JP5716922B2 - 排熱回収ボイラおよび複合発電設備 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼排ガスの排熱を利用して蒸気タービン駆動用の蒸気を発生させつつ、燃焼排ガスに含まれる硫黄（Ｓ）分に起因して生じる腐食を検知する排熱回収ボイラおよび複合発電設備に関する。

排熱回収ボイラ（Heat Recovery Steam Generator：ＨＲＳＧ）は、ガスタービン等の排熱発生源から排出される高温の燃焼排ガスを利用して蒸気を生成する装置であり、例えば、排熱回収ボイラで生成した蒸気を蒸気タービンに供給し、発電機を駆動させるガスタービンコンバインドサイクル（Gas Turbine Combined Cycle：ＧＴＣＣ）発電プラントなどにおいて広く用いられている。

排熱回収ボイラにおいては、更なる発電効率の高度化を図るため、低温排熱回収技術の開発が活発に行われている。その際、燃焼排ガス中には、Ｓ分の燃焼によって生成した亜硫酸ガス（ＳＯ₂）、亜硫酸ガスの一部が酸化されて生じた無水硫酸（ＳＯ₃）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）及び水蒸気（Ｈ₂Ｏ）などが含まれており、燃焼排ガスに含まれるＳＯ₃がＨ₂Ｏと反応してＨ₂ＳＯ₄を生成する。排熱回収ボイラ内には、燃焼排ガスとの熱交換により蒸気を発生させる過熱器、蒸発器、節炭器などが設けられているが、排熱回収ボイラはガスタービンのガス流れ方向の下流側に設置されていることから、過熱器、蒸発器、節炭器などはその表面温度が酸露点以下となりやすい。そのため、過熱器、蒸発器、節炭器に設けられている伝熱管などには高濃度のＨ₂ＳＯ₄が凝集して付着し易く、伝熱管などの金属伝熱面の腐食や灰付着等を引き起こすことが懸念されている。

従来、こうした排熱回収ボイラ内やその内部に設けられている設備の腐食を防止するため、ガスタービン等から排出される燃焼排ガス中に含まれるＳＯ₃、Ｈ₂Ｏ、Ｈ₂ＳＯ₄などのガス成分に起因して生じる腐食を防止するための種々の方法が行われている（例えば、特許文献１〜３参照）。

また、排熱回収ボイラ内やその内部に設けられている設備の腐食を防止する他に、排熱回収ボイラの入口から流入する燃焼排ガスのガス性状から酸露点を求め、酸露点の腐食条件について検討したり、定期的に排熱回収ボイラの内部に設けられている設備を交換してメンテナンスを実施する方法、市販の露点計を用いて燃焼排ガスの凝集成分による腐食を監視する方法などがある。市販の露点計は、例えば鏡面冷却式や静電容量式などを採用している。鏡面冷却式は、窓による曇りによって露点温度を判断する方法である。また、静電容量式は、導電体間に設置した空孔に蒸気を流入させ、その静電容量の変化を読み取ることで、露点を検知する方法である。

特開昭５８−１８７７０５号公報 特開昭６１−２１７６９９号公報 特許第３７９０３５８号公報

しかしながら、排熱回収ボイラの入口から流入する燃焼排ガスのガス性状から酸露点を求め、酸露点の腐食条件について検討する方法では、酸露点より高い温度ではどのような腐食形態となるかは明らかでない場合もあるため、実際に排熱回収ボイラ内やその内部に設けられている設備に腐食が生じているか明らかとなっていない、という問題がある。また、天然ガスを燃料とする低ＳＯ₃環境下での腐食についても、給水温度を酸露点以上としてＨ₂ＳＯ₄が出現して生じる腐食の対策を行っている場合でも排熱回収ボイラ内やその内部に設けられている設備に腐食が発生している場合がある。

また、定期的に排熱回収ボイラの内部に設けられている設備を交換してメンテナンスを実施する方法では、燃焼排ガスの燃料性状、排熱回収ボイラの運転状況によってガスタービン等から発生する燃焼排ガスのガス性状も異なることで、燃焼排ガス中に含まれる高濃度のＨ₂ＳＯ₄が凝集することによる腐食の状況も変化するため、排熱回収ボイラの内部に設けられている設備の交換周期の予測は困難である、という問題がある。

また、市販の露点計を適用して燃焼排ガスの凝集成分による腐食を監視する場合、鏡面冷却式の露点計では、ボイラ排ガスライン内に市販の露点計を設置すると、窓の汚れにより露点温度を確認することはできない。仮に酸露点を把握できたとしても腐食状況を確認することはできない。また、静電容量式の露点計では、導体に薄膜を用いているため、劣化しやすい。仮に酸露点を把握できたとしても腐食状況を確認することはできない。さらに表面水膜の電気伝導度の測定は困難であるため、測定の精度が悪くなる。そのため、市販の露点計を用いても炉内設備の腐食状況を安定して精度良く確認することはできない、という問題がある。

本発明は、前記問題に鑑み、排熱回収ボイラ内やその内部に設けられている設備の腐食状況をより高い精度で検知することができる排熱回収ボイラおよび複合発電設備を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ガスタービンから排出される燃焼排ガスが保有する熱を利用して蒸気タービン駆動用の蒸気を発生させる排熱回収ボイラであり、前記排熱回収ボイラのケーシング内に設けられ、前記燃焼排ガスとの熱交換により蒸気を発生させるための過熱器と蒸発器と節炭器とのうち、前記過熱器、前記蒸発器および前記節炭器の何れかを少なくとも１つ含み、前記過熱器、前記蒸発器および前記節炭器のうち、前記ケーシング内の前記燃焼排ガスの流入方向の最も後流側に設けられる前記過熱器、前記蒸発器または前記節炭器の後流側の表面近傍に設けられることで前記燃焼排ガス中の硫酸に起因して生じる腐食を測定可能とした腐食センサと、前記腐食センサより前記燃焼排ガス流れの前流側に設けられ、前記ケーシング内に供給される前に抜き出した前記燃焼排ガスと、前記燃焼排ガスの流れ方向の最も後流側に設けられる前記過熱器、前記蒸発器又は前記節炭器の何れかから排出される給水との何れかを用いて、前記燃焼排ガスのガス温度を所定温度に調整するバイパス手段と、を有することを特徴とする排熱回収ボイラである。

第２の発明は、第１の発明において、前記腐食センサは、基板である第１の導電部と、前記第１の導電部の上部に所定間隔を持って設けられる絶縁部と、前記絶縁部の上部に設けられる第２の導電部と、を有することを特徴とする排熱回収ボイラである。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記バイパス手段は、前記ケーシングに送給される前記燃焼排ガスの一部を抜き出し、抜き出した前記燃焼排ガスを前記ケーシングの内部に供給するためのガスバイパス通路であり、前記ガスバイパス通路に前記燃焼排ガスを噴射するノズルを有することを特徴とする排熱回収ボイラである。

