(57)【要約】【課題】排熱回収ボイラの運転を完全に停止した状態であっても、排熱回収ボイラの内部に設置した熱交換器の伝熱管表面に付着し水分を吸収した灰などの物質による伝熱管の腐食を防止することが可能な排熱回収システム及び排熱回収システムのメンテナンス方法を提供することを目的とする。【解決手段】排熱回収システムは、排熱回収ボイラ７に設けられた低圧節炭器１４に、通常運転時には低圧給水ポンプ４１からの水を供給する節炭器給水配管１８に接続され、排熱回収ボイラ７の停止時には低圧節炭器１４に熱媒を供給する温水器２７を備え、排熱回収ボイラ７内部に外気が導入されて通風状態とされているとき、温水器２７から供給される熱媒は、低圧節炭器１４の伝熱管の表面温度が、伝熱管の表面に付着物が存在する環境において、付着物へ水分が結露する温度を超えるように、熱媒の温度が調節されている。【選択図】図２
2016017716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱回収ボイラに設けられた節炭器に、通常運転時には給水部からの水を供給する節炭器給水配管に接続され、前記排熱回収ボイラの停止時には前記節炭器に熱媒を供給する熱媒供給部を備え、
前記排熱回収ボイラ内部に外気が導入されて通風状態とされているとき、前記熱媒供給部から供給される熱媒は、前記節炭器の伝熱管の表面温度が、前記伝熱管の表面に付着物が存在する環境において、前記付着物へ水分が結露する温度を超えるように、前記熱媒の温度が調節されている排熱回収システム。
【請求項２】
前記熱媒が供給された前記節炭器の出口温度を測定する温度測定部と、
前記節炭器の前記出口温度に基づいて、前記熱媒供給部が供給する前記熱媒の温度を調節する温度調節部と、
を備える請求項１に記載の排熱回収システム。
【請求項３】
前記節炭器給水配管の途中に設けられ、通常運転時に使用される第１のポンプと、
前記節炭器給水配管の途中に設けられ、前記排熱回収ボイラの停止時に運用される第２のポンプと、
前記第２のポンプが接続可能なポンプ接続用配管と、
を備える請求項１又は２に記載の排熱回収システム。
【請求項４】
前記熱媒供給部は、前記排熱回収ボイラの停止時に供給可能な蒸気を用いて、前記節炭器に供給する前記熱媒を生成し、
前記熱媒供給部が生成する前記熱媒の温度は、前記蒸気の流量を調整することによって調節される請求項１から３のいずれか１項に記載の排熱回収システム。
【請求項５】
前記排熱回収ボイラの側面に設けられる開閉可能な少なくとも１つ以上のマンホールを更に備え、
前記節炭器の前記出口温度は、前記マンホールを開閉することによって調節される請求項１から４のいずれか１項に記載の排熱回収システム。
【請求項６】
前記排熱回収ボイラの排ガス出口に設けられ、前記排ガス出口の開口面積を調整することが可能なダンパーを更に備え、
前記節炭器の前記出口温度は、前記ダンパーによって前記排ガス出口の開口面積を調整することによって調節される請求項１から５のいずれか１項に記載の排熱回収システム。
【請求項７】
排熱回収ボイラの停止時に、前記排熱回収ボイラに設けられた節炭器をメンテナンスするステップと、
前記排熱回収ボイラ内部に外気を導入して通風状態とするステップと、
通常運転時には給水部からの水を前記節炭器に供給する節炭器給水配管に接続された熱媒供給部が、前記節炭器に熱媒を供給するステップと、
前記節炭器の伝熱管の表面温度が、前記伝熱管の表面に付着物が存在する環境において、前記付着物へ水分が結露する温度を超えるように、前記熱媒供給部が供給する前記熱媒の温度を調節するステップと、
前記節炭器に前記熱媒を供給しながら、前記排熱回収ボイラにおける前記節炭器以外の機器類をメンテナンスするステップと、
を有し、
前記節炭器のメンテナンス期間は、前記節炭器以外の前記機器類のメンテナンス期間よりも短い排熱回収システムのメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスの熱を用いて蒸気を発生させる排熱回収システム及び排熱回収システムのメンテナンス方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンを備える複合発電プラント（コンバインドサイクル発電プラント）において設置される排熱回収ボイラ（HRSG：Heat  Recovery  Steam  Generator）は、低圧節炭器へ供給する水の入口部での温度を制御している。これにより、排熱回収ボイラの中に設置される各熱交換器の中で比較的低温な低圧節炭器において、排ガスが低圧節炭器の伝熱管表面で結露することを回避し、排ガス中に含まれる硫黄（Ｓ）分由来の物質による低圧節炭器の伝熱管の腐食を低減又は防止している。
【０００３】
通常運転時は、低圧節炭器の伝熱管の腐食を防止するため、低圧節炭器の出口から低圧節炭器の入口へ熱交換で加熱された水の一部を戻すことによって、入口部の給水温度を上昇させる方法がある。これにより、低圧節炭器の伝熱管表面の金属温度を排ガス中の硫黄分の露点以上に保たせて、結露を回避している。
