JP6937217B2 - 給水系統における海水の漏洩検出装置及び方法並びに蒸気タービンプラント - Google Patents

給水系統における海水の漏洩検出装置及び方法並びに蒸気タービンプラント Download PDF

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Description

本発明は、ガスタービンと排熱回収ボイラと蒸気タービンを備えるコンバインドサイクルプラントにおいて、給水系統への海水の漏洩を検出する給水系統における海水の漏洩検出装置及び方法、並びに、給水系統における海水の漏洩検出装置が適用される蒸気タービンプラントに関するものである。
コンバインドサイクルプラントは、まず、天然ガスなどを燃料としてガスタービンを駆動して１回目の発電を行い、次に、排熱回収ボイラがガスタービンの排ガスの熱を回収して蒸気を生成し、この蒸気により蒸気タービンを駆動して２回目の発電を行うものである。また、コンバインドサイクルプラントにて、蒸気タービンを駆動した使用済の蒸気は、復水器により冷却されて復水となり、排熱回収ボイラに戻される。この復水器は、海水を用いて蒸気を冷却している。
ところで、復水器は、海水が流れる冷却管が何らかの原因で損傷すると、海水が復水に混入することがある。すると、排熱回収ボイラの給水系統における蒸発器のドラムで海水成分が濃縮されると共に、塩化マグネシウムが加水分解して水酸化マグネシウムを生成されて沈殿する。この水酸化マグネシウムは、給水管の内壁にスケーリングを生成し、伝熱阻害や腐食などの不具合事象を引き起こすおそれがある。また、塩化マグネシウムから遊離した塩化物イオンにより塩酸が生成され、ドラム水のｐＨを低下させ、給水管を腐食させるおそれがある。
このような問題を解決する技術として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された技術は、復水器出口側における復水の酸電気伝導率を取得し、酸電気伝導率に基づいて所定の給水流量に対するドラム水のＣｌ濃度を所定のＣｌ濃度に収めるためのドラム水ブロー流量を特定し、特定したドラム水ブロー流量となるようにドラム水ブロー流量を制御するものである。
特開２０１６−０３１１５４号公報
上述した従来の技術では、復水器出口側における復水の酸電気伝導率を取得し、酸電気伝導率に基づいてＣｌ濃度を推定している。ところが、海水が復水に混入したとき、その混入量が微小であると、復水におけるＣｌ濃度が低く、酸電気伝導率の検出限界付近の領域では取得した復水の酸電気伝導率に基づいてＣｌ濃度を高精度に推定することが困難であった。
本発明は、上述した課題を解決するものであり、給水への海水の漏洩量に拘わらずその漏洩の有無を高精度に検出可能とする給水系統における海水の漏洩検出装置及び方法並びに蒸気タービンプラントを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明の給水系統における海水の漏洩検出装置は、排ガスの排熱により蒸気を生成する蒸気ドラムを有する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにより生成され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排出された蒸気を海水により冷却して生成された給水を前記排熱回収ボイラに戻す復水器と、を備える蒸気タービンプラントにおいて、給水ラインにおける前記蒸気ドラムより上流側で給水にｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加装置と、前記蒸気ドラムにおけるドラム水の酸電気伝導率を計測する酸電気伝導率計と、前記排熱回収ボイラにおけるドラム水のｐＨ値が予め設定された所定値以上のアルカリ性となるように前記ｐＨ調整剤添加装置を制御すると共に前記酸電気伝導率計が計測した酸電気伝導率に基づいてドラム水の塩素イオン濃度を算出して海水の漏洩検出を判定する制御装置と、を備えることを特徴とするものである。
海水が混入した復水は、蒸発器のドラムで海水成分が濃縮されることから、このドラム内のドラム水の酸電気伝導率を計測することが有効であるが、通常、蒸発器のドラムは、水質管理pH調整の目的でリン酸が注入されており、このリン酸が妨害成分となってドラム水の酸電気伝導率を計測することが困難となる。そこで、上記の制御を行うことにより、ドラム水のｐＨ調整剤として従来使われていたりん酸の注入が不要になり、りん酸による妨害無くドラム水の酸電気伝導率を計測することが可能となる。この酸電気伝導率に基づいてドラム水の塩素イオン濃度を算出して海水の漏洩を高精度に検出することができる。海水漏洩が生じている場合、蒸気ドラムでは海水成分が濃縮されるため、蒸気ドラム以外の箇所の酸電気伝導度を測定する場合と比べ、ドラム水の酸電気伝導度を測定する方が給水への海水の漏洩を早期に、且つ、高精度に検出することができる。
