JP7272006B2 - ボイラの化学洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明はボイラの化学洗浄方法に係り、特に汽水分離器やそれよりも火炉側を化学洗浄する方法に関する。

火力発電ボイラの蒸気系の一例を図４に示す。バーナ１５１により火炉１５２で燃料を燃焼させることにより発生した蒸気は、蒸気ドラム１５３、飽和蒸気管１５４、過熱器１５５、主蒸気管１５６、主蒸気止弁１５６ａを通って高圧タービン１５７に供給される。そして、高圧タービン１５７で仕事をした蒸気は、低温再熱蒸気管１５８を通って再熱器１５９に送られて加熱され、高温再熱蒸気管１６０を通って中圧タービン１６１及び低圧タービン１６２に供給されて仕事を行う。また、低圧タービン１６２で仕事をした蒸気は復水器１６３で復水された後、脱気管１６４、ボイラ給水ポンプ１６５を通って再び火炉１５２に戻される。

なお、主蒸気管１５６にはドレン弁を有したドレン管１５６ｂが接続されている。

このような火力発電ボイラの蒸気系において、蒸発管、蒸気ドラム、降水管、集合管寄せなどに洗浄薬液を循環させて化学洗浄する方法が知られている（特許文献１）。

ボイラの汽水分離器及びそれよりも火炉側のみを化学洗浄する場合、過熱器側へ洗浄薬液のベーパーや飛沫が流入することを防止するために、過熱器及び主蒸気管に水張りし、その後、汽水分離器及び火炉側を薬液洗浄することが行われている。

過熱器及び主蒸気管に水張りを行う場合、主蒸気管および主蒸気止弁の温度が１００℃以下となるまで降温させてから水張りを行う必要があった。これは、主蒸気管および主蒸気止弁の温度と張り込み水の温度差が７５℃超の場合に水張りを行うと、母材が急冷されて母材に対して悪影響が生じるおそれがあるからである。

上記のように、汽水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄するに際し、過熱器及び主蒸気管に水張りを行う場合、主蒸気管および主蒸気止弁が１００℃以下にまで冷却するまで待機する必要があるため、洗浄工期が長くなっていた。

この洗浄工期を短くするためのボイラの化学洗浄方法が特許文献２に記載されている。

特許文献２には、給水管によって給水が導入される節炭器と、該節炭器からの水が導入される壁管を有する火炉と、該壁管が連なる汽水分離器と、汽水分離器からの蒸気を過熱する過熱器と、汽水分離器からの水を受け入れるドレンタンクと、該ドレンタンク内の水を前記給水管に循環させるポンプ及び配管とを有するボイラを化学洗浄する方法であって、該汽水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄する方法において、過熱ラインの最上流部に水張りを行うために、該汽水分離器及びそれよりも火炉側に先に水張りを行って、前記過熱ラインの最上流部に水張りを行うときに、前記主蒸気管に設けられた主蒸気止弁の温度が１００℃よりも高い条件でのボイラの化学洗浄方法において、前記過熱器水張り工程において前記過熱器水張り水として加熱した水張り水を前記主蒸気管に供給することを特徴とするボイラの化学洗浄方法が開示されている。

この特許文献２では、前記過熱ラインの最上流部に水張りを行うときに、前記主蒸気管および主蒸気止弁の温度が１００℃よりも高く、前記水張り工程を行うときに、水張り水を加熱することで、該主蒸気管および主蒸気止弁の温度と水張り水の温度の差が７５℃以下であるようにすることにより、主蒸気管および主蒸気止弁が１００℃以下にまで降温するまで待機することなく化学洗浄を開始することができ、洗浄工期を短縮することができる。しかしながら、洗浄工期をさらに短縮することが望まれている。（緊急洗浄時の場合では、洗浄工期を１時間でも短くすることが望まれている。）

