JP7095044B2

JP7095044B2 - ボイラの化学洗浄方法

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Publication number: JP7095044B2
Application number: JP2020154831A
Authority: JP
Inventors: 俊一佐藤; 隆二伊藤; 尚弘篠原; 富美男福本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2022-07-04
Anticipated expiration: 2040-09-15
Also published as: JP2022048804A

Description

本発明は、ボイラの化学洗浄方法に関する。

火力発電ボイラでは、火力発電ボイラの給水系統の伝熱管や配管内に付着あるいは堆積したスケールを除去するために、定期的に化学洗浄を実施する。火力発電ボイラの化学洗浄は、節炭器から汽水分離器までの洗浄対象機器の間で循環路を設置し、循環路内に酸性の化学洗浄薬液（以下、化洗液と呼ぶ）を流通させることにより、これらの洗浄対象機器の管内のスケールを除去する。

近年、化洗液としてスケール除去の効果が大きい化洗液が用いられるようになっている。しかし、スケール除去効果の大きい化洗液は、スケールの溶解性が高い反面、発泡性が高い。火力発電ボイラの機器内で発泡が生じると、いわゆる「バブルブロック」が発生し、泡が抵抗体となり、化洗液が流れなくなるばかりか、本来、化洗液を流してはならない蒸気系統の、例えば、過熱器等の非洗浄対象機器にまで化洗液が流入するキャリオーバが発生しやすい。そしてこの泡が当該機器で滞留すると、当該機器が酸によるダメージを受ける可能性もある。

洗浄対象機器を洗浄する際、過熱器側へ化洗液のベーパや飛沫が流入することを防止するために、最上流部の過熱器（一次過熱器）にのみ水張りを行った後、洗浄対象機器を化学洗浄する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－２３０１５０号公報

特許文献１に開示の技術では、汽水分離器の洗浄液と同一レベルまで一次過熱器に水（シール水）を張ることにより、キャリオーバを防ごうとしている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、汽水分離器に泡が充満すると、化洗液は押し出され、それに伴い、一次過熱器内のシール水も押し出され、化洗液と化洗液による泡とが混入したシール水は、二次過熱器および三次過熱器等の非洗浄対象機器へと至る。これにより、過熱器の伝熱管が化洗液と接触して腐食する可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ボイラの化学洗浄時に、非洗浄対象機器への化洗液の流入をより高い確度で防止することを目的とする。

本発明は、節炭器と火炉水壁管と過熱器とを備える火力発電ボイラの前記火炉水壁管を化学洗浄するボイラの化学洗浄方法であって、前記過熱器を含む非洗浄部内の伝熱管にシール水を予め定めた水位を維持するよう注入するシール水注入ステップと、前記節炭器と前記火炉水壁管とを含む洗浄対象機器に化学洗浄薬液を循環させる洗浄ステップと、を備え、前記洗浄ステップを実行中に、前記予め定めた水位を維持しながら、前記非洗浄部内の前記伝熱管に前記シール水を流し続けることを特徴とする。

本発明によれば、ボイラの化学洗浄時に、非洗浄対象機器への化洗液の流入をより高い確度で防止できる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

第一実施形態の火力発電ボイラが用いられる発電プラントの給水系統および蒸気系統の系統図である。第一実施形態の火力発電ボイラの概略図である。第一実施形態の火力発電ボイラのボイラ伝熱面構成図である。第一実施形態の火力発電ボイラの化学洗浄時の配管を説明するための説明図である。第一実施形態の火力発電ボイラの化学洗浄時の水位計測を説明するための説明図である。第一実施形態の化学洗浄方法のフローチャートである。第一実施形態の化学洗浄時の給水と化洗液との流れを説明するための説明図である。第一実施形態の排水性状監視処理のフローチャートである。第一実施形態の変形例の火力発電ボイラの化学洗浄時の配管を説明するための説明図である。第一実施形態の変形例の火力発電ボイラの化学洗浄時の配管を説明するための説明図である。第一実施形態の変形例の火力発電ボイラの化学洗浄前の冷却時の水の流れを説明するための説明図である。（ａ）は、汽水分離器を持たない定圧貫流型の火力発電ボイラの、従来の化学洗浄時の配管を、（ｂ）は、ケージ後上部管寄におけるスラッジの流れを、それぞれ説明するための説明図である。汽水分離器を持たない定圧貫流型の火力発電ボイラの、従来の化学洗浄時の他の配管例を説明するための説明図である。（ａ）は、第二実施形態の火力発電ボイラの化学洗浄時の配管を、（ｂ）は、ケージ後上部管寄におけるスラッジの流れを、説明するための説明図である。

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、また、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。

＜＜第一実施形態＞＞
本発明の第一実施形態を説明する。

［発電プラントの全体構成］
本実施形態に係る火力発電ボイラ（以下、「ボイラ」という）が用いられる発電プラントは、ボイラから排出された燃焼ガス（排ガス）が流れる排ガス系統と、ボイラが生成する蒸気が流れる蒸気系統と、復水器によって復水された水が流れる給水系統と、を備える。

排ガス系統は、ボイラが有する火炉の下部に設けられた複数のバーナから発生した高温の燃焼ガスを煙突へと導くための系統である。燃焼ガスは、ボイラ内に設けられた排ガス流路を通って、排ガス流路出口から低温の排ガスとしてボイラの外部に排出される。

