(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象部位の付着物を採取する付着物採取工程と、
前記付着物に含まれる少なくとも硫黄量およびバナジウム量を測定する測定工程と、
前記評価対象部位の温度と、前記測定工程による測定結果とに基づいて前記評価対象部位の腐食量を求める腐食量導出工程と、
を含むボイラーの腐食評価方法。
【請求項２】
前記腐食量導出工程は、
予め求められた硫黄量およびバナジウム量に対する環境温度レベル毎の腐食量の情報に基づいて、前記評価対象部位の腐食量を求める請求項１に記載のボイラーの腐食評価方法。
【請求項３】
前記腐食量導出工程は、
ボイラーの運用条件を取得する運用条件取得工程と、
運用条件毎に予め測定された付着物に含まれる少なくとも硫黄量およびバナジウム量の性状データに基づいて熱力学平衡計算を行う熱力学平衡計算工程と、
熱力学平衡計算工程の計算結果に基づいて付着物の性状を求める付着物性状判別工程と、を含み、
前記付着物性状判別工程により求められた付着物の性状に基づいて前記評価対象部位の腐食量を求める請求項１又は２に記載のボイラーの腐食評価方法。
【請求項４】
付着物に含まれるマグネシウム量を取得するマグネシウム量取得工程を更に含み、
前記腐食量導出工程は、
マグネシウム量と前記バナジウム量との比に基づいて前記腐食量を補正する請求項１から３の何れか一項に記載のボイラーの腐食評価方法。
【請求項５】
前記付着物採取工程により、評価対象部位の付着物のうち、内層の付着物と、外層の付着物とを個別に採取し、
前記測定工程により、前記内層の付着物と、前記外層の付着物とにおける硫黄量およびバナジウム量を個別に測定し、
前記腐食量導出工程により、前記評価対象部位の温度と、前記内層の付着物の測定結果と、前記外層の付着物の測定結果と、に基づいて前記評価対象部位の腐食量を求める請求項１から４の何れか一項に記載のボイラーの腐食評価方法。
【請求項６】
前記測定工程は、蛍光Ｘ線分析計により硫黄量およびバナジウム量を測定する請求項１から５の何れか一項に記載のボイラーの腐食評価方法。
【請求項７】
ボイラーの運用条件を取得する運用条件取得工程と、
ボイラーの運用条件毎に予め測定された評価対象部位の付着物に含まれる少なくとも硫黄量およびバナジウム量の性状データに基づいて熱力学平衡計算を行う熱力学平衡計算工程と、
熱力学平衡計算工程の計算結果に基づいて付着物の性状を求める付着物性状判別工程と、
前記付着物性状判別工程により求められた付着物の性状に基づいて前記評価対象部位の腐食量を求める腐食量導出工程と、
を含むボイラーの腐食評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボイラーの腐食評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷壁管を有する火炉内において、燃料を燃焼させ、高温の燃焼ガスを得るボイラーにあっては、火炉の上部に蒸気を発生させるためのチューブ群からなる過熱器管が設けられている場合がある。この過熱器管の各チューブの内部には、蒸気が流れており、上述した高温の燃焼ガスとチューブ内の蒸気との間で熱交換させることで蒸気温度および蒸気圧力を増大させている。そのため、チューブのメタル温度は、非常に高く（例えば、６００℃程度）なる。また、特に燃焼ガス温度の高い領域に最終過熱器を配置することが行われる場合がある。このボイラーによって得られた蒸気は、例えば、蒸気タービン等に供給される。
【０００３】
上述したボイラーの燃料としては、様々なものが利用されるが、特に石炭や重油等を用いる場合が多い。このように石炭や重油を燃料として用いる場合、燃料に含まれる硫黄分による腐食で、特に温度の高い最終過熱器のような箇所で減肉速度が増大してしまうという課題があった。
【０００４】
上述したボイラーにおける腐食速度の評価方法としては、例えば、チューブの肉厚を定点経年監視する方法がある。この定点経年監視によれば、常時、定点におけるチューブの腐食状況を把握することが可能となる。
