JP2019138477A

JP2019138477A - 給水への薬注装置を持ったボイラ

Info

Publication number: JP2019138477A
Application number: JP2018018733A
Authority: JP
Inventors: 正哉香川; Masaya Kagawa
Original assignee: SAMSON CO Ltd
Current assignee: SAMSON CO Ltd
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-08-22

Abstract

【課題】給水経路での腐食も抑制することのできる薬注装置を持ったボイラを提供する。【解決手段】ボイラに接続している給水配管の途中に設置した給水ポンプを作動することでボイラへの給水を行い、ボイラ用薬品を注入する薬注ポンプなどの薬注装置を給水ポンプより下流側の給水配管へ接続し、給水に対して所定割合で薬品の注入を行うようにしている薬注装置を持ったボイラにおいて、運転を行わせる制御対象ボイラから待機状態を維持させる制御対象外ボイラへの移行などによりボイラの運転を停止する際、給水ポンプと薬注ポンプを所定時間作動することにより、給水ポンプ２次側の給水配管内に薬品を含んだボイラ給水が残るようする。【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラの腐食を防止するための薬品をボイラ給水に注入する薬注装置を持っているボイラに関するものであり、より詳しくはボイラ給水経路の腐食も抑制するようにしている給水への薬注装置を持ったボイラに関するものである。

ボイラの伝熱管内にためたボイラ水を加熱して蒸気を発生するボイラでは、伝熱管は高温のボイラ水に触れることになり、水に接している伝熱管内面部分では腐食減肉が発生しやすい環境となる。ボイラ内での腐食を抑制するためには、ボイラ水のｐＨを１１．０〜１１．８程度に保つことが有効であり、ボイラ給水にアルカリ性の薬品を注入することでボイラ水のｐＨ値を高めることが行われている。薬品の注入は、ボイラ内での水質が適正となるようにボイラ給水に対して所定の割合で供給する。蒸気を発生するボイラでは、ボイラ内でボイラ水は濃縮するため、ボイラ給水のｐＨは上記缶水の適正値より低いものでよく、ボイラ給水はアルカリ度を少し高めておくと、ボイラ内での濃縮によってボイラ水のｐＨ値は上昇し、ボイラ内を腐食しにくい環境とすることができる。そのため、ボイラ給水中の薬品濃度は、ボイラ内での目標とする水質に比べると低いものとなっている。

ボイラへの給水は、ボイラ内水位が給水開始水位まで低下すると給水ポンプの作動を開始して給水を行い、ボイラ内水位が給水停止水位まで上昇すると給水ポンプの作動を停止して給水を終了するものであれば、薬品の注入は給水ポンプの作動に合わせて薬注ポンプを作動することで行う。薬品の注入量は給水量に比べると圧倒的に少ないため、１回の給水に必要な量の薬注ポンプ作動時間は給水ポンプの作動時間に比べると短いものとなり、給水ポンプの作動と薬注ポンプの作動を同時に開始した場合には、薬注ポンプは先に停止することになる。この場合、ボイラ給水中の薬品濃度は、薬注ポンプの作動中は高くなるが薬注ポンプを停止して給水ポンプのみを作動している時は薬品を含まない。そのため給水配管での薬品濃度は大きく上下するが、ボイラ内に入ってしまえば安定することになる。

また、ボイラでは効率を向上させるため、燃焼排ガスを通す排気路に給水予熱装置を設置しておき、燃焼排ガスの熱によってボイラ給水を予熱することが広く行われている。排出する排ガスを利用してボイラ給水を予熱することで、ボイラの効率を向上させることができる。給水予熱装置では、排ガス通路内の燃焼排ガスと、排ガス通路内に設けた伝熱管内を流れるボイラ給水との間で熱交換を行っており、伝熱管が燃焼排ガスから吸収する熱量が多くなるほど給水の温度を上昇させることができ、ボイラの効率は向上する。

しかしこのような場合、給水配管内で腐食が発生易い環境になることがある。給水ポンプの作動時間に比べて薬注ポンプの作動時間は短いため、給水配管内の給水中に薬品が含まれていない時間があり、給水ポンプの作動が停止して給水予熱装置内でボイラ給水の流れが止まると、給水予熱装置内の給水温度が上昇することになり、給水配管内で腐食が発生し易い環境になることがある。

