JP2013170762A - 主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主蒸気管又は再熱蒸気管に設ける穴が小さくて済み、主蒸気管又は再熱蒸気管の最上部も十分に洗浄することができ、しかも、過熱器管又は再熱器管側に洗浄液が流れ込むことも防止される主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法を提供する。
【解決手段】過熱器管又は再熱器管に連通する主蒸気管６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であって、該主蒸気管６又は再熱蒸気管の最上部は、過熱器管管寄又は再熱器管管寄側から第１水平部６ａ、勾配部６ｂ及び第２水平部６ｃとなっている主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法において、該勾配部６ｂの下部又は第２水平部６ｃに洗浄用座を設け、該洗浄用座から該主蒸気管又は再熱蒸気管内に洗浄液を、該主蒸気管又は再熱蒸気管内の洗浄液面が該勾配部６ｂに位置するように供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、火力発電ボイラ等の主蒸気管又は再熱蒸気管内面に成長したスケールを、化学洗浄液を用いて化学洗浄する方法に関し、特に、これらの蒸気管に連通する過熱器管や再熱器管の健全性を維持しながら化学洗浄する方法に関する。

火力発電ボイラの蒸気系の一例を図３に示す。図３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。また、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。

図４は主蒸気管６の引き回し構造を示す概略斜視図である。この主蒸気管６の上部は、過熱器出口管寄１７側から第１水平部６ａ、勾配部６ｂ及び第２水平部６ｃにて構成されている。主蒸気管６のうち、この第２水平部６ｃに引き続く部分は、略上下方向に引き回された垂直配管部となっている。主蒸気管６の下流端は、タービン入口部主蒸気塞止弁１８に接続されている。

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。

従来、このような目的で行う化学洗浄方法としては、主蒸気管又は再熱蒸気管と連通し、しかも化学洗浄の対象としない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、過熱器管又は再熱器管の両端を切断し、仮設配管を接続して対象とする蒸気管のみに化学洗浄液を通液する方法が提案されている（特開昭６４−２３０９６号公報、実開平４−３２８６号公報）。

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。

特開２００４−２７８８６１（特許文献３）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設置し、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。

この特許文献３の方法では、洗浄対象の主蒸気管又は再熱蒸気管に加える加工は、小口径の洗浄用座を設置するのみで足りる。この洗浄用座に取り付けた液面計の液面を監視することにより、非洗浄域の過熱器管又は再熱器管への化学洗浄液の流入を容易に防止し、化学洗浄中の非洗浄域配管の健全性を維持することができる。このため、化学洗浄前の配管の切断及び化学洗浄後の復旧が不要となり、蒸気管洗浄の労力と時間及び費用を大幅に節減することが可能となる。

特開昭６４−２３０９６号公報 実開平４−３２８６号公報 特開２００４−２７８８６１

特許文献３の主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法では、主蒸気管又は再熱蒸気管の上部に設けた洗浄用座に洗浄液を供給するので、この洗浄用座よりもさらに上部側の部分が未洗浄部となる。従って、過熱器管から蒸気系配管の上流側の部分のスケール除去ができない。

洗浄液のレベルが蒸気系配管の最上部となるように洗浄液の循環流量を制御して洗浄を実施すれば、蒸気系配管のほとんど範囲が洗浄可能となる。しかしながら、直接洗浄液を蒸気系配管に張込み抜出す場合、僅かな流量変動で大きなレベル変動が生じ、過熱器管側に洗浄液が流れ込むおそれがある。

例えば、内径２４６．４ｍｍ、断面積４７６．６ｃｍ^２の主蒸気管を特許文献３の方法で洗浄する場合、洗浄作業中に洗浄液流量が１０ｍ^３／ｈから１２ｍ^３／ｈにまで２ｍ^３／ｈ増加した場合、1分で主蒸気管のレベルは７０ｃｍ上昇する可能性がある。（２ｍ^３／ｈ×１ｍｉｎ＝３３，３３３ｃｍ^３。３３，３３３ｃｍ^３／ｍｉｎ÷４７６．６ｃｍ^２≒７０ｃｍ）