本発明の給水系統における海水の漏洩検出装置では、前記給水ラインにおけるｐＨ調整剤の添加位置より下流側の給水またはドラム水のｐＨ値を計測するｐＨ計測装置が設けられ、前記制御装置は、前記ｐＨ計測装置の計測結果に基づいて前記ｐＨ調整剤添加装置を制御することを特徴としている。
従って、ｐＨ調整剤の添加後の給水またはドラム水のｐＨ値をフィードバックしてｐＨ調整剤の添加量を制御することから、給水のｐＨ値を高精度に管理することができる。
本発明の給水系統における海水の漏洩検出装置では、前記ｐＨ計測装置は、前記蒸気ドラムにおけるドラム水のｐＨ値を計測することを特徴としている。
従って、蒸気ドラムで濃縮されたドラム水のｐＨ値をフィードバックしてｐＨ調整剤の添加量を制御することから、給水のｐＨ値をより高精度に管理することができる。
本発明の給水系統における海水の漏洩検出装置では、前記排熱回収ボイラは、処理する給水の圧力の異なる１つ以上のユニットを有し、前記酸電気伝導率計は、少なくとも最も高圧の前記ユニットにおける前記蒸気ドラム内のドラム水の酸電気伝導率を計測することを特徴としている。
従って、最も高圧のユニットにおける蒸気ドラム内で高圧で濃縮されたドラム水の酸電気伝導率を計測することから、短時間で高濃度に濃縮されたドラム水の酸電気伝導率を計測することとなり、給水への海水の漏洩の有無を高精度に検出することができる。
本発明の給水系統における海水の漏洩検出装置では、前記蒸気ドラム内のドラム水を排出する排水ラインが設けられ、前記制御装置は、ドラム水の塩素イオン濃度が予め設定された限界値を超えたときに、前記排水ラインを開放することを特徴としている。
従って、ドラム水の塩素イオン濃度が限界値を超えたとき、排水ラインを開放することで蒸気ドラム内のドラム水を排出するため、給水ラインにおける給水の塩素イオン濃度を低下させることができる。
本発明の給水系統における海水の漏洩検出装置では、前記ｐＨ調整剤添加装置が添加するｐＨ調整剤は、アルカリ性の揮発性物質であることを特徴としている。
従って、アルカリ性の揮発性物質であるｐＨ調整剤は、蒸発ドラム内に残留成分が濃縮しないことに加え、 復水器の真空ポンプで給水系統外へ排出されるため、薬注装置から微量に排出される分をバランスすることで、給水系統内の薬品濃度を一定に保ち、ｐＨを制御することができる。
本発明の給水系統における海水の漏洩検出装置では、前記ｐＨ調整剤添加装置が添加するｐＨ調整剤は、アンモニア、ヒドラジン、モノエタノールアミン、モルホリンの少なくとも一つを含むアミン類であることを特徴としている。
従って、最適なｐＨ調整剤を選択することができる。
また、本発明の給水系統における海水の漏洩検出方法は、復水器からボイラへの給水ラインの給水にｐＨ調整剤を添加する工程と、前記ボイラにおける蒸気ドラム内のドラム水のｐＨ値が予め設定された所定値以上のアルカリ性となるようにｐＨ調整剤の添加量を調整する工程と、ドラム水の酸電気伝導率を計測する工程と、酸電気伝導率に基づいてドラム水の塩素イオン濃度を算出して海水の漏洩検出を判定する工程と、を有することを特徴とするものである。
従って、蒸気ドラム内で濃縮されたドラム水の酸電気伝導率を計測するため、海水が給水に漏洩した場合、蒸気ドラム内のドラム水における塩素イオン濃度が高くなることから、給水への海水の漏洩量に拘わらずその漏洩の有無を高精度に検出することができる。
また、本発明の蒸気タービンプラントは、排ガスの排熱により蒸気を生成する蒸気ドラムを有する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにより生成され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排出された蒸気を海水により冷却して生成された給水を前記排熱回収ボイラに戻す復水器と、前記給水系統における海水の漏洩検出装置と、を備えることを特徴とするものである。
従って、蒸気ドラム内で濃縮されたドラム水の酸電気伝導率を計測することとなり、海水が給水に漏洩した場合、蒸気ドラム内のドラム水における塩素イオン濃度が高くなることから、給水への海水の漏洩量に拘わらずその漏洩の有無を高精度に検出することができる。
本発明の給水系統における海水の漏洩検出装置及び方法並びに蒸気タービンプラントによれば、給水への海水の漏洩量に拘わらずその漏洩の有無を高精度に検出することができる。
