(57)【要約】【課題】  ボイラからの蒸気に脱酸素剤を十分に混合させて溶存酸素量を効率的かつ効果的に低減して、タービンでの応力腐食割れを防止するとともに過熱器等でのスケール剥離による不具合を防止し得るボイラプラントの蒸気処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明にかかるボイラプラント１の蒸気処理方法は、復水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラント１の蒸気処理方法において、脱酸素剤を、過熱器１１の上流側に設けられた汽水分離器９への流入部１２に注入することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントの蒸気処理方法において、
前記脱酸素剤を、過熱器の上流側に設けられた汽水分離器への流入部に注入することを特徴とするボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項２】
復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントの蒸気処理方法において、
前記脱酸素剤を、節炭器の出口もしくはその上流側から過熱器の上流側に噴射給水するスプレイの給水ラインに注入することを特徴とするボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項３】
復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントの蒸気処理方法において、
過熱器の上流側の蒸気配管に細管で形成される分岐管路を形成し、
前記脱酸素剤を、前記分岐管路に注入することを特徴とするボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項４】
復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントの蒸気処理方法において、
前記脱酸素剤を、過熱器の管寄せの上流側に注入することを特徴とするボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項５】
前記脱酸素剤を、再熱器の上流側の蒸気配管に注入することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項６】
前記過熱器の下流側で、前記溶存酸素の量を測定して前記脱酸素剤の供給量を調節することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項７】
給水加熱装置に蒸気を供給する抽気ラインに酸素を注入することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項８】
前記給水加熱装置に蒸気を供給する複数の抽気ラインのうち、少なくとも前記給水加熱装置を流れる蒸気の最上流側で該給水加熱装置と接続する抽気ラインに酸素を注入することを特徴とする請求項７に記載のボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項９】
前記給水加熱装置の抽気ドレン中の溶存酸素の量を測定して、前記抽気ラインへの前記酸素の注入量を調節することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項１０】
給水加熱装置に蒸気を供給する抽気ラインにアルカリ性揮発物を注入することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項１１】
前記給水加熱装置に蒸気を供給する複数の抽気ラインのうち、少なくとも前記給水加熱装置を流れる蒸気の最上流側で該給水加熱装置と接続する抽気ラインにアルカリ性揮発物を注入することを特徴とする請求項１０に記載のボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項１２】
前記給水加熱装置の抽気ドレンのｐＨを測定して、前記抽気ラインへの前記アルカリ性揮発物の注入量を調節することを特徴とする請求項９または請求項１１に記載のボイラプラントの蒸気処理方法。
【請求項１３】
復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントにおいて、
過熱器の上流側に設けられた汽水分離器の流入部に脱酸素剤を注入する脱酸素剤注入ラインを接続したことを特徴とするボイラプラント。
【請求項１４】
復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントにおいて、
節炭器の出口もしくはその上流側から過熱器の上流側に噴射給水するスプレイの給水ラインに、脱酸素剤を注入する脱酸素剤注入ラインを接続したことを特徴とするボイラプラント。
【請求項１５】
復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントにおいて、
過熱器の上流側の蒸気配管に細管で形成される分岐管路を形成し、
該分岐管路に脱酸素剤を注入する脱酸素剤注入ラインを接続したことを特徴とするボイラプラント。
【請求項１６】
復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントにおいて、
過熱器の管寄せの上流側に脱酸素剤を注入する脱酸素剤注入ラインを接続したことを特徴とするボイラプラント。
【請求項１７】
再熱器の上流側の蒸気配管に脱酸素剤を注入する第二の脱酸素剤注入ラインを接続したことを特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれかに記載のボイラプラント。
【請求項１８】
前記過熱器の下流側に、前記溶存酸素の量を測定する計測器を設け、
該計測器で計測された溶存酸素量により前記脱酸素剤の供給量を調節することを特徴とする請求項１３から請求項１７のいずれかに記載のボイラプラント。
【請求項１９】
給水加熱装置に蒸気を供給する抽気ラインに酸素を注入する酸素注入ラインを接続したことを特徴とする請求項１３から請求項１８のいずれかに記載のボイラプラント。
【請求項２０】
前記給水加熱装置に蒸気を供給する複数の抽気ラインのうち、少なくとも前記給水加熱装置を流れる蒸気の最上流側で該給水加熱装置と接続する抽気ラインに酸素を注入する酸素注入ラインを接続したことを特徴とする請求項１９に記載のボイラプラント。
【請求項２１】
前記給水加熱装置の抽気ドレンを回収する抽気ドレンラインに、前記抽気ドレンの溶存酸素の量を測定する計測器を設け、
該計測器で計測された溶存酸素量により前記抽気ラインへの前記酸素の注入量を調節することを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載のボイラプラント。
【請求項２２】
給水加熱装置に蒸気を供給する抽気ラインにアルカリ性揮発物を注入するアルカリ性揮発物注入ラインを接続したことを特徴とする請求項１３から請求項１８のいずれかに記載のボイラプラント。
【請求項２３】
前記給水加熱装置に蒸気を供給する複数の抽気ラインのうち、少なくとも前記給水加熱装置を流れる蒸気の最上流側で該給水加熱装置と接続する抽気ラインにアルカリ性揮発物を注入するアルカリ性揮発物注入ラインを接続したことを特徴とする請求項２２に記載のボイラプラント。
【請求項２４】
前記給水加熱装置の抽気ドレンを回収する抽気ドレンラインに、前記抽気ドレンのｐＨを測定する計測器を設け、
該計測器で計測されたｐＨにより前記抽気ラインへの前記アルカリ性揮発物の注入量を調節することを特徴とする請求項２１または請求項２３に記載のボイラプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラプラントの蒸気処理方法およびボイラプラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ボイラプラントにおける給水処理として、復水器からの復水および／または脱気器出口からの給水に酸素を注入して保護皮膜としてヘマタイトスケールを生成する酸素注入処理が適用されている。この酸素注入処理には、酸素のみを注入するＮＷＴ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｗａｔｅｒ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）と、酸素およびアンモニアを注入するＣＷＴ（Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｗａｔｅｒ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）とがある。
