特開 2024-151126 主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151126

(43)【公開日】2024-10-24

(54)【発明の名称】主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   F22B 37/52 20060101AFI20241017BHJP

   F16L 55/18 20060101ALI20241017BHJP

【ＦＩ】

F22B37/52 B

F16L55/18 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023064272

(22)【出願日】2023-04-11

(71)【出願人】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】財津 昭則

(72)【発明者】

【氏名】木村 隆信

(57)【要約】

【課題】厚肉の主蒸気管又は再熱蒸気管を切断したり穴あけにより洗浄用座を設けたりすることなく、主蒸気管又は再熱蒸気管を効率よく十分に主蒸気管又は再熱蒸気管を洗浄することができる化学洗浄方法を提供する。
【解決手段】過熱器又は再熱器に連通する主蒸気管又は再熱蒸気管内を化学洗浄液を用いて化学洗浄する方法において、過熱器又は再熱器の出口管寄近傍において、過熱器又は再熱器を切断し、該出口管寄に連なる切断残り部分に対し仮設循環配管の一端を接続し、 該主蒸気管又は再熱蒸気管の蒸気止弁に通液用部材を設置し、該通液用部材に前記仮設循環配管の他端を接続し、該仮設循環配管に仮設循環ポンプを設置し、洗浄液を主蒸気管又は再熱蒸気管に循環させて主蒸気管又は再熱蒸気管を洗浄することを特徴とする主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

過熱器又は再熱器に連通する主蒸気管又は再熱蒸気管内を化学洗浄液を用いて化学洗浄する方法において、
過熱器又は再熱器の出口管寄近傍において、過熱器又は再熱器を切断し、該出口管寄に連なる切断残り部分に対し仮設循環配管の一端を接続し、
該主蒸気管又は再熱蒸気管の蒸気止弁に通液用部材を設置し、該通液用部材に前記仮設循環配管の他端を接続し、
該仮設循環配管に仮設循環ポンプを設置し、洗浄液を主蒸気管又は再熱蒸気管に循環させて主蒸気管又は再熱蒸気管を洗浄することを特徴とする主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法。

【請求項2】

前記通液用部材はシールプラグである請求項１の主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法。

【請求項3】

前記シールプラグは、前記蒸気止弁の内部に固定される部品であって、
第１の固定手段によって前記蒸気止弁内に固定される第１の洗浄管と、第２の洗浄管を含んでＴ字状を成すとともに第２の固定手段によって前記蒸気止弁内に固定されるＴ管と、該Ｔ管と前記第１の洗浄管とを連結する連結手段によって構成され、
前記第２の固定手段は、前記蒸気止弁内にマグネットによって固定されるベースプレートと、前記Ｔ管に螺合挿通されたボルトを含んで構成され、該ボルトの端部を前記蒸気止弁内に固定されたベースプレートに押し付けることによって前記Ｔ管を前記蒸気止弁内に固定するシールプラグである、
請求項２の主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法。

【請求項4】

前記洗浄液の循環による洗浄を終了した後、水洗水を前記主蒸気管又は再熱蒸気管内に供給して水洗する水洗工程を行い、
該水洗工程後、切断された過熱器又は再熱器を前記切断残り部分に溶接することを特徴とする請求項１～３のいずれかの主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、火力発電ボイラ等の主蒸気管又は再熱蒸気管の内面を、化学洗浄液を用いて化学洗浄する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

火力発電ボイラの蒸気系の一例を図５に示す。図５において、バーナ１により火炉２で燃料を燃焼させることにより発生した蒸気は、汽水分離器３、ボイラ蒸気連絡管４、過熱器５、主蒸気管６を通って高圧タービン７に供給される。そして、高圧タービン７で仕事をした蒸気は、低温再熱蒸気管８を通って再熱器９に送られて加熱され、高温再熱蒸気管１０を通って中圧タービン１１及び低圧タービン１２に供給されて仕事を行う。低圧タービン１２で仕事をした蒸気は復水器１３で復水された後、脱気管１４、ボイラ給水ポンプ１５を通って再び火炉２に戻される。

【0003】

主蒸気管６には、高圧蒸気タービン７への過熱蒸気の供給をＯＮ／ＯＦＦするための主蒸気止弁６Ｖが設けられている。高温再熱蒸気管１０には、中圧蒸気タービン１１への過熱蒸気の供給を制御するための再熱蒸気止弁１０Ｖが設けられている。