ボイラの運転を継続している状態においては、給水の発停は短時間で繰り返し行われるため、一時的に腐食しやすい環境になったとしても、給水が行われれば給水予熱装置内の温度は低下し、薬注が行われれば薬品の作用が発揮されるため、腐食は抑制される。しかし腐食し易い環境になった状態でボイラの運転が停止した場合などでは、腐食し易い環境のままで長期間置かれることがある。特にボイラを複数台設置している多缶設置ボイラであって、設置しているボイラの一部を制御対象として運転を行い、それ以外の制御対象外ボイラは運転待機とさせている場合、制御対象ボイラの入れ替えは１日毎など定期的に行うため、制御対象から制御対象外となったボイラではまる１日給水が行われないため給水配管内の状態は長時間変化しないことになる。そして給水予熱装置内が腐食し易い状態で長期間置かれることで、給水予熱装置の腐食が進行してしまうことがあった。

この課題に対し、特開２０１３−１９４２８０号公報に記載の発明では、給水配管でのボイラ給水が所定の水質になるように薬品注入を行うことで、給水予熱装置内とボイラ内の腐食を防止することが記載されている。しかし、濃縮状態の異なる給水配管内のボイラ給水とボイラ内のボイラ水の両方で最適な水質とすることは難しく、給水配管内での水質は次善の水質となっていた。

特開２０１３−１９４２８０号公報

本発明が解決しようとする課題は、薬注装置によってボイラ給水に薬品を注入しているボイラにおいて、給水経路での腐食も抑制することのできる薬注装置を持ったボイラを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、ボイラに接続している給水配管の途中に設置した給水ポンプを作動することでボイラへの給水を行い、ボイラ用薬品を注入する薬注ポンプなどの薬注装置を給水ポンプより下流側の給水配管へ接続し、給水に対して所定割合で薬品の注入を行うようにしている薬注装置を持ったボイラにおいて、ボイラの運転を停止する場合、給水ポンプと薬注ポンプを所定時間作動することにより、給水ポンプ２次側の給水配管内に薬品を含んだボイラ給水が残るようにしていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記給水への薬注装置を持ったボイラにおいて、前記ボイラは複数台設置し、台数制御装置からの指令に基づいて運転を行う多缶設置ボイラであり、台数制御装置では前記ボイラ群のボイラは運転を行わせる制御対象ボイラと、待機状態を維持させる制御対象外ボイラに区分して台数制御を行うものであり、制御対象ボイラから制御対象外ボイラに移行したボイラでは、給水ポンプと薬注ポンプを所定時間作動することにより、給水ポンプ２次側の給水配管内のボイラ給水は薬品を含んだボイラ給水に置き換えて停止するようにしていることを特徴とする。

本発明を実施することで、ボイラの給水が長時間停止する場合は、ボイラ給水経路内に留まるボイラ用水は腐食防止用の薬品を含んだものになるため、ボイラ給水経路の腐食を抑制することができる。

本発明の一実施例での多缶設置ボイラの構成図本発明の一実施例でのボイラへの給水フロー図本発明の一実施例での給水ポンプと薬注ポンプの作動状況説明図

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例での多缶設置ボイラの構成図、図２は一実施例でのボイラへの給水フロー図、図３は一実施例での給水ポンプと薬注ポンプの作動状況説明図である。実施例では１号缶から４号缶と名付けている４台のボイラ１を並列に設置している多缶設置としている。各ボイラ１の運転は台数制御装置１０によって制御する。台数制御装置１０ではボイラ全体で供給している蒸気圧力値に基づきボイラの燃焼量を定める。台数制御装置１０は各ボイラの運転制御装置と接続しており、各ボイラは台数制御装置１０からの指令に基づいて運転を行う。

ボイラ１は途中までは共通の給水配管５を通してボイラ用水を供給するようにしており、給水配管５は途中で分岐し、各ボイラ１に接続している。ボイラへ給水を行う給水ポンプ７は、給水配管５を分岐した以降に設置しており、ボイラ毎に給水ポンプ７を設けている。ボイラ１は、多数の伝熱管によって構成したボイラ缶体とボイラ上部に設置した燃焼装置２などからなっており、燃焼装置２は下向きに火炎を発生させるものであって、ボイラ中央部の燃焼室内で火炎の燃焼を行う。

ボイラは、燃焼装置２で燃焼を行うことでボイラ内のボイラ水を加熱する。ボイラ下部からボイラ内の伝熱管内に入ったボイラ水は、伝熱管周囲から加熱することによって伝熱管内で沸騰し、蒸気を発生する。発生した蒸気は、ボイラ上部の連絡管を通して取り出すようにしており、蒸気が含んでいる液体分は気水分離器内で蒸気とボイラ水に分離し、蒸気のみを取り出すようにしている。気水分離器の下部には、気水分離器で分離したボイラ水をボイラ内下部へ戻すための還水管を接続しており、分離したボイラ水は還水管を通してボイラ下部へ還流させる。