しかし、これらの酸素注入処理では、ボイラからの蒸気に酸素が含まれるため、この溶存酸素に起因するタービンの応力腐食割れが発生する恐れがある。
これを解消するものとして、特許文献１に示されるように、ボイラ出口からの流体に脱酸素剤を供給し、タービンへ供給される溶存酸素をできるだけ少なくし、タービンの応力腐食割れを抑制するものが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特公平７−４３０９３号公報（４欄４行〜３２行，及び第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のものでは、ボイラ出口の流体に脱酸素剤を十分に混合させて、溶存酸素を効率的にかつ効果的に低減するための工夫がなされていないので、例えば、過熱器あるいは再熱器でのスケールの剥離防止については、十分に行うことができなかった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、ボイラからの蒸気に脱酸素剤を十分に混合させて溶存酸素量を効率的かつ効果的に低減して、タービンでの応力腐食割れを防止するとともに過熱器および再熱器等でのスケール剥離による不具合を防止し得るボイラプラントの蒸気処理方法およびボイラプラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法は、復水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントの蒸気処理方法において、前記脱酸素剤を、過熱器の上流側に設けられた汽水分離器への流入部に注入することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、脱酸素剤は過熱器の上流側に設けられた汽水分離器への流入部に注入されるので、脱酸素剤は汽水分離器中で生じる旋回流により蒸気中によく混合されることになる。このように、脱酸素剤が蒸気中によく混合されると蒸気中の溶存酸素と十分に反応するので、蒸気中の溶存酸素量を効率的に、かつ効果的に低減することができる。このため、溶存酸素量が十分に低減された蒸気が過熱器等に供給されるので、過熱器、再熱器およびタービン等の蒸気系において酸素による応力腐食割れを防止できるとともに溶存酸素により、ヘマタイト化が進行し、スケールが剥離し易くなることを抑制することができる。
また、ヘマタイト化抑制により、スケールの剥離量が低減するので、剥離したスケールが過熱器や再熱器等の細管に溜まり、さらに堆積して管を閉塞することを防止できるため、これら閉塞された細管が過熱されて、ついには噴破事故につながることを防止できる。また、剥離したスケールがタービンに損傷を与えることを防止できる。
なお、脱酸素剤としては、例えばヒドラジン、モルホリン、シクロヘキシルアミンおよび水素等の還元剤が好適である。
【０００８】
また、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法は、復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントの蒸気処理方法において、前記脱酸素剤を、節炭器の出口もしくはその上流側（具体的にはボイラ給水ポンプの出口や中間段など）から過熱器の上流側に噴射給水するスプレイの給水ラインに注入することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、脱酸素剤は節炭器の出口もしくはその上流側から過熱器の上流側に噴射給水するスプレイの給水ラインに注入されるので、脱酸素剤はスプレイから霧吹き状に供給される流体により過熱器の上流側の蒸気に供給されることになる。このように、脱酸素剤は蒸気に霧吹き状に供給されるので、蒸気中によく混合されることになる。
なお、脱酸素剤がよく混合されることにより蒸気中の酸素濃度が十分に低下しスケールのヘマタイト化が抑制されること、およびこれにより得られる利点は上記発明と同様である。
【００１０】
また、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法は、復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントの蒸気処理方法において、過熱器の上流側の蒸気配管に細管で形成される分岐管路を形成し、前記脱酸素剤を、前記分岐管路に注入することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、脱酸素剤は細管で形成された分岐管路に注入されるので、脱酸素剤は細管内で蒸気と十分に予混合されることになる。このように、脱酸素剤は蒸気と予混合された状態で蒸気配管に供給されるので、蒸気と蒸気の混合となるため、脱酸素剤は蒸気中によく混合されることになる。
なお、脱酸素剤がよく混合されることにより蒸気中の酸素濃度が十分に低下しスケールのヘマタイト化が抑制されること、およびこれにより得られる利点は上記発明と同様である。
【００１２】
また、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法は、復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントの蒸気処理方法において、前記脱酸素剤を、過熱器の管寄せの上流側に注入することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、脱酸素剤は過熱器の管寄せの上流側に注入されるので、注入された脱酸素剤は管寄せに流入して急速に拡散する蒸気流に乗るため、蒸気中によく混合されることになる。
なお、脱酸素剤がよく混合されることにより蒸気中の酸素濃度が十分に低下しスケールのヘマタイト化が抑制されること、およびこれにより得られる利点は上記発明と同様である。
【００１４】
また、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法では、前記脱酸素剤を、再熱器の上流側の蒸気配管に注入することを特徴とする。
【００１５】
このように、脱酸素剤は、再熱器の上流側の蒸気配管にも注入されるので、再熱器に流入される蒸気の溶存酸素量はより低減される。このため、再熱器でのヘマタイトスケールの生成はより低減されることになるので、再熱器でのスケール剥離による不具合を防止できる。
したがって、例えば再熱器を交換した場合等、ヘマタイトスケールが生成され易い状態でも再熱器を保護することができる。
【００１６】
また、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法では、前記過熱器の下流側で、前記溶存酸素の量を測定して前記脱酸素剤の供給量を調節することを特徴とする。
【００１７】
このように、過熱器の下流側で、溶存酸素の量を測定して脱酸素剤の供給量を調節するので、脱酸素剤を必要な量だけ供給することができる。このため、例えば脱酸素剤の供給が不十分で、ヘマタイトスケールの抑制が不十分となること、あるいは脱酸素剤が余分に供給されて余った脱酸素剤が悪影響を及ぼすようなことが防止できる。
なお、溶存酸素量の測定は、溶存酸素計あるいは酸化還元電位（ＯＲＰ：Ｏｘｄａｔｉｏｎ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）計で行い、目標としては溶存酸素が７ｐｐｂ以下あるいはＯＲＰが２５℃において−０．３〜−０．４Ｖ以下になるように脱酸素剤を注入するのが好適である。
また、溶存酸素量の測定箇所としては、ヘマタイトスケールの影響が大きい過熱器の出口あるいは過熱器および再熱器の各出口が好適である。場合によっては、酸素注入前の復水あるいは高圧給水加熱装置および低圧給水加熱装置のドレンの溶存酸素量を測定してもよい。
【００１８】
ところで、上記のようにボイラプラントの蒸気系に脱酸素剤の注入を行った場合、以下の理由によって給水加熱装置中の鉄濃度が上昇し、結果としてボイラ持ち込み鉄量が上昇することによる蒸発管スケール成長速度の加速が懸念される。
すなわち、蒸気系への脱酸素剤を注入により蒸気中の溶存酸素が除去され、これによってタービン車室等から給水加熱装置に供給される抽気中の溶存酸素も除去される。一方、ＣＷＴ適用時は給水ｐＨが最大でも９．３程度（通常は９．０程度）であり、抽気ドレン水質はｐＨ低、酸素なしという状況となり、給水加熱装置の蒸気系での腐食が促進される恐れがある。この場合、給水加熱装置から導出される抽気ドレン中の鉄濃度が上昇する。この抽気ドレンは復水管や脱気器に回収されるため、結果的にボイラ給水中の鉄濃度（ボイラ持ち込み鉄量）も上昇し、これによって蒸発管内面でのスケール成長速度が加速する。このスケール成長速度の加速により、スケール成長抑制、ボイラ化学洗浄間隔の延長といったＣＷＴのメリットが阻害される恐れがある。
【００１９】