【0004】

このような火力発電ボイラの蒸気系において、主蒸気管６又は再熱蒸気管１０の内面には、長年の運転に伴って水蒸気酸化スケールが成長し、ある厚さになると一部が剥離・飛散してタービン損傷等のトラブルの原因となる。そのため、これらのスケールを化学洗浄により溶解除去することが行われている。

【0005】

主蒸気管や再熱蒸気管の上流には過熱器や再熱器があるが、この過熱器や再熱器には、洗浄液を流入させることは避けられなければならない。その理由は、過熱器や再熱器は水平部やＵ字部を有しており、これらの水平部やＵ字部からは洗浄液の排出が困難であることや、未溶解スラッジがＵ字部に堆積し排出出来ないためである。

【0006】

従来、主蒸気管や再熱蒸気管の化学洗浄方法としては、過熱器管又は再熱器管（以下「非洗浄域」という）に化学洗浄液が流入してその健全性を損ねることを避けるため、主蒸気管を切断し、仮設配管を接続して主蒸気管のみに化学洗浄液を通液する方法がある（特開昭６４－２３０９６号公報、特許文献１）。

【0007】

しかしながら、このような従来の化学洗浄方法では、口径が大きく管肉厚が厚い主蒸気管や再熱蒸気管を化学洗浄に先立ち切断し、また、洗浄後にはこれを復旧する工事を行うため、この切断・復旧に多大な労力と費用及び工期を必要とする。

【0008】

特開２００４－２７８８６１（特許文献２）には、大口径で厚肉の主蒸気管又は再熱蒸気管を切断することなく、非洗浄域への化学洗浄液の流入を防止して機器の健全性を確保しつつ、安価に且つ効率的に洗浄を行うことができる主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法として、過熱器管又は再熱器管に連通する主蒸気管又は再熱蒸気管内を化学洗浄液を用いて化学洗浄する方法において、前記主蒸気管又は再熱蒸気管の蒸気流通方向最上流側に位置する上下方向配管の上部に洗浄用座をあけ、該洗浄用座に液面計を取り付ける工程と、前記洗浄用座から前記主蒸気管又は再熱蒸気管内に化学洗浄液を供給する工程とを含み、前記液面計によって前記主蒸気管又は再熱蒸気管内の化学洗浄液の液位を監視し、前記過熱器管又は再熱器管への化学洗浄液の流入を防止する方法が記載されている。

【0009】

洗浄用座を用いた化学洗浄方法は特開２０１３－１７０７６２（特許文献３）にも記載されている。

【0010】

この特許文献２，３の方法では、厚肉の主蒸気管又は再熱蒸気管に洗浄用座をあける必要がある。また、洗浄終了後には、洗浄座を溶接により閉塞する作業が必要である。

【0011】

ところで、蒸気管には過熱蒸気のタービンへの供給を制御するための主蒸気止弁（ＭＳＶ）や再熱蒸気止弁（ＲＳＶ）等の蒸気止弁が設けられており、これらの蒸気止弁にはシール部材としてシールリングが使用されている。このシールリングは、蒸気管の化学洗浄に際して使用される化学洗浄液との接触を避ける必要がある部品である。このため、従来、蒸気管の化学洗浄に際しては、蒸気止弁からシールリングを一旦取り外し、仮設の閉止板（仮設治具）を取り付け、蒸気止弁の上蓋には循環用のノズルを取り付けた仮設弁蓋を取り付け、蒸気タービン入口にはヘキサプラグを挿入し、化学洗浄中に仮設の閉止板からリークする洗浄液は蒸気止弁を抜いた箇所に設置したドレン回収ポッド（仮設ドレンポッド）で回収するようにしてから、洗浄を行い、洗浄が終了した後に、仮設の閉止板、仮設弁蓋、ヘキサプラグ、ドレン回収ポッドを取り外し、シールリングを蒸気止弁に再度組み込んで復旧するという作業を行っていた。

【0012】

特開２００９－２２９０１７（特許文献４）には、蒸気止弁からシールリングを取り外すことなく、低コストで蒸気管を洗浄することができるシールプラグが記載されている。

【0013】

図６は、このシールプラグの一部破断側面図である。このシールプラグ２０は、第１の洗浄管である出口管２１とＴ管２２とを連結手段であるユニオン継手２３によって連結することによって構成されている。

