JP5832908B2 - 薬注管理設備及び薬注管理システム - Google Patents

Description

本発明は、薬注管理設備及び薬注管理システムに関する。

従来より、発電設備において、ボイラを安全で効率よく運転するために、ボイラ給水の水質管理が行われている。水質管理が十分でないと、ボイラへの配管等が腐食する原因になったり、運転効率が落ちる原因になったりする。この水質管理技術のうち、ボイラ給水中に溶存している酸素を除去する脱気処理では、脱気器により機械的に酸素を除去する方法と、薬品を使用する処理とが併用されてきた。

例えば、火力発電プラントにおいて、ボイラの給水にヒドラジン等の薬品を注入して、給水のｐＨ濃度を一定に維持する水質管理が行われている。このようなボイラの水質管理を行う技術として特許文献１から３が知られている。

特許文献１は、ボイラ給水の水質処理等において、薬液を注入する薬液注入装置を開示する。この薬液注入装置は、広範囲な薬液注入量の変化が必要とされるｐＨ調整用のアンモニア等の注入に際し、吐出容量が異なる複数のポンプを連ねて構成し、注入量制御可能範囲の大幅な拡大を図っている。

特許文献２は、ボイラ給水に対し、適正な注入濃度を維持することができる薬注制御方法を開示する。この薬注制御方法は、ボイラへの給水量を検出すると共にボイラへの給水温度を検出し、給水量及び給水温度に基づいて薬注ポンプの稼働時間を制御する。

特許文献３は、タービン設備において、別途の酸素注入設備を要さずに、復水中へ酸素を供給することができる酸素処理方法を開示する。この酸素処理方法は、ｐＨ調整剤の注入による揮発性物質処理から、復水中に微量の酸素を溶存させて腐食を防止する保護膜を生成する酸素処理に切り替える際（例えば、定期点検等のプラント停止時や、試運転終了後に最初に酸素処理に切り替える際）に、揮発性物質処理条件のｐＨ状態（ｐＨ９．４〜９．７）で酸素を供給して、給水系統全体に酸素を所定濃度とし、その後ｐＨを酸素処理条件（ｐＨ８．０〜９．３）とする。

特開平０８−５００７号公報 特開平０５−０１８５０７号公報 特開２００９−２４３８３６号公報

しかしながら、特許文献１及び２に開示された技術は、ボイラ運転中のボイラ給水において水質を確保するための技術であり、特許文献３に開示された技術は、揮発性物質処理から酸素処理に切り替える際の技術であり、いずれも、運転や停止を頻繁に行う小型のボイラの水質を維持することができる技術ではない。

例えば、ボイラの長期停止時の保管については、ボイラの圧力が大気圧となる前にボイラ水を全ブローし、給水ラインへ高濃度のヒドラジンを注入しながらドラムレベル上限まで満水とした上で窒素加圧による保管が行われている。小型のボイラでは、運転や停止が不規則に行われるので、停止中にボイラ水を全ブローしてしまうようなボイラの長期停止時の保管技術を利用することはできない。運転や停止が不規則に行われるボイラの水質の悪化を防止するためには、運転中と停止中との状況に即応する必要がある。例えば、ボイラ停止中には、ボイラに供給する水質がボイラ運転中の給水のｐＨ濃度よりも高いｐＨ濃度で維持されることが必要である。しかし、ボイラを停止すると、ボイラを運転していたときのｐＨ濃度の給水が滞留することになるので、ボイラ運転時と同様の薬品注入方法は、ボイラにｐＨ濃度の高い薬品を注入することができない。すなわち、単に薬品を切り替えて注入しただけでは、運転中と停止中とを不規則に繰り返す場合、ボイラ停止時の水質の悪化を防止することはできない。

このようなボイラの運転及び停止を繰り返す不規則な運転状況下における水質管理の問題点は、運転時間が短い所内ボイラや、小型のボイラ等において、解決されることが必要不可欠である。そこで、ボイラの不規則な運転状況下における水質を確保し、配管等の腐食を防止することができる設備及びシステムが望まれている。