図１は、本実施形態の給水系統における海水の漏洩検出装置が適用されたコンバインドサイクルプラントを表す概略構成図である。 図２は、酸電気伝導率に対する塩素イオン濃度を表すグラフである。
以下、添付図面を参照して、本発明に係る給水系統における海水の漏洩検出装置及び方法並びに蒸気タービンプラントの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。なお、本発明における「蒸気タービンプラント」とは、蒸気タービンによる発電機能を具えたプラントを意味しており、蒸気タービン単体で発電を行うプラントも、蒸気タービンと他の発電手段を組み合わせたコンバインドサイクルプラントも含む概念である。
図１は、本実施形態の給水系統における海水の漏洩検出装置が適用されたコンバインドサイクルプラントを表す概略構成図である。
本実施形態において、図１に示すように、コンバインドサイクルプラント１０は、ガスタービン１１と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１２と、蒸気タービン１３と、発電機１４とを備えている。
ガスタービン１１は、圧縮機２１と、燃焼器２２と、タービン２３とを有しており、圧縮機２１とタービン２３は、ロータ（回転軸）２４により一体回転可能に連結されている。圧縮機２１は、空気取り込みラインＬ１から取り込んだ空気Ａを圧縮して圧縮空気ＡＣを生成する。燃焼器２２は、圧縮機２１から圧縮空気供給ラインＬ２を通して供給された圧縮空気ＡＣと、燃料ガス供給ラインＬ３から供給された燃料ガスＦとを混合して燃焼する。タービン２３は、燃焼器２２から燃焼ガス供給ラインＬ４を通して供給された燃焼ガスＦＧにより回転駆動する。
排熱回収ボイラ１２は、ガスタービン１１（タービン２３）から排ガス排出ラインＬ５を介して排出された排ガスＥＧの排熱によって蒸気（過熱蒸気）Ｓを発生させるものである。排熱回収ボイラ１２は、後述する低圧ユニット４１と、中圧ユニット４２と、高圧ユニット４３と、再熱器４４とを有している。この排熱回収ボイラ１２は、ガスタービン１１から供給された排ガスＥＧが内部を上方に移送することで、高圧ユニット４３、中圧ユニット４２、低圧ユニット４１の順に排ガスＥＧから熱回収を行って蒸気Ｓを発生させる。そして、排熱回収ボイラ１２は、蒸気Ｓを生成した使用済の排ガスＥＧを排出する排ガス排出ラインＬ６を介して煙突４５が連結されている。
蒸気タービン１３は、排熱回収ボイラ１２により生成された蒸気Ｓにより駆動するものである。蒸気タービン１３は、高圧タービン３１と、中圧タービン３２と、低圧タービン３３とを有している。高圧タービン３１と中圧タービン３２と低圧タービン３３は、回転軸３４上に連結され、回転軸３４がガスタービン１１のロータ２４と一直線状をなして連結されている。そして、発電機１４は、回転軸３４上に連結されている。蒸気タービン１３は、低圧タービン３３を駆動した蒸気を冷却する復水器３５が設けられている。復水器３５は、低圧タービン３３から排出された使用済の蒸気Ｓを冷却して復水（給水Ｗ）とするものであり、蒸気を海水ＳＷで冷却する冷却水ラインＬ７が設けられている。復水器３５は、生成した復水を給水Ｗとして給水ラインＬ１１を介して排熱回収ボイラ１２に供給する。給水ラインＬ１１は、復水ポンプ３６と復水弁３７が設けられている。
排熱回収ボイラ１２において、低圧ユニット４１は、低圧節炭器５１と、低圧ドラム５２と、低圧蒸発器５３と、低圧過熱器５４とを有している。給水ラインＬ１１は、復水ポンプ３６と復水弁３７より下流側に低圧給水ラインＬ１２が設けられており、給水Ｗがこの低圧給水ラインＬ１２を介して低圧節炭器５１に送られる。低圧節炭器５１は、給水Ｗを加熱し、加熱された給水Ｗが低圧ドラム５２に送られる。低圧蒸発器５３は、低圧ドラム５２の給水Ｗ（以下、ドラム水Ｗ１）を加熱して低圧ドラム５２に戻す。低圧ドラム５２の低圧蒸気ＬＳは、低圧過熱器５４に送られ、ここで過熱される。
中圧ユニット４２は、中圧節炭器６１と、中圧ドラム６２と、中圧蒸発器６３と、中圧過熱器６４とを有している。低圧給水ラインＬ１２は、下流側で分岐する中圧給水ラインＬ１３が設けられており、給水Ｗがこの中圧給水ラインＬ１３を介して中圧節炭器６１に送られる。中圧給水ラインＬ１３は、給水ポンプ６５が設けられている。中圧節炭器６１は、給水Ｗを加熱し、加熱された給水Ｗが中圧ドラム６２に送られる。中圧蒸発器６３は、中圧ドラム６２の給水Ｗ（以下、ドラム水Ｗ２）を加熱して中圧ドラム６２に戻す。中圧ドラム６２の中圧蒸気ＭＳは、中圧過熱器６４に送られ、ここで過熱される。
