特許 7119898 ボイラの化学洗浄方法

(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】

(24)【登録日】2022-08-08

(45)【発行日】2022-08-17

(54)【発明の名称】ボイラの化学洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   F28G 9/00 20060101AFI20220809BHJP

   F22B 37/52 20060101ALI20220809BHJP

【ＦＩ】

F28G9/00 L

F22B37/52 A

F28G9/00 Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018201020

(22)【出願日】2018-10-25

(65)【公開番号】P2020067240

(43)【公開日】2020-04-30

【審査請求日】2021-08-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(73)【特許権者】

【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】田鹿 元昭

(72)【発明者】

【氏名】木田 昇

(72)【発明者】

【氏名】木村 隆信

(72)【発明者】

【氏名】清滝 一宏

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１３９８３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭６０－０９１９０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－０８０１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５７２１８８８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１３－１７０７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－０２３０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３０１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１１６８０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｇ ９／００

Ｆ２２Ｂ ３７／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

給水管によって給水が導入される節炭器と、該節炭器からの水が導入される壁管を有する火炉と、該壁管が連なる気水分離器と、気水分離器からの蒸気を過熱する過熱器と、気水分離器からの水を受け入れるドレンタンクと、該ドレンタンク内の水を前記給水管に循環させる配管とを有するボイラを化学洗浄する方法であって、該気水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄する方法において、
過熱ラインには水を封入せずに気水分離器出口の連絡管に伸縮可能なバルーンを挿入して膨らませ、気水分離器と過熱ラインの気相を分離し、気水分離器及びそれよりも火炉側に洗浄薬液を循環させることを特徴とするボイラの化学洗浄方法。

【請求項2】

前記洗浄薬液の循環を開始するときの、主蒸気管および主蒸気管に設けられた主塞止弁の温度が１００℃よりも高いことを特徴とする請求項１のボイラの化学洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はボイラの化学洗浄方法に係り、特に気水分離器やそれよりも火炉側を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４に示す。バーナ１５１により火炉１５２で燃料を燃焼させることにより発生した蒸気は、蒸気ドラム１５３、飽和蒸気管１５４、過熱器１５５、主蒸気管１５６、主塞止弁１５６ａを通って高圧タービン１５７に供給される。そして、高圧タービン１５７で仕事をした蒸気は、低温再熱蒸気管１５８を通って再熱器１５９に送られて加熱され、高温再熱蒸気管１６０を通って中圧タービン１６１及び低圧タービン１６２に供給されて仕事を行う。また、低圧タービン１６２で仕事をした蒸気は復水器１６３で復水された後、脱気管１６４、ボイラ給水ポンプ１６５を通って再び火炉１５２に戻される。

【0003】

なお、主蒸気管１５６にはドレン弁を有したドレン管１５６ｂが接続されている。

【0004】

このような火力発電ボイラの主蒸気管において、主蒸気管の切断部と主蒸気塞止弁で化学洗浄液を循環する仮設配管を取り付け、ポリアミノカルボン酸等を含んだ洗浄薬液を循環させて化学洗浄する方法が知られている（特許文献１）。

【0005】

ボイラの気水分離器及びそれよりも火炉側のみを化学洗浄する場合、洗浄時の液温が８０～９８℃程度と高温であり、過熱器側へ洗浄薬液成分を含んだベーパーや飛沫が流入することを防止するために、後述の図２に示すように、過熱器（非洗浄部）及び主蒸気管にヒドラジンやアンモニアを添加した純水（イオン交換水）を水張りし、その後、気水分離器及び火炉側を薬液洗浄することが行われている。

【0006】

過熱器（非洗浄部）への水張り方法は、非洗浄部の末端部である主蒸気管ドレン管等を切断して仮設配管を取り付け、仮設ポンプ等により主蒸気管→最終過熱器→２次過熱器→１次過熱器を通り、洗浄部との境界線である気水分離器まで水張りを行う。