本発明は、ボイラの不規則な運転状況下における水質を確保することができる薬注管理設備及び薬注管理システムを提供することを目的とする。

本発明では、以下のような解決手段を提供する。
（１） 汽水胴を有するボイラ部と、給水する補給水部と、薬液を注入する薬注部とを備える薬注管理設備であって、前記汽水胴と前記補給水部とを連結する給水ラインと、前記薬注部から前記給水ラインを介して前記汽水胴に薬注するように、前記薬注部と前記給水ラインとを連結する通常薬注ラインと、前記薬注部から前記汽水胴に薬注するように、前記薬注部と前記汽水胴とを連結する保管薬注ラインとを備える薬注管理設備。

（１）の構成によれば、本発明に係る薬注管理設備によって、ボイラの不規則な運転状況下において、ボイラ運転中は給水ラインを介して薬注して水質を確保し、ボイラ停止中は給水ラインを介さずに、薬注部と汽水胴とを直接連結する保管薬注ラインを介して薬注して水質を確保することができる。

（２） 前記ボイラ部が運転中の場合、前記通常薬注ラインにより前記汽水胴に薬注し、前記ボイラ部が停止中の場合、前記保管薬注ラインにより前記汽水胴に薬注するために、前記通常薬注ラインと前記保管薬注ラインとを切り替える薬注ライン切替部をさらに備える（１）に記載の薬注管理設備。

したがって、本発明に係る薬注管理設備によって、ボイラの不規則な運転状況下において、ボイラ運転中は、給水ラインを介して薬注して水質を確保し、ボイラ停止中は給水ラインを介さずに、薬注部と汽水胴とを直接連結する保管薬注ラインに切り替えて薬注して水質を確保することができる。

（３） 前記ボイラ部が運転中の場合と前記ボイラ部が停止中の場合とで、薬注する薬品の種類を切り替える薬品切替部をさらに備える（１）又は（２）に記載の薬注管理設備。

したがって、本発明に係る薬注管理設備によって、ボイラ運転中と停止中とで、薬品の種類を、例えば、ｐＨ濃度の高い薬品に、切り替えて薬注することにより、ボイラの不規則な運転状況下において、水質を確保することができる。

（４） （１）から（３）に記載された薬注管理設備における薬注を管理する薬注管理システムであって、前記ボイラ部が運転中であることを示す信号を受信して、前記通常薬注ラインにより薬注し、前記ボイラ部が停止中であることを示す信号を受信して、前記保管薬注ラインにより薬注する薬注制御装置を備える薬注管理システム。

（４）の構成によれば、本発明に係る薬注管理システムは、（１）に記載された薬注管理設備において、ボイラ部が運転中である場合に通常薬注ラインにより薬注し、ボイラ部が停止中である場合に薬注部と汽水胴とを直接連結する保管薬注ラインにより薬注するように制御して、ボイラの不規則な運転状況下において、水質を確保することができる。
また、本発明に係る薬注管理システムは、（２）に記載された薬注管理設備において、保管薬注ラインに自動的に切り替えて、水質を確保することができる。
さらに、本発明に係る薬注管理システムは、（３）に記載された薬注管理設備において、ボイラ停止中の場合、薬品の種類を、例えば、ｐＨ濃度の高い薬品に、自動的に切り替えて薬注することにより、ボイラの不規則な運転状況下における一時的なボイラ停止中であっても、水質を確保することができる。