そこで、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法では、給水加熱装置に蒸気を供給する抽気ラインに酸素を注入することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、給水加熱装置に導入される抽気に酸素が注入されることにより、給水加熱装置からのドレン系統をＣＷＴ条件に調整することで、ヘマタイト保護皮膜を形成し、ボイラ持ち込み鉄量の上昇を抑え、蒸発管内面でのスケール成長を抑制することができる。従って、蒸気系への脱酸素剤の注入を行った場合でも、スケール成長抑制、ボイラ化学洗浄間隔の延長といったＣＷＴのメリットが阻害されることがない。
【００２１】
また、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法では、前記給水加熱装置に蒸気を供給する複数の抽気ラインのうち、少なくとも前記給水加熱装置を流れる蒸気の最上流側で該給水加熱装置と接続する抽気ラインに酸素を注入することを特徴とする。
【００２２】
このように少なくとも最上流側の抽気ラインに酸素を注入することにより、給水加熱装置の蒸気系全体に酸素が行き渡り、給水加熱装置内の腐食を効率よく抑えることができる。
【００２３】
また、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法では、前記給水加熱装置の抽気ドレン中の溶存酸素の量を測定して、前記抽気ラインへの前記酸素の注入量を調節することを特徴とする。
【００２４】
このように、給水加熱装置の抽気ドレン中の溶存酸素の量を測定して酸素の供給量を調節するので、酸素を必要な量だけ供給することができる。このため、例えば酸素の供給が不十分で、ヘマタイト保護皮膜の形成が不十分となること、あるいは酸素が余分に供給されて余った酸素が悪影響を及ぼすようなことが防止できる。
なお、抽気ドレン中の溶存酸素量の測定は、溶存酸素計または腐食電位計および温度計で行うことが好ましい。抽気ドレンの溶存酸素量の目標値としては５０ｐｐｂが好適であるが、２０〜２００ｐｐｂの範囲で調整すればよい。また、腐食電位計および温度計を用いる場合は、ヘマタイト保護皮膜安定領域である腐食電位（例えば、−３００ｍＶ以上  ｖｓ  ＳＨＥ  ａｔ  １００℃）となるように注入酸素量を制御すればよい。
【００２５】
また、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法では、給水加熱装置に蒸気を供給する抽気ラインに、上記酸素に代えて、アルカリ性揮発物を注入することを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、給水加熱装置に導入される抽気にアルカリ性揮発物が注入されることにより、給水加熱装置からのドレン系統をＡＶＴ（Ａｌｌ  Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）条件に調整することで、マグネタイト保護皮膜を形成し、ボイラ持ち込み鉄量の上昇を抑え、蒸発管内面でのスケール成長を抑制することができる。従って、蒸気系への脱酸素剤の注入を行った場合でも、スケール成長抑制、ボイラ化学洗浄間隔の延長といったＣＷＴのメリットが阻害されることがない。なお、注入する前記アルカリ揮発物としては、アンモニア水、ヒドラジン等が好適である。
【００２７】
また、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法では、前記給水加熱装置に蒸気を供給する複数の抽気ラインのうち、少なくとも前記給水加熱装置を流れる蒸気の最上流側で該給水加熱装置と接続する抽気ラインにアルカリ性揮発物を注入することを特徴とする。
【００２８】
このように少なくとも最上流側の抽気ラインにアルカリ性揮発物を注入することにより、給水加熱装置の蒸気系全体にアルカリ性揮発物が行き渡り、給水加熱装置内の腐食を効率よく抑えることができる。
【００２９】
また、本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法では、前記給水加熱装置の抽気ドレンのｐＨを測定して、前記抽気ラインへの前記アルカリ性揮発物の注入量を調節することを特徴とする。
【００３０】
このように、給水加熱装置の抽気ドレンのｐＨを測定して、前記抽気ラインへの前記アルカリ性揮発物の注入量を調節するので、アルカリ性揮発物を必要な量だけ供給することができる。このため、例えばアルカリ性揮発物の供給が不十分で、マグネタイト保護皮膜の形成が不十分となること、あるいはアルカリ性揮発物が余分に供給されて余ったアルカリ性揮発物が悪影響を及ぼすようなことが防止できる。
なお、抽気ドレンのｐＨの測定は、ｐＨ計または電気伝導率計で行うことが好ましい。抽気ドレンのｐＨの目標値としては９．４が好適であるが、ｐＨ９．３以上となるようにアルカリ性揮発物を注入すれば、マグネタイト安定領域に保持することができ、鉄溶解度が低くなるので、十分に腐食を抑制できる。また、電気伝導率計を用いる場合は、ｐＨ９．３以上に相当する電気伝導率５．５μＳ／ｃｍ以上となるように注入するアルカリ性揮発物の量を制御すればよい。
【００３１】
さらに、本発明にかかるボイラプラントは、復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントにおいて、過熱器の上流側に設けられた汽水分離器の流入部に脱酸素剤を注入する脱酸素剤注入ラインを接続したことを特徴とする。
【００３２】
本発明によれば、脱酸素剤は脱酸素剤注入ラインにより過熱器の上流側に設けられた汽水分離器への流入部に注入されるので、脱酸素剤は汽水分離器中で生じる旋回流により蒸気中によく混合されることになる。このように、脱酸素剤が蒸気中によく混合されると蒸気中の溶存酸素と十分に反応するので、蒸気中の溶存酸素量を効率的に、かつ効果的に低減することができる。このため、溶存酸素量が十分に低減された蒸気が過熱器、再熱器およびタービン等に供給されるので、過熱器、再熱器およびタービン等の蒸気系において酸素による応力腐食割れ等の局所腐食を防止できるとともに溶存酸素により、ヘマタイト化が進行し、スケールが剥離し易くなることを抑制することができる。
また、ヘマタイト化抑制により、スケールの剥離量が低減するので、剥離したスケールが過熱器や再熱器等の細管に溜まり、さらに堆積して管を閉塞することを防止できるため、これら閉塞された細管が過熱されて、ついには噴破事故につながることを防止できる。また、剥離したスケールがタービンに損傷を与えることを防止できる。
【００３３】
また、本発明にかかるボイラプラントは、復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントにおいて、節炭器の出口もしくはその上流側（具体的にはボイラ給水ポンプの出口や中間段など）から過熱器の上流側に噴射給水するスプレイの給水ラインに、脱酸素剤を注入する脱酸素剤注入ラインを接続したことを特徴とする。
【００３４】
本発明によれば、脱酸素剤は脱酸素剤注入ラインにより節炭器の出口もしくはその上流側から過熱器の上流側に噴射給水するスプレイの給水ラインに注入されるので、脱酸素剤はスプレイから霧吹き状に供給される流体により過熱器の上流側の蒸気に供給されることになる。このように、脱酸素剤は蒸気に霧吹き状に供給されるので、蒸気中によく混合されることになる。
なお、脱酸素剤がよく混合されることにより蒸気中の酸素濃度が十分に低下しスケールのヘマタイト化が抑制されること、およびこれにより得られる利点は上記発明と同様である。
【００３５】
また、本発明にかかるボイラプラントは、復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントにおいて、過熱器の上流側の蒸気配管に細管で形成される分岐管路を形成し、該分岐管路に脱酸素剤を注入する脱酸素剤注入ラインを接続したことを特徴とする。
【００３６】
本発明によれば、脱酸素剤は脱酸素剤注入ラインにより細管で形成された分岐管路に注入されるので、脱酸素剤は細管内で蒸気と十分に予混合されることになる。このように、脱酸素剤は蒸気と予混合された状態で蒸気配管に供給されるので、蒸気と蒸気の混合となるため、脱酸素剤は蒸気中によく混合されることになる。
なお、脱酸素剤がよく混合されることにより蒸気中の酸素濃度が十分に低下しスケールのヘマタイト化が抑制されること、およびこれにより得られる利点は上記発明と同様である。
【００３７】
また、本発明にかかるボイラプラントは、復水および／または給水に酸素を注入して給水されるボイラの出口流体に脱酸素剤を注入して蒸気中の溶存酸素を低減するボイラプラントにおいて、過熱器の管寄せの上流側に脱酸素剤を注入する脱酸素剤注入ラインを接続したことを特徴とする。
【００３８】
本発明によれば、脱酸素剤は脱酸素剤注入ラインにより過熱器の管寄せの上流側に注入されるので、注入された脱酸素剤は管寄せに流入して急速に拡散する蒸気流に乗るため、蒸気中によく混合されることになる。