高圧ユニット４３は、高圧節炭器７１と、高圧ドラム７２と、高圧蒸発器７３と、高圧過熱器７４とを有している。中圧給水ラインＬ１３は、給水ポンプ６５より下流側で分岐する高圧給水ラインＬ１４が設けられており、給水Ｗがこの高圧給水ラインＬ１４を介して高圧節炭器７１に送られる。高圧節炭器７１は、給水Ｗを加熱し、加熱された給水Ｗが高圧ドラム７２に送られる。高圧蒸発器７３は、高圧ドラム７２の給水Ｗ（以下、ドラム水Ｗ３）を加熱して高圧ドラム７２に戻す。高圧ドラム７２の高圧蒸気ＨＳは、高圧過熱器７４に送られ、ここで過熱される。
そして、高圧過熱器７４の高圧蒸気ＨＳを高圧タービン３１に供給する高圧蒸気供給ラインＬ１５が設けられると共に、高圧タービン３１で使用されて降圧された中圧蒸気ＭＳを再熱器４４に戻す中圧蒸気回収ラインＬ１６が設けられている。高圧蒸気供給ラインＬ１５は、高圧主蒸気止弁７５が設けられている。また、中圧過熱器６４の中圧蒸気ＭＳをこの中圧蒸気回収ラインＬ１６に供給する中圧蒸気供給ラインＬ１７が設けられている。更に、再熱器４４で過熱された中圧蒸気ＭＳを中圧タービン３２に供給する中圧蒸気供給ラインＬ１８が設けられると共に、中圧タービン３２で使用されて降圧された低圧蒸気ＬＳを低圧タービン３３に搬送する低圧蒸気搬送ラインＬ１９が設けられている。中圧蒸気供給ラインＬ１８は、再熱蒸気止弁６６が設けられている。そして、低圧過熱器５４に発生した低圧蒸気ＬＳを低圧蒸気搬送ラインＬ１９に供給する低圧蒸気供給ラインＬ２０が設けられている。
そのため、コンバインドサイクルプラント１０の稼働時、ガスタービン１１にて、圧縮機２１は空気を圧縮し、燃焼器２２は供給された圧縮空気ＡＣと燃料ガスＦとを混合して燃焼する。タービン２３は燃焼器２２から供給された燃焼ガスＦＧにより回転駆動する。また、ガスタービン１１（タービン２３）から排出された排ガスＥＸは、排熱回収ボイラ１２に送られ、排熱回収ボイラ１２は蒸気Ｓを生成し、蒸気Ｓが蒸気タービン１３に送られる。高圧タービン３１と中圧タービン３２と低圧タービン３３は、この蒸気Ｓにより回転駆動する。そして、ガスタービン１１と蒸気タービン１３の同軸上に配置された発電機１４が発電を行う。一方、蒸気タービン１３で使用された蒸気Ｓは、復水器３５で冷却されて復水となり、給水Ｗとして排熱回収ボイラ１２に戻される。
ところで、復水器３５は、蒸気Ｓを海水ＳＷにより冷却して復水（給水Ｗ）とすることから、内部に冷却水ラインＬ７を構成する多数の冷却水管が配置されている。この冷却水管が何らかの原因で損傷すると、冷却水管を流れる海水が復水器３５の復水に混入する。すると、排熱回収ボイラ１２の給水系統に海水成分が混入し、伝熱阻害や腐食などの不具合事象を引き起こすおそれがある。そのため、復水器３５における海水の漏洩を検出し、その対策を実施する必要がある。
そのため、本実施形態の給水系統における海水の漏洩検出装置は、アンモニア添加装置（ｐＨ調整剤添加装置）８１と、ｐＨ計測装置８２，８３と、酸電気伝導率計８４と、排水装置８５，８６，８７と、制御装置８８とを備えている。
アンモニア添加装置８１は、給水ラインＬ１１における各ドラム（蒸気ドラム）５２，６２，７２より上流側で、復水ポンプ３６と復水弁３７の間の給水ＷにｐＨ調整剤としてのアルカリ性、且つ、揮発性の薬品、本実施形態では、アンモニアを添加するものである。なお、本発明のｐＨ調整剤添加装置が添加するｐＨ調整剤は、アンモニアに限らず、アンモニア、ヒドラジン、モノエタノールアミン、モルホリンの少なくとも一つを含むアミン類であればよい。ｐＨ計測装置８２は、給水ラインＬ１１におけるアンモニア添加装置８１によるアンモニアの添加位置より下流側で、低圧節炭器５１と復水弁３７との間の給水ＷのｐＨ値を計測するものである。ｐＨ計測装置８３は、給水ラインＬ１１における高圧ドラム７２内のドラム水Ｗ３のｐＨ値を計測するものである。なお、ｐＨ計測装置８３は、高圧ドラム７２内のドラム水Ｗ３のｐＨ値を計測するものに限定されることはなく、低圧ドラム５２や中圧ドラム６２内のドラム水Ｗ１，Ｗ２のｐＨ値を計測するものとしてもよい。
酸電気伝導率計８４は、高圧ユニット４３に設けられており、この高圧ユニット４３における高圧ドラム（蒸気ドラム）７２内のドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測するものである。排熱回収ボイラ１２は、処理する給水Ｗの圧力の異なる１つ以上のユニット（本実施形態では、３つのユニット４１，４２，４３）を有しており、酸電気伝導率計８４は、少なくとも最も高圧のユニット、つまり、高圧ユニット４３における高圧ドラム７２内のドラム水の酸電気伝導率を計測する。高圧ドラム７２内のドラム水Ｗ３は、最も濃縮度が高くなるため、海水漏洩が生じたときに一番酸電気伝導率（塩素濃度）が高くなるため、高感度で漏洩検出が可能となる。なお、酸電気伝導率計８４を高圧ドラム７２に設けると共に、低圧ユニット４１や中圧ユニット４２に設け、各ユニット４１，４２における低圧ドラム５２内のドラム水Ｗ１や中圧ドラム６２内のドラム水Ｗ２の酸電気伝導率を計測するように構成してもよい。また、全てのドラム５２，６２，７２内のドラム水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の酸電気伝導率を計測するように構成してもよい。