【０００５】
一方で、特許文献１には、硫化腐食した部位を簡便に特定するために、蛍光Ｘ線分析装置等を用いてチューブ表面の付着物の成分分析を行い、付着物の亜鉛濃度に基づいて硫化腐食が生じているか否かを判定する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−００２５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した定点経年監視の場合、予め所定の燃焼条件における減肉分布を取得しておき、例えば、最も減肉速度の高い部位を観測することとなる。しかしながら、上述したボイラーは、燃焼状態や燃料の種類などの燃焼条件を変える運用がなされる場合がある。そのため、減肉分布や減肉速度が変化してしまい、定点経年監視では正しい腐食評価ができない場合がある。
【０００８】
また、上述した特許文献１に記載の技術の場合、硫化腐食による腐食評価を行うことができるものの、例えば、燃焼ガスに含まれるバナジウムによる加速酸化（バナジウムアタック）による腐食等、硫化腐食以外については正しく評価することができない。そのため、実際の減肉状態と、付着物の成分分析による腐食評価結果とが乖離してしまう可能性がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、燃焼条件が変更された場合であっても、迅速に且つ精度よく腐食評価を行うことができるボイラーの腐食評価方法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】
【０００９】
この発明の第一態様によれば、ボイラーの腐食評価方法は、評価対象部位の付着物を採取する付着物採取工程と、前記付着物に含まれる少なくとも硫黄量およびバナジウム量を測定する測定工程と、前記評価対象部位の温度と、前記測定工程による測定結果とに基づいて前記評価対象部位の腐食量を求める腐食量導出工程と、を含む。
このようにすることで、それぞれ硫黄に起因する腐食およびバナジウムに起因する腐食の両方を加味して評価対象部位の腐食量を求めることができる。さらに、評価対象部位の温度に応じた硫黄およびバナジウムに起因する腐食量を求めることができる。その結果、ボイラーの燃焼条件が変更された場合であっても、迅速に且つ精度よく腐食評価を行うことができる。
【００１０】
この発明の第二態様によれば、ボイラーの腐食評価方法は、第一態様における前記腐食量導出工程が、予め求められた硫黄量およびバナジウム量に対する環境温度レベル毎の腐食量の情報に基づいて、前記評価対象部位の腐食量を求めるようにしてもよい。
このようにすることで、例えば、対象部位の温度に対応する環境温度レベル毎の腐食量の情報を特定して、この腐食量の情報と、硫黄量およびバナジウム量の情報とにより、評価対象部位の腐食量を求めることができる。その結果、より迅速に腐食評価を行うことができる。
【００１１】
この発明の第三態様によれば、ボイラーの腐食評価方法は、第一又は第二態様における腐食量導出工程が、ボイラーの運用条件を取得する運用条件取得工程と、運用条件毎に予め測定された付着物に含まれる少なくとも硫黄量及びバナジウム量の性状データに基づいて熱力学平衡計算を行う熱力学平衡計算工程と、熱力学平衡計算工程の計算結果に基づいて付着物の性状を求める付着物性状判別工程と、を含み、前記付着物性状判別工程により求められた付着物の性状に基づいて前記評価対象部位の腐食量を求めるようにしても良い。
このようにすることで、実機データとして予め測定された付着物の性状データにより計算結果をチューニングしておくことができるため、ボイラー運用中でも、ボイラーの運用条件に基づいて評価対象部位の腐食評価が可能となる。
【００１２】
この発明の第四態様によれば、ボイラーの腐食評価方法は、第一から第三態様の何れか一つの態様において、前記付着物に含まれるマグネシウム量を取得するマグネシウム量取得工程を更に含み、前記腐食量導出工程が、マグネシウム量と前記バナジウム量との比に基づいて前記腐食量を補正するようにしてもよい。