第４の発明は、第３の発明において、前記ガスバイパス通路は、前記ケーシング内に前記燃焼排ガスの流れ方向に少なくとも１つの分岐ラインを有し、前記分岐ラインに前記ケーシング内に向かって前記燃焼排ガスを噴射するようにノズルを設けることを特徴とする排熱回収ボイラである。

第５の発明は、第１又は第２の発明において、前記バイパス手段は、前記燃焼排ガスの流れ方向の最も後流側に設けられる前記過熱器、前記蒸発器又は前記節炭器の何れかから排出される給水を、排出した前記過熱器、前記蒸発器又は前記節炭器に、再度、循環させるための給水バイパス通路であることを特徴とする排熱回収ボイラである。

第６の発明は、第２乃至第５の何れか１つの発明において、前記基板が、前記ケーシング、前記過熱器、前記蒸発器及び前記節炭器の少なくとも何れか１つと同一の材料で形成されることを特徴とする排熱回収ボイラである。

第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、前記腐食センサで測定された腐食電流を検出するための電流測定手段と、前記電流測定手段で測定された腐食電流の値に基づいて前記バイパス手段への前記燃焼排ガス又は前記給水の供給を制御するための制御手段と、を有することを特徴とする排熱回収ボイラである。

第８の発明は、ガスタービンと、第１乃至第７の何れか１つの発明の排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンからの蒸気を復水にする復水器と、前記復水器からの前記復水を排熱回収ボイラに給水する給水手段と、を有することを特徴とする複合発電設備である。

本発明によれば、排熱回収ボイラ内やその内部に設けられている設備の腐食状況をより高い精度で検知することができる。これにより、排熱回収ボイラ内やその内部に設けられている設備の腐食状況に応じ適切な対応を実施することが可能となる。

図１は、本実施例に係る排熱回収ボイラの構成を簡略に示す概略図である。 図２は、腐食センサの構成の一例を示す平面図である。 図３は、腐食センサの一例を示す図である。 図４は、腐食センサの腐食状態を示す図である。 図５は、バイパス手段の構成の一例を示す図である。 図６は、腐食電流の値に基づいてガスバイパス通路から燃焼排ガスを噴射する制御の一例を示す図である。 図７は、本発明の実施例２に係る排熱回収ボイラの構成を簡略に示す図である。 図８は、本発明の実施例３に係る排熱回収ボイラの構成を簡略に示す図である。 図９は、本発明の実施例４に係るガスタービンコンバインドサイクル発電システムを示す概略図である。 図１０は、ガスタービンコンバインドサイクル発電システムの構成の他の一例を示す概略図である。

以下、本発明を実施するための実施例につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

本発明による実施例１に係る排熱回収ボイラについて、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る排熱回収ボイラの構成を簡略に示す概略図である。図１に示すように、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ａは、ガスタービンから排出される燃焼排ガス１１が保有する熱を利用して蒸気タービン駆動用の蒸気を発生させるものである。排熱回収ボイラ１０Ａは、ケーシング１２と、高圧過熱器１３と、高圧蒸発器１４と、高圧節炭器１５と、低圧蒸発器１６と、低圧節炭器１７と、腐食センサ１８と、バイパス手段１９Ａとを有する。高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６、低圧節炭器１７、腐食センサ１８とは、ケーシング１２内に燃焼排ガス１１のガス流れ方向に沿って前流側から後流側に向かってこの順に配置されている。なお、ケーシング１２は鉄骨構造の外郭部２０に支持されている。

ケーシング１２はガスタービン（不図示）からの燃焼排ガス１１が導入されるガス入口部２１と、煙突に続く出口ダンパ２２とを有する。ケーシング１２中に形成される燃焼排ガス１１の流路は、上下方向に延びており、下方側から上方側に向けて燃焼排ガス１１が流れるように形成されている。出口ダンパ２２は煙突と連結しており、出口ダンパ２２から排出される燃焼排ガス１１は煙突から大気に放出される。

高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７は、ケーシング１２内に収納されている。高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７は、複数の伝熱管からなる伝熱管群を有している。また、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７は、ケーシング１２内に各々の長手方向が水平となるように配置されている。高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７は燃焼排ガス１１の排ガス流路と交差するように設けられ、下方から上方に向けて流れる燃焼排ガス１１に晒されるように配置されている。

ケーシング１２の外周にはヘッダーハウジング２３が設けられている。高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７の各々のヘッダー２４はヘッダーハウジング２３内に収納されている。

なお、本実施例においては、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７は、各々の内部に伝熱管群を有しているが、図１に示すように、概略表示のため、各々箱型で表示し、各々の内部に含まれる複数の伝熱管を集約して表示している。また、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７とヘッダー２４とは、各々の複数の伝熱管が寄せ集められて連結されるが、図１に示すように、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７とヘッダー２４との連結を簡略に表示するため、１つの線で表示している。

外郭部２０には、高圧ドラム２５、低圧ドラム２６が設けられ、高圧ドラム２５、低圧ドラム２６は各々外郭部２０に支持されている。

低圧節炭器１７と低圧蒸発器１６とから排出される給水は、各々のヘッダー２４から連絡管２７Ａを介して低圧ドラム２６に送給される。また、低圧ドラム２６から低圧蒸発器１６と蒸気タービンとに供給される給水は連絡管２７Ｂを介して排出される。

高圧節炭器１５と高圧蒸発器１４とから排出される給水は、各々のヘッダー２４から連絡管２８Ａを介して高圧ドラム２５に送給される。また、高圧ドラム２５から高圧蒸発器１４、高圧過熱器１３に供給される給水は連絡管２８Ｂを介して排出される。

腐食センサ１８は、ケーシング１２内の中でも燃焼排ガス１１の流れ方向の最も後流側に設けられており、本実施例においては、腐食センサ１８は、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７のうち、燃焼排ガス１１のガス流れ方向の最も後流側に設けられている低圧節炭器１７の上方側の表面近傍に設けられている。また、腐食センサ１８は、ケーシング１２内の略中央部分に設けられている。

なお、本実施例において、表面近傍とは、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７の伝熱管の表面から伝熱管の表面温度と略同じ温度となる領域をいい、これらの表面でもよい。

