JP2003014396A

JP2003014396A - スケール除去方法

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Publication number: JP2003014396A
Application number: JP2001193901A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Sueyoshi; 充拡末吉; Takayuki Naganuma; 孝之永沼; Seiji Obata; 精二小畠; Akihiro Sakanishi; 彰博坂西; Toshio Sao; 俊生佐尾; Takashi Morimoto; 敬森本
Original assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2003-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】プラントの運転停止期間中における洗浄作業
工程が簡略化できるとともに、従来より安全・確実な洗
浄液を使用して効果的なスケール除去が可能であり、後
処理等も容易となるような蒸発管内面のスケール除去方
法を提供する。【解決手段】発電プラントの停止期間中に、ボイラ蒸
発管を含む該系統内部に付着している銅成分を含むスケ
ールを、洗浄剤を用いて溶解除去するスケール除去方法
であって、該洗浄液として炭酸アンモニウム又は炭酸水
素アンモニウムを含む溶液を用いることを特徴とするス
ケールの除去方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラプラントの
給水系統およびボイラ系統の銅分を含むスケール除去方
法に関し、特に、発電プラントのボイラ内の洗浄におい
て、プラントの運転停止中にボイラ蒸発管内に残留して
いる付着成分を効果的に除去するためのスケール除去方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発電プラントのボイラでは、運転の継続
により、プレボイラ系統から持ち込まれた鉄、銅などの
スケール化成分が、熱負荷の高い部位を中心に蒸発管内
面に付着する。このスケールは経年的にその付着量が増
加し、局部加熱や伝熱阻害などの問題を生じる。よっ
て、発電プラントを停止させた場合には、その間にその
付着量の程度によってこれらのスケールを除去すること
が必要とされる。

【０００３】ボイラ洗浄に係る従来方法について、図１
を用いて説明する。通常、ボイラ給水配管１５には給水
ポンプが設けてあり、運転時にはこの給水ポンプによっ
て節炭器に供給された後、ボイラに送られるようになっ
ている。ボイラ内の水は、加熱されて蒸気となり、さら
に加熱器で加熱されて蒸気タービン２へ送られるように
なっている。

【０００４】発電プラントでは、構成材料の腐食を極力
少なくする為、ｐＨ調整した純水が循環されている。復
水器４は常温付近で維持されており、その循環水が、低
圧給水加熱器６付近では約１５０℃、高圧給水加熱器７
付近では約３００℃程度に、加熱されてから、ボイラー
１に供給される。このように液相として存在するのは、
ボイラーに至るまでであり、ボイラー１の後段では蒸気
（気相）として流通する。脱気器５では、循環水に含ま
れる溶存酸素を除去し、発電プラントでは腐食原因を取
り除くことが行われている。このようなプラント内にお
けるボイラ蒸発管内においては、復水器５や低圧給水加
熱器６などの構成材料から溶出した銅がボイラ１へ供給
され、蒸発管内面に付着して蒸発管内面に付着してスケ
ール化し、その付着量によっては局部過熱、伝熱障害の
問題が生じ易い。また、このスケール除去の為、塩酸等
によって酸洗浄を行う場合にも、銅成分を含むボイラ蒸
発管内面付着スケールの除去は、通常の酸液では困難で
ある。そこで従来、スケール中の銅濃度が比較的少ない
（５重量％未満）場合には、酸洗浄液にチオ尿素を添加
して、溶解除去していた。また、スケール中の銅濃度が
高い（５重量％以上）場合には、アンモニア＋過硫酸ア
ンモニウム溶液を用いて溶解除去した後、通常の酸洗浄
を実施していた。しかしながら、弱酸や強アルカリを用
いた洗浄工程が必須となってしまい、さらに洗浄後に
は、防錆処理工程も必要であるため、工程が複雑化して
しまう。そして、時間的にも不利である一方、施工コス
トも高くなるので、経済的にも不利であった。

