特許 6836927 高リスク部位予測方法及び高リスク部位予測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6836927

(24)【登録日】2021年2月10日

(45)【発行日】2021年3月3日

(54)【発明の名称】高リスク部位予測方法及び高リスク部位予測装置

(51)【国際特許分類】

   F22B 37/38 20060101AFI20210222BHJP

   F22B 37/47 20060101ALI20210222BHJP

   F22B 37/48 20060101ALI20210222BHJP

   G01K 1/14 20210101ALI20210222BHJP

   G01K 11/32 20210101ALI20210222BHJP

【ＦＩ】

   F22B37/38 F

   F22B37/47

   F22B37/48 Z

   G01K1/14 H

   G01K11/32 Z

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-25744(P2017-25744)

(22)【出願日】2017年2月15日

(65)【公開番号】特開2018-132240(P2018-132240A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2019年12月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱パワー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】馬渡 憲次

(72)【発明者】

【氏名】吉田 茂

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 俊一

【審査官】 藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１３２４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２５７６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１２５０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０９８１７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２１７６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２６２９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１３３３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２１４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−４４０３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２２Ｂ ３７／３８

Ｆ２２Ｂ ３７／４７

Ｆ２２Ｂ ３７／４８

Ｆ２２Ｂ ３７／５２

Ｇ０１Ｋ １／１４

Ｇ０１Ｋ １１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボイラ炉の炉壁に設けられた伝熱管の熱損リスクが高い部位を予測する高リスク部位予測方法であって、
前記炉壁の外面の温度計測対象部位のうち異なる複数の部位の温度を任意の時刻に計測する第１温度計測ステップと、
前記任意の時刻から一定時間が経過した後、前記複数の部位の温度を計測する第２温度計測ステップと、
前記複数の部位の各々において前記第１温度計測ステップで得られた第１温度計測値と前記第２温度計測ステップで得られた第２温度計測値との差分を夫々算出し、算出した複数の前記差分から統計的処理によって閾値を設定する閾値設定ステップと、
前記差分が前記閾値から逸脱した前記部位を高リスク部位と判定する判定ステップと、
を備え、
前記閾値設定ステップにおいて、
前記ボイラ炉内におけるバーナ近傍における閾値よりも、前記バーナ近傍よりも下流側における閾値の方が小さくなるように、前記閾値を設定する、
ことを特徴とする高リスク部位予測方法。

【請求項2】

前記閾値設定ステップは、前記複数の部位で算出された前記差分の平均値を算出する平均値算出ステップをさらに備え、
前記閾値設定ステップにおいて、前記平均値より一定値だけ高い温度を閾値とすることを特徴とする請求項１に記載の高リスク部位予測方法。

【請求項3】

前記差分の平均値をμとし、前記差分の標準偏差をσとしたとき、
前記閾値は前記平均値μに前記標準偏差σを加算した温度（μ＋σ）とすることを特徴とする請求項２に記載の高リスク部位予測方法。

【請求項4】

前記炉壁は、複数の前記伝熱管と、隣接する伝熱管の間に介在するフィン部と、を含み、
前記第１温度計測ステップ及び前記第２温度計測ステップにおいて、前記フィン部の外面の温度を計測することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の高リスク部位予測方法。

【請求項5】

前記第１温度計測ステップは、前記ボイラ炉が熱平衡に達した後に行われることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の高リスク部位予測方法。

【請求項6】

前記複数の部位の各々において、前記差分が予め設定された値を下回ったとき、前記熱平衡に達したと判定することを特徴とする請求項５に記載の高リスク部位予測方法。

【請求項7】

前記複数の部位の各々において、前記第１温度計測値が予め設定された値になったとき、前記熱平衡に達したと判定することを特徴とする請求項５に記載の高リスク部位予測方法。

【請求項8】

前記判定ステップで前記高リスク部位の存在が確認されたとき、前記ボイラ炉の運転を停止し、前記伝熱管の内部を洗浄する洗浄ステップをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の高リスク部位予測方法。