腐食センサ１８は、「大気腐食モニタ（Atmospheric Corrosion Monitor）」あるいはＡＣＭ型腐食センサと称されている。腐食センサ１８は、二つの異種金属（基板と導電部）を互いに絶縁部で絶縁した状態とし、両者の端部を環境へ露出すると、その環境に応じて両金属間を水膜が連結するため腐食電流が流れる。この電流は卑な金属の腐食速度に対応するので、腐食センサとして用いられている。本実施例では、燃焼排ガス１１のガス温度が酸露点以下となることで、燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄が腐食センサに付着して凝集することにより、両金属間が短絡してガルバニック対の腐食電流が流れる。なお、酸露点とは、燃焼排ガスに接する固体表面上に液滴の硫酸が出現する温度をいう。

腐食センサ１８の構成の一例を図２、３に示す。図２、３に示すように、腐食センサ１８は、基板（第１の導電部）３１と、その上に所定間隔を持って設けられる絶縁部３２と、絶縁部３２の上部に設けられる導電部（第２の導電部）３３とを有する。

基板３１を形成する材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、ステンレス鋼、炭素鋼板（Ｆｅ）などを用いることができるが、本実施例では、ケーシング１２やその内部に設けられている、節炭器、蒸発器、過熱器などの伝熱管などの設備の腐食状態を検知する観点から、基板３１を形成する材料には、ケーシング１２やその内部に設けられている、節炭器、蒸発器、過熱器などの伝熱管などの設備と同一の材料を用いることが好ましく、具体的には炭素鋼板(Ｆｅ)が挙げられる。基板３１をこの腐食センサ１８の第１の導電部とする。

絶縁部３２および導電部３３は、基板３１上に所定間隔を持って並列に複数設けられ、直線状に形成される。導電部３３を、腐食センサ１８の第２の導電部とする。また、導電部３３を形成する材料としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、グラファイトなどの炭素材料などが挙げられるが、作業性、耐腐食性、費用の観点から、Ａｇを用いることが好ましい。

基板３１および導電部３３は、各々、端子３５ａ、３５ｂから電流記録装置（データロガー：電流測定手段）３６に連結される。基板３１の表面の露出部が腐食センサ１８のアノード（陽極）となり、導電部３３が腐食センサ１８のカソード（陰極）となる。

腐食センサ１８の製造方法は特に限定されるものではなく、従来より用いられている方法により製造される。例えば、所定の大きさ（縦：６４ｍｍ、横：６４ｍｍ、厚さ：０．８ｍｍ）の基板３１を準備し、その上に絶縁ペースト（厚さ３０μｍ〜３５μｍ）を塗布し、硬化させ、絶縁部３２を形成する。その後、導電ペースト（厚さ３０μｍ〜４０μｍ、フィラー：Ａｇ）を、基板３１との絶緑が保たれるように、絶縁部３２のパターン上に積層印刷し、硬化させて導電部３３を形成する。これにより、腐食センサ１８が作製される。

金属の腐食性に影響を与える因子としては、温度、湿度、腐食性ガス（ＳＯｘ）などが挙げられるが、燃焼排ガス１１は、ガスタービンで燃料を燃焼した際に生じたものであり、燃料中に含まれる硫黄（Ｓ）が燃焼時に空気中の酸素（Ｏ₂）と化合し、燃焼排ガス１１中に一酸化硫黄（ＳＯ）、亜硫酸ガス（ＳＯ₂）、無水硫酸（ＳＯ₃）などが含まれる。これらが燃焼排ガス１１中に含まれる水分（Ｈ₂Ｏ）と反応してＨ₂ＳＯ₄を生成する。

燃焼排ガス１１が、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７で熱交換され、ガス温度が低下したり、プラントの運転停止によりケーシング１２内の温度が低下して、腐食センサ１８の表面温度が酸露点以下となると、図４に示すように、燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄が基板３１上に付着して凝集し、凝集成分３４を生成する。この凝集成分３４により、導電部３３と基板３１とが短絡し、これに起因するＦｅ−Ａｇのガルバニック対の腐食電流が流れ、この腐食電流がデータロガー３６で計測される。また、このガルバニック対の腐食電流は、鋼材料や亜鉛材料の腐食量に対して相関があることから、腐食速度を定量評価できる。よって、腐食センサ１８は、Ｈ₂ＳＯ₄により電気化学的に発生する鋼の腐食電流を直接計測することができる。

本実施例においては、腐食センサ１８の基板３１は、ケーシング１２やその内部に設けられている、節炭器、蒸発器、過熱器などの伝熱管などの設備と同一の材料で作製されている。そのため、腐食センサ１８で腐食電流が流れた際には、腐食センサ１８の腐食電流を検知し、腐食センサ１８の出力電流値を解析することにより、ケーシング１２の内面やその内部に設けられている、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６、低圧節炭器１７の伝熱管などが燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して生じる腐食を、直接かつ定量的に評価することができる。また、腐食センサ１８への酸の付着量が増大すると、腐食電流の値も大きくなるため、その腐食度合いも検知することができる。

腐食センサ１８は、低圧節炭器１７の燃焼排ガス１１のガス流れ方向の前流側、後流側のいずれに設けてもよいが、本実施例のように、腐食センサ１８は、低圧節炭器１７の燃焼排ガス１１のガス流れ方向の後流側に設けることが好ましい。燃焼排ガス１１は、低圧節炭器１７を通過する際に低圧節炭器１７と熱交換することで、燃焼排ガス１１の温度は低下するため、燃焼排ガス１１の温度は酸露点の温度よりも低くなり、Ｈ₂ＳＯ₄が液化しやすくなる。また、腐食センサ１８を低圧節炭器１７よりも燃焼排ガス１１のガス流れ方向の前流側に設けると、腐食センサ１８は、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６で熱交換された燃焼排ガス１１による影響を大きく受けるため、低圧節炭器１７の表面の燃焼排ガス１１に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して生じる腐食の影響を正確に測定することは困難である。そのため、腐食センサ１８は、低圧節炭器１７の燃焼排ガス１１のガス流れ方向の後流側に設けることで、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６を通過した燃焼排ガス１１による影響を抑制しつつ、低圧節炭器１７の燃焼排ガス１１に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して生じる腐食の影響をより正確に測定することができる。

データロガー３６で計測された腐食電流の値は、制御装置（制御手段）３７に伝達される。制御装置３７はプラント状態監視装置３８に、例えば、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６、低圧節炭器１７の各々の伝熱管の表面温度が酸露点温度以上となるように指示を伝達する。

プラント状態監視装置３８は、例えば、ケーシング１２内への燃焼排ガス１１の供給量を調整し、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６、低圧節炭器１７の各々の伝熱管の表面温度が酸露点温度以上となるようにする。これにより、低圧節炭器１７に給水を送給してもケーシング１２内の温度を出口ダンパ２２まで酸露点温度以上として安定して運転することができる。

