JP2002098306A - ボイラ設備とその運用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱気器ベント弁の「間欠開」運用における制
御を複雑化することなく脱気器出口水中の溶存酸素濃度
が上昇しないようにするボイラ設備を提供すること。 【解決手段】 ボイラからの蒸気を用いて蒸気タービン
で使用し、使用後の蒸気を復水する復水器からの復水を
脱気する脱気室４−１と脱気された復水を一旦貯める脱
気器貯水タンク４−２を有する脱気器４を設け、該脱気
器４で脱気された水をボイラに供給する場合に、脱気器
貯水タンク４−２からの出口水を再循環ポンプ１０によ
り脱気器貯水タンク４−２内に散水する散水ノズル１１
を備えた脱気器再循環系統を設ける。このためＣＷＴ運
転中、すなわち通常運転中には脱気器ベント弁７を
「閉」としてままで散水ノズル１１から復水を脱気器貯
水タンク４−２内の蒸気相内で散水するので、たとえボ
イラが低負荷時であっても、脱気器貯水タンク４−２内
の蒸気相内に酸素が高濃度で滞留することがなくなり、
脱気器ベント弁７の自動制御を用いることなく、脱気器
出口水の溶存酸素濃度が上昇する現象を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は給水処理方法として
ＣＷＴ（複合水処理法：Combined Water Treatment、酸
素水処理法ともいう）を適用する火力発電プラントのボ
イラ設備に関し、特にボイラ給水中に酸素を注入するこ
とによりボイラ設備の復水系統に設けられた機器や配管
の防食を溶存酸素により行うボイラ設備の復水系統に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術の火力発電プラントの復水系
統を図３に示す。火力発電プラントではボイラで得られ
た蒸気を用いて蒸気タービンにより発電を行うが、発電
に使用された蒸気は低温、低圧となり、復水系統に入
る。復水系統はイオン交換樹脂より水中に含まれる陽イ
オン、陰イオンを除去する復水脱塩装置１、復水昇圧ポ
ンプ２、低圧給水加熱器３及び脱気器４等から構成され
る。

【０００３】この復水系統に設けられた機器や配管の腐
食防止のために、給水中に所定量の溶存酸素が存在する
ように、復水系統に酸素を導入する。この復水系統への
酸素注入点は復水脱塩装置１の出口及び脱気器４の出口
に設置され、復水中の酸素量を測定するためのサンプリ
ング点８、９は脱気器４の入口及び節炭器（図示せず）
入口にそれぞれ設置される。

【０００４】また、脱気器４には蒸気タービン（図示せ
ず）からの抽気等を加熱蒸気として導入することで給水
を加熱すると同時に給水中の含有ガスを分離排出する脱
気室４−１と脱気した給水を貯める脱気器貯水タンク４
−２、脱気室４−１と脱気器貯水タンク４−２の給水相
同士を連絡する給水連絡管４−３及び蒸気相同士を連絡
する均圧管４−４から構成される。脱気器４への給水
は、まず、脱気室４−１の図示していない脱気トレイの
上流側にスプレー等により噴射されて流入される。次
に、前記脱気トレイを流下していく間に脱気用の加熱蒸
気が供給され、給水の脱気が行われる。脱気された復水
は脱気室４−１内の下部に貯水される。

【０００５】ＣＷＴ運転中、すなわちボイラ給水中に復
水系統に設けられた機器や配管の防食を図るために所定
濃度の溶存酸素を給水中に含有させた状態でボイラ設備
を運転する通常運転中には脱気器入口サンプリング点８
における溶存酸素を測定して前記溶存酸素濃度が所定値
となるよう、復水脱塩装置１の出口水に酸素を注入す
る。ここで注入した酸素は脱気器４により脱気されるた
め、節炭器入口サンプリング点９における溶存酸素値が
所定値となるよう、脱気器４の出口水に再度酸素を注入
する。

【０００６】酸素を注入された給水は給水ポンプ５によ
り高圧給水加熱器６に送られ、ここで加熱された後、さ
らにボイラの図示しない節炭器へ送られる。なお、ボイ
ラ内には節炭器、蒸発器、過熱器及び必要により再熱器
が設けられており、これらで前記給水は加熱されて、最
終的には過熱蒸気を得て、これを蒸気タービンで使用す
る。