なお、脱酸素剤がよく混合されることにより蒸気中の酸素濃度が十分に低下しスケールのヘマタイト化が抑制されること、およびこれにより得られる利点は上記発明と同様である。
【００３９】
また、本発明にかかるボイラプラントは、再熱器の上流側の蒸気配管に脱酸素剤を注入する第二の脱酸素剤注入ラインを接続したことを特徴とする。
【００４０】
このように、脱酸素剤は、第二の脱酸素剤注入ラインにより再熱器の上流側の蒸気配管にも注入されるので、再熱器に流入される蒸気の溶存酸素量はより低減される。このため、再熱器でのヘマタイトスケールの生成はより低減されることになるので、再熱器でのヘマタイトスケール剥離による不具合を防止できる。
したがって、例えば再熱器を交換した場合等、ヘマタイトスケールが生成され易い状態でも再熱器を保護することができる。
【００４１】
また、本発明にかかるボイラプラントは、前記過熱器の下流側に、前記溶存酸素の量を測定する計測器を設け、該計測器で計測された溶存酸素量により前記脱酸素剤の供給量を調節することを特徴とする。
【００４２】
このように、過熱器の下流側で、計測器により溶存酸素の量を測定して脱酸素剤の供給量を調節するので、脱酸素剤を必要な量だけ供給することができる。このため、例えば脱酸素剤の供給が不十分で、ヘマタイトスケールの抑制が不十分となること、あるいは脱酸素剤が余分に供給されて余った脱酸素剤が悪影響を及ぼすようなことが防止できる。
なお、溶存酸素量の測定は、溶存酸素計あるいは酸化還元電位（ＯＲＰ：Ｏｘｄａｔｉｏｎ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）計で行い、目標としては溶存酸素が７ｐｐｂ以下あるいはＯＲＰが２５℃において−０．３〜−０．４Ｖ以下になるように脱酸素剤を注入するのが好適である。
また、測定器の設置箇所としては、ヘマタイトスケールの影響が大きい過熱器の出口あるいは過熱器および再熱器の各出口が好適である。場合によっては、計測器は酸素注入前の復水あるいは高圧給水加熱装置および低圧給水加熱装置のドレンの溶存酸素量を測定するようにしてもよい。
【００４３】
また、本発明にかかるボイラプラントは、給水加熱装置に蒸気を供給する抽気ラインに酸素を注入する酸素注入ラインを接続したことを特徴とする。
【００４４】
本発明によれば、酸素注入ラインによって、給水加熱装置に蒸気を供給する抽気ラインに酸素が注入されるので、給水加熱装置からのドレン系統をＣＷＴ条件に調整することで、ヘマタイト保護皮膜を形成し、ボイラ持ち込み鉄量の上昇を抑え、蒸発管内面でのスケール成長を抑制することができる。従って、蒸気系に脱酸素剤を注入するボイラプラントであっても、スケール成長抑制、ボイラ化学洗浄間隔の延長といったＣＷＴのメリットが阻害されることがない。
【００４５】
また、本発明にかかるボイラプラントは、前記給水加熱装置に蒸気を供給する複数の抽気ラインのうち、少なくとも前記給水加熱装置を流れる蒸気の最上流側で該給水加熱装置と接続する抽気ラインに酸素を注入する酸素注入ラインを接続したことを特徴とする。
【００４６】
このように少なくとも最上流側の抽気ラインに酸素を注入することにより、給水加熱装置の蒸気系全体に酸素を供給することができ、給水加熱装置内の腐食を効率よく抑えることができる。
【００４７】
また、本発明にかかるボイラプラントは、前記給水加熱装置の抽気ドレンを回収する抽気ドレンラインに、前記抽気ドレンの溶存酸素の量を測定する計測器を設け、該計測器で計測された溶存酸素量により前記抽気ラインへの前記酸素の注入量を調節することを特徴とする。
【００４８】
このように、給水加熱装置の抽気ドレンラインに、抽気ドレンの溶存酸素の量を測定する計測器を設けることにより、この計測器で計測された溶存酸素量に基づいて、酸素を必要な量だけ供給することができる。このため、例えば酸素の供給が不十分で、ヘマタイト保護皮膜の形成が不十分となること、あるいは酸素が余分に供給されて余った酸素が悪影響を及ぼすようなことが防止できる。
なお、溶存酸素の量を測定する計測器としては、溶存酸素計または腐食電位計および温度計を好適に用いることができる。
【００４９】
また、本発明にかかるボイラプラントは、給水加熱装置に蒸気を供給する抽気ラインにアルカリ性揮発物を注入するアルカリ性揮発物注入ラインを接続したことを特徴とする。
【００５０】
本発明によれば、アルカリ性揮発物注入ラインによって、給水加熱装置に導入される抽気にアルカリ性揮発物が注入されるので、給水加熱装置からのドレン系統をＡＶＴ（Ａｌｌ  Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）条件に調整することで、マグネタイト保護皮膜を形成し、ボイラ持ち込み鉄量の上昇を抑え、蒸発管内面でのスケール成長を抑制することができる。従って、蒸気系への脱酸素剤の注入するボイラプラントであっても、スケール成長抑制、ボイラ化学洗浄間隔の延長といったＣＷＴのメリットが阻害されることがない。
【００５１】
また、本発明にかかるボイラプラントは、前記給水加熱装置に蒸気を供給する複数の抽気ラインのうち、少なくとも前記給水加熱装置を流れる蒸気の最上流側で該給水加熱装置と接続する抽気ラインにアルカリ性揮発物を注入するアルカリ性揮発物注入ラインを接続したことを特徴とする。
【００５２】
このように少なくとも最上流側の抽気ラインにアルカリ性揮発物を注入することにより、給水加熱装置の蒸気系全体にアルカリ性揮発物を供給することができ、給水加熱装置内の腐食を効率よく抑えることができる。
【００５３】
また、本発明にかかるボイラプラントは、前記給水加熱装置の抽気ドレンを回収する抽気ドレンラインに、前記抽気ドレンのｐＨを測定する計測器を設け、該計測器で計測されたｐＨにより前記抽気ラインへの前記アルカリ性揮発物の注入量を調節することを特徴とする。
【００５４】
このように、給水加熱装置の抽気ドレンラインに、抽気ドレンのｐＨを測定する計測器を設けることにより、この計測器で計測されたｐＨに基づいて、アルカリ性揮発物を必要な量だけ供給することができる。このため、例えばアルカリ性揮発物の供給が不十分で、マグネタイト保護皮膜の形成が不十分となること、あるいはアルカリ性揮発物が余分に供給されて余ったアルカリ性揮発物が悪影響を及ぼすようなことが防止できる。
なお、ｐＨを測定する計測器としては、ｐＨ計または電気伝導率計を好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明にかかるボイラプラントの蒸気処理方法およびボイラプラントによれば、ボイラからの蒸気に脱酸素剤を十分に混合させることができるので、蒸気中の溶存酸素量を効率的かつ効果的に低減できる。このため、過熱器等の蒸気系において酸素による応力腐食割れを防止できるとともに剥離し易いヘマタイトスケールの生成を低減することができるので、剥離したヘマタイトスケールが過熱器や再熱器等の細管に溜まり、さらに堆積して管を閉塞し、これら閉塞された細管が過熱されて、ついには噴破事故につながることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態にかかる火力発電用のボイラプラント１について、図１および図２を用いて説明する。
図１は、ボイラプラント１の全体概略構成を示すブロック図である。
ボイラプラント１には、蒸気系３と給水系５とが備えられている。
【００５７】
蒸気系３には、火炉水壁管７で生成された飽和蒸気を蒸気と水とに分離する汽水分離器９と、飽和蒸気を過熱して過熱蒸気とする過熱器１１と、過熱蒸気の熱エネルギーを回転動力に変換する高圧タービン１３と、高圧タービン１３の排気を再び過熱する再熱器１５と、再熱器１５からの過熱蒸気の熱エネルギーを回転動力に変換する中圧タービン１７と、中圧タービン１７の排気の熱エネルギーを回転動力に変換する低圧タービン１９とが備えられている。
これら汽水分離器９、過熱器１１、高圧タービン１３、再熱器１５、中圧タービン１７および低圧タービン１９は蒸気配管１０により接続されている。
【００５８】
給水系５には、低圧タービン１９の排気を冷却して復水する復水器２１と、復水器２１の復水を抽出する復水ポンプ２３と、復水中のイオンを除去する復水脱塩装置２５と、グランド蒸気復水器２７と、復水を必要な圧力まで昇圧する復水昇圧ポンプ２９と、低圧タービン１９からの抽気で給水を加熱する低圧給水加熱装置３１と、中圧タービン１７から抽気された蒸気によって給水を直接加熱し、給水中の溶存ガスを物理的に分離除去する脱気器３３と、給水の圧力を上げ下流側に押し込む給水ポンプ３５と、蒸気系３からの抽気により給水を加熱する高圧給水加熱装置３７と、燃焼排気ガスにより給水を加熱する節炭器３９とが備えられている。
