JP6184854B2 - ボイラ配管化学洗浄方法 - Google Patents

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本発明は、ボイラ配管化学洗浄方法に関するものである。
例えば、ボイラ配管は、その連続使用により、配管内壁に、酸化スケールが生成する。この酸化スケールは、例えばFe3 4 やFe23 が主成分であり、従来では、所定期間経過後、化学洗浄がなされている(特許文献1)。
この化学洗浄の工程は、下記の各工程により行われている。
1)ボイラユニットを停止し、冷却する。
2)次いで、仮配管、ポンプ、排水槽、バルブ及び補助蒸気ラインの繋ぎ込みを行う。
3)ボイラ、仮配管系統の耐圧チェックを行い、系統の水洗い及び系統の充水を循環・水張り用ポンプで行う。
4)循環ポンプを用いて系統水を循環させながら、熱交換器に補助蒸気を投入して洗浄水を加温(例えば60〜150℃)する。
5)循環ポンプを用いて系統水を循環させながら、酸液を投入して化学洗浄を開始する。
6)化学洗浄終了後、仮設配管を含む系統の水洗いを行う。
7)洗浄終了後、仮設配管等の化学洗浄付帯設備を撤去する。
8)ボイラ配管の耐圧テストを行う。
特開2005−147797号公報
しかしながら、従来の化学洗浄工程は、以下のような問題がある。
1)ボイラ化学洗浄は、ボイラユニット停止・冷却後に、仮設機器を設置して実施するため、ユニット停止期間が2〜4週間程度必要となるので、ボイラユニットの稼動率が低下する、という問題がある。
2)ボイラ化学洗浄は、仮配管・仮設ポンプ・仮設排水槽・仮設バルブ等の設置を要するため、高額となると共に洗浄工事コストが高い、という問題がある。
3)仮設備を設置するために、化学洗浄実施のために、ボイラ近くに広範囲なスペースを確保する必要がある。
4)仮設備施工工事、化学洗浄工事に人手がかかるので、化学洗浄費用が高くなる、という問題がある。
5)化学洗浄液は60〜140℃で実施するため、洗浄液を加温する仮設備と加温用補助蒸気が必要となる。
よって、化学洗浄のための付帯設備に設置が簡易なボイラ配管の化学洗浄方法の出現が切望されている。
本発明は、前記問題に鑑み、ボイラ配管の化学洗浄を簡易に実施するボイラ配管化学洗浄方法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、水ドラムと蒸気ドラムの間に設けられ、降水管と蒸発管を有するボイラ配管の化学洗浄方法において、ボイラ停止後、前記蒸気ドラムへのボイラ水の供給を停止し、該ボイラ水の水温を所定温度まで降温する工程と、所定温度に降温後、前記降水管の上部側に、仮設された薬液タンクから前記所定温度より低い温度の酸洗浄液を所定時間かけて供給する、酸洗浄液供給工程と、前記酸洗浄液供給工程において、ボイラ水中の酸洗浄液の濃度を徐々に上昇させつつボイラ配管を化学洗浄する工程と、前記ボイラ配管の化学洗浄終了後、前記酸洗浄液を含むボイラ水を排出するボイラ水排出工程と、前記酸洗浄液を含むボイラ水の排出後、純水を用いてボイラ配管内を洗浄する水洗浄工程とを備えることを特徴とするボイラ配管化学洗浄方法にある。
第2の発明は、第1の発明において、前記ボイラ水排出工程の後に、炭酸塩のアルカリ剤を供給して中和洗浄する工程を備えることを特徴とするボイラ配管化学洗浄方法にある。
第3の発明は、第1又は2の発明において、前記酸洗浄液供給工程中に、前記水ドラム内へ不活性ガスを導入することを特徴とするボイラ配管化学洗浄方法にある。
第4の発明は、第1乃至3のいずれか一つの発明において、前記酸洗浄液供給工程中に、ボイラ火炉内を部分加温することを特徴とするボイラ配管化学洗浄方法にある。
本発明によれば、酸洗浄液を徐々に供給する薬液タンクのみを設けるのみでよいので、従来のような付帯設備の増設なしに、ボイラ配管の化学洗浄を簡易に実施することができる、化学洗浄費用の低廉化を図ることができる。
図1は、実施例1に係るボイラ配管化学洗浄方法を実施するボイラの概略図である。 図2は、酸洗浄液の供給時間(h)と、濃度との関係を示す図である。 図3は、実施例2に係るボイラ配管化学洗浄方法を実施するボイラの概略図である。 図4は、実施例3に係るボイラ配管化学洗浄方法を実施するボイラの概略図である。
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に係るボイラ配管化学洗浄方法を実施するボイラの概略図である。本実施例では、図1に示すように、水ドラム11と蒸気ドラム12との間には、降水管13と蒸発管14とが接続されており、図示しない給水ポンプで送られてきたボイラ水10は節炭器15で暖められてから蒸気ドラム12に入る。蒸気ドラム12内に入ったボイラ水10は降水管13を通って水ドラム11に入り、蒸発管14で更に高温となって蒸気ドラム12に戻る。高温となった蒸気ドラム12内の熱水の一部は飽和蒸気となり、蒸気管を通ってボイラ内の過熱管(図示せず)へと導かれ、再び熱せられてより高圧高温の過熱蒸気となってタービン(図示せず)に送られる。図1中、符号16はボイラ火炉(火炉)、17はボイラ水10が給水される本設ライン、V11は逆流防止の逆止弁を図示する。