また、制御装置３７はプラント状態監視装置３８に、ケーシング１２内の温度の他、ケーシング１２内へのパージガスの導入の有無についても指示するようにしてもよい。プラント状態監視装置３８は、制御装置３７からの指示に基づいて、ケーシング１２内へのパージガスの導入の有無と、その導入量を調整する。Ｈ₂ＳＯ₄が存在する雰囲気の状態で冷やすと、余熱でＨ₂ＳＯ₄が伝熱管等の金属壁面に付着して伝熱管が腐食される虞がある。そこで、ケーシング１２内にパージガスを必要な時にのみ供給し、ケーシング１２内に残留するガスをパージして排出する。これにより、パージガスを不必要に流すことなく、ケーシング１２内の余熱でＨ₂ＳＯ₄が壁面や低圧節炭器１７などの伝熱管に付着して腐食が生じるのを抑制することができる。

パージガスとしては、特に限定されるものではなく、例えば、酸素（Ｏ₂）、窒素（Ｎ₂）、アルゴン（Ａｒ）などが用いられる。

また、本実施例においては、腐食センサ１８は、低圧節炭器１７の上方側の表面近傍に設けているが、本実施例は、これに限定されるものではなく、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５および低圧蒸発器１６のいずれかがケーシング１２内で燃焼排ガス１１の流れ方向の最も後流側に設けられている場合には、その上方側の表面近傍に腐食センサ１８を設けるようにする。

また、本実施例においては、腐食センサ１８はケーシング１２内の略中央部分に設けているが、本実施例は、これに限定されるものではなく、低圧節炭器１７の長手方向の両端などに設けるようにしてもよい。

燃焼排ガス１１はガス入口部２１から流入し、ケーシング１２内を上方向に流れる。このガス入口部２１から流入する燃焼排ガス１１のガス温度は６００℃程度である。ガス入口部２１から流入した燃焼排ガス１１は、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６、低圧節炭器１７、腐食センサ１８をこの順に通過して出口ダンパ２２から排出される。この出口ダンパ２２から排出される燃焼排ガス１１のガス温度は１１０℃程度である。

高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６、低圧節炭器１７の各々の伝熱管には、燃焼排ガス１１と熱交換するための給水が送給される。給水は、例えば排熱回収ボイラ１０Ａから排出された蒸気が蒸気タービンの駆動源として用いられた後に復水器で生成された復水などが用いられる。

給水は、低圧節炭器１７に送り込まれて燃焼排ガス１１と熱交換することで加熱され、給水は更に低圧蒸発器１６内で燃焼排ガス１１と熱交換することで加熱されて低圧ドラム２６に送り込まれて気液分離される。低圧ドラム２６で気液分離された蒸気は、低圧蒸気となり蒸気タービンに供給される。

また、給水はポンプにて加圧された後、高圧節炭器１５に送給され、加熱された後、高圧蒸発器１４内で加熱されて高圧ドラム２５に送給されて気液分離される。高圧ドラム２５で気液分離された蒸気は、高圧過熱器１３で過熱された後、高圧蒸気として蒸気タービンに供給される。本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ａから排出される低圧蒸気および高圧蒸気は、蒸気タービンへ供給され、復水器で復水とされた後、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ａ内に給水として送り込まれ、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ａ内を循環する。

また、バイパス手段１９Ａは、ケーシング１２に送給される燃焼排ガス１１の一部を抜き出し、抜き出した燃焼排ガス１１をケーシング１２の内部に供給するためのガスバイパス通路４１と、抜き出した燃焼排ガス１１を噴射するノズル４２とを有する。ガスバイパス通路４１は、ガスタービンからケーシング１２内に燃焼排ガス１１を供給する通路とケーシング１２の側面とを連結し、ケーシング１２の内部に挿入されている。ガスバイパス通路４１は、ケーシング１２の内部で、例えば、図５に示すように波状に形成されている。ガスバイパス通路４１は、ガスタービンからケーシング１２内に燃焼排ガス１１を供給する通路から抜き出した燃焼排ガス１１をケーシング１２内に供給するための燃焼排ガス１１のバイパス通路を形成している。ケーシング１２内のガスバイパス通路４１は、低圧蒸発器１６の上方側の表面近傍に設けられている。また、ガスバイパス通路４１には、調節弁Ｖ１１が設けられており、ガスバイパス通路４１から採取する燃焼排ガス１１のガス量は、調節弁Ｖ１１の開度により調整される。

ノズル４２は、ケーシング１２内のガスバイパス通路４１に、出口ダンパ２２の方向に向かって燃焼排ガス１１を噴き出すように複数設けられている。ガスバイパス通路４１に抜き出した燃焼排ガス１１は、ケーシング１２内の高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６で熱交換されていないため、ケーシング１２内に送給される前の高温（例えば、６００℃程度）を維持している。また、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１は、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６を通過する際にこれらで熱交換されているため、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１のガス温度は、例えば１５０℃〜３００℃程度の低温に低下している。

そこで、ガスバイパス通路４１に抜き出した燃焼排ガス１１をガスバイパス通路４１から低圧節炭器１７側に向かってノズル４２から噴射することで、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１をガスバイパス通路４１に抜き出した燃焼排ガス１１と混合することができるため、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１のガス温度を上昇させることができる。

これにより、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１のガス温度が酸露点以下となることを抑制することができるため、ケーシング１２やその内部に設けられている、節炭器、蒸発器、過熱器などの伝熱管を有する設備に燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄が付着するのを抑制することができる。

また、本実施例では、腐食センサ１８で検知された腐食電流の値に基づいて、ガスバイパス通路４１を介して燃焼排ガス１１を噴射するようにしている。図６は、腐食電流の値に基づいてガスバイパス通路４１から燃焼排ガス１１を噴射する制御の一例を示す図である。図６に示すように、腐食センサ１８で検知された腐食電流の値が所定の閾値を超えていない場合には、調節弁Ｖ１１、Ｖ１２を閉鎖したままガスバイパス通路４１に燃焼排ガス１１を抜き出さず、燃焼排ガス１１の全量をケーシング１２内に供給する。

腐食センサ１８で検知された腐食電流の値が所定の閾値を超えた場合には、調節弁Ｖ１１、Ｖ１２を開放して、ガスバイパス通路４１に燃焼排ガス１１の一部を抜き出して、ノズル４２から燃焼排ガス１１をケーシング１２内に噴射する。

腐食センサ１８で検知される腐食電流の値が所定の閾値よりも低くなり、安定した状態になった後は、調節弁Ｖ１１、Ｖ１２を閉鎖して、ガスバイパス通路４１に燃焼排ガス１１を抜き出すことを停止して、燃焼排ガス１１の全量をケーシング１２内に供給する。