特開昭５５－４６３５０号公報 特開２０１５－２３０１５０号公報

本発明は、化学洗浄をする場合のボイラ停止から非洗浄部である主蒸気管に水を張るまでの冷却工程を短縮することができるボイラの化学洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明のボイラの化学洗浄方法は、給水管によって給水が導入される節炭器と、該節炭器からの水が導入される壁管を有する火炉と、該壁管が連なる汽水分離器と、汽水分離器からの蒸気を過熱するための、直列に配置された複数の過熱器を有した過熱ラインと、該過熱ラインの最下流側の過熱器に連なる主蒸気管と、該主蒸気管に設けられた主蒸気止弁と、該汽水分離器からの水を受け入れるドレンタンクと、該ドレンタンク内の水を前記給水管に循環させるポンプ及び配管とを有するボイラを化学洗浄する方法であって、
該汽水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄するボイラの化学洗浄方法において、
前記過熱ラインの最上流側の過熱器に水張りを行った後、前記汽水分離器に洗浄薬液を添加して洗浄液とし、次いで該汽水分離器及びそれよりも火炉側に該洗浄液を循環させる循環工程と、
その後、前記主蒸気止弁を閉とし、前記主蒸気管に５０℃以上の押出し用清浄水を供給し、該洗浄液をボイラ外に押出す押出工程と
を有し、
前記過熱ラインの最上流側の過熱器に水張りを行うときに、前記主蒸気管に設けられた前記主蒸気止弁の温度が１００℃よりも高く、
前記押出工程を開始するときに、該主蒸気管及び該主蒸気止弁の温度が１００℃よりも高く、かつ前記押出工程を行うときに、該主蒸気管と前記押出し用清浄水との温度差を７５℃以下とし、前記主蒸気止弁と前記押出し用清浄水との温度差を１００℃以下とすることを特徴とする。

本発明のボイラの化学洗浄方法では、過熱器ラインの最上流部に水張りを行った後、汽水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄するので、主蒸気管および主蒸気止弁が１００℃以下にまで降温するまで待機することなく化学洗浄を開始することができ、洗浄工期を短縮することができる。

また、本発明のボイラの化学洗浄方法では、押出工程において、加熱した水を主蒸気管に供給するので、主蒸気管や主蒸気止弁が１００℃以下にまで降温するまで待機することなく押出工程を早期に開始することができる。これにより、洗浄工期がさらに短縮される。

実施の形態に係るボイラの化学洗浄方法を説明するブロック図である。 実施の形態に係るボイラの化学洗浄方法を説明するブロック図である。 ボイラの断面図である。 ボイラ装置の系統図である。 押出し用清浄水の供給部の系統図である。

本発明の実施の形態に係る洗浄方法が適用されるボイラの構成図を図３に示す。ボイラは、火炉９と、下流側排ガス流路（後部煙道）と、火炉９の上部と下流側排ガス流路とを接続する上流側排ガス流路を備えている。

火炉９の下部に設けられた複数のバーナ８０から発生した高温の燃焼ガスは、火炉９内を上昇する。燃焼ガスは上流側排ガス流路および下流側排ガス流路を通って、流路出口９３から低温の排ガスとしてボイラ外部に排出される。火炉９内には水冷壁下部周壁管１０と上部水冷壁管１２とノーズ壁管１０５が設けられている。水冷壁下部周壁管１０は、火炉９内を螺旋状に火炉９下部から上方に伸びている。複数の管からなっている上部水冷壁管１２は、それぞれが火炉９内を垂直に火炉９上部に向かって伸びている。ノーズ管１０５も複数の管からなっている。

後部煙道は複数の管からなる後部伝熱壁３３などによって画定されている。後部煙道は排ガスの流れに沿って伸びる分割壁１２０によって、２つのガス流路に分割されている。分割壁１２０も複数の管よりなる。

後部煙道の一方の分割ガス流路には再熱器７１が配設されていて、他方の分割ガス流路には一次過熱器４０と節炭器２とが配設されている。また、必要に応じて分割ガス流路に蒸発器を設けても良い。

後部煙道は複数の管からなる天井壁３０と側壁などによって画定されている。上流側排ガス流路には二次過熱器５０および三次過熱器６０が配設されている。さらに四次過熱器が設置されてもよい。