蒸気系統は、ボイラで生成された蒸気が流れる系統であり、給水系統は、復水器によって復水された水をボイラに供給するための系統である。以下、発電プラント１０１の給水系統と蒸気系統とを図面を用いて説明する。なお、本実施形態で用いるボイラ１００は、「変圧貫流ボイラ」である。

図１は、この発電プラント１０１の給水系統および蒸気系統の一例を示す図である。本図に示すように、本実施形態の発電プラント１０１は、燃料を燃焼させ、該燃焼の熱によって蒸気（過熱蒸気）を発生させるボイラ１００と、ボイラ１００が発生した蒸気を用いてタービンを回転させることにより発電機を駆動させて発電する蒸気タービン１６０（高圧タービン１６１、中圧タービン１６２、低圧タービン１６３）と、蒸気タービンからの排気蒸気を水に戻してボイラ１００に供給する給水ライン（主給水管２１６）と、を備える。

ボイラ１００は、節炭器（ＥＣＯ）１２９と、火炉水壁管２２２と、汽水分離器１３０と、過熱器１４０と、再熱器１５０と、を備える。過熱器１４０および再熱器１５０は、下流から上流に複数段備えてもよい。本実施形態では、過熱器１４０は、一次過熱器１４１、二次過熱器１４２および三次過熱器１４３の三段構成とする（図２参照）。

蒸気タービン１６０は、それぞれ、発電機１０２を回転駆動させるための所定の仕事を行う、高圧タービン（ＨＰＴ）１６１と、中圧タービン（ＩＰＴ）１６２と、低圧タービン（ＬＰＴ）１６３と、を備える。

主給水管２１６上には、復水器１７０と、復水ポンプ１８１と、低圧給水加熱器（低圧ヒータ）１８２と、脱気器１８３と、給水ポンプ１８４と、高圧給水加熱器（高圧ヒータ）１８５とが設けられる。

上記構成を有する発電プラント１０１では、節炭器１２９で、供給された水を燃焼ガスとの熱交換により予熱する。節炭器１２９で予熱された水は、火炉水壁管２２２において、壁に形成された炉壁管を通すことにより水－蒸気２相流体となる。火炉水壁管２２２において生成された水－蒸気２相流体は、第一連絡管２２５を介して汽水分離器１３０に送られて、飽和蒸気と飽和水とに分離される。ここで、飽和蒸気は過熱器１４０へ、飽和水は飽和水管２１７を通り復水器１７０へ、それぞれ、導かれる。

汽水分離器１３０で分離された飽和蒸気は、燃焼ガスとの熱交換により過熱器１４０で過熱され、生成された過熱蒸気は、主蒸気管２１２を経由して高圧タービン１６１に導入される。主蒸気管２１２には、主蒸気止弁２６２が設けられる（図３参照）。

高圧タービン１６１で所定の仕事を行った蒸気は、低温再熱蒸気管２１３を経由して再熱器１５０に導かれる。再熱器１５０では、高圧タービン１６１で所定の仕事を行った蒸気を再過熱する。再熱器１５０で過熱された蒸気は、高温再熱蒸気管２１４を経由して中圧タービン１６２および低圧タービン１６３に供給され、そこで、それぞれ仕事を行い、発電機１０２を駆動する。

低圧タービン１６３で仕事を終えた蒸気は、タービン排気管２１５によって復水器１７０に導入される。復水器１７０で凝縮した復水は、汽水分離器１３０から送られた飽和水とともに復水ポンプ１８１によって低圧ヒータ１８２を通過した後、脱気器１８３に送られ、復水中のガス成分が除去される。脱気器１８３を経た復水は、さらに給水ポンプ１８４によって昇圧された後、高圧ヒータ１８５に送給されて加熱され、最終的には、ボイラ１００へ還流される。

［ボイラの全体構成］
次に、ボイラ１００について説明する。図２は、本実施形態のボイラ１００の全体構成の概略図である。ここでは、本実施形態に関連する構成についてのみ説明する。本図に示すように、ボイラ１００は、燃料を燃焼する火炉１２０と、火炉１２０内で発生した燃焼ガスの流路に関して火炉１２０の後側に副側壁部１２１を介して配置された後部伝熱部（ケージ部）１２３と、火炉１２０および後部伝熱部１２３の天井部１２２と、を備える。

後部伝熱部１２３内には、一次過熱器１４１および節炭器１２９が設置される。また、火炉１２０内で発生した燃焼ガスが後部伝熱部１２３に向かう位置には、二次過熱器１４２および三次過熱器１４３が設置される。一次過熱器１４１は、横置き伝熱面を備えた、いわゆる横置き型の熱交換器であり、二次過熱器１４２および三次過熱器１４３は、吊下げ型の伝熱面を備えた、いわゆる吊下げ型の熱交換器である。本実施形態のボイラ１００においては、三次過熱器１４３がボイラ１００の蒸気配管系統上の最終段に設けられる最終過熱器である。なお、火炉１２０および後部伝熱部１２３の所要の部分には、再熱器１５０等の他の熱交換器が設置される。

次に、このボイラ１００内の給水系統の詳細について説明する。図３は、ボイラ１００のボイラ伝熱面構成図である。ここでは、本実施形態に関連する構成についてのみ説明する。例えば、再熱器１５０等は省略する。本図に示すように、ボイラ１００に給水されたボイラ水は、まず、給水弁２６６を有する主給水管２１６から節炭器１２９に供給される。節炭器１２９内では供給された水が節炭器１２９内を通る間に燃焼ガスから熱吸収を行い、水冷壁下降管２２１に供給される。水冷壁下降管２２１を経た水は、火炉１２０の火炉水壁管２２２を通り、火炉１２０内の熱を吸収しながら上昇する。ここで、ボイラ水は飽和温度近くまで加熱される。

