(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環水を加熱する加熱手段と、加熱された循環水を水蒸気と水に分離する気水ドラムと、脱酸素剤が注入された水を前記気水ドラムに給水する給水手段と、該給水手段によって給水される水を前記加熱手段の熱を利用して給水前に加熱する節炭器と、を備えたボイラ装置において、
前記循環水の一部を前記節炭器の上流側で前記給水手段に導入する循環水導入手段と、前記循環水の一部が導入された給水のｐＨを検出する検出手段と、その検出結果に基づいて前記循環水導入手段による循環水の導入量を調節する調節手段とを設けたことを特徴とするボイラ装置の腐食防止装置。
【請求項２】
請求項１に記載の腐食防止装置において、
前記ｐＨを８〜１１に制御することを特徴とするボイラ装置の腐食防止装置。
【請求項３】
循環水を水蒸気と水に分離する気水ドラムに外部から水を給水する際、前記給水に脱酸素剤を注入して給水中の溶存酸素を除去することにより、ボイラ各機器の腐食防止を行うボイラ装置の腐食防止方法において、
前記循環水の一部を前記給水に導入し、その循環水の一部が導入された給水のｐＨを検出し、該検出結果に基づいて前記循環水の導入量を調節することを特徴とするボイラ装置の腐食防止方法。
【請求項４】
請求項３に記載の腐食防止方法において、
前記ｐＨを８〜１１に制御することを特徴とするボイラ装置の腐食防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、脱酸素剤が注入された給水のｐＨおよび温度のうち少なくとも一方を適正レベルに制御し、脱酸素剤による給水中の溶存酸素の除去を促進させ、これにより腐食防止を図ったボイラ装置の腐食防止装置および腐食防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は一般的な排熱ボイラの概略構成を示している。図において、１は気水ドラムであり、蒸発水管２で加熱された循環水（缶水）を水蒸気と水に分離する。蒸発水管２は水平ループの伝熱管を有しており、発生した蒸気が停滞しないよう、循環ポンプ３は循環水を加圧して、気水ドラム１と蒸発水管２間で循環管４に沿って循環水を強制的に循環させている。また、気水ドラム１には節炭器５が接続されており、この節炭器５へは、脱気器６を通り給水ポンプ７で加圧された給水が給水管８を介して供給される。節炭器５への給水は、ボイラの負荷に見合った給水量となるよう給水調節弁９により制御される。給水管８の途中には、脱酸素剤注入ライン１０が接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記ボイラ装置では、脱気器を通じても給水温度は上昇しないため、脱酸素剤が注入されても脱酸素剤が反応しにくく、給水中に存在する溶存酸素によって節炭器が腐食を生ずる欠点がある。
【０００４】
例えば、焼結クーラ用排熱ボイラ等では、腐食成分がないガスを用い、ボイラ入口ガス温度を低くして効率的な熱回収を行っている。このため、給水温度を上げずに溶存酸素除去を行なう真空脱気器を設置するのが一般的である。しかし、真空脱気器では、出口の溶存酸素が、０．１ｐｐｍ程度であり、この残存Ｏ２をなくすよう脱酸素剤を注入しても、給水温度が常温で低いために反応が進まず、その残存Ｏ２が節炭器へと流入し、管の入口付近でＯ２アタックによる腐食が発生する。
【０００５】
なお、給水温度を上げて、溶存酸素を除去する方法として加圧脱気器があるが、これは、前述の様にガスに腐食成分がなく、熱交換器への流入ガス温度が低い場合には、給水温度が低い（常温に近い）方がより高い熱回収効率が得られること、加圧蒸気分がプラント全体の損失となり不経済となること、から上述の排熱ボイラでは殆ど採用されていない。
【０００６】
本発明の目的は、給水のｐＨおよび温度のうち少なくとも一方を適正に制御することにより、脱酸素剤の反応を活性化して、Ｏ２アタックによる腐食防止を図ったボイラ装置の腐食防止装置および腐食防止方法を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の装置および方法は、循環水を水蒸気と水に分離する気水ドラムに外部から水を給水する際、前記給水に脱酸素剤を注入して給水中の溶存酸素を除去することにより、ボイラ各機器の腐食防止を行うボイラ装置及びその腐食防止方法において、前記循環水の一部を前記給水に導入する。
【０００８】
そして、循環水の一部が導入された給水のｐＨを検出し、該検出結果に基づいて前記循環水の導入量を調節する。
【０００９】
【作用】
給水中に溶存酸素が、存在すると次の化学反応によりボイラ鋼材の腐食を進行させる。
【００１０】
２Ｆｅ＋２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２→２Ｆｅ（ＯＨ）２
