JP4540512B2 - サンプルクーラの洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、発電所等で蒸気タービンを駆動させるためにボイラーで発生される主蒸気等の成分を検査する際に試料を採取するためのサンプルクーラの洗浄方法の技術分野に関する。

発電機を蒸気タービンで駆動させている発電所では、ボイラーで発生させた蒸気（主蒸気，再熱蒸気等）を蒸気タービンに供給しているが、その蒸気中には不純物が含まれているため、定期的に蒸気の成分を検査する必要があり、その試料を採取するためにサンプルクーラが用いられる。

このサンプルクーラは、例えば、内管と外管からなる二重管構造を備えて螺旋状に巻回されてなり、その内管には試料を採取するために蒸気を流通させる一方、外管には内管内を流通する蒸気を冷却するために冷水を流通させるように構成されている。

このような構成のサンプルクーラを、主蒸気や再熱蒸気の流通経路等に接続して、採取した蒸気を冷却して分析に適する水温の試料水として水質分析計に導入して水質分析が行われる。なお、蒸気を充分に冷却できるようにするために、サンプルクーラは、複数段に積み重ねてラインに配設されることもある。

前述のように試料を採取するサンプルクーラは、経年変化により、冷水中に含まれる不純物によって外管にスケールが付着して冷却能力が低下し、採取した試料水を充分に冷却できなくなり、水質分析計での測定が不能になることがある。

しかし、サンプルクーラは、構造上、内部のスケールを除去するのが難しいため、上述のように冷却能力が低下した場合には、新しいものとの取り替えを余儀なくされていた。そのために、多額の取り替え費用を要していた。

本発明は、このような実情に鑑みてなされ、サンプルクーラを能率よく効果的に洗浄できる洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明に係るサンプルクーラの洗浄方法は、内管と外管からなる二重管構造を備えて螺旋状に巻回されてなり、前記内管には試料を採取するために蒸気を流通させる一方、前記外管には前記内管内を流通する蒸気を冷却するために冷水を流通させるようにしたサンプルクーラの洗浄方法であって、
軸心方向で隣り合う部位同士が離間して配置されるサンプルクーラに対して、サンプルクーラ全体に振動を伝播させるべく、前記外管内に水を充填して外部から打撃工具によって振動を加えつつ前記外管の内部を水洗いする振動水洗工程と、前記外管に水を導入することにより前記振動水洗工程後に前記外管内に残留している水を押し流す押出水洗工程と、該押出水洗工程の後に、前記外管内に酸性の洗浄液を循環させて酸洗いする酸洗浄工程と、前記外管に水を導入することにより前記酸洗浄工程後に前記外管内に残留している洗浄水を押し流す押出洗浄工程と、を含み、かつ、振動水洗工程及び酸洗浄工程におけるスケールの除去効果をそれぞれ確認すべく、前記振動水洗工程の前段、前記押出水洗工程と酸洗浄工程の間、及び、前記押出洗浄工程の後段、に、それぞれ、所定時間内に前記外管を流過する水量を確認する水量確認工程を設定することを特徴とする。

このような方法によれば、振動水洗工程より、外管内に水を充填して外部から打撃工具によって振動を加えることにより、螺旋状に巻回されているサンプルクーラ全体に振動が伝播し、表層の比較的に軟質なスケールを効果的に剥離させることができる。次いで、押出水洗工程により、剥離した軟質のスケールを外部に押し出すことができる。

このように、表層の軟質スケールを除去した状態にて、酸洗浄工程により、酸洗いを行うと、外管の内面に付着している硬質のスケールに対する洗浄効果が良好となり、比較的に短時間の間に、再使用に供せる程度にまでスケールを除去することができる。次いで、押出水洗工程により、除去した硬質のスケールを外部に押し流すことにより、外管の内部を清浄することができる。

このような一連の洗浄工程にあって、水量確認工程により、振動水洗工程及び酸洗浄工程の前後で、外管を流過する水量を確認することによって、洗浄によるスケールの除去効果を確かめることができるため、振動水洗工程及び酸洗浄工程で充分にスケールを除去できるまで洗浄を行い、洗浄不足を解消することができる。

本発明に係るサンプルクーラの洗浄方法は、まず、外管内に水を充填して外部から打撃工具によって振動を加えるので、螺旋状に巻回されているサンプルクーラ全体に振動が伝播し、表層の比較的に軟質なスケールを効果的に剥離させることができる。このように表層のスケールを除去した後で酸洗いを行うので、外管の内面に付着している硬質のスケールに対する洗浄効果が良好となり、比較的に短時間の間に、再使用に供せる程度にまでスケールを除去することができる。

また、本発明に係る別のサンプルクーラの洗浄方法では、まず、振動水洗工程により、外管内に水を充填して外部から打撃工具によって振動を加えるので、螺旋状に巻回されているサンプルクーラ全体に振動が伝播し、表層の比較的に軟質なスケールを効果的に剥離させることができる。次に、酸洗浄工程で酸洗いを行うので、外管の内面に付着している硬質のスケールに対する洗浄効果が良好となり、比較的に短時間の間に、再使用に供せる程度にまでスケールを除去することができる。