火炉水壁管２２２を上昇する間に火炉１２０内の熱を吸収し、昇温された高温のボイラ水は、液相の高温水と気相の蒸気の混合流体（水－蒸気２相流体）となる。この混合流体は、第一連絡管２２５を経てボイラ１００の上方に設けた汽水分離器１３０に流入し、蒸気と水に分離される。

分離された水は、汽水分離器貯水タンク（ドレンタンク）１３１から飽和水管２１７を介して、再度、主給水管２１６に循環される。

一方、汽水分離器１３０で分離された蒸気は、飽和蒸気管２１１を介して一次過熱器１４１に流入し、その後、火炉１２０上部に設けた二次過熱器１４２および三次過熱器１４３を順に経て過熱された後、主蒸気管２１２および主蒸気止弁２６２を介して高圧タービン１６１に送られる。

［化学洗浄時の構成］
このような構成を有するボイラ１００では、給水系統の節炭器１２９から汽水分離器１３０を化学洗浄する。以下、化学洗浄を行う部位（機器）を、洗浄対象機器と呼ぶ。化学洗浄は、ボイラ１００の運転を停止し、主蒸気止弁２６２を閉じ、仮設の配管を設置し、洗浄対象機器に化洗液を循環させて行う。以下、化学洗浄時に設置される仮設の配管等の構成を説明する。

図４は、図３のボイラ１００に、化学洗浄のために設置した仮設の配管等を説明するための図である。なお、仮設の配管等は破線で示す。なお、仮設の配管は、例えば、予め接続先の配管に化学洗浄時に仮設の配管を接続するための口（例えばブラインドフランジで閉じられたフランジ接続部）が設けられ、その口を開放して接続する。

まず、飽和水管２１７から主給水管２１６へ循環配管の、再循環弁２６７および給水弁２６６を迂回するように第一仮設管３１１を設ける。また、第一仮設管３１１には、仮設循環ポンプ（洗浄ポンプ）３１２を設ける。洗浄ポンプ３１２は、第一仮設管３１１に供給される水あるいは化洗液を循環させる。洗浄ポンプ３１２により化洗液を、第一仮設管３１１、主給水管２１６、節炭器１２９、水冷壁下降管２２１、火炉水壁管２２２、第一連絡管２２５、汽水分離器１３０、汽水分離器貯水タンク１３１、および飽和水管２１７において循環させることにより、スケールが除去される。

なお、第一仮設管３１１には、洗浄ポンプ３１２の前段に加熱器３１４を、後段にスラッジ除去装置３１５を設けてもよい。加熱器３１４は、循環させる流体を加熱する。また、スラッジ除去装置３１５は、化洗液に含まれる、洗浄対象機器から除去されたスケールを回収する装置である。

また、本実施形態では、過熱器１４０にシール水（水張水）を供給するために、補給水タンク３３３から、三次過熱器１４３よりも下流側かつ主蒸気止弁２６２よりも上流側の主蒸気管２１２に、第二仮設管３３１を接続する。主蒸気管２１２の第二仮設管３３１の接続口を、シール水供給口３３９と呼ぶ。また、第二仮設管３３１には、供給弁３３４が設けられ、補給水タンク３３３と供給弁３３４との間には、シール水を供給する過熱器シールポンプ３３２が設けられる。

また、図４に示すように、汽水分離器１３０から一次過熱器１４１に接続される飽和蒸気管２１１に、仮設水面計３２１が設けられる。仮設水面計３２１は、過熱器１４０に供給されるシール水の水位を監視することにより、シール水の供給と排出のバランスを監視するために設けられる。仮設水面計３２１は、水面計チューブ３２２と弁３２３とにより構成される。

さらに、本実施形態では、飽和蒸気管２１１に、一次過熱器入口ドレン弁３４２を有する仮設排水管３４１が接続される。飽和蒸気管２１１の仮設排水管３４１の接続口を、シール水排水口３４９と呼ぶ。補給水タンク３３３から第二仮設管３３１を通り、シール水供給口３３９から過熱ラインに供給されるシール水は、シール水排水口３４９からこの仮設排水管３４１を介して排出される。また、汽水分離器１３０から化洗液が押し出された場合、その化洗液もこの仮設排水管３４１を介して排出される。以下、シール水が注入されるシール水供給口３３９から過熱器１４０を通り、シール水が排出されるシール水排水口３４９までを、シール水を注入する系として非洗浄部と呼ぶ。

図５に、本実施形態の汽水分離器１３０、過熱器１４０、仮設水面計３２１および一次過熱器入口ドレン弁３４２との鉛直方向の位置について説明する。本図に示すように、仮設水面計３２１は、天井部１２２の上部に位置する一次過熱器１４１と二次過熱器１４２とを接続する連絡管２１２ａよりも鉛直方向上方に設けられることが望ましい。シール水は、本図に示すように、仮設水面計３２１でその水位を監視され、常に所定の水位（水封監視レベル）が保たれるよう、補給水タンク３３３から供給される。水封監視レベルは、連絡管２１２ａよりも上方に設定される。なお、水位は、例えば、水面計チューブ３２２内の水面の位置をカメラで撮影し、その映像を別室のモニタ等で監視する。