【０００４】
また、排ガス流路において低圧節炭器の排ガス流れの上流側には脱硝装置が配置され、排熱回収ボイラの運転中に脱硝装置の上流側からアンモニアが噴射される。脱硝装置でのアンモニア注入によって発生した硫酸アンモニウム（硫安）又は酸性硫安（硫酸水素アンモニウム）が、灰として低圧節炭器の伝熱管表面に付着している。ここで通常運転時に限らず、複合発電プラントの運転を停止している間には、伝熱管が冷却されるため、伝熱管表面に付着している灰が水分を吸収して、伝熱管を腐食させるおそれがある。下記の特許文献１では、ボイラ起動初期や複合発電プラント停止期間中に、上記理由によって伝熱管が腐食することを防止する技術が開示されている。
【０００５】
すなわち、ガスタービンが停止している期間に、復水器の真空を破壊せず、復水器から低圧節炭器へ水を供給する給水系統を運転状態とし、高中圧給水ポンプによって、低圧節炭器に水を戻している。このとき、閉ループの系統で、高中圧給水ポンプをミニマムフロー運転とすることにより、系統内の水が高中圧給水ポンプを通過する毎に昇温される。そのため、低圧節炭器全体の伝熱管温度を例えば１００℃以上の高温に保つことが可能であり、伝熱管表面に付着している硫安又は酸性硫安を腐食性が生じない乾燥状態に維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１１７７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、複合発電プラントは、各設備について定期的に点検及びメンテナンスをする必要があり、復水器や給水ポンプも検査対象となる。そして、機器類の点検及びメンテナンス期間は、通常３０日〜５０日程度を要する。
【０００８】
上述した特許文献１では、ガスタービンやボイラが停止している間も、復水器の真空を破壊せず、通常運転時に用いられる復水ポンプ、低圧給水ポンプ及び高中圧給水ポンプを稼働して低圧節炭器を経由する温水循環の閉ループを構成し、低圧節炭器全体の伝熱管温度を１００℃以上の高温に保って、伝熱管表面に付着している硫安または酸性硫安を腐食性が生じない乾燥状態に維持している。そのため、復水器や高中圧給水ポンプを点検や検査ができないので、複合発電プラント全体や排熱回収ボイラを完全に停止したメンテナンスには適応できない手法である。
【０００９】
複合発電プラント全体又は排熱回収ボイラを完全に停止した定期的な点検やメンテナンスの期間中は、低圧節炭器の伝熱管表面に付着している灰などの物質、たとえば硫安又は酸性硫安が、水分を吸収し、伝熱管を腐食するおそれがあるために、これに対する対策が必要である。たとえば、排熱回収ボイラを停止後に、まず低圧節炭器の伝熱管の外表面を水洗して、伝熱管表面に付着している灰を除去する方法がある。しかし、水洗による方法では、排熱回収ボイラの内部構造のために伝熱管の両端付近に付着した灰を除去できず、表面に灰が残存することがある。また、排熱回収ボイラの内部では、低圧節炭器の排ガス流れの上流側に脱硝装置が設置されているため、脱硝装置の触媒に水が付着しないように配慮しつつ低圧節炭器の伝熱管全体に十分に散水できないという問題があり、伝熱管の一部には灰の洗浄が不十分となる部分が生じてしまう場合がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、排熱回収ボイラの運転を完全に停止した状態であっても、排熱回収ボイラの内部に設置した熱交換器の伝熱管表面に付着し水分を吸収した灰などの物質による伝熱管の腐食を防止することが可能な排熱回収システム及び排熱回収システムのメンテナンス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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の排熱回収システム及び排熱回収システムのメンテナンス方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る排熱回収システムは、排熱回収ボイラに設けられた節炭器に、通常運転時には給水部からの水を供給する節炭器給水配管に接続され、前記排熱回収ボイラの停止時には前記節炭器に熱媒を供給する熱媒供給部を備え、前記排熱回収ボイラ内部に外気が導入されて通風状態とされているとき、前記熱媒供給部から供給される熱媒は、前記節炭器の伝熱管の表面温度が、前記伝熱管の表面に付着物が存在する環境において、前記付着物へ水分が結露する温度を超えるように、前記熱媒の温度が調節されている。
【００１２】
