(57)【要約】【課題】伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法において、伝熱管から剥離した水蒸気酸化スケール剥離片からその剥離位置を適正に推定可能とする。【解決手段】伝熱管から剥離した水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケールのクロム濃度を計測し、予め設定された伝熱管のクロム濃度に対する内層スケールのクロム濃度のマップに基づいて内層スケールのクロム濃度から伝熱管のクロム濃度を特定し、特定された伝熱管のクロム濃度に基づいて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定する。【選択図】図１
2013139960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管から剥離した水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケールのクロム濃度を計測し、
予め設定された前記伝熱管のクロム濃度に対する前記内層スケールのクロム濃度のマップに基づいて計測された前記内層スケールのクロム濃度から前記伝熱管のクロム濃度を特定し、
特定された前記伝熱管のクロム濃度に基づいて前記水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定する、
ことを特徴とする伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法。
【請求項２】
前記マップは、前記伝熱管におけるクロム濃度の増加に伴って前記内層スケールのクロム濃度が比例的に増加するマップであることを特徴とする請求項１に記載の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法。
【請求項３】
前記水蒸気酸化スケール剥離片の厚さを計測し、この計測した前記水蒸気酸化スケール剥離片の厚さと前記伝熱管の使用時間に基づいて酸化定数を算出し、予め設定された前記伝熱管の温度に対する前記酸化定数のマップに基づいて算出された前記酸化定数から前記伝熱管の温度を特定し、特定された前記伝熱管のクロム濃度及び温度に基づいて前記水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法。
【請求項４】
前記伝熱管は、クロムが所定割合だけ添加された炭素鋼であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラなどの伝熱管に生成された水蒸気酸化スケールが剥離したとき、この水蒸気酸化スケール剥離片からその剥離位置を推定する伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なボイラは、火炉と燃焼装置を有している。火炉は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、火炉壁の下部に燃焼装置が設けられている。燃焼装置は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナを有している。また火炉は、上部に煙道が連結されており、この煙道に、対流伝熱部として、排ガスの熱を回収するための過熱器と再熱器と節炭器が設けられており、火炉での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。
【０００３】
従って、燃焼バーナが燃料（例えば、石炭）と空気を火炉に吹き込んで着火することで火炎を形成することができ、火炉では、燃料と空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉内の下部で火炎が生じると、燃焼ガス（排ガス）が内部を上昇して煙道に排出される。このとき、給水ポンプから供給された水は、節炭器によって予熱された後、火炉壁の各水管に供給される間に加熱されて飽和蒸気となる。そして、この飽和蒸気は過熱器に導入され、燃焼ガスによって過熱され、生成された過熱蒸気は、発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。
【０００４】
このようなボイラにて、過熱器や再熱器などに用いられる伝熱管は、適用される位置における仕様温度により材料が選定されており、例えば、フェライト鋼やステンレス鋼など数種類の鋼種が使い分けられている。そして、この伝熱管は、内部に高温の蒸気が流動することから、いずれの鋼種であっても内面に水蒸気酸化スケールが生成する。この水蒸気酸化スケール片は、ボイラの停止時や起動時に母材の鋼管との熱膨張率の違いから熱応力が発生して生成されたスケールの剥離が生じやすく、特にスケールが厚くなると剥離しやすくなる。
【０００５】
そして、伝熱管の内面から剥離した水蒸気酸化スケール片は、伝熱管内を下流側へ飛散し、管の閉塞、仕切弁の減肉、タービン翼の磨耗などのトラブルに繋がるおそれがあり、水蒸気酸化スケール剥離片がどの伝熱管から飛散したものであるかを特定し、飛散位置周辺の清掃が必要となる。
【０００６】
なお、水蒸気酸化スケール片に関するものとしては、例えば、下記特許文献１、２に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１１８８００号公報
