JP7311990B2 - 排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法 - Google Patents
排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7311990B2 JP7311990B2 JP2019054621A JP2019054621A JP7311990B2 JP 7311990 B2 JP7311990 B2 JP 7311990B2 JP 2019054621 A JP2019054621 A JP 2019054621A JP 2019054621 A JP2019054621 A JP 2019054621A JP 7311990 B2 JP7311990 B2 JP 7311990B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- water
- pipe
- heat transfer
- heat recovery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
- F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
- F22B37/38—Determining or indicating operating conditions in steam boilers, e.g. monitoring direction or rate of water flow through water tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
- F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
- F22D1/02—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters with water tubes arranged in the boiler furnace, fire tubes, or flue ways
- F22D1/12—Control devices, e.g. for regulating steam temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
- F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
- F22D1/36—Water and air preheating systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
本発明は、排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法に関する。
排熱回収ボイラには、熱を回収する過熱器、蒸発器、エコノマイザ（節炭器）等の熱交換器が設けられており、伝熱管が収容されている。排熱回収ボイラのダクトの上流側からは高温となった排ガスが供給され、伝熱管と排ガスとが接触することで、熱交換が行われる。排ガスには、燃焼によって生じた硫黄酸化物（ＳＯｘ）や、水蒸気（Ｈ２Ｏ）が含まれている。硫黄酸化物の一部は、水蒸気と反応することで、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を生成する。このため、熱交換が行われる伝熱管の表面温度が、硫酸の露点以下となると、伝熱管の表面に硫酸が結露してしまい、伝熱管の表面の腐食速度が著しく増加し、伝熱管を構成する鋼材が著しく腐食してしまう。また、都市ごみ焼却炉から発生する排ガスには、塩化水素（ＨＣｌ）等の塩化物が多く含まれており、塩化水素の露点以下となった時においても、同様に伝熱管が腐食してしまう。さらに、アルカリ金属や重金属を含む塩化物が、伝熱面に付着し、塩化物の潮解、溶融によって伝熱管が腐食する。このため、伝熱管と排ガスとが接触するボイラでは、腐食によるトラブルが懸念されており、腐食を抑制する方法が考えられている。例えば、特許文献１には、腐食速度が制御されるボイラが記載されている。
特許文献１に記載のボイラは、露点腐食モニタリング用プローブと、排ガスダクトと、エコノマイザと、を備える。また、このエコノマイザには、排ガスダクト内に配置された伝熱管と、伝熱管への給水を制御して伝熱管の温度を調整するエコノマイザ温度制御装置と、エコノマイザを制御するシステム制御装置と、が設けられている。