【請求項9】

ボイラ炉の炉壁に設けられた伝熱管の熱損リスクが高い部位を予測する高リスク部位予測装置であって、
前記炉壁の外面の温度を計測する温度センサと、
前記炉壁の外面の温度計測対象部位のうち異なる複数の部位の温度を任意の時刻に計測した第１温度計測値と、前記任意の時刻から一定時間が経過した後、前記複数の部位で計測した第２温度計測値との差分を夫々算出する差分算出部と、
算出した複数の前記差分から統計的処理によって閾値を設定する閾値設定部と、
前記差分が前記閾値から逸脱した前記部位を高リスク部位と判定する判定部と、
を備え、
前記閾値設定部は、
前記ボイラ炉内におけるバーナ近傍における閾値よりも、前記バーナ近傍よりも下流側における閾値の方が小さくなるように、前記閾値を設定するように構成される、
ことを特徴とする高リスク部位予測装置。

【請求項10】

前記温度センサが前記炉壁の外面に配設された光ファイバであることを特徴とする請求項９に記載の高リスク部位予測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ボイラ炉壁の熱損リスクを予測する高リスク部位予測方法及び高リスク部位予測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラ炉に設けられた伝熱管には給水から持ち込まれた成分がスケーリングし伝熱阻害因子となるため、運転時間と共に伝熱管の温度が上昇し、この温度上昇に起因してクリープ損傷が起こるおそれがある。そのため、温度センサで炉壁温度をモニタリングすると共に、定期的に抜管を実施してスケールの状態を検査し、必要に応じてスケール除去洗浄の要否を判断している。通常、伝熱管の監視部位は、スケール成長が顕著である熱負荷最大部位とされている。

【0003】

特許文献１には、ボイラ炉の伝熱管のクリープ損傷をリアルタイムで推定できるようにするため、ボイラ炉外側の伝熱管温度を検出し、ボイラ炉外側伝熱管温度とボイラ炉内側伝熱管温度との関係（図８）、及びスケール厚さの時間的変化曲線（図９）から、ボイラ炉内側の伝熱管温度の推移を予測し、この推移からクリープ損傷による寿命を予測する手法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１５／０９８１７９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、ボイラ炉壁の伝熱管の過熱損傷は、必ずしも熱負荷最大部で起こるとは限らないことが確認されている。例えば、超臨界貫流ボイラで、伝熱管内面の腐食を抑制するために酸素処理を施した場合、給水中に存在する鉄酸化物（ヘマタイトＦｅ_２Ｏ_３）が伝熱管内面に堆積し、パウダ状のスケール層（以下「パウダスケール」とも言う。）が形成される。酸素処理とは、中性又は弱アルカリ性の水に共存させることで、伝熱管内面に難溶解性の酸化物を密着させ、伝熱管内面の腐食を抑制する方法である。
パウダスケールはポーラスであるため、熱抵抗が大きく、多量に生成した場合は伝熱阻害因子となって伝熱管の温度上昇を引き起こし、この温度上昇に起因するクリープ損傷を引き起こす場合がある。

【0006】

また、亜臨界ドラム型ボイラでは、相対的に熱負荷が小さい部位でスラッジなどの混入、堆積により伝熱管温度が上昇し、クリープ損傷を引き起こす場合がある。また、当該部位が堆積腐食ＵＤＣ（Ｕｎｄｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）の核となり腐食損傷を引き起こす場合がある。
パウダスケールやスラッジの付着や堆積が起こる部位はばらつきがあり、発生する部位を予測することは困難である。一方、特許文献１に開示された予測方法は、スケールの生成はボイラ炉壁の各部位で一様に発生することを前提としており、パウダスケールの生成やスラッジの堆積を考慮したものではない。従って、特許文献１に開示された予測方法では、パウダスケールなどに起因した熱損リスク部位を予測することはできない。