洗浄レベルを厳密に制御するために循環洗浄液量を非常に低流量にすることが考えられるが、このように循環洗浄液を超低流量にした場合、洗浄液の温度が低下するだけでなく、洗浄液の均一性が維持できず、洗浄が不十分になる。

本発明は、上記問題点を解決し、主蒸気管又は再熱蒸気管に設ける穴が小さくて済み、主蒸気管又は再熱蒸気管の最上部も十分に洗浄することができ、しかも、過熱器管又は再熱器管側に洗浄液が流れ込むことも防止される主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法を提供することを目的とする。

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であって、該主蒸気管又は再熱蒸気管の最上部は、過熱器管管寄又は再熱器管管寄側から第１水平部、勾配部及び第２水平部となっている主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法において、該勾配部の下部又は第２水平部に洗浄用座を設け、該洗浄用座から該主蒸気管又は再熱蒸気管内に洗浄液を、該主蒸気管又は再熱蒸気管内の洗浄液面が該勾配部に位置するように供給することを特徴とするものである。

本発明では、液面レベルが該勾配部又は第１水平部のレベルとなるように中継タンクを設置し、前記洗浄液を該中継タンクから水頭差によって前記洗浄用座に供給することが好ましい。

該中継タンクは、オーバーフロー堰によって液面レベルを一定とするようにしたものであり、該オーバーフロー堰をオーバーフローした洗浄液及び前記主蒸気管又は再熱蒸気管を通過した洗浄液を受け入れる循環タンクを設置し、該循環タンクから該中継タンクに洗浄液を循環させることが好ましい。

本発明では、前記過熱器管管寄又は再熱器管管寄に純水を連続的に通水することが好ましいが、揮発性アルカリ剤を添加した液を通水することも可能である。

この場合、該過熱器管管寄又は再熱器管管寄を通過した純水もしくは揮発性アルカリ剤を添加した液の導電率を測定し、前記洗浄液の過熱器管管寄又は再熱器管管寄への流入を検知することが好ましい。

本発明方法では、主蒸気管又は再熱蒸気管に洗浄液を通液して洗浄を行うに際し、主蒸気管又は再熱蒸気管内の上部（過熱器管又は再熱器管直後）に存在する勾配部に洗浄液面が位置するように主蒸気管又は再熱蒸気管に洗浄液を送り込むことにより、過熱器又は再熱器側に洗浄液を流入させることなく十分な洗浄液流量にて洗浄液を通液することが出来る。

本発明では、主蒸気管又は再熱蒸気管上部に設ける洗浄用座の口径は検査が不要な小さいサイズで足りるため、コストダウンと工期短縮が可能となる。

本発明によると、主蒸気管又は再熱蒸気管の過熱器管管寄又は再熱器管管寄直近まで洗浄液で洗浄することができる。即ち、洗浄可能範囲が従来方法に比べて広いものとなる。

中継タンクを設置し、水頭差によって中継タンクから主蒸気管又は再熱蒸気管上部に送液することにより、主蒸気管又は再熱蒸気管への洗浄液の供給流量を安定化し、非洗浄部である過熱器管又は再熱器管への洗浄液流入を防止することが可能となる。

この中継タンクにオーバーフロー堰を設け、中継タンク内の洗浄液レベルをオーバーフロー堰のオーバーフローレベルに保つことにより、主蒸気管又は再熱蒸気管へ洗浄液を安定して定量供給することができる。オーバーフロー堰をオーバーフローした洗浄液を循環タンクに戻すことにより、洗浄液を有効利用することができる。

過熱器管管寄又は再熱器管管寄に純水もしくは揮発性アルカリ剤を添加した液を通水することにより、過熱器管管寄又は再熱器管管寄に洗浄液が流れ込んでも過熱器管管寄又は再熱器管管寄の端から洗浄液を系外に押し出すことができる。過熱器管管寄又は再熱器管管寄流出水の導電率を測定することにより、過熱器管管寄又は再熱器管管寄への洗浄液流入を検知することができる。

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の一例を示す系統図である。 図１の主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法の一部を拡大して示す系統図である。 ボイラの蒸気系の系統図である。 主蒸気管付近の斜視図である。