これら復水器２１、復水ポンプ２３、復水脱塩装置２５、グランド蒸気復水器２７、復水昇圧ポンプ２９、低圧給水加熱装置３１、脱気器３３、給水ポンプ３５、高圧給水加熱装置３７および節炭器３９は給水配管２０により接続されている。
【００５９】
復水器２１には、メイクアップ水タンク４１からメイクアップ水ポンプ４３により給水されるように構成されている。
低圧給水加熱装置３１は、４個の熱交換器が直列に接続されて構成されている。各熱交換器には、それぞれ低圧タービン１９で抽気された蒸気が供給されており、この蒸気の熱量により給水配管２０で送られる給水を加熱するものである。そして、低圧給水加熱装置３１に供給された蒸気のドレンは、低圧給水加熱装置３１の途中で給水配管２０に供給され、給水の一部を構成する。
【００６０】
脱気器３３は、中圧タービン１７の車室から抽気された蒸気が貯留された水に直接供給されて貯留された水を加温するものである。このように、水を加温することにより、水に含まれる溶存ガスを分離除去するものである。
高圧給水加熱装置３７は、それぞれ３個の熱交換器が直列に接続されたものが、２組並列に配列されて構成されている。直列に接続された熱交換器には、上流側からそれぞれ、中圧タービン１７の車室から抽気された蒸気、再熱器１５から抽気された蒸気および高圧タービン１３の車室から抽気された蒸気が熱源として供給されている。これらの蒸気は、給水配管２０で送られる給水を加熱し、熱量を失いドレンとなる。このドレンは脱気器３３に供給され給水の一部を構成する。
【００６１】
給水配管２０には、グランド蒸気復水器２７の下流側に位置する位置Ａおよび脱気器３３と給水ポンプ３５との間の位置Ｂにおいて、ヘマタイトスケールによる保護膜を形成するために酸素が注入されるように構成されている。
給水配管２０には、節炭器３９出口部に位置する位置Ｄにて分岐されたスプレイライン（給水ライン）４９が設けられている。スプレイライン４９の他端は、過熱器１１の上流側に位置する位置Ｆにて蒸気配管１０に接続されている。このスプレイライン４９の他端には、スプレイ７１（図３参照）が設けられており、節炭器３９を通過した水を過熱蒸気に霧吹き状態で噴射するように構成されている。スプレイ７１からの給水量を調整することにより、過熱器１１へ供給される過熱蒸気の温度が調整されるものである。
【００６２】
汽水分離器９で分離された水はドレンタンク４５に送られる。ドレンタンク４５において、残留した蒸気は上部から蒸気配管１０側へ供給され、水は下部から循環ポンプ４７により給水配管２０の位置Ｃに供給される。
汽水分離器９への流入部である蒸気配管１０の位置Ｅには、蒸気配管１０に脱酸素剤を注入する第一脱酸素剤注入ライン（脱酸素剤注入ライン）５１が接続されている。
また、再熱器１５の上流側である蒸気配管１０の位置Ｈには、蒸気配管１０に脱酸素剤を注入する第二脱酸素剤注入ライン（第二の脱酸素剤注入ライン）５３が接続されている。
【００６３】
過熱器１１の下流側である蒸気配管１０の位置Ｇには、位置Ｇでの過熱蒸気の酸化還元電位を計測する第一酸化還元電位計５５が設けられている。
また、再熱器１５の下流側である蒸気配管１０の位置Ｉには、位置Ｉでの過熱蒸気の酸化還元電位を計測する第二酸化還元電位計５７が設けられている。
なお、本実施形態では、過熱蒸気中の溶存酸素量の計測に酸化還元電位計を採用しているが、これは溶存酸素計であってもよい。
【００６４】
第一脱酸素剤注入ライン５１について、図２により説明する。
汽水分離器９は、中空の略円柱形状をしている。上端部に過熱器１１へ接続される蒸気配管１０が接続されている。下端部には、ドレンタンク４５へ接続される配管が設けられている。火炉水壁管７からの蒸気配管１０は二つに分岐され、それぞれ汽水分離器９の上部外周に、その流入部１２が円形横断面の接線方向に沿うように取り付けられている。
【００６５】
第一脱酸素剤注入ライン５１には、脱酸素剤を貯蔵するタンク６１と、タンク６１から脱酸素剤を供給するポンプ６３と、脱酸素剤の供給量を調節する流量調節弁６５と、が設けられている。
流量調節弁６５は、第一酸化還元電位計５５の測定結果に基づいて図示しない制御装置により駆動されるように構成されている。
なお、第二脱酸素剤注入ライン５３は、第一脱酸素剤注入ライン５１と同様な構成となっており、第二酸化還元電位計５７の測定結果に基づいて脱酸素剤の注入量が調節されるように構成されている。
【００６６】
以上、説明した本実施形態にかかるボイラプラント１の動作について説明する。
復水器２１からの復水は、復水脱塩装置２５により陽イオンおよび陰イオンが除去された後、復水昇圧ポンプ２９により昇圧されて給水される。そして、この復水は低圧給水加熱装置３１において低圧タービン１９の抽気により加熱されて脱気器３３に供給される。
この時、位置Ａにおいて、適量の酸素が添加されるので、位置Ａの下流側では、この酸素によりヘマタイトスケールが形成され、給水配管２０を腐食から保護することができる。
【００６７】
脱気器３３では、復水は中圧タービン１７の車室からの抽気で加熱され、溶存ガスが除去される。そのため、脱気器３３の出口部である位置Ｂにおいて、水に適量の酸素が添加されるので、給水中には適量の酸素が溶存することになる。
そして、水は給水ポンプ３５により圧力を上げて高圧給水加熱装置３７に供給される。給水は、高圧給水加熱装置３７にて蒸気系３で抽気された蒸気により加熱され、次いで節炭器３９でさらに過熱されて火炉水壁管７へ給水される。
位置Ｂにて添加された適当量の酸素により、位置Ｂの下流側ではヘマタイトスケールが形成され、給水配管２０を腐食から保護することができる。
【００６８】
火炉水壁管７で生成された飽和蒸気は、蒸気配管１０により汽水分離器９に搬送される。汽水分離器９では、飽和蒸気が蒸気配管１０の流入部１２から円形横断面の接線方向に向かって流入する。この流入により汽水分離器９内部に旋回流が生じる。この旋回流により水等の比重が大きいものが中心に集まりその重量により下方に落下し、一方比重の軽い蒸気は外周面に集まり上端部に接続された蒸気配管１０を通って過熱器１１に送られる。
【００６９】
汽水分離器９からの蒸気は、過熱器１１で過熱されて過熱蒸気とされる。この過熱蒸気は高圧タービン１３に供給され、その熱エネルギーが回転動力に変換される。高圧タービン１３の排気は、再熱器１５で再び過熱され中圧タービン１７および低圧タービン１９へ供給される。中圧タービン１７および低圧タービン１９では、過熱蒸気の熱エネルギーは回転動力に変換される。
高圧タービン１３、中圧タービン１７および低圧タービン１９において変換された回転動力は、発電機の回転動力や、その他補機関係の動力として利用される。
【００７０】
この時、汽水分離器９の流入部１２へ、脱酸素剤が第一脱酸素剤供給ライン５１から供給されているので、脱酸素剤例えばヒドラジンは蒸気とともに汽水分離器９に流入される。
供給される脱酸素剤の量は、第一酸化還元電位計５５の計測値と目標値との偏差に応じて増減される。目標値としては、例えば２５℃において−０．３〜−０．４Ｖ以下である。これは、溶存酸素量としては、７ｐｐｂ以下に相当する大きさである。
【００７１】
蒸気とともに流入した所要量の脱酸素剤は、汽水分離器９内部に生じた旋回流に乗り蒸気と相互に衝突を繰り返しながら高速で移動するので、蒸気とよく混合される。
このように、脱酸素剤は蒸気とよく混合されるので、蒸気に含まれる溶存酸素と十分に反応することができる。このため、蒸気中の溶存酸素を効率的に、かつ効果的に低減することができる。
【００７２】
このように、過熱器１１以降へ送られる蒸気の溶存酸素量は十分に低減できるので、過熱器１１以降の蒸気系３構成機器における酸素による応力腐食割れ等の局所腐食を防止できる。これは、特に過大な応力がかかる高圧タービン１３、中圧タービン１７および低圧タービン１９で著しい効果が得られる。
また、過熱器１１以降へ送られる蒸気の溶存酸素量は相当少ないので、スケールのヘマタイト化を抑制することができる。
スケールのヘマタイト化が抑制されるので、スケールが剥離する量は低減できる。このため、剥離したスケールが過熱器や再熱器等の細管に溜まり、さらに堆積して管を閉塞することを防止できる。これにより、例えば、これら閉塞された細管が過熱されて、ついには噴破事故につながることを防止できる。また、剥離したスケールがタービンに損傷を与えることを防止できる。
【００７３】
また、第一脱酸素剤注入ライン５１から供給する脱酸素剤の量は、過熱器１１の出口である位置Ｇで計測された溶存酸素量が目標値になるように制御されているので、過熱器１１での溶存酸素量をすばやく制御できる。このため、過熱器１１の保護が遅れることなく十分に行うことができる。
【００７４】
そして、蒸気配管１０の位置Ｈで、第二脱酸素剤注入ライン５３が蒸気配管１０内に脱酸素剤を供給しているので、再熱器１５へ流入される過熱蒸気の溶存酸素量はより低減される。
この時、第二脱酸素剤注入ライン５３から供給される脱酸素剤の量は、第二酸化還元電位計５７の計測値と目標値との偏差に応じて増減される。この目標値は、第一脱酸素剤注入ライン５１の目標値と同じでもよいし、より小さくしてもよい。