次に、このボイラの給水系について説明する。ボイラへの給水は、まず、給水弁１ａを有した給水管１から節炭器２に供給される。節炭器２では節炭器入口管寄せ１００から供給された水が、節炭器２内を通る間に排ガス流から熱吸収を行った後、節炭器出口管寄せ１０１から水冷壁下降管３に供給される。水冷壁下降管３を経た水は、水冷壁下部管寄せ１０３に分配され、火炉９を螺旋状に囲む水冷壁下部周壁管１０を火炉９内の熱を吸収しながら上昇する。水は飽和温度近くまで加熱される。

水冷壁下部周壁管１０を昇り詰めた高温水は、火炉９中間流体混合管寄せ１１に流入して、ここで、その温度が均一化された後、火炉９の上部に設けられた上部水冷壁管１２またはノーズ壁管１０５を上昇する間に火炉９内の熱を吸収し、液相の高温水と気相の蒸気の混合流体となる。この混合流体は、水冷壁上部管寄せ１０４またはノーズ壁管寄せ１０６から火炉９上部流体混合管寄せ１３に流入して、流体温度の均一化が行われ、さらに、ボイラの缶前部上方に設けた汽水分離器２０に流入し、蒸気と水に分離される。このうち分離された水は、ドレンタンク２１からボイラ循環ポンプ２４及び弁２３，２５を有した循環配管２２を介して、再度、給水管１に循環される。また、汽水分離器２０で分離された蒸気は、天井壁入口管寄せ１０７に供給される。

前記天井壁入口管寄せ１０７に供給された蒸気は、火炉９の上部から下流側排ガス流路上部に亙って設けられた天井壁３０を構成する天井壁管を経て、天井壁出口管寄せ１０８に至る間に、熱吸収により加熱されて過熱蒸気になる。

天井壁出口管寄せ１０８に集まった過熱蒸気は、後部伝熱壁下降管３１、後部伝熱壁入口連絡管１０９を経て、後部伝熱壁入口管寄せ１１０に分配され、さらに後部伝熱壁３３で加熱された後、後部伝熱壁出口管寄せ１１１および後部伝熱壁出口連絡管１１２を介して、または後部伝熱壁３３から後部伝熱壁後壁出口管寄せ３４に集まる。

後部伝熱壁後壁出口管寄せ３４に集まった過熱蒸気は、一次過熱器連絡管３５を介して、後部煙道内に設置された一次過熱器４０に流入し、その後、火炉９上部に設けた二次過熱器５０及び三次過熱器６０を順に経て過熱された後、主蒸気管６１及び主蒸気止弁６２を介して高圧タービンに送られる。

高圧蒸気タービンで仕事をした排気蒸気は、図示していない低温再熱蒸気管により、後部煙道に設置された再熱器７１に導かれ、所定の温度の再熱蒸気温度に加熱された後、中圧タービンに送られる。後部煙道の出口にはガス分配ダンパ９０が設けられ、通過するガス流量を調整することにより、再熱器７１での全熱吸収量が調整され、所定の再熱蒸気温度に制御できる。

このボイラの汽水分離器２０及びそれよりも上流側を化学洗浄するに際しては、ボイラの運転を停止した後、図１，２にも示すように、循環配管２２のうち循環ポンプ２４及び弁２３，２５を迂回するように仮設配管２６を設け、仮設配管２６に仮設循環ポンプ２７を設ける。仮設配管２６は、給水配管１のうち給水弁１ａよりも下流側に接続されている。

また、連絡管３５に仮設の水張り用配管４１を接続すると共に、連絡管３５に、一次過熱器４０内の水位を検出するための仮設水位計４２を設ける。

汽水分離器２０に仮設の洗浄薬液供給管を介して薬液タンク（図示略）から薬液を供給可能とする。

また、主蒸気止弁６２よりも上流側の主蒸気管６１に、弁６３を有した洗浄水（純水などの清水）の仮設供給管６４を接続する。さらに、給水弁１ａよりも下流側の給水管１に弁１ｂを有した仮設排水管１ｃを接続する。