本発明によれば、ボイラの不規則な運転状況下において、以下の効果が期待できる。
（１）ボイラの運転中及び停止中において、適切な薬注ラインにより、ボイラの伝熱面に生じる腐食を抑制することができる。
（２）ボイラの運転中及び停止中において、適切な薬品注入により、ボイラの伝熱面に生じる腐食を抑制することができる。
（３）中央制御室からの制御により、ボイラの運転中とボイラの停止中との薬注ライン及び注入薬品を自動的に切り替えて行い、水質を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る薬注管理設備及び薬注管理システムを示す図である。 本発明の一実施形態に係る薬注管理システムの薬注制御ＤＢを示す図である。 本発明の一実施形態に係る薬注管理システムの処理内容を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る薬注管理設備１及び薬注管理システム２を示す図である。

薬注管理設備１は、ボイラ部１０と、補給水部２０と、薬注部３０と、給水ライン３１と、通常薬注ライン３２と、保管薬注ライン３３と、を備える。

ボイラ部１０は、蒸気を発生させるボイラ１０１と、発生した蒸気（気液２相流体）を気体と液体とに分離させる汽水胴１０２とを有する。汽水胴１０２で分離された蒸気は発電ユニット起動停止時及び停止中の補助蒸気として送られ、分離された液体（水）はボイラ１０１へ戻される。

補給水部２０は、ボイラ部１０へ供給する水を貯留する補給水タンク２１と、補給水タンク２１の水をボイラ１０１へ補給する給水ポンプ２２と、を有する。補給水タンク２１に貯留された水は、給水ポンプ２２により給水ライン３１を介して汽水胴１０２に供給される。

薬注部３０は、給水の水質を維持するための薬品を貯蔵している本設用薬品タンク３０１を有する。本設用薬品タンク３０１としては、例えば、高濃度のヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）を貯蔵する脱酸素剤高濃度タンク３１１、低濃度のヒドラジンを貯蔵する脱酸素剤低濃度タンク３１２、及び水質を調整するｐＨ調整剤を貯蔵するｐＨ調整剤タンク３１３が設けられている。また薬注部３０は、脱酸素剤高濃度タンク３１１、脱酸素剤低濃度タンク３１２又はｐＨ調整剤タンク３１３のうち注入する薬品を切り替える薬品切替部３２１を有する。薬品切替部３２１による選択された薬品は、薬液へと溶解された状態で薬注ポンプ３３１，３３２によりボイラ部１０に注入される。
なお、本設用薬品タンク３０１が点検されていて使用することができない場合、薬注部３０は、本設用薬品タンク３０１とは別の移設タンク３０２を使用して、薬液を注入できるようにしてもよい。ここで、本設用薬品タンク３０１及び移設タンク３０２は、貯蔵している薬品を自動的に溶解する自動溶解機能を備えた自動溶解薬品タンクである。このような自動溶解薬品タンクから、薬品を注入できるようにした薬注管理設備１によれば、薬品溶解作業を軽減することができる。

ボイラ１０１に補給するための補給水は、補給水タンク２１から給水ポンプ２２により、汽水胴１０２と補給水部２０とを連結する給水ライン３１を介して汽水胴１０２に供給される。

通常薬注ライン３２は、薬注部３０から給水ライン３１を介して汽水胴１０２に薬注するように、薬注部３０と給水ライン３１とを連結する。具体的には、ボイラ１０１が運転中の場合、薬注ライン切替部４０の通常薬注切替弁４０１が開かれ、保管薬注切替弁４０２が閉ざされた状態で、指示された薬品（例えば、脱酸素剤低濃度又はｐＨ調整剤の薬液）が薬注部３０から薬注ポンプ３３１，３３２により、通常薬注ライン３２を介して給水ポンプ出口２３において給水ライン３１に注入される。給水ライン３１に注入された薬品は、給水ポンプ２２により、補給水と共に汽水胴１０２に注入される。

保管薬注ライン３３は、薬注部３０から汽水胴１０２に直接薬注するように、薬注部３０と汽水胴１０２とを連結する。具体的には、ボイラ１０１が停止中の場合、薬注ライン切替部４０の通常薬注切替弁４０１が閉ざされ、保管薬注切替弁４０２が開かれた状態で、指示された薬品（例えば、脱酸素剤高濃度の薬液）が薬注部３０から薬注ポンプ３３１，３３２により、保管薬注ライン３３を介して、直接、汽水胴１０２に注入される。