よって、腐食センサ１８で検知された腐食電流の値に基づいて、ガスバイパス通路４１から燃焼排ガス１１を抜き出すか否か判断し、必要な場合にのみ抜き出した高温の燃焼排ガス１１を用いてケーシング１２内の燃焼排ガス１１のガス温度を上昇させることができる。これにより、ケーシング１２やその内部に設けられている、節炭器、蒸発器、過熱器などの伝熱管を有する設備に燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が生じるのを効率よく抑制することができる。

また、本実施例においては、ガスバイパス通路４１は、低圧蒸発器１６の上方側の表面近傍に設けているが、本実施例は、これに限定されるものではなく、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５および低圧節炭器１７のいずれかの燃焼排ガス１１の流れ方向の後流側に設けるようにしてもよい。

このように、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ａによれば、ケーシング１２内の低圧節炭器１７より後流側に腐食センサ１８を設け、腐食センサ１８の腐食電流を検知しつつ、ガスバイパス通路４１から抜き出した高温の燃焼排ガス１１をケーシング１２内の燃焼排ガス１１と低圧蒸発器１６の後流側で混合させている。そのため、ケーシング１２やその内部に設けられている、節炭器、蒸発器、過熱器などの伝熱管などの設備が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が生じているか否かを検知しつつ、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１のガス温度を上昇させることができる。このため、ケーシング１２やその内部に設けられている、節炭器、蒸発器、過熱器などの伝熱管を有する設備が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食するのを抑制することができる。

また、腐食センサ１８で検知された腐食電流の値に基づいて、ガスバイパス通路４１から燃焼排ガス１１を抜き出し、抜き出した高温の燃焼排ガス１１をケーシング１２内の燃焼排ガス１１に混合することができる。よって、プラントの起動時や運転時、運転停止後でも継続的にケーシング１２やその内部に設けられている、節炭器、蒸発器、過熱器などの伝熱管などの設備が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が生じているか否かを腐食センサ１８の腐食電流から検知し、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１のガス温度を必要に応じて適宜上昇させることができる。これにより、ケーシング１２やその内部に設けられている、節炭器、蒸発器、過熱器などの伝熱管を有する設備が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が進行することを効率よく抑制し、延命を図ることができると共に、装置を安定して長時間使用することができる。

また、本実施例においては、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ａは、ケーシング１２内に腐食センサ１８を１つ設けるようにしているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、腐食センサ１８を低圧節炭器１７の長手方向に複数設けるようにしてもよい。これにより、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１の流れ方向に対して垂直する方向における燃焼排ガス１１中のＨ₂ＳＯ₄に起因して生じる炉内設備の腐食状況を同時に検知することができるため、燃焼排ガス１１に含まれるＨ₂ＳＯ₄の分布にムラがある場合でも安定してケーシング１２内の節炭器、蒸発器、過熱器などの伝熱管を有する設備の腐食を測定することができる。

また、本実施例においては、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ａは、低圧、高圧の２系統を備える構成であるが、本実施例はこれに限定されるものではなく、低圧、中圧、高圧の３系統を備える構成であってもよい。

また、本実施例においては、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ａ内の構成は、燃焼排ガス１１の流れ方向に沿って前流側から高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６、低圧節炭器１７の順に配置されているが、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ａはこれに限定されるものではなく、例えば、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６、低圧節炭器１７の配置や配管等を適宜他の構成に変更することができる。

本発明による実施例２に係る排熱回収ボイラについて、図面を参照して説明する。本実施例に係る排熱回収ボイラの構成は、上述の図１に示す本発明による実施例１に係る排熱回収ボイラの構成と同様であるため、実施例１に係る排熱回収ボイラと同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。

図７は、本実施例に係る排熱回収ボイラの構成を示す概略図である。図７に示すように、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ｂは、ガスバイパス通路４１と、分岐ライン４４と、ノズル４５とを有するバイパス手段１９Ｂを有するものである。分岐ライン４４は、ガスバイパス通路４１にケーシング１２内の燃焼排ガス１１の流れ方向に少なくとも１つ設けられている。ノズル４５は、ケーシング１２内に向かって燃焼排ガス１１を噴射するように設けられている。

また、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７の各々の伝熱管の表面近傍には、温度計が設けられ、各々の伝熱管の表面の温度を測定している。また、分岐ライン４４には、調節弁Ｖ２１、Ｖ２２が設けられている。分岐ライン４４に供給される燃焼排ガス１１のガス量は、調節弁Ｖ２１、Ｖ２２により調整される。

本実施例では、分岐ライン４４は、高圧過熱器１３と高圧蒸発器１４との間、高圧蒸発器１４と高圧節炭器１５との間、高圧節炭器１５と低圧蒸発器１６との間の各々の空間に対応する位置にノズル４５を有するようにしている。分岐ライン４４の各ノズル４５から燃焼排ガス１１を噴射することで、高圧過熱器１３と高圧蒸発器１４との間、高圧蒸発器１４と高圧節炭器１５との間、高圧節炭器１５と低圧蒸発器１６との間の各々の空間を通過する燃焼排ガス１１のガス温度を上昇させることができる。このため、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１のガス温度を安定して上昇させることができるので、ケーシング１２内で低圧節炭器１７で最終的に熱交換されて冷却された後の燃焼排ガス１１のガス温度を酸露点よりも高く安定して保つことができる。これにより、ケーシング１２やその内部に設けられている、高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、低圧蒸発器１６および低圧節炭器１７の各々の伝熱管などが燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が進行するのを更に安定して抑制することができる。

また、本実施例においては、分岐ライン４４は、高圧過熱器１３と高圧蒸発器１４との間、高圧蒸発器１４と高圧節炭器１５との間、高圧節炭器１５と低圧蒸発器１６との間の各々の空間に、ノズル４５が位置するように設け、これらの各空間にガスバイパス通路４１から抜き出した燃焼排ガス１１をケーシング１２内に噴射するようにしているが、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ｂはこれに限定されるものではない。高圧過熱器１３と高圧蒸発器１４との間、高圧蒸発器１４と高圧節炭器１５との間、高圧節炭器１５と低圧蒸発器１６との間のいずれか１つ以上の空間にノズル４５が位置するように設け、ガスバイパス通路４１から抜き出した燃焼排ガス１１をケーシング１２内に噴射するようにしてもよい。

本発明による実施例３に係る排熱回収ボイラについて、図面を参照して説明する。本実施例に係る排熱回収ボイラの構成は、上述の図１に示す本発明による実施例１に係る排熱回収ボイラの構成と同様であるため、実施例１に係る排熱回収ボイラと同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。