【０００５】他方、例えば原子力プラント等でも広く、
銅スケールを洗浄除去する必要性が指摘されている。と
ころが、従来の洗浄に使用されてきた過硫酸アンモン
は、作業性や取扱いが困難であると同時に、Ｓ成分も含
むために系統内への残留などの面でもより一層好適な物
質を用いた洗浄方法が望まれていた。また、従来の洗浄
剤を用いた場合には、メッキ現象が生じやすく、銅分を
完全に除去できない部分が生じてしまっていた。メッキ
化した部分が存在したまま運転を行うと、溶存酸素の存
在などによって電位差が生じて腐食原因になりやすい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、プラントの運転停止期間中における洗浄作
業工程が簡略化できるとともに、従来より安全・確実な
洗浄液を使用して効果的なスケール除去が可能であり、
さらに後処理等も容易となるような蒸発管内面のスケー
ル除去方法を開発すべく、鋭意検討した。その結果、本
発明者らは、洗浄液として炭酸アンモニウム又は炭酸水
素アンモニウムを含む溶液を採用することによって、か
かる問題点が解決されることを見い出した。本発明は、
かかる見地より完成されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、発
電プラントの停止期間中に、ボイラ蒸発管を含む該系統
内部に付着している銅成分を含むスケールを、洗浄剤を
用いて溶解除去するスケール除去方法であって、銅成分
の溶解除去工程にて、該洗浄液として炭酸アンモニウム
又は炭酸水素アンモニウムを含む溶液を用いることを特
徴とするスケール除去方法を提供するものである。ここ
で、前記洗浄液は、例えば液タンク、液注入ポンプ又は
液注入配管を使用してボイラ蒸発管へ注入することがで
きる。また、前記洗浄液としては、炭酸とアンモニウム
とのモル比NH₃/CO₂が２．０以上であることが好まし
い。炭酸ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムの濃度は特
に限定されないが、銅成分への溶解効果から、洗浄液中
に通常０．１〜２０重量％、好ましくは０．５〜１０重
量％の範囲で用いられる。また、本発明は、上記スケー
ル除去方法において、前記銅成分の溶解除去工程によっ
てスケール中の銅成分を溶解除去した後、ボイラホット
クリーンアップを実施して、残留スケールを剥離除去す
ることを特徴とするスケール除去方法をも提供するもの
である。

【０００８】対象となるスケール中の銅成分の含有量に
ついては、特に限定されるものではないが、通常０．０
１〜３０重量％、好適には０．１〜２５重量％、より具
体的には０．５〜２０％程度、含有している場合に、効
果的に成分除去できる。これらの範囲の銅成分には、そ
の付着量に応じて炭酸アンモニウム濃度を変化させて、
好適な洗浄液とすることができる。また、スケールはボ
イラ蒸発管の内面に付着しているものを対象とするが、
洗浄液による効果は液相中にある管内面の他、気相中に
ある管内面にも有効に作用する。炭酸アンモニウム又は
炭酸水素アンモニウムには、それ自体の成分の他、その
混合物、複塩などが広く含まれる。つまり、本発明の洗
浄液には、炭酸とアンモニウムとを混合して得られる化
合物あるいは混合物を含有する溶液が広く含まれ、その
態様は何ら限定されるものではない。そして、炭酸とア
ンモニウムとのモル比NH₃/CO₂が２．０以上の溶液を用
いるのが特に好ましい。

【０００９】上記のような本発明の方法によれば、炭酸
アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムを用いることに
より、作業工程における安全性や作業性が向上する、洗
浄系統を防錆しながらスケール中の銅分を除去できる、
気相部についても炭酸アンモニウムが気化するため防錆
できる、強酸や強アルカリを使用せずに銅分を含むスケ
ールを除去できる、などの優れた効果が得られる。本発
明に係るスケール除去方法を実施するための具体的な形
態について説明する。なお、本発明は以下の実施の形態
に限定されるものではない。

【００１０】

【発明の実施の形態】プラント運転中は配管内では、ボ
イラ１へ水が流通してくるが、そこで加熱されることに
よって、溶解度以下の成分がスケール化する現象が生じ
る。通常の場合、管内面におけるスケール中の主成分
は、８０〜９９％が鉄成分であるが、残りの１〜２０％
あるいは１〜１０％程度の銅成分が含まれることがあ
る。伝熱面に生成したスケールは伝熱を阻害するため、
必要に応じてスケールを除去する必要がある。銅は伝熱
性が良好であるが、塩酸等によって酸洗浄する場合には
不溶解成分として残留してしまう。これは酸洗浄剤中に
は、通常は銅溶解剤等も含まれているが、インヒビター
（腐食抑制剤）と銅成分が錯塩を形成してしまうためと
考えられる。したがって、スケール除去において、酸洗
浄処理工程を経るにしても、銅成分については、それを
効果的に除去できる方法が必要である。

【００１１】そこで本発明のスケール除去方法では、ボ
イラ蒸発管の内部に付着している銅成分を含むスケール
を、炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムを含む
溶液を洗浄液として用いて溶解除去する、銅成分の溶解
除去工程によって除去する。洗浄液としては、後述の実
施例２の結果から、炭酸とアンモニウムとのモル比NH ₃/
CO₂が２．０以上である溶液を用いることが特に好まし
い。炭酸ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムの濃度は特
に限定されないが、銅成分への溶解効果から、洗浄液中
に好ましくは０．５〜１０重量％、特に好ましくは１〜
５重量％の範囲で用いられる。この洗浄液による優れた
銅成分の洗浄作用によって、スケール中の銅分について
は効果的に除去される。本発明では、スケール中の銅濃
度が５％以上のように高い場合にも、過硫酸アンモン等
を一切用いる必要はない。後述する実施例１において示
されるように、本発明の洗浄液は高い銅溶解性能を有す
るからである。