薬注ライン切替部４０は、ボイラ部１０が運転中の場合、通常薬注ライン３２により給水ライン３１を介して汽水胴１０２に薬注し、ボイラ部１０が停止中の場合、保管薬注ライン３３により汽水胴１０２に直接薬注するために、通常薬注ライン３２と保管薬注ライン３３とを、切り替える。具体的には、薬注ポンプ出口に薬液の注入点を切り替えるための切替弁（電磁弁）が設けられ、薬注ライン切替部４０は、切替弁により通常薬注ライン３２と保管薬注ライン３３とを切り替えて、薬液を給水ポンプ出口２３に注入するか、汽水胴１０２に直接注入するかを切り替える。

続いて、薬注管理システム２は、薬注管理設備１における薬注を管理するために、薬注制御装置５０を備える。

薬注制御装置５０は、例えば、薬注管理設備１の中央制御室に設けられた制御装置であり、ボイラ部１０が運転中であることを示す信号を受信して、通常薬注ライン３２により薬注し、ボイラ部１０が停止中であることを示す信号を受信して、保管薬注ライン３３により薬注する。具体的には、薬注制御装置５０は、ボイラ部１０から信号を受信して、受信した信号によりボイラ部１０が運転中であると判断すると、通常薬注ライン３２により薬注するように薬注ライン切替部４０にライン切替指示信号を送信すると共に、薬品をボイラ１０１運転中の薬品（例えば、脱酸素剤低濃度又はｐＨ調整剤の薬液）に切り替えるために、薬注部３０に薬品切替指示信号を送信する。
同様に、薬注制御装置５０は、ボイラ部１０から信号を受信して、受信した信号によりボイラ部１０が停止中であると判断すると、保管薬注ライン３３により薬注するように薬注ライン切替部４０にライン切替指示信号を送信すると共に、薬品をボイラ１０１停止中の薬品（例えば、脱酸素剤高濃度の薬液）に切り替えるために、薬注部３０に薬品切替指示信号を送信する。

なお、薬注制御装置５０は、ボイラ部１０が停止中の場合に、運転員からの指示（例えば、リン酸指示スイッチ５２の押下）を受け付けて、リン酸ソーダ提供設備６０と汽水胴１０２とを連結するライン３４の電磁弁５３を開き、リン酸ソーダ提供設備６０からリン酸ソーダを汽水胴１０２に直接注入するとしてもよい。

図２は、本発明の一実施形態に係る薬注管理システム２の薬注制御ＤＢ５１を示す図である。薬注制御装置５０は、薬注制御ＤＢ５１に基づいて薬注のための制御を行う。薬注制御ＤＢ５１は、図２に示す様に、ボイラ１０１動作（運転中及び停止中）に対応して、注入薬品と、注入点と、注入ストロークと、注入時間とを記憶している。

薬注制御装置５０は、ボイラ部１０から受信した信号が示すボイラ１０１の動作に対応付けられた注入薬品を注入するように薬注部３０に薬品切替指示信号を送信し、注入点に注入するように薬注ライン切替部４０にライン切替指示信号を送信する。さらに、薬注制御装置５０は、注入ストロークに基づいて、給水流量に応じた薬品が注入できるように、薬注ポンプ３３１，３３２の注入ストロークを指示するストローク指示信号を送信し、注入時間に基づいて薬品切替部３２１を制御するために、注入時間指示信号を送信する。薬注部３０は、指示信号に基づいて、指示された薬品に切り替え、薬注ポンプ３３１，３３２の注入ストロークを変更し、薬品切替部３２１の電磁弁の開閉を行い、薬注ライン切替部４０は、通常薬注ライン３２と保管薬注ライン３３とを切り替える。