図８は、本実施例に係る排熱回収ボイラの構成を示す概略図である。図８に示すように、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ｃは、ケーシング１２の外部から低圧節炭器１７の伝熱管５１に給水５２を送給する給水通路５３と、低圧節炭器１７の伝熱管５１からケーシング１２の外部に給水５２を送給する給水通路５４とを連結する給水バイパス通路（バイパス手段）５５とを有する。給水バイパス通路５５は、ケーシング１２の外部に設けられている。また、給水通路５３には、調節弁Ｖ３１が設けられ、給水通路５４には、調節弁Ｖ３２が設けられ、給水通路５３、５４内を流れる給水５２の流量は、調節弁Ｖ３１、Ｖ３２により調整される。

給水５２は、給水通路５３を介して低圧節炭器１７の伝熱管５１に供給され、低圧節炭器１７内で伝熱管５１内を流れる給水５２は、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１と熱交換され、給水５２の温度が高くなった後、ケーシング１２の外部に給水通路５４を通って低圧ドラム２６に送給される。

低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１は、伝熱管５１内を流れる給水５２と熱交換してガス温度が低下するため、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１のガス温度を低下させることができる。

腐食センサ１８で腐食電流が検知された際には、調節弁Ｖ３１、Ｖ３２を閉鎖し、調節弁Ｖ３３を開放する。これにより、燃焼排ガス１１と熱交換され、給水通路５４に送給された給水５２を、給水バイパス通路５５を介して再度低圧節炭器１７内に供給することができる。給水５２は燃焼排ガス１１と熱交換して高温になっているため、高温になった給水５２を低圧節炭器１７内に再度供給し、循環させることで、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１のガス温度の低下を抑制することができる。このため、燃焼排ガス１１のガス温度を酸露点よりも高く保つことができるので、焼排ガス１１に含まれるＨ₂ＳＯ₄がケーシング１２や低圧節炭器１７に付着することを抑制することができる。この結果、ケーシング１２や低圧節炭器１７が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が進行するのを抑制することができる。

また、給水通路５３の調節弁Ｖ３１より給水５２の前流側と、給水通路５４の調節弁Ｖ３２より給水５２の後流側とを連結する給水返送通路５６が設けられている。給水通路５４に送給された給水５２を給水バイパス通路５５を介して再度低圧節炭器１７内に供給する際には、給水返送通路５６に設けてある調節弁Ｖ３４を開放し、給水通路５３の給水５２を給水返送通路５６を通過させて給水通路５４から低圧ドラム２６に送給する。

また、本実施例では、腐食センサ１８で検知された腐食電流の値に基づいて、給水通路５４に送給された給水５２を給水バイパス通路５５を介して給水通路５３に戻して低圧節炭器１７内に供給するようにしている。例えば、上述の図６に示すように、腐食センサ１８で検知された腐食電流の値が所定の閾値を超えていない場合には、調節弁Ｖ３１、Ｖ３２を開放し、調節弁Ｖ３３、Ｖ３４を閉鎖して、燃焼排ガス１１と熱交換した給水５２を伝熱管５１から給水通路５４に送給し、新たな給水５２を給水通路５３を介して伝熱管５１に供給し、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１と熱交換させる。これにより、燃焼排ガス１１は、伝熱管５１に新たに供給される給水５２で冷却されて排出ダンパ２２から排出される。

腐食センサ１８で検知された腐食電流の値が所定の閾値を超えた場合には、燃焼排ガス１１の酸露点よりもガス温度が低くなり、焼排ガス１１に含まれるＨ₂ＳＯ₄が出現してケーシング１２や低圧節炭器１７に付着しているといえる。この場合には、調節弁Ｖ３１、Ｖ３２を閉鎖し、調節弁Ｖ３３、Ｖ３４を開放して、燃焼排ガス１１と熱交換して高温になった給水５２を給水バイパス通路５５を介して給水通路５３に返送して伝熱管５１に供給し、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１と熱交換させる。これにより、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１の冷却を抑制できるため、焼排ガス１１の酸露点よりもガス温度を高くでき、焼排ガス１１に含まれるＨ₂ＳＯ₄が出現してケーシング１２や低圧節炭器１７に付着するのを抑制することができる。

腐食センサ１８で検知される腐食電流の値が所定の閾値よりも低くなり、安定した状態になった後は、調節弁Ｖ３１、Ｖ３２を開放し、調節弁Ｖ３３、Ｖ３４を閉鎖して、給水５２を給水バイパス通路５５を介して給水通路５３に返送することを停止する。そして、新たな給水５２を給水通路５３を介して伝熱管５１に供給し、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１と熱交換させた後、給水通路５４に送給して低圧ドラム２６に送給する。

よって、腐食センサ１８で検知された腐食電流の値に基づいて、燃焼排ガス１１と熱交換して高温になった給水５２を給水バイパス通路５５を介して給水通路５３に返送するか否か判断し、必要な場合にのみ給水通路５４中の高温の給水５２を用いて低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１のガス温度の低下を抑制することができる。これにより、ケーシング１２や低圧節炭器１７に燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が生じるのを効率よく抑制することができる。

このように、本実施例に係る排熱回収ボイラ１０Ｃによれば、ケーシング１２内の低圧節炭器１７より後流側に腐食センサ１８を設け、腐食センサ１８の腐食電流を検知しつつ、燃焼排ガス１１と熱交換して高温になった給水５２を給水バイパス通路５５を介して給水通路５３に返送して低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１と熱交換させる。そのため、ケーシング１２や低圧節炭器１７が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が生じているか否かを検知しつつ、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１のガス温度の低下を抑制することができる。このため、ケーシング１２や低圧節炭器１７が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食するのを抑制することができる。

また、腐食センサ１８で検知された腐食電流の値に基づいて、給水バイパス通路５５から燃焼排ガス１１と熱交換して高温になった給水５２を給水通路５３に返送し、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１と熱交換させることができる。よって、プラントの起動時や運転時、運転停止後でも継続的にケーシング１２や低圧節炭器１７が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が生じているか否かを腐食センサ１８の腐食電流から検知し、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１のガス温度の低下を必要に応じて適宜調整することができる。これにより、ケーシング１２や低圧節炭器１７が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が進行することを効率よく抑制し、延命を図ることができると共に、装置を安定して長時間使用することができる。

本発明による実施例４に係る複合発電設備について、図面を参照して説明する。本実施例に係る複合発電設備は、上述の図１に示す本発明による実施例１に係る排熱回収ボイラを適用したガスタービンコンバインドサイクル（Gas Turbine Combined Cycle：ＧＴＣＣ）発電システムである。ガスタービンコンバインドサイクル発電システムに用いられる排熱回収ボイラは、上述の図１に示す本発明による実施例１に係る排熱回収ボイラを用いるため、排熱回収ボイラ１０Ａの説明は省略する。