【００１２】実際に、ボイラ内面付着スケールの断面を
ＥＰＭＡ分析して、本実施の形態の効果を確認すること
ができる。上記洗浄液で洗う前には、Ｃｕがスケール中
に相当量付着していても、酸洗浄の前に炭酸アンモニウ
ムを含む溶液で洗浄すれば、ほとんどの銅成分が取り除
かれる。上記洗浄液による銅成分の溶解除去は、酸洗浄
の前にプレ洗浄としての作用を有すると同時に、洗浄系
統の防錆処理としての効果も発揮できる。

【００１３】また、ボイラ蒸発管内面に付着するスケー
ルについて、銅成分が１０％以上になった場合、従来の
方法では除銅処理自体が難しくなってしまっていたが、
上記本発明の洗浄剤を用いれば、銅成分の溶解除去の後
には、スケール化した部分に空洞が生じポーラス状にな
る。このような場合、残留する鉄を主成分とするスケー
ルを除去するには、酸洗浄を用いることもできるが、ボ
イラホットクリーンアップを実施して、残留スケールを
剥離除去することもできる。ここで、ホットクリーンナ
ップとは、ボイラの炉内に点火して加熱する処理であ
る。銅成分を除去したポーラス状のスケールは、このホ
ットクリーンナップによって、容易に蒸発管内面から剥
離して除去されることがある。ホットクリーンナップに
よって十分なスケール除去が可能な場合には、酸洗浄工
程を省略することも可能である。

【００１４】図１は、本実施形態によるスケール除去方
法を実施するのに好適な発電プラントの一例を示す系統
図である。本実施形態では、運転停止期間中における複
合発電プラントのボイラ蒸発管の洗浄に本発明を適用し
ている。一般に、ボイラ給水配管に給水ポンプが設けて
あり、運転時にはこの給水ポンプによって給水が、図１
に矢印で示すように供給され、流量調節弁を経由してボ
イラ１内に送られるようになっている。ボイラ１内の水
は、加熱されて蒸気となり、さらに過熱器で過熱されて
蒸気タービン２ヘ送られるようになっている。このよう
な構成において、本実施形態ではボイラ１付近に洗浄液
を収容するための液タンクと、この液タンクから洗浄液
を送給するするための供給ポンプである液注入ポンプを
備えた液注入配管とが設けられており、この洗浄液注入
配管がボイラ給水配管に着脱可能に接続されている。上
記液タンクには、洗浄液として炭酸アンモニウム又は炭
酸水素アンモニウムを含む溶液が収容されている。洗浄
液としては、炭酸とアンモニウムとのモル比NH₃/CO₂が
２．０以上であることが好ましい。

【００１５】以上の本実施形態によれば、洗浄液として
炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムを含む溶液
のみを使用することにより、過硫酸アンモン等の洗浄薬
品を使用してスケール除去していた従来の方法に比べ
て、同等あるいはそれ以上の優れた洗浄効果が作業性良
く安全に得られる。また、上記洗浄液は防錆作用をも有
するので、洗浄系統の鉄系材料を防錆しながら、銅分の
みを溶解除去することが可能である。本発明によるス
ケール除去方法の洗浄効果を明らかにするため、以下の
実験例を示す。なお、本発明はこれらの実験例によって
何ら制限されるものではない。

【００１６】

【実施例】実施例１先ず、種々のアンモニア溶液による銅の溶解度を調べる
ため、以下の試験を行った。銅粉量５ｇを含む、以下の
組成からなるｆ〜ｋの試験溶液1000mlについて、Cu濃度
(ppm)を時間経過とともに測定した。ｆ： NH₃=３重量％、過酸化アンモン=１重量％、エア
ーバブリングなしｇ：炭酸アンモニウム（(NH₃/CO₂)のモル比=２．
０）、エアーバブリングありｈ：炭酸アンモニウム（(NH₃/CO₂)のモル比=２．
０）、エアーバブリングなしｉ： NH₃=３重量％、エアーバブリングありｊ： NH₃=３重量％、過酸化水素=0.5重量％（145時間
経過後、さらに1重量％を追加）、エアーバブリングな
しｋ： NH₃=３重量％、エアーバブリングなし