ボイラ水を加熱した後の燃焼排ガスは、この時点ではまだ高温であるため、ボイラ給水の予熱に使用する。排ガス通路途中に給水予熱装置４を設けており、排ガスは給水予熱装置４を通した後に戸外へ排出する。給水予熱装置４は略直方体の形状をしており、給水予熱装置の側面上部に排ガス入口、上面に排ガス出口を設けている。

給水予熱装置４の排ガス流下降流路内には水平方向に伸びる伝熱管を多数設け、伝熱管の表面には熱吸収用フィンを多数設けている。熱吸収用フィンは、水平方向に延びる伝熱管の表面から伝熱管軸に対して円周方向に全周に設けており、熱吸収用フィンを配置することで伝熱面積を大きくすることができる。給水予熱装置上部の排ガス入口から入った排ガスは給水予熱装置内の伝熱管を加熱し、伝熱管内を流れるボイラ給水を加熱する。

ボイラへの給水は、前記の給水予熱装置４で予熱して供給する。途中に給水ポンプ７を設置している給水配管５は、給水予熱装置４を経由してボイラ１と接続している。ボイラ１への給水は給水ポンプ７を作動することで行い、給水制御は運転制御装置６が水位検出装置９で検出しているボイラ内の水位に基づいて行う。水位検出装置９は、異なる高さ位置に設置した複数の電極棒で水の有無を検出することによって水位を検出する。給水の制御は、水位検出装置でボイラ内水位が給水開始水位まで低下したことを検出して給水ポンプ７の作動を開始し、給水実施による水位上昇で給水停止水位まで水位が上昇したことを検出して給水ポンプ７の作動を停止する。給水ポンプ７の作動を行うと、ボイラ給水は給水予熱装置内を流れ、ボイラ下部からボイラ内へ入る。

給水配管５にはボイラ用薬品を供給する薬品供給装置も接続しておく。薬品供給装置は、薬注ポンプ３、薬注タンク８、薬注配管などからなっており、薬注タンク８内の薬品は薬注ポンプ３の作動を行うことで薬注配管を通して給水配管５へ注入する。薬注は給水量に対して一定の割合で行うように設定しておく。

ボイラの運転は、運転制御装置６によって制御する。運転制御装置６は、燃焼装置２、水位検出装置９、薬注タンク８、薬注ポンプ３などと接続しており、運転制御装置６によって各装置の作動を制御する。

図３は、本発明におけるボイラの運転、給水ポンプ７の作動、薬注ポンプ３の作動状態を示している。台数制御装置１０では、全てのボイラを対象として台数制御を行うものではなく、制御対象ボイラと制御対象外ボイラに分けて台数制御を行うものとしている。多缶設置の場合、点検のための停止や異常による緊急停止が発生した場合でも蒸気供給が足りなくなることを防止するため、通常必要な容量に対して余裕を持たせた設置台数とすることが広く行われている。この場合、設置しているボイラの全てを使用しての台数制御を行うと効率が悪くなることがあり、一部のボイラのみを使用して台数制御を行い、運転させる必要のないボイラは台数制御の対象外とすることも行われている。

運転させるボイラと運転させないボイラで完全に分けてしまい、稼働時間に極端な差ができてしまうと、ボイラの寿命に差ができるため、制御対象ボイラは順次入れ替えていく。例えば２４時間毎にローテーションさせるようにしておき、２４時間が経過するごとに各ボイラにおける累計の稼働時間を比較し、稼働時間が短いボイラから稼働優先順位を設定して稼働優先順位の高いボイラを制御対象ボイラに指定することで制御対象ボイラの入れ替えを行う。

図３は２４時間毎に稼働優先順位のローテーションを行うものであり、第１日の終わり間近から第３日の始まり直後までであって、第２日は途中を省略している。第１日はボイラの１号缶・３号缶・４号缶が制御対象ボイラであって運転を行っており、２号缶は制御対象外のボイラであって運転を停止している。運転実施ボイラでは、給水ポンプ７と薬注ポンプ３が発停を行っている。ボイラ内の水位は、水位検出装置９で検出している水位が給水開始水位まで低下すると、給水ポンプ７を作動することで水位を上昇させ、水位が給水停止水位まで上昇すると、給水ポンプ７の作動を停止するようにしており、ボイラ運転中に給水を停止すると、ボイラ水の蒸発によってボイラ内水位は低下していくため、ボイラ内水位は上昇と下降を交互に繰り返している。

