特許 7443008 蒸気タービンプラント及び制御装置並びに蒸気タービンプラントの水質管理方法

(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】2024-02-26

(45)【発行日】2024-03-05

(54)【発明の名称】蒸気タービンプラント及び制御装置並びに蒸気タービンプラントの水質管理方法

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/00 20060101AFI20240227BHJP

   F01K 9/00 20060101ALI20240227BHJP

   F22D 11/00 20060101ALI20240227BHJP

【ＦＩ】

F01D25/00 Q

F01K9/00 G

F22D11/00 G

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019174104

(22)【出願日】2019-09-25

(65)【公開番号】P2021050660

(43)【公開日】2021-04-01

【審査請求日】2022-06-01

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】濱崎 彰弘

(72)【発明者】

【氏名】木戸 遥

(72)【発明者】

【氏名】中本 充

(72)【発明者】

【氏名】椿▲崎▼ 仙市

【審査官】中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０６１４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３１９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１８０８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３８８４００７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｋ ９／００

Ｃ０２Ｆ １／６６

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ２２Ｂ ３７／５６

Ｆ２２Ｄ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸気タービンプラントであって、
蒸気発生器への給水にｐＨ調整剤を供給するように構成された薬剤供給部と、
前記薬剤供給部による前記給水への前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するための調節部と、
炭素鋼で形成されて前記給水が通過する配管又は機器を含み、前記蒸気タービンプラントの負荷運転条件において内部温度が少なくとも部分的に１２０℃以上１８０℃以下の範囲内となるように構成された少なくとも１つの炭素鋼コンポーネントと、を備え、
前記調節部は、前記負荷運転条件において、前記少なくとも１つの前記炭素鋼コンポーネントの各々の内部の前記給水のｐＨが９．８以上となるように、前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成され、
前記ｐＨ調整剤は、アンモニアを含み、
前記蒸気発生器としてのボイラで発生させた蒸気を一時的に収容する１以上の蒸気ドラムを備え、
前記１以上の蒸気ドラムは、
復水器からの給水が供給され、前記１以上の蒸気ドラムのうち内部圧力が最も低い第１ドラムと、
前記復水器からの給水が前記第１ドラムを経由せずに供給され、前記第１ドラムよりも内部圧力が高い第２ドラムと、を含み、
前記少なくとも１つの炭素鋼コンポーネントは、前記第１ドラムを含み、
前記調節部は、前記負荷運転条件において、前記第１ドラムに供給される前記給水のｐＨが１０．１以上となるように、前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成され、
前記復水器と前記第１ドラムの間に設けられ、前記復水器から前記第１ドラムに供給される前記給水を加熱するように構成された節炭器を備え、
前記復水器からの給水が前記節炭器を経由せずに前記第２ドラムに供給されるように構成された
蒸気タービンプラント。

【請求項2】

前記ｐＨ調整剤は、揮発性物質を含む
請求項１に記載の蒸気タービンプラント。

【請求項3】

前記調節部は、前記蒸気発生器に供給される前記給水中の前記ｐＨ調整剤の濃度又は該濃度を示す指標に基づいて、前記給水への前記ｐＨ調整剤の供給量を決定するように構成された
請求項１又は２に記載の蒸気タービンプラント。

【請求項4】

蒸気タービンプラントを制御するための制御装置であって、
前記蒸気タービンプラントは、
蒸気発生器への給水にｐＨ調整剤を供給するように構成された薬剤供給部と、
炭素鋼で形成されて前記給水が通過する配管又は機器を含み、前記蒸気タービンプラントの負荷運転条件において、内部温度が少なくとも部分的に１２０℃以上１８０℃以下の範囲内となるように構成された少なくとも１つの炭素鋼コンポーネントと、を含み、
前記負荷運転条件において、前記少なくとも１つの前記炭素鋼コンポーネントの各々の内部の前記給水のｐＨが９．８以上となるように、前記薬剤供給部による前記給水への前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成され、
前記ｐＨ調整剤は、アンモニアを含み、
前記蒸気タービンプラントは、前記蒸気発生器としてのボイラで発生させた蒸気を一時的に収容する１以上の蒸気ドラムを備え、
前記１以上の蒸気ドラムは、
復水器からの給水が供給され、前記１以上の蒸気ドラムのうち内部圧力が最も低い第１ドラムと、
前記復水器からの給水が前記第１ドラムを経由せずに供給され、前記第１ドラムよりも内部圧力が高い第２ドラムと、を含み、
前記少なくとも１つの炭素鋼コンポーネントは、前記第１ドラムを含み、
前記蒸気タービンプラントは、前記復水器と前記第１ドラムの間に設けられ、前記復水器から前記第１ドラムに供給される前記給水を加熱するように構成された節炭器を備えるとともに、前記復水器からの給水が前記節炭器を経由せずに前記第２ドラムに供給されるように構成され、
前記負荷運転条件において、前記第１ドラムに供給される前記給水のｐＨが１０．１以上となるように、前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成された
制御装置。