この構成によれば、熱媒の温度が調節されることによって、節炭器の伝熱管の表面温度は、伝熱管の表面に付着物（例えば硫安や酸性硫安等）が存在する環境において、付着物へ水分が結露する温度を超えることから、伝熱管の表面での結露を防止でき、伝熱管の腐食を防止できる。また、通常運転時に用いられる給水部とは別の熱媒供給部によって、節炭器にのみ熱媒が供給されて、節炭器の近傍の環境温度が上昇している状態であることから、排熱回収ボイラ鉛直方向下部から上部に向かい上昇気流による自然通風が行われ、排熱回収ボイラ鉛直方向下部領域が冷却される。このため、排熱回収ボイラを完全停止とした状態で、排熱回収ボイラを点検又はメンテナンスすることができる。なお、熱媒供給部は、例えば温水器であり、この場合、温水器は熱媒である温水を生成して、温水を節炭器に供給する。また、熱媒供給部は、節炭器給水配管に接続された蒸気供給配管であり、この場合、蒸気供給配管は、蒸気を外部から節炭器給水配管を介して節炭器に供給する。
【００１３】
上記発明において、前記熱媒が供給された前記節炭器の出口温度を測定する温度測定部と、前記節炭器の前記出口温度に基づいて、前記熱媒供給部が供給する前記熱媒の温度を調節する温度調節部とを備えてもよい。
【００１４】
この構成によれば、節炭器に熱媒が供給される際、節炭器の出口温度が測定されて、節炭器の伝熱管の表面温度が、伝熱管の表面に付着物が存在する環境において、付着物へ水分が結露する温度を超えるように、熱媒の温度が調節される。
【００１５】
上記発明において、前記節炭器給水配管の途中に設けられ、通常運転時に使用される第１のポンプと、前記節炭器給水配管の途中に設けられ、前記排熱回収ボイラの停止時に運用される第２のポンプと、前記第２のポンプが接続可能なポンプ接続用配管とを備えてもよい。
【００１６】
この構成によれば、通常運転時に用いられる第１のポンプとは別の第２のポンプによって、節炭器に熱媒が供給されることから、通常運転に用いられる第１のポンプも点検又はメンテナンスすることができる。
【００１７】
上記発明において、前記熱媒供給部は、前記排熱回収ボイラの停止時に供給可能な蒸気を用いて、前記節炭器に供給する前記熱媒を生成し、前記熱媒供給部が生成する前記熱媒の温度は、前記蒸気の流量を調整することによって調節されてもよい。
【００１８】
この構成によれば、蒸気の流量が調整されることによって、熱媒供給部で生成される熱媒の温度が変化する。熱媒は、蒸気と熱交換して加熱されるようにしてもよいし、蒸気と循環する熱媒が直接混合されるようにしてもよい。また、たとえば、排熱回収ボイラを備えるプラントの近傍に設置される別プラントのボイラから発生している蒸気を有効利用できる。
【００１９】
上記発明において、前記排熱回収ボイラの側面に設けられる開閉可能な少なくとも１つ以上のマンホールを更に備え、前記節炭器の前記出口温度は、前記マンホールを開閉することによって調節されてもよい。
【００２０】
この構成によれば、マンホールの開閉個数や開閉箇所を調整することによって、排熱回収ボイラ内部を流れる空気量が変化するため、節炭器の冷却伝熱量が変化し、節炭器管内の出口温度が調節される。したがって、節炭器の近傍を流れる空気による節炭器の過剰な冷却による節炭器温度の下げ過ぎを防止できる。また、節炭器の過剰な冷却を防止できるため、熱媒供給部で蒸気を使用する場合、蒸気の供給量を低減できる。また、マンホール開放により、節炭器は必要な温度に維持されながら、排熱回収ボイラ内部の他部分の温度が冷却されるので、排熱回収ボイラの点検又はメンテナンス作業が良好に行われる。
【００２１】
上記発明において、前記排熱回収ボイラの排ガス出口に設けられ、前記排ガス出口の開口面積を調整することが可能なダンパーを更に備え、前記節炭器の前記出口温度は、前記ダンパーによって前記排ガス出口の開口面積を調整することによって調節されてもよい。
【００２２】
この構成によれば、排ガス出口の開口面積が調整されることによって、排熱回収ボイラ内部を流れる空気量が変化するため、節炭器の冷却伝熱量が変化し、節炭器管内の出口温度が調節される。したがって、排ガス出口の開口面積を調整できないダンパーが設けられる場合に比べて、節炭器の近傍を流れる空気による節炭器の過剰な冷却を防止できる。また、節炭器の過剰な冷却を防止できるため、熱媒供給部で蒸気を使用する場合、蒸気の供給量を低減できる。
【００２３】
本発明に係る排熱回収システムのメンテナンス方法は、排熱回収ボイラの停止時に、前記排熱回収ボイラに設けられた節炭器をメンテナンスするステップと、前記排熱回収ボイラ内部に外気を導入して通風状態とするステップと、通常運転時には給水部からの水を前記節炭器に供給する節炭器給水配管に接続された熱媒供給部が、前記節炭器に熱媒を供給するステップと、前記節炭器の伝熱管の表面温度が、前記伝熱管の表面に付着物が存在する環境において、前記付着物へ水分が結露する温度を超えるように、前記熱媒供給部が供給する前記熱媒の温度を調節するステップと、前記節炭器に前記熱媒を供給しながら、前記排熱回収ボイラにおける前記節炭器以外の機器類をメンテナンスするステップとを有し、前記節炭器のメンテナンス期間は、前記節炭器以外の前記機器類のメンテナンス期間よりも短い。