図３は、本発明の一実施形態に係る薬注管理システム２の処理内容を示すフローチャートである。薬注管理システム２における薬注制御装置５０は、コンピュータ及びその周辺装置が備えるハードウェア並びに該ハードウェアを制御するソフトウェアによって構成され、以下の処理は、薬注制御装置５０の制御部（例えば、ＣＰＵ）が所定のソフトウェアに従い実行する処理である。

ステップＳ１１において、薬注制御装置５０は、ボイラ１０１の動作状態を示す信号を受信する。より具体的には、薬注制御装置５０は、ボイラ１０１が運転中であるか、停止中であるかを示す信号を受信する。その後、薬注制御装置５０は、処理をステップＳ１２に移す。

ステップＳ１２において、薬注制御装置５０は、受信した信号に基づいてボイラ１０１が運転中から停止になったか否かを判断する。より具体的には、薬注制御装置５０は、受信した信号と、メモリに記憶している信号とを比較してボイラ１０１が運転中から停止になったか否かを判断し、判断の後、受信した信号をメモリに記憶する。この判断がＹＥＳの場合、薬注制御装置５０は、処理をステップＳ１６に移し、ＮＯの場合、薬注制御装置５０は、処理をステップＳ１３に移す。

ステップＳ１３において、薬注制御装置５０は、受信した信号に基づいてボイラ１０１が停止中から運転になったか否かを判断する。より具体的には、薬注制御装置５０は、受信した信号と、メモリに記憶している信号とを比較してボイラ１０１が停止中から運転になったか否かを判断し、判断の後、受信した信号をメモリに記憶する。この判断がＹＥＳの場合、薬注制御装置５０は、処理をステップＳ１４に移し、ＮＯの場合、薬注制御装置５０は、処理をステップＳ１１に移す。

ステップＳ１４において、薬注制御装置５０は、通常薬注ライン３２に切り替える。より具体的には、薬注制御装置５０は、薬注制御ＤＢ５１に基づいて、運転中の注入点に注入するように、通常薬注ライン３２に切り替えるためのライン切替指示信号を薬注ライン切替部４０に送信する。その後、薬注制御装置５０は、処理をステップＳ１５に移す。

ステップＳ１５において、薬注制御装置５０は、脱酸素剤低濃度を注入する。より具体的には、薬注制御装置５０は、薬注制御ＤＢ５１に基づいて、脱酸素剤低濃度であるヒドラジン（濃度０．４％）とｐＨ調整剤であるアンモニア（濃度３％）とを溶解した薬液を注入するように、薬注部３０に薬品切替指示信号を送信し、注入ストロークを自動にするストローク指示信号を送信し、注入時間を連続にする注入時間指示信号を薬注部３０に送信する。その後、薬注制御装置５０は、処理をステップＳ１１に移す。

ステップＳ１６において、薬注制御装置５０は、保管薬注ライン３３に切り替える。より具体的には、薬注制御装置５０は、薬注制御ＤＢ５１に基づいて、停止中の注入点である汽水胴１０２に注入するように、保管薬注ライン３３に切り替えるためのライン切替指示信号を薬注ライン切替部４０に送信する。その後、薬注制御装置５０は、処理をステップＳ１７に移す。

ステップＳ１７において、薬注制御装置５０は、脱酸素剤高濃度を注入する。より具体的には、薬注制御装置５０は、薬注制御ＤＢ５１に基づいて、脱酸素剤高濃度であるヒドラジン（濃度１０％）を溶解した薬液を注入するように、薬注部３０に薬品切替指示信号を送信し、注入ストロークを固定（１００％）にするストローク指示信号を送信し、注入時間を３０分にする注入時間指示信号を薬注部３０に送信する。また、薬注制御装置５０は、リン酸指示スイッチ５２の押下を検出して、リン酸ソーダ提供設備６０と汽水胴１０２とを連結するライン３４の電磁弁５３を注入時間（薬注制御ＤＢ５１の指定時間）開き、リン酸ソーダ（濃度１％）を汽水胴１０２に直接注入する。その後、薬注制御装置５０は、処理をステップＳ１１に移す。