【請求項5】

蒸気タービンプラントの水質管理方法であって、
前記蒸気タービンプラントは、
炭素鋼で形成されて給水が通過する配管又は機器を含み、前記蒸気タービンプラントの負荷運転条件において、内部温度が少なくとも部分的に１２０℃以上１８０℃以下の範囲内となるように構成された少なくとも１つの炭素鋼コンポーネント
を含み、
蒸気発生器への前記給水にｐＨ調整剤を供給するステップと、
前記負荷運転条件において、前記少なくとも１つの前記炭素鋼コンポーネントの各々の内部の前記給水のｐＨが９．８以上となるように、前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するステップを備え、
前記ｐＨ調整剤は、アンモニアを含み、
前記蒸気タービンプラントは、前記蒸気発生器としてのボイラで発生させた蒸気を一時的に収容する１以上の蒸気ドラムを備え、
前記１以上の蒸気ドラムは、
復水器からの給水が供給され、前記１以上の蒸気ドラムのうち内部圧力が最も低い第１ドラムと、
前記復水器からの給水が前記第１ドラムを経由せずに供給され、前記第１ドラムよりも内部圧力が高い第２ドラムと、を含み、
前記蒸気タービンプラントは、前記復水器と前記第１ドラムの間に設けられ、前記復水器から前記第１ドラムに供給される前記給水を加熱するように構成された節炭器を備えるとともに、前記復水器からの給水が前記節炭器を経由せずに前記第２ドラムに供給されるように構成され、
前記少なくとも１つの炭素鋼コンポーネントは、前記第１ドラムを含み、
前記調節するステップでは、前記負荷運転条件において、前記第１ドラムに供給される前記給水のｐＨが１０．１以上となるように、前記ｐＨ調整剤の供給量を調節する
蒸気タービンプラントの水質管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蒸気タービンプラント及び制御装置並びに蒸気タービンプラントの水質管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気タービンプラントでは、給水と接触する機器にて腐食が生じることがあり、このような腐食を抑制するための対策が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、蒸気タービンプラントの蒸気ドラム内の給水のｐＨを、腐食が生じにくい適正範囲内に維持するため、給水に対しｐＨ調整剤を添加することが記載されている。特許文献１では、ｐＨ調整剤としてアンモニアを用い、蒸気ドラム内でのアンモニアの気相と液相での分配率（気液分配係数）に基づき、蒸気ドラム内の給水中のアンモニア濃度が所定範囲内となり、蒸気ドラム内の給水のｐＨが適正範囲内となるように、蒸気ドラムに供給する給水のアンモニア濃度を調節するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４２３３７４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、蒸気タービンプラントにおいて、１２０℃以上１８０℃以下の温度範囲で給水と接触する配管又は機器では、流れ加速腐食（Ｆｌｏｗ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ＦＡＣ）が発生することがあり、特に、比較的安価な炭素鋼で形成された配管又は機器の場合、流れ加速腐食による減肉速度が大きい。そこで、流れ加速腐食が起こりやすい環境に曝される配管や機器での減肉を低減するため、これらの機器の材料として、流れ加速腐食による減肉速度が小さい材料（例えばクロムモリブデン鋼等）を採用するといった対策が取られることがある。しかし、耐食性の高い材料は比較的高価であるため、このような材料を多用した場合、プラント製造コストが高くなってしまう。

【0006】

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を低減可能な蒸気タービンプラント及び制御装置並びに蒸気タービンプラントの水質管理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】

【0007】

本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンプラントは、
蒸気発生器への給水にｐＨ調整剤を供給するように構成された薬剤供給部と、
前記薬剤供給部による前記給水への前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するための調節部と、
炭素鋼で形成されて前記給水が通過する配管又は機器を含み、前記蒸気タービンプラントの負荷運転条件において、内部温度が少なくとも部分的に１２０℃以上１８０℃以下の範囲内となるように構成された少なくとも１つの炭素鋼コンポーネントと、を備え、
前記調節部は、前記負荷運転条件において、前記少なくとも１つの前記炭素鋼コンポーネントの各々の内部の前記給水のｐＨが９．８以上となるように、前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成される。

【0008】

また、本発明の少なくとも一実施形態に係る制御装置は、
蒸気発生器への給水にｐＨ調整剤を供給するように構成された薬剤供給部と、
炭素鋼で形成されて前記給水が通過する配管又は機器を含み、前記蒸気タービンプラントの負荷運転条件において、内部温度が少なくとも部分的に１２０℃以上１８０℃以下の範囲内となるように構成された少なくとも１つの炭素鋼コンポーネントと、を含む蒸気タービンプラントの制御装置であって、
前記負荷運転条件において、前記少なくとも１つの前記炭素鋼コンポーネントの各々の内部の前記給水のｐＨが９．８以上となるように、前記薬剤供給部による前記給水への前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成される。

【0009】

また、本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンプラントの水質管理方法は、
炭素鋼で形成されて給水が通過する配管又は機器を含み、前記蒸気タービンプラントの負荷運転条件において、内部温度が少なくとも部分的に１２０℃以上１８０℃以下の範囲内となるように構成された少なくとも１つの炭素鋼コンポーネント
を含む蒸気タービンプラントの水質管理方法であって、
蒸気発生器への前記給水にｐＨ調整剤を供給するステップと、
前記負荷運転条件において、前記少なくとも１つの前記炭素鋼コンポーネントの各々の内部の前記給水のｐＨが９．８以上となるように、前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するステップを備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を低減可能な蒸気タービンプラント及び制御装置並びに蒸気タービンプラントの水質管理方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態に係る蒸気タービンプラントの概略構成図である。

【図2】一実施形態に係る蒸気タービンプラントの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

（蒸気タービンプラントの構成）
図１～図２は、それぞれ、一実施形態に係る蒸気タービンプラントの概略構成図である。図１～図２に示すように、蒸気タービンプラント１は、ガスタービン（不図示）からの排ガスが供給されるように構成された排熱回収ボイラ（Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２（蒸気発生器、ボイラ）と、排熱回収ボイラ２からの蒸気によって駆動されるように構成された蒸気タービン８と、を備えている。蒸気タービン８は、発電機を駆動するように構成されていてもよい。