【００２４】
この構成によれば、節炭器の短いメンテナンス期間の後の圧倒的に長い時間を要する他機器類のメンテナンス期間中は、節炭器の伝熱管の温度が伝熱管の表面において付着物が存在する環境で水分の結露を防止できる所定温度を超えるように制御され、伝熱管の表面の腐食を防止できる。したがって、排熱回収ボイラを停止した長期のメンテナンス期間中において、節炭器の伝熱管の表面の腐食を極僅かに抑えることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、排熱回収ボイラの運転を完全に停止した状態であっても、排熱回収ボイラの内部に設置した熱交換器の伝熱管表面に付着し水分を吸収した灰などの物質による伝熱管表面の腐食を大幅に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る複合発電プラントを示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る排熱回収システムを示す構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る排熱回収システムの点検又はメンテナンス方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る排熱回収システムの点検又はメンテナンス方法を示すフローチャートである。
【図５】露点と気中水分量の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る排熱回収システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る複合発電プラントついて、図１を用いて説明する。図１には、製鉄プロセスで発生するＢＦＧ（Blast  Furnace  Gas）を燃料とするＢＦＧ焚き複合発電プラントの一例を示している。
【００２８】
ＢＦＧ焚き複合発電プラントは、湿式電気集塵機１と、ガス圧縮機２と、空気圧縮機３と、燃焼器４と、ガスタービン５と、排熱回収ボイラ７と、煙突８と、蒸気タービン９と、復水器１０と、復水ポンプ１１と、発電機６，１２などを備える。
【００２９】
湿式電気集塵機１は、ＢＦＧガスラインから供給されるＢＦＧに含まれるダストを除去する。これにより、後流側のガスタービン５などの損傷や目詰まりを防止できる。ガス圧縮機２は、ＢＦＧガスラインから燃焼器４へＢＦＧを圧送する。ガス圧縮機２は、例えば電動モータによって駆動されてもよいし、ガスタービン５で発生した動力を変速機を介して駆動されてもよい。
【００３０】
空気圧縮機３は、外部から空気を取り入れて燃焼器４へ空気を圧送する。燃焼器４は、ＢＦＧと空気がそれぞれ供給され、ＢＦＧを燃焼し、燃焼ガスをガスタービン５へ供給する。ガスタービン５は、燃焼器４からの燃焼ガスによって駆動され、燃焼排ガスを排熱回収ボイラ７へと送気する。ガスタービン５は、空気圧縮機３と同一の軸で連結され、空気圧縮機３は、ガスタービン５で発生した動力によって駆動される。発電機６も、ガスタービン５と空気圧縮機３と同一の軸で連結され、ガスタービン５で発生した動力によって回転し、電力を発生させる。
【００３１】
排熱回収ボイラ７は、ガスタービン５から送気される燃焼排ガスの熱を熱交換器で回収して蒸気を発生させる。発生した蒸気は、例えば蒸気タービン９の駆動に用いられる。排熱回収ボイラ７を通過した燃焼排ガスは、煙突８を通過して外部へ排出される。
【００３２】
蒸気タービン９を通過した蒸気は、復水器１０で回収される。復水器１０で凝縮した水は、復水ポンプ１１によって排熱回収ボイラ７へ戻される。発電機１２は、蒸気タービン９と同一の軸で連結され、蒸気タービン９で発生した動力によって回転し、電力を発生させる。なお、図１で示した例では、ガスタービン５と蒸気タービン９が別の軸を備えているが、ガスタービン５と蒸気タービン９が同一軸で連結される一軸型の複合発電プラントであってもよい。
【００３３】
次に、図２を参照して、本実施形態に係る排熱回収システムについて説明する。
排熱回収ボイラ７は、ケーシング１９と、低圧節炭器１４と、過熱器等の各種熱交換器（図示せず。）と、ダンパー１５と、マンホール１６などを備える。各種熱交換器とは、過熱器、再熱器、蒸発器等などである。図２において、マンホール１６Ａは、低圧節炭器１４よりも鉛直方向において上方（排ガス流れの下流側）に位置しており、マンホール１６Ｂは低圧節炭器１４よりも下方（排ガス流れの上流側）に位置している。
なお、図２に示した排熱回収ボイラ７は、排熱回収ボイラ７の内部を排ガスが鉛直に上方向に流れる縦型構造の場合を例示しているが、本発明は、この例に限定されない。本発明は、排ガスが水平方向に流れる横型構造の排熱回収ボイラにも適用可能である。
【００３４】