燃料にマグネシウムが含まれている場合には、バナジウムに起因する腐食が抑制される。そのため、マグネシウム量とバナジウム量との比に基づいて腐食量を補正することで、腐食抑制のために燃料にマグネシウムを添加した場合であっても、精度よく腐食評価を行うことができる。
【００１３】
この発明の第五態様によれば、ボイラーの腐食評価方法は、第一から第四態様の何れか一つの態様において、前記付着物採取工程により、評価対象部位の付着物のうち、内層の付着物と、外層の付着物とを個別に採取し、前記測定工程により、前記内層の付着物と、前記外層の付着物とにおける硫黄量およびバナジウム量を個別に測定し、前記腐食量導出工程により、前記評価対象部位の温度と、前記内層の付着物の測定結果と、前記外層の付着物の測定結果と、に基づいて前記評価対象部位の腐食量を求めるようにしてもよい。
このようにすることで、とりわけ腐食減肉に大きく影響を及ぼす内層灰の性状を把握することができるため、より精度よく腐食量を評価することができる。
【００１４】
この発明の第六態様によれば、ボイラーの腐食評価方法は、第一から第五態様の何れか一つの態様における測定工程が、蛍光Ｘ線分析計により硫黄量およびバナジウム量を測定するようにしてもよい。
このようにすることで、メンテナンス時に現場において硫黄量およびバナジウム量を容易に測定することができる。そのため、付着物を持ち帰り分析する場合と比較して、より迅速な腐食評価を行うことができる。
【００１５】
この発明の第七態様によれば、ボイラーの腐食評価方法は、ボイラーの運用条件を取得する運用条件取得工程と、ボイラーの運用条件毎に予め測定された評価対象部位の付着物の性状データに基づいて熱力学平衡計算を行う熱力学平衡計算工程と、熱力学平衡計算工程の計算結果に基づいて付着物の性状を求める付着物性状判別工程と、前記付着物性状判別工程により求められた付着物の性状に基づいて前記評価対象部位の腐食量を求める腐食量判別工程と、を含む。
このようにすることで、実機データとして予め測定された付着物の性状データにより計算結果をチューニングしておくことができるため、ボイラー運用中でも、ボイラーの運用条件に基づいて評価対象部位の腐食評価が可能となる。その結果、燃焼条件等が変更された場合であっても、迅速に且つ精度よく腐食評価を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記ボイラーの腐食評価方法によれば、燃焼条件が変更された場合であっても、迅速に且つ精度よく腐食評価を行うことができる可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第一実施形態におけるボイラーの構成を示す図である。
【図２】この発明の第一実施形態における腐食量評価方法のフローチャートである。
【図３】縦軸を腐食量、横軸を灰中元素モル比としたグラフである。
【図４】この発明の第一実施形態の第一変形例における図３に相当するフローチャートである。
【図５】この発明の第一実施形態の第二変形例における図３に相当するフローチャートである。
【図６】縦軸を腐食量、横軸を灰中元素モル比としたグラフである。
【図７】縦軸を腐食量、横軸を灰中元素モル比（ＭｇＯ/Ｖ２Ｏ５［モル比］）としたグラフである。
【図８】縦軸を腐食量、横軸を材料中のクロム（Ｃｒ）濃度としたグラフである。
【図９】この発明の第二実施形態における腐食量評価方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第一実施形態）
以下、この発明の実施形態に係るボイラーの腐食評価方法について説明する。
図１は、この発明の第一実施形態におけるボイラーの構成を示す図である。
この第一実施形態におけるボイラー１は、火炉２と、過熱器管３と、を備えている。
火炉２は、燃料を燃焼させて得られた高温の燃焼ガスを過熱器管３に接触させて、過熱器管３内部の水と熱交換する。火炉２は、下部に燃焼空間４を備え、上部に過熱器管収容空間５と、を備えている。