【特許文献２】特開２０１１−０６４３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ボイラの伝熱管に生成された水蒸気酸化スケール片は、その剥離を推定することは困難である。従来、各部位の伝熱管を切断してファイバースコープなどによる管内面のスケール剥離状況を調査し、対象部位の管内の掃除、スケール片が剥離しかけた管内面の洗浄などの処置を行ってきた。しかし、近年、火力プラントは、長時間の連続運転や高効率のための仕様温度の上昇がなされており、フェライト鋼などのスケール片は、長時間の連続運転により一度に大量のスケール片の剥離が生じる可能性が高く、仕様温度の上昇によってはスケール成長速度の加速が懸念され、上述した従来の方法の実現が困難となってきている。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するものであり、伝熱管から剥離した水蒸気酸化スケール剥離片からその剥離位置を適正に推定可能とする伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定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】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法は、伝熱管から剥離した水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケールのクロム濃度を計測し、予め設定された前記伝熱管のクロム濃度に対する前記内層スケールのクロム濃度のマップに基づいて計測された前記内層スケールのクロム濃度から前記伝熱管のクロム濃度を特定し、特定された前記伝熱管のクロム濃度に基づいて前記水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定する、ことを特徴とするものである。
【００１１】
従って、伝熱管のクロム濃度に対する内層スケールのクロム濃度を表すマップが予め設定されていることから、水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケールのクロム濃度を計測し、このマップに基づいて内層スケールのクロム濃度から伝熱管のクロム濃度を特定することで、この特定されたクロム濃度の伝熱管が使用されている位置を把握することができ、水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を適正に推定することができる。
【００１２】
本発明の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法では、前記マップは、前記伝熱管におけるクロム濃度の増加に伴って前記内層スケールのクロム濃度が比例的に増加するマップであることを特徴としている。
【００１３】
従って、伝熱管におけるクロム濃度の増加に伴って内層スケールのクロム濃度が比例的に増加することから、このマップを用いて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を容易に推定することができる。
【００１４】
本発明の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法では、前記水蒸気酸化スケール剥離片の厚さを計測し、この計測した前記水蒸気酸化スケール剥離片の厚さと前記伝熱管の使用時間に基づいて酸化定数を算出し、予め設定された前記伝熱管の温度に対する前記酸化定数のマップに基づいて算出された前記酸化定数から前記伝熱管の温度を特定し、特定された前記伝熱管のクロム濃度及び温度に基づいて前記水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定することを特徴としている。
【００１５】
従って、伝熱管の温度に対する酸化定数のマップが予め設定されていることから、水蒸気酸化スケール剥離片の厚さを計測し、この水蒸気酸化スケール剥離片の厚さと伝熱管の使用時間に基づいて酸化定数を算出し、このマップに基づいて酸化定数から伝熱管の温度を特定し、伝熱管のクロム濃度と温度を特定することで、この特定されたクロム濃度の伝熱管がこの温度で使用されている位置を把握することができ、水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を適正に推定することができる。
【００１６】
本発明の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法では、前記伝熱管は、クロムが所定割合だけ添加された炭素鋼であることを特徴としている。
【００１７】
従って、クロムが添加された炭素鋼により製造された伝熱管を用いることで、水蒸気酸化スケール剥離片が剥離した伝熱管の使用位置を適正に推定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法によれば、水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケールのクロム濃度を計測し、予め設定された伝熱管のクロム濃度に対する内層スケールのクロム濃度のマップに基づいて計測された内層スケールのクロム濃度から伝熱管のクロム濃度を特定し、特定された伝熱管のクロム濃度に基づいて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定するので、水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を適正に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法を表すフローチャートである。
【図２】図２は、母材のクロム（Ｃｒ）濃度に対する内層スケールのクロム（Ｃｒ）濃度を表すグラフである。
【図３】図３は、ボイラにおける伝熱管の配置構成を表す概略図である。
【図４】図４は、ボイラを表す概略構成図である。
【図５】図５は、本発明の実施例２に係る伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法を表すフローチャートである。
【図６】図６は、運転時間（ｔ）に対する内層スケール厚さ（Ｄ）を表すグラフである。