低圧節炭器１４は、多数の伝熱管から構成され、節炭器給水配管１８に接続される。節炭器給水配管１８には、循環ポンプ２０や、温度計Ｔｉ，Ｔｏ、開閉弁２１，２２などが設けられる。排熱回収ボイラ７の通常運転時、節炭器給水配管１８は、低圧給水ポンプ４１から水が供給され、低圧節炭器１４へ水を送り、低圧節炭器１４にて熱交換した水は、低圧ドラム４２へ供給される。低圧給水ポンプ４１の出口側かつ節炭器給水配管１８との接続部の上流側には、開閉弁４３が設けられ、低圧ドラム４２の入口側かつ節炭器給水配管１８との接続部の下流側には、開閉弁４４が設けられる。
【００３５】
循環ポンプ２０は、低圧節炭器１４及び節炭器給水配管１８を通過する循環水を循環させる。循環ポンプ２０は、通常運転時、低圧節炭器１４で加熱された水の一部を低圧節炭器１４の入口側へ戻す。これにより、低圧節炭器１４へ供給する水の温度を上昇させ、低圧節炭器１４の伝熱管の腐食を防止できる。具体的には、低圧節炭器１４へ供給される水の入口部での温度を温度計Ｔｉによって測定し、低圧節炭器１４の出口から低圧節炭器１４の入口へ戻す水の流量を調整することによって、低圧節炭器１４の入口部の給水温度を上昇させる。開閉弁２１は、循環ポンプ２０の上流側と下流側のそれぞれに設けられる。温度計Ｔｉは、低圧節炭器１４の入口部の水の温度を測定し、温度計Ｔｏは、低圧節炭器１４の出口部の水の温度を測定する。
【００３６】
節炭器給水配管１８の途中には、循環ポンプ２０が設置され、低圧節炭器１４を流れる水の少なくとも一部が循環ポンプ２０によって戻される。一方、点検又はメンテナンス時、仮設ポンプ２４を用いる場合は、節炭器給水配管１８の途中に仮設ポンプ２４を循環ポンプ２０と並列に接続できるように配置される。節炭器給水配管１８は、仮設ポンプ接続用配管２３や温水供給管２６のそれぞれの入口部及び出口部と接続される。仮設ポンプ接続用配管２３は、フランジにて仮設ポンプ２４が着脱可能となっている。仮設ポンプ接続用配管２３には、仮設ポンプ２４の上流側と下流側のそれぞれに開閉弁２５が設けられる。温水供給管２６には、温水器２７が接続される。温水供給管２６の入口側に開閉弁２８が設けられ、出口側に開閉弁２９が設けられる。
【００３７】
温水器２７は、点検又はメンテナンス時に用いられる循環水を加熱する。循環水（温水）は、節炭器給水配管１８及び温水供給管２６を流れる。温水器２７は、排熱回収ボイラ７で発生する蒸気とは異なる補助蒸気を受けて、循環水を加熱する。補助蒸気は、蒸気供給管３０に設けられた流量調整弁３１によって、供給量が調整される。温水器２７は、たとえば、補助蒸気と循環水とが熱交換して間接的に循環水を加熱する。補助蒸気は、本実施形態に係る複合発電プラントの近傍に設置される別プラントのボイラから発生する蒸気であって、そのボイラが生成する蒸気の一部から供給されたものである。この補助蒸気の温度は、例えば１５０℃〜２５０℃であり、補助蒸気流量を抑制して温水器２７のサイズの大型化を避けるためには、補助蒸気温度は２００℃以上が更に好ましい。また、補助蒸気用として補助ボイラが一時的に設置されてもよい。
【００３８】
点検又はメンテナンス時に循環水の温度が目標値となった後は、低圧節炭器１４や節炭器給水配管１８で放熱した熱量に相当する蒸気量が温水器２７で追加される。温度制御によって余剰となった循環水は、ドレン配管３２からドレン水として排出される。
【００３９】
なお、温水器２７は、補助蒸気と循環水とが熱交換する場合に限定されず、循環水と補助蒸気が直接混合して循環水の温度を上昇させてもよい。この場合、温水器２７に追加した補助蒸気の蒸気量に相当する水量をドレン配管３２からドレン水として排出する。
【００４０】
通常運転時、開閉弁２１，２２，４３，４４は開状態、開閉弁２５，２８，２９は閉状態とされ、低圧節炭器１４を流れる水の少なくとも一部は、循環ポンプ２０によって戻される。一方、点検又はメンテナンス時、仮設ポンプ２４を用いる場合は、開閉弁２１，２２，４３，４４は閉状態、開閉弁２５，２８，２９は開状態とされる。そして、温水器２７から供給される循環水は、仮設ポンプ２４によって、温水供給管２６、節炭器給水配管１８、仮設ポンプ接続用配管２３の順に流れ、循環する。
【００４１】
なお、温水器２７と、蒸気供給管３０と、蒸気供給管３０に設けられた流量調整弁３１は、点検又はメンテナンス時にのみ用いられるように一時的に設置される。また、仮設ポンプ接続用配管２３、仮設ポンプ２４、仮設ポンプ２４の上流側と下流側のそれぞれに設けられた開閉弁２５、温水供給管２６、開閉弁２８，２９及び、ドレン配管３２は、点検又はメンテナンス時にのみ用いられるように一時的に設置されてもよいし、仮設ポンプ接続用配管２３、開閉弁２５、温水供給管２６、開閉弁２８，２９及びドレン配管３２が通常は非使用状態で常設されて、仮設ポンプ２４のみ点検又はメンテナンス時に一時的に設けられるようにしてもよい。
【００４２】