【0014】

排熱回収ボイラ２は、高圧ドラム２４、中圧ドラム３４及び低圧ドラム４４を含む蒸気ドラム（２４，３４，４４）と、各蒸気ドラム（２４，３４，４４）に対応して設けられる節炭器（高圧節炭器２２、中圧節炭器３２及び低圧節炭器４２）、蒸発器（高圧蒸発器２６、中圧蒸発器３６及び低圧蒸発器４６）、及び、過熱器（高圧過熱器２８、中圧過熱器３８及び低圧過熱器４８）と、再熱器１０と、を含む。なお、蒸気タービンプラント１の運転時における蒸気ドラム（２４，３４，４４）の内部圧力は、高圧ドラム２４が最も高く、中圧ドラム３４が次に高く、低圧ドラム４４が最も低い。

【0015】

節炭器（２２，３２，４２）は、給水ライン３からの給水を排ガスとの熱交換により加熱するように構成されている。節炭器（２２，３２，４２）で加熱された給水は、各節炭器に対応する蒸気ドラム（２４，３４，４４）にそれぞれ導かれるようになっている。

【0016】

蒸気ドラム（２４，３４，４４）には、各蒸気ドラムに対応する蒸発器（２６，３６，４６）が、降水管（２５，３５，４５）及び蒸発管（２７，３７，４７）を介してそれぞれ接続されている。蒸気ドラム（２４，３４，４４）内の給水は、降水管（２５，３５，４５）を介して蒸発器（２６，３６，４６）に導かれる。

【0017】

蒸発器（２６，３６，４６）は、排ガスとの熱交換により給水を蒸発させて蒸気を発生させるように構成されている。蒸発器（２６，３６，４６）で生じた蒸気は、給水とともに（すなわち二相流の形態で）蒸発管（２７，３７，４７）を介して蒸気ドラム（２４，３４，４４）に流入する。蒸気ドラム（２４，３４，４４）では、気液分離器（不図示）により蒸気と給水とが分離され、このように分離された蒸気が、飽和蒸気として、蒸気ドラム（２４，３４，４４）に一時的に収容されるようになっている。蒸気ドラム（２４，３４，４４）内の飽和蒸気は、各蒸気ドラム（２４，３４，４４）に対応する過熱器（２８，３８，４８）にそれぞれ導かれるようになっている。

【0018】

過熱器（２８，３８，４８）及び再熱器１０は、排ガスとの熱交換により、蒸気ドラム（２４，３４，４４）からの蒸気を加熱するように構成される。過熱器（２８，３８，４８）及び再熱器１０で加熱された蒸気は蒸気タービン８に導かれ、蒸気タービン８を回転駆動するようになっている。

【0019】

蒸気ドラム（２４，３４，４４）からの蒸気は、各蒸気ドラムに対応する過熱器（２８，３８，４８）で加熱された後、蒸気タービン８の高圧タービン部、中圧タービン部、及び、低圧タービン部にそれぞれ導入される。高圧タービン部を通過した蒸気は、中圧過熱器３８からの蒸気と合流して再熱器１０に導かれ、再熱器１０で再熱された後、蒸気タービン８の中圧タービン部に導入される。中圧タービン部を通過した蒸気は、低圧過熱器４８からの蒸気に合流して、蒸気タービン８の低圧タービン部に導入される。

【0020】

蒸気タービン８の低圧タービン部を通過した蒸気は、低圧タービン部に接続された復水器１２に導かれ、復水器１２にて凝縮され、この凝縮水が給水として給水ライン３及び給水ポンプ４を介して各蒸気ドラム（２４，３４，４４）に供給される。

【0021】

図１に示す例示的な実施形態では、蒸気タービンプラント１は、給水ライン３及び給水ポンプ４からの給水（すなわち、復水器１２からの給水）が、高圧ドラム２４、中圧ドラム３４及び低圧ドラム４４に対して並列に供給される並列給水式の蒸気タービンプラントである。

【0022】

即ち、給水ライン３は、低圧ドラム４４に接続される低圧分岐ライン３ａ、中圧ドラム３４に接続される中圧分岐ライン３ｂ、及び、高圧ドラム２４に接続される高圧分岐ライン３ｃを含み、各分岐ライン（３ａ，３ｂ，３ｃ）を介して、低圧ドラム４４、中圧ドラム３４、及び高圧ドラム２４にそれぞれ給水が供給される。給水ライン３において、中圧ドラム３４及び高圧ドラム２４の上流側には高中圧給水ポンプ６が設けられており、高中圧給水ポンプ６で昇圧された給水が中圧ドラム３４及び高圧ドラム２４に供給されるようになっている。

【0023】

図２に示す例示的な実施形態では、蒸気タービンプラント１は、給水ライン３及び給水ポンプ４からの給水（すなわち、復水器１２からの給水）が低圧ドラム４４に供給されるとともに、低圧ドラム４４内に滞留する給水の一部が低圧ドラム４４から排出されて、中圧ドラム３４及び高圧ドラム２４に供給される、低圧給水式の蒸気タービンプラントである。