【0007】

少なくとも一実施形態は、パウダスケールなどに起因した過熱損傷リスクを含めて、ボイラ炉壁に設けられた伝熱管の過熱損傷しやすい高リスク部位を予測可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）少なくとも一実施形態に係る高リスク部位予測方法は、
ボイラ炉の炉壁に設けられた伝熱管の熱損リスクが高い部位を予測する高リスク部位予測方法であって、
前記炉壁の外面の温度計測対象部位のうち異なる複数の部位の温度を任意の時刻に計測する第１温度計測ステップと、
前記任意の時刻から一定時間が経過した後、前記複数の部位の温度を計測する第２温度計測ステップと、
前記複数の部位の各々において前記第１温度計測ステップで得られた第１温度計測値と前記第２温度計測ステップで得られた第２温度計測値との差分を夫々算出し、算出した複数の前記差分から統計的処理によって閾値を設定する閾値設定ステップと、
前記差分が前記閾値から逸脱した前記部位を高リスク部位と判定する判定ステップと、
を備える。

【0009】

パウダスケールの生成状況やスケールの堆積状況によって、炉内側伝熱管の温度と炉外側伝熱管の温度との相関関係は異なってくる。このため、上記（１）の方法では、上記炉内外の伝熱管温度の相関から炉内側伝熱管の温度を推定するのではなく、ボイラ炉の外壁温度の初期状態からの一定時間後の相対的変位（上記差分）を、炉壁の複数の部位で相対比較することで、高リスク部位を判定する。即ち、複数の部位において夫々算出した上記差分から統計的処理によって設定した閾値から逸脱した部位を高リスク部位と判定する。これによって、パウダスケールの生成などに起因した過熱損傷も含めた高リスク部位を予測できる。
そして、高リスク部位を予測した後、当該部位の炉内温度を監視し、さらには抜管によるモニタリング等を行う。必要とあれば、伝熱管内部を洗浄することで過熱損傷を防止できる。

【0010】

（２）一実施形態では、前記（１）の方法において、
前記閾値設定ステップは、前記複数の部位で算出された前記差分の平均値を算出する平均値算出ステップをさらに備え、
前記閾値設定ステップにおいて、前記平均値より一定値だけ高い温度を閾値とする。
上記（２）の方法によれば、上記差分の平均値から閾値を設定するので、複数の部位の相対的変位を客観的に比較でき、これによって、予測の確率を高めることができる。

【0011】

（３）一実施形態では、前記（２）の方法において、
前記差分の平均値をμとし、前記差分の標準偏差をσとしたとき、前記閾値は前記平均値μに前記標準偏差σを加算した温度（μ＋σ）とする。
複数の部位において夫々算出した複数の上記差分は正規分布を形成すると考えられる。
上記（３）の方法によれば、閾値を上記温度（μ＋σ）とすることで、漏れが少なく、かつ高リスク部位予測の確率を高くすることができる。

【0012】

（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの方法において、
前記炉壁は、複数の前記伝熱管と、隣接する伝熱管の間に介在するフィン部と、を含み、
前記第１温度計測ステップ及び前記第２温度計測ステップにおいて、前記フィン部の外面の温度を計測する。
本発明者等が得た知見によれば、ボイラ炉壁内面側の伝熱管の温度変化はボイラ炉壁外面のうちフィン外面の温度に最も顕著に現れることがわかった。そのため、フィン外面の温度を計測することで、ボイラ炉壁内面側の伝熱管の温度推移を感度良く把握できるため、高リスク部位の選定の確率を高めることができる。

【0013】

（５）一実施形態では、前記（１）〜（４）の何れかの方法において、
前記閾値設定ステップにおいて、
前記閾値は、前記温度計測対象部位ごとに異なる温度に設定される。
温度計測対象部位のうち、例えば、伝熱管を流れる蒸気の温度が高い部位では、他の部位より絶対温度が高くなり、熱負荷が大きい部位では他の部位より温度上昇値が大きくなる。そこで、かかる部位では高リスク部位と判定される頻度が高くなるように閾値を設定する。これによって、リスク予測確率を高めることができる。

【0014】

（６）一実施形態では、前記（１）〜（５）の何れかの方法において、
前記第１温度計測ステップは、前記ボイラ炉が熱平衡に達した後に行われる。
「熱平衡」とは、ボイラの始動後炉壁温度その他の状態量が定常運転時の状態に達した状態を言う。熱平衡に達してない時、伝熱管の温度は過熱損傷の指標とはならないので、ボイラが熱平衡に達した後、第１温度計測ステップを行うことで、高リスク部位を正確に選定できる。

