JP2018179401A - スケール除去方法及びスケール除去装置 - Google Patents
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(構成)
1.蒸気タービン発電プラント
図1は、本実施形態に係る蒸気タービン発電プラントの一構成例を表す概略図である。以下、本実施形態に係るスケール除去装置及びスケール除去方法を蒸気タービン発電プラントに適用した場合について説明する。
ΔT=Q×(tps/λps+ths/λhs)・・・(1)
但し、Q:熱負荷、tps:パウダー状スケール厚さ、λps:パウダー状スケール熱伝導率、ths/:硬質スケール厚さ、λhs:硬質スケール熱伝導率である。なお、温度上昇の許容値とは、配管が使用される条件下(温度、圧力、材質、形状等)において、許容可能な強度から求められる値であり、温度上昇の許容値を超えると配管が損傷する可能性がある。
以下、本実施形態に係るスケール除去装置について説明する。
運転時間計測部36は、発電プラント100の起動完了後の運転時間を計測するものである。
時間判定部37は、運転時間計測部36で計測された発電プラント100の運転時間を入力し、発電プラント100の運転時間と設定時間(例えば、2000時間)とを比較して、発電プラント100の運転時間が設定時間以上であるか否か判定するものである。時間判定部37は、発電プラント100の運転時間が設定時間以上であると判定した場合、動作モード設定部39に信号(動作信号)を出力する。
入力部38は、温度計12の計測値に関する信号St及び圧力計13の計測値に関する信号Spを入力するものである。
動作モード設定部39は、制御装置35の動作モードを設定するものである。本実施形態では、制御装置35の動作モードには、「給水の温度を降下させる動作モード」、「給水の圧力を上昇させる動作モード」及び「給水の温度を130℃/h以上で上昇させる動作モード」が含まれる。以下、「給水の温度を降下させる動作モード」を第1の動作モード、「給水の圧力を上昇させる動作モード」を第2の動作モード、「給水の温度を130℃/h以上で上昇させる動作モード」を第3の動作モードと適宜称する。
第1温度判定部40は、温度計12の計測値が設定温度(例えば、350℃)未満であるか否かを判定するものである。
第2温度判定部41は、温度計12の計測値が設定温度範囲(例えば、350℃以上400℃以下)の間にあるか否かを判定するものである。
圧力判定部42は、圧力計13の計測値が設定圧力(例えば、24.1MPa)以上であるか否かを判定するものである。
駆動量演算部43は、温度計12の計測値及び圧力計13の計測値を入力し、入力した温度計12の計測値及び圧力計13の計測値に基づいて、燃料制御弁33及び給水ポンプ30の駆動量を演算するものである。
信号生成部44は、駆動量演算部43で演算された燃料制御弁33及び給水ポンプ30の駆動量を入力し、入力した駆動量に基づいて、燃料制御弁33及び給水ポンプ30を駆動する駆動信号S1,S2を生成するものである。
信号出力部45は、信号生成部44で生成された駆動信号S1,S2を入力し、入力した駆動信号S1,S2を燃料制御弁33及び給水ポンプ30に出力するものである。
図8は、本実施形態に係るスケール除去方法の手順を示したフローチャートである。以下、本実施形態に係るスケール除去方法の手順について説明する。
(1)本実施形態では、パウダー状スケールの空隙部に給水を満たした状態から、燃料制御弁33を駆動し給水の温度を350℃未満に低下させ、給水ポンプ30を駆動し給水の圧力を24.1MPa以上に上昇させた後、燃料制御弁33を駆動し給水の温度を130℃/h以上で350℃から400℃の間まで上昇させて、発電プラントを定常起動の起動速度よりも早い起動速度で起動させることにより、パウダー状スケールの空隙部に存在する給水を超臨界流体とし急激に膨張させる。そのため、伝熱管の内周面に付着し堆積したパウダー状スケールを剥離させて除去することができる。これにより、伝熱管の過熱損傷を抑止し、発電プラントの補修による緊急停止を回避することができるので、補修費用の負担や補修期間の売電損失を抑制することができる。
