(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮａＯＨがｐＨ調整剤として添加されたボイラ水の３５０°Ｃの温度におけるＣｌイオン濃度とＯＨイオン濃度とを計測し、ＣｌイオンとＯＨイオンとの濃度比を求め、該濃度比が、８．９２以下であるか否かによりボイラ水の良否を判定することを特徴とする高温高圧ボイラの管理方法。
【請求項２】
ボイラ水の循環系における蒸気の凝縮水をサンプリングして、そのイオン濃度を計測することを特徴とする請求項１記載の高温高圧ボイラの管理方法。
【請求項３】
ＮａＯＨがｐＨ調整剤として添加されたボイラ水の３５０°Ｃの温度におけるＣｌイオン濃度とＯＨイオン濃度とを計測するイオン濃度検出手段（１２）と、該イオン濃度検出手段に接続されＣｌイオンとＯＨイオンとの濃度比を求め、該濃度比が８．９２以下であるか否かによりボイラ水の良否を判定する監視手段（１３）とを具備することを特徴とする高温高圧ボイラの管理装置。
【請求項４】
ボイラ水の循環系（１０）において蒸気を凝縮する凝縮器（４）の下流位置に、凝縮水をサンプリングしてそのイオン濃度を計測するイオン濃度検出手段（１２）が接続状態に配されることを特徴とする請求項３記載の高温高圧ボイラの管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温高圧ボイラの管理方法及びその装置に係わり、特に、イオン濃度比に着目した技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高温高圧ボイラの熱媒として適用される水は、伝熱管や管路の腐食を抑制するために、通常、アルカリ処理，リン酸塩処理，揮発性物質処理等がなされる。
【０００３】
例えば、ｐＨ調整剤としてＮａＯＨを使用し、これにスラッジコントロール剤としてリン酸塩を添加したもの等が適用されている。
また、ＮａＯＨを使用した場合、高温，高圧，高濃度雰囲気となると、アルカリ腐食を発生させることになるため、リン酸塩処理，揮発性物質処理を適用するようにしている。
【０００４】
前述の高温高圧ボイラでは、図６に示す加圧流動層ボイラ複合発電設備の例のように、流動層ボイラ１の運転によって生成された蒸気を、蒸気タービン２に送って発電機３により発電するとともに、蒸気タービン２からの蒸気を凝縮器（コンデンサ）４に送り込んで凝縮させ、その凝縮液を熱交換器５に送って、温度を高めてから流動層ボイラ１に戻す循環系となっている。
また、凝縮器４には、図６の矢印で示すように、例えば海水を供給して熱交換するようにしている。
なお、図６にあって、流動層ボイラ１の燃焼ガスは、ガスタービン６に送って発電機７により発電を行なうとともに、ガスタービン６からの排ガスを脱硝装置８に送って脱硝させた後、前述の熱交換器５に送って熱交換を行ない、低温化した排ガスを煙突９から大気放出するようにしている。
【０００５】
一方、凝縮器４に冷却水として送り込まれる海水が、ボイラ水の循環系１０に流入した場合には、海水中の塩化ナトリウムが、ボイラ水の循環中に熱加水分解して塩化水素を発生し、蒸気系のｐＨを低下させて循環系１０の腐食発生の一因となることが考えられる。
【０００６】
ボイラ水に対する海水の流入時の対策として、ボイラ水の循環系１０に検塩計（塩化ナトリウム検出器）を設置して監視する技術や、循環系１０にイオン交換樹脂を介在させて、塩化ナトリウム等を吸着させる技術が考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、既に稼働しているボイラにあって、前述の検塩計やイオン交換樹脂等の設備がない場合には、ボイラ水中に塩化ナトリウムが混入したか否かを頻繁に監視する必要がある。また、上記設備がある場合でも、塩化ナトリウムの混入量のみにより単純に限度を判定すると、ボイラの運転条件に無関係に判定することになり、誤差が大きくなり易く、さらに、ボイラ水の総入れ替えや洗浄等を実施する場合にあっても、その労力が多大なものとなる。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、以下の目的を達成するものである。
▲１▼ボイラ内等の熱加水分解による塩化水素の発生を効果的に防止すること。
▲２▼ボイラ水のｐＨ低下の監視を容易にし、その限度を明確化すること。
▲３▼塩化ナトリウムの混入程度や混入時の安全性の判定を確実に行なうこと。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ボイラ水の循環系における凝縮器の下流位置等から、蒸気の凝縮水をサンプリングして、イオン濃度検出手段によりボイラ水中のＣｌイオン濃度とＯＨイオン濃度とを計測する。
これらの計測データを監視手段に伝送して、ＣｌイオンとＯＨイオンとの濃度比を求めて、濃度比が、８．９以下であるか否かを判定し、濃度比８．９以下の場合に正常範囲とするとともに、濃度比８．９を越える場合に異常であるとして、警報を発する等の処理がなされるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高温高圧ボイラの管理方法及びその装置の一実施形態について、図１を参照して説明する。
【００１１】
該一実施形態にあっては、図１に示すように、図６で説明した加圧流動層ボイラ複合発電設備におけるボイラ水の循環系１０で、かつ凝縮器４と熱交換器５との間の流路に、ＣｌイオンとＯＨイオンとを、それぞれ別個に検出するためのイオンセンサ１１が配され、該イオンセンサ１１に、各イオンの濃度や各イオンの濃度比等の演算処理を行なうためのイオン濃度検出手段１２が接続され、該イオン濃度検出手段１２に、Ｃｌイオン濃度とＯＨイオン濃度との比を予め設定される基準比と比較して適正範囲内であるか否かを判定するための監視手段１３が接続され、該監視手段１３に、蒸気凝縮水の異常をブザー，ランプ表示等により行なう警報器１４が接続される。