【0015】

（７）一実施形態では、前記（６）の方法において、
前記複数の部位の各々において、前記差分が予め設定された値を下回ったとき、前記熱平衡に達したと判定する。
上記（７）の方法では、熱平衡に達する時と差分との相関関係を予め求めておき、熱平衡に達する時の差分の値を設定しておく。従って、差分がこの設定値を下回ったとき熱平衡に達したと判定することで、熱平衡に達する時を容易かつ正確に把握できる。

【0016】

（８）一実施形態では、前記（６）の方法において、
前記複数の部位の各々において、前記第１温度計測値が予め設定された値になったとき、前記熱平衡に達したと判定する。
上記（８）の方法では、熱平衡に達する時と第１温度計測値との相関関係を予め求めておき、熱平衡に達する時の第１温度計測値を設定しておく。従って、第１温度計測値がこの設定値になった時熱平衡に達したと判定することで、熱平衡に達する時を容易かつ正確に把握できる。

【0017】

（９）一実施形態では、前記（１）〜（８）の何れかの方法において、
前記判定ステップで前記高リスク部位の存在が確認されたとき、前記ボイラの運転を停止させ、前記伝熱管の内部を洗浄する洗浄ステップをさらに備える。
上記（９）の方法によれば、高リスク部位の存在が確認されたとき、伝熱管の内部を洗浄することで、運転再開後、伝熱管の温度を低減でき、過熱損傷を未然に防止できる。

【0018】

（１０）少なくとも一実施形態に係る高リスク部位予測装置は、
ボイラ炉の炉壁に設けられた伝熱管の熱損リスクが高い部位を予測する高リスク部位予測装置であって、
前記炉壁の外面の温度を計測する温度センサと、
前記炉壁の外面の温度計測対象部位のうち異なる複数の部位の温度を任意の時刻に計測した第１温度計測値と、前記任意の時刻から一定時間が経過した後、前記複数の部位で計測した第２温度計測値との差分を夫々算出する差分算出部と、
算出した複数の前記差分から統計的処理によって閾値を設定する閾値設定部と、
前記差分が前記閾値から逸脱した前記部位を高リスク部位と判定する判定部と、
を備える。

【0019】

上記（１０）の構成において、炉壁の複数の部位における外壁温度の初期状態からの相対的変位、即ち、複数の部位において夫々算出した複数の上記差分から統計的処理によって設定した閾値に基づいて、過熱損傷しやすい高リスク部位を予測する。これによって、パウダスケールの生成などに起因した過熱損傷も含めた高リスク部位を予測できる。
そして、高リスク部位を予測した後、当該部位の温度監視及び抜管によるモニタリングを行う。必要とあれば、伝熱管内部を洗浄することで過熱損傷を防止できる。

【0020】

（１１）一実施形態では、前記（１０）の構成において、
前記温度センサが前記炉壁の外面に配設された光ファイバである。
上記（１１）の構成によれば、ボイラ炉壁外面に温度センサとして光ファイバを配設することで、低コストで多数の計測点をもつことができる。従って、炉壁外面に広範囲に亘って連続的に温度分布を計測できる。

【発明の効果】

【0021】

幾つかの実施形態によれば、伝熱管内面にパウダスケールなどに起因した熱損リスクを含めて、過熱損傷しやすい高リスク部位を予測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施形態に係る高リスク部位予測装置の概略図である。

