(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラへボイラ水を供給するボイラ給水管に酸素ガス供給手段から酸素ガスを注入し、当該ボイラ給水管内面に酸化鉄の腐食防止皮膜を形成する腐食防止皮膜形成装置において、
前記酸素ガス供給手段からボイラ給水管内に注入される一定圧力に保持された酸素ガスの量を調整するための酸素ガス流量調整弁と、
前記ボイラ給水管内を流動するボイラ水の流量に基づき、前記酸素ガス流量調整弁の基準となる開度量を決定する基準開度量決定手段と、
前記基準開度量決定手段により決定された基準開度量を、ボイラ給水管内の圧力とボイラ水中に溶存する酸素の濃度とに基づき、前記酸素ガス流量調整弁の最適開度量に補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された最適開度量となるように、前記酸素ガス流量調整弁を駆動制御する制御手段と
を備えたボイラ給水管の腐食防止皮膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば汽力発電プラントにおいて、ボイラへボイラ水を供給するボイラ給水管の内面に酸化鉄の腐食防止皮膜を形成するボイラ給水管の腐食防止皮膜形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボイラ給水管の腐食防止皮膜形成装置を構成するボイラ給水管の途中には、酸素ガス供給管を介して酸素ボンベが接続されている。酸素ガス供給管の途中にはコントロールバルブが設けられ、このコントロールバルブの開度に対応して酸素ボンベからボイラ給水管内に酸素ガスが圧送される。この酸素ガスがボイラ水給水管内に圧送されることにより、ボイラ給水管内面に酸化鉄の腐食防止皮膜が形成される。
【０００３】
前記コントロールバルブはコントローラにより駆動制御される。コントローラはボイラ給水管を流動するボイラ水の流量に基づき基準となる開度量を所定条件に基づき算出する。そして、その算出された基準となる開度量が所望の補正値に基づいて補正され、最終的な目標開度量となる。コントローラは算出した目標開度量となるようにコントロールバルブを駆動制御する。前記目標開度量を算出する際に使用される補正値は、酸素ガス供給管を流動する酸素ガスの流量（ボイラ給水管内に注入される酸素ガス量）及びボイラ水中の溶存酸素濃度に基づいて算出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記腐食防止皮膜形成装置においては、次のような問題があった。
【０００５】
ボイラ給水管内の圧力変動により、ボイラ給水管内の圧力が高くなった際には、その圧力が抵抗となって酸素ガスが注入しにくくなる。この場合、酸素ガスの流量が低下することから、コントローラはコントロールバルブの開度量を大きくして、酸素ガスの注入量を増加させる。
【０００６】
例えば、図３（ｂ）のグラフに示すように、ボイラ水の流量が１８００ｍ3 ／ｈで、溶存酸素濃度が０．１ｐｐｍあったとする（同図のα範囲）。この場合、所定の計算式により規定酸素注入量は２．１リットル／ｍｉｎとなる。従って、コントローラは酸素ガスの注入量が２．１リットル／ｍｉｎとなるようにコントロールバルブを駆動制御する。
【０００７】
また、次のルーチンで検出されたボイラ水の流量が、前回ルーチンと同じ流量の１８００ｍ3 ／ｈであったとする。そして、ボイラ給水管内の圧力変動により、前回制御時（前回ルーチン）よりもボイラ給水管内の圧力が３ｋｇ／ｃｍ2 上昇したとする（同図のβ範囲）。このとき、コントローラはボイラ給水管内に圧力変動が発生しても、ボイラ水の流量が変化しないことからコントロールバルブの基準となる開度量を前回ルーチン時と同開度量に保持する。前記ボイラ給水管内の圧力の上昇に伴い、ボイラ給水管内への酸素ガスの注入量が減少する。
【０００８】
