JP2015117422A - タービンの塩害腐食防止装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タービンの運転中に塩害腐食を防止するタービンの塩害腐食防止装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明に係るタービンの塩害腐食防止装置は、主蒸気配管５６、高温再熱蒸気配管６０及び中圧タービン６１から低圧タービン６２への低温蒸気配管６９の各々に、銀水溶液２０を供給する銀水溶液供給部２１を備えており、例えば海水漏洩があった場合、蒸気５２に混入する塩素イオンによるタービンの腐食と、これに伴う応力腐食割れ（ＳＣＣ）を防止することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばタービン設備のタービンロータの翼根、翼溝部の隙間部（狭隘部）に発生する塩害を防止するタービンの塩害腐食防止装置及び方法に関するものである。

従来、火力発電設備等においては、ボイラで発生したボイラ蒸気を復水器で冷却凝縮させ、ボイラ水（純水）として循環使用している。ここで、復水器内でボイラ蒸気を冷却する冷却管が設けられ、該冷却管には冷却用の海水が流れているが、該冷却管に亀裂等が生じると、そこから海水が液漏れし、凝縮したボイラ凝縮水に混入し、該ボイラ凝縮水に塩分が混じって各種配管等を腐食させることになる（例えば、特許文献１参照）。
この海水漏洩があることにより、高圧スチームを減温する場合、復水器からの給水をそのまま減温スプレーから主蒸気配管内に供給しているので、海水が含まれた水蒸気がタービン側に供給されることとなる。

この結果、長期間運転していくと、この海水漏洩に起因する塩分等が、タービンロータ等の隙間部に、塩化物イオンなどの腐食性物質として入り込み、翼根部や翼溝部に腐食割れの発生が懸念される。

このため、翼根部及び翼溝部に入り込んだ腐食性物質を除去し、健全な状態に戻す必要があるため、従来ではタービンを分解し、タービン翼を取り外した後、腐食性物質の除去作業を行っている。

特開２００１−１４１５９６号公報

しかしながら、タービンを分解し、タービン翼を取り外し、腐食性物質の除去作業を行った後、再度タービンを組み付ける必要があるため、費用と時間とが必要となり、大きな損失となる、という問題がある。

また、タービンロータの翼根・翼溝などの隙間部の洗浄においては、以下のような問題がある。
１）翼根・翼溝の隙間部には、塩分を含む赤錆が発生しており、錆の生成に伴い、隙間部は、より狭いものとなっているため、洗浄に手間がかかる。
２）塩分を除去するためには、水系の洗浄液を用いて、溶解除去する必要があるが、隙間部の亀裂は狭く、空気の噛み込みなどにより、洗浄液が浸透し難いため、塩分の除去は難しい。

よって、タービンを分解することなく、狭隘部に発生した腐食性物質や塩分の除去を効率よく実施できる手法の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、タービンの運転中に塩害腐食を防止するタービンの塩害腐食防止装置及び方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ボイラで発生した蒸気を、タービン側へ供給する蒸気配管と、前記蒸気配管に銀水溶液を供給する銀水溶液供給部と、を備え、前記ボイラの運転中に、前記銀水溶液を必要に応じて供給し、前記蒸気配管に同伴される塩素イオンを固定化することを特徴とするタービンの塩害腐食防止装置にある。

本発明によれば、例えば海水漏洩があった場合、蒸気に混入する塩素イオンによるタービンの腐食と、これに伴う応力腐食割れを防止することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記蒸気配管のタービン入口近傍で、前記蒸気中の塩素イオン濃度を計測する塩素イオン計を備え、前記塩素イオン計での計測結果に基づき、前記銀水溶液の供給を調整することを特徴とするタービンの塩害腐食防止装置にある。

本発明によれば、例えば海水漏洩があった場合、蒸気に混入する塩素イオン濃度に応じて、銀水溶液の噴霧量を調整することができる。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記銀水溶液にアルコールを含有することを特徴とするタービンの塩害腐食防止装置にある。

本発明によれば、アルコールを含有するので、隙間部への浸透性が向上する。

第４の発明は、ボイラの運転中において、前記ボイラで発生した蒸気を、タービン側へ供給する蒸気配管内に、銀水溶液を供給し、前記蒸気内に同伴される塩素イオンを固定化することを特徴とするタービンの塩害腐食防止方法にある。

本発明によれば、例えば海水漏洩があった場合、蒸気に混入する塩素イオンによるタービンの腐食と、これに伴う応力腐食割れを防止することができる。

第５の発明は、第４の発明において、前記蒸気配管のタービン入口近傍で、前記蒸気中の塩素イオン濃度を計測し、計測した塩素イオン濃度に応じて、前記銀水溶液の供給を調整することを特徴とするタービンの塩害腐食防止方法にある。