【０００７】また、ボイラ起動時には、循環する給水中
の揮発性成分を除去するＡＶＴ運用（揮発性物質処理、
All Volatile Treatment）を行うが、前記ＡＶＴ運用中
には脱気目的のために、脱気器ベント弁７は「開」運用
とし、揮発性物質を復水器（図示せず）に回収すること
としている。一方、前記ＣＷＴ運用時には所定量の酸素
を給水中に注入して脱気器４等の内部壁面などの防食を
効果的にするために、その注入酸素が揮発しないように
脱気器ベント弁７を「閉」運用としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記図３に示す従来の
技術の復水系統では、ＣＷＴ運転中の脱気器ベント弁７
は「閉」運用なので、脱気器４で脱気された酸素は脱気
室４−１及び脱気器貯水タンク４−２の蒸気相内に滞留
することとなる。すなわちＣＷＴ運転中の脱気器４内
は、脱気により酸素が除去された給水相と脱気された酸
素が滞留する蒸気相の二相が存在する。

【０００９】高負荷運転中において蒸気相に高濃度で酸
素が滞留した後、負荷降下により脱気器４の内圧が低下
した場合、脱気器４内の給水がフラッシングして、給水
相中の溶存酸素量が減るので、蒸気相内の酸素濃度が前
記フラッシング現象によって急激に増加する。しかし、
その後の給水側への再溶解により脱気器４内の復水の溶
存酸素量が異常に上昇する現象が生じる。溶存酸素量は
ＪＩＳ Ｂ８２２３では０．０２〜０．２ｍｇ／ｌに規
定されており、これをオーバーすることになる。

【００１０】このとき、常に脱気器４の器内上部に滞留
している酸素を脱気器ベント弁７を「開」としておくこ
とにより、この現象を防止することは可能であるが、前
述の通り脱気器４の内部での腐食が発生し、鉄の溶出が
増加するため、脱気器４の出口水の鉄濃度が上昇する現
象が現れる。

【００１１】これらの現象を考慮し、脱気器ベント弁７
は通常時は「閉」とし、脱気器４内の溶存酸素濃度上昇
時には「開」とする「間欠開」運用をしているが、脱気
器ベント弁７の自動化が必要であり、制御が複雑化する
問題点がある。

【００１２】本発明の課題は、脱気器ベント弁の「間欠
開」運用における制御等の複雑な制御をすることなく、
たとえ低負荷運転時でも脱気器出口水の溶存酸素濃度が
上昇しないようにしたボイラ設備を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記本発明の課題は次の
構成により解決される。 （１）ボイラと、該ボイラからの蒸気を用いて仕事をす
る蒸気タービンと、該蒸気タービンで使用した蒸気を復
水する復水器と、復水器からの復水を脱気する脱気器
と、該脱気器で脱気された水をボイラに供給するボイラ
給水系統を備えたボイラ設備において、脱気器は、復水
を脱気する脱気室と脱気された復水を一旦貯める脱気器
貯水タンクと該脱気器貯水タンクからの出口水を再循環
ポンプにより脱気器貯水タンク内に散水する散水ノズル
を有する脱気器再循環系統を備えているボイラ設備。

【００１４】（２）ボイラと、該ボイラからの蒸気を用
いて仕事をする蒸気タービンと、該蒸気タービンで使用
した蒸気を復水する復水器と、復水器からの復水を脱気
する脱気器と、該脱気器で脱気された水をボイラに供給
するボイラ給水系統を備えたボイラ設備において、脱気
器は、復水を脱気する脱気室と脱気された復水を一旦貯
める脱気器貯水タンクと該脱気室からの出口水を脱気器
貯水タンク内の水面に直接散水させる脱気器貯水タンク
内上部散水ノズルを有する脱気器給水系統を備えている
ボイラ設備。

【００１５】（３）ボイラ起動時以外の通常のボイラ設
備の防食を図る量の溶存酸素を含む給水を用いて行う前
記（１）のボイラ設備の運用方法であって、脱気器貯水
タンク内に設けられた散水ノズルより脱気器貯水タンク
からの出口水を再循環ポンプにより脱気器貯水タンク内
に散水するボイラ設備の運用方法。

【００１６】（４）ボイラ起動時以外の通常のボイラ設
備の防食を図る量の溶存酸素を含む給水を用いて行う前
記（２）のボイラ設備の運用方法であって、脱気器貯水
タンク内に設けられた散水ノズルより脱気室からの出口
水を脱気器貯水タンク内の水面に直接散水するボイラ設
備の運用方法。

【００１７】

【作用】本発明では、ボイラからの蒸気を用いて蒸気タ
ービンで使用した蒸気を復水する復水器からの復水を脱
気する脱気室と脱気された復水を一旦貯める脱気器貯水
タンクを有する脱気器を設け、該脱気器で脱気された水
をボイラに供給する場合に、図１に例示するように脱気
器貯水タンク４−２からの出口水を再循環ポンプ１０に
より脱気器貯水タンク４−２内に散水する散水ノズル１
１を備えた脱気器再循環系統、又は図２に例示するよう
に脱気室４−１からの出口水を脱気器貯水タンク４−２
内の水面に直接散水させる脱気器貯水タンク内上部散水
ノズル１３を設ける。