なお、点検又はメンテナンス時、仮設ポンプ２４を用いないで、循環ポンプ２０を用いる場合は、開閉弁２２，２５，４３，４４が閉状態、開閉弁２１，２８，２９が開状態とされる。この場合、温水器２７から供給される循環水は、循環ポンプ２０によって、温水供給管２６、節炭器給水配管１８の順に流れ、循環する。
【００４３】
図３を参照して、本実施形態に係る排熱回収ボイラ７の点検・メンテナンス方法について説明する。
まず、複合発電プラントを停止し、作業員が作業できるように、各種設備を冷却する（ステップＳ１１）。排熱回収ボイラ７が冷却されることにより、作業員は、ケーシング１９の内部に入って作業したり、循環ポンプ２０などの各設備を点検することが可能になる。排熱回収ボイラ７の内部での作業にあたり、ガスタービン５側からの空気流入があるが、作業のための酸素濃度を確保するためにケーシング１９に設けたマンホール１６の一部を開放してもよい。
【００４４】
そして、排熱回収ボイラ７の各種設備のうち低圧節炭器１４をまず点検又はメンテナンスする（ステップＳ１２）。具体的には、低圧節炭器１４や節炭器給水配管１８内の水を排出し、低圧節炭器１４本体や、低圧節炭器１４に接続されている配管などを個別に取り外したりして、点検又はメンテナンスし、終了後再接続する。
【００４５】
循環ポンプ２０等の機器類は、メンテナンスにかかる期間が長い。そのため、循環系統の接続替えを行う（ステップＳ１３）。ステップＳ１２において、循環ポンプ２０を長時間にわたって停止状態として点検又はメンテナンスする場合や、必要に応じて取り外す場合は、別途準備した仮設ポンプ２４を仮設ポンプ接続用配管２３に接続する。また、低圧節炭器１４及び節炭器給水配管１８には、低圧節炭器１４の伝熱管の表面温度が、伝熱管の表面において水分が結露する温度を超える温度の循環水が供給される。
【００４６】
なお、ステップＳ１１からステップＳ１３に関する詳細な手順や設定については、後述する。これにより、循環ポンプ２０についても点検又はメンテナンスが可能となる。また、ステップＳ１３以降は、低圧節炭器１４の伝熱管の表面温度は、伝熱管の表面において水分が結露する温度を超えることから、伝熱管の表面での結露を防止でき、伝熱管表面に付着した灰などの物質が水分を吸収することによる伝熱管の腐食を防止できる。すなわち、ステップＳ１３以降の長時間にわたる点検又はメンテナンス期間中において、低圧節炭器１４の伝熱管の腐食を防止できる。
【００４７】
次に、排熱回収ボイラ７の低圧節炭器１４や節炭器給水配管１８以外の部分を点検又はメンテナンスする（ステップＳ１４）。このとき、ステップＳ１３において、低圧節炭器１４を循環水が流れるため、排熱回収ボイラ７内の低圧節炭器１４近傍の環境温度が高くなる。このため排熱回収ボイラ７の鉛直方向下側から上側に向かい煙突効果で上昇気流が発生して、ガスタービン５側から外気が流れる状況になる。低圧節炭器１４周囲に鉛直方向下側から外気が流入するので、低圧節炭器１４よりも下方の環境温度が低くなる。この下方の環境温度が、作業に適した温度に対して依然と高い場合は、ケーシング１９に設けた低圧節炭器１４よりも鉛直方向下側にあるマンホール１６Ｂを開放することによって、低圧節炭器１４よりも下方の環境温度を更に低くすることができる。これにより、作業員が排熱回収ボイラ７内で点検又はメンテナンスの作業をすることが可能になる。
【００４８】
次に、図４を参照して、点検又はメンテナンスの準備や、循環系統の接続替え方法について説明する。
まず、通常運転時に用いられる循環ポンプ２０を停止し、低圧節炭器１４及び節炭器給水配管１８内の水を系外へ排出する（ステップＳ２１）。これにより、低圧節炭器１４を点検又はメンテナンス等することが可能になる。この際に、まず、低圧節炭器１４の伝熱管の外表面を水洗して、伝熱管表面に付着している灰を不完全でもよいので除去することが好ましい。低圧節炭器１４のメンテナンスに要する期間は、例えば２日であり、機器類をメンテナンスする場合に比べ短い。このため、低圧節炭器１４の短いメンテナンス期間において、低圧節炭器１４の伝熱管が冷却されて、伝熱管表面に一時的に結露が生じて、洗浄で除去できなかった灰が水分を吸収し、伝熱管表面の一部が極僅かに腐食をする可能性があるが、その腐食は非常に限定され、短い期間のために僅かな腐食量に抑制される。なお、低圧節炭器１４内の水が、伝熱管表面の環境が露点以下になる温度に冷却されてしまうと、伝熱管表面に結露が生じるため、冷却される前に水を排出することが好ましい。
【００４９】
低圧節炭器１４の点検又はメンテナンスが終了した場合、伝熱管表面の結露を防止するため、低圧節炭器１４及び節炭器給水配管１８に循環水を供給する。その際、循環ポンプ２０を用いてもよいが、循環ポンプ２０をメンテナンスする場合、仮設ポンプ２４を仮設ポンプ接続用配管２３に接続する（ステップＳ２２）。そして、通常運転に使用される循環ポンプ２０は停止させ、必要に応じて節炭器給水配管１８から取り外してメンテナンス作業を行う。
