JP6184854B2

JP6184854B2 - ボイラ配管化学洗浄方法

Info

Publication number: JP6184854B2
Application number: JP2013257420A
Authority: JP
Inventors: 宏樹大久保; 塚原　千幸人; 千幸人塚原; 市原　太郎; 太郎市原; 雄也山邊
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: JP2015114064A

Description

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Ｆｅ₃Ｏ₄やＦｅ₂Ｏ₃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

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。
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。
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。
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。