このように、再熱器１５へ流入される過熱蒸気の溶存酸素量をより低減させると、再熱器１５におけるスケールのヘマタイト化が抑制されることになるので、再熱器１５でのスケール剥離による不具合を防止できる。
【００７５】
また、スケールのヘマタイト化は過熱器管や再熱器管が新品の場合に、稼動中のものに比べて発生し易いが、第二脱酸素剤注入ライン５３を設けているので、例えば再熱器１５を交換した場合でも再熱器１５を十分保護することができる。
【００７６】
第一脱酸素剤注入ライン５１および第二脱酸素剤注入ライン５３における脱酸素剤の供給量は、それぞれ近接した下流側に設けられた第一酸化還元電位計５５および第二酸化還元電位計５７で計測された溶存酸素量により調節しているので、脱酸素剤を必要な量だけ供給することができる。このため、例えば脱酸素剤の供給が不十分で、スケールのヘマタイト化の抑制が不十分となること、あるいは脱酸素剤が余分に供給されて余った脱酸素剤が悪影響を及ぼすようなことが防止できる。
【００７７】
なお、本実施形態では、溶存酸素量の測定箇所としては、過熱器１１および再熱器１５の各出口としているが、これに限定されることはなく、例えば、酸素注入前の復水あるいは高圧給水加熱装置および低圧給水加熱装置のドレンの溶存酸素量を測定してもよい。
【００７８】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図３を用いて説明する。
本実施形態は、ボイラプラント１は、第一脱酸素剤注入ライン５１の取付位置が前述した第一実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第一実施形態のものと同じであるので、ここではそれらの構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００７９】
本実施形態における第一脱酸素剤注入ライン５１は、スプレイライン４９の蒸気配管１０側（図１の位置Ｊ）に取り付けられている。
スプレイ７１には、蒸気配管１０内に固定して設けられた支持部材７３と、支持部材７３に設けられた一対のノズル７５，７５とが備えられている。一対のノズル７５，７５は過熱蒸気流れ方向７７下流側に向けて水を噴霧状態で噴射するように構成されている。
第一脱酸素剤注入ライン５１の端部は、スプレイライン４９の管壁を貫通してその内部と連通するように取り付けられている。
【００８０】
以上説明した本実施形態にかかるボイラプラント１の動作について説明する。
なお、本実施形態は、第一脱酸素剤注入ライン５１から供給された脱酸素剤の挙動が第一実施形態と異なるので、その点について説明する。その他の作用効果は前述の第一実施形態と同様である。
【００８１】
スプレイライン４９では、節炭器３９からの水を、過熱器１１に流入する過熱蒸気の温度を一定に保つため、必要に応じて必要な量だけスプレイ７１に供給する。
スプレイ７１では、スプレイライン４９から供給された水が支持部材７３を経由して一対のノズル７５，７５に供給される。ノズル７５，７５は、供給された水を過熱蒸気流れ方向７７の下流側に向けて霧吹き状に噴射する。
【００８２】
第一脱酸素剤注入ライン５１から供給された脱酸素剤は、スプレイライン４９で供給される水とともにスプレイ７１に供給され、ノズル７５，７５から水とともに蒸気配管１０内へ霧吹き状に噴射される。ノズルが２個間隔を空けて設けられているので、霧吹きされた脱酸素剤は、蒸気配管１０の横断面全体を覆うように供給される。
このように、脱酸素剤は霧吹き状に供給されるので、過熱蒸気と混合し易い。また、脱酸素剤は蒸気配管１０の横断面全体を覆うように供給されるので、より混合し易くなる。
したがって、脱酸素剤は、過熱蒸気とよく混合されるので、蒸気に含まれる溶存酸素と十分に反応することができる。このため、蒸気中の溶存酸素を効率的に、かつ効果的に低減することができる。
【００８３】
このように、過熱器１１以降へ送られる蒸気の溶存酸素量は十分に低減できるので、過熱器１１以降の蒸気系３構成機器における酸素による応力腐食割れを防止できる。これは、特に過大な応力がかかる高圧タービン１３、中圧タービン１７および低圧タービン１９で著しい効果が得られる。
また、過熱器１１以降へ送られる蒸気の溶存酸素量は相当少ないので、スケールのヘマタイト化を抑制することができる。
スケールのヘマタイト化が抑制されるので、スケールが剥離する量は低減できる。このため、剥離したスケールが過熱器や再熱器等の細管に溜まり、さらに堆積して管を閉塞することを防止できる。これにより、例えば、これら閉塞された細管が過熱されて、ついには噴破事故につながることを防止できる。また、剥離したスケールがタービンに損傷を与えることを防止できる。
【００８４】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態は、ボイラプラント１は、第一脱酸素剤注入ライン５１の取付位置が前述した第一実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第一実施形態のものと同じであるので、ここではそれらの構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００８５】
本実施形態では、蒸気配管１０における過熱器１１の上流側位置（図１の位置Ｋ）に、分岐して合流する分岐管路７９が設けられている。
分岐管路７９の径は蒸気配管１０の径に比べて約五分の一と細い管で構成されている。
本実施形態の第一脱酸素剤注入ライン５１の端部は、この分岐管路７９の途中に合流するように取り付けられている。
【００８６】
以上説明した本実施形態にかかるボイラプラント１の動作について説明する。
なお、本実施形態は、第一脱酸素剤注入ライン５１から供給された脱酸素剤の挙動が第一実施形態と異なるので、その点について説明する。その他の作用効果は前述の第一実施形態と同様である。
【００８７】
過熱蒸気は、蒸気配管１０とともに分岐管路７９を通って過熱器１１へ供給される。第一脱酸素剤注入ライン５１から分岐管路７９へ脱酸素剤が供給されると、分岐管路７９の径が細いので、脱酸素剤は過熱蒸気とよく混合される。このように、脱酸素剤が予混合された過熱蒸気が分岐管路７９から蒸気配管１０に供給されると、蒸気配管１０内では、蒸気同士の混合と同様な状況となるので、脱酸素剤は過熱蒸気全体とよく混合されることになる。
したがって、蒸気に含まれる溶存酸素と十分に反応することができる。このため、蒸気中の溶存酸素を効率的に、かつ効果的に低減することができる。
【００８８】
このように、過熱器１１以降へ送られる蒸気の溶存酸素量は十分に低減できるので、過熱器１１以降の蒸気系３構成機器における酸素による応力腐食割れを防止できる。これは、特に過大な応力がかかる高圧タービン１３、中圧タービン１７および低圧タービン１９で著しい効果が得られる。
また、過熱器１１以降へ送られる蒸気の溶存酸素量は相当少ないので、スケールのヘマタイト化を抑制することができる。
スケールのヘマタイト化が抑制されるので、スケールが剥離する量は低減できる。このため、剥離したスケールが過熱器や再熱器等の細管に溜まり、さらに堆積して管を閉塞することを防止できる。これにより、例えば、これら閉塞された細管が過熱されて、ついには噴破事故につながることを防止できる。また、剥離したスケールがタービンに損傷を与えることを防止できる。
【００８９】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態は、ボイラプラント１は、第一脱酸素剤注入ライン５１の取付位置が前述した第一実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第一実施形態のものと同じであるので、ここではそれらの構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００９０】
本実施形態における第一脱酸素剤注入ライン５１は、蒸気配管１０における過熱器１１の直前位置（図１の位置Ｍ）に取り付けられている。
過熱器１１には、多数の熱交換を行う過熱器管８３と、これら過熱器管８３がそれぞれ連通するように取り付けられた管寄せ８１と、管寄せ８１と蒸気配管１０とを連通する接続部材８５とが設けられている。管寄せ８１は略円筒形状をし、蒸気配管１０の長手方向に対して直交する方向に延設されている。
位置Ｍは、過熱器１１を構成する接続部材８５に近接しているので、過熱器１１へ脱酸素剤を供給するのと略同様である。
【００９１】
以上説明した本実施形態にかかるボイラプラント１の動作について説明する。
なお、本実施形態は、第一脱酸素剤注入ライン５１から供給された脱酸素剤の挙動が第一実施形態と異なるので、その点について説明する。その他の作用効果は前述の第一実施形態と同様である。
【００９２】