本実施形態によれば、薬注管理設備１は、汽水胴１０２と補給水部２０とを連結する給水ライン３１と、薬注部３０から給水ライン３１を介して汽水胴１０２に薬注するように、薬注部３０と給水ライン３１とを連結する通常薬注ライン３２と、薬注部３０から汽水胴１０２に薬注するように、薬注部３０と汽水胴１０２とを連結する保管薬注ライン３３と、を備える。さらに、薬注管理設備１は、ボイラ部１０が運転中の場合と停止中の場合とで、通常薬注ライン３２と保管薬注ライン３３とを切り替える薬注ライン切替部４０と、薬注する薬品の種類を切り替える薬品切替部３２１とを備える。薬注管理システム２は、薬注管理設備１における薬注を管理するために、ボイラ部１０が運転中であることを示す信号を受信して、通常薬注ライン３２により薬注し、ボイラ部１０が停止中であることを示す信号を受信して、保管薬注ライン３３により薬注する薬注制御装置５０を備える。
これにより、薬注管理設備１によれば、ボイラ１０１の不規則な運転状況下において、ボイラ１０１の一時的な停止中であっても、薬注部３０と汽水胴１０２とを直接連結する保管薬注ライン３３を介して、水質を確保することができる。すなわち、ボイラ１０１が一時的に停止するたびにボイラ水をブローする必要がなく、一時的な停止の後ボイラ１０１が必要となった場合に直ちにボイラ１０１の運転を再開することができるため、ボイラ１０１の不規則な運転状況下において適切な水質管理を実現することができる。また、薬注管理システム２は、薬注管理設備１により、通常薬注ライン３２と保管薬注ライン３３とを自動的に切り替えて、ボイラの不規則な運転状況下において、水質を確保することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ 薬注管理設備
２ 薬注管理システム
１０ ボイラ部
１０１ ボイラ
１０２ 汽水胴
２０ 補給水部
２１ 補給水タンク
２２ 給水ポンプ
３０ 薬注部
３１ 給水ライン
３２ 通常薬注ライン
３３ 保管薬注ライン
３２１ 薬品切替部
４０ 薬注ライン切替部
５０ 薬注制御装置
５１ 薬注制御ＤＢ

Claims (4)

1. 汽水胴を有するボイラ部と、給水する補給水部と、薬液を注入する薬注部とを備える薬注管理設備であって、
   前記汽水胴と前記補給水部とを連結する給水ラインと、
   前記薬注部から前記給水ラインを介して前記汽水胴に薬注するように、前記薬注部と前記給水ラインとを連結する通常薬注ラインと、
   前記薬注部から前記汽水胴に薬注するように、前記薬注部と前記汽水胴とを連結する保管薬注ラインと、
   を備える薬注管理設備。
2. 前記ボイラ部が運転中の場合、前記通常薬注ラインにより前記汽水胴に薬注し、前記ボイラ部が停止中の場合、前記保管薬注ラインにより前記汽水胴に薬注するために、前記通常薬注ラインと前記保管薬注ラインとを切り替える薬注ライン切替部をさらに備える請求項１に記載の薬注管理設備。
3. 前記ボイラ部が運転中の場合と前記ボイラ部が停止中の場合とで、薬注する薬品の種類を切り替える薬品切替部をさらに備える請求項１又は２に記載の薬注管理設備。
4. 請求項１から３に記載された薬注管理設備における薬注を管理する薬注管理システムであって、
   前記ボイラ部が運転中であることを示す信号を受信して、前記通常薬注ラインにより薬注し、前記ボイラ部が停止中であることを示す信号を受信して、前記保管薬注ラインにより薬注する薬注制御装置を備える薬注管理システム。
   

Images