図9は、本実施形態に係る制御装置の構成要素の一部を示す概略図である。図9において、第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図10は本実施形態に係る蒸気タービン発電プラントの一構成例を表す概略図、図11は本実施形態に係る制御装置の構成要素の一部を示す概略図である。図10,11において、第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図12は、本実施形態に係る制御装置の構成要素の一部を示す概略図である。図12において、第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することも可能である。また、各実施形態の構成の一部を削除することも可能である。
2,3,4 タービン
5 復水器
10 伝熱管
12 温度計
13 圧力計
30 給水ポンプ
31 加熱装置
32 燃料系統
33 燃料制御弁
35 制御装置
55 給水系統
100 発電プラント
101 スケール除去装置
Claims (14)
- 給水を蒸発させて蒸気を発生させる伝熱管と、前記伝熱管を加熱する加熱装置と、前記加熱装置に燃料を供給する燃料系統と、前記燃料系統に設けられ、前記加熱装置に供給される燃料の流量を制御する燃料制御弁とを備えるボイラと、
前記ボイラで発生した蒸気により駆動されるタービンと、
前記タービンを駆動した蒸気を復水し前記給水を生成する復水器と、
前記復水器で生成された給水を前記ボイラに導く給水系統と、
前記給水系統に設けられ、前記給水を加圧する給水ポンプとを備える発電プラントの前記伝熱管の内周面に付着したヘマタイトスケールを除去するスケール除去方法において、
前記ヘマタイトスケールの空隙部に給水を満たした状態から、前記給水の温度及び圧力に基づき前記燃料制御弁及び前記給水ポンプを制御し、前記発電プラントを定常起動の起動速度より早い速度で起動させて、前記給水を超臨界流体とすることを特徴とするスケール除去方法。 - 請求項1に記載のスケール除去方法において、前記給水ポンプを駆動して前記給水の圧力を24.1MPa以上に上昇させた後、前記燃料制御弁を駆動して前記給水の温度を130℃/h以上で350℃から400℃の間まで上昇させることを特徴とするスケール除去方法。
- 請求項2に記載のスケール除去方法において、
前記給水の温度及び圧力を入力するステップと、
前記給水の温度及び圧力に基づいて、前記燃料制御弁及び前記給水ポンプの駆動量を演算するステップと、
前記燃料制御弁及び前記給水ポンプの駆動量に基づいて、前記燃料制御弁及び前記給水ポンプを駆動する駆動信号を生成するステップと、
前記駆動信号を前記燃料制御弁及び前記給水ポンプに出力するステップとを備えることを特徴とするスケール除去方法。 - 請求項3に記載のスケール除去方法において、
前記発電プラントの起動完了後の運転時間を計測するステップと、
前記運転時間と設定時間とを比較するステップとを備え、
前記運転時間が前記設定時間以上の場合に、前記給水の温度及び圧力を入力することを特徴とするスケール除去方法。 - 請求項3に記載のスケール除去方法において、
前記発電プラントの起動開始時期を含む前記発電プラントの運転パターンに基づいて、前記発電プラントの起動開始時期を判断するステップを備え、
前記発電プラントの起動開始時期に到達した場合に、前記給水の温度及び圧力を入力することを特徴とするスケール除去方法。 - 請求項3に記載のスケール除去方法において、
前記伝熱管の温度を計測するステップと、
前記伝熱管の温度を入力するステップと、
前記伝熱管の温度と閾値とを比較するステップとを備え、
前記伝熱管の温度が前記閾値以上の場合に、前記給水の温度及び圧力を入力することを特徴とするスケール除去方法。 - 請求項3に記載のスケール除去方法において、
前記ヘマタイトスケールの付着速度を演算するステップと、
前記発電プラントの起動による前記ヘマタイトスケールの除去率を演算するステップと、
前記ヘマタイトスケールの付着速度と除去率とに基づいて、前記発電プラントの起動開始時期を設定するステップとを備え、