過熱蒸気は、蒸気配管１０から過熱器１１へ供給されると、接続部材８５から管寄せ８１に流入する時、急速に拡散する。そして、各過熱器管８３に流入される。
第一脱酸素剤注入ライン５１から蒸気配管１０へ脱酸素剤が供給されると、接続部材８５を通過する際、この急速に拡散する蒸気流に乗るため、その運動量により過熱蒸気とよく混合される。
したがって、過熱蒸気に含まれる溶存酸素と十分に反応することができる。このため、蒸気中の溶存酸素を効率的に、かつ効果的に低減することができる。
【００９３】
このように、過熱器１１以降へ送られる蒸気の溶存酸素量は十分に低減できるので、過熱器１１以降の蒸気系３構成機器における酸素による応力腐食割れを防止できる。これは、特に過大な応力がかかる高圧タービン１３、中圧タービン１７および低圧タービン１９で著しい効果が得られる。
また、過熱器１１以降へ送られる蒸気の溶存酸素量は相当少ないので、スケールのヘマタイト化を抑制することができる。
スケールのヘマタイト化が抑制されるので、スケールが剥離する量は低減できる。このため、剥離したスケールが過熱器や再熱器等の細管に溜まり、さらに堆積して管を閉塞することを防止できる。これにより、例えば、これら閉塞された細管が過熱されて、ついには噴破事故につながることを防止できる。また、剥離したスケールがタービンに損傷を与えることを防止できる。
【００９４】
［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態について、図６を用いて説明する。
図６は、本実施形態のボイラプラント１０１の全体概略構成を示すブロック図である。
本実施形態のボイラプラント１０１は、低圧給水加熱装置１３１および高圧給水加熱装置１３７のそれぞれの蒸気系の上流側に、酸素を注入するための酸素注入ライン１４２〜１４６を設けた点で前述した第一ないし第四実施形態のボイラプラント１と異なる。その他の構成については前述した第一ないし第四実施形態のいずれかの構成を適用できるので、ここではそれらの構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第一ないし第四実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００９５】
低圧給水加熱装置１３１は、４個の熱交換器が直列に接続されて構成されており、それぞれの熱交換器を、給水上流側から（加熱蒸気下流側から）、第一ヒータ１３１ａ、第二ヒータ１３１ｂ、第三ヒータ１３１ｃ、第四ヒータ１３１ｄと呼称する。第三ヒータ１３１ｃおよび第四ヒータ１３１ｄには、低圧タービン１９で抽気された蒸気がそれぞれ第六抽気ライン１３２および第五抽気ライン１３３を介して熱源として供給されており、この蒸気の熱量により給水配管２０で送られる給水を加熱する。第四ヒータ１３１ｄの蒸気のドレンは第三ヒータ１３１ｃの蒸気系と接続し、第三ヒータ１３１ｃの熱源の一部として利用される。第三ヒータ１３１ｃの蒸気のドレンは、抽気ドレンライン１３４を介して、第三ヒータ１３１ｃと第四ヒータ１３１ｄとの間で給水配管２０に供給され、給水の一部を構成する。
【００９６】
また、高圧給水加熱装置１３７は、それぞれ３個の熱交換器が直列に接続されたものが、２組並列に配列されて構成されており、直列に接続された熱交換器を、給水上流側から（加熱蒸気下流側から）、第六ヒータ１３７ａ、第七ヒータ１３７ｂ、第八ヒータ１３７ｃと呼称する。第六ヒータ１３７ａには中圧タービン１７の車室から抽気された蒸気が第三抽気ライン１３８を介して熱源として供給され、第七ヒータ１３７ｂには再熱器１５から抽気された蒸気が第二抽気ライン１３９を介して熱源として供給され、第八ヒータ１３７ｃには高圧タービン１３の車室から抽気された蒸気が第一抽気ライン１４０を介して熱源として供給されている。第八ヒータ１３７ｃの蒸気のドレンは第七ヒータ１３７ｂの蒸気系と接続し、第七ヒータ１３７ｂの熱源の一部として利用される。第七ヒータ１３７ｂの蒸気のドレンは第六ヒータ１３７ａの蒸気系と接続し、第六ヒータ１３７ａの熱源の一部として利用される。第六ヒータ１３７ａの蒸気のドレンは、抽気ドレンライン１４１を介して脱気器３３に回収された後に給水配管２０に供給され、給水の一部を構成する。
【００９７】
上記第一ないし第四実施形態で説明したようにボイラプラントの蒸気系に脱酸素剤が注入されると、蒸気中の溶存酸素が除去され、低圧タービン１９、中圧タービン１７、再熱器１５、高圧タービン１３から第三ヒータ１３１ｃ、第四ヒータ１３１ｄ、第六ヒータ１３７ａ、第七ヒータ１３７ｂ、第八ヒータ１３７ｃに供給される抽気中の溶存酸素も除去される。一方、ＣＷＴ適用時は給水ｐＨが最大でも９．３程度（通常は９．０程度）であり、低圧給水加熱装置１３１および高圧給水加熱装置１３７のそれぞれの抽気ドレン水質はｐＨ低、酸素なしという状況となり、低圧給水加熱装置１３１および高圧給水加熱装置１３７のそれぞれの蒸気系での腐食が促進される恐れがある。この場合、各給水加熱装置から導出される抽気ドレン中の鉄濃度が上昇する。この抽気ドレンはそれぞれ給水配管２０や脱気器３３に回収されるため、結果的にボイラ給水中の鉄濃度（ボイラ持ち込み鉄量）も上昇し、これによって蒸発管内面でのスケール成長速度が加速する。このスケール成長速度の加速により、スケール成長抑制、ボイラ化学洗浄間隔の延長といったＣＷＴのメリットが阻害される恐れがある。
【００９８】
そこで、本実施形態では、低圧給水加熱装置１３１を流れる加熱蒸気の最上流側にある第四ヒータ１３１ｄに接続する、低圧タービン１９の車室からの第五抽気ライン１３３の途中（位置Ｎ）、および高圧給水加熱装置１３７を流れる加熱蒸気の最上流側にある第八ヒータ１３７ｃに接続する、高圧タービン１３の車室からの第一抽気ライン１４０の途中（位置Ｐ）に、それぞれ酸素を注入するための酸素注入ライン１４２，１４３が設けられている。
上記の位置に加えて、低圧タービン１９と第三ヒータ１３１ｃとを接続する第六抽気ライン１３２の途中（位置Ｑ）、中圧タービン１７と第六ヒータ１３７ａとを接続する第三抽気ライン１３８の途中（位置Ｒ）および再熱器１５と第七ヒータ１３７ｂとを接続する第二抽気ライン１３９の途中（位置Ｓ）のうちの少なくとも一箇所に酸素を注入するための別の酸素注入ライン１４４，１４５，１４６のいずれかを設けてもよい。
【００９９】
低圧給水加熱装置１３１に接続する抽気ライン１３２，１３３への酸素の注入は、例えば酸素ガスボンベから酸素ガスを注入することにより行うことができる。高圧給水加熱装置１３７に接続する抽気ライン１３８，１３９，１４０への酸素の注入は、高圧のため酸素ガスを注入することが困難なので、高圧下で高濃度に酸素を溶存させた水を注入する方法が好ましい。
【０１００】
低圧給水加熱装置１３１の蒸気系の下流側である抽気ドレンライン１３４の位置Ｔには、冷却器、減圧器および流量計を備えたサンプリング装置（図示略）が設置され、このサンプリング装置に位置Ｔでの抽気ドレン中の溶存酸素を計測する溶存酸素計１５１が設けられている。
また、高圧給水加熱装置１３７の蒸気系の下流側である抽気ドレンライン１４１の位置Ｕには、冷却器、減圧器および流量計を備えたサンプリング装置（図示略）が設置され、このサンプリング装置に位置Ｕでの抽気ドレン中の溶存酸素を計測する溶存酸素計１５２が設けられている。
なお、本実施形態では、抽気ドレン中の溶存酸素量の計測に、サンプリング装置に設置した溶存酸素計１５１，１５２を採用しているが、これらは抽気ドレンラインの高温高圧部に設置した腐食電位計測装置と温度計とを組み合わせたものであってもよい。
【０１０１】
以上説明した本実施形態にかかるボイラプラント１０１の動作について説明する。
前記第一ないし第四実施形態に従って脱酸素剤が注入され、溶存酸素が７ｐｐｂ以下にコントロールされた蒸気系３内の蒸気の一部は、高圧タービン１３の車室、再熱器１５、中圧タービン１７の車室および低圧タービン１９の車室からそれぞれ抽気される。高圧タービン１３の車室からの抽気は第一抽気ライン１４０を介して第八ヒータ１３７ｃに熱源として供給される。再熱器１５からの抽気は第二抽気ライン１３９を介して第七ヒータ１３７ｂに熱源として供給される。中圧タービン１７の車室からの抽気は第三抽気ライン１３８を介して第八ヒータ１３７ａに熱源として供給される。低圧タービン１３の車室からの抽気は第五抽気ライン１３３および第六抽気ライン１３２をそれぞれ介して第四ヒータ１３１ｄおよび第三ヒータ１３１ｃにそれぞれ熱源として供給される。
【０１０２】
この時、第一抽気ライン１４０の途中の位置Ｐで、酸素注入ライン１４３から第一抽気ライン１４０に適量の酸素が注入される。位置Ｐにて添加された適当量の酸素により蒸気中に適量の酸素が溶存することになり、位置Ｐの下流側にある高圧給水加熱装置１３７の蒸気系はＣＷＴ条件に調整され、ヘマタイト保護皮膜が形成されることにより腐食が抑制される。その結果、高圧給水加熱装置１３７から抽気ドレンライン１４１に導出される抽気ドレン中の鉄濃度を低く抑えることができる。