【００１７】この試験結果を、図２に示す。従来の過硫
酸アンモンを用いた溶液（ｆ）は、銅分の溶解性は高か
った。但し、過硫酸アンモンの取扱い性は悪く、作業に
は時間と手間がかかった。炭酸アンモニウムにエアバブ
リングを行った溶液（ｇ）は、高い溶解性を有するとと
もに、作業性に優れ、安全性にも問題がなかった。ま
た、炭酸アンモニウムのみの溶液（ｈ）も、時間経過と
共に同様の高い溶解性を示した。これに対し、アンモニ
アのみを加えた溶液（ｋ）の場合、アンモニアに過酸化
水素を加えた溶液（ｊ）の場合、アンモニアを加えてエ
アバブリングを行った溶液（ｉ）の場合には、いずれも
時間が経過しても銅は低濃度のまま推移した。以上の結
果から、炭酸アンモニウムを用いれば、過硫酸アンモン
を用いた場合と同程度に、銅分を溶解させられることが
わかった。また、アンモニア単独を加えた溶液では、銅
を溶解させる効果は十分でなく、炭酸とアンモニアが共
存する系において、銅溶解効果が十分に発揮されること
がわかった。

【００１８】実施例２上記実施例１の実験結果より、アンモニアを単独で加え
た溶液では、銅成分の溶解度が低いままということが判
明したので、炭酸とアンモニアのモル比(NH₃/CO₂)を変
化させて、銅分に対する溶解度を試験した。溶液の中の
NH₃/CO₂のモル比は、1.0〜3.0まで５段階に変化させ
た。ａ: モル比(NH₃/CO₂)＝３．０、ｂ: モル比(NH₃/CO₂)＝２．５ｃ: モル比(NH₃/CO₂)＝２．０、ｄ: モル比(NH₃/CO₂)＝１．５ｅ: モル比(NH₃/CO₂)＝１．０この試験の結果を、図３に示す。この結果から、(NH₃/C
O₂)のモル比が2.0以上の場合には、徐々に銅濃度が高く
なり、１５０時間経過後から格段に上昇して、5000ppm
前後の溶解が可能であることがわかった。

【００１９】実施例３炭酸アンモニウム（(NH₃/CO₂)のモル比=２．０）〔商品
名：ラスミン200L〕の濃度を変化させて、銅の溶解度を
測定した。結果を、図４に示す。それぞれの炭酸アンモ
ニウムの濃度は、以下のようである。ｌ：１重量％ｍ：３重量％ｎ：５重量％この結果から、炭酸アンモニウムの濃度
が上昇することによって、時間経過とともに溶解する銅
の濃度が増大することがわかった。

【００２０】

【発明の効果】本発明のスケール除去方法によれば、炭
酸アンモニウム又は重炭酸アンモニウムを用いることに
より、従来よりも作業工程における安全性が向上すると
ともに、作業性も向上する。また、洗浄系統を防錆しな
がら、スケール中の銅分を除去できるので工程が簡素化
するとともに、気相部についても炭酸アンモニウムが気
化するため、防錆できる。さらに、強酸や強アルカリを
使用せずに、炭酸アンモニウム溶液のみに用いて、銅分
を含むスケールの除去が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスケール除去方法を好適に用いること
ができる、ボイラを有する発電プラントの一例に示す構
成図である。

【図２】実施例１における実験結果を示すグラフであ
る。

【図３】実施例２における実験結果を示すグラフであ
る。

【図４】実施例３における実験結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ボイラ２蒸気タービン３発電器４復水器５脱気器６低圧給水加熱器７高圧給水加熱器８空気予熱器９集塵器１０煙突１１給水ポンプ１２復水ポンプ１３循環水ポンプ１４冷却塔（クーリングタワー）１５ボイラ給水配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永沼孝之福岡県福岡市南区塩原二丁目１番47号九州電力株式会社内 (72)発明者小畠精二福岡県福岡市東区名島２丁目18−20 九電産業株式会社環境部内 (72)発明者坂西彰博長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者佐尾俊生長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者森本敬長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内Ｆターム(参考） 4K053 PA18 QA02 RA21 SA07 XA24 YA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電プラントの停止期間中に、ボイラ蒸
発管を含む該系統内部に付着している銅成分を含むスケ
ールを、洗浄剤を用いて溶解除去するスケール除去方法
であって、銅成分の溶解除去工程にて、該洗浄液として
炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムを含む溶液
を用いることを特徴とするスケール除去方法。
【請求項２】前記洗浄液を、液タンク、液注入ポンプ
又は液注入配管を使用してボイラ蒸発管へ注入すること
を特徴とする請求項１記載のスケール除去方法。
【請求項３】前記洗浄液として、炭酸とアンモニウム
とのモル比NH₃/CO₂が２．０以上である溶液を用いるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載のスケール除去方
法。
【請求項４】請求項１記載のスケール除去方法におい
て、前記銅成分の溶解除去工程によってスケール中の銅
成分を溶解除去した後、ボイラホットクリーンアップを
実施して、残留スケールを剥離除去することを特徴とす
るスケール除去方法。