【0014】

上記出口管２１の端部外周には、当該出口管２１を主蒸気止弁６Ｖの内部に固定するための第１の固定手段２４が設けられている。この第１の固定手段２４は、出口管２１の端部外周に挿通保持されたリング状のゴム等の弾性体２５と、出口管２１の端部外周に摺動可能に挿通保持されて前記弾性体２５を両側から挟持するリング状の金属プレート２６，２７と、これらの金属プレート２６，２７と前記弾性体２５を貫通する複数のボルト２８と、ボルト２８の端部に螺合する長尺のナット２９によって構成されている。

【0015】

又、前記Ｔ管２２は、前記出口管２１に対して直角方向に向いた第２の洗浄管である入口管２２Ａと前記出口管２２Ａと同方向に向いた水平管２２ＢとでＴ字状を成しており、水平管２２Ｂの一端は前記ユニオン継手２３によって出口管２１に連結される。又、Ｔ管２２の水平管２２Ｂの他端には、当該Ｔ管２２を主蒸気止弁４の内部に固定するための第２の固定手段３０が設けられている。

【0016】

上記第２の固定手段３０は、図７の通り、主蒸気止弁６Ｖの内部にマグネット３１によって固定されるベースプレート３２と、Ｔ管２２の水平管２２Ｂの端部に結着された円板状のフランジ３３に進退可能に螺合挿通する複数のボルト３４を含んで構成されており、各ボルト３４の先端には傾動可能なレベリングフット３５がそれぞれ取り付けられている。又、前記ベースプレート３２の中心にはボルト３６とナット３７によって前記マグネット３１が取り付けられており、ベースプレート３２の外周部には複数のボルト３８が進退可能に螺合挿通している。そして、各ボルト３８の先端には傾動可能なレベリングフット３９がそれぞれ取り付けられている。

【0017】

以上のように構成されたシールプラグ２０は、主蒸気管６の洗浄に際して図７，８に示すように主蒸気止弁６Ｖの内部に挿入固定され、その出口管２１に主蒸気管６が接続され、Ｔ管２２の入口管２２Ａに洗浄配管が接続される。主蒸気管６と洗浄配管とで構成される循環経路に洗浄液を循環させ、主蒸気管６の内面に形成された水蒸気酸化スケールを洗浄液によって溶解除去する。この場合、主蒸気止弁６Ｖの内部においては、図７に矢印にて示すように、洗浄液はシールプラグ２０を通過して流れ、主蒸気止弁６Ｖの内部に組み付けられたシールリングＳＲに接触することがない。

【0018】

従って、主蒸気管６の洗浄に際して主蒸気止弁６Ｖからシールリングを取り外す必要がなく、シールリングを取り付けたまま主蒸気管６の洗浄を行うことができる。図７の符号６ａ、６ｂは主蒸気止弁６Ｖの開口部、６は内周面を示す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0019】

【特許文献1】特開昭６４－２３０９６号公報

【特許文献2】特開２００４－２７８８６１号公報

【特許文献3】特開２０１３－１７０７６２号公報

【特許文献4】特開２００９－２２９０１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

本発明は、厚肉の主蒸気管又は再熱蒸気管を切断したり穴あけにより洗浄用座を設けたりすることなく、主蒸気管又は再熱蒸気管を効率よく十分に主蒸気管又は再熱蒸気管を洗浄することができる化学洗浄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】

【0021】

本発明の主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法は、過熱器又は再熱器に連通する主蒸気管又は再熱蒸気管内を化学洗浄液を用いて化学洗浄する方法において、過熱器又は再熱器の出口管寄近傍において、過熱器又は再熱器を切断し、該出口管寄に連なる切断残り部分に対し仮設循環配管の一端を接続し、該主蒸気管又は再熱蒸気管の蒸気止弁に通液用部材を設置し、該通液用部材に前記仮設循環配管の他端を接続し、該仮設循環配管に仮設循環ポンプを設置し、洗浄液を主蒸気管又は再熱蒸気管に循環させて主蒸気管又は再熱蒸気管を洗浄する。