【００５０】
このとき、仮設ポンプ２４前後の開閉弁２５は開状態とし、一方で、循環ポンプ２０前後の開閉弁２１は閉状態とする。また、温水供給管２６にも循環水を流通させるため、開閉弁２２を閉状態とし、開閉弁２８，２９を開状態とする（ステップＳ２３）。
【００５１】
そして、低圧節炭器１４及び節炭器給水配管１８内を満水にして、仮設ポンプ２４の運転を開始する（ステップＳ２４）。これにより、低圧節炭器１４、節炭器給水配管１８、仮設ポンプ接続用配管２３及び温水供給管２６での循環水の循環が開始される（ステップＳ２５）。
【００５２】
その後、ダンパー１５や、低圧節炭器１４よりも鉛直方向において下方のマンホール１６Ｂの少なくとも一部を開放する（ステップＳ２６）。これにより、低圧節炭器１４よりも下方の環境温度が低くなり、作業員が排熱回収ボイラ７内で点検又はメンテナンスの作業をすることが可能になる。
【００５３】
低圧節炭器１４に循環水が流通し、排熱回収ボイラ７内で鉛直方向下部側から上部側へ向かう自然通風が保たれた状態で、低圧節炭器１４の伝熱管の表面温度が、伝熱管の表面において水分が結露する温度を超えるように、循環水の温度が調節される。
【００５４】
具体的には、温度計Ｔｏによって低圧節炭器１４の給水出口部の温度を測定する（ステップＳ２７）。そして、温度計Ｔｏで測定された給水出口部温度が所定温度、たとえば伝熱管の表面温度が、伝熱管の表面において水分が結露する温度に到達しているか否かを判断する（ステップＳ２８）。所定温度を満たしている場合は、現在の循環水の流通状態、及び、自然通風状態を維持する。一方、所定温度を満たしていない場合は、循環水の温度を上昇させるように調節する。例えば、温水器２７に供給する補助蒸気の量を流量調整弁３１によって増加させる（ステップＳ２９）。または、補助蒸気の制御性が適切に保たれるように、ダンパー１５の開度やマンホール１６Ｂの開放個数を低減させたり、マンホール１６Ｂの開放箇所を変更したりして、自然通風量を低下させ、低圧節炭器１４から周囲への熱伝達量を低下するよう調整する（ステップＳ３０）。なお、低圧節炭器１４の給水入口部で温度計Ｔｉによって測定された温度と、給水出口部で温度計Ｔｏで測定された温度の差が、設計条件で設定した所定の許容温度差（例えば、温度差５０℃〜１００℃程度）より大きい場合は、低圧節炭器１４の給水入口部の温度が上昇し過ぎるために循環水の流量を増加させて、ステップＳ２５から再実施することが好ましい。
【００５５】
また、温度計Ｔｏで測定された低圧節炭器１４の給水出口温度が所定温度よりも高くなったとき、所定の温度に早く低下させるためには、ダンパー１５の開度を全開して排熱回収ボイラ７内の自然通風量を増加させ、低圧節炭器１４から周囲への熱伝達量が増加するように調整する。また、このとき、さらにケーシング１９に設けた低圧節炭器１４よりも鉛直方向上側にあるマンホール１６Ａを開放することによって、排熱回収ボイラ７内の自然通風量を更に増加させ、低圧節炭器１４から周囲への熱伝達量を更に増加するように調整することもできる。
【００５６】
これにより、ダンパー１５の開度を調節したり、マンホール１６Ｂの開放個数や開放箇所を調節することで、低圧節炭器１４の周囲空気流による熱伝達を調整し必要以上に低圧節炭器１４が温度下降することを抑制しつつ、給水出口温度を制御できる。その結果、伝熱管の温度が所定温度を超えるように制御され、伝熱管の表面における水分の結露を防止できる。また、低圧節炭器１４から周囲への熱伝達量を調整して必要以上の低圧節炭器１４の温度下降を抑制するので、温水器２７に供給する補助蒸気の供給量を低減でき、ランニングコストを低減できる。なお、横型構造の排熱回収ボイラの場合も同様の効果を得ることができる。
【００５７】
すなわち、低圧節炭器１４の短いメンテナンス期間では、伝熱管表面に結露が生じて、洗浄で除去できなかった灰が水分を吸収して伝熱管表面の一部が極僅かの腐食をする可能性がある。しかし、その後の圧倒的に長い時間を要する他機器類のメンテナンス期間中は、低圧節炭器１４の伝熱管の温度が伝熱管の表面における水分の結露を防止できる所定温度を超えるように制御され、伝熱管の表面の腐食を防止できる。したがって、排熱回収ボイラ７を停止した長期のメンテナンス期間中において、低圧節炭器１４の伝熱管の表面の腐食を極僅かに抑えることができる。
【００５８】
次に、低圧節炭器１４を流通する循環水の温度設定について説明する。
過剰な水分を含んだ密閉空間内で、対象物質の安定状態が水溶液と固体との間で切り替わる温度を評価し、当該物質が存在するときの露点として算出して、当該物質が存在する環境において水分が結露する温度とする。すなわち、算出された露点を超える温度を対象物質が水分を吸収せず、潮解しない温度とし、この温度を超えるように循環水の温度を設定する。
【００５９】