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。図１，２は、本発明による主蒸気管の化学洗浄方法の実施の形態を示す系統図である。

この実施の形態においては、前記図４と同様に、化学洗浄の対象とする主蒸気管６の上流端は、非洗浄域の過熱器管管寄１７に連通し、下流端はストップバルブ１８で仕切られる構成になっている。ストップバルブ１８の下流側はタービン（図示略）に連なっている。

この主蒸気管６の上部は、前記図４と同様に、過熱器管管寄１７側から第１水平部６ａ、勾配部６ｂ及び第２水平部６ｃにて構成されている。勾配部６ｂの勾配は２０〜８０°程度である。第１水平部６ａと第２水平部６ｃとの高低差は２００〜１５００ｍｍ程度（管センタ基準）である。

主蒸気管６のうち、この第２水平部６ｃに引き続く部分は、略上下方向に引き回された垂直配管部となっている。

第２水平部６ｃに内径６０ｍｍ程度の穴を開け、洗浄液流入用の洗浄用座を設置してある。この洗浄用座に配管３５がフランジで連結されている。第１水平部６ａにも同様にしてオーバーフロー洗浄液取出用座が設けられ、配管３７が接続されている。

ストップバルブ１８の部分に、主蒸気管６からの洗浄液流出用座を仮設備により設置してある。この洗浄液流出用座に洗浄液の戻り配管１９が接続されている。この戻り配管１９には流量計２０（図２）と流量調整用バルブ２１が設けられている。

戻り配管１９に取り出された洗浄液は循環タンク２２に導入される。循環タンク２２内の液は、ポンプ２３によって循環送り配管２５を介して中継タンク３０に送られる。この循環送り配管２５には流量調整バルブ２４と流量計２６および加温用熱交換器（蒸気式）２５Ｈが設けられている。

中継タンク３０内にオーバーフロー堰３１が立設され、貯留室３４が形成されている。循環送り配管２５からの洗浄液は、この貯留室３４に導入され、オーバーフロー堰３１の上端のレベルまで洗浄液が貯留される。この上端レベルは、好ましくは勾配部６ｂ又は第１水平部６ａのレベルに位置する。この貯留室３４の液面レベルを検知するために液面計３２が設置されている。オーバーフロー堰３１をオーバーフローした洗浄液は返送配管３３を介して循環タンク２２に返送される。なお、オーバーフロー堰３１をオーバーフローする洗浄液量が過多とならないようにバルブ２４の開度を調整することが好ましい。

貯留室３４内の洗浄液は、水頭差により、配管３５、流量調整バルブ３６を介して第２水平部６ｃに供給される。第２水平部６ｃには、前記の通り、洗浄用座が設けられ、配管３５は該洗浄用座に接続されている。

化学洗浄に際しては、ストップバルブ１８を閉として、仮設備側に液が流れるようにバルブ２１，２４，３６を開とすると共に、循環ポンプ２３を稼動させ、循環タンク２２内の洗浄液を配管２５、中継タンク３０、配管３５、第２水平部６ｃを含む主蒸気管６、配管１９を介して循環させる。この際、バルブ３６，２１の開度を調整し、主蒸気管６上部の洗浄液レベルが勾配部６ｂの上部レベルＬ_１と第２水平部６ｃの天井面レベルＬ_２との間となるようにする。

なお、中継タンク３０の貯留室３４の液面レベルが目標液下限レベルである天井面レベルＬ_２よりも１００〜３００ｍｍ高くなるようにオーバーフロー堰３１の高さを設定することが好ましい。蒸気管６のレベルがＬ_１からＬ_２にあることを監視する為に、蒸気管の本設備（圧力計座６Ｎとエア抜座６Ｍ）からレベル計６Ｈを設置することが好ましい。この場合、設置したレベル計の上部は開放とし、洗浄時のエア抜座として用いる。

過熱器管管寄１７に洗浄液が流入した場合の対策として、過熱器管管寄１７の一端と他端に純水通水用配管４０，４１を接続し、純水を連続的に通水し、万が一洗浄液が過熱器管管寄１７に流れ込んでも過熱器管管寄１７から洗浄液が押し出されるようにする。