【0007】

過熱器及び主蒸気管に水張りを行う場合、主蒸気管の管材温度や主塞止弁の温度が２００℃以下、特に１００℃以下となるまで降温させてから水張りを行う理由は、管材温度が２００℃超のときに水張りを行うと、管材と水蒸気酸化スケールの熱収縮率の違いにより水蒸気酸化スケールが剥離し、後日のボイラ立上げ以降に蒸気系下流にあるタービンを摩耗させたり、高温の主塞止弁が急冷され材料に悪影響が生じる恐れがあるからである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開昭６４－２３０９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記のように、気水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄するに際し、過熱器及び主蒸気管に水張りを行う場合、主蒸気管や主塞止弁の温度が２００℃以下、特に１００℃以下に冷却するまで待機する必要があるため、洗浄工期が長くなっていた。

【0010】

本発明は、ボイラの気水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄する場合の工期を従来よりも短縮することができるボイラの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】

【0011】

本発明のボイラの化学洗浄方法は、給水管によって給水が導入される節炭器と、該節炭器からの水が導入される壁管を有する火炉と、該壁管が連なる気水分離器と、気水分離器からの蒸気を過熱する過熱器と、気水分離器からの水を受け入れるドレンタンクと、該ドレンタンク内の水を前記給水管に循環させる配管とを有するボイラを化学洗浄する方法であって、該気水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄する方法において、過熱ラインには水を封入せずに気水分離器出口の連絡管に伸縮可能なバルーンを挿入して膨らませ、気水分離器と過熱ラインの気相を分離し、気水分離器及びそれよりも火炉側に洗浄薬液を循環させることを特徴とするものである。

【0012】

本発明の一態様では、前記過熱ラインの最上流部の連絡管に伸縮可能なバルーンを挿入し、空気または不活性ガスで膨らませて連絡管を封止し、連絡管を経由して過熱ラインに化学洗浄中の高温の薬品蒸発分（ベーパー）が流入するのを防止する。

【0013】

本発明の一態様では、前記過熱ラインの最上流部には複数の連絡管を備えており、前記バルーンを各連絡管に挿入して封止する。

【0014】

本発明では、前記洗浄薬液の循環を開始するときに、前記主蒸気管および前記主蒸気管に設けられた主塞止弁の温度が１００℃よりも高いことが望ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明のボイラの化学洗浄方法では、過熱ラインの最上流部に空気又は不活性ガスを供給しながら、気水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄するので、主蒸気管や主塞止弁の温度が２００℃以下、特に１００℃以下に降温するまで待機することなく化学洗浄を開始することができ、洗浄工期を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施の形態に係るボイラの化学洗浄方法を説明するブロック図である。

【図2】従来例に係るボイラの化学洗浄方法を説明するブロック図である。

【図3】ボイラの断面図である。

【図4】ボイラ装置の系統図である。

【図5】連絡管及びバルーンを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の実施の形態に係る洗浄方法を適用可能なボイラの一例を図３に示す。また、該ボイラの給水系統図を図１に示す。

【0018】

このボイラは、火炉９と、下流側排ガス流路（後部煙道）と、火炉９の上部と下流側排ガス流路とを接続する上流側排ガス流路を備えている。

【0019】

火炉９の下部に設けられた複数のバーナ８０から発生した高温の燃焼ガスは、火炉９内を上昇する。燃焼ガスは上流側排ガス流路および下流側排ガス流路を通って、流路出口９３から排ガスとしてボイラ外部に排出される。火炉９内には水冷壁下部周壁管１０と上部水冷壁管１２とノーズ壁管１０５が設けられている。水冷壁下部周壁管１０は、本実施形態においては、炉９内を螺旋状に火炉９下部から上方に伸びている。複数の管からなっている上部水冷壁管１２は、それぞれが火炉９内を垂直に火炉９上部に向かって伸びている。ノーズ管１０５も複数の管からなっている。

【0020】

後部煙道は複数の管からなる後部伝熱壁３３などによって画定されている。後部煙道は排ガスの流れに沿って伸びる分割壁１２０によって、２つのガス流路に分割されている。分割壁１２０も複数の管よりなる。

【0021】

後部煙道の一方の分割ガス流路には再熱器７１が配設されていて、他方の分割ガス流路には一次過熱器４０と節炭器２とが配設されている。また、必要に応じて分割ガス流路に蒸発器を設けても良い。

【0022】

後部煙道は複数の管からなる天井壁３０と側壁などによって画定されている。上流側排ガス流路には二次過熱器５０および三次過熱器６０が配設されている。さらに四次過熱器が設置されてもよい。