図５に示すように、仮設水張り用配管４１及び仮設供給管６４には、仮設タンク６６からの清水が供給される。仮設水張り用配管４１及び仮設供給管６４には、ポンプ４１ａ，６４ａ及び弁４１ｂ，４１ｃ，６４ｂ，６４ｃが設けられている。

また、仮設タンク６６内の水を加熱するために、循環配管６７が設けられており、該循環配管６７にポンプ６７ａ及び弁６７ｂ，６７ｃと蒸気吹込部６８とが設けられている。蒸気吹込部６８には、弁６８ａを介して蒸気配管６８ｂから蒸気が供給される。仮設タンク６６内の水をポンプ６７ａによって循環配管６７に循環させながら、蒸気を吹き込むことにより、水が加熱される。

ボイラの運転停止後、後部煙道内の一次過熱器４０の温度が１００℃以下程度にまで降温した後、仮設タンク６６内の水を仮設水張り用配管４１及びポンプ４１ａによって送水し、図１のように一次過熱器４０に水張りする。なお、この時、主蒸気止弁６２は１００℃よりも高温となっている。

次いで、弁１ａ，２３，２５及び排水管１ｃの弁１ｂを閉とし、汽水分離器２０に洗浄薬液を添加した後、仮設循環ポンプ２７を作動させる。そうすると、図１の通り、汽水分離器２０内の洗浄液は、ドレンタンク２１、仮設配管２６、給水管１、節炭器２、火炉９の周壁管１０及び上部水冷管壁１２又はノーズ壁管１０５、管寄せ１０４又は１０６、管寄せ１３を介して汽水分離器２０に循環され（循環工程）、この間の汽水分離器２０、ドレンタンク２１、節炭器２、壁管１０，１２，１０５及び各管寄せが化学洗浄される。

この化学洗浄を行っている間に、仮設タンク６６内の水をポンプ６７ａによって循環配管６７を循環させると共に、蒸気を蒸気吹込部６８に供給し、仮設タンク６６内の水を好ましくは５０℃以上、特に好ましくは６０℃以上（好ましくは１００℃以下特に９０℃以下）に加熱しておく。

該循環工程が終了後、押出工程を行う。即ち、仮設循環ポンプ２７を停止し、主蒸気止弁６２を閉とし、図２の通り、主蒸気管６１にポンプ６４ａ及び供給管６４を介して、仮設タンク６６内の加熱された洗浄水（清水）を供給し、過熱管６０，５０，４０、壁管３３、天井壁３０を介して洗浄水を汽水分離器２０に逆流させる。汽水分離器２０に逆流してきた洗浄水の一部は、汽水分離器２０からドレンタンク２１を経て排水管１ｃへ流出する。また、汽水分離器２０に逆流した洗浄水の残部は、火炉９の壁管１２，１０、ノーズ壁管１０５、管寄せ１０３、下降管３、節炭器２、給水管１を介して排水管１ｃから流出する。

ボイラ化学洗浄作業が終了した後は、仮設配管を撤去し、通常の水洗及び起動操作を行ってボイラの運転を再開する。

この押出工程にあっては、仮設タンク６６内の加熱された水を供給するので、押出工程の開始時における主蒸気管６１及び主蒸気止弁６２の温度が１００℃以上であっても、主蒸気管６１と押出し用清浄水との温度差をボイラメーカ指針値の７５℃以下とし、主蒸気止弁６２と押出し用清浄水との温度差をボイラメーカ指針値の１００℃以下にすることができる。

従って、主蒸気管６１及び主蒸気止弁６２の温度が１００℃未満に降温するまで待機することなく、押出工程を開始することができる。

この洗浄方法によると、主蒸気止弁６２が１００℃以下となる前に、汽水分離器２０、ドレンタンク２１、火炉９の壁管、節炭器２などの化学洗浄を開始することができ、その分だけ工期短縮が可能である。本発明者が実際に作業を行ったところ、従来は主蒸気止弁が１００℃に冷却するまで５日を要し、化学洗浄作業はボイラ停止後、６日目以降開始となっていたのが、本発明方法によると、４日目には化学洗浄を開始することができ、工期を２日短縮でき、ボイラ再稼働を１日早くすることができた。