露点腐食モニタリング用プローブは、エコノマイザの伝熱管に近接して配置されており、このボイラは、露点腐食モニタリング用プローブを用いて、腐食速度を測定している。そして、システム制御装置は、腐食速度の測定データから、腐食速度が実用上問題ない値となるように、稼動目標温度を決定する。その後、エコノマイザの伝熱管の温度は、稼動目標温度になるように制御される。この制御方法としては、ボイラで発生する熱量を調整する方法と、エコノマイザ温度制御装置によって制御される、エコノマイザの伝熱管を流れる冷却水の量を調整する方法のいずれかが採用される。これにより、このボイラは、腐食から伝熱管を保護している。
露点腐食モニタリング用プローブは、エコノマイザの伝熱管に近接して配置されており、このボイラは、露点腐食モニタリング用プローブを用いて、腐食速度を測定している。そして、システム制御装置は、腐食速度の測定データから、腐食速度が実用上問題ない値となるように、稼動目標温度を決定する。その後、エコノマイザの伝熱管の温度は、稼動目標温度になるように制御される。この制御方法としては、ボイラで発生する熱量を調整する方法と、エコノマイザ温度制御装置によって制御される、エコノマイザの伝熱管を流れる冷却水の量を調整する方法のいずれかが採用される。これにより、このボイラは、腐食から伝熱管を保護している。
上述したように、特許文献１に記載のボイラは、伝熱管の腐食速度が実用上問題ない値となるように、伝熱管の温度を、ボイラで発生する熱量を調整すること又は伝熱管を流れる冷却水の量を調整すること、によって調整している。
しかし、伝熱管を備える排熱回収ボイラをごみ処理施設に用いる場合には、処理したいごみの量が決定しているため、燃焼させるごみの量を増加させることができない場合がある。また、多種多様なごみを焼却するため、ごみから発生する熱量や排ガスの温度、成分を調整するのは困難である。この場合、ボイラで発生する熱量を増加させることができず、伝熱管の腐食を抑止することができない。
また、伝熱管の内部を流れる水の温度は、伝熱管の表面に接触する排ガスの温度よりも
、伝熱管の表面温度に強い影響を与える。このため、伝熱管の内部を流れる水の量を減少させたとしても、この水の温度が一定のままでは、伝熱管の表面温度を大幅に上昇させることができない。このため、伝熱管に流す水の量を調整することは、一定の効果はあるものの、伝熱管の温度を大幅に上昇させることができない。したがって、伝熱管を流れる冷却水の量を調整する方法を採用した場合では、伝熱管の表面温度を、腐食速度が実用上問題ない値となる温度まで、上昇させることが困難な場合がある。この場合、伝熱管の腐食を抑止することができない。
そこで、本発明の目的は、上述した課題を鑑み、ボイラで発生する熱量の調整や、伝熱管を流れる水の量の調整がされなくても、伝熱管の腐食を抑止することができる、排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラの制御方法を提供することである。
しかし、伝熱管を備える排熱回収ボイラをごみ処理施設に用いる場合には、処理したいごみの量が決定しているため、燃焼させるごみの量を増加させることができない場合がある。また、多種多様なごみを焼却するため、ごみから発生する熱量や排ガスの温度、成分を調整するのは困難である。この場合、ボイラで発生する熱量を増加させることができず、伝熱管の腐食を抑止することができない。
また、伝熱管の内部を流れる水の温度は、伝熱管の表面に接触する排ガスの温度よりも
、伝熱管の表面温度に強い影響を与える。このため、伝熱管の内部を流れる水の量を減少させたとしても、この水の温度が一定のままでは、伝熱管の表面温度を大幅に上昇させることができない。このため、伝熱管に流す水の量を調整することは、一定の効果はあるものの、伝熱管の温度を大幅に上昇させることができない。したがって、伝熱管を流れる冷却水の量を調整する方法を採用した場合では、伝熱管の表面温度を、腐食速度が実用上問題ない値となる温度まで、上昇させることが困難な場合がある。この場合、伝熱管の腐食を抑止することができない。
そこで、本発明の目的は、上述した課題を鑑み、ボイラで発生する熱量の調整や、伝熱管を流れる水の量の調整がされなくても、伝熱管の腐食を抑止することができる、排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラの制御方法を提供することである。
（形態１）
形態１に係る排熱回収ボイラは、排ガスが流通する流路を有するダクトと、水入口と水出口とを有し、前記ダクトの内部に配置された伝熱管と、前記伝熱管の前記水入口と接続する水供給配管であって、分流部と、前記分流部よりも下流側に位置する合流部と、前記分流部から前記合流部までの間を形成する第１配管と、前記第１配管と前記分流部で枝分かれをして前記合流部で再び前記第１配管と合流する第２配管と、を有し、前記合流部を通過した水を前記伝熱管の前記水入口へ供給する、水供給配管と、前記伝熱管の前記水出口と流体連通され、前記第２配管の少なくとも一部が内部に配置されているタンクと、前記第１配管を流れる水の流量と前記第２配管を流れる水の流量との比率を調整する水量調整バルブと、前記ダクトの内部の腐食速度、温度及び排ガス成分のうち少なくとも１つを計測する計測装置と、前記計測装置の計測の結果に応じて、前記水量調整バルブを調整する、制御をする制御装置と、を備える。