【0022】

本発明の一態様では、前記通液用部材はシールプラグである。このシールプラグは、好ましくは、前記蒸気止弁の内部に固定される部品であって、第１の固定手段によって前記蒸気止弁内に固定される第１の洗浄管と、第２の洗浄管を含んでＴ字状を成すとともに第２の固定手段によって前記蒸気止弁内に固定されるＴ管と、該Ｔ管と前記第１の洗浄管とを連結する連結手段によって構成され、前記第２の固定手段は、前記蒸気止弁内にマグネットによって固定されるベースプレートと、前記Ｔ管に螺合挿通されたボルトを含んで構成され、該ボルトの端部を前記蒸気止弁内に固定されたベースプレートに押し付けることによって前記Ｔ管を前記蒸気止弁内に固定するシールプラグである。

【0023】

本発明の一態様では、前記洗浄液の循環による洗浄を終了した後、水洗水を前記主蒸気管又は再熱蒸気管内に供給して水洗する水洗工程を行い、該水洗工程後、切断された過熱器又は再熱器を前記切断残り部分に溶接する。

【0024】

なお、本発明において、化学洗浄液としては、洗浄対象とする管内の汚染物の洗浄性に優れたものを用いることができ、例えば、主蒸気管を対象とする場合は、洗浄対象物が酸化鉄を主体とするいわゆる水蒸気酸化スケールであるため、クエン酸、グリコール酸、ギ酸、又はこれらの混合物、エチレンジアミン四酢酸等のキレート剤、クエン酸アンモニウム等を用いるのが一般的である。化学洗浄液は、予め所定の濃度に調整したものを準備しても良いが、高濃度の薬液を調製しておき、使用時に水で所定濃度になるように希釈して用いるのが一般的である。

【発明の効果】

【0025】

本発明の主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法では、厚肉の主蒸気管又は再熱蒸気管を切断したり穴あけ加工したりすることなく主蒸気管又は再熱蒸気管を十分に化学洗浄することができる。

【0026】

本発明によると、主蒸気管又は再熱蒸気管だけでなく、スケール付着により洗浄必要性があるものの洗浄工事の制約等により、従来は非洗浄部とされた出口管寄も、その水平部も含めて洗浄（スケール除去）することが可能となる。出口管寄とその水平部は配管の長さにより洗浄配管全体の３０％にも及びこともあり、その部分を洗浄できる効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】実施の形態を説明するための、ボイラの蒸気フロー図である。

【図2】図１の一部の拡大図である。

【図3】過熱器又は再熱器の切断工程の説明図である。

【図4】実施の形態における洗浄工程の説明図である。

【図5】ボイラの蒸気系の系統図である。

【図6】従来例（特許文献４）の説明図である。

【図7】従来例（特許文献４）の説明図である。

【図8】従来例（特許文献４）の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に図面を参照して本発明の主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法の実施の形態を説明する。

【0029】

図１は、本発明による主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法の実施の形態が適用されるボイラの蒸気フローを模式的に示す図、図２は図１の過熱器又は再熱器付近を拡大して示す模式的な正面図である。

【0030】

この実施の形態においては、前記図５と同様に、火炉２で燃料を燃焼させることにより発生した蒸気は、汽水分離器３、ボイラ蒸気連絡管４、過熱器５、主蒸気管６を通って高圧タービン７に供給される。そして、高圧タービン７で仕事をした蒸気は、低温再熱蒸気管８を通って再熱器９に送られて加熱され、高温再熱蒸気管１０を通って中圧タービン１１及び低圧タービン１２に供給されて仕事を行う。低圧タービン１２で仕事をした蒸気は復水され、火炉２に戻される。この実施の形態では、主蒸気管６及び高温再熱蒸気管１０はそれぞれ２本ずつ設けられている。

【0031】

過熱器５又は再熱器９の一端側は入口管寄５ａ又は９ａに接続されており、他端側は出口管寄５ｂ又は９ｂに接続されている。

【0032】

なお、図１，２に示すように、主蒸気管６及び再熱蒸気管１０には、図示のように、略上下方向に延在する部分と、略水平方向に延在する部分とがある。また、過熱器５及び再熱器９にも、略上下方向の部分や略水平方向の部分、あるいはＵ字状の部分が存在する。出口管寄５ｂ又は９ｂの少なくとも一部は、略水平方向に延在している。