図９は、本実施例に係るガスタービンコンバインドサイクル発電システムを示す概略図である。図９に示すように、本実施例に係るガスタービンコンバインドサイクル発電システム６０Ａは、ガスタービン６１と、排熱回収ボイラ１０Ａと、蒸気タービン６２と、コンデンサ（復水器）６３と、給水循環ライン（給水手段）６４とを有する。

ガスタービン６１は、大気中から空気６６を吸込んで圧縮機６７にて圧縮し、高圧の空気を燃焼器６８に送給する。一方、燃料となる副生ガス６９が燃焼器６８へ供給され、圧縮機６７から供給された高圧の空気によって燃料が燃焼し、高温・高圧のガスとなる。高温・高圧のガスは、タービン７０を回転させてガスタービン６１を駆動する。また、さらに蒸気タービン６２が排熱回収ボイラ１０Ａで発生する蒸気（低圧蒸気７１、高圧蒸気７２）により駆動して、圧縮機６７を駆動させると共に、発電機７３を駆動して電気出力を発生させ、発電を行う。

本実施例で用いられる副生ガス６９は、高炉からの副生ガス（Blast Furnace Gas：ＢＦＧ）、転炉からの副生ガス（Linz-Donawitz converter：ＬＤＧ）、コークス炉からの副生ガス（Coke Oven Gas：ＣＯＧ）などを単独若しくは混合したガスであり、Ｓ分を含有する。

そして、ガスタービン６１で燃焼して発生した燃焼排ガス１１は、排熱回収ボイラ１０Ａに送給される。

排熱回収ボイラ１０Ａから排出される低圧蒸気７１、高圧蒸気７２は、蒸気タービン６２へ供給される。蒸気タービン６２は、排熱回収ボイラ１０Ａで発生した低圧蒸気７１、高圧蒸気７２により駆動する。蒸気タービン６２の駆動源として用いられた低圧蒸気７１、高圧蒸気７２は、給水循環ライン６４に排出され、復水器６３に送給される。復水器６３は、蒸気タービン６２の駆動源として用いられた低圧蒸気７１、高圧蒸気７２を復水にする。復水器６３から排出される復水はポンプ７５により給水循環ライン６４を介して排熱回収ボイラ１０Ａ内に給水７６として送給される。

排熱回収ボイラ１０Ａ内に送給された給水７６は、低圧節炭器１７に送り込まれて燃焼排ガス１１と熱交換することで加熱され、低圧蒸発器１６内で加熱されて低圧ドラム２６に送り込まれて気液分離される。低圧ドラム２６で気液分離された低圧蒸気７１は、低圧ドラム２６から排出され、蒸気タービン６２の低圧蒸気タービン７７に供給され、低圧蒸気タービン７７を回転させる。

また、給水７６はポンプ７８にて加圧された後、高圧節炭器１５に送り込まれて加熱された後、高圧蒸発器１４内で加熱されて高圧ドラム２５に送り込まれて気液分離される。高圧ドラム２５で気液分離された高圧蒸気７２は、高圧ドラム２５から排出され、高圧過熱器１３で過熱された後、蒸気タービン６２の高圧蒸気タービン７９に供給され、高圧蒸気タービン７９を回転させる。

本実施例に係るガスタービンコンバインドサイクル発電システム６０Ａでは、ガスタービン６１のタービン７０を回転させ、ガスタービン６１を駆動させると共に、低圧蒸気７１、高圧蒸気７２を用いて蒸気タービン６２の低圧蒸気タービン７７、高圧蒸気タービン７９を回転させ、蒸気タービン６２を駆動させて、発電機７３を駆動して発電を行う。

また、排熱回収ボイラ１０Ａでは、上述の通り、ケーシング１２内に設けた腐食センサ１８を用いて腐食電流を検知し、ケーシング１２やその内部に設けられている、節炭器、蒸発器、過熱器などの伝熱管などの設備が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が生じているか否かを検知し、腐食電流の値に応じてガスバイパス通路４１から抜き出した高温の燃焼排ガス１１を低圧蒸発器１６の後流側にバイパスさせ、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１に混合している。これにより、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１のガス温度を上昇させることができる。

また、低圧蒸気７１、高圧蒸気７２は、各々蒸気タービン６２へ供給された後、コンデンサ６３に供給され、復水となり、排熱回収ボイラ１０Ａに給水７６として循環される。排熱回収ボイラ１０Ａで生成された低圧蒸気７１、高圧蒸気７２は蒸気タービン６２に供給され、蒸気タービン６２を駆動させ、発電機７３を駆動して発電を行う。

このように、本実施例に係るガスタービンコンバインドサイクル発電システム６０Ａによれば、ケーシング１２内に設けた腐食センサ１８の腐食電流を検知し、ケーシング１２やその内部に設けられる過熱器、蒸発器、節炭器の伝熱管など炉内設備が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が生じているか否かを検知している。このため、プラント運転時などの場合においても、ガスバイパス通路４１から抜き出した高温の燃焼排ガス１１を炉内設備の間にバイパスさせ、ケーシング１２内の燃焼排ガス１１のガス温度を上昇させることができる。これにより、排熱回収ボイラ１０Ａの炉内設備が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が進行することを効率よく抑制できるので、安定してシステムを運転することが可能となり、信頼性の高い複合発電設備を提供することができる。

また、給水７６を排熱回収ボイラ１０Ａに直接送給しているため、排熱回収ボイラ１０Ａ内に給水７６が供給される入口側における給水７６の温度を下げることができ、排熱回収ボイラ１０Ａにおける熱回収率は向上し、高い発電効率を得ることができる。

また、本実施例においては、図１に示す実施例１に係る排熱回収ボイラ１０Ａを用いたが、本実施例はこれに限定されるものではなく、実施例２、３に係る排熱回収ボイラ１０Ｂ、１０Ｃを用いてもよい。

例えば、ガスタービンコンバインドサイクル発電システムの排熱回収ボイラとして上述の実施例３に係る排熱回収ボイラ１０Ｃを用いる場合には、図１０に示すように、本実施例に係るガスタービンコンバインドサイクル発電システム６０Ｂは、給水循環ライン６４の低圧節炭器１７の前流側と後流側とを連結する給水バイパス通路５５を有する。ケーシング１２内に設けた腐食センサ１８の腐食電流を検知し、腐食センサ１８で検知された腐食電流の値に基づいて、給水バイパス通路５５から燃焼排ガス１１と熱交換して高温になった給水７６を給水循環ライン６４の低圧節炭器１７の前流側に返送し、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１と熱交換させる。これにより、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１のガス温度の低下を必要に応じて適宜調整することができる。このため、ケーシング１２や低圧節炭器１７が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が進行することを効率よく抑制し、延命を図ることができると共に、装置を安定して長時間使用することができる。