形態１に係る排熱回収ボイラでは、伝熱管を通過して高温となった水又は水蒸気はタンクへ流れ込む。タンクの内部には、第２配管の少なくとも一部が配置されているため、第２配管を通過した水は、第１配管を通過した水よりも高温となる。また、制御装置が、水量調整バルブを制御することで、第１配管を流れる水の流量と第２配管を流れる水の流量との比率を調整することができる。すなわち、制御装置は、第１配管を通る低温の水の流量と第２配管を通る高温の水の流量とを制御することで、伝熱管に流れ込む水の温度を制御することができる。ここで、伝熱管の表面温度には、伝熱管の表面に接触する排ガスの温度よりも、伝熱管の内部を流れる水の温度が支配的に作用する。このため、この排熱回収ボイラは、伝熱管の表面温度を大幅に変化させることができる。すなわち、制御装置は、腐食速度、温度及び排ガス成分のうち少なくとも１つの計測の結果に応じて、伝熱管の表面温度を大幅に変更する制御ができ、露点近傍において、伝熱管の表面温度と負の相関関係がある伝熱管の腐食速度を調整できる。したがって、この排熱回収ボイラによれば、伝熱管の腐食を抑止することができる。
形態１に係る排熱回収ボイラは、排ガスが流通する流路を有するダクトと、水入口と水出口とを有し、前記ダクトの内部に配置された伝熱管と、前記伝熱管の前記水入口と接続する水供給配管であって、分流部と、前記分流部よりも下流側に位置する合流部と、前記分流部から前記合流部までの間を形成する第１配管と、前記第１配管と前記分流部で枝分かれをして前記合流部で再び前記第１配管と合流する第２配管と、を有し、前記合流部を通過した水を前記伝熱管の前記水入口へ供給する、水供給配管と、前記伝熱管の前記水出口と流体連通され、前記第２配管の少なくとも一部が内部に配置されているタンクと、前記第１配管を流れる水の流量と前記第２配管を流れる水の流量との比率を調整する水量調整バルブと、前記ダクトの内部の腐食速度、温度及び排ガス成分のうち少なくとも１つを計測する計測装置と、前記計測装置の計測の結果に応じて、前記水量調整バルブを調整する、制御をする制御装置と、を備える。
形態１に係る排熱回収ボイラでは、伝熱管を通過して高温となった水又は水蒸気はタンクへ流れ込む。タンクの内部には、第２配管の少なくとも一部が配置されているため、第２配管を通過した水は、第１配管を通過した水よりも高温となる。また、制御装置が、水量調整バルブを制御することで、第１配管を流れる水の流量と第２配管を流れる水の流量との比率を調整することができる。すなわち、制御装置は、第１配管を通る低温の水の流量と第２配管を通る高温の水の流量とを制御することで、伝熱管に流れ込む水の温度を制御することができる。ここで、伝熱管の表面温度には、伝熱管の表面に接触する排ガスの温度よりも、伝熱管の内部を流れる水の温度が支配的に作用する。このため、この排熱回収ボイラは、伝熱管の表面温度を大幅に変化させることができる。すなわち、制御装置は、腐食速度、温度及び排ガス成分のうち少なくとも１つの計測の結果に応じて、伝熱管の表面温度を大幅に変更する制御ができ、露点近傍において、伝熱管の表面温度と負の相関関係がある伝熱管の腐食速度を調整できる。したがって、この排熱回収ボイラによれば、伝熱管の腐食を抑止することができる。
（形態２）
形態２に係る排熱回収ボイラは、形態１に記載の排熱回収ボイラにおいて、前記タンクは、水と水蒸気とを分離する汽水胴（汽水分離器）である。
排熱回収ボイラは、水蒸気と水との分離に用いられる汽水胴を備える場合がある。形態２に係る排熱回収ボイラによれば、汽水胴が形態１に記載のタンクとして用いられる。すなわち、この排熱回収ボイラは、別のタンクを新たに備えることなく、形態１に係る排熱回収ボイラの構成を実現できる。
形態２に係る排熱回収ボイラは、形態１に記載の排熱回収ボイラにおいて、前記タンクは、水と水蒸気とを分離する汽水胴（汽水分離器）である。
排熱回収ボイラは、水蒸気と水との分離に用いられる汽水胴を備える場合がある。形態２に係る排熱回収ボイラによれば、汽水胴が形態１に記載のタンクとして用いられる。すなわち、この排熱回収ボイラは、別のタンクを新たに備えることなく、形態１に係る排熱回収ボイラの構成を実現できる。
（形態３）
形態３に係る排熱回収ボイラは、形態１又は形態２に記載の排熱回収ボイラにおいて、前記第２配管の少なくとも一部が前記タンクの水が溜まる部分に配置されている。
形態３に係る排熱回収ボイラによれば、第２配管の少なくとも一部が、伝熱管を通過し