【図７】図７は、運転温度（１／Ｔ）に対する酸化定数（Ｋｐ）を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係る伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法を表すフローチャート、図２は、母材のクロム（Ｃｒ）濃度に対する内層スケールのクロム（Ｃｒ）濃度を表すグラフ、図３は、ボイラにおける伝熱管の配置構成を表す概略図、図４は、ボイラを表す概略構成図である。
【００２２】
実施例１の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法が適用されるボイラは、石炭を粉砕した微粉炭を固体燃料として用い、この微粉炭を燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能な微粉炭焚きボイラである。
【００２３】
この実施例１において、図４に示すように、ボイラ１０は、コンベンショナルボイラであって、火炉１１と燃焼装置１２とを有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉１１を構成する火炉壁の下部に燃焼装置１２が設けられている。
【００２４】
燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５を有している。実施例１にて、この燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、周方向に沿って４個均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って５セット、つまり、５段配置されている。
【００２５】
そして、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を介して微粉炭機（ミル）３１，３２，３３，３４，３５に連結されている。この微粉炭機３１，３２，３３，３４，３５は、図示しないが、ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブルが駆動回転可能に支持され、この粉砕テーブルの上方に対向して複数の粉砕ローラが粉砕テーブルの回転に連動して回転可能に支持されて構成されている。従って、石炭が複数の粉砕ローラと粉砕テーブルとの間に投入されると、ここで所定の大きさまで粉砕され、搬送空気（１次空気）により分級された微粉炭を微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０から燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給することができる。
【００２６】
また、火炉１１は、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５の装着位置に風箱３６が設けられており、この風箱３６に空気ダクト３７の一端部が連結されており、この空気ダクト３７は、他端部に送風機３８が装着されている。従って、送風機３８により送られた燃焼用空気（２次空気、３次空気）を、空気ダクト３７から風箱３６に供給し、この風箱３６から各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給することができる。
【００２７】
そのため、燃焼装置１２にて、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭と１次空気とを混合した微粉燃料混合気（燃料ガス）を火炉１１内に吹き込み可能であると共に、２次空気を火炉１１内に吹き込み可能となっており、図示しない点火トーチにより微粉燃料混合気に点火することで、火炎を形成することができる。
【００２８】
なお、一般的に、ボイラの起動時には、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、油燃料を火炉１１内に噴射して火炎を形成している。
【００２９】
火炉１１は、上部に煙道４０が連結されており、この煙道４０に、対流伝熱部（熱回収部）として排ガスの熱を回収するための過熱器（スーパーヒータ）４１，４２、再熱器４３，４４、節炭器（エコノマイザ）４５，４６，４７が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。
【００３０】
煙道４０は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管（排ガス通路）４８が連結されている。この排ガス管４８は、空気ダクト３７との間にエアヒータ４９が設けられ、空気ダクト３７を流れる空気と、排ガス管４８を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給する燃焼用空気を昇温することができる。
【００３１】
また、排ガス管４８は、エアヒータ４９より上流側に位置して、選択還元型触媒５０が設けられ、エアヒータ４９より下流側に位置して、電気集塵機５１、誘引送風機５２、脱硫装置５３が設けられ、下流端部に煙突５４が設けられている。ここで、選択還元型触媒５０、電気集塵機５１、脱硫装置５３が有害物質除去部として機能する。
【００３２】
従って、微粉炭機３１，３２，３３，３４，３５が駆動すると、生成された微粉炭が搬送用空気と共に微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を通して燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給される。また、加熱された燃焼用空気が空気ダクト３７から風箱３６を介して各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給される。すると、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭と搬送用空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉１１に吹き込むと共に燃焼用空気を火炉１１に吹き込み、このときに着火することで火炎を形成することができる。この火炉１１では、微粉燃料混合気と燃焼用空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉１１内の下部で火炎が生じると、燃焼ガス（排ガス）がこの火炉１１内を上昇し、煙道４０に排出される。