【００１９】
火炉２の下部には、例えば、その側面に燃焼ノズル（図示せず）が形成されている。この燃焼ノズルは、燃料である重油を燃焼空間４の内部に向けて噴出することが可能となっている。つまり、この第一実施形態におけるボイラー１は、いわゆる重油炊きボイラーである。噴出された燃料は火炎により燃焼されて燃焼ガスＧとなり、上方の過熱器管収容空間５に向けて流れる。
【００２０】
過熱器管３は、燃焼ガスＧと水との間で熱交換させる熱交換器として機能する。過熱器管３は、主過熱器管３ａと、最終過熱器管３ｂと、を備えている。主過熱器管３ａと、最終過熱器管３ｂとは、共に複数のチューブ群により構成されている。主過熱器管３ａと、最終過熱器管３ｂとは、燃焼ガスＧの流れる方向にそれぞれ並んで配されている。
【００２１】
最終過熱器管３ｂは、主過熱器管３ａよりも下流側の主過熱器管３ａよりも燃焼ガスＧの温度の高い領域に配されている。これら主過熱器管３ａと最終過熱器管３ｂには、その内部に水が流れており、この水が燃焼ガスＧと熱交換することで蒸気となって、蒸気タービン等に供給される。ここで、上述した主過熱器管３ａおよび最終過熱器管３ｂの各チューブ群の表面には、燃焼ガスＧと接触することにより、燃焼ガスＧに含まれる灰分が付着物（以下、単に付着灰と称する）として堆積する。
【００２２】
この第一実施形態のボイラー１は、上述した構成を備えている。次に、上述したボイラー１の腐食評価方法についてフローチャートを参照しながら説明する。また、この腐食評価方法においては、腐食評価の対象部位が最終過熱器管３ｂである場合を一例に説明する。
このボイラー１における腐食量の評価は、例えば、プラントの停止期間中に行う炉内点検の項目の一つとして行われる。
【００２３】
図２は、この発明の第一実施形態における腐食量評価方法のフローチャートである。
まず、付着物採取工程（ステップＳ０１）を行う。この付着物採取工程においては、最終過熱器管３ｂのチューブ群のうち評価対象部位に堆積した付着灰を機械的に剥離させて採取する。更に、この付着灰を分析し易いように、ハンマー等で粉砕して１ｍｍ程度又はそれ以下のサイズの粉体にする。その後、粉砕して出来た粉体を平らな紙の上等に平らに配置させ、有機系の瞬間接着剤等（例えば、シアノアクリレート等）で固定する。
【００２４】
次に、測定工程（ステップＳ０２）を行う。この測定工程においては、特に付着灰に含まれている硫黄（Ｓ）の量およびバナジウム（Ｖ）の量を測定する。この測定には、持ち運びが可能な簡易の成分分析装置（ＰＭＩ；蛍光Ｘ線分析計、「Positive Material Identification」）を用いる。ここでは、硫黄の量、および、バナジウムの量の絶対値を測定する場合について説明したが、単位体積当たりの硫黄、および、バナジウムの各割合を相対値として測定するようにしても良い。
【００２５】
次いで、腐食量導出工程（ステップＳ０３）を行う。この腐食量導出工程においては、上記測定工程の測定結果に基づいて、評価対象部位から採取された付着灰に含まれる硫黄（Ｓ）の量やナトリウム（Ｎａ）量と、バナジウム（Ｖ）の量との比（言い換えれば、モル比「Ｖ／（Ｓ＋Ｖ）、または、モル比「Ｖ／Ｎａ＋Ｖ」。ここでどちらを用いるかはモル比が大きな値となるほうを採用することとする」）を求める。
【００２６】
図３は、縦軸を腐食量、横軸を灰中元素モル比としたグラフである。
図３において実線は、評価対象部位の環境温度レベルが高い場合（例えば、６００℃を明らかに超える７００℃付近の場合）における灰中元素モル比に対する腐食量の変化を示している。また、図３における二点鎖線は、評価対象部位の環境温度レベルが低い場合（例えば、６００℃を明らかに下回る場合）における灰中元素モル比に対する腐食量の変化を示している。さらに、一点鎖線のグラフは、評価対象部位の環境温度レベルが上述した二つの環境温度レベル間に有る場合（６００℃前後の場合）における灰中元素モル比に対する腐食量の変化を示している。この図３に示すグラフは、実験等によって予め求めることができる。以下、灰中元素モル比を単に、モル比と称する。