て高温となった水と直接接触している。このため、タンクの水は、直接、第２配管を加熱できる。すなわち、この排熱回収ボイラは、第２配管がタンクの内部の水蒸気のみと接触する場合と比較して、第２配管を流れる水の温度を高温に上昇させることができる。そして、この排熱回収ボイラは、より高温となった水を伝熱管へと供給することができる。
形態３に係る排熱回収ボイラは、形態１又は形態２に記載の排熱回収ボイラにおいて、前記第２配管の少なくとも一部が前記タンクの水が溜まる部分に配置されている。
形態３に係る排熱回収ボイラによれば、第２配管の少なくとも一部が、伝熱管を通過し
て高温となった水と直接接触している。このため、タンクの水は、直接、第２配管を加熱できる。すなわち、この排熱回収ボイラは、第２配管がタンクの内部の水蒸気のみと接触する場合と比較して、第２配管を流れる水の温度を高温に上昇させることができる。そして、この排熱回収ボイラは、より高温となった水を伝熱管へと供給することができる。
（形態４）
形態４に係る排熱回収ボイラは、形態１から３のいずれか１つに記載の排熱回収ボイラにおいて、前記水供給配管の前記合流部と前記伝熱管の前記水入口との間の水温を計測する水温計を、さらに備え、前記制御装置は、前記水温計の計測の結果に応じて、前記水量調整バルブを調整、制御する。
形態４に係る排熱回収ボイラによれば、伝熱管に供給される水の水温が、水温計により計測されている。このため、制御装置は、水温計の計測の結果に応じて、水量調整バルブを調整することにより、伝熱管に供給される水の温度を特定の温度へと調整することができる。すなわち、この排熱回収ボイラでは、特定の温度となった水を伝熱管へと供給することができる。
形態４に係る排熱回収ボイラは、形態１から３のいずれか１つに記載の排熱回収ボイラにおいて、前記水供給配管の前記合流部と前記伝熱管の前記水入口との間の水温を計測する水温計を、さらに備え、前記制御装置は、前記水温計の計測の結果に応じて、前記水量調整バルブを調整、制御する。
形態４に係る排熱回収ボイラによれば、伝熱管に供給される水の水温が、水温計により計測されている。このため、制御装置は、水温計の計測の結果に応じて、水量調整バルブを調整することにより、伝熱管に供給される水の温度を特定の温度へと調整することができる。すなわち、この排熱回収ボイラでは、特定の温度となった水を伝熱管へと供給することができる。
（形態５）
形態５に係る排熱回収ボイラは、形態１から４のいずれか１つに記載の排熱回収ボイラにおいて、前記計測装置は、電極面を前記ダクトの内部に露出する電極部材を備えた腐食センサと、前記電極部材の温度を調整するプローブ温度調整機構と、を有する腐食モニタリング用プローブを備え、前記制御装置は、前記腐食モニタリング用プローブの前記プローブ温度調整機構を制御することで、前記腐食モニタリング用プローブに複数の異なる温度における腐食速度を計測させ、前記複数の異なる温度における腐食速度の計測の結果から、腐食速度が許容値よりも低くなるような前記伝熱管に供給する水の温度を決定し、前記伝熱管に供給する水の温度を決定した温度に調整、制御する。
形態５に係る排熱回収ボイラでは、腐食モニタリング用プローブがプローブ温度調整機構を有しているため、腐食モニタリング用プローブは、異なる温度における腐食速度を計測することができる。これにより、制御装置は、ダクト内の、腐食速度と温度との関係を取得することができ、腐食速度が許容値よりも低くなる温度を決定できる。そして、制御装置は、この決定した温度に応じて、伝熱管に供給する水の温度を制御できる。すなわち、この排熱回収ボイラは、腐食速度が許容値よりも低くなるように制御することができる。
形態５に係る排熱回収ボイラは、形態１から４のいずれか１つに記載の排熱回収ボイラにおいて、前記計測装置は、電極面を前記ダクトの内部に露出する電極部材を備えた腐食センサと、前記電極部材の温度を調整するプローブ温度調整機構と、を有する腐食モニタリング用プローブを備え、前記制御装置は、前記腐食モニタリング用プローブの前記プローブ温度調整機構を制御することで、前記腐食モニタリング用プローブに複数の異なる温度における腐食速度を計測させ、前記複数の異なる温度における腐食速度の計測の結果から、腐食速度が許容値よりも低くなるような前記伝熱管に供給する水の温度を決定し、前記伝熱管に供給する水の温度を決定した温度に調整、制御する。
形態５に係る排熱回収ボイラでは、腐食モニタリング用プローブがプローブ温度調整機構を有しているため、腐食モニタリング用プローブは、異なる温度における腐食速度を計測することができる。これにより、制御装置は、ダクト内の、腐食速度と温度との関係を取得することができ、腐食速度が許容値よりも低くなる温度を決定できる。そして、制御装置は、この決定した温度に応じて、伝熱管に供給する水の温度を制御できる。すなわち、この排熱回収ボイラは、腐食速度が許容値よりