−ブトラップ６ｄ（１０℃位）でＣ
Ｏ２を除去し、第２モルキーラーシーゾトラッｆ ６−
ｅ （−４０℃）でＨ２Ｏｋ除去し、コールドトラップ
６ ｆ （−１９６℃位）でＣＯ、Ｎ ｒ ’ＣＨ４
、Ｋｒ及びＸｓを除去するようになっている。更に、コ
ールドトラップ６ ｆ （４５０℃位）にてＨ２及びＴ
ｈｌ除去するようになっている。
このように構成された高温ガス−炉雰囲気制御装置巨に
よれば、中間熱交換器２と高温ガス膜が形成可能な程度
の酸素分圧ＣＰ。）を保つととができる。その結果、中
間熱交換器２内に酸微量に混在するのを阻止できる。
よれば、中間熱交換器２と高温ガス膜が形成可能な程度
の酸素分圧ＣＰ。）を保つととができる。その結果、中
間熱交換器２内に酸微量に混在するのを阻止できる。
なお、スチーム発生器４からのＨ２Ｏ（水蒸気）の供給
手段としては、例えば−次系Ｈｅガスの圧力が約４ Ｑ
’ｋｌｉ／ｃｒｎ２の場合に６、約２５０℃の飽和水蒸
気を供給可能なボイラを設けるのが好ましいＯ 以上説明した如く、本発明に係る高温ガス炉雰囲気制御
装置によれば、中間熱交換器の高温部を酸化膜で保護す
ることにより、′高温ガス炉の一次系熱媒体中に不純物
が微量に混在するのを防止することができるものである
。
手段としては、例えば−次系Ｈｅガスの圧力が約４ Ｑ
’ｋｌｉ／ｃｒｎ２の場合に６、約２５０℃の飽和水蒸
気を供給可能なボイラを設けるのが好ましいＯ 以上説明した如く、本発明に係る高温ガス炉雰囲気制御
装置によれば、中間熱交換器の高温部を酸化膜で保護す
ることにより、′高温ガス炉の一次系熱媒体中に不純物
が微量に混在するのを防止することができるものである
。
第１図は、本発明の一実施例の概略構成を示す説明図、
第２図は、酸素分圧とＨ２０添加量と７の関係を示す特
性図である。 １・・・高温ガス炉、２・・・中間熱交換器、３，５・
・・熱媒体配管、４・・・スチーム発生器、５ａ・・・
・ぐイノＰス配管、６・・・熱媒体精製器、Ｕ・・・高
温ガス炉雰囲気制御装置。
第２図は、酸素分圧とＨ２０添加量と７の関係を示す特
性図である。 １・・・高温ガス炉、２・・・中間熱交換器、３，５・
・・熱媒体配管、４・・・スチーム発生器、５ａ・・・
・ぐイノＰス配管、６・・・熱媒体精製器、Ｕ・・・高
温ガス炉雰囲気制御装置。
Claims (1)
- 高温ガス炉の出口と中間熱交換器の入口とを接続する熱
媒体配管、に取付けられた酸化性ガス添加器と、前記中
間熱交換器の出口と前記高温ガス炉の入口とを接続する
熱媒体配管に設けられた熱媒体精製器とを具備すること
を特徴とする高温ガス炉雰囲気制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3953683A JPS59164882A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 高温ガス炉雰囲気制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3953683A JPS59164882A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 高温ガス炉雰囲気制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59164882A true JPS59164882A (ja) | 1984-09-18 |
Family
ID=12555766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3953683A Pending JPS59164882A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 高温ガス炉雰囲気制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59164882A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50108495A (ja) * | 1974-02-01 | 1975-08-26 |
-
1983
- 1983-03-10 JP JP3953683A patent/JPS59164882A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50108495A (ja) * | 1974-02-01 | 1975-08-26 |
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