そして、振動水洗工程の前段、前記押出水洗工程と酸洗浄工程の間、及び、前記押出洗浄工程の後段、にそれぞれ所定時間内に前記外管を流過する水量を確認する水量確認工程を設定するので、振動水洗工程及び酸洗浄工程の前後で、外管を流過する水量を確認することによって、洗浄によるスケールの除去効果を確かめることができるため、振動水洗工程及び酸洗浄工程で充分にスケールを除去できるまで洗浄を行い、洗浄不足を解消することができる。

以下に、本発明の最良の実施の形態に係るサンプルクーラの洗浄方法について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１はサンプルクーラを示し、このサンプルクーラＳは、内管１と外管２からなる二重管構造を備えて螺旋状に巻回されてなり、その内管１には試料を採取するために蒸気を流通させる一方、外管２には内管１内を流通する蒸気を冷却するために冷水を流通させるように構成され、その上部には、内管１に連通するサンプル入口１１と、外管２に連通する冷却水出口１２が設けられ、その下部には、内管１に連通するサンプル出口１３と、外管２に連通する冷却水入口１４が設けられている。

サンプル入口１１は、随時、蒸気を導入して水質分析ができるように、図示は省略するが、切換弁を介して、例えば、ボイラーで発生させた蒸気（主蒸気，再熱蒸気等）を流通させるラインに接続され、サンプル出口１３は水質分析計（図示省略）に接続されている。一方、冷却水入口１４は、図示は省略するが、冷水を供給するための冷却水供給管（工業用水）等に接続され、冷却水出口１２は冷却水戻り管に接続されている。なお、サンプルクーラＳは、通常、複数段に積み重ねてラインに接続され、蒸気を水質分析計に至るまでに分析可能な温度（４０℃程度）にまで冷却できるように、所定の冷却長を確保できるようにしている。

このように試料水の採取のために使用されるサンプルクーラＳは、ある程度以上使用期間が経過すると、冷水中に含まれている不純物等が外管２の内面に付着してスケールとなって冷水の流量が少なくなるため冷却能力が低下し、蒸気を分析可能な温度にまで冷却できなくなる。このようなときには、例えば、図２に示すような洗浄フローでサンプルクーラＳの外管２を洗浄して冷却能力の回復を図り、再度の使用に供するようにしている。以下、その洗浄フローについて説明する。なお、蒸気を流通させる内管１は、通常、 洗浄を行わない。

この洗浄フローでは、サンプルクーラＳの本体を取り外すことなく、洗浄できることを大きな特徴としている。まず、水量確認工程（ステップ１，以下ｓ１等という）にて、所定時間内に外管２を流過する水量を確認する。水量の確認は、例えば、冷却水供給管に流量計が設けられている場合には、サンプルクーラＳをラインに接続したままで行ってもよく、また、サンプルクーラＳの外管２をラインの接続から外して、別途、水道水等の配管に接続して行ってもよい。

次いで、振動水洗工程（ｓ２）にて、例えば、図４に示すように、外管２内に水を充填して外部から打撃工具４１によってサンプルクーラＳに振動を加えつつ外管２の内部を水洗いする。なお、打撃工具４１は、空圧式、電動式等の可搬式のものを用いることができ、例えば、その打撃子（先端工具）に、衝撃を緩和するためのゴム等の弾性部材４２を装着して用いればよい。

サンプルクーラＳが螺旋状に巻回されているため、この振動水洗工程により、サンプルクーラ全体に振動が伝播するので、サンプルクーラＳの本体を取り外すことなく、そのままの装着状態にて、表層の比較的に軟質なスケールを効果的に剥離させることができる。その後で、押出水洗工程（ｓ３）により、外管２に水を導入して振動洗浄後の汚れた水を外部に押し出す（ｓ２，ｓ３含めて３０分程度）。そして、水量確認工程（ｓ４）にて、所定時間内に外管２を流過する水量を確認する。

次に、酸洗浄を行うために、外管２をラインから切り離し（サンプルクーラＳの本体は装着状態のままとする）、例えば、図３に示すように、洗浄液３０を循環させる循環経路Ｃに接続する。即ち、冷却水出口１２を洗浄液槽３１の吐出口３２の近傍に配設されるポンプＰの下流側の供給ライン３３に接続し、冷却水入口１４を洗浄液槽３１の還流口３４につながる還流ライン３５に接続する。

このような準備が完了した時点で、酸洗浄工程（ｓ５）にて、外管２内に化学洗浄薬品（酸性の洗剤，液温６０℃程度）を循環させて酸洗いを行う。この工程では、表層の軟質なスケールが除去されているため、外管２の内面に付着している硬質のスケールに対する洗浄効果が良好となり、比較的に短時間の間に、再使用に供せる程度にまでスケールを除去することができる。なお、その化学洗浄薬品としては、例えば、スルファミン酸（１０重量％程度）、酸性フッ化アンモン（０．５０重量％程度）等を含むものを用いることができる。