排水装置８５，８６，８７は、低圧ユニット４１と中圧ユニット４２と高圧ユニット４３の各ドラム５２，６２，７２に設けられた排水ライン８５ａ，８６ａ，８７ａと、各排水ライン８５ａ，８６ａ，８７ａに設けられた開閉弁８５ｂ，８６ｂ，８７ｂとから構成されている。
制御装置８８は、ｐＨ計測装置８２，８３の計測結果（給水Ｗ及びドラム水Ｗ３のｐＨ値）と、酸電気伝導率計８４の計測結果（給水Ｗ及びドラム水Ｗ３の酸電気伝導率）とが入力され、アンモニア添加装置８１と、排水装置８５，８６，８７（開閉弁８５ｂ，８６ｂ，８７ｂ）を制御可能となっている。即ち、制御装置８８は、ｐＨ計測装置８２，８３が計測した給水Ｗやドラム水Ｗ３のｐＨ値が予め設定された所定値以上のアルカリ性となるようにアンモニア添加装置８１を制御すると共に、酸電気伝導率計８４が計測した酸電気伝導率に基づいてドラム水Ｗ３の塩素イオン濃度を算出して海水の漏洩検出を判定する。そして、制御装置８８は、ドラム水Ｗ３の塩素イオン濃度が予め設定された限界値を超えたときに、各排水ライン８５ａ，８６ａ，８７ａの開閉弁８５ｂ，８６ｂ，８７ｂを開放する。なお、制御装置８８は、ｐＨ計測装置８２，８３のいずれか一方が計測した給水Ｗまたはドラム水Ｗ３のｐＨ値に基づいてアンモニア添加装置８１を制御してもよい。
ここで、予め設定されたドラム水Ｗ３の所定値（下限値）とは、例えば、ｐＨ９．４であって、上限値は、ｐＨ１０．０である。そのため、制御装置８８は、ドラム水Ｗ３ｐＨ値がｐＨ９．４を下回ると、アンモニア添加装置８１を制御して給水Ｗへのアンモニアの添加を開始、または、給水Ｗへのアンモニアの添加量を増加する一方、ドラム水Ｗ３のｐＨ値がｐＨ１０．０を上回ると、アンモニア添加装置８１を制御して給水ＷへのｐＨ調整剤の添加を停止、または、給水Ｗへのアンモニアの添加量を減少する。
制御装置８８は、ドラム水Ｗ３のｐＨ値がｐＨ９．４からｐＨ１０．０に維持された状態で、酸電気伝導率計８４が計測した酸電気伝導率に基づいてドラム水Ｗ３の塩素イオン濃度を算出し、塩素イオン濃度に基づいて海水の漏洩検出を判定する。この場合、ドラム水Ｗ３の酸電気伝導率とドラム水Ｗ３の塩素イオン濃度との関係を予め実験などにより求めておく。
例えば、給水Ｗへの海水漏洩時に、高圧ドラム７２における塩素イオンの１時間当たりの濃縮率は、下記数式（１）により求めることができる。
Figure 0006937217
 また、酸電気伝導率と塩素イオン濃度との関係は、下記数式（２）により求めることができる。
Figure 0006937217
 ここで、正負のイオンは等しいので、下記数式（３）となる。
Figure 0006937217
 また、水の解離平衡から、下記数式（４）により求めることができる。ここで、Ｋｗは、解離定数１０−１４［ｍｏｌ／Ｌ］２である。
Figure 0006937217
 そして、数式（１）〜（４）を［Ｈ＋］について解くと、下記数式（５）を得る。
Figure 0006937217
 このように塩素イオン濃度［ｍｇ／Ｌ］が決まると、以下の通りに各種イオン濃度を算出することができる。そのため、酸電気伝導率は、下記数式（６）により求めることができる。
Figure 0006937217
 Λ（Ｈ＋）：水素イオンの当量イオン伝導率３４９．７［Ｓ・ｃｍ２／ｍｏｌ当量］
Λ（Ｃｌ−）：塩素イオンの当量イオン伝導率７６．３［Ｓ・ｃｍ２／ｍｏｌ当量］
Λ（ＯＨ−）：水酸イオンの当量イオン伝導率１９８［Ｓ・ｃｍ２／ｍｏｌ当量］
図２は、酸電気伝導率に対する塩素イオン濃度を表すグラフである。上述したように算出した酸電気伝導率と塩素イオン濃度との関係は、実際に計測した酸電気伝導率と塩素イオン濃度との関係との相関がほぼ一致していることから、図２に示すような酸電気伝導率に対する塩素イオン濃度を表すグラフを設定することができる。この酸電気伝導率と塩素イオン濃度の相関情報については、制御装置88内にある記憶装置（図示省略）に記憶される。