また、腐食センサ１８で検知された腐食電流の値に基づいて、給水バイパス通路５５から燃焼排ガス１１と熱交換して高温になった給水７６を低圧節炭器１７の前流側の給水循環ライン６４に返送し、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１と熱交換させることができる。よって、プラントの起動時や運転時、運転停止後でも継続的にケーシング１２や低圧節炭器１７が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が生じているか否かを腐食センサ１８の腐食電流から検知し、低圧節炭器１７を通過する燃焼排ガス１１のガス温度の低下を必要に応じて適宜調整することができる。これにより、ケーシング１２や低圧節炭器１７が燃焼排ガス１１中に含まれるＨ₂ＳＯ₄に起因して腐食が進行することを効率よく抑制できるので、安定してシステムを運転することが可能となり、信頼性の高い複合発電設備を提供することができる。

また、本実施例においては、蒸気タービン６２は低圧、高圧の２系統を備えたものとしているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、低圧、中圧、高圧の３系統としてもよい。

また、本実施例においては、複合発電設備を一軸型のガスタービンコンバインドサイクル発電システムに適用した場合について説明したが、本実施例はこれに限定されるものではなく、一軸型以外にガスタービンと蒸気タービンとを別軸に接続する多軸型のガスタービンコンバインドサイクル発電システムとしても同様に適用することができる。

１０Ａ〜１０Ｃ 排熱回収ボイラ
１１ 燃焼排ガス
１２ ケーシング
１３ 高圧過熱器
１４ 高圧蒸発器
１５ 高圧節炭器
１６ 低圧蒸発器
１７ 低圧節炭器
１８ 腐食センサ
１９Ａ、１９Ｂ バイパス手段
２０ 外郭部
２１ ガス入口部
２２ 出口ダンパ
２３ ヘッダーハウジング
２４ ヘッダー
２５ 高圧ドラム
２６ 低圧ドラム
２７Ａ、２７Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ 連絡管
３１ 基板
３２ 絶縁部
３３ 導電部
３４ 凝集成分
３５ａ、３５ｂ 端子
３６ 電流記録装置（電流測定手段）
３７ 制御装置（制御手段）
３８ プラント状態監視装置
４１ ガスバイパス通路
４２ ノズル
４４ 分岐ライン
４５ ノズル
５１ 伝熱管
５２ 給水
５３、５４ 給水通路
５５ 給水バイパス通路
５６ 給水返送通路
６０Ａ、６０Ｂ ガスタービンコンバインドサイクル発電システム
６１ ガスタービン
６２ 蒸気タービン
６３ コンデンサ（復水器）
６４ 給水循環ライン（給水手段）
６６ 空気
６７ 圧縮機
６８ 燃焼器
６９ 副生ガス
７０ タービン
７１ 低圧蒸気
７２ 高圧蒸気
７３ 発電機
７５、７８ ポンプ
７６ 給水
７７ 低圧蒸気タービン
７９ 高圧蒸気タービン
Ｖ１１、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ３１〜Ｖ３４ 調節弁

Claims (8)

1. ガスタービンから排出される燃焼排ガスが保有する熱を利用して蒸気タービン駆動用の蒸気を発生させる排熱回収ボイラであり、
   前記排熱回収ボイラのケーシング内に設けられ、前記燃焼排ガスとの熱交換により蒸気を発生させるための過熱器と蒸発器と節炭器とのうち、前記過熱器、前記蒸発器および前記節炭器の何れかを少なくとも１つ含み、
   前記過熱器、前記蒸発器および前記節炭器のうち、前記ケーシング内の前記燃焼排ガスの流入方向の最も後流側に設けられる前記過熱器、前記蒸発器または前記節炭器の後流側の表面近傍に設けられることで前記燃焼排ガス中の硫酸に起因して生じる腐食を測定可能とした腐食センサと、
   前記腐食センサより前記燃焼排ガス流れの前流側に設けられ、前記ケーシング内に供給される前に抜き出した前記燃焼排ガスと、前記燃焼排ガスの流れ方向の最も後流側に設けられる前記過熱器、前記蒸発器又は前記節炭器の何れかから排出される給水との何れかを用いて、前記燃焼排ガスのガス温度を所定温度に調整するバイパス手段と、
   を有することを特徴とする排熱回収ボイラ。
2. 請求項１において、
   前記腐食センサは、
   基板である第１の導電部と、
   前記第１の導電部の上部に所定間隔を持って設けられる絶縁部と、
   前記絶縁部の上部に設けられる第２の導電部と、
   を有することを特徴とする排熱回収ボイラ。
3. 請求項１又は２において、
   前記バイパス手段は、前記ケーシングに送給される前記燃焼排ガスの一部を抜き出し、抜き出した前記燃焼排ガスを前記ケーシングの内部に供給するためのガスバイパス通路であり、
   前記ガスバイパス通路に前記燃焼排ガスを噴射するノズルを有することを特徴とする排熱回収ボイラ。
4. 請求項３において、
   前記ガスバイパス通路は、前記ケーシング内に前記燃焼排ガスの流れ方向に少なくとも１つの分岐ラインを有し、前記分岐ラインに前記ケーシング内に向かって前記燃焼排ガスを噴射するようにノズルを設けることを特徴とする排熱回収ボイラ。
5. 請求項１又は２において、
   前記バイパス手段は、前記燃焼排ガスの流れ方向の最も後流側に設けられる前記過熱器、前記蒸発器又は前記節炭器の何れかから排出される給水を、排出した前記過熱器、前記蒸発器又は前記節炭器に、再度、循環させるための給水バイパス通路であることを特徴とする排熱回収ボイラ。
6. 請求項２乃至５の何れか１つにおいて、
   前記基板が、前記ケーシング、前記過熱器、前記蒸発器及び前記節炭器の少なくとも何れか１つと同一の材料で形成されることを特徴とする排熱回収ボイラ。
7. 請求項１乃至６の何れか１つにおいて、
   前記腐食センサで測定された腐食電流を検出するための電流測定手段と、
   前記電流測定手段で測定された腐食電流の値に基づいて前記バイパス手段への前記燃焼排ガス又は前記給水の供給を制御するための制御手段と、
   を有することを特徴とする排熱回収ボイラ。
8. ガスタービンと、
   請求項１乃至７の何れか１つの排熱回収ボイラと、
   前記排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動する蒸気タービンと、
   前記蒸気タービンからの蒸気を復水にする復水器と、
   前記復水器からの前記復水を排熱回収ボイラに給水する給水手段と、
   を有することを特徴とする複合発電設備。

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