【0024】

すなわち、低圧ドラム４４には、低圧ドラム４４の液相部から給水の一部を抜き出すための高中圧給水ライン３３ａが接続されており、高中圧給水ライン３３ａは、中圧ドラム３４に接続される中圧分岐ライン３３ｂ、及び、高圧ドラム２４に接続される高圧分岐ライン３３ｃを含む。高中圧給水ライン３３ａを介して低圧ドラム４４から抜き出された給水は、高中圧給水ライン３３ａに設けられた高中圧給水ポンプ６により昇圧され、各分岐ライン（３３ｂ、３３ｃ）を介して、中圧ドラム３４及び高圧ドラム２４にそれぞれ供給されるようになっている。

【0025】

図１～図２に示す蒸気タービンプラント１は、給水ライン３の給水（すなわち復水器１２からの給水）に薬剤を供給するための薬剤供給部５０を備えている。薬剤供給部５０は、薬剤タンク５２と、薬剤タンク５２と給水ライン３との間に設けられる薬剤ライン５３と、薬剤ライン５３に設けられる薬剤ポンプ５４と、を含む。

【0026】

薬剤ライン５３は、復水器１２よりも下流側、かつ、低圧節炭器４２よりも上流側（すなわち、図１に示す実施形態の場合、低圧分岐ライン３ａの分岐点よりも上流側）の位置にて、給水ライン３に接続されている。したがって、薬剤タンク５２及び薬剤ライン５３からの薬剤が混合された給水が、給水ライン３を介して、低圧ドラム４４、中圧ドラム３４及び高圧ドラム２４に供給されるようになっている。

【0027】

薬剤供給部５０から給水に供給される薬剤は、給水のｐＨを調節するためのｐＨ調整剤であってもよい。ｐＨ調整剤は、給水のｐＨが所定範囲内であるときに、給水と接触する機器（例えば、節炭器（２２，３２，４２）や蒸気ドラム（２４，３４，４４）等）に生じ得る腐食を抑制するための腐食抑制剤であってもよい。
蒸気タービンプラントでは、給水のｐＨが所定値未満の場合に給水と接触する機器の腐食が生じることがある。そこで、給水のｐＨを上昇させることが可能な塩基性物質をｐＨ調整剤として用いてもよい。
上述のｐＨ調整剤として、アンモニアを用いてもよい。

【0028】

図１～図２に示す蒸気タービンプラント１は、薬剤供給部５０による給水ライン３の給水への薬剤の供給量を調節するための制御装置（調節部）６０を含む。制御装置６０は、蒸気ドラム（２４，３４，４４）のうち何れか（典型的には低圧ドラム４４）に供給される給水中の薬剤（溶質）の濃度が、既定の薬剤濃度の計画値となるように、薬剤の供給量を調節するように構成されていてもよい。

【0029】

制御装置６０は、濃度センサ５６による給水中の薬剤濃度の計測値に基づいて、薬剤ポンプ５４の出力を制御することにより、薬剤の供給量を調節するように構成されていてもよい。なお、濃度センサ５６は、復水器１２よりも下流側、かつ、上述の薬剤ライン５３の接続位置よりも上流側の位置にて給水ライン３に設けられる。

【0030】

濃度センサ５６は、給水中の薬剤濃度を計測し、計測された薬剤濃度を制御装置に送るようになっていてもよい。あるいは、濃度センサ５６は、薬剤濃度の指標を計測し、計測された薬剤濃度を制御装置に送るようになっていてもよい。例えば、濃度センサ５６は、薬剤濃度の指標としての給水の電気伝導率（導電率）を計測し、該電気伝導率に基づいて換算される給水中の薬剤濃度を制御装置に送るようになっていてもよい。あるいは、濃度センサ５６によって計測される給水の電気伝導率を、制御装置６０にて溶質濃度に換算するようになっていてもよい。

【0031】

なお、本発明の実施形態に係る蒸気タービンプラントは、上述した排熱回収ボイラ２を備える蒸気タービンプラント１に限定されず、例えば、石炭、石油、液化天然ガス、重質油等の燃料を燃焼させるボイラで生成した蒸気によって蒸気タービンを駆動するように構成された蒸気タービンプラントであってもよい。また、幾つかの実施形態に係る蒸気タービンプラントは、原子炉から取り出した熱で蒸気を発生させる蒸気発生器を含む原子力プラントであってもよい。

【0032】

蒸気タービンプラント１を構成するコンポーネントのうち、内部を給水が通過する配管や機器では、内部温度が１２０℃以上１８０℃以下程度になると、該コンポーネントの内部の給水がｐＨ９．８未満である場合に、流れ加速腐食（ＦＡＣ）が生じやすい。以下、本明細書において、１２０℃以上１８０℃以下の温度範囲をＦＡＣ温度範囲という。

【0033】

幾つかの実施形態では、蒸気タービンプラント１は、蒸気タービンプラント１の負荷運転条件において内部温度が少なくとも部分的に１２０℃以上１８０℃以下の温度範囲（ＦＡＣ温度範囲）内となるように構成された炭素鋼コンポーネント７２を含む。炭素鋼コンポーネント７２は、炭素鋼で形成された配管又は機器を含み、給水ライン３から排熱回収ボイラ２（蒸気発生器、ボイラ）に供給される給水が内部を通過するように構成される。そして、蒸気タービンプラント１の負荷運転条件において、炭素鋼コンポーネント７２の各々の内部の給水のｐＨが９．８以上となるように、制御装置６０（調節部）によって、薬剤供給部５０によるｐＨ調整剤の供給量が調節されるようになっている。

【0034】

なお、プラント起動時等の無負荷運転時のみに内部温度がＦＡＣ温度範囲内となり、負荷運転条件（定格負荷運転条件又は部分負荷運転条件等）においては内部温度がＦＡＣ温度範囲内とはならない配管や機器は、炭素鋼コンポーネント７２には含まれない。