【図2】一実施形態に係る高リスク部位予測装置のブロック線図である。

【図3】一実施形態に係る高リスク部位予測方法の工程図である。

【図4】（Ａ）はボイラ炉の概略図であり、（Ｂ）はボイラ炉の熱負荷分布を示すグラフである。

【図5】ボイラ炉壁の一例を示す断面図である。

【図6】パウダスケールが形成された伝熱管内面を示す斜視図である。

【図7】ボイラ炉壁の温度変位を示すグラフである。

【図8】伝熱管内面のスケール付着範囲の例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0024】

図１及び図２は、一実施形態に係る高リスク部位予測装置１０を示す。予測装置１０は、ボイラ炉の炉壁１０２の外面の温度を計測する温度センサ１２と、温度センサ１２の計測値に基づいて、炉壁１０２に設けられた伝熱管１０４の過熱損傷高リスク部位を予測する予測部１４を備える。予測部１４は、図２に示すように、差分算出部１６、閾値設定部１８及び判定部２０を有する。
過熱損傷の予測対象部位が温度計測対象部位とされ、該温度計測対象部位の異なる複数の部位の温度を温度センサ１２で計測し、これらの計測値は差分算出部１６に送られる。差分算出部１６では、複数の部位で異なる時間に計測された温度計測値の差分を求める。即ち、任意の時刻に計測した第１温度計測値と、上記任意の時刻から一定時間経過した後に計測した第２温度計測値との差分を求める。閾値設定部１８では、算出された複数の差分から統計的処理によって閾値を設定する。判定部２０では、該差分が該閾値から逸脱した部位を高リスク部位と判定する。

【0025】

図４（Ａ）に示すように、ボイラ炉１００は、炉壁１０２に伝熱管１０４が設けられる。炉壁１０２のある高さ部位にバーナ１０６が設けられる。図４（Ｂ）は、炉壁１０２の熱負荷を示すグラフであり、一般的に、バーナ設置高さＡの上方部位Ｂにおいて熱負荷が大きくなる。
図５は炉壁１０２の一部を示す断面図である。図５において、炉壁１０２は伝熱管１０４とフィン部１０８とが互い違いに配置され、両者は例えば溶接部ｗによって互いに接合されている。図中、Ｆｉは炉内側を示し、Ｆｏは炉外側を示す。

【0026】

図６は、伝熱管１０４の内面にパウダスケールＳｐが生成されている状態を示す。ボイラ給水に含まれる酸化鉄粒子Ｐｉが伝熱管１０４に持ち込まれ、溶解・再析出を経て伝熱管１０４の内面に付着し成長してパウダスケールＳｐが形成される。パウダスケールＳｐによって伝熱管１０４の伝熱が阻害され、伝熱管１０４の温度上昇を起こす。図中、矢印ａは給水の流れ方向を示す。

【0027】

図４（Ａ）中の×印は伝熱管１０４の過熱損傷が起きた部位を示している。一般的には、熱負荷が大きい部位で過熱損傷が起こると思われるが、図４（Ａ）を見ると、伝熱管１０４の過熱損傷は必ずしも熱負荷が大きな部位Ｂのみで起こるのではなく、炉底付近や部位Ｂより上方部位でも起こることを示している。これらの過熱損傷は、パウダスケールの生成やスラッジ等の混入、堆積によるものと考えられる。

【0028】

温度計測対象部位において、温度を計測する複数の部位の選定は、過去の事例から適宜に決定する。
図１に示す温度センサ１２は光ファイバを炉壁１０２の外面に配設した例を示す。温度センサとして光ファイバを配設することで、低コストで多数の計測点をもつことができる。従って、炉壁外面に広範囲に亘って連続的に温度分布を計測できる。
他方、温度センサとして例えば熱電対を配設する場合は、コスト面で光ファイバほど多数の計測点を持つことは難しく、計測点の数は限られる。
また、サーモグラフィによる計測は、ボイラ炉壁の外面が保温材で被覆されているため、炉壁外面を直接撮影することができない場合が多い。

【0029】

図３は、一実施形態による高リスク部位予測方法の工程図である。
図３において、第１温度計測ステップＳ１０では、炉壁１０２の外面の温度計測対象部位のうち異なる複数の部位の温度を任意の時刻に計測する。第２温度計測ステップＳ１２では、第１温度計測ステップＳ１０における計測時点から一定時間が経過した後、複数の部位の温度を計測する。
一実施形態では、温度形成部位の選定は、温度計測対象部位を適宜に複数の部位に分割し、分割された部位毎に１つ又は複数の計測点を選ぶようにする。

【0030】

次に、閾値設定ステップＳ１４では、複数の部位の各々において第１温度計測ステップＳ１０で得られた第１温度計測値と第２温度計測ステップＳ１２で得られた第２温度計測値との差分を夫々算出する。そして、得られた各部位の複数の差分から統計的処理によって閾値を設定する。判定ステップＳ１６では、差分が設定された閾値から逸脱した部位を高リスク部位と判定する。