そのため、図１に示すように、コンバインドサイクルプラント１０の稼働時、蒸気タービン１３で使用された蒸気Ｓは、復水器３５で冷却されて復水となり、給水Ｗとして排熱回収ボイラ１２に戻される。このとき、アンモニア添加装置８１は、給水ラインＬ１１を流れる給水Ｗにアンモニアを添加する。ｐＨ計測装置８２は、給水ＷのｐＨ値を計測し、ｐＨ計測装置８３は、ドラム水Ｗ３のｐＨ値を計測する。制御装置８８は、計測したドラム水Ｗ３のｐＨ値が予め設定されたｐＨ領域（ｐＨ９．４からｐＨ１０．０）に入るようにアンモニア添加装置８１を制御する。なお、事前に実験等により給水ＷのｐＨ値とドラム水Ｗ３のｐＨ値との関係を求め、ドラム水Ｗ３のｐＨ値を計測せずに給水ＷのｐＨ値だけを計測し、この給水ＷのｐＨ値に基づいてドラム水Ｗ３のｐＨ値を推定してもよい。また、このとき、酸電気伝導率計８４は、高圧ドラム７２のドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測し、制御装置８８は、計測したドラム水Ｗ３の酸電気伝導率に基づいて図２の相関図を用いてドラム水Ｗ３の塩素イオン濃度を算出し、海水の漏洩検出を判定する。ここで、制御装置８８は、ドラム水Ｗ３の塩素イオン濃度が予め設定された限界値を超えたときに、各排水ライン８５ａ，８６ａ，８７ａの開閉弁８５ｂ，８６ｂ，８７ｂを開放する。
このように本実施形態の給水系統における海水の漏洩検出装置にあっては、排ガスＥＧの排熱により蒸気Ｓを生成する高圧ドラム７２を有する排熱回収ボイラ１２と、排熱回収ボイラ１２により生成された蒸気Ｓにより駆動する蒸気タービン１３と、蒸気タービン１３から排出された蒸気Ｓを海水ＳＷにより冷却して生成された給水Ｗを排熱回収ボイラ１２に戻す復水器３５とを備え、給水ラインＬ１１における高圧ドラム７２より上流側で給水Ｗにアンモニア（ｐＨ調整剤）を添加するアンモニア添加装置８１と、高圧ドラム７２内のドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測する酸電気伝導率計８４と、排熱回収ボイラ１２におけるドラム水Ｗ３のｐＨ値が予め設定された所定値以上のアルカリ性となるようにアンモニア添加装置８１を制御すると共に酸電気伝導率計８４が計測した酸電気伝導率に基づいてドラム水Ｗ＃の塩素イオン濃度を算出して海水ＳＷの漏洩検出を判定する制御装置８８とを設けている。
従って、海水ＳＷが混入した給水Ｗは、高圧蒸発器７３の高圧ドラム７２で海水成分が濃縮されることから、この高圧ドラム７２内のドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測することが有効であるが、通常、高圧ドラム７２は、水質管理ｐＨ調整の目的でリン酸が注入されており、このリン酸が妨害成分となってドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測することが困難となる。そこで、上記の制御を行うことにより、ドラム水Ｗ３のｐＨ調整剤として従来使われていたりん酸の注入が不要になり、りん酸による妨害無くドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測することが可能となる。この酸電気伝導率に基づいてドラム水Ｗ３の塩素イオン濃度を算出して海水ＳＷの漏洩を高精度に検出することができる。海水漏洩が生じている場合、高圧ドラム７２では海水成分が濃縮されるため、高圧ドラム７２以外の箇所の酸電気伝導度を測定する場合と比べ、ドラム水Ｗ３の酸電気伝導度を測定する方が給水Ｗへの海水ＳＷの漏洩を早期に、且つ、高精度に検出することができる。
本実施形態の給水系統における海水の漏洩検出装置では、給水ラインＬ１１におけるアンモニアの添加位置より下流側の給水Ｗまたはドラム水Ｗ３のｐＨ値を計測するｐＨ計測装置８２，８３を設け、制御装置８８は、ｐＨ計測装置８２，８３の計測結果に基づいてアンモニア添加装置８１を制御している。従って、アンモニアの添加後の給水Ｗやドラム水Ｗ３のｐＨ値をフィードバックしてアンモニアの添加量を制御することから、ドラム水Ｗ３のｐＨ値を高精度に管理することができる。
本実施形態の給水系統における海水の漏洩検出装置では、高圧ドラム７２にｐＨ計測装置８３を設け、高圧ドラム７２におけるドラム水Ｗ３のｐＨ値を計測している。従って、高圧ドラム７２で濃縮されたドラム水Ｗ３のｐＨ値をフィードバックしてアンモニアの添加量を制御することから、ドラム水Ｗ３のｐＨ値をより高精度に管理することができる。
本実施形態の給水系統における海水の漏洩検出装置では、排熱回収ボイラ１２は、処理する給水の圧力の異なる１つ以上のユニット、即ち、低圧ユニット４１と中圧ユニット４２と高圧ユニット４３を有し、酸電気伝導率計８４は、少なくとも最も高圧である高圧ユニット４３の高圧ドラム７２内のドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測している。従って、高圧ドラム７２内で高圧で濃縮されたドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測することから、短時間で高濃度に濃縮されたドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測することとなり、給水Ｗへの海水ＳＷの漏洩の有無を高精度に検出することができる。