【００３３】
このとき、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器４５，４６，４７によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され、火炉壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器４１，４２に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器４１，４２で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器４３，４４に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉１１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。
【００３４】
その後、煙道４０の節炭器４５，４６，４７を通過した排ガスは、排ガス管４８にて、選択還元型触媒５０でＮＯｘなどの有害物質が除去され、電気集塵機５１で粒子状物質が除去され、脱硫装置５３により硫黄分が除去された後、煙突５４から大気中に排出される。
【００３５】
このように構成されたボイラ１０にて、過熱器４１，４２や再熱器４３，４４に用いられる伝熱管は、適用される位置における仕様温度により材料が選定されており、各種の炭素鋼（例えば、２％クロム鋼、９％クロム鋼、１２％クロム鋼など）が使い分けられている。そして、この伝熱管は、内部に高温の蒸気が流動することから内面に水蒸気酸化スケールが生成する。この水蒸気酸化スケールは、ボイラの停止時や起動時に母材の鋼管との熱膨張率の違いにより熱応力が発生することから、水蒸気酸化スケール剥離片として剥離しやすい。
【００３６】
そして、伝熱管の内面から剥離した水蒸気酸化スケール剥離片は、伝熱管内を下流側へ飛散することで、管の閉塞、仕切弁の減肉、タービン翼の磨耗などのトラブルを発生させるおそれがあり、水蒸気酸化スケール剥離片が発生した場合には、早期にその飛散位置を特定し、飛散位置周辺を清掃することが必要となる。
【００３７】
実施例１の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法は、伝熱管から剥離した水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケールのクロム濃度を計測し、予め設定された伝熱管のクロム濃度に対する内層スケールのクロム濃度のマップに基づいて計測された内層スケールのクロム濃度から伝熱管のクロム濃度を特定し、特定された伝熱管のクロム濃度に基づいて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定するものである。
【００３８】
そして、このマップは、伝熱管におけるクロム濃度の増加に伴って内層スケールのクロム濃度が比例的に増加するマップである。
【００３９】
即ち、水蒸気酸化スケールは、母材（ここでは、伝熱管）の内面に連続して生成される内層スケールと、この内層スケールの外側に生成される外層スケールの２層構造となっている。そして、外層スケールは、鋼種によらず鉄の酸化物により形成され、内層スケールは、母材成分の酸化物により形成されている。この場合、内層スケールと外層スケールの厚さの比は、ほぼ１：１の割合で成長し、その成長速度は１／２乗の放物線則に従う。また、ボイラ１０に適用される伝熱管は、クリープ特性、耐酸化性等を向上させるためにクロム（Ｃｒ）を含有しており、このクロムが多いほど酸化し難い（酸化速度が遅くなりやすい）特性がある。そして、伝熱管は、内面近傍のクロムが酸素と反応しやすいため、伝熱管中の拡散を生じて優先的に酸化が生じる一方で、クロムが酸化物を形成すると、非常に安定してほぼ拡散しない。
【００４０】
このようなことから、実施例１では、図２に示すように、ボイラ１０に使用される伝熱管の各材料（例えば、２％クロム鋼、９％クロム鋼、１２％クロム鋼）について、水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケール中のクロム濃度と伝熱管のクロム濃度との関係を求め、これに基づいて検量線となるマップを予め作成する。そして、ボイラ内で発見された水蒸気酸化スケール剥離片の内層スケール中のクロム濃度の半定量分析を実施し、このクロム濃度から、予め作成した検量線のマップを用いて水蒸気酸化スケール剥離片の材料特定を行う。
【００４１】
このとき、着目する元素は、クロム以外に鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）でも同様の検量線のマップを用いて材料特定を行うことが可能であるが、クロム濃度は、酸化物として非常に安定しており、その他の鉄濃度やニッケル濃度は、クロム濃度に依存して変化することから、クロム濃度を用いることが好ましい。
【００４２】
具体的に説明すると、図１に示すように、ステップＳ１１にて、定期検査などのときに伝熱管から剥離した水蒸気酸化スケール剥離片を採取する。この採取位置は、例えば、過熱器４１，４２や再熱器４３，４４の伝熱管、過熱器４１，４２からタービンに連結される伝熱管である。そして、ステップＳ１２にて、採取した水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケールのクロム濃度を計測する。ステップＳ１３にて、予め設定された伝熱管のクロム濃度に対する内層スケールのクロム濃度のマップ（図２参照）に基づいて、計測された内層スケールのクロム濃度から伝熱管のクロム濃度を特定して伝熱管の材料を推定する。続いて、ステップＳ１４にて、特定された伝熱管の材料に基づいて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定する。