これにより、算出された露点を超えるように、低圧節炭器１４を流通する循環水の温度を設定することで、対象物質である付着物が潮解せず、腐食を抑制できる。付着物としては、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウムが挙げられ、これらの物質の露点を算出しておく。そして、ある対象物質の露点と飽和水蒸気量の関係を示すグラフは、図５に示すとおりとなる。
【００６０】
排熱回収ボイラ７が立地している環境条件である温度及び湿度に基づいて、年間最大気中水分量が分かると、低圧節炭器１４の近傍の相対湿度を１００％と仮定したときの年間最大気中水分量が求められる。相対湿度１００％の気中水分量は、飽和水蒸気量と等しいことから、図５を用いることで、排熱回収ボイラ７の節炭器に対象物質が付着している環境において、付着している対象物質の露点を算出して設定することができ、設定した露点を付着物へ水分が結露する温度とする。そして、算出された露点、すなわち、付着物が存在する環境において水分が結露する温度を超える温度を循環水の設定温度とする。
【００６１】
例えば、図５に示すように、ある地点の相対湿度１００％の年間最大気中水分量がＡｇ／ｍ３である場合、伝熱管表面に付着している物質の露点がＢ℃であれば、循環水の設定温度はＢ℃を超えるようにする。すなわち、温度計Ｔｏで測定される給水出口温度の所定温度が、Ｂ℃を超えるようにする。本実施形態での一例の試算では、給水出口温度を６０℃を超える温度に設定することにより、低圧節炭器１４の伝熱管の表面における水分の結露を防止できるとの結果が得られている。
【００６２】
以上、本実施形態によれば、発電プラント、すなわち、排熱回収ボイラ７を完全に停止している期間においても、低圧節炭器１４の伝熱管の腐食を防止又は大幅に低減することができる。また、低圧節炭器１４以外の部分の点検又はメンテナンスを実施する場合、作業員による作業環境を維持するため、排熱回収ボイラ７内は自然通風が維持される。そのため、メンテナンス期間中は、常時、本実施形態によって、低圧節炭器１４に循環水を流通させて、伝熱管表面の温度を上昇させて、伝熱管表面が乾燥した状態が保たれるようにしておくことが望ましい。
【００６３】
［第２実施形態］
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る排熱回収システムについて説明する。
上述した第１実施形態では、節炭器給水配管１８に温水供給管２６を接続し、温水器２７によって、低圧節炭器１４に循環水を供給する構成について説明したが、本発明はこの例に限定されない。たとえば、図６に示すように、節炭器給水配管１８に補助蒸気供給管３６とドレン配管３８を接続し、節炭器給水配管１８に開閉弁３４，３５を設けてもよい。補助蒸気供給管３６には、流量調整弁３７が設けられる。
【００６４】
本実施形態において、排熱回収ボイラ７の低圧節炭器１４や節炭器給水配管１８以外の部分を点検又はメンテナンスする場合、まず、開閉弁３４，３５を閉状態とし、補助蒸気供給管３６から、低圧節炭器１４や節炭器給水配管１８に補助蒸気を供給する。低圧節炭器１４及び節炭器給水配管１８を通過した蒸気は、一部凝縮しつつ、ドレン配管３８から排出される。本実施形態では、給水出口温度が所定温度、たとえば伝熱管の表面温度が、伝熱管の表面において水分が結露する温度に到達しているか否かを判断し、所定温度を満たしていない場合は、流量調整弁３７によって、蒸気量を増加させるように調節する。
【００６５】
本実施形態によれば、低圧節炭器１４に蒸気を流通させて、伝熱管表面の温度を上昇させることができ、伝熱管表面を乾燥した状態に保たせることができる。そして、排熱回収ボイラ７を完全に停止している期間においても、低圧節炭器１４の伝熱管の腐食を防止又は低減することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  湿式電気集塵機
２  ガス圧縮機
３  空気圧縮機
４  燃焼器
５  ガスタービン
６，１２  発電機
７  排熱回収ボイラ
８  煙突
９  蒸気タービン
１０  復水器
１１  復水ポンプ
１４  低圧節炭器（節炭器）
１５  ダンパー
１６  マンホール
１８  節炭器給水配管
２０  循環ポンプ（第１のポンプ）
２３  仮設ポンプ接続用配管（ポンプ接続用配管）
２４  仮設ポンプ（第２のポンプ）
２６  温水供給管
２７  温水器（熱媒供給部）
３１  流量調整弁（温度調節部）
３６  補助蒸気供給管（熱媒供給部）
４１  低圧給水ポンプ（給水部）
Ｔｉ，Ｔｏ  温度計（温度測定部）
【図１】
2016017716.tif 000003
【図２】
2016017716.tif 000004
【図３】
2016017716.tif 000005
【図４】
2016017716.tif 000006
【図５】
2016017716.tif 000007
【図６】
2016017716.tif 000008