本実施形態の給水系統における海水の漏洩検出装置では、各ドラム５２，６２，７２内のドラム水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を排出する排水装置８５，８６，８７を設け、制御装置８８は、ドラム水Ｗ３の塩素イオン濃度が予め設定された限界値を超えたときに、排水装置８５，８６，８７を開放している。従って、ドラム水Ｗ３の塩素イオン濃度が限界値を超えたとき、各ドラム５２，６２，７２内のドラム水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が排出されるため、イラ水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の塩素イオン濃度を低下させることができる。
本実施形態の給水系統における海水の漏洩検出装置では、ｐＨ調整剤添加装置が添加するｐＨ調整剤をアルカリ性の揮発性物質としている。従って、アルカリ性の揮発性物質であるｐＨ調整剤は、各ドラム５２，６２，７２内に残留成分が濃縮しないことに加え、 復水器３５の復水ポンプ（真空ポンプ）３６で給水系統外へ排出されるため、薬注装置から微量に排出される分をバランスすることで、給水系統内の薬品濃度を一定に保ち、ｐＨを制御することができる。
本実施形態の給水系統における海水の漏洩検出装置では、ｐＨ調整剤添加装置が添加するｐＨ調整剤を、アンモニア、ヒドラジン、モノエタノールアミン、モルホリンの少なくとも一つを含むアミン類としている。従って、最適なｐＨ調整剤を選択することができる。
また、本実施形態の給水系統における海水の漏洩検出方法にあっては、復水器３５から排熱回収ボイラ１２への給水ラインＬ１１の給水Ｗにアンモニア（ｐＨ調整剤）を添加する工程と、排熱回収ボイラ１２における高圧ドラム７２内のドラム水Ｗ３のｐＨ値が予め設定された所定値以上のアルカリ性となるようにアンモニアの添加量を調整する工程と、ドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測する工程と、酸電気伝導率に基づいてドラム水Ｗ３の塩素イオン濃度を算出して海水ＳＷの漏洩検出を判定する工程とを有している。
従って、高圧ドラム７２内で濃縮されたドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測するため、海水ＳＷが給水Ｗに漏洩した場合、高圧ドラム７２内のドラム水Ｗ３における塩素イオン濃度が高くなることから、給水Ｗへの海水ＳＷの漏洩量に拘わらずその漏洩の有無を高精度に検出することができる。
また、本実施形態の蒸気タービンプラントにあっては、排ガスＥＧの排熱により蒸気Ｓを生成する高圧ドラム７２を有する排熱回収ボイラ１２と、排熱回収ボイラ１２により生成された蒸気Ｓにより駆動する蒸気タービン１３と、蒸気タービン１３から排出された蒸気Ｓを海水ＳＷにより冷却して生成された給水Ｗを排熱回収ボイラ１２に戻す復水器３５と、給水ラインＬ１１における海水の漏洩検出装置とを設けている。
従って、高圧ドラム７２内で濃縮されたドラム水Ｗ３の酸電気伝導率を計測することとなり、海水ＳＷが給水Ｗに漏洩した場合、高圧ドラム７２内のドラム水Ｗ３における塩素イオン濃度が高くなることから、給水Ｗへの海水ＳＷの漏洩量に拘わらずその漏洩の有無を高精度に検出することができる。
なお、上述した実施形態では、排熱回収ボイラ１２は、低圧ユニット４１と中圧ユニット４２と高圧ユニット４３と再熱器４４を有するものとしたが、低圧ユニット４１と高圧ユニット４３だけでもよく、また、一つのユニットだけとしてもよい。
１０ コンバインドサイクルプラント（蒸気タービンプラント）
１１ ガスタービン
１２ 排熱回収ボイラ
１３ 蒸気タービン
１４ 発電機
２１ 圧縮機
２２ 燃焼器
２３ タービン
３１ 高圧タービン
３２ 中圧タービン
３３ 低圧タービン
３５ 復水器
４１ 低圧ユニット
４２ 中圧ユニット
４３ 高圧ユニット
４４ 再熱器
５１ 低圧節炭器
５２ 低圧ドラム（蒸気ドラム）
５３ 低圧蒸発器
５４ 低圧過熱器
６１ 中圧節炭器
６２ 中圧ドラム（蒸気ドラム）
６３ 中圧蒸発器
６４ 中圧過熱器
７１ 高圧節炭器
７２ 高圧ドラム（蒸気ドラム）
７３ 高圧蒸発器