すなわち、ボイラ給水管内の圧力が上昇するにつれ、同ボイラ給水管内に酸素ガスが注入されにくくなる。従って、酸素ガス流量及び溶存酸素濃度の値もそれに伴い減少することから、コントローラはボイラ水中の溶存酸素濃度が所定濃度となるようにコントロールバルブの開度量を増大させる。また、ボイラ給水管内の圧力が下降するにつれ、同ボイラ給水管内に酸素ガスが注入されやすくなる。従って、酸素ガス流量及び溶存酸素濃度の値もそれに伴い増加することから、コントローラはボイラ水中の溶存酸素濃度が所定濃度となるようにコントロールバルブの開度量を減少させる（同図のγ範囲）。
【０００９】
しかし、溶存酸素濃度及び酸素ガスの流量に基づき、基準となる開度量を補正するのでは最適な酸素ガス注入量を決定するまでに長い時間ｔ１，ｔ２を必要とする。すなわち、コントローラは酸素ガスの流量と溶存酸素濃度との値に基づいてコントロールバルブの開度量を補正していることから、ボイラ給水管の圧力が変化してもボイラ水の流量が変化しない場合や、大幅にボイラ給水管の圧力が変化した場合には、コントローラは規定酸素注入量の酸素をボイラ給水管内に注入するまで長時間要していた。
【００１０】
この場合、ボイラ水内の溶存酸素濃度に長時間ばらつきが生じることから、ボイラ給水管及びボイラに悪影響を与えるとともに、効率良くボイラ給水管内面に酸化防止被膜を形成することができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであって、その目的は、ボイラ水の流量、圧力が変化しても素早く溶存酸素濃度を規定溶存酸素濃度にすることが可能なボイラ給水管の腐食防止皮膜形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、ボイラへボイラ水を供給するボイラ給水管に酸素ガス供給手段から酸素ガスを注入し、当該ボイラ給水管内面に酸化鉄の腐食防止皮膜を形成する腐食防止皮膜形成装置において、前記酸素ガス供給手段からボイラ給水管内に注入される一定圧力に保持された酸素ガスの量を調整するための酸素ガス流量調整弁と、前記ボイラ給水管内を流動するボイラ水の流量に基づき、前記酸素ガス流量調整弁の基準となる開度量を決定する基準開度量決定手段と、前記基準開度量決定手段により決定された基準開度量を、ボイラ給水管内の圧力とボイラ水中に溶存する酸素の濃度とに基づき、前記酸素ガス流量調整弁の最適開度量に補正する補正手段と、前記補正手段により補正された最適開度量となるように、前記酸素ガス流量調整弁を駆動制御する制御手段とを備えたことをその要旨とする。
【００１３】
（作用）
従って、請求項１に記載の発明においては、まず、ボイラ給水管内を流動するボイラ水の流量に基づき、基準開度量決定手段により基準開度量が決定される。次に、補正手段により前記基準開度量が最適開度量に補正される。そして、補正された最適開度量となるように、制御手段により酸素ガス流量調整弁が駆動制御される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ポンプ１１とボイラ１２との間はボイラ給水管１３により連結されている。ポンプ１１の駆動に伴い、ボイラ給水管１３からボイラ１２へボイラ水が供給される。ボイラ給水管１３には、同ボイラ給水管１３を流動するボイラ水の流量を計測するためのボイラ水流量計１４が接続されている。また、ボイラ給水管１３には同ボイラ給水管１３内の圧力を測定するための圧力計１５が接続されている。
【００１５】
また、ボイラ給水管１３にはボイラ水に溶存する酸素の濃度を測定するための濃度計１６が接続されている。前記圧力計１５と濃度計１６との間におけるボイラ給水管１３の部位には、酸素供給管１７を介して酸素ボンベ１８が接続されている。なお、酸素ボンベ１８の圧力は変化せず、一定に保持される。酸素供給管１７には酸素ガス流量調整弁としてのコントロールバルブ１９が接続されている。また、コントロールバルブ１９よりも上流側における酸素供給管１７の部位には、酸素供給管１７を流動する酸素の流量を測定する酸素流量計２０が接続されている。さらに、酸素供給管１７のボイラ給水管１３への接続部位には、ボイラ水の逆流を防止する開閉弁２１と逆止弁２２が設けられている。