【0023】

次に、このボイラの給水系について説明する。ボイラへの給水は、まず、高圧給水加熱器１ｈ（図１）及び給水弁１ａを有した給水管１から節炭器２に供給される。節炭器２では節炭器入口管寄せ１００から供給された水が、節炭器２内を通る間に排ガス流から熱吸収を行った後、節炭器出口管寄せ１０１から水冷壁下降管３に供給される。水冷壁下降管３を経た水は、水冷壁下部管寄せ１０３に分配され、火炉９を螺旋状に囲む水冷壁下部周壁管１０を火炉９内の熱を吸収しながら上昇する。水は飽和温度近くまで加熱される。

【0024】

水冷壁下部周壁管１０を昇り詰めた高温水は、火炉９中間流体混合管寄せ１１に流入して、ここで、その温度が均一化された後、火炉９の上部に設けられた上部水冷壁管１２またはノーズ壁管１０５を上昇する間に火炉９内の熱を吸収し、液相の高温水と気相の蒸気の混合流体となる。この混合流体は、水冷壁上部管寄せ１０４またはノーズ壁管寄せ１０６から火炉９上部流体混合管寄せ１３に流入して、流体温度の均一化が行われ、さらに、ボイラの缶前部上方に設けた気水分離器２０に流入し、蒸気と水に分離される。このうち分離された水は、ドレンタンク２１からボイラ循環ポンプ２４及び弁２３，２５を有した循環配管２２を介して、再度、給水管１に循環される。また、気水分離器２０で分離された蒸気は、天井壁入口管寄せ１０７に供給される。

【0025】

前記天井壁入口管寄せ１０７に供給された蒸気は、火炉９の上部から下流側排ガス流路上部に亙って設けられた天井壁３０を構成する天井壁管を経て、天井壁出口管寄せ１０８に至る間に、熱吸収により加熱されて飽和蒸気になる。

【0026】

天井壁出口管寄せ１０８に集まった飽和蒸気は、後部伝熱壁下降管３１、後部伝熱壁入口連絡管１０９を経て、後部伝熱壁入口管寄せ１１０に分配され、さらに後部伝熱壁３３で加熱された後、後部伝熱壁出口管寄せ１１１および後部伝熱壁出口連絡管１１２を介して、または後部伝熱壁３３から後部伝熱壁後壁出口管寄せ３４に集まる。

【0027】

後部伝熱壁後壁出口管寄せ３４に集まった飽和蒸気は、一次過熱器連絡管３５を介して、後部煙道内に設置された一次過熱器４０に流入し、その後、火炉９上部に設けた二次過熱器５０及び三次過熱器（この実施の形態では最終過熱器）６０を順に経て過熱された後、主蒸気管６１及び主塞止弁６２を介して高圧タービンに送られる。

【0028】

高圧蒸気タービンで仕事をした排気蒸気は、図示していない低温再熱蒸気管により、後部煙道に設置された再熱器７１に導かれ、所定の温度の再熱蒸気温度に加熱された後、中圧タービンに送られる。後部煙道の出口にはガス分配ダンパ９０が設けられ、通過するガス流量を調整することにより、再熱器７１での全熱吸収量が調整され、所定の再熱蒸気温度に制御できる。

【0029】

このボイラの気水分離器２０及びそれよりも上流側を化学洗浄するに際しての一態様では、ボイラの運転を停止した後、図１にも示すように、循環配管２２のうち循環ポンプ２４及び弁２３、２５を迂回するように仮設配管２６を設け、仮設配管２６に仮設循環ポンプ２７を設ける。仮設配管２６は、給水配管１のうち給水弁１ａよりも節炭器２側に接続されている。化学洗浄時に再循環ポンプ２４が起動可能な場合は、仮設再循環ポンプ２７を設けずに再循環ポンプ２４だけで化学洗浄することもできる。

【0030】

また、連絡管４４に伸縮性のバルーン４５を検査穴等を利用して挿入し、空気または不活性ガスで膨らませる。バルーン材質としては繊維補強材入りのゴム製などが例示される。

【0031】

気水分離器２０に仮設の洗浄薬液供給管を介して薬液タンク（図示略）から薬液を供給可能とする。

【0032】

また、主塞止弁６２よりも上流側の主蒸気管６１のドレン管に、弁６３を有した洗浄水（純水などの清水）の仮設供給管６４を接続する。さらに、仮設配管２６又は給水弁１ａよりも下流側の給水管１に弁１ｂを有した仮設排水管１ｃを接続する。