【００２７】
ここで、評価対象部位が高い第一環境温度レベル（実線）にある場合、モル比「Ｖ／（Ｓ＋Ｖ）」、または、モル比「Ｖ／Ｎａ＋Ｖ」が高くなるにつれて、腐食量が上昇するとともに、その上昇率が増加している。一方で、評価対象部位が低い第三温度環境レベル（二点鎖線）にある場合、モル比「Ｖ／（Ｓ＋Ｖ）」、または、モル比「Ｖ／Ｎａ＋Ｖ」が高くなるにつれて途中までは腐食量が増加するが、その後、腐食量が減少している。この腐食量の低下は、モル比「Ｖ／（Ｓ＋Ｖ）」、または、モル比「Ｖ／Ｎａ＋Ｖ」が高くなるにつれて、その低下率が減少している。これは、バナジウムにより引き起こされる加速酸化が低温領域（５５０℃程度以下）では、殆んど作用しなくなるためと考えられる。
【００２８】
さらに、評価対象部位が中間の第二環境温度レベル（一点鎖線）にある場合、モル比「Ｖ／（Ｓ＋Ｖ）」、または、モル比「Ｖ／Ｎａ＋Ｖ」が高くなるにつれて、途中までは腐食量が増加する。しかしその後、モル比「Ｖ／（Ｓ＋Ｖ）」、または、モル比「Ｖ／Ｎａ＋Ｖ」が増加したとしても、腐食量は殆んど変化していない。ここで、上述した評価対象部位の温度環境レベルは、設計段階で決まっているため既知である。
すなわち、上述した腐食量導出工程においては、評価対象部位の温度環境レベルと、モル比「Ｖ／（Ｓ＋Ｖ）」、または、モル比「Ｖ／Ｎａ＋Ｖ」とに基づいて、評価対象部位の腐食量を求めている。
【００２９】
評価対象部位の材質ごとに、付着灰の影響による腐食を評価した値（許容腐食量）、又は、回帰式を予め求めることができる。
そのため、評価工程（ステップＳ０４）においては、この材質毎の値、又は、回帰式と、腐食量の測定結果の絶対値とから、腐食危険度を判定する。図３において、評価対象部位の材質毎（材質Ａ、および、材質Ｂ）の許容腐食量を破線で示している。
【００３０】
ここで、腐食量の測定結果の絶対値を用いて腐食危険度を判定する場合について説明した。しかし、絶対値を用いて腐食危険度を判定する場合は、リスクの大小を評価することはできるものの、腐食速度の評価については相対的な評価になる。そこで、腐食速度を比較的精度よく評価するためには、例えば、測定結果の相対値により判定する方法がある。この相対値による判定は、任意の時点における付着灰のモル比「Ｖ／（Ｓ＋Ｖ）」、または、モル比「Ｖ／Ｎａ＋Ｖ」の分布データを予め取得しておき、この分布データを、例えば、何らかの燃料変動が生じた場合における所定部位の付着灰のモル比「Ｖ／（Ｓ＋Ｖ）」、または、モル比「Ｖ／Ｎａ＋Ｖ」と比較する。これにより、腐食速度を精度よく評価することが可能となる。
【００３１】
したがって、上述した第一実施形態によれば、それぞれ硫黄に起因する腐食およびバナジウムに起因する腐食の両方を加味して評価対象部位の腐食量を求めることができる。さらに、評価対象部位の温度環境レベルに応じた硫黄およびバナジウムに起因する腐食量を求めることができる。その結果、ボイラー１の燃焼条件が変更された場合であっても、迅速に且つ精度よく腐食評価を行うことができる。
【００３２】
さらに、評価対象部位の温度に対応する環境温度レベル毎の腐食量の情報を特定して、この腐食量の情報と、硫黄量およびバナジウム量の情報とにより、評価対象部位の腐食量を求めることができる。その結果、より迅速に腐食評価を行うことができる。
【００３３】
また、蛍光Ｘ線分析計により硫黄量およびバナジウム量を測定することで、メンテナンス時に現場において硫黄量およびバナジウム量を容易に測定することができる。そのため、付着灰を持ち帰り分析する場合と比較して、より迅速な腐食評価を行うことができる。
【００３４】
（第一変形例）
次に、この発明の第一実施形態の第一変形例における腐食評価方法を図面に基づき説明する。ここで、この第一実施形態の変形例は、上述した第一実施形態に対して、付着灰の採取を内層と外層とに分けて行う点でのみ異なるため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