なお、化洗液は、第一仮設管３１１に仮設の供給管３９４を設け、当該供給管を介して薬液タンクから供給される。

また、シール水には、例えば、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）を１００ｐｐｍ（１００ｍｇ／Ｌ）の濃度で含む水を用いる。

［化学洗浄時の手順］
次に、本実施形態の化学洗浄の流れを説明する。図６は、本実施形態の化学洗浄時の手順を示すフローである。

まず、ボイラ１００の運転停止後、例えば、一次過熱器１４１の温度が１００℃以下程度にまで降温した後、主蒸気止弁２６２を閉とし、非洗浄部（伝熱管）に、水封監視レベルまでシール水を注入する（ステップＳ１１０１）。ここでは、供給弁３３４を開け、補給水タンク３３３から、第二仮設管３３１を経て、主蒸気管２１２のシール水供給口３３９からシール水を供給し、過熱器１４０（一次過熱器１４１、二次過熱器１４２、三次過熱器１４３）に、シール水を張る。水位は、弁３２３を開け、仮設水面計３２１を監視することにより把握する。

その後、一次過熱器入口ドレン弁３４２を開け、シール水の水位を維持しながら、過熱ラインへのシール水（追張水）の供給および排出を開始する（ステップＳ１１０２）。追張水を含むシール水は、図７の太線で示すように、補給水タンク３３３から、第二仮設管３３１を経て、シール水供給口３３９から非洗浄部に供給され、三次過熱器１４３、二次過熱器１４２、一次過熱器１４１から飽和蒸気管２１１を経て、飽和蒸気管２１１のシール水排水口３４９から、仮設排水管３４１を経て排出される。

ここで追張するシール水（追張水）は、補給水タンク３３３から、例えば、流量１ｔ／ｈで供給する。そして、仮設水面計３２１の水面計チューブ３２２内の水位が一定となるよう、一次過熱器入口ドレン弁３４２の開度を調整する。

その後、洗浄対象機器の化学洗浄を開始する（ステップＳ１１０３）。ここでは、給水弁２６６と、再循環弁２６７とを閉とし、汽水分離器１３０に化洗液を添加した後、洗浄ポンプ３１２を作動させる。そうすると、図７に破線で示すように、汽水分離器１３０内の化洗液は、汽水分離器貯水タンク１３１、第一仮設管３１１、主給水管２１６、節炭器１２９、火炉１２０の火炉水壁管２２２、および第一連絡管２２５を介して汽水分離器１３０に循環し、この間の汽水分離器１３０、汽水分離器貯水タンク１３１、節炭器１２９、火炉水壁管２２２が化学洗浄される。

なお、この間、仮設排水管３４１に設置される水質監視計器３９２を監視することにより、排水性状監視処理を行う。

所定時間化学洗浄を行った後、洗浄ポンプ３１２を停止し、パージ水にて洗浄を行う（ステップＳ１１０４）。ここでは、例えば、まず、過熱器１４０の系内の残留水を、過熱器シールポンプ３３２によりシール水供給口３３９からパージ水を供給し、過熱器１４０の系をパージ（逆流による押出し排出）する。次に汽水分離器１３０、汽水分離器貯水タンク１３１、火炉水壁管２２２、節炭器１２９等にパージ水を流し、仮設排水管３４１から排水することにより、系内に残留している化洗液を押し出す。

系内に残留していた化洗液の押出しが終了した後は、仮設配管を撤去し、起動操作を行ってボイラ１００の運転を再開する。

［排水性状監視処理］
次に、ステップＳ１１０３の排水性状監視処理の流れを、図８を用いて説明する。本実施形態では、電導度とｐＨを監視し、必要に応じて供給するシール水の量（追張量）を増減したり、脱酸素中和剤の濃度を増減させたりする。

上述のように、化学洗浄中、洗浄終了までの間、補給水タンク３３３からの補給水に仮設の供給管３９３を介して脱酸素中和剤を注入して所定濃度に調整したシール水を、過熱器シールポンプ３３２を用いて供給する。まず、予め定めた流量（１ｔ／ｈ）（初期量）で供給する（ステップＳ１２１１）。その後、化学洗浄が所定の洗浄時間を経過、そして化学洗浄液中の溶出鉄濃度などが終了判定基準を満たすまで、以下の処理を継続する（ステップＳ１２１２）。

仮設排水管３４１に設けられた水質監視計器３９２で、排水されるシール水の電導度およびｐＨを計測し、電導度が上昇傾向またはｐＨが低下傾向であるかを判別する（ステップＳ１２０１）。電導度が上昇傾向またはｐＨが低下傾向でなければ（Ｓ１２０１；Ｎｏ）、正常と判断し、ステップＳ１２１２へ戻り、そのまま処理を継続する。

一方、電導度が上昇傾向またはｐＨが低下傾向を示した場合（Ｓ１２０１；Ｙｅｓ）、化洗液が流入傾向にあると判別し、追張するシール水の供給流量を所定量、増量する（ステップＳ１２０２）。ここでは、１ｔ／ｈから、２０ｔ／ｈ（最大値）へ、徐々に増量する。