【００１６】
次に本実施の形態における電気的構成について説明する。
基準開度量決定手段、補正手段、制御手段としてのコントローラＣには、前記ボイラ水流量計１４、酸素流量計２０、圧力計１５、濃度計１６、コントロールバルブ１９、開閉弁２１が接続されている。コントローラＣは各計器から個々に測定信号を入力し、その測定結果に基づきコントロールバルブ１９の開度量を決定する。
【００１７】
次に、コントローラＣが実行する制御内容を図２のフローチャートに従って説明する。
ステップ１０１においては、ボイラ水流量計１４から測定値（ボイラ給水管１３を流動するボイラ水の流量）を入力する。次のステップ１０２においては、入力したボイラ水の流量からコントロールバルブ１９の基準開度量を算出する。ステップ１０３に前記ステップ１０２にて算出した基準開度量となるようにコントロールバルブ１９を開放駆動する。続くステップ１０４においては、開閉弁２１を開放し、ボイラ給水管１３内に酸素を供給する。
【００１８】
次のステップ１０５においては、酸素流量計２０及び濃度計１６からそれぞれ測定値（酸素供給管１７を流動する酸素ガスの流量、ボイラ水に溶存する溶存酸素濃度）を入力する。次のステップ１０６においては、入力した測定値に基づき、コントロールバルブ１９の開度量を補正するための第１の補正値を算出する。次のステップ１０７においては、圧力計１５から測定値（ボイラ給水管１３内の圧力）を入力する。
【００１９】
ステップ１０８においては、前回のルーチンで測定された圧力値と今回のルーチンで測定された圧力値との差を算出する。ステップ１０９においては、算出した圧力差に基づき、コントロールバルブ１９の開度量を補正するための第２の補正値を算出する。ステップ１１０においては算出した２つの補正値に基づき、前記ステップ１０２において算出した基準開度量を補正する。ステップ１１１においては、補正した開度量を目標開度量とし、その目標開度量となるようにコントロールバルブ１９を駆動制御する。そして、再度ステップ１０１に戻って以降の処理を繰り返す。
【００２０】
次に、本実施の形態における作用について説明する。
ボイラ給水管１３をボイラ水が流動すると、当該ボイラ給水管１３を流動するボイラ水の流量に基づき、コントロールバルブ１９及び開閉弁２１が所定量開放される。これにより、酸素ボンベ１８から酸素供給管１７を介してボイラ給水管１３に酸素ガスが供給される。ボイラ給水管１３に供給された酸素ガスはボイラ水に溶解される。そして、酸素ガスを溶存するボイラ水中の酸素濃度値及び酸素供給管１７を流動する酸素流量値に基づき、コントロールバルブ１９の目標開度量を決定するために使用される第１の補正値が算出される。
【００２１】
また、これと同時にボイラ給水管１３内の圧力変動に基づき、コントロールバルブ１９の目標開度量を決定するために使用される第２の補正値が算出される。この両補正値に基づきコントロールバルブ１９の開度量が適正値に補正される。
【００２２】
従って、例えば、ボイラ水の流量が１８００ｍ3 ／ｈで、ボイラ水中の溶存酸素濃度が０．１ｐｐｍある場合、所定の計算式により注入量は２．１リットル／ｍｉｎとなる。コントローラＣは酸素ガスの注入量が２．１リットル／ｍｉｎとなるようにコントロールバルブ１９を駆動制御する。そして、次のルーチンで検出されたボイラ水の流量が、前回ルーチンと同じ流量の１８００ｍ3 ／ｈであったとする。一方、ボイラ給水管１３内の圧力は前回ルーチンよりも３ｋｇ／ｃｍ2 高い６ｋｇ／ｃｍ2 であるとする。
【００２３】
本実施の形態では、ボイラ水の流量が変化していないにもかかわらず、ボイラ給水管１３内の圧力が３ｋｇ／ｃｍ2 上昇していることを圧力計１５からの検出値にてコントローラＣが検知し、コントロールバルブ１９の開度量に補正を加え、前回ルーチンよりも開度量を増大させる。これにより、ボイラ給水管１３の圧力が高く、酸素ガスがボイラ給水管１３内に注入されにくい状態となっても、コントロールバルブ１９の開度量が増大されることから、素早くボイラ給水管１３に規定量の酸素を供給することができる。