４Ｆｅ（ＯＨ）２＋２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２→４Ｆｅ（ＯＨ）３
したがって、給水中の溶存酸素を除去するため、脱気器を設置するが完全には除去できないため、脱気器出口での残存Ｏ２を０にするよう、脱酸素剤を注入するのが一般的である。脱酸素剤の一例として、ヒドラジンの場合の化学反応は、
Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ
となり、この反応は給水のｐＨと温度により影響され、ｐＨが８以上、温度は高い程、反応速度が増し、給水の残存Ｏ２が短時間で除去される。
【００１１】
上記構成によれば、通常、ｐＨについては給水よりも循環水の方が高いので、循環水の一部を給水に導入することにより、給水のｐＨを上昇させることができる。これによって、ボイラ鋼材の腐食を防止できる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。なお、従来の技術と同一部分には同一の符号を記し、その詳細な説明は省略する。図１は、本発明の腐食防止装置を設置したボイラ装置の概略構成を示している。図１に示すように、循環管４と給水管８との間には節炭器循環ライン１１が設けられ、循環水の一部を給水に導入することができる。また、循環管４の途中には循環水調節弁１２が、給水管６の途中にはｐＨ計１３と温度計１４がそれぞれ取り付けられ、これらは制御装置１５に接続されている。ｐＨ計１３は循環水と混合された給水のｐＨを検出し、温度計１４は前記給水の温度を検出する。制御装置１５は、ｐＨ計１３および温度計１４からの検出結果を取り込んで、給水と循環水の混合後のｐＨおよび温度が規定レベルになるよう、循環水調節弁１２の開度を調節する。
【００１３】
なお、節炭器循環ライン１１は循環水導入手段を、ｐＨ計１３と温度計１４は検出手段を、循環水調節弁１２および制御装置１５は調節手段をそれぞれ構成している。
【００１４】
脱気器６出口の溶存酸素は０．１ｐｐｍ程度であるが、０にするため脱酸素剤注入ライン１０より脱酸素剤を注入する。ヒドラジンの場合（多くのプラントがヒドラジン使用）は、図２および図３に示すように、ｐＨおよび温度により反応速度が違う。
【００１５】
次に、本実施例のように、循環水の一部を給水ラインに導入すると、なぜ給水のｐＨと温度を高めることができるのかについて説明する。
まず、ｐＨについては、給水には循環水のｐＨを一定に保つためにｐＨ調整用の薬品が入れられている。通常、給水のｐＨ７〜９であるが、循環水はその一部が水蒸気として蒸発するため、ｐＨ調整用の薬品が濃縮された恰好となりｐＨは約１１となっている。また温度については、給水は常温２０℃前後であるが、循環水は蒸発水管２で加熱されて約２００℃前後（圧力による変わる）である。したがって、循環水を給水に導入することにより、給水のｐＨと温度を規定値迄引き上げることができる。そして、これによって、脱酸素剤の反応速度が速くなり、未反応のＯ２が節炭器５へ流入することを防ぐことができ、ボイラ鋼材の腐食を防止できる。またｐＨが上昇するため、ボイラ鋼材の防食効果はより一層向上する。
【００１６】
また、この様な排熱ボイラの場合、ボイラ負荷に応じて燃料を調節する機能をもたないため、低負荷域において、脱気器１がスチーミングを起こす場合がある。このスチーミング対策として、本実施例の節炭器循環ライン１１を使用することにより、節炭器５内で発生した蒸気を停滞させることなく気水ドラム１へと押し流す効果もあり、腐食防止のみでなく、スチーミング対策としての効果も合せもっている。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、給水のｐＨと温度を高めることができるため、脱気器出口で注入される脱酸素剤の反応速度が速くなり、残存Ｏ２を０にすることができるとともに、ｐＨも高くなるので防食効果もより一層向上させることができ、節炭器の腐食を防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の腐食防止装置を設置した排熱ボイラ装置の系統図である。
【図２】ｐＨが脱酸素剤の脱酸素反応に及ぼす影響を示した図である。
【図３】温度が脱酸素剤の脱酸素反応に及ぼす影響を示した図である。
【図４】一般的な排熱ボイラ装置の系統図である。
【符号の説明】
１  気水ドラム
２  蒸発水管
３  循環ポンプ
４  循環管
５  節炭器
６  脱気器
７  給水ポンプ
８  給水管
９  給水調節弁
１０  脱酸素剤注入ライン
１１  節炭器循環ライン
１２  循環水調節弁
１３  ｐＨ計
１４  温度計
１５  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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