増量中、最大量となるまで（ステップＳ１２０３）、連続的に、シール水排水の電導度およびｐＨを計測し、その傾向が静定であるか否かを判別する（ステップＳ１２０４）。電導度が上昇又はｐＨが低下する傾向が継続している場合（Ｓ１２０４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０２へ戻り、供給流量を増量する。一方、電導度が上昇傾向またはｐＨが低下する傾向が見られないようになれば（Ｓ１２０４；Ｎｏ）、シール水の電導度が静定したと判別し、供給流量を、徐々に、初期値（ここでは、１ｔ／ｈ）に戻し（ステップＳ１２０８）ながら、ステップＳ１２０１へ戻り、処理を継続する。

一方、供給流量を最大値まで増加させても電導度の上昇傾向またはｐＨの低下傾向が改善しない場合（Ｓ１２０３；Ｙｅｓ）、すなわち、電導度の上昇またはｐＨの低下傾向がさらに継続しているか判断し（ステップＳ１２１４）、継続している場合（Ｓ１２１４；Ｙｅｓ）、脱酸素中和剤の濃度を、所定量上げる（ステップＳ１２０５）。ここでは、例えば、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）を５００ｐｐｍ（最大濃度）まで増加させる。なお、供給流量を最大値まで増加させても電導度の上昇またはｐＨの低下傾向がさらに継続していない場合（Ｓ１２１４；Ｎｏ）は、ステップＳ１２１２へ戻り、処理を継続する。

濃度増加中、最大濃度となるまで（ステップＳ１２０６）、所定時間毎に、シール水の電導度およびｐＨを計測し、その傾向が静定であるか否かを判別する（ステップＳ１２０７）、電導度が上昇又はｐＨが低下する傾向が継続している場合（Ｓ１２０７；Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０５へ戻り、濃度を増加させる。一方、電導度が上昇傾向又はｐＨが低下する傾向が見られないようになれば（Ｓ１２０７；Ｎｏ）、シール水排水の電導度やｐＨが静定したと判別し、供給流量および濃度を、徐々に初期値（ここでは、１００ｐｐｍ、１ｔ／ｈ）に戻し（ステップＳ１２１３）、ステップＳ１２１４へ戻る。

脱酸素中和剤の濃度を最大濃度まで上げても電導度やｐＨが改善しない場合（Ｓ１２０９；Ｙｅｓ）、すなわち、ｐＨ閾値ＴＨ１（例えば、５）を超える酸性を示す場合（ｐＨ＜５；Ｓ１２０９；Ｙｅｓ）は、最終手段へ移行する決定を行い、それを実施する（ステップＳ１２１０）。一方、酸性度がｐＨ閾値ＴＨ１を超えていない場合（ｐＨ≧５；Ｓ１２０９；Ｎｏ）は、改善したと判断し、そのままステップＳ１２１２へ戻る。

なお、電導度とｐＨとは相関関係にあり、例えば、シール水のｐＨが、ｐＨ閾値ＴＨ１の５まで低下した場合、最終的な手段として例えば１００ｔ／ｈでシール水供給口３３９より過熱器１４０を逆洗することにより過熱器１４０を保護しながら、化学洗浄を継続する。

本実施形態によれば、ボイラ１００の化学洗浄方法において、ボイラ１００の非洗浄部に、予め定めた水位である水封監視レベルを維持するよう注入するシール水注入ステップと、節炭器１２９と火炉水壁管２２２とを含む洗浄対象機器に化学洗浄薬液（化洗液）を循環させる洗浄ステップと、を備え、洗浄ステップを実行中に、水封監視レベルに水位を維持しながら、非洗浄部にシール水を流し続ける。

このように、本実施形態によれば、化学洗浄中、過熱ラインにシール水を流し続ける。そして、過熱器１４０と、化洗液が流通している汽水分離器１３０とを接続する飽和蒸気管２１１に仮設排水管３４１を設け、非洗浄部に流すシール水をそこから排出する。したがって、仮に化洗液の発泡や、発生蒸気に同伴されることにより、化洗液が飽和蒸気管２１１内に流入しても、流水の圧力で仮設排水管３４１に押し流すことができる。したがって、部分的な機器への静的な水張りに比べて、非洗浄部の全ルートにシール水を動的に流通させるため、ボイラ１００において、非洗浄対象機器への化洗液の流入を高い確度で防止することができる。したがって、非洗浄対象機器であるボイラ１００の過熱器１４０を化洗液から保護でき、ボイラ１００全体の構造の健全性を維持できる。

また、化学洗浄中、電導度およびｐＨを常時監視するため、化洗液や化洗液の泡の非洗浄対象機器への流入を早期に察知でき、迅速に対応できる。さらに、化学洗浄を簡易な仮設配管のみで実現でき、特段の封止部材が不要であるため作業も簡便である。このため、作業期間を短縮できる。また、消泡剤などの薬液の注入量の低減もしくは不要となるため、コスト的にも有利である。

＜変形例１＞
上記実施形態では、シール水を、主蒸気管２１２に接続される第二仮設管３３１から供給するが、洗浄開始後の追張は、ここからに限定されない。例えば、図９に示すように、各過熱器１４０の、スプレ水系統から供給してもよい。スプレ水系統から供給を行う場合、主蒸気管２１２からのシール水の注入は行わない。

なお、スプレ水系統からのシール水の供給は、主蒸気管２１２のシール水供給口３３９からの供給よりも、一次過熱器１４１に近いため、シール水注入によるタイムラグが少なく、より効率的にシール水を注入できる。一次過熱器１４１への到達時間が短いため、特に、排水性状監視処理時のシール水の濃度変更時に効果的である。