【００２４】
以上詳述したように、本実施の形態では、ボイラ給水管１３を流動するボイラ水の流量に基づき決定される基準開度量を補正するためのデータとして、ボイラ水中の溶存酸素濃度、酸素ガスの流量、ボイラ給水管１３内の圧力を使用した。これにより、ボイラ給水管１３の圧力が高く、酸素ガスがボイラ給水管１３内に注入されにくい状態となっても、コントロールバルブ１９の開度量が増大されることから、素早くボイラ給水管１３に規定量の酸素を供給することができる。
【００２５】
その結果、図３（ａ）のグラフに示すように、ボイラ給水管１３内の圧力の増減を補正要因に加えることにより、ボイラ給水管１３内に注入される酸素ガスの注入量を素速く規定量に補正でき、短時間ｔ１’（＜ｔ１）、ｔ２’（＜ｔ２）にて、その対応が図られる。これにより、ボイラ水内の溶存酸素濃度にばらつきが生じるのを防止でき、ひいては効率良くボイラ給水管１３内面に腐食防止皮膜を形成することができるとともに、ボイラ１２に与える悪影響を減少できる。
【００２６】
また、前回ルーチンで計測されたボイラ給水管１３内の圧力値と、今回ルーチンで計測されたボイラ給水管１３内の圧力値との圧力差に基づき、基準開度量を補正更新できるようにした。これにより、ボイラ給水管１３内の圧力変動を考慮した酸素ガス注入量が的確に判断され、ボイラ水中の溶存酸素濃度の変動に対し、素早く安定化できる。
【００２７】
なお、本発明は次のように実施してもよい。
（１）上記実施形態では、制御手段としてのコントローラＣは前回ルーチンにて計測されたボイラ給水管１３内の圧力と、今回ルーチンで計測されたボイラ給水管１３内の圧力との差に基づき、酸素ガス量調整手段としてのコントロールバルブ１９の目標開度量を算出するための補正値（第２の補正値）を算出するようにした。
【００２８】
これに対し、事前にボイラ給水管１３内の圧力に対する補正値を予め設定しておき、今回のルーチンで計測されたボイラ給水管１３内の圧力に基づき、酸素ガス量調整手段としてのコントロールバルブ１９の基準開度量を補正するようにしてもよい。この場合、例えば、計測された圧力値に所定の係数を積算したものを補正値としてもよい。
【００２９】
（２）基準開度量を補正するために必要なデータはボイラ給水管１３内の圧力と、ボイラ水中の溶存酸素濃度だけとしてもよい。
（３）基準開度量を補正するために必要なデータはボイラ給水管１３内の圧力と、酸素供給管１７を流動する酸素ガスの流量だけとしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ボイラ給水管内の圧力が変動しても、素早く適量の酸素ガスをボイラ給水管内に効率良く供給することができる。その結果、効率よくボイラ給水管内面に腐食防止皮膜を形成することができるとともに、ボイラへの悪影響を減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した一実施形態における概略的な回路図。
【図２】コントローラの制御内容を示すフローチャート。
【図３】（ａ）は本実施の形態におけるボイラ水流量、ボイラ給水管内の圧力、酸素ガス流量の関係を記すグラフ。（ｂ）は従来技術におけるボイラ水流量、ボイラ給水管内の圧力、酸素ガス流量の関係を記すグラフ。
【符号の説明】
１２…ボイラ、１３…ボイラ給水管、１８…酸素ガス供給手段としての酸素ボンベ、１９…酸素ガス量調整弁としてのコントロールバルブ、１５…圧力計測手段としての圧力計、Ｃ…基準開度量決定手段、補正手段、制御手段としてのコントローラ。
【図１】
0003655014.tif 000002
【図２】
0003655014.tif 000003
【図３】
0003655014.tif 000004