JP6021739B2

JP6021739B2 - ボイラ給水系統システム

Info

Publication number: JP6021739B2
Application number: JP2013112170A
Authority: JP
Inventors: 塚原　千幸人; 千幸人塚原; 宏樹大久保; 大祥川林; 理奈橋本
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2033-05-28
Also published as: JP2014231935A

Description

本発明は、ボイラ給水系統システムに関するものである。

発電設備における火力発電ボイラの蒸気系において、蒸気が通過する主蒸気管又は再熱蒸気管等の蒸気配管の内面には、長年の運転に伴って水蒸気酸化スケールが成長し、ある厚さになると一部が剥離・飛散してタービン損傷等のトラブルの原因となる。そのため、従来ではこれらのスケールを化学洗浄により溶解除去することが行われている（特許文献１）。

従来技術のように、蒸気系統の経時変化によるスケール発生は、定期点検の際における化学洗浄により、除去できるが、ボイラ運転中の給水系統の冷却手段で用いる海水リークに起因する劣化対策は皆無であった。

すなわち、従来においては、海水リークの発生があった場合には、この海水リークの発生後の定期点検（例えば２年に１回程度）において、蒸気系統又はボイラ車室内部の部材の劣化を確認するのみであった。

また、発電プラントの復水器海水リークによるボイラ火炉や蒸気系統への塩分汚染・障害を軽減するための対策として、海水由来の塩分をボイラ水中に濃縮しないように、ボイラ火炉の汽水分離器からブロー水として連続排出し、その一方で純水を製造する造水プラント（例えば蒸発処理水またはＲＯ膜処理水）から、補給水として純水を補充し運転することがなされている(特許文献２)。

特開２００４−２７８８６１号公報特開平４−１２１４０１号公報

しかしながら、海水リークが発生した場合の従来のブロー処理対策において、塩分汚染を防止するための応急処置では、下記のような問題がある。
１）ボイラ水純度を保つために、ブロー水を連続で排出するため、多量の純水を補給水として製造し使用し続けなければならない。
２）造水プラントの負荷が大きくなり、コストが莫大となる（例えば毎日１００〜１５００トンの純水が必要となる場合もある）。
３）ブロー運転期間中には、純水由来の溶存酸素量も高くなり、腐食・損傷が進展する。
４）発電負荷の安定な管理が困難となり、発電量の低下が生じる。

よって、ブロー処理対策を施す際において、ボイラ給水に純水を供給した場合でも排出するブロー水を純水と同程度に再利用する技術の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、ボイラ火炉に供給する復水系統に海水リークがあった際に、ボイラ給水に純水を供給した場合でも安定した運転できるボイラ給水系統システムを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ボイラ火炉で蒸気の発生に用いた加熱されたボイラ水を排出する排出ラインと、前記ボイラ水を気液分離する気液分離装置と、前記気液分離装置で分離された蒸気を冷却する冷却器と、冷却後の回収水中の塩素イオンを除去する銀フィルタと、前記銀フィルタ通過後の回収水を貯留する貯留タンクと、復水器からの復水をボイラ火炉へ供給する給水ラインに、前記回収水を導入する回収水導入ラインとを具備することを特徴とするボイラ給水系統システムにある。

第１の発明によれば、ボイラ排出水を純水と同程度にして再利用することができる。この再利用の際に、ボイラ排出水中の塩分を除去すると共に、塩素イオンを除去するので、純水と同程度となり、純水製造装置の規模をコンパクトにすることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記貯留タンク内の前記回収水の塩分濃度を計測する水質計を設け、前記水質計の塩分濃度の値が所定値よりも高い場合には、前記復水ラインに介装した復水脱塩装置の前流側に導入すると共に、前記水質計の塩分濃度の値が所定値よりも低い場合には、前記復水ラインに介装した復水脱塩装置の後流側に導入することを特徴とするボイラ給水系統システムにある。

第２の発明によれば、回収水中の塩分濃度を監視し、その塩分濃度に応じて、復水ラインの復水脱塩装置の前後のいずれかに導入することができる。
また、塩分濃度が低い場合には、復水ラインの復水脱塩装置の後流側に導入するので、脱塩装置の負荷が小さくなる。