【００３５】
図４は、この発明の第一実施形態の第一変形例における図３に相当するフローチャートである。
図４に示すように、この第一実施形態の第一変形例においては、まず付着物採取工程（ステップＳ０１）として、評価対象部位の内層灰と外層灰とをそれぞれ採取するために、外層の付着物採取工程（ステップＳ１１）、および、内層の付着物採取工程（ステップＳ１２）をそれぞれ実施する。例えば、内層灰としては、最終過熱器管３ｂの表面から３ｍｍ未満の付着灰、外層灰としては、最終過熱器管３ｂの表面から３ｍｍ以上の付着灰を用いることができる。
【００３６】
測定工程（ステップＳ０２）は、特に最終過熱器管３ｂの腐食減肉に大きく影響を及ぼす内層灰に含まれている硫黄の量及びバナジウムの量を測定する。
その後、上述した第一実施形態と同様に、腐食量導出工程、および、評価工程を順次行い、最終過熱器管３ｂの腐食量を評価する。
【００３７】
したがって、上述した第一実施形態の第一変形例によれば、付着灰を外層灰と内層灰とに分けて採取し、層ごとに分析を行うことができる。特に、腐食減肉に大きく影響を及ぼす内層灰のみの硫黄の量やバナジウムの量を測定できるため、腐食危険度の評価精度をより一層向上できる。
【００３８】
（第二変形例）
次に、この発明の第一実施形態の第二変形例における腐食評価方法を図面に基づき説明する。ここで、この第一実施形態の変形例においては、上述した第一実施形態に対して補正を加える点でのみ異なるため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
【００３９】
図５は、この発明の第一実施形態の第二変形例における図３に相当するフローチャートである。図６は、縦軸を腐食量、横軸を灰中元素モル比としたグラフである。
図５に示すように、この第一実施形態の第二変形例においては、上述した第一実施形態の測定工程と腐食量導出工程との間に、マグネシウム（Ｍｇ）量取得工程（ステップＳ０２Ａ）を行うとともに、腐食量導出工程と評価工程との間に、補正工程（ステップＳ０３Ａ）を行う。
【００４０】
マグネシウム量取得工程においては、付着灰に含まれるマグネシウム量を、例えば、上述した成分分析装置を用いて測定する。ここで、上記マグネシウムは、ユーザによって燃料に混入される。そのため、マグネシウムの混入量と付着灰に含まれるマグネシウム量との関係を予めマップ、テーブル、又は、数式等として持っておき、これらマップ、テーブル、又は、数式等と、燃料へのマグネシウムの混入量とに基づいて、付着灰に含まれるマグネシウム量を求めるようにしても良い。
【００４１】
補正工程においては、マグネシウム取得工程により求めたマグネシウム（Ｍｇ）量と、測定工程により求めたバナジウム（Ｖ）量との比を求める。さらに、補正工程においては、このマグネシウム量とバナジウム量との比に基づいて、腐食量導出工程で求めた腐食量を補正する。
【００４２】
次に、この第二変形例における腐食量の補正手法について、評価対象部位が第一環境温度レベルである場合を一例にして説明する。
図６は、縦軸を腐食量、横軸を灰中元素モル比（モル比「Ｖ／Ｓ＋Ｖ」、または、モル比「Ｖ／Ｎａ＋Ｖ」。ここでどちらを用いるかはモル比が大きな値となるほうを採用することとする）とした第一環境温度レベルのグラフである。
図６における「Ｘ０」は、灰中元素モル比における区分点である。この第二変形例においては、区分点Ｘ０以上の領域においてのみマグネシウム量とバナジウム量との比に応じた補正を行う。
【００４３】
図７は、縦軸を腐食量、横軸を灰中元素モル比（ＭｇＯ/Ｖ２Ｏ５［モル比］）としたグラフである。
図７に示すように、バナジウム量に対してマグネシウム量が所定量以上に増加することにより、腐食量は急激に低下して「Ｙ１」に収束する。この図７における「Ｙ１」を、上述した「Ｙ」の値とし、「Ｙ０」を「Ｘ０」における「Ｙ」の値とする。つまり、補正工程においては、図７のＭｇＯ/Ｖ２Ｏ５［モル比］に対する腐食量の低減を、図６のグラフに反映させている。