本発明によれば、例えば海水漏洩があった場合、蒸気に混入する塩素イオン濃度に応じて、銀水溶液の噴霧量を調整することができる。

第６の発明は、第４又は５の発明において、前記銀水溶液にアルコールを含有することを特徴とするタービンの塩害腐食防止方法にある。

本発明によれば、アルコールを含有するので、隙間部への浸透性が向上する。

本発明によれば、例えば海水漏洩があった場合、タービンに供給される蒸気に銀水溶液を供給することにより、該蒸気中に混入する塩素イオンによるタービンの腐食と、これに伴う応力腐食割れを防止することができる。

図１は、実施例１に係る火力発電ボイラの蒸気系図である。 図２は、実施例２に係る火力発電ボイラの蒸気系図である。 図３は、金属亀裂部における塩素イオンと、銀水溶液との反応機構概説図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、実施例１に係る火力発電ボイラの蒸気系図である。図１において、バーナ５１ａを備えたボイラ火炉（以下「火炉」という）５１で燃料を燃焼させることにより、ボイラ内にて発生した蒸気５２は、汽水分離器５３、ボイラ蒸気連絡管５４、過熱器５５、主蒸気配管５６を通って高圧タービン５７に供給される。そして、高圧タービン５７で仕事をした蒸気５２は、低温再熱蒸気配管５８を通って再熱器５９に送られて加熱され、高温再熱蒸気配管６０を通って中圧タービン６１及び低温蒸気配管６９を通って低圧タービン６２に、順次供給されて仕事を行う。また、低圧タービン６２で仕事をした蒸気５２は復水器６３の冷却水（海水）Ｗにより冷却されて復水６５とされた後、低圧給水加熱器６６、脱気器６７、ボイラ給水ポンプＰ1、高圧給水加熱器６８を通って再び火炉５１に戻される。

このような火力発電ボイラの蒸気系において、復水器６３における冷却水Ｗとして海水を用いる際、海水リークが発生した場合には、蒸気系統の環境は無酸素状態であると共に、乾燥状態であるので、仮に海水リークが発生した場合でも、持ち込まれた海水成分は、蒸気配管の内表面に付着する。またタービンの翼表面にも付着する。しかしながら、ボイラ運転時においては、無酸素状態であるので、海水成分に起因する腐食の発生はほとんど無い。

これに対し、ボイラ停止時においては、発生蒸気が冷却によりドレン化するので、内部が湿潤状態となる。また、開放点検の際には、真空破壊により、蒸気配管内部において、酸素が飽和状態となる。この結果、各蒸気配管の内表面に付着した海水成分がドレンに溶解する。このドレンは、翼根部のチューブ曲がり部、底部等に溜まりやすいので、腐食が促進する場合がある。

本発明は、蒸気ユニット系統がこの腐食の原因である海水リークの状態となった際、ボイラ運転中において蒸気中に含まれる塩素イオンを固定化し、腐食の進展を防止することができるものである。以下、実施例１及び２を用いて、本発明を詳細に説明する。

本実施例のタービンの塩害腐食防止装置は、図１に示すように、主蒸気配管５６、高温再熱蒸気配管６０及び中圧タービン６１から低圧タービン６２への低温蒸気配管６９(以下、「蒸気配管」と総称する)の各々に、銀水溶液２０を供給する銀水溶液供給部２１を備えている。なお、図１中、符号Ｖ₁〜Ｖ₃は銀水溶液２０を供給する際の開閉弁である。

そして、ボイラの運転中に、復水器６３での海水漏洩があった際、銀水溶液２０を必要に応じて供給し、蒸気配管に同伴される塩素イオンを固定化するようにしている。

ここで、銀水溶液２０としては、例えば酢酸銀（ＡｇＣ₂Ｈ₃Ｏ₂）、水酸化銀（ＡｇＯＨ）等の水溶液を用いる。この銀水溶液２０を用いて、蒸気配管内に図示しない噴霧手段で噴霧した場合、銀水溶液ミストとして、蒸気５２中に混入する。この混入された銀水溶液２０は、蒸気中の塩化ナトリウム（塩素イオン）と反応して、Ａｇ+＋Ｃｌ-→ＡｇＣｌ（塩化銀）として、固定化され、腐食の原因となる塩素イオン状態でのタービン内への混入は防止される。

これは、反応により生成した塩化銀は、水への溶解度が８ｐｐｍ（０．００００８ｇ／１００ｃｍ³、１０℃）と小さいので、塩素イオンとしての遊離作用はなく、腐食作用を生じさせない。

銀水溶液の供給は、間欠的に供給するのが好ましい。
例えば海水リークがあって、復水中の海水リーク量が１ｐｐｍ程度の微量の場合には、１週間に１回程度、１時間噴霧して供給するようにすればよい。
また、復水中の海水リーク量が１０００〜２０００ｐｐｍ程度と多量の場合には、１日に１回程度、１時間噴霧して供給するようにすればよい。
ここで、供給量としては、蒸気流量の１％相当を供給すればよい。