【0035】

幾つかの実施形態では、炭素鋼コンポーネント７２は、低圧ドラム４４を含む。幾つかの実施形態では、負荷運転条件（定格負荷運転条件又は部分負荷運転条件等）における低圧ドラム４４の内部温度は１４０℃～１６０℃程度である。
また、幾つかの実施形態では、炭素鋼コンポーネント７２は、低圧節炭器４２、低圧蒸発器４６、降水管４５、蒸発管４７、又は、低圧分岐ライン３ａ（配管）のうち低圧節炭器４２と低圧ドラム４４の間の部分、の少なくとも１つを含んでいてもよい。これらの配管又は機器は、負荷運転条件における内部温度が、少なくとも部分的に低圧ドラム４４の内部温度と同程度である。

【0036】

幾つかの実施形態では、炭素鋼コンポーネント７２は、中圧分岐ライン３３ｂ及び高圧分岐ライン３３ｃを含む高中圧給水ライン３３ａを含んでいてもよい（図２参照）。これらの配管は、負荷運転条件における内部温度が低圧ドラム４４の内部温度と同程度である。

【0037】

幾つかの実施形態では、炭素鋼コンポーネント７２の材料である炭素鋼は、クロム（Ｃｒ）の含有量が０．２質量％以下の炭素鋼である。上記炭素鋼は、例えば、ボイラ及び圧力容器用炭素鋼（ＳＢ４１０、ＳＢ４５０等のＳＢ材）、機械構造用炭素鋼（Ｓ１５Ｃ、Ｓ２５Ｃ、Ｓ３５Ｃ、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５５Ｃ、Ｓ１５ＣＫ等）、又は、高温配管用炭素鋼（ＳＴＰＴ３８，ＳＴＰＴ４９等のＳＴＰＴ材）を含んでいてもよい。

【0038】

上述の実施形態では、蒸気タービンプラント１において運転中に内部温度が１２０℃以上１８０℃以下（ＦＡＣ温度範囲内）となる部位のコンポーネント（配管又は機器等）として炭素鋼コンポーネント７２が採用されるとともに、炭素鋼コンポーネント７２の各々の内部の給水のｐＨが９．８以上となるようにｐＨ調整剤が供給される。したがって、流れ加速腐食が生じやすい部位のコンポーネントとして、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、当該部位における流れ加速腐食をより確実に抑制することができる。よって、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を低減することができる。

【0039】

以下、図１～図２に示す例示的な実施形態について、より具体的に説明する。図１～図２において、破線で囲まれる領域は、蒸気タービンプラント１の負荷運転状態にて機器又は配管内の内部温度が１２０℃以上１８０℃以下の範囲（ＦＡＣ温度範囲）内となり、炭素鋼コンポーネント７２が配置されるＦＡＣ領域７０である。

【0040】

図１に示す蒸気タービンプラント１は、復水器１２からの給水が供給され、複数の蒸気ドラム（２４，３４，４４）のうち内部圧力が最も低い低圧ドラム４４（第１ドラム）と、復水器１２からの給水が供給され、低圧ドラム４４（第１ドラム）よりも内部圧力が高い中圧ドラム３４（第２ドラム）を含む並列給水式の蒸気タービンプラント１である。図１に示す例示的な実施形態では、炭素鋼コンポーネント７２は、低圧ドラム４４（第１ドラム）を含む。そして、制御装置６０は、負荷運転条件において、低圧ドラム４４に供給される給水（すなわち、低圧ドラム４４よりも上流側における給水）のｐＨが１０．１以上となるように、ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成される。

【0041】

また、図１に示す例示的な実施形態では、炭素鋼コンポーネント７２は、低圧節炭器４２、低圧蒸発器４６、降水管４５、蒸発管４７、及び、低圧分岐ライン３ａ（配管）のうち低圧節炭器４２と低圧ドラム４４の間の部分を含む。

【0042】

ｐＨ調整剤を含む給水を低圧ドラム４４に供給する場合、低圧ドラム４４や低圧蒸発器４６にてｐＨ調整剤（溶質）の一部が液相から気相に移動（蒸発）するため、低圧ドラム４４内の給水中の溶質濃度は、低圧ドラム４４よりも上流側における給水中の溶質濃度に比べて低くなる。したがって、ｐＨ調整剤として給水ｐＨを上昇させる薬剤（例えばアンモニアなどの塩基性物質）を使用する場合、低圧ドラム４４内の給水のｐＨは、低圧ドラム４４よりも上流側における給水のｐＨに比べて小さくなる。

【0043】

この点、本発明者らの知見によれば、並列給水方式の蒸気タービンプラントの場合、蒸発しやすい揮発性のｐＨ調整剤であるアンモニアを用いた場合、低圧ドラム４４（第１ドラム；内部圧力０．３５～０．６ＭＰａ程度）に供給される給水ｐＨが１０．１以上であれば、低圧ドラム４４内に滞留する給水のｐＨを９．８以上にすることができる。よって、上述の実施形態によれば、通常、流れ加速腐食が生じやすい低圧ドラム４４において、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、流れ加速腐食を効果的に抑制することができる。