【００４３】
この場合、例えば、図３に示すように、過熱器４１が３つの領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃに分割形成されているとき、各領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃで、その配管を流れる蒸気の温度により異なる種類の伝熱管が適用されている。例えば、各領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃにて、異なる材質の配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が直列に連結されており、配管Ｐ１が１〜３Ｃｒ、配管Ｐ２が９〜１２Ｃｒ、Ｐ３が１８Ｃｒとなっている。そのため、水蒸気酸化スケール剥離片が剥離したと推定される伝熱管の材料（伝熱管のクロム濃度）が特定されれば、水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置が各領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃにおけるどの配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３かをある程度推定することができる。
【００４４】
そして、水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置がどの伝熱管であるか推定されたら、その位置の伝熱管を切断し、全ての水蒸気酸化スケールを強制的に剥離させ、発生した剥離片を除去する。これにより水蒸気酸化スケール剥離片による伝熱管の閉塞、仕切弁の減肉、タービン翼の磨耗などのトラブルが事前に防止される。
【００４５】
このように実施例１の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法にあっては、伝熱管から剥離した水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケールのクロム濃度を計測し、予め設定された伝熱管のクロム濃度に対する内層スケールのクロム濃度のマップに基づいて内層スケールのクロム濃度から伝熱管のクロム濃度を特定し、特定された伝熱管のクロム濃度に基づいて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定している。
【００４６】
従って、伝熱管のクロム濃度に対する内層スケールのクロム濃度を表すマップが予め設定されていることから、水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケールのクロム濃度を計測し、このマップに基づいて内層スケールのクロム濃度から伝熱管のクロム濃度を特定することで、この特定されたクロム濃度の伝熱管が使用されている位置を把握することができ、水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を適正に推定することができる。
【００４７】
また、実施例１の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法では、マップは、伝熱管におけるクロム濃度の増加に伴って内層スケールのクロム濃度が比例的に増加するマップとなっている。従って、伝熱管におけるクロム濃度の増加に伴って内層スケールのクロム濃度が比例的に増加することから、このマップを用いて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を容易に推定することができる。
【実施例２】
【００４８】
図５は、本発明の実施例２に係る伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法を表すフローチャート、図６は、運転時間（ｔ）に対する内層スケール厚さ（Ｄ）を表すグラフ、図７は、運転温度（１／Ｔ）に対する酸化定数（Ｋｐ）を表すグラフである。
【００４９】
実施例２の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法は、水蒸気酸化スケール剥離片の厚さを計測し、この計測した水蒸気酸化スケール剥離片の厚さと伝熱管の使用時間に基づいて酸化定数を算出し、予め設定された伝熱管の温度に対する酸化定数のマップに基づいて算出された酸化定数から伝熱管の温度を特定し、特定された伝熱管のクロム濃度及び温度に基づいて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定するものである。
【００５０】
実施例２では、実施例１と同様に、ボイラ１０に使用される伝熱管の各材料（例えば、２％クロム鋼、９％クロム鋼、１２％クロム鋼）について、水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケール中のクロム濃度と伝熱管のクロム濃度との関係を求め、これに基づいて検量線となるマップを予め作成する。また、各材料における水蒸気酸化スケールの成長速度を実験室試験などにより予め取得しておく。そして、水蒸気酸化スケール剥離片の厚さ測定を行い、材質のスケール成長速度式を用いてスケール剥離片の厚さとボイラ運転時間から推定温度を算出する。すると、伝熱管の推定温度と材質に基づいて、各部位の仕様温度と材質を照らし合わせることで、水蒸気酸化スケール剥離片が剥離した部位のより確実な特定が可能となる。
【００５１】
即ち、図６に示すように、ボイラを起動してからの運転時間（伝熱管の使用時間）ｔに対する内層スケール厚さＤが実験により予め設定されており、下記数式（１）により表すことができる。ここで、Ｋｐは、材質により変化する酸化定数である。
【数１】
2013139960.tif 000003