また、銀水溶液２０には、さらにアルコールを添加するようにしてもよい。
このアルコールの添加によって、浸透性が高くなり、隙間(狭隘部)内への到達が確実となる。

ここで、アルコールは、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール等の低級アルコールを用いるのが好ましい。
また、濃度としては、銀水溶液５０〜１０質量％に対して、アルコール５０〜９０質量％と適宜調整する。

図３は、金属亀裂部における塩素イオンと、銀水溶液との反応機構概説図である。
図３に示すように、タービン内での金属部材（翼、翼根等）３１での小さな隙間（狭隘部）３０があった場合、その隙間の深部に留まる塩素イオンに対して、銀水溶液２０が到達する結果、塩化銀として固定化することとなる。また、金属部材３１の表面に成長した錆３１中に含まれる塩素イオンに対しても、銀水溶液２０が到達する結果、塩化銀として固定化することとなる。ここで、錆３１中には、β−ＦｅＯＯＨ、α−ＦｅＯＯＨ、βＦｅＯＯＨ、ＮａＣｌ等が含まれている。

この結果、本実施例によれば、例えば海水漏洩があった場合、蒸気５２に混入する塩素イオンによるタービンの腐食と、これに伴う応力腐食割れ（Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ：ＳＣＣ）を防止することができる。
よって、定期点検まで、停止することなくボイラ運転を継続することができる。
なお、塩化銀は、白色であるので、定期点検時において、白色部分を例えばサンドブラスト等によるスケール除去で清浄化することができる。

また、塩化銀は、柔らかいので、タービン運転中において、タービンのエロージョンによる損傷に寄与することがない。
さらに、塩化銀が蒸気に同伴して復水器６３内に導入された場合においては、復水６５がボイラ給水として供給する際に、ボイラ給水ラインに設置されるフィルタ等の濾過手段により除去されるので、ボイラ内への持ち込みは防止される。

図２は、実施例２に係る火力発電ボイラの蒸気系図である。なお、実施例１に係る火力発電ボイラの蒸気系の構成と重複する部材には同一符号を付してその説明は省略する。図２に示すように、本実施例に係るタービンの塩害腐食防止装置は、実施例１において、さらに主蒸気配管５６、高温再熱蒸気配管６０及び低温蒸気配管６９の各タービン入口近傍で、蒸気５２中の塩素イオン濃度を計測する塩素イオン計２５を備えている。ここで、塩素イオン計２５としては、例えば凝縮蒸気中の塩素イオンの電気伝導率より濃度を求める電気伝導度計を用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。

そして、ボイラ運転中において、塩素イオン計２５での計測結果に基づき、銀水溶液２０の供給を調整するようにしている。

本発明によれば、例えば海水漏洩があった場合、蒸気５２に混入する塩素イオン濃度に応じて、銀水溶液の噴霧量を調整することができ、実施例１より確実に塩化銀としての固定化を行うことができる。

２０ 銀水溶液
２１ 銀水溶液供給部
２５ 塩素イオン計
５１ ボイラ火炉
５２ 蒸気
５６ 主蒸気配管
６０ 高温再熱蒸気配管
６９ 低温蒸気配管

Claims (6)

1. ボイラで発生した蒸気を、タービン側へ供給する蒸気配管と、
   前記蒸気配管に銀水溶液を供給する銀水溶液供給部と、を備え、
   前記ボイラの運転中に、前記銀水溶液を必要に応じて供給し、前記蒸気配管に同伴される塩素イオンを固定化することを特徴とするタービンの塩害腐食防止装置。
2. 請求項１において、
   前記蒸気配管のタービン入口近傍で、前記蒸気中の塩素イオン濃度を計測する塩素イオン計を備え、
   前記塩素イオン計での計測結果に基づき、前記銀水溶液の供給を調整することを特徴とするタービンの塩害腐食防止装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記銀水溶液にアルコールを含有することを特徴とするタービンの塩害腐食防止装置。
4. ボイラの運転中において、前記ボイラで発生した蒸気を、タービン側へ供給する蒸気配管内に、銀水溶液を供給し、
   前記蒸気内に同伴される塩素イオンを固定化することを特徴とするタービンの塩害腐食防止方法。
5. 請求項４において、
   前記蒸気配管のタービン入口近傍で、前記蒸気中の塩素イオン濃度を計測し、
   計測した塩素イオン濃度に応じて、前記銀水溶液の供給を調整することを特徴とするタービンの塩害腐食防止方法。
6. 請求項４又は５において、
   前記銀水溶液にアルコールを含有することを特徴とするタービンの塩害腐食防止方法。

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