また、第五抽気ライン１３３の途中の位置Ｎで、酸素注入ライン１４２から第五抽気ライン１３３に適量の酸素が注入される。位置Ｎにて添加された適当量の酸素により蒸気中に適量の酸素が溶存することになり、位置Ｎの下流側にある低圧給水加熱装置１３１の蒸気系はＣＷＴ条件に調整され、ヘマタイト保護皮膜が形成されることにより腐食が抑制される。その結果、低圧給水加熱装置１３１から抽気ドレンライン１３４に導出される抽気ドレン中の鉄濃度を低く抑えることができる。
【０１０３】
高圧給水加熱装置１３７の抽気ドレンは、脱気器３３で回収され、給水系５に合流し、低圧給水加熱装置１３１の抽気ドレンは、第三ヒータ１３１ｃと第四ヒータ１３１ｄとの間の給水配管２０で回収され、給水系５に合流するが、前述のとおりいずれの抽気ドレンも鉄濃度が低く抑えられているので、ボイラ持ち込み鉄量の上昇を抑え、蒸発管内面でのスケール成長を抑制することができる。従って、第一ないし第四実施形態に記載したように蒸気系３へ脱酸素剤の注入を行っても、スケール成長抑制、ボイラ化学洗浄間隔の延長といったＣＷＴのメリットが阻害されることがない。
【０１０４】
なお、上記の例では、高圧給水加熱装置１３７の蒸気系においては、その最上流に接続する第一抽気ライン１４０にのみ酸素を注入しているが、これに加えて、第二抽気ライン１３９の位置Ｓに接続された酸素注入ライン１４６および／または第三抽気ライン１３８の位置Ｒに接続された酸素注入ライン１４５によって酸素を注入してもよい。この場合、高圧給水加熱装置１３７の蒸気系全体で溶存酸素濃度が均一になるように、より細かく酸素の注入を制御することができる。
【０１０５】
同様に、上記の例では、低圧給水加熱装置１３１の蒸気系においては、その最上流に接続する第五抽気ライン１３３にのみ酸素を注入しているが、これに加えて、第六抽気ライン１３２の位置Ｓに接続された酸素注入ライン１４６によって酸素を注入してもよい。この場合、低圧給水加熱装置１３１の蒸気系全体で溶存酸素濃度が均一になるように、より細かく酸素の注入を制御することができる。
【０１０６】
高圧給水加熱装置１３７の蒸気系に供給される酸素の量は、抽気ドレンライン１４１の位置Ｕに設けられた溶存酸素計１５２の計測値と目標値との偏差に応じて増減される。目標値としては、例えば５０ｐｐｂとすることができるが、２０〜２００ｐｐｂの範囲内で許容される。
【０１０７】
低圧給水加熱装置１３１の蒸気系に供給される酸素の量は、抽気ドレンライン１３４の位置Ｔに設けられた溶存酸素計１５１の計測値と目標値との偏差に応じて増減される。目標値は、上記した高圧給水加熱装置１３７の抽気ドレンの場合と同様である。
【０１０８】
溶存酸素計１５１，１５２に代えて、腐食電位計測装置および温度計を用いて抽気ドレンライン１３４，１４１の位置Ｔおよび位置Ｕにおける抽気ドレン中の溶存酸素を測定する場合は、腐食電位の指示値がヘマタイト安定期（例えば、−３００ｍＶ以上  ｖｓ  ＳＨＥ  ａｔ  １００℃）となるように酸素を注入制御すればよい。図７は、目標とする腐食電位を求める際に用いられる、鉄−水系のプールベ線図（電位−ｐＨ線図）の一例を示したものである。
【０１０９】
［第六実施形態］
次に、本発明の第六実施形態について、図６を用いて説明する。
本実施形態のボイラプラント１０１は、第五実施形態で注入した酸素に代えて、アルカリ性揮発物を注入する点と、第五実施形態で抽気ドレンライン１３４，１４１に設置された溶存酸素計１５１，１５２または腐食電位計および温度計に代えて、冷却器、減圧器および流量計を備えたサンプリング装置（図示略）に設置したｐＨ計を用いる点で第五実施形態のボイラプラント１０１と異なっている。その他の構成要素については前述した第五実施形態のものと同じであるので、ここではそれらの構成要素についての説明は省略する。
【０１１０】
以下、本実施形態にかかるボイラプラント１０１の動作について説明する。
第一抽気ライン１４０の途中の位置Ｐおよび第五抽気ラインの途中の位置Ｎで、第五実施形態の酸素に代えて適量のアルカリ性揮発物が注入される。アルカリ性揮発物としては、アンモニア水が好適に用いられる。アンモニア水に代えて、ヒドラジンを用いてもよい。添加された適当量のアルカリ性揮発物により、蒸気のｐＨが上げられる。これにより、位置Ｐの下流側にある高圧給水加熱装置１３７の蒸気系および位置Ｎの下流側にある低圧加熱装置１３１の蒸気系はＡＶＴ条件に調整され、マグネタイト保護皮膜が形成されることにより腐食が抑制される。その結果、前記第五実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、前記蒸気のｐＨが９．３以上となるようにアルカリ性揮発物を注入すると、エロージョン・コロージョンの発生が抑制されるため、これも腐食抑制効果となる。
【０１１１】
なお、第五実施形態の酸素注入の場合と同様に、アルカリ性揮発物の注入は、第一抽気ライン１４０の位置Ｐに加えて、第二抽気ライン１３９の位置Ｓおよび／または第三抽気ライン１３８の位置Ｒでおこなってもよい。この場合、高圧給水加熱装置１３７の蒸気系全体のｐＨが均一になるように、より細かくアルカリ性揮発物の注入を制御することができる。
同様に、アルカリ性揮発物の注入は、第五抽気ライン１３３の位置Ｎに加えて、第六抽気ラインの位置Ｑで行ってもよい。この場合は、低圧給水加熱装置１３１の蒸気系全体のｐＨが均一になるように、より細かくアルカリ性揮発物の注入を制御することができる。
【０１１２】
高圧給水加熱装置１３７の蒸気系に供給されるアルカリ性揮発物の量は、抽気ドレンライン１４１の位置Ｕに設けられたｐＨ計の計測値と目標値との偏差に応じて増減される。低圧給水加熱装置１３１の蒸気系に供給されるアルカリ性揮発物の量は、抽気ドレンライン１３４の位置Ｔに設けられたｐＨ計の計測値と目標値との偏差に応じて増減される。目標値としては、いずれも例えばｐＨ９．４とすることができるが、ｐＨ９．３以上になるように調整すればよい。
【０１１３】
また、前記ｐＨ計に代えて電気伝導率計を用いてもよい。この場合は、ｐＨ９．３以上に相当する電気伝導率５．５μＳ／ｃｍ以上となるように注入するアルカリ性揮発物の量を制御する。
【０１１４】
なお、第五および第六実施形態の給水加熱装置１３１，１３７の各熱交換器とそれらの熱源となる抽気供給元との組み合わせは一例であり、本発明はこれに限定されない。
また、第五および第六実施形態では、蒸気系３に脱酸素剤を注入した場合について説明したが、蒸気系３に脱酸素剤を注入しない場合であっても、低圧タービンの車室内は負圧となるために溶存酸素が少なくなることがあるので、低圧給水加熱装置１３１の蒸気系に関しては第五または第六の実施形態の構成を好適に用いることができる。すなわち、蒸気系３に脱酸素剤を注入しない場合であっても、前記した溶存酸素の減少により低圧給水加熱装置１３１の蒸気系が腐食され、その抽気ドレンの鉄濃度が上昇し、結果としてボイラ持ち込み鉄量が上昇することにより蒸発管スケール成長速度が加速する恐れがあるが、第五抽気ラインの位置Ｎまたは第五抽気ラインの位置Ｎおよび第六抽気ライン位置Ｑに酸素またはアルカリ揮発物を注入することにより、上記の問題を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第一実施形態にかかるボイラプラントの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第一実施形態の汽水分離器を示す部分断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態のスプレイを示す部分断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態の分岐管を示す正面図である。
【図５】本発明の第四実施形態の過熱器を示す部分正面図である。
【図６】本発明の第五および第六実施形態にかかるボイラプラントの全体構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第五実施形態で用いられる鉄−水系のプールベ線図の一例を示したものである。
【符号の説明】
【０１１６】
１  ボイラプラント
９  汽水分離器
１０  蒸気配管
１１  過熱器
１５  再熱器
３９  節炭器
４９  スプレイライン
５１  第一脱酸素剤注入ライン
５３  第二脱酸素剤注入ライン
５５  第一酸化還元電位計
５７  第二酸化還元電位計
７１  スプレイ
７９  分岐管路
８１  管寄せ
１０１  ボイラプラント
１３１  低圧給水加熱装置
１３７  高圧給水加熱装置
１４２，１４３，１４４，１４５，１４６  酸素注入ライン
１５１，１５２  溶存酸素計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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