例えば、排水性状監視処理時、ステップＳ１２０３において、シール水を最大量（２０ｔ／ｈ）まで供給しても、改善が見込めず、脱酸素中和剤の濃度を増加させるタイミングで、シール水の供給口を主蒸気管２１２からスプレ水系統に変更する。例えば、主蒸気管２１２からヒドラジンの濃度の高いシール水を供給しても、二次過熱器１４２や三次過熱器１４３に保有されているシール水により、一次過熱器１４１まで到達するのに時間がかかる。しかしながら、スプレ水系統から供給することにより、ヒドラジンの濃度の高いシール水を、短時間で一次過熱器１４１に供給することができる。

＜変形例２＞
また、補給水タンク３３３から供給するシール水を温めてもよい。この場合、図１０に示すように、第二仮設管３３１に、加熱器３３５を追設する。加熱器３３５は、例えば、補給水タンク３３３と過熱器シールポンプ３３２との間に設ける。加熱器３３５は、第一仮設管３１１の加熱器３１４同様、例えば、補助ボイラである蒸気ヘッダ３１３を熱源とする。

上記実施形態では、非洗浄部に供給されるシール水は、常温（例えば、３０℃程度）である。本変形例では、これを、加熱器３３５で８０℃～９０℃まで加熱し、温水として供給する。

このように構成することで、主蒸気止弁２６２に、常温のシール水が流入することを回避でき、主蒸気止弁２６２を、冷水による熱衝撃から保護できる。一般に、主蒸気止弁２６２が、常温のシール水に触れても熱応力で破損しない程度まで冷却されるには、４日程度かかる。本変形例によれば、シール水の温度が高いため、この期間を短縮することができる。

＜変形例３＞
工期を短縮しつつ主蒸気止弁２６２の熱破壊を回避する手法は変形例２に限定されない。例えば、ボイラ１００の停止後、加熱器３１４で加熱した温水を冷却水として、ボイラ１００全体に通し、ボイラを冷却後、化学洗浄作業を開始してもよい。

この場合の温水の流通ルートを、図１１に示す。ボイラ１００の停止後、再循環弁２６７および給水弁２６６を閉じ、系内の冷水を温水に昇温する。まず、加熱器３１４と洗浄ポンプ３１２とにより系内の冷水を、火炉水壁管２２２を循環させて温水に昇温する。昇温後の温水を汽水分離器１３０から飽和蒸気管２１１を介して過熱器１４０に通水して、主蒸気管２１２の水張を行う。

これにより、主蒸気止弁２６２を冷水による熱衝撃から保護し、早期に主蒸気管２１２に水張を行うことができるため、化学洗浄の手順を早期に開始することができる。

＜＜第二実施形態＞＞
次に、本発明の第二実施形態を説明する。本実施形態は、汽水分離器１３０を備えない定圧貫流ボイラ１００ａ（以下、単に「定圧貫流ボイラ１００ａ」と呼ぶ。）の例である。第一実施形態と同じものには、同じ符号を付す。

図１２（ａ）に示すように、汽水分離器１３０を備えない定圧貫流ボイラ１００ａでは、火炉水壁管２２２は、ケージ出口連絡管２３２、ケージ後上部管寄２３４、一次過熱器入口下降管２３１を経て一次過熱器１４１に接続される。火炉水壁管２２２で高温となったボイラ水は、ケージ出口連絡管２３２を経てケージ後上部管寄２３４に到達し、一部は一次過熱器入口下降管２３１を経て過熱器１４０へ、一部は、一次過熱器バイパス管２３３へ向かう。

化学洗浄時は、給水弁２６６を閉とし、洗浄ポンプ３１２を作動させる。そうすると、図１２（ａ）に太線で示すように、化洗液は、第一仮設管３１１に設けられた仮設の供給管３９４（不図示）を介して供給され、第一仮設管３１１、主給水管２１６、節炭器１２９、火炉１２０の火炉水壁管２２２を経て、ケージ出口連絡管２３２に合流し、ケージ後上部管寄２３４に到達する。そして、一次過熱器バイパス管２３３から分岐する第一仮設管３１１に戻されることにより循環し、節炭器１２９、火炉水壁管２２２が化学洗浄される。

ここで、図１２（ｂ）は、ケージ後上部管寄２３４の断面細である。本図に示すように、定圧貫流ボイラ１００ａでは、ケージ後上部管寄２３４に対し、一次過熱器バイパス管２３３が鉛直方向上向きに接続され、一次過熱器入口下降管２３１は、下向きに接続される。このため、定圧貫流ボイラ１００ａの化学洗浄時に移動してきたスケールは、ケージ出口連絡管２３２などからケージ後上部管寄２３４に流入する。このとき、ケージ後上部管寄２３４の内部での流速低下による粒子の分級作用により、パウダースケールなどの微粒子（微粒スラッジ）は、高流速で、一次過熱器バイパス管２３３より定圧貫流ボイラ１００ａの系外へ移送される。一方、フレーク状スケールなどの粗粒子（粗粒スラッジ）は、低流速で、下向きに接続される一次過熱器入口下降管２３１にて一次過熱器１４１へ移送される。

一般に、一次過熱器１４１は、全体としてＵ字構造（ポケット構造）になっているため、構造的にスラッジが堆積しやすい。すなわち、ケージ後上部管寄２３４から一次過熱器入口下降管２３１により搬送されたフレーク状の粗粒スラッジは、Ｕ字構造の出口側となる管において、低流速時や流動停止時に沈降し、ベンド部に沈積する。

従来は、これを防ぐため、図１３に示すように、第二仮設管３３１と一次過熱器入口下降管２３１とを接続する仮設接続管３９１を設け、シール水を一次過熱器入口下降管２３１に供給している。しかしながら、この流量では、フレーク状の大きなスラッジの混入を防ぐことはできない。

本実施形態では、これを防ぐため、図１４（ａ）に示すように、第一仮設管３１１から分岐して一次過熱器入口下降管２３１に至る第三仮設管３５１を設ける。第三仮設管３５１は、第一仮設管３１１のスラッジ除去装置３１５と、主給水管２１６との接続部との間に接続される。また、第三仮設管３５１には、弁３５２と、流量計３５３とが設けられる。なお。第一仮設管の第三仮設管３５１との分岐部と主給水管２１６との接続部との間にも、弁３１６および流量計３１７が設けられる。

化学洗浄時は、弁３５２および弁３１６を開とし、スラッジ除去装置３１５でスラッジを除去後の化洗液を、第三仮設管３５１を介して一次過熱器入口下降管２３１に送る。従来例に比べて流体の供給量が多いため、図１４（ｂ）に示すように、ケージ後上部管寄２３４において、一次過熱器入口下降管２３１からの流量が増加し、一次過熱器入口下降管２３１への大きなフレーク状のスラッジの混入を押し戻すことができる。第三仮設管３５１を介して供給する化洗液の流量は、流量計３５３と流量計３１７とで監視する。

なお、従来例においても、大量のシール水を供給することで、フレーク状のスラッジを沈降させることなく浮遊させることができる。しかしながら、この場合、補給水タンク３３３から供給するシール水が化洗液と混ざり、化洗液の濃度が低下し、ボイラスケールの溶解除去能力が大きく低下する。しかしながら、本実施形態によれば、化洗液をシール水として供給するため、化洗液濃度の低下を防止でき、溶解除去能力も維持できる。

なお、本実施形態においても、第一実施形態同様、補給水タンク３３３から主蒸気止弁２６２よりも上流側の主蒸気管２１２に、第二仮設管３３１を接続する。第二仮設管３３１には、供給弁３３４が設けられ、補給水タンク３３３と供給弁３３４との間には、過熱器シールポンプ３３２が設けられる。また、本実施形態では、過熱器１４０と、洗浄対象である火炉水壁管２２２を接続する一次過熱器入口下降管２３１に、一次過熱器入口ドレン弁３４２を有する仮設排水管３４１が接続される。

化学洗浄時は、シール水を補給水タンク３３３から所定の流量で供給し続けるとともに、仮設排水管３４１から排出され、過熱ラインに化洗液が進入することを防ぐ。

なお、本実施形態では、水位計を設置する代わりに、シール水が所定の水位に保たれているか否かを、流量計３５３、３９５、３９６の流量を監視することにより把握する。流量計３５３は、第三仮設管３５１に設置される。また、流量計３９５は、シール水の供給量を監視するために第二仮設管３３１に設置されるシール水供給口流量計であり、流量計３９６は、シール水の排水量を監視するために仮設排水管３４１に設置されるシール水排出口流量計である。ここでは、両流量計３９５、３９６の流量を監視する。例えば、供給量＜排出量の場合は一次過熱器入口下降管２３１から酸液を引き込むことになり、供給量＞排出量の場合はシール水が一次過熱器入口下降管２３１を介して酸液に混じり酸液濃度を薄める。本実施形態では、シール水の供給量と排出量とを一致させることにより、一次過熱器入口下降管２３１から一次過熱器１４１への酸液の侵入を防ぐ。

このように、本実施形態によれば、定圧貫流ボイラ１００ａにおいても、第一実施形態同様、化学洗浄中、過熱ラインにシール水を流し続ける。そして、過熱器１４０と化洗液が流通している火炉水壁管２２２とを接続する一次過熱器入口下降管２３１に仮設排水管３４１を設け、過熱ラインに流すシール水をそこから排出する。したがって、仮に化洗液の発泡や、発生蒸気に同伴されることにより、化洗液が一次過熱器入口下降管２３１内に流入しても、流水の圧力で仮設排水管３４１に押し流すことができる。

このため、本実施形態によれば、簡易な仮設配管の設置により、定圧貫流ボイラ１００ａにおいて、非洗浄対象機器への化洗液の流入を完全に防止することができる。したがって、ボイラ１００の非洗浄対象機器を化洗液から保護でき、構造の健全性を維持できる。

また、本実施形態によれば、さらに、定圧貫流ボイラ１００ａにおいて、化学洗浄時に、化洗液を一次過熱器入口下降管２３１に供給する。これにより、一次過熱器入口下降管２３１の流量が増大し、一次過熱器１４１へのスラッジの混入を低減することができる。

なお、本実施形態においても、第一実施形態の変形例１から３を適用してもよい。

＜変形例４＞
また、例えば、制御部（コントローラ）を設け、上記各実施形態および変形例の化学洗浄時の給水制御処理および／または排水性状監視処理を、制御部により行うよう構成してもよい。この場合、仮設水面計３２１等にセンサを設け、センサからの信号に応じて制御部は、一次過熱器入口ドレン弁３４２の開度を調整する制御信号や、過熱器シールポンプ３３２の回転を制御する制御信号等を出力する。