【0044】

また、上述の実施形態では、低圧蒸発器４６、降水管４５及び蒸発管４７は低圧ドラム４４と同程度の圧力温度条件であり、これらの機器を通過する給水は、低圧ドラム４４内の給水と同程度のｐＨ（すなわちｐＨ９．８以上）を有する。また、上述の実施形態では、低圧節炭器４２及び低圧分岐ライン３ａ（配管）のうち低圧節炭器４２と低圧ドラム４４の間の部分は、低圧ドラム４４よりも上流側に位置するから、低圧ドラム４４に供給される給水と同程度のｐＨ（即ちｐＨ１０．１以上）を有する。よって、上述の実施形態によれば、流れ加速腐食が生じ得る機器において、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、流れ加速腐食を効果的に抑制することができる。

【0045】

なお、並列給水方式の蒸気タービンプラント１の場合、低圧ドラム４４（第１ドラム）よりも内部圧力が高い中圧ドラム３４及び高圧ドラム２４の方が内部に滞留する給水のｐＨは大きくなる。したがって、中圧ドラム３４や高圧ドラム２４が炭素鋼コンポーネントである場合であっても（すなわち、中圧ドラム３４又は高圧ドラム２４の内部温度が１２０℃以上１８０℃以下となる場合であっても）、中圧ドラム３４又は高圧ドラム２４における流れ加速腐食を適切に抑制することができる。

【0046】

図２に示す蒸気タービンプラント１は、復水器１２からの給水が供給され、複数の蒸気ドラム（２４，３４，４４）のうち内部圧力が最も低い低圧ドラム４４（第１ドラム）と、低圧ドラム４４（第１ドラム）から排出される給水が供給され、低圧ドラム４４よりも内部圧力が高い中圧ドラム３４（第２ドラム）を含む低圧給水式の蒸気タービンプラント１である。

【0047】

図２に示す例示的な実施形態では、炭素鋼コンポーネント７２は、低圧ドラム４４（第１ドラム）を含む。そして、制御装置６０は、負荷運転条件において、低圧ドラム４４に供給される給水（すなわち、低圧ドラム４４よりも上流側における給水）のｐＨが９．８以上となるように、ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成される。

【0048】

また、図２に示す例示的な実施形態では、炭素鋼コンポーネント７２は、低圧節炭器４２、低圧蒸発器４６、降水管４５、蒸発管４７、及び、給水ライン３（配管）のうち低圧節炭器４２と低圧ドラム４４の間の部分を含む。
また、図２に示す例示的な実施形態では、炭素鋼コンポーネント７２は、中圧分岐ライン３３ｂ及び高圧分岐ライン３３ｃを含む高中圧給水ライン３３ａを含む。

【0049】

本発明者らの知見によれば、低圧給水方式の蒸気タービンプラントの場合、蒸発しやすい揮発性のｐＨ調整剤であるアンモニアを用いた場合、低圧ドラム４４（第１ドラム；内部圧力０．３５～０．６ＭＰａ程度）に供給される給水ｐＨが９．８以上であれば、低圧ドラム４４内に滞留する給水のｐＨを９．８以上にすることができる。よって、上述の実施形態によれば、通常、流れ加速腐食が生じやすい低圧ドラム４４において、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、流れ加速腐食を効果的に抑制することができる。

【0050】

また、上述の実施形態では、低圧蒸発器４６、降水管４５、蒸発管４７、及び、中圧分岐ライン３３ｂ及び高圧分岐ライン３３ｃを含む高中圧給水ライン３３ａは低圧ドラム４４と同程度の圧力温度条件であり、これらの機器を通過する給水は、低圧ドラム４４内の給水と同程度のｐＨ（すなわちｐＨ９．８以上）を有する。また、上述の実施形態では、低圧節炭器４２及び給水ライン３（配管）のうち低圧節炭器４２と低圧ドラム４４の間の部分は、低圧ドラム４４よりも上流側に位置するから、低圧ドラム４４に供給される給水と同程度のｐＨ（即ちｐＨ９．８以上）を有する。よって、上述の実施形態によれば、流れ加速腐食が生じ得る機器において、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、流れ加速腐食を効果的に抑制することができる。

【0051】

幾つかの実施形態では、上述のｐＨ調整剤は、揮発性物質を含む。
幾つかの実施形態では、揮発性物質は、水よりも蒸気圧が高い物質であってもよい。

【0052】

水よりも蒸気圧が高く揮発性が比較的高いｐＨ調整剤は蒸発しやすいため、このような揮発性のｐＨ調整剤を用いる場合、特に低圧条件下（低圧ドラム４４等）において、所望のｐＨ調整効果が得られにくい場合がある。この点、上述の実施形態によれば、ｐＨ調整剤として、水よりも蒸気圧が高く揮発性が比較的高い物質を用いる場合において、流れ加速腐食が生じやすい部位のコンポーネントとして、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、当該部位における流れ加速腐食をより確実に抑制することができる。よって、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を低減することができる。

【0053】

幾つかの実施形態では、上述のｐＨ調整剤は、アンモニアを含む。

【0054】

アンモニアは水よりも蒸気圧が高く揮発性が比較的高いため、アンモニアをｐＨ調整剤として用いる場合、特に低圧条件下（低圧ドラム４４等）において、所望のｐＨ調整効果が得られにくい場合がある。この点、上述の実施形態によれば、ｐＨ調整剤としてアンモニアを用いる場合において、流れ加速腐食が生じやすい部位のコンポーネントとして、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、当該部位における流れ加速腐食をより確実に抑制することができる。よって、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を低減することができる。

【0055】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0056】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンプラント（１）は、
蒸気発生器（例えば排熱回収ボイラ２）への給水にｐＨ調整剤（例えばアンモニア）を供給するように構成された薬剤供給部（５０）と、
前記薬剤供給部による前記給水への前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するための調節部（例えば制御装置６０）と、
炭素鋼で形成されて前記給水が通過する配管又は機器を含み、前記蒸気タービンプラントの負荷運転条件において、内部温度が少なくとも部分的に１２０℃以上１８０℃以下の範囲内となるように構成された少なくとも１つの炭素鋼コンポーネント（７２）と、を備え、
前記調節部は、前記負荷運転条件において、前記少なくとも１つの前記炭素鋼コンポーネントの各々の内部の前記給水のｐＨが９．８以上となるように、前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成される。

【0057】

上記（１）の構成によれば、蒸気タービンプラントにおいて運転中に内部温度が１２０℃以上１８０℃以下となる部位のコンポーネント（配管又は機器等）として炭素鋼製のコンポーネントが採用されるとともに、当該炭素鋼コンポーネントの各々の内部の給水のｐＨが９．８以上となるようにｐＨ調整剤が供給される。したがって、流れ加速腐食が生じやすい部位のコンポーネントとして、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、当該部位における流れ加速腐食をより確実に抑制することができる。よって、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を低減することができる。

【0058】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記ｐＨ調整剤は、揮発性物質を含む。

【0059】

揮発性のｐＨ調整剤は蒸発しやすいため、このような揮発性のｐＨ調整剤を用いる場合、特に低圧条件下において、所望のｐＨ調整効果が得られにくい場合がある。この点、上記（２）の構成によれば、ｐＨ調整剤として、揮発性物質を用いる場合において、上記（１）で述べたように、流れ加速腐食が生じやすい部位のコンポーネントとして、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、当該部位における流れ加速腐食をより確実に抑制することができる。よって、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を低減することができる。

【0060】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記ｐＨ調整剤は、アンモニアを含む。

【0061】

アンモニアは水よりも蒸気圧が高く揮発性が比較的高いため、アンモニアをｐＨ調整剤として用いる場合、特に低圧条件下において、所望のｐＨ調整効果が得られにくい場合がある。この点、上記（３）の構成によれば、ｐＨ調整剤としてアンモニアを用いる場合において、上記（１）で述べたように、流れ加速腐食が生じやすい部位のコンポーネントとして、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、当該部位における流れ加速腐食をより確実に抑制することができる。よって、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を低減することができる。

【0062】

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記蒸気発生器としてのボイラ（例えば排熱回収ボイラ２）で発生させた蒸気を一時的に収容する１以上の蒸気ドラム（例えば高圧ドラム２４、中圧ドラム３４及び低圧ドラム４４）を備え、
前記１以上の蒸気ドラムは、
復水器（１２）からの給水が供給され、前記１以上の蒸気ドラムのうち内部圧力が最も低い第１ドラム（例えば低圧ドラム４４）と、
前記復水器からの給水が供給され、前記第１ドラムよりも内部圧力が高い第２ドラム（例えば中圧ドラム３４）と、を含み、
前記少なくとも１つの炭素鋼コンポーネントは、前記第１ドラムを含み、
前記調節部は、前記負荷運転条件において、前記第１ドラムに供給される前記給水のｐＨが１０．１以上となるように、前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成される。

【0063】

本明細書において、内部圧力が異なる第１ドラム及び第２ドラムに復水器からの給水がそれぞれ供給される蒸気タービンプラントを、並列給水方式の蒸気タービンプラントという。

【0064】

本発明者らの知見によれば、並列給水方式の蒸気タービンプラント場合、蒸発しやすい揮発性のｐＨ調整剤を用いたとしても、内部圧力が最も低い第１ドラム（低圧ドラム）に供給される給水ｐＨが１０．１以上であれば、第１ドラム内に滞留する給水のｐＨを９．８以上にすることができる。よって、上記（４）の構成によれば、通常、流れ加速腐食が生じやすい第１ドラムにおいて、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、流れ加速腐食を効果的に抑制することができる。また、並列給水方式の蒸気タービンプラントの場合、第１ドラムよりも内部圧力が高い第２ドラムの方が内部に滞留する給水のｐＨは大きくなる。したがって、第２ドラムが炭素鋼コンポーネントである場合であっても（すなわち、第２ドラムの内部温度が１２０℃以上１８０℃以下となる場合であっても）、第２ドラムにおける流れ加速腐食を適切に抑制することができる。よって、上記（４）の構成によれば、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を効果的に低減することができる。

【0065】

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記蒸気発生器（例えば排熱回収ボイラ２）としてのボイラで発生させた蒸気を一時的に収容する１以上の蒸気ドラム（例えば高圧ドラム２４、中圧ドラム３４及び低圧ドラム４４）を備え、
前記１以上の蒸気ドラムは、
復水器からの前記給水が供給され、前記１以上の蒸気ドラムのうち内部圧力が最も低い第１ドラム（例えば低圧ドラム４４）と、
前記第１ドラムから排出された給水が供給され、前記第１ドラムよりも内部圧力が高い第２ドラム（例えば中圧ドラム３４）と、を含み、
前記少なくとも１つの炭素鋼コンポーネントは、前記第１ドラムを含み、
前記調節部は、前記負荷運転条件において、前記第１ドラムに供給される前記給水のｐＨが９．８以上となるように、前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成される。

【0066】

本明細書において、１以上の蒸気ドラムのうち内部圧力が最も低い第１ドラム（低圧ドラム）には復水器からの給水が供給され、内部圧力が第１ドラムよりも高い第２ドラムには第１ドラムから排出された給水が供給される蒸気タービンプラントを、低圧給水方式の蒸気タービンプラントという。

【0067】

本発明者らの知見によれば、低圧給水方式の蒸気タービンプラントの場合、蒸発しやすい揮発性のｐＨ調整剤を用いたとしても、内部圧力が最も低い第１ドラム（低圧ドラム）に供給される給水ｐＨが９．８以上であれば、第１ドラム内に滞留する給水のｐＨを９．８以上にすることができる。よって、上記（５）の構成によれば、通常、流れ加速腐食が生じやすい第１ドラムにおいて、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、流れ加速腐食を効果的に抑制することができる。よって、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を効果的に低減することができる。

【0068】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記調節部は、前記蒸気発生器に供給される前記給水中の前記ｐＨ調整剤の濃度又は該濃度を示す指標に基づいて、前記給水への前記ｐＨ調整剤の供給量を決定するように構成される。

【0069】

上記（６）の構成によれば、蒸気発生器に供給される給水中のｐＨ調整剤の濃度又は該濃度を示す指標に基づいて、給水へのｐＨ調整剤の供給量を決定するようにしたので、該給水中のｐＨ調整剤濃度を適切に調整することができる。これにより、炭素鋼コンポーネントの各々の内部における給水のｐＨを適正範囲（ｐＨ９．８以上）とすることができ、炭素鋼コンポーネントの流れ加速腐食を適切に抑制することができる。

【0070】

（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る制御装置（６０）は、
蒸気発生器への給水にｐＨ調整剤を供給するように構成された薬剤供給部（５０）と、
炭素鋼で形成されて前記給水が通過する配管又は機器を含み、蒸気タービンプラント（１）の負荷運転条件において、内部温度が少なくとも部分的に１２０℃以上１８０℃以下の範囲内となるように構成された少なくとも１つの炭素鋼コンポーネント（７２）と、を含む蒸気タービンプラントの制御装置であって、
前記負荷運転条件において、前記少なくとも１つの前記炭素鋼コンポーネントの各々の内部の前記給水のｐＨが９．８以上となるように、前記薬剤供給部による前記給水への前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するように構成される。

【0071】

上記（７）の構成によれば、蒸気タービンプラントにおいて運転中に内部温度が１２０℃以上１８０℃以下となり得る部位のコンポーネント（配管又は機器等）として炭素鋼製のコンポーネントが採用されるとともに、当該炭素鋼コンポーネントの内部温度が１２０℃以上１８０℃以下となる運転条件において、炭素鋼コンポーネントの各々の内部の給水のｐＨが９．８以上となるようにｐＨ調整剤が供給される。したがって、流れ加速腐食が生じやすい部位のコンポーネントとして、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、当該部位における流れ加速腐食をより確実に抑制することができる。よって、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を低減することができる。

【0072】

（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンプラント（１）の水質管理方法は、
炭素鋼で形成されて給水が通過する配管又は機器を含み、前記蒸気タービンプラントの負荷運転条件において、内部温度が少なくとも部分的に１２０℃以上１８０℃以下の範囲内となるように構成された少なくとも１つの炭素鋼コンポーネント（７２）
を含む蒸気タービンプラントの水質管理方法であって、
蒸気発生器への前記給水にｐＨ調整剤を供給するステップと、
前記負荷運転条件において、前記少なくとも１つの前記炭素鋼コンポーネントの各々の内部の前記給水のｐＨが９．８以上となるように、前記ｐＨ調整剤の供給量を調節するステップを備える。

【0073】

上記（８）の方法によれば、蒸気タービンプラントにおいて運転中に内部温度が１２０℃以上１８０℃以下となり得る部位のコンポーネント（配管又は機器等）として炭素鋼製のコンポーネントが採用されるとともに、当該炭素鋼コンポーネントの内部温度が１２０℃以上１８０℃以下となる運転条件において、炭素鋼コンポーネントの各々の内部の給水のｐＨが９．８以上となるようにｐＨ調整剤が供給される。したがって、流れ加速腐食が生じやすい部位のコンポーネントとして、比較的安価な炭素鋼製のコンポーネントを採用しながら、当該部位における流れ加速腐食をより確実に抑制することができる。よって、プラント製造コストの増大を抑制しながら、流れ加速腐食による減肉を低減することができる。

【0074】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

【0075】

本明細書において、「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。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、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。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「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。

【符号の説明】

【0076】

１ 蒸気タービンプラント
２ 排熱回収ボイラ
３ 給水ライン
３ａ 低圧分岐ライン
３ｂ 中圧分岐ライン
３ｃ 高圧分岐ライン
４ 給水ポンプ
６ 高中圧給水ポンプ
８ 蒸気タービン
１０ 再熱器
１２ 復水器
２２ 高圧節炭器
２４ 高圧ドラム
２６ 高圧蒸発器
２８ 高圧過熱器
３２ 中圧節炭器
３３ａ 高中圧給水ライン
３３ｂ 中圧分岐ライン
３３ｃ 高圧分岐ライン
３４ 中圧ドラム
３５ 降水管
３６ 中圧蒸発器
３７ 蒸発管
３８ 中圧過熱器
４２ 低圧節炭器
４４ 低圧ドラム
４５ 降水管
４６ 低圧蒸発器
４７ 蒸発管
４８ 低圧過熱器
５０ 薬剤供給部
５２ 薬剤タンク
５３ 薬剤ライン
５４ 薬剤ポンプ
５６ 濃度センサ
６０ 制御装置
７０ ＦＡＣ領域
７２ 炭素鋼コンポーネント

【図1】

【図2】