薬注ポンプ３は給水ポンプ７が作動するタイミングで作動する。薬注量は給水量に比べて大幅に少ないものであるため、薬注ポンプ３と給水ポンプ７を同時に開始した場合には薬注ポンプ３が先に停止している。第１日から第２日に移行する時、台数制御装置１０ではボイラの稼働優先順位を変更し、制御対象とするボイラの入れ替えを行う。ここでは１号缶を制御対象から対象外へ変更し、２号缶を制御対象外から制御対象に変更している。制御対象外となった１号缶は、ここからまる１日の間給水が行われない可能性が高く、給水が行われないと給水配管５内のボイラ用水は入れ替わらないままとなる。１号缶において、この直前に行われた給水は23:58からのものであり、薬注ポンプ３も同じタイミングで作動を開始している。しかし薬注ポンプ３は短時間で停止し、その後給水ポンプ７のみが作動しているため、給水初期に注入した薬品は既にボイラ内に送り込まれており、この時点での給水配管５内のボイラ給水は薬品が含まれていない水となっている。

この場合、１号缶の給水配管５では薬品の含まれていないボイラ給水で満たされた状態が長時間になることを防止するため、給水ポンプ７と薬注ポンプ３を短時間作動させる。台数制御装置１０から制御対象外とするとの指令を受けた１号缶の運転制御装置６は、給水ポンプ７と薬注ポンプ３を所定時間作動させる。給水ポンプ７と薬注ポンプ３の作動時間は、給水配管５内が薬品を含んだボイラ給水に置き換わる程度で十分であり、所定時間が経過すると作動を停止する。なお、このボイラ停止時に行う薬注ポンプ３と給水ポンプ７の作動は、ボイラが使用する給水量に比べると大幅に少ないものであるため薬品注入割合の変化は無視できる程度となる。その後、まる１日給水が行われていない１号缶の給水配管５内では、薬品が残留し続けているために腐食を抑制することができる。

次に第２日から第３日に移行する場合も同様であり、台数制御装置１０ではボイラの稼働優先順位を変更し、３号缶を制御対象から対象外へ、１号缶を制御対象外から制御対象に変更している。ここで制御対象外となった３号缶は、23:59より作動を開始した給水ポンプ７が日替わり時点でも作動中であるが、薬注ポンプ３は日替わり時より前に作動を停止している。この場合も３号缶では、制御対象外となった後に薬注ポンプ３を所定時間作動させる。このようにすることで、給水配管５内のボイラ給水が長時間滞留している場合において、給水配管５や給水配管５の途中にある給水予熱装置４の腐食を抑制することができる。

ここまでは多缶設置ボイラでの実施例を説明したが、本発明は多缶設置ボイラに限られるものではない。ボイラを単独で設置しているものであっても、運転停止時間が長くなる場合には給水配管内に薬品が残留するようにさせることで給水配管での腐食抑制の効果が得られる。ボイラで運転スイッチをＯＦＦにした場合等に給水ポンプと薬注ポンプを所定時間作動させるようにすると、給水配管内の水が薬品を含んだ水に置き換えられ、薬品を含んだ状態で維持されるためその後の腐食を抑制することができる。

なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１ボイラ
２燃焼装置
３薬注ポンプ
４給水予熱装置
５給水配管
６運転制御装置
７給水ポンプ
８薬注タンク
９水位検出装置
１０台数制御装置

Claims

ボイラに接続している給水配管の途中に設置した給水ポンプを作動することでボイラへの給水を行い、ボイラ用薬品を注入する薬注ポンプなどの薬注装置を給水ポンプより下流側の給水配管へ接続し、給水に対して所定割合で薬品の注入を行うようにしている薬注装置を持ったボイラにおいて、ボイラの運転を停止する場合、給水ポンプと薬注ポンプを所定時間作動することにより、給水ポンプ２次側の給水配管内に薬品を含んだボイラ給水が残るようにしていることを特徴とする給水への薬注装置を持ったボイラ。
請求項１に記載の給水への薬注装置を持ったボイラにおいて、前記ボイラは複数台設置し、台数制御装置からの指令に基づいて運転を行う多缶設置ボイラであり、台数制御装置では前記ボイラ群のボイラは運転を行わせる制御対象ボイラと、待機状態を維持させる制御対象外ボイラに区分して台数制御を行うものであり、制御対象ボイラから制御対象外ボイラに移行したボイラでは、給水ポンプと薬注ポンプを所定時間作動することにより、給水ポンプ２次側の給水配管内のボイラ給水は薬品を含んだボイラ給水に置き換えて停止するようにしていることを特徴とする給水への薬注装置を持ったボイラ。