このような水管ボイラを連続使用した後、定期点検のボイラ配管内のスケール除去の手順を説明する。
図1に示すように、降水管13の上部で蒸気ドラム12側近傍には、薬液タンク20から酸洗浄液21が導入されるようにしている。
工程1:降温工程
この降温工程は、稼働していたボイラを停止後、ボイラ水10の水温を所定温度(例えば80℃以下)まで降温する工程である。
ここで、降温する所定温度とは、酸洗浄液21の可溶温度以下であり、例えば酸洗浄液21として塩酸を用いた場合には、約80℃以下とするのが好ましい。
工程2:酸洗浄液供給工程
この酸洗浄液供給工程は、所定温度までボイラ水10を降温後、蒸気ドラム12から水ドラム11へボイラ水10を降水させる降水管13の上部側に、薬液タンク20から酸洗浄液21を所定時間(少なくとも5時間以上)かけて供給し、ボイラ水10中の酸洗浄液21の濃度を徐々に上昇させつつボイラ配管(降水管13、蒸発管14)内を化学洗浄する工程である。
ここで、酸洗浄液21は、塩酸を例示しているが、塩酸に限定されるものではなく、例えばクエン酸等の有機酸を用いるようにしてもよい。
塩酸の場合には、例えば35%塩酸を用いるのが好ましい。なお、本実施例では、35%塩酸としているが、本発明はこれに限定されず、濃度範囲としては、例えば15〜35%とするのが好ましい。
また、酸洗浄液21の供給時間は、所定温度になった後、少しずつ酸洗浄液21をボイラ水10中に供給し、所定供給時間である例えば5時間後に、供給が終了するように、ボイラ水10中の酸洗浄液21の濃度が徐々に増加するように注入する。
図2は、酸洗浄液の供給時間(h)と、濃度との関係を示す図である。図2に示すように、6時間かけて塩酸を添加しているものであるが、添加時間時間が経過するにつれて塩酸の濃度が徐々に増加するようにしている。
この結果、冷たい室温の酸洗浄液21が例えば80℃のボイラ水10中に注入されると、温かいボイラ水10と冷たい酸洗浄液21との比重差によって、酸洗浄液21が含まれるボイラ水10が徐々に水ドラム11側に下降する。この下降流により自然循環流(対流)Xが発生し、酸洗浄液21がボイラ配管内で攪拌される。
この自然対流による攪拌によって、ボイラ配管内のスケールが徐々に剥離される。
比重差としては、例えば水が、80℃程度で0.98とする場合、塩酸が1.2程度であるので、約0.2程度の差がある。よって、この比重差による循環・攪拌作用により、自然対流が生じ、スケールの剥離を促すこととなる。
工程3:ボイラ水排出工程
このボイラ水排出工程は、酸洗浄液21の供給終了後、酸洗浄液21を含むボイラ水10を排出する工程である。ボイラ水10は、先ずバルブV12を開いて、本設排水タンク30に排出する。満水となった場合には、次いでバルブV13を開いて、仮設排水タンク31に排出するようにしている。
なお、酸洗浄液21の供給終了後、直ちにボイラ水10を排出するようにしてもよいが、酸洗浄液21の供給終了後、所定時間(例えば1〜3時間程度)対流を継続するようにしてもよい。
工程4:水洗浄工程
この水洗浄工程は、酸洗浄液21を含むボイラ水10の排出後、純水タンク25から供給される純水26を本設ライン17に導入し、ボイラ配管内を洗浄する工程である。
ここで、薬液タンク20からの酸洗浄液21の供給は、バルブV1を開き、送液ポンプP1により行う。この際、本設ライン17に介装された逆止弁V11により節炭器15側に、酸洗浄液21が流入することが阻止される。また、純水タンク25からの純水26の供給は、バルブV2を開き、送液ポンプP2により行う。
以上、本実施例によれば、酸洗浄液21を貯留する薬液タンク20と、薬液ライン22とを従来のボイラ設備から常設するだけであるので、従来のような仮設設備を多数の化学洗浄仮設機器が不要となる。また、これを設置するスペースと施工が不要となる。
また、従来のような仮配管を撤去した後、系統の耐圧テストを実施する必要がなくなる。
また、本設ライン17のみで実施するため、従来のように仮設配管の設置と抜去がなくなる。
また、従来のように、加温用補助蒸気の投入が不要となる。
さらに、耐圧試験や仮配管水洗が無くなるため、純水の使用量を大幅に減らすことが可能となる。
以上の結果、仮設備が仮設排水タンク31のみとなるため、化学洗浄に使用するスペースの省略が可能となる。
次に、本発明の実施例2にボイラ配管化学洗浄方法について説明する。図3は、実施例2に係るボイラ配管化学洗浄方法を実施するボイラの概略図である。以下においては、実施例1に係るボイラ配管化学洗浄方法との相違点を中心に説明する。なお、実施例1に係るボイラ配管化学洗浄方法を実施するボイラと同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