【0031】

このように、炉壁１０２の複数の部位における外壁温度の初期状態からの相対的変位（差分）を、炉壁の複数の部位で相対比較し、この差分から統計的処理によって設定した閾値に基づき、該閾値から過熱損傷しやすい高リスク部位を予測する。従って、パウダスケールの生成やスラッジの堆積などに起因する過熱損傷も含めて、過熱損傷を起こす高リスク部位の予測が可能になる。
高リスク部位を予測した後、高リスク部位と判定された部位の温度を監視し、さらには、抜管によるモニタリングを行う。必要とあれば、高リスク部位と判定された伝熱管の内部を洗浄（水洗浄、酸洗浄等）することで過熱損傷を防止できる。

【0032】

以下、１つの温度計測対象部位の中で、どの位置が温度計測点として適切かを説明する。
図７は、コーダル型熱電対を用いて伝熱管１０４の内外面の温度を計測したときの一定時間後の温度変位を示すグラフである。計測点として、図５に示す４つの計測点；炉内側伝熱管中心Ｔｃ、炉外側伝熱管中心位置Ｔ_１、炉外側溶接部ｗの中心位置Ｔ_２及び炉外側フィン部中心位置Ｔ_３を計測点として選定した。ボイラ炉の運転が熱平衡に達した後の第１温度計測ステップＳ１０における計測点Ｔｃの温度が４５０℃（第１温度計測値）であり、一定時間後、伝熱管１０４の内面にパウダスケールを含むスケールが生成したことで、第２温度計測ステップＳ１２における計測点Ｔｃの温度は５３０℃（第２温度計測値）となった。

【0033】

図７は、計測点Ｔ_１〜Ｔ_３における第１温度計測値と第２温度計測値との差分（温度上昇値）を示し、ラインＬは、温度センサ１２が光ファイバであるときの検知可又は検知不可となる境界を示している。
図８は、伝熱管１０４の内面に付着したパウダスケールＳｐを含むスケールＳの付着範囲を示し、数値はスケールＳの厚さを示している。
図７から、計測点Ｔ_３及び計測点Ｔ_２の順に感度良く差分を検知できることがわかる。従って、炉外側伝熱管の計測点として、フィン部１０８を選択することが好ましい。

【0034】

一実施形態では、図３に示すように、閾値設定ステップＳ１４において、複数の部位で算出された差分の平均値を算出する平均値算出ステップＳ１８を行う。そして、閾値設定ステップＳ１４において、該平均値より一定値だけ高い温度を閾値とする。
このように、各部位で算出された差分の平均値から閾値を設定するので、複数の部位の相対的変位を客観的に比較でき、これによって、予測の確率を高めることができる。

【0035】

複数の部位において夫々算出された複数の温度計測値の差分は正規分布を形成すると考えられる。一実施形態では、複数の差分の平均値をμとし、差分の標準偏差をσとし、閾値設定ステップＳ１４において閾値は平均値μに標準偏差をσ加算した温度（μ＋σ）とする。そして、判定ステップＳ１６において、差分がこの閾値を越えた部位を高リスク部位と判定する。
このように、閾値を上記温度（μ＋σ）とすることで、高リスク部位の見逃しを少なくでき、かつ高リスク部位予測の確率を高くすることができる。

【0036】

上記実施形態において、閾値は平均値μに標準偏差σの２倍を加算した温度（μ＋２σ）としてもよい。正規分布から閾値が上記温度（μ＋２σ）の範囲にない部位は全体の４％に相当するため、高い確率で高リスク部位を判定できる。
一実施形態では、閾値は平均値μに標準偏差σの１．５倍を加算した温度（μ＋１．５σ）としてもよい。

【0037】

一実施形態では、図５に示すように、炉壁１０２は複数の伝熱管１０４と隣接する伝熱管１０４の間に介在するフィン部１０８とを含み、第１温度計測ステップＳ１０及び第２温度計測ステップＳ１２において、フィン部１０８の外面の温度を計測する。
図７に示すように、ボイラ炉壁内面側の伝熱管１０４の温度変化はボイラ炉壁外面のうちフィン部外面の温度に最も顕著に現れることがわかる。そのため、温度計測対象となる複数の部位においてフィン部外面の温度を計測することで、ボイラ炉壁内面側の伝熱管１０４の温度推移を感度良く把握でき、この温度推移に基づいて、高リスク部位の選定の確率を高めることができる。