次いで、サンプルクーラＳの外管２をラインに接続し、押出洗浄工程（ｓ６）により、外管２に水を導入して振動洗浄後の汚れた水を外部に押し出す。その後、水量確認工程（ｓ７）にて、所定時間内に外管２を流過する水量を確認する。このｓ７の水量確認工程にて、所定の水量を確保できれば、洗浄を終了し、サンプリング可能な状態に復帰することができる。所定の水量を確保できなければ、洗浄を継続して行えばよい。

このような洗浄結果は、以下のような方法によって評価することができる。即ち、例えば、図４に示す「サンプルと冷却水の洗浄前後の温度変化」（主蒸気管過熱蒸気）から確認できるように、化学洗浄の前後において、冷却水の温度は、２３．７℃から３１．４℃へと７．７℃上昇しているにもかかわらず、サンプルの出口温度は５９．３℃から４１．２℃へと１８．１℃低くなっており、化学洗浄による熱交換効率が大幅に上昇していることが判る。

ここで、温度効率ηは、以下の（１）式により求めることができる。
η＝｛（イ）−（ロ）（サンプルの温度低下）／（イ）−（ニ）（両流体の流入温度差）｝・・・（１）
この（１）式から、
洗浄前のη₁ ＝（１２８−５９．３）／（１２８−２３．７）×１００＝６６．２％
洗浄後のη₂ ＝（１２６−４１．２）／（１２６−３１．４）×１００＝８９．６％
である。
従って、その効率評価は、η₁ −η₂ ＝２３．７％、つまり、２３．７％の効率向上があったことが判る。

また、別の方法では、外管２を流過する水の流量の回復率を求める方法がある。即ち、この場合には、水洗前流量をＡ、酸洗浄後流量をＢとすれば、流量回復率Ｃは、以下の（２）式で表すことができる。
Ｃ＝｛（Ｂ−Ａ）／Ｂ｝×１００・・・（２）

この（２）式から、例えば、主蒸気管過熱蒸気をサンプリングするためのサンプルクーラの洗浄結果では、Ａ＝２３Ｌ／ｍｉｎ、Ｂ＝３０Ｌ／ｍｉｎを得ており、その流量回復率Ｃ＝２３％であった。なお、この場合、振動水洗後の流量は２４Ｌ／ｍｉｎであった。また、再熱蒸気管再熱蒸気のサンプルクーラの流量回復率Ｃも２３％程度であったことが確認されている。脱気器出口給水下部に設けたサンプルクーラは、特に、流量回復率Ｃが高く、Ａ＝１６Ｌ／ｍｉｎ、Ｂ＝３０Ｌ／ｍｉｎ、流量回復率Ｃ＝４７％であった。

なお、本発明は、実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、改良、変更等は自由であり、例えば、経験等によって、充分な洗浄効果が得られる確証があれば、図２におけるｓ１，ｓ４，ｓ７の水量確認工程は省略してもよい。

は本発明の実施の形態に係るサンプルクーラの半断面正面図である。 同化学洗浄の手順を示すフローチャートである。 同化学洗浄の系統説明図である。 同化学洗浄の前後におけるサンプルと冷却水の温度変化の状態を示すグラフである。 同振動水洗工程の説明図である。

符号の説明

Ｓ…サンプルクーラ、１…内管、２…外管、４１…打撃工具

Claims (2)

1. 内管と外管からなる二重管構造を備えて螺旋状に巻回されてなり、前記内管には試料を採取するために蒸気を流通させる一方、前記外管には前記内管内を流通する蒸気を冷却するために冷水を流通させるようにしたサンプルクーラの洗浄方法であって、
   軸心方向で隣り合う部位同士が離間して配置されるサンプルクーラに対して、サンプルクーラ全体に振動を伝播させるべく、前記外管内に水を充填して外部から打撃工具によって振動を加えつつ前記外管の内部を水洗いする振動水洗工程と、
   前記外管に水を導入することにより前記振動水洗工程後に前記外管内に残留している水を押し流す押出水洗工程と、
   該押出水洗工程の後に、前記外管内に酸性の洗浄液を循環させて酸洗いする酸洗浄工程と、
   前記外管に水を導入することにより前記酸洗浄工程後に前記外管内に残留している洗浄水を押し流す押出洗浄工程と、を含み、かつ、
   振動水洗工程及び酸洗浄工程におけるスケールの除去効果をそれぞれ確認すべく、前記振動水洗工程の前段、前記押出水洗工程と酸洗浄工程の間、及び、前記押出洗浄工程の後段、に、それぞれ、所定時間内に前記外管を流過する水量を確認する水量確認工程を設定することを特徴とするサンプルクーラの洗浄方法。
2. スケールの除去効果を、以下の式で評価することを特徴とする請求項１に記載のサンプルクーラの洗浄方法。
   Ｃ＝｛（Ｂ−Ａ）／Ｂ｝×１００
   なお、Ａは洗浄前流量とし、Ｂは洗浄後流量とし、Ｃは流量回復率（％）とする。

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