前記発電プラントの起動開始時期に到達した場合に、前記給水の温度及び圧力を入力することを特徴とするスケール除去方法。 - 給水を蒸発させて蒸気を発生させる伝熱管と、前記伝熱管を加熱する加熱装置と、前記加熱装置に燃料を供給する燃料系統と、前記燃料系統に設けられ、前記加熱装置に供給される燃料の流量を制御する燃料制御弁とを備えるボイラと、
前記ボイラで発生した蒸気により駆動されるタービンと、
前記タービンを駆動した蒸気を復水し前記給水を生成する復水器と、
前記復水器で生成された給水を前記ボイラに導く給水系統と、
前記給水系統に設けられ、前記給水を加圧する給水ポンプとを備える発電プラントの前記伝熱管の内周面に付着したヘマタイトスケールを除去するスケール除去装置において、
前記伝熱管に設けられ、前記給水の温度を計測する温度計と、
前記伝熱管に設けられ、前記給水の圧力を計測する圧力計と、
前記ヘマタイトスケールの空隙部に給水を満たした状態から、前記給水の温度及び圧力に基づき前記燃料制御弁及び前記給水ポンプを制御し、前記発電プラントを定常起動の起動速度より早い速度で起動させて、前記給水を超臨界水とする制御装置とを備えることを特徴とするスケール除去装置。 - 請求項8に記載のスケール除去装置において、
前記制御装置は、前記給水ポンプを駆動して前記給水の圧力を24.1MPa以上に上昇させた後、前記燃料制御弁を駆動して前記給水の温度を130℃/h以上で350℃から400℃の間まで上昇させることを特徴とするスケール除去装置。 - 請求項9に記載のスケール除去装置において、
前記制御装置は、
前記温度計の計測値及び前記圧力計の計測値を入力する入力部と、
前記温度計の計測値及び前記圧力計の計測値に基づいて、前記燃料制御弁及び前記給水ポンプの駆動量を演算する駆動量演算部と、
前記駆動量演算部で演算された前記燃料制御弁及び前記給水ポンプの駆動量に基づいて、前記燃料制御弁及び前記給水ポンプを駆動する駆動信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部で生成された駆動信号を前記燃料制御弁及び前記給水ポンプに出力する信号出力部とを備えることを特徴とするスケール除去装置。 - 請求項10に記載のスケール除去装置において、
前記制御装置は、
前記発電プラントの起動完了後の運転時間を計測する運転時間計測部と、
前記運転時間と設定時間とを比較する時間判定部とを備え、
前記入力部は、前記時間判定部において前記運転時間が設定時間以上であると判定した場合に、前記温度計の計測値及び前記圧力計の計測値を入力することを特徴とするスケール除去装置。 - 請求項10に記載のスケール除去装置において、
前記制御装置は、
前記発電プラントの起動開始時期を含む前記発電プラントの運転パターンを記憶する記憶部と、
前記運転パターンに基づいて、前記発電プラントの起動開始時期を判断する起動判断部とを備え、
前記入力部は、前記起動判断部が前記発電プラントの起動開始時期であると判断した場合に、前記温度計の計測値及び前記圧力計の計測値を入力することを特徴とするスケール除去装置。 - 請求項10に記載のスケール除去装置において、
前記伝熱管に設けられ、前記伝熱管の温度を計測する配管温度計を備え、
前記制御装置は、
前記配管温度計の計測値を入力する配管温度入力部と、
前記配管温度計の計測値と閾値とを比較する温度比較部とを備え、
前記入力部は、前記温度比較部が前記配管温度計の計測値が閾値以上であると判断した場合に、前記温度計の計測値及び前記圧力計の計測値を入力することを特徴とするスケール除去装置。 - 請求項10に記載のスケール除去装置において、
前記制御装置は、
前記ヘマタイトスケールの付着速度を演算する速度演算部と、
前記発電プラントの起動による前記ヘマタイトスケールの除去率を演算する除去率演算部と、
前記ヘマタイトスケールの付着速度と除去率とに基づいて、前記発電プラントの起動開始時期を設定する起動開始時期設定部とを備え、
前記入力部は、前記起動開始時期設定部で設定された起動開始時期に到達した場合に、前記温度計の計測値及び前記圧力計の計測値を入力することを特徴とするスケール除去装置。
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