【0038】

一実施形態では、閾値設定ステップＳ１４において、閾値は、温度計測対象部位ごとに異なる温度に設定される。
温度計測対象部位のうち、例えば、伝熱管１０４を流れる蒸気の温度が高い部位（例えば、ボイラ炉内の蒸気流の下流側部位、即ち、上方部位と考えられる。）では、他の部位より絶対温度が高くなり、熱負荷が大きい部位（例えば、部位Ｂが相当する。）では他の部位より温度上昇値が大きくなる。そこで、かかる部位では高リスク部位と判定される頻度が高くなるように閾値を設定する。これによって、リスク予測確率を高めることができる。
例えば、蒸気温度（実測値又は計画値）及び熱負荷（計画値）の夫々に比例する係数を乗算することで重み付けする。

【0039】

一実施形態では、第１温度計測ステップＳ１０をボイラ炉１００が熱平衡に達した後で行う。ボイラ炉１００が熱平衡に達してない時、伝熱管１０４の温度は過熱損傷の指標とはならないので、ボイラ炉１００が熱平衡に達した後、第１温度計測ステップＳ１０を行うことで、高リスク部位を正確に選定できる。

【0040】

一実施形態では、計測対象となった複数の部位の各々において、熱平衡に達する時と差分との相関関係を予め求めておき、熱平衡に達する時の差分の値を設定しておく。そして、複数の部位の各々において、差分が予め設定された値を下回った時、ボイラ炉が熱平衡に達したと判定する。
これによって、熱平衡に達する時を容易かつ正確に把握できる。
なお、計測対象となった複数の部位の大部分において、差分が予め設定された値を下回ったとき、ボイラ炉が熱平衡に達したと判定するようにしてもよい。

【0041】

一実施形態では、熱平衡に達する時と第１温度計測値との相関関係を予め求めておき、熱平衡に達する時の第１温度計測値を設定しておく。そして、計測対象となった複数の部位の各々で、第１温度計測値が予め設定された値になったとき、ボイラ炉が熱平衡に達したと判定する。
このように、第１温度計測値がこの設定値になった時熱平衡に達したと判定することで、熱平衡に達する時を容易かつ正確に把握できる。
なお、計測対象となった複数の部位の大部分において、第１温度計測値が予め設定された値になった時、ボイラ炉が熱平衡に達したと判定するようにしてもよい。

【0042】

一実施形態では、図３に示すように、判定ステップＳ１６で高リスク部位の存在が確認されたとき、ボイラ炉の運転を停止させ、伝熱管１０４の内部を洗浄する洗浄ステップＳ２０をさらに備える。
これによって、運転再開後、伝熱管の温度を低減でき、過熱損傷を未然に防止できる。

【0043】

一実施形態では、温度計測対象部位が広範囲に亘るとき、炉壁外面に光ファイバを配置密度を比較的疎にして配置して温度を計測し、高リスク部位のおそれがある部位を判定する。その後、高リスク部位のおそれがある部位に対して熱電対を配置して温度変位を監視するようにする。
これによって、計測対象範囲が炉壁面の広範囲に亘るときでも、低コストでかつ作業負荷を低減できる。

【産業上の利用可能性】

【0044】

少なくとも一実施形態によれば、パウダスケールなどに起因した過熱損傷リスクを含めて、ボイラ炉壁に設けられた伝熱管の過熱損傷しやすい高リスク部位を予測可能になる。

【符号の説明】

【0045】

１０ 高リスク部位予測装置
１２ 温度センサ
１４ 予測部
１６ 差分算出部
１８ 閾値設定部
２０ 判定部
１００ ボイラ炉
１０２ 炉壁
１０４ 伝熱管
１０６ バーナ
１０８ フィン部
Ｆｉ 炉内側
Ｆｏ 炉外側
Ｐｉ 酸化鉄粒子
Ｓ スケール
Ｓｐ パウダスケール
ｗ 溶接部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】