本発明によれば、ボイラ排出水を再利用する際に、ボイラ排出水中の塩分を除去すると共に、塩素イオンを除去するので、純水と同程度となり、純水製造装置の規模をコンパクトにすることができる。また、気液分離装置では、蒸気とミストとが混在し、ミスト中にのみボイラ排出水中の塩分や鉄分が移行されるので、蒸気中には塩分が含まれないものとなる。

図１は、実施例１に係る火力発電ボイラの給水系統、蒸気系統の一例を示す図である。図２は、実施例２に係る火力発電ボイラの給水系統、蒸気系統の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、実施例１に係る火力発電ボイラの給水系統、蒸気系統の一例を示す図である。図１において、バーナ５１ａを備えたボイラ火炉（以下「火炉」という）５１で燃料５０を燃焼させることにより発生した蒸気５２は、蒸気系統の汽水分離器５３、ボイラ蒸気連絡管５４、過熱器５５、主蒸気配管５６を通って高圧タービン５７に供給される。そして、高圧タービン５７で仕事をした蒸気５２は、低温再熱蒸気配管５８を通って再熱器５９に送られて加熱され、高温再熱蒸気配管６０を通って中圧タービン６１及び低圧タービン６２に供給されて仕事を行う。また、低圧タービン６２で仕事をした蒸気５２は復水器６３の冷却水（海水）６４により冷却されて復水６５とされた後、給水系統の復水ポンプＰ₁、復水脱塩装置６６、低圧給水加熱器６７、脱気器６８、ボイラ給水ポンプＰ₂、高圧給水加熱ライン６９を通ってボイラ水１０として再び火炉５１に戻される。

このような火力発電ボイラの給水系統において、復水器６３での冷却の際に、海水リークがあると、その対策として、海水由来の塩分をボイラ水中に濃縮しないように、純水製造装置７１で製造された純水タンク７２に貯留されている純水７３を復水系統の復水器６３に供給される。

この純水７３を供給することで、火炉や蒸気系統への塩分汚染や塩分障害を軽減している。この追加した純水７３は火炉５１の汽水分離器５３からのブロー水として連続排出しながら、純水を補給しつつ運転している。

本発明は、この排出するブロー水である排出ボイラ水を再利用するものである。以下、実施例１及び２を用いて、本発明を詳細に説明する。

図１に示すように、本実施例に係るボイラ給水系統システムは、ボイラ火炉５１で蒸気５２の発生に用いた加熱された加熱ボイラ水１０を汽水分離器５３から排出する排出ラインＬ₁と、排出された加熱ボイラ水１０を気液分離する気液分離装置１１と、気液分離装置１１で分離された蒸気１２を冷却する冷却器１３と、冷却後の回収水１４中の塩素イオンを除去する銀フィルタ１５と、銀フィルタ通過後の回収水１４を貯留する貯留タンク（以下、「タンク」という）１６と、復水器６３からの復水６５を火炉５１へ供給する給水ラインＬ₁₀に、回収水１４をポンプＰ₃により導入する回収水導入ラインＬ₂とを具備する。

ここで、加熱ボイラ水１０は火炉５１により加熱され高温・高圧（例えば４００〜５００℃、２０〜５０ＭＰａ）である。よって、汽水分離器５３から排出ラインＬ₁を介して排出された加熱ボイラ水１０は、気液分離装置１１に単に導入してフラッシュさせることで、気体である蒸気１２と液体であるドレン水２０とに分離される。

この気液分離装置１１で気液分離されたガス成分は、蒸気１２とミストとが混在し、ミスト中にのみ加熱ボイラ水１０中の塩分や鉄分が移行される。このミストはドレン水２０となる。この結果、蒸気１２中には塩分が含まれないものとなる。

その後、蒸気１２は冷却器１３で冷却されて回収水１４とされる。この回収水１４は、次いで銀フィルタ１５を通過することで、ここで回収水１４中に含まれる海水リークに起因する塩素イオン（Ｃｌ-）を塩化銀として除去する。

塩素イオンが除去された回収水１４はタンク１６に一時的に貯留される。タンク１６からの回収水１４は、給水ラインＬ₁₀の復水脱塩装置６６の前流側で復水ポンプＰ₁の後流側に導入され、復水６５と混合されて給水として、ボイラ火炉５１に供給される。