【0033】

ボイラの運転停止後、気水分離器出口の連絡管４４の温度が２００℃以下、特に１００℃以下程度まで降温した後、図５のように連絡管４４に伸縮性バルーン４５を挿入して膨らませる。この時、主蒸気管６１または主塞止弁６２は２００℃よりも高温となっている。

【0034】

次いで、弁１ａ，２３，２５及び排水管１ｃの弁１ｂを閉とし、気水分離器２０に洗浄薬液を添加した後、仮設循環ポンプ２７を作動させる。そうすると、図１の通り、気水分離器２０内の洗浄液は、ドレンタンク２１、仮設配管２６、給水管１、節炭器２、火炉９の周壁管１０及び上部水冷管壁１２又はノーズ壁管１０５、管寄せ１０４又は１０６、管寄せ１３を介して気水分離器２０に循環され、この間の気水分離器２０、ドレンタンク２１、節炭器２、壁管１０，１２，１０５及び各管寄せが化学洗浄される。

【0035】

所定時間この化学洗浄を継続する間に、主蒸気管６１や主塞止弁６２の温度が２００℃以下、特に１００℃以下となる。そこで、仮設循環ポンプ２７を停止し、主塞止弁６２を閉とし、気水分離器出口連絡管４４内のバルーン４５を取り外した後、主蒸気管６１に供給管６４から洗浄水（清水）を供給し、過熱器管６０、５０、４０、壁管３３、天井壁３０を介して洗浄水を気水分離器２０に逆流させて蒸気系統を水洗しても良い。気水分離器２０に逆流してきた洗浄水の一部は、気水分離器２０からドレンタンク２１を経て排水管１ｃへ流出する。また、気水分離器２０に逆流した洗浄水の残部は、火炉９の壁管１２、１０、ノーズ壁管１０５、管寄せ１０３、下降管３、節炭器２、給水管１を介して排水管１ｃから流出する。

【0036】

系内に残留していた洗浄薬液の押出しが終了した後は、防錆及びブローを行った後、仮設配管を撤去し、通常の水洗及び起動操作を行ってボイラの運転を再開する。

【0037】

この洗浄方法によると、主蒸気管６１や主塞止弁６２が１００℃以下となる前に、気水分離器２０、ドレンタンク２１、火炉９の壁管、節炭器２などの化学洗浄を開始することができ、その分だけ工期短縮が可能である。

【0038】

以上、本発明のボイラの化学洗浄方法について図１に示す実施形態に基づいて、説明してきたが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態のボイラに適用可能であることはいうまでもない。例えば、ノーズ壁管１０５はなくてもよいし、水冷壁下部周壁管１０は炉９内を略垂直状に火炉９下部から上方に伸びる形態であってもよい。

【0039】

［比較例］
図２は、図１のボイラに従来例の洗浄方法を適用した場合を示している。この従来方法では、主蒸気管６１や主塞止弁６２が１００℃以下まで降温した後、過熱器４０，５０，６０（非洗浄部）及び主蒸気管６１にヒドラジンやアンモニアを添加した純水（イオン交換水）を水張りし、その後、気水分離器２０、火炉９の蒸発管、節炭器２等を薬液洗浄する。

【0040】

過熱器４０，５０，６０（非洗浄部）への水張り方法は、仮設ポンプ６４ａ及び仮設供給管６４により主蒸気管６１→最終過熱器６０→２次過熱器５０→１次過熱器４０を通り、洗浄部との境界線である気水分離器２０まで水張りを行う。

【0041】

この場合には、主蒸気管６１や主塞止弁６２が２００℃以下、特に１００℃以下まで降温するまで水張りができず、従って化学洗浄もそれ以降にならなければ行うことができない。

【符号の説明】

【0042】

１ 給水管
２ 節炭器
９ 火炉
２０ 気水分離器
２０ａ 気水分離器空気抜き
２１ ドレンタンク
２４ 再循環ポンプ
２７ 仮設再循環ポンプ
４０，５０，６０ 過熱器
４２ 仮設水位計
４４ 連絡管
４５ バルーン
６１ 主蒸気管
６２ 主塞止弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】