【００１８】このためＣＷＴ運転中、すなわち通常運転
中には脱気器ベント弁７を「閉」としたままで、図１の
散水ノズル１１又は図２の散水ノズル１３から復水を脱
気器貯水タンク４−２内の蒸気相内で散水するので、た
とえボイラが低負荷時であっても、脱気器貯水タンク４
−２内の蒸気相内に酸素が高濃度で滞留することがなく
なり、脱気器ベント弁７の自動制御を用いることなく、
脱気器出口水の溶存酸素濃度が上昇する現象を防止でき
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の火力発電プ
ラントの復水系統を図１に示す。図１に示す復水系統は
復水脱塩装置１、復水昇圧ポンプ２、低圧給水加熱器３
及び脱気器４等から構成され、この復水系統への酸素注
入点は復水脱塩装置１の出口及び脱気器４の出口に設置
され、サンプリング点８、９は脱気器４の入口及び節炭
器（図示せず）入口にそれぞれ設置される。また、脱気
器４は脱気室４−１、脱気器貯水タンク４−２、それら
の給水相同士を連絡する給水連絡管４−３及び蒸気相同
士を連絡する均圧管４−４から構成される。ＣＷＴ運転
中は脱気器入口サンプリング点８における溶存酸素値が
規定値となるよう、復水脱塩装置１の出口水に酸素を注
入する。注入酸素は脱気器４により脱気されるため、節
炭器入口サンプリング点９における溶存酸素値が規定値
となるよう、脱気器４の出口で再度酸素を注入する。酸
素を注入された給水は給水ポンプ５により高圧給水加熱
器６の送られて加熱された後、さらに節炭器（図示せ
ず）へ供給される。

【００２０】脱気器ベント弁７はＡＶＴ運用時は脱気の
目的のため「開」運用として復水器に回収することとし
ている。一方、ＣＷＴ運用時は、脱気器ベント弁７を
「開」運用とした場合、脱気器４の内部での防食が行わ
れず、脱気器４の内部での腐食が発生し、鉄の溶出が増
加するため、「閉」運用としている。

【００２１】上記復水系統では、脱気器４で復水から脱
気された酸素は脱気室４−１及び脱気器貯水タンク４−
２の蒸気相に滞留することとなる。すなわちＣＷＴ運転
中の脱気器４内は、脱気により酸素が除去された給水相
と脱気された酸素が滞留する蒸気相の二相が存在する。

【００２２】高負荷運転中において蒸気相に高濃度で酸
素が滞留した後、負荷降下により脱気器４の内圧が低下
した場合、圧力低下に伴う体積の膨張と拡散により、滞
留していた酸素が給水相に再溶解し、脱気器４の出口水
の溶存酸素濃度が異常に上昇する現象が現れる。

【００２３】この現象を防止するために図１に示す復水
系統では、脱気器４出口より給水を取り出し、脱気器再
循環ポンプ１０により昇圧した後、散水ノズル１１を通
して脱気器貯水タンク４−２に戻す系統構成を採用す
る。そして、脱気器再循環ポンプ１０による循環水を脱
気器貯水タンク４−２上部で散水し、貯水表面を攪拌さ
せる。この攪拌により蒸気中に高濃度で酸素が滞留して
いても、給水側に再溶解するため、脱気器４の内部上方
に酸素が高濃度で滞留することを防止できる。

【００２４】このように、従来技術の問題点であった負
荷降下時の脱気器４出口の溶存酸素濃度上昇について
は、蒸気中に滞留する酸素濃度を低減することにより、
防止可能である。

【００２５】なお、火力発電プラントによっては脱気器
４内での貯水を循環する目的で脱気器再循環ポンプ１０
を設置し、脱気器４の入口に戻す系統を設置する場合が
あるが、この場合は図示しない既設の再循環ポンプ出口
より分岐させて脱気器貯水タンク４−２に設けた散水ノ
ズルに供給することにより、同等の効果を得ることが可
能である。

【００２６】本発明による他の実施の形態を図２に示
す。図２に示す復水系統の特徴は、脱気器貯水タンク４
−２内上部に散水ノズル１３を設け、さらに該散水ノズ
ル１３と脱気室４−１底部を結ぶ散水止弁１４付きの散
水連絡管１２をも設けることである。

【００２７】ＣＷＴ運転中は、脱気室４の出口水を給水
連絡管４−３により脱気器貯水タンク４−２へ送ると同
時に、脱気室４−１底部と脱気器貯水タンク４−２内上
部に設置した散水ノズル１３とを結ぶ散水連絡管１２に
ある散水止弁１４を開とすることで散水ノズル１３から
も脱気器貯水タンク４−２内の貯水表面に散水させ、貯
水表面を攪拌させる。

【００２８】脱気器貯水タンク４−２内の貯水表面の攪
拌により酸素が給水相に再溶解するため、脱気器４内の
蒸気相に酸素が高濃度で滞留することを防止できる。こ
れにより、負荷降下時の脱気器４の出口の溶存酸素濃度
上昇は防止できる。

【００２９】なお、火力発電プラントの起動時などＡＶ
Ｔ運転中には酸素の給水への再溶解を防止するため、散
水止弁１２を閉じ、脱気室４の出口水は給水連絡管４−
３からのみ脱気器貯水タンク４−２へ送られる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、脱気器再循環ポンプに
よる循環水を脱気器貯水タンク内で散水し、蒸気相中の
酸素を給水相側に再溶解させるため、ＣＷＴ運転中の脱
気器内蒸気相に高濃度で酸素が滞留する現象を防止する
ことができ、脱気器ベント弁の自動制御を省略すること
が可能である。

【００３１】また、脱気器出口給水に酸素が再溶解され
ているため、脱気器出口における酸素注入量が低減でき
る効果も有する。

【００３２】また、脱気器出口給水に酸素が再溶解され
ているため、脱気器出口における酸素注入量が低減でき
る効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の脱気器再循環系統によ
りＣＷＴ運転中の脱気器内蒸気相に高濃度で酸素が滞留
する現象を防止する復水系統を示す図である。

【図２】 本発明の他の実施の形態の脱気器再循環系統
によりＣＷＴ運転中の脱気器内蒸気相に高濃度で酸素が
滞留する現象を防止する復水系統を示す図である。

【図３】従来技術のボイラ設備の復水系統を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 復水脱塩装置 ２ 復水昇圧ポンプ ３ 低圧給水加熱器 ４ 脱気器 ４−１ 脱気室 ４−２ 脱気器貯水タン
ク ４−３ 給水連絡管 ４−４ 均圧管 ５ 給水ポンプ ６ 高圧給水加熱器 ７ 脱気器ベント弁 ８ 脱気器入口サンプリ
ング点 ９ 節炭器入口サンプリング点 １０ 脱気器再循環ポンプ １１、１３ 散水ノズル １２ 散水連絡管 １４ 散水止弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラと、該ボイラからの蒸気を用いて
   仕事をする蒸気タービンと、該蒸気タービンで使用した
   蒸気を復水する復水器と、復水器からの復水を脱気する
   脱気器と、該脱気器で脱気された水をボイラに供給する
   ボイラ給水系統を備えたボイラ設備において、 脱気器は、復水を脱気する脱気室と脱気された復水を一
   旦貯める脱気器貯水タンクと該脱気器貯水タンクからの
   出口水を再循環ポンプにより脱気器貯水タンク内に散水
   する散水ノズルを有する脱気器再循環系統を備えている
   ことを特徴とするボイラ設備。
2. 【請求項２】 ボイラ起動時以外の通常のボイラ設備の
   防食を図る量の溶存酸素を含む給水を用いて行う請求項
   １記載のボイラ設備の運用方法であって、脱気器貯水タ
   ンク内に設けられた散水ノズルより脱気器貯水タンクか
   らの出口水を再循環ポンプにより脱気器貯水タンク内に
   散水することを特徴とするボイラ設備の運用方法。
3. 【請求項３】 ボイラと、該ボイラからの蒸気を用いて
   仕事をする蒸気タービンと、該蒸気タービンで使用した
   蒸気を復水する復水器と、復水器からの復水を脱気する
   脱気器と、該脱気器で脱気された水をボイラに供給する
   ボイラ給水系統を備えたボイラ設備において、 脱気器は、復水を脱気する脱気室と脱気された復水を一
   旦貯める脱気器貯水タンクと該脱気室からの出口水を脱
   気器貯水タンク内の水面に直接散水させる脱気器貯水タ
   ンク内上部散水ノズルを有する脱気器給水系統を備えて
   いることを特徴とするボイラ設備。
4. 【請求項４】 ボイラ起動時以外の通常のボイラ設備の
   防食を図る量の溶存酸素を含む給水を用いて行う請求項
   ３記載のボイラ設備の運用方法であって、脱気器貯水タ
   ンク内に設けられた散水ノズルより脱気室からの出口水
   を脱気器貯水タンク内の水面に直接散水することを特徴
   とするボイラ設備の運用方法。