本実施例では、図3に示すように、薬液ライン22にアルカリ剤27を供給する。
実施例2においては、さらに工程3のボイラ水排出工程の後に、薬液タンク28から炭酸塩のアルカリ剤27を供給し、中和洗浄する工程を行う。
ここで、アルカリ剤27の供給は、酸洗浄液21を供給するバルブV1を閉じ、次に、バルブV3を開き、薬液ライン22にアルカリの薬液タンク28から送液ポンプP3により行う。
このアルカリ剤27の供給で中和させつつスケールの除去ができる。この際、アルカリ剤27として、炭酸塩を注入することで、中和の際に発生するCO2ガスが、スケール表面で破裂する結果、スケールの剥離を助長することとなる。
また、中和処理により、純水26の使用量の低減を図ることができる。
また、外部から例えば超音波発生器等で振動を与え、スケール剥離を助長するようにしてもよい。
次に、本発明の実施例3にボイラ配管化学洗浄方法について説明する。図4は、実施例3に係るボイラ配管化学洗浄方法を実施するボイラの概略図である。以下においては、実施例1に係るボイラ配管化学洗浄方法との相違点を中心に説明する。なお、実施例1に係るボイラ配管化学洗浄方法を実施するボイラと同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
本実施例では、図4に示すように、窒素ガス供給部32からガス供給ライン33を介して、水ドラム11内に窒素(N2)ガス等の不活性ガスを供給している。ここで、供給する窒素ガスはファインバブルとするのが好ましい。
この窒素ガスの導入は、工程2の酸洗浄液供給工程中に行うようにしている。
この窒素ガスの導入により、酸洗浄液21が導入されたボイラ水10の攪拌及び上昇流を作り出し化学洗工程での液の循環を促進することとなる。
また、窒素ガスをファインバブルのような微細径のガスを導入することで、蒸発管14内を上昇する際、ファインバルブが破裂することで、脈動を助長し、スケールの除去が可能となる。
なお、注入した窒素ガスを逃がす為に蒸気ドラム12の上部に設置されるエアベント34は開操作しておく。
次に、本発明の実施例4にボイラ配管化学洗浄方法について説明する。以下においては、実施例1に係るボイラ配管化学洗浄方法との相違点を中心に説明する。なお、実施例1に係るボイラ配管化学洗浄方法を実施するボイラと同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
本実施例では、工程2の酸洗浄液供給工程中に、ボイラ火炉16内を部分加温するようにしている。部分加温は、例えばバーナ点火トーチの点消化の繰り返しを実施する。トーチの点火・消化を何度も繰り返すことで、蒸発管14が温められ、酸洗浄液21を含むボイラ水10の上昇流を形成し、化学洗浄を促進する。これにより、実施例1に比べて、酸洗浄液21を含むボイラ水10の循環促進が図れる。また、実施例3のように、窒素ガス等を供給する場合のような付帯設備の増加及び窒素ガスの注入が不要となり、洗浄費用の低廉化を図ることができる。
10 ボイラ水
11 水ドラム
12 蒸気ドラム
13 降水管
14 蒸発管
16 ボイラ火炉(火炉)
21 酸洗浄液
26 純水
27 アルカリ剤

Claims (4)

  1. 水ドラムと蒸気ドラムの間に設けられ、降水管と蒸発管を有するボイラ配管の化学洗浄方法において、
    ボイラ停止後、前記蒸気ドラムへのボイラ水の供給を停止し、該ボイラ水の水温を所定温度まで降温する工程と、
    所定温度に降温後、前記降水管の上部側に、仮設された薬液タンクから前記所定温度より低い温度の酸洗浄液を所定時間かけて供給する、酸洗浄液供給工程と、
    前記酸洗浄液供給工程において、ボイラ水中の酸洗浄液の濃度を徐々に上昇させつつボイラ配管を化学洗浄する工程と、
    前記ボイラ配管の化学洗浄終了後、前記酸洗浄液を含むボイラ水を排出するボイラ水排出工程と、
    前記酸洗浄液を含むボイラ水の排出後、純水を用いてボイラ配管内を洗浄する水洗浄工程とを備えることを特徴とするボイラ配管化学洗浄方法。
  2. 請求項1において、
    前記ボイラ水排出工程の後に、
    炭酸塩のアルカリ剤を供給して中和洗浄する工程を備えることを特徴とするボイラ配管化学洗浄方法。
  3. 請求項1又は2において、
    前記酸洗浄液供給工程中に、
    前記水ドラム内へ不活性ガスを導入することを特徴とするボイラ配管化学洗浄方法。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
    前記酸洗浄液供給工程中に、
    ボイラ火炉内を部分加温することを特徴とするボイラ配管化学洗浄方法。
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