過熱器管管寄１７への洗浄液流入の検知を行うために、純水通水用配管４１に導電率計４２を設置し、その数値を監視する。過熱器管管寄１７に洗浄液流入のない状態であれば導電率は１〜２０μＳ／ｃｍ程度であるが、洗浄液が流入した場合は急激に導電率が上昇するので検知可能である。

このようにして、循環タンク２２内の洗浄液を主蒸気管６に所定時間循環通液し、主蒸気管６の化学洗浄を行う。化学洗浄終了後は、循環タンク２２に設けた排液バルブ２７を開として、系内の化学洗浄液を排水槽へ排出し、その後、水洗を行う。水洗工程は、循環タンク２２に純水を張り、化学洗浄薬液を注入しないこと以外は上記と同様にして、純水を循環系内に循環させることにより行うことができる。

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、ギ酸などの有機酸、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洗浄主剤として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。

本発明の化学洗浄方法は、火力発電所の主蒸気管又は再熱蒸気管のような大口径・厚肉配管の化学洗浄に極めて有用であり、非洗浄域の機器の健全性を確保した上で、従来の配管の両端を切断・復旧する工法に比べて著しく短い工期で、安価に主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄を行うことができる。

上記実施の形態では、洗浄液供給用配管３５を接続するための洗浄用座を第２水平部６ｃに設けているが、勾配部６ｂの下部（勾配部の中位よりも下位）に設けてもよい。

また、上記実施の形態では、余剰の洗浄液を排出させる配管３７を接続するための洗浄用座を第１水平部６ａに設けているが、勾配部６ｂの上部に設けてもよい。

上記実施の形態では、主蒸気管の洗浄を行っているが、再熱蒸気管についても同様にして洗浄を行うことができる。

［試験例］
図１，２において、循環タンク２２に張った水を循環ポンプ２３から中継タンク３０に送り、中継タンク３０から、主蒸気管６に送水し、循環タンク２２に水を戻した。その結果、主蒸気管６内の水面レベルがＬ_１〜Ｌ_２の範囲となるように水を循環できることが確認された。

［実施例］
図１，２に示す火力ボイラの主蒸気管について洗浄液を循環通液し、洗浄を行った。表１に主蒸気管６のデータを示す。また、表２に通液条件及び通液状態を示す。なお、Ｌ_１−Ｌ_２＝３０１ｍｍである。

表２の通り、本発明によると、洗浄液を安定して循環通液することができる。

６ 主蒸気管
６ａ 第１水平部
６ｂ 勾配部
６ｃ 第２水平部
１７ 過熱器管管寄
１８ ストップバルブ
２２ 循環タンク
３０ 中継タンク
３１ オーバーフロー堰
４２ 導電率計

Claims (5)

1. 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であって、
   該主蒸気管又は再熱蒸気管の最上部は、過熱器管管寄又は再熱器管管寄側から第１水平部、勾配部及び第２水平部となっている主蒸気管又は再熱蒸気管の化学洗浄方法において、
   該勾配部の下部又は第２水平部に洗浄用座を設け、
   該洗浄用座から該主蒸気管又は再熱蒸気管内に洗浄液を、該主蒸気管又は再熱蒸気管内の洗浄液面が該勾配部に位置するように供給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。
2. 請求項１において、液面レベルが該勾配部又は第１水平部のレベルとなるように中継タンクを設置し、前記洗浄液を該中継タンクから水頭差によって前記洗浄用座に供給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。
3. 請求項２において、該中継タンクは、オーバーフロー堰によって液面レベルを一定とするようにしたものであり、
   該オーバーフロー堰をオーバーフローした洗浄液及び前記主蒸気管又は再熱蒸気管を通過した洗浄液を受け入れる循環タンクを設置し、該循環タンクから該中継タンクに洗浄液を循環させ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。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記過熱器管管寄又は再熱器管管寄に純水を連続的に通水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。
5. 請求項４において、該過熱器管管寄又は再熱器管管寄を通過した純水の導電率を測定し、前記洗浄液の過熱器管管寄又は再熱器管管寄への流入を検知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。

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