【００１２】
【実施例】
高温高圧ボイラの管理方法及びその装置の実施例について、以下説明する。
【００１３】
〔鋼材の腐食に対するＮａＣｌの影響〕
図２は、ボイラ水がｐＨ９．５，腐食対象材料が鋼材（ＳＴＢ−４２），雰囲気圧力が１ＭＰａである条件下において、鋼材の腐食に対する塩素イオン（塩化ナトリウム）濃度の影響について検討した結果を示している。
図２の結果から以下の点が明確になった。
ａ）鋼材の腐食に対する塩素イオンの影響は、その濃度が７ｍｇ／リットルであれば、無視できる程度となる。
ｂ）塩素イオン濃度７ｍｇ／リットル以上の濃度条件では、塩素イオンの濃度上昇とともに鋼材の腐食量が増加する傾向にある。
ｃ）塩素イオン濃度１０ｍｇ／リットル以上の濃度条件では、点食発生の懸念がある。
このように、ボイラ水中の塩素イオン濃度を７ｍｇ／リットル以内に管理すれば、腐食に対する塩素イオンの影響を無視でき、点食の発生も抑制できる。
【００１４】
〔ＮａＣｌの熱加水分解抑制に対するＮａＯＨの影響〕
図３は、ボイラ水や蒸気温度を想定して、熱加水分解温度を２００〜５００℃に設定し、各々の温度で０．５ｇのＮａＣｌを１時間熱加水分解処理した際に発生する塩素量を示している。ＮａＣｌの熱加水分解反応は、温度が３２０℃を越えると急速に進行し、それにともなって発生する塩素量も増大することが明らかになった。吸収液中のナトリウム濃度を分析した結果、その濃度に変化がなかったことから、塩素分は、塩化水素の形態で捕集された可能性が強い。化学反応式を次に示す。
ＮａＣｌ＋Ｈ2 Ｏ→ＮａＯＨ＋ＨＣｌ
【００１５】
ＮａＣｌの熱加水分解に対して、ボイラ水ｐＨの調整剤であるＮａＯＨが、どのように影響するかについて検討した結果を図４に示す。
３５０℃と４５０℃との条件下で、ＮａＣｌが０．５ｇである場合の熱加水分解は、ＮａＯＨを８０ｍｇ添加することにより抑制されている。
しかし、その抑制効果は、５００℃の条件下で認めることができなかった。５００℃の条件で、抑制効果が確認されなかった要因として、ＮａＯＨのＮａ2 Ｏ2 への変化が考えられる。
【００１６】
これらの結果に基づいて、３５０℃（１５０ｋｇ／ｃｍ2 ）の条件下において、塩素イオンのキャリオーバを抑制するためのＣｌイオン濃度とＯＨイオン濃度との比（Ｃｌ- ／ＯＨ- 値）を計算すると、８．９２となる。
これは、重量比で、ＯＨイオン量の約９倍のＣｌイオン量まで許容できることを示すものである。
このＣｌ／ＯＨのイオン比値から、ボイラ水温度が３５０℃（１５０ｋｇ／ｃｍ2 ）の条件下における各ｐＨと塩素イオンのキャリオーバを抑制できる許容塩素イオン濃度との関係を求めた結果を図５に示す。
【００１７】
〔結論〕
高温・高圧下における炭素鋼の腐食に対する塩化ナトリウムの影響は、ボイラ水中の塩素イオン濃度を７ｍｇ／リットル以内に管理すれば、前述のように無視できるものとなる。
そして、ボイラ水に塩化ナトリウムが混入した場合にあっても、Ｃｌ／ＯＨのイオン比値が、８．９２以下である場合に、塩素イオンの抑制できるものとなる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係る高温高圧ボイラの管理方法及びその装置によれば、以下の効果を奏する。
（１）  ボイラ水中のＣｌイオン及びＯＨイオンの濃度を計測するとともに、その濃度比を求めてボイラ水の良否を判定することにより、ボイラ内等の熱加水分解による塩化水素の発生を効果的に防止することができ、加えてボイラの健全性を容易に維持することができる。
（２）  イオン濃度比が８．９以下であるか否かを判定することにより、ボイラ水のｐＨ低下の監視を容易にし、その限度を明確化して、ボイラの稼働率及びメンテナンス性を高めることができる。
（３）  ボイラ水の循環系における凝縮器の下流位置等から、蒸気の凝縮水をサンプリングして、そのイオン濃度を計測することにより、塩化ナトリウムの混入の有無やその程度を速やかに判定することができるとともに、ボイラの健全性の確認を確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる高温高圧ボイラの管理方法及びその装置を加圧流動層ボイラ複合発電設備に適用した一実施形態を示す結線図である。
【図２】  鋼材の腐食に対する塩素イオン濃度の影響について検討した結果を示す塩素イオン濃度−腐食量関係曲線図である。
【図３】  ＮａＣｌを１時間熱加水分解処理した際に発生する塩素量を検討した結果を示す処理温度−Ｃｌ量関係曲線図である。
【図４】  ＮａＣｌの熱加水分解特性を示すＮａＯＨ添加量−Ｃｌ量関係曲線図である。
【図５】  塩素イオン濃度の許容状況を示すｐＨ−塩素イオン濃度関係曲線図である。
【図６】加圧流動層ボイラ複合発電設備の従来例を示す結線図である。
【符号の説明】
１  流動層ボイラ
２  蒸気タービン
３  発電機
４  凝縮器（コンデンサ）
５  熱交換器
６  ガスタービン
７  発電機
８  脱硝装置
９  煙突
１０  循環系
１１  イオンセンサ
１２  イオン濃度検出手段
１３  監視手段
１４  警報器
【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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