また、この洗浄方法では、上記の通り、押出工程を、主蒸気管６１及び主蒸気止弁６２の温度が１００℃以上（好ましくは１１０℃以上、特に１２０℃以上）であるうちに開始することができるので、その分だけ、押出工程を早期に終了させることができ、化学洗浄工期が短縮される。

押出工程を、主蒸気管６１及び主蒸気止弁６２が１００℃以下になってから開始するようにしていたボイラにおいて、仮設タンク６６内の水を５０℃に加熱し、主蒸気管６１及び主蒸気止弁６２の温度が１２５℃になった時点で押出工程を開始するようにしたところ、押出工程開始を約３４時間早めることができ、その分だけ化学洗浄工期が短縮された。

上記実施の形態では、一次過熱器４０に水張りを行うものとしているが、一次過熱器４０以外の後部煙道管であってもよい。また、蒸気吹込以外の手段によって仮設タンク６６内の水を加熱するようにしてもよい。

１ 給水管
２ 節炭器
９ 火炉
２０ 汽水分離器
２１ ドレンタンク
２４ 再循環ポンプ
２７ 仮設再循環ポンプ
４０，５０，６０ 過熱器
４１ 仮設水張り用配管
４２ 仮設水位計
６１ 主蒸気管
６２ 主蒸気止弁
６４ 仮設供給管
６６ 仮設タンク
６８ 蒸気吹込部

Claims (4)

1. 給水管によって給水が導入される節炭器と、該節炭器からの水が導入される壁管を有する火炉と、該壁管が連なる汽水分離器と、汽水分離器からの蒸気を過熱するための、直列に配置された複数の過熱器を有した過熱ラインと、該過熱ラインの最下流側の過熱器に連なる主蒸気管と、該主蒸気管に設けられた主蒸気止弁と、該汽水分離器からの水を受け入れるドレンタンクと、該ドレンタンク内の水を前記給水管に循環させるポンプ及び配管とを有するボイラを化学洗浄する方法であって、
   該汽水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄するボイラの化学洗浄方法において、
   前記過熱ラインの最上流側の過熱器に水張りを行った後、前記汽水分離器に洗浄薬液を添加して洗浄液とし、次いで該汽水分離器及びそれよりも火炉側に該洗浄液を循環させる循環工程と、
   その後、前記主蒸気止弁を閉とし、前記主蒸気管に５０℃以上の押出し用清浄水を供給し、該洗浄液をボイラ外に押出す押出工程と
   を有し、
   前記過熱ラインの最上流側の過熱器に水張りを行うときに、前記主蒸気管に設けられた前記主蒸気止弁の温度が１００℃よりも高く、
   前記押出工程を開始するときに、該主蒸気管及び該主蒸気止弁の温度が１００℃よりも高く、かつ前記押出工程を行うときに、該主蒸気管と前記押出し用清浄水との温度差を７５℃以下とし、前記主蒸気止弁と前記押出し用清浄水との温度差を１００℃以下とすることを特徴とするボイラの化学洗浄方法。
2. 前記主蒸気管に供給する押出し用清浄水を６０℃以上に加熱する請求項１のボイラの化学洗浄方法。
3. 前記過熱ラインに前記過熱器として一次過熱器、二次過熱器及び三次過熱器が設けられており、
   前記最上流側の過熱器は該一次過熱器である請求項１のボイラの化学洗浄方法。
4. 前記一次過熱器に供給する水と前記主蒸気管に供給する水とが共通のタンク（６６）から供給される水であり、
   該タンク（６６）から前記一次過熱器に水を供給することにより該一次過熱器に水張りを行った後、前記汽水分離器に前記洗浄薬液を添加して前記循環工程を行い、
   この循環工程を行っている間に該タンク（６６）内の水を５０℃以上に加熱する
   請求項３のボイラの化学洗浄方法。

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