７４ 高圧過熱器
８１ アンモニア添加装置（ｐＨ調整剤添加装置）
８２，８３ ｐＨ計測装置
８４ 酸電気伝導率計
８５，８６，８７ 排水装置
８８ 制御装置

Claims (9)

  1. 排ガスの排熱により蒸気を生成する蒸気ドラムを有する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラにより生成され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排出された蒸気を海水により冷却して生成された給水を前記排熱回収ボイラに戻す復水器と、
    を備える蒸気タービンプラントにおいて、
    給水ラインにおける前記蒸気ドラムより上流側で給水にｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加装置と、
    前記蒸気ドラムにおけるドラム水の酸電気伝導率を計測する酸電気伝導率計と、
    前記排熱回収ボイラにおけるドラム水のｐＨ値が予め設定された所定値以上のアルカリ性となるように前記ｐＨ調整剤添加装置を制御すると共にドラム水のｐＨ値が前記所定値以上に維持された状態で前記酸電気伝導率計が計測した酸電気伝導率に基づいてドラム水の塩素イオン濃度を算出して海水の漏洩検出を判定する制御装置と、
    を備えることを特徴とする給水系統における海水の漏洩検出装置。
  2. 前記給水ラインにおけるｐＨ調整剤の添加位置より下流側の給水またはドラム水のｐＨ値を計測するｐＨ計測装置が設けられ、前記制御装置は、前記ｐＨ計測装置の計測結果に基づいて前記ｐＨ調整剤添加装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の給水系統における海水の漏洩検出装置。
  3. 前記ｐＨ計測装置は、前記蒸気ドラムにおけるドラム水のｐＨ値を計測することを特徴とする請求項２に記載の給水系統における海水の漏洩検出装置。
  4. 前記排熱回収ボイラは、処理する給水の圧力の異なる１つ以上のユニットを有し、前記酸電気伝導率計は、少なくとも最も高圧の前記ユニットにおける前記蒸気ドラム内のドラム水の酸電気伝導率を計測することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の給水系統における海水の漏洩検出装置。
  5. 前記蒸気ドラム内のドラム水を排出する排水ラインが設けられ、前記制御装置は、ドラム水の塩素イオン濃度が予め設定された限界値を超えたときに、前記排水ラインを開放することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の給水系統における海水の漏洩検出装置。
  6. 前記ｐＨ調整剤添加装置が添加するｐＨ調整剤は、アルカリ性の揮発性の物質であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の給水系統における海水の漏洩検出装置。
  7. 前記ｐＨ調整剤添加装置が添加するｐＨ調整剤は、アンモニア、ヒドラジン、モノエタノールアミン、モルホリンの少なくとも一つを含むアミン類であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の給水系統における海水の漏洩検出装置。
  8. 復水器からボイラへの給水ラインの給水にｐＨ調整剤を添加する工程と、
    前記ボイラにおける蒸気ドラム内のドラム水のｐＨ値が予め設定された所定値以上のアルカリ性となるようにｐＨ調整剤の添加量を調整する工程と、
    ドラム水の酸電気伝導率を計測する工程と、
    ドラム水のｐＨ値が前記所定値以上に維持された状態で計測された酸電気伝導率に基づいてドラム水の塩素イオン濃度を算出して海水の漏洩検出を判定する工程と、
    を有することを特徴とする給水系統における海水の漏洩検出方法。
  9. 排ガスの排熱により蒸気を生成する蒸気ドラムを有する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラにより生成され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排出された蒸気を海水により冷却して生成された給水を前記排熱回収ボイラに戻す復水器と、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の給水系統における海水の漏洩検出装置と、
    を備えることを特徴とする蒸気タービンプラント。
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