本実施例によれば、火炉５１からの加熱ボイラ水１０を再利用することができるので、従来のような使い捨ての場合と異なり、純水製造装置７１の負荷の軽減となる。また、純水製造コストの大幅な低減を図ることができる。例えば、純水を供給する場合には、１００〜１５００トンも供給する必要があるが、この供給量の削減となる。

また、再利用の際に、気液分離装置１１でフラッシュ処理させるので、ボイラ排出水中の塩分をミスト側に移行して蒸気側から除去することができる。さらに蒸気１２を冷却した後に、銀フィルタ１５を通過させることで、塩素イオンを塩化銀として除去するので、純水と同程度のきれいな水となり、この結果、純水製造装置７１の規模をコンパクトにすることができる。

気液分離装置１１では、蒸気１２とミストとが混在した状態であるが、ミスト中にのみ加熱ボイラ水１０中の塩分や鉄分が移行される。よって、蒸気１２中には塩分が含まれないものとなる。

このように、本実施例によれば、造水プラントである純水製造装置７１の負荷量の大幅な低減、造水コストの低廉を図ることができる。

また、回収したボイラ水を再利用することで、外部から供給する純水の使用量が低減するので、給水中の溶存酸素量が低減され、プラント配管などの設備における腐食・損傷の事象が回避される。さらに、発電負荷の安定な管理が可能となり、発電量低下を防止することができる。

図２は、実施例２に係る火力発電ボイラの給水系統、蒸気系統の一例を示す図である。なお、実施例１に係るシステムの構成と重複する部材には同一符号を付してその説明は省略する。図２に示すように、本実施例に係るボイラ給水系統システムは、実施例１のシステムにおいて、さらにタンク１６に貯留された回収水１４中の塩分濃度を計測する水質計８１を設けている。

そして、回収水１４中の塩分濃度を水質計８１で監視することで、給水ラインＬ₁₀の復水脱塩装置６６の前後のいずれかに導入するようにしている。具体的には、タンク１６からの回収水導入ラインＬ₂中に三方弁１７を介装し、水質計８１で計測した塩分濃度が高い場合には、復水脱塩装置６６の前流側に、第１の回収水導入ラインＬ_2-1中を介して導入し（図２で図示）、復水脱塩装置６６を通過させることで脱塩処理をするようにしている。

水質計８１としては、塩分濃度の計測以外に、例えばｐＨ、ＯＲＰ、イオン電気伝導率、電気抵抗率、塩分、濃度、溶存酸素、飽和率などを併せて計測するようにしてもよい。

これに対し、水質計８１で計測した塩分濃度が低い場合には、復水脱塩装置６６の後流側に、第２の回収水導入ラインＬ_2-2中を介して導入することとしている。

このように、回収水１４中の塩分濃度が低い場合には、復水脱塩装置６６の後流側に導入するので、復水脱塩装置６６の負荷が小さくなる。

１０加熱ボイラ水
１１気液分離装置
１２蒸気
１３冷却器
１４回収水
１５銀フィルタ
１６貯留タンク（タンク）
１７三方弁
２０ドレン水
５１ボイラ火炉（火炉）
５２蒸気
５３汽水分離器

Claims

ボイラ火炉で蒸気の発生に用いた加熱されたボイラ水を排出する排出ラインと、
前記ボイラ水を気液分離する気液分離装置と、
前記気液分離装置で分離された蒸気を冷却する冷却器と、
冷却後の回収水中の塩素イオンを除去する銀フィルタと、
前記銀フィルタ通過後の回収水を貯留する貯留タンクと、
復水器からの復水をボイラ火炉へ供給する給水ラインに、前記回収水を導入する回収水導入ラインとを具備することを特徴とするボイラ給水系統システム。
請求項１において、
前記貯留タンク内の前記回収水の塩分濃度を計測する水質計を設け、
前記水質計の塩分濃度の値が所定値よりも高い場合には、前記復水ラインに介装した復水脱塩装置の前流側に導入すると共に、
前記水質計の塩分濃度の値が所定値よりも低い場合には、前記復水ラインに介装した復水脱塩装置の後流側に導入することを特徴とするボイラ給水系統システム。