【0033】

主蒸気管６及び再熱蒸気管１０には主蒸気止弁６Ｖ、高温再熱蒸気止弁１０Ｖが設けられている。

【0034】

主蒸気管６又は再熱蒸気管１０を化学洗浄するには、図３のように、過熱器５又は再熱器９を出口管寄５ｂ又は９ｂの直近付近で切断する。過熱器５又は再熱器９の出口管寄５ｂ又は９ｂの直近付近は、略上下方向に延在している。主蒸気管６又は再熱蒸気管１０は切断せず、また洗浄座をあけない。

【0035】

また、図４のように、蒸気止弁６Ｖ又は１０Ｖにそれぞれ、通液用部材として、図６～８に示した特許文献４のシールプラグ２０を装着しておく。

【0036】

次いで、出口管寄５ｂ又は９ｂに連なっている過熱器又は再熱器の切断残り部分Ｐに対し、仮設の洗浄配管５１の一端を接続する。洗浄配管５１の他端側は、洗浄配管５２，５３に分岐しており、洗浄配管５２，５３の先端を主蒸気管６又は高温再熱蒸気管１０の蒸気止弁６Ｖ又は１０Ｖのシールプラグ２０のＴ管２２に接続する。

【0037】

洗浄配管５１には仮設循環ポンプ５５が設けられている。また、図示は省略するが、洗浄配管５１には、洗浄液の注液配管と、洗浄座液の排出配管とが接続され、該注液配管及び排出配管にはそれぞれバルブが設けられている。

【0038】

該注液配管から洗浄液を洗浄配管５１へ供給し、出口管寄５ｂ又は９ｂから主蒸気管６又は再熱蒸気管１０を洗浄液で満たした後、ポンプ５５を作動させて洗浄液を循環させ、主蒸気管６又は再熱蒸気管１０を化学洗浄する。

【0039】

化学洗浄後は、洗浄廃液を排出配管から排出する。次いで、注液配管から清浄水を注入し、主蒸気管又は再熱蒸気管を水洗し、水洗排水を排出配管から排出する。

【0040】

その後、洗浄配管５１～５３（循環配管）及び仮設循環ポンプ５５を撤去し、出口管寄５ｂに連なる切断残り部分Ｐに対し過熱器５又は再熱器９を溶接により接合する。過熱器５又は再熱器９は小径であるので、溶接は容易である。また、蒸気止弁６Ｖ又は１０Ｖのシールプラグを撤去し、蒸気止弁６Ｖ又は１０Ｖを復旧させる。

【0041】

このように、この実施の形態によると、主蒸気管６又は再熱蒸気管１０を切断することなく、化学洗浄することができる。また、主蒸気管６又は再熱蒸気管１０だけでなく、スケール付着により洗浄必要性があるものの洗浄工事の制約等により、従来は非洗浄部とされた出口管寄５ｂ又は９ｂも、その水平部も含めて洗浄（スケール除去）することが可能となる。

【0042】

上記実施の形態は、本発明の一例であり、本発明は上記以外の態様とされてもよい。例えば、上記実施の形態では、通液用部材としてシールプラグを用いて作業を行っているが、蒸気止弁からシールリングを一旦取り外し、仮設の閉止板（仮設治具）を取り付け、蒸気止弁の上蓋には循環用のノズルを取り付けた仮設弁蓋を取り付け、この仮設弁蓋に洗浄配管を接続し、蒸気タービン入口にはヘキサプラグを挿入し、化学洗浄中に仮設の閉止板からリークする洗浄液は蒸気止弁を抜いた箇所に設置したドレン回収ポッド（仮設ドレンポッド）で回収するようにしてから、洗浄を行い、洗浄が終了した後に、仮設の閉止板、仮設弁蓋、ヘキサプラグ、ドレン回収ポッドを取り外し、シールリングを蒸気止弁に再度組み込んで復旧するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0043】

２ 火炉
５ 過熱器
５ｂ 出口管寄
６ 主蒸気管
６Ｖ 主蒸気止弁
７ 高圧タービン
９ 再熱器
９ｂ 出口管寄
１０ 高温再熱蒸気管
１０Ｖ 再熱蒸気止弁
１１ 中圧タービン
２０ シールプラグ
２１ シールプラグの出口管
２２ シールプラグのＴ管
５１～５３ 洗浄配管（循環配管）
５５ 仮設循環ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】