【００５２】
また、図７に示すように、ボイラの運転温度Ｔにおける逆数１／Ｔに対する酸化定数（Ｋｐ）が実験により予め設定されており、下記数式（２）により表すことができる。ここで、Ａは、材質により変化する係数である。
【数２】
2013139960.tif 000004
【００５３】
そのため、まず、水蒸気酸化スケール剥離片の厚さＤを計測すると共に、ボイラの運転時間ｔを計測し、この水蒸気酸化スケール剥離片の厚さＤとボイラの運転時間ｔに基づいて酸化定数Ｋｐを算出（図６のマップまたは数式１）する。次に、伝熱管の温度に対する酸化定数のマップに基づいて算出された酸化定数Ｋｐから伝熱管の温度Ｔを特定（図７のマップまたは数式２）する。そして、特定された伝熱管のクロム濃度と温度に基づいて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定する。
【００５４】
具体的に説明すると、図５に示すように、ステップＳ２１にて、定期検査などのときに伝熱管から剥離した水蒸気酸化スケール剥離片を採取する。この採取位置は、例えば、過熱器４１，４２や再熱器４３，４４の伝熱管、過熱器４１，４２からタービンに連結される伝熱管である。そして、ステップＳ２２にて、採取した水蒸気酸化スケール剥離片における内層スケールのクロム濃度を計測する。ステップＳ２３にて、予め設定された伝熱管のクロム濃度に対する内層スケールのクロム濃度のマップ（図２参照）に基づいて、計測された内層スケールのクロム濃度から伝熱管のクロム濃度を特定して伝熱管の材料を推定する。
【００５５】
一方、ステップＳ２４にて、水蒸気酸化スケール剥離片の厚さを計測し、ステップＳ２５にて、各材質における水蒸気酸化スケールの成長速度のマップ（図６及び図７参照）に基づいて、伝熱管の温度を特定する。そして、特定された伝熱管のクロム濃度と温度に基づいて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定する。続いて、ステップＳ２６にて、特定された伝熱管の材料と温度に基づいて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定する。
【００５６】
この場合、実施例１と同様に、水蒸気酸化スケール剥離片が剥離したと推定される伝熱管の材料（伝熱管のクロム濃度）が特定されれば、水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置をある程度推定することができる。また、伝熱管の温度は、蒸気の流動方向の下流側ほど高温となることから、水蒸気酸化スケール剥離片が剥離したと推定される伝熱管の温度が特定されれば、水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置をある程度推定することができる。即ち、図３に示すように、過熱器の各領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃで温度が相違することから、温度により水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置が各領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃのいずれかの位置であるかを推定することができ、材質により配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれかの位置であるかを推定することができる。
【００５７】
そして、水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置がどの伝熱管であるか推定されたら、その位置の伝熱管を切断し、全ての水蒸気酸化スケールを強制的に剥離させ、発生した剥離片を除去する。これにより水蒸気酸化スケール剥離片による伝熱管の閉塞、仕切弁の減肉、タービン翼の磨耗などのトラブルが事前に防止される。
【００５８】
このように実施例２の伝熱管における水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法にあっては、水蒸気酸化スケール剥離片の厚さを計測し、この計測した水蒸気酸化スケール剥離片の厚さと伝熱管の使用時間に基づいて酸化定数を算出し、予め設定された伝熱管の温度に対する酸化定数のマップに基づいて算出された酸化定数から伝熱管の温度を特定し、特定された伝熱管のクロム濃度及び温度に基づいて水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を推定している。
【００５９】
従って、伝熱管の温度に対する酸化定数のマップが予め設定されていることから、水蒸気酸化スケール剥離片の厚さを計測し、この水蒸気酸化スケール剥離片の厚さと伝熱管の使用時間に基づいて酸化定数を算出し、このマップに基づいて酸化定数から伝熱管の温度を特定し、伝熱管のクロム濃度と温度を特定することで、この特定されたクロム濃度の伝熱管がこの温度で使用されている位置を把握することができ、水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置を適正に推定することができる。
【００６０】
なお、上述した実施例では、本発明の水蒸気酸化スケール剥離片の剥離位置推定方法を微粉炭焚きボイラ１０における過熱器４１，４２に適用して説明したが、再熱器４３，４４や節炭器４５，４６，４７に適用してもよく、また、微粉炭焚きボイラ１０に限らず、他のボイラや熱交換器などの伝熱管に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
４０  煙道
４１，４２  過熱器
４３，４４  再熱器
４５，４６，４７  節炭器
【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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