【００４４】
実際の評価を行う際には、区分点Ｘ０を基準とした各領域の条件を式化して判定を行う。
ここで、「Ｙ」を腐食量、「Ｘ」をＶ／（Ｓ＋Ｖ）、「Ｃ１」から「Ｃ９」を定数、「Ｔ」を環境温度レベルとすると、Ｘ０＝Ｃ１＋Ｃ２×Ｔと表せる。
また、区分点Ｘ０よりも下の領域は、Ｙ＝（Ｃ３×Ｘ２＋Ｃ４×Ｘ＋Ｃ５）×ｅｘｐ（Ｔ／Ｃ６）と表せる。
さらに、区分点Ｘ０以上の領域は、Ｙ＝（Ｃ７×Ｘ２＋Ｃ８×Ｘ＋Ｃ９）ｅｘｐ（Ｔ／Ｃ６）と表せる。
【００４５】
したがって、上述した第一実施形態の第二変形例によれば、マグネシウム量とバナジウム量との比に基づいて腐食量を補正することで、バナジウムに起因する腐食を抑制するために燃料にマグネシウムを添加した場合であっても、精度よく腐食評価を行うことが可能となる。
【００４６】
（第三変形例）
次に、この発明の第一実施形態の第三変形例における腐食評価方法を図面に基づき説明する。ここで、この第一実施形態の第三変形例は、上述した第一実施形態に対して、付着灰の採取を内層と外層とに分けて行う点でのみ異なるため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
【００４７】
図８は、縦軸を腐食量、横軸を材料中のクロム（Ｃｒ）濃度としたグラフである。
上述した第一実施形態、および、各変形例において、腐食量が許容減肉速度を上回った場合、最終過熱器管３ｂの材料を、高クロム（Ｃｒ）材へ材質変更することで腐食速度を低減させることができる。
【００４８】
ここで、「Ｙ」を腐食量、「Ｘ」を材料中のクロム（Ｃｒ）濃度、「ａ」から「ｃ」を定数とすると、所定温度での各鋼種の腐食量は、Ｙ＝ａＸ２＋ｂＸ＋ｃとして把握することが可能となる。硫化腐食やバナジウムにより引き起こされる高温腐食への耐食性は、クロム（Ｃｒ）濃度が高いほど向上する。
【００４９】
したがって、上述した第一実施形態の第三変形例によれば、各温度における図８のグラフを事前に取得しておくことで、腐食速度が許容値以下になる材料を容易に選定することが可能となる。
【００５０】
（第二実施形態）
次に、この発明の第二実施形態の腐食評価方法を図面に基づき説明する。この第二実施形態は、上述した第一実施形態、および、各変形例に対して、熱力学平衡計算により求めた腐食量に基づいて腐食量評価を行う点で異なるだけである。そのため、上述した第一実施形態、および、各変形例と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
【００５１】
図９は、この発明の第二実施形態における腐食量評価方法のフローチャートである。
図９に示すように、まず、運用条件取得工程（ステップＳ２０）を行う。この運用条件取得工程においては、ボイラー１の運用条件として、例えば、燃料性状や燃焼方法の情報を取得する。
次いで、熱力学平衡計算工程（ステップＳ２１）を行う。この熱力学平衡計算工程においては、ボイラー１の運用条件毎に予め測定された付着灰に含まれる少なくとも硫黄量およびバナジウム量の性状データに基づいて熱力学平衡計算を行う。
【００５２】
ここで、上述した熱力学平衡計算の一例を説明する。
この熱力学平衡計算工程では、使用する燃料性状を用いて、想定する温度において生成する付着灰成分の量（組成）を計算する。本計算では、燃料中に含まれる各成分の量［ｋｇ／ｈ］、添加剤に含まれる各成分の量［ｋｇ／ｈ］、ボイラー運転条件（空気比）から求められるガス（空気）量［ｋｇ／ｈ］に基づいて多成分系の熱力学的平衡状態を計算する。各物質が化学反応を起こしたり、溶融したりして想定温度において平衡状態に達したときの付着灰（液相および固相）を構成する各成分の量（組成）を計算で求める。
【００５３】
次いで、付着物性状判別工程（ステップＳ２２）を行う。この付着物性状判別工程においては、上述した熱力学平衡計算工程の計算結果に基づいて付着灰の性状、すなわち付着灰に含まれるナトリウム量、硫黄量、マグネシウム量、および、バナジウム量を求める。
【００５４】