１００：ボイラ、１００ａ：定圧貫流ボイラ、１０１：発電プラント、１０２：発電機、１２０：火炉、１２１：副側壁部、１２２：天井部、１２３：後部伝熱部、１２９：節炭器、１３０：汽水分離器、１３１：汽水分離器貯水タンク、１４０：過熱器、１４１：一次過熱器、１４２：二次過熱器、１４３：三次過熱器、１５０：再熱器、１６０：蒸気タービン、１６１：高圧タービン、１６２：中圧タービン、１６３：低圧タービン、１７０：復水器、１８１：復水ポンプ、１８２：低圧ヒータ、１８３：脱気器、１８４：給水ポンプ、１８５：高圧ヒータ、
２１１：飽和蒸気管、２１２：主蒸気管、２１２ａ：連絡管、２１３：低温再熱蒸気管、２１４：高温再熱蒸気管、２１５：タービン排気管、２１６：主給水管、２１７：飽和水管、２２１：水冷壁下降管、２２２：火炉水壁管、２２５：第一連絡管、２３１：一次過熱器入口下降管、２３２：ケージ出口連絡管、２３３：一次過熱器バイパス管、２３４：ケージ後上部管寄、２６２：主蒸気止弁、２６６：給水弁、２６７：再循環弁、
３１１：第一仮設管、３１２：洗浄ポンプ、３１３：蒸気ヘッダ、３１４：加熱器、３１５：スラッジ除去装置、３１６：弁、３１７：流量計、３２１：仮設水面計、３２２：水面計チューブ、３２３：弁、３３１：第二仮設管、３３２：過熱器シールポンプ、３３３：補給水タンク、３３４：供給弁、３３５：加熱器、３３９：シール水供給口、３４１：仮設排水管、３４２：一次過熱器入口ドレン弁、３４９：シール水排水口、３５１：第三仮設管、３５２：弁、３５３：流量計、３９１：仮設接続管、３９２：水質監視計器、３９３：供給管、３９４：供給管、３９５：流量計、３９６：流量計

Claims

節炭器と火炉水壁管と過熱器とを備える火力発電ボイラの前記火炉水壁管を化学洗浄するボイラの化学洗浄方法であって、前記過熱器を含む非洗浄部内の伝熱管にシール水を予め定めた水位を維持するよう注入するシール水注入ステップと、前記節炭器と前記火炉水壁管とを含む洗浄対象機器に化学洗浄薬液を循環させる洗浄ステップと、を備え、前記洗浄ステップを実行中に、前記予め定めた水位を維持しながら、前記非洗浄部内の前記伝熱管に前記シール水を流し続け、前記洗浄ステップでは、前記シール水を、前記非洗浄部内の前記過熱器よりも下流のシール水供給口から供給し、前記非洗浄部内の前記過熱器よりも上流のシール水排水口から排水する、ボイラの化学洗浄方法。
請求項１記載のボイラの化学洗浄方法であって、前記火力発電ボイラは、前記火炉水壁管に連絡管を介して接続されるとともに、前記過熱器に飽和蒸気管を介して接続される汽水分離器を備え、前記シール水排水口は、前記飽和蒸気管に設けられる、ボイラの化学洗浄方法。
請求項２記載のボイラの化学洗浄方法であって、前記水位は、前記飽和蒸気管の、前記シール水排水口より上流で計測される、ボイラの化学洗浄方法。
請求項１記載のボイラの化学洗浄方法であって、前記シール水排水口は、前記火炉水壁管と前記過熱器とを接続する過熱器入口下降管に設けられるボイラの化学洗浄方法。
請求項４記載のボイラの化学洗浄方法であって、
前記シール水とは別に、スラッジ除去後の前記化学洗浄薬液をシール水として前記過熱器入口下降管に供給するボイラの化学洗浄方法。
節炭器と火炉水壁管と過熱器とを備える火力発電ボイラの前記火炉水壁管を化学洗浄するボイラの化学洗浄方法であって、前記過熱器を含む非洗浄部内の伝熱管にシール水を予め定めた水位を維持するよう注入するシール水注入ステップと、前記節炭器と前記火炉水壁管とを含む洗浄対象機器に化学洗浄薬液を循環させる洗浄ステップと、を備え、前記洗浄ステップを実行中に、前記予め定めた水位を維持しながら、前記非洗浄部内の前記伝熱管に前記シール水を流し続け、前記シール水注入ステップにおいて、前記シール水を、前記化学洗浄薬液を加熱する加熱器の熱を用いて、前記火力発電ボイラの主蒸気止弁を熱衝撃から保護可能な温度まで加熱して供給する、ボイラの化学洗浄方法。
節炭器と火炉水壁管と過熱器とを備える火力発電ボイラの前記火炉水壁管を化学洗浄するボイラの化学洗浄方法であって、前記過熱器を含む非洗浄部内の伝熱管にシール水を予め定めた水位を維持するよう注入するシール水注入ステップと、前記節炭器と前記火炉水壁管とを含む洗浄対象機器に化学洗浄薬液を循環させる洗浄ステップと、を備え、前記洗浄ステップを実行中に、前記予め定めた水位を維持しながら、前記非洗浄部内の前記伝熱管に前記シール水を流し続け、前記シール水注入ステップの前に、前記化学洗浄薬液を加熱する加熱器と前記火炉水壁管の熱とを用いて冷水を昇温し、主蒸気管に水張を行う、ボイラの化学洗浄方法。