上述のとおり、燃料中に含まれる各成分の量［ｋｇ／ｈ］、添加剤に含まれる各成分の量［ｋｇ／ｈ］、ボイラー運転条件（空気比）から求められるガス（空気）量［ｋｇ／ｈ］に基づいて多成分系の熱力学的平衡状態を算出する。ここで、燃料および添加剤中に含まれる各成分としては炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）、酸素（Ｏ）、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、塩素（Ｃｌ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）等が挙げられ、ガス成分（例：空気）としては、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）などを計算対象とする。平衡計算により求めたボイラー付着灰中に含まれる五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、マグネシウム（ＭｇＯ）の量［ｋｇ／ｈ］から各化合物の物質量［モル］を求め、Ｖ／（Ｓ＋Ｖ）［モル比］やＶ／（Ｎａ＋Ｖ）［モル比］およびＭｇＯ／Ｖ２Ｏ５［モル比］を算出する。
【００５５】
その後、腐食量導出工程（ステップＳ２３）を行う。この腐食量導出工程においては、付着物性状判別工程により求められた付着灰の性状、すなわち、第一実施形態の腐食量導出工程と同様に、硫黄量およびバナジウム量に基づいて評価対象部位の腐食量を求める。
評価工程（ステップＳ０４）においては、第一実施形態と同様に、腐食危険度を判定する。
【００５６】
したがって、上述した第二実施形態によれば、実機データとして予め測定された付着灰の性状データにより計算結果をチューニングしておくことができるため、ボイラー運用中でも、ボイラー１の運用条件に基づいて評価対象部位の腐食評価が可能となる。その結果、燃焼条件等が変更された場合であっても、迅速に且つ精度よく腐食評価を行うことができる。また、上述した第一実施形態、および、各変形例と併用することで、冗長化を図ることができる。さらに、第一実施形態、および、各変形例の評価結果と比較することで、評価結果の相対的な評価を行うことができる。
【００５７】
この発明は、上述した各実施形態、および、変形例に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
【００５８】
例えば、上述した第一実施形態、および、各変形例においては、蛍光Ｘ線分析計により硫黄量およびバナジウム量を測定する一例を説明したが、成分分析可能な装置であれば、蛍光Ｘ線分析計に限られるものではない。
【００５９】
上述した各実施形態、および、各変形例においては、最終過熱器管３ｂの腐食を評価する一例について説明した。しかし、主過熱器管３ａや、火炉の壁部など、燃焼ガスＧに接する種々の部材の腐食も同様に評価することができる。
【００６０】
さらに、上述した第一実施形態においては、環境温度レベルを３つに分けて腐食量を求める場合について説明した。しかし、環境温度レベルの数は３つに限られない。
【００６１】
また、上述した各実施形態、および、各変形例においては、重油炊きボイラーの場合について説明したが、この構成に限られるものではない。例えば、バイオマス等の混焼を行う場合にもこの発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  ボイラー
２  火炉
３  過熱器管
４  燃焼空間
５  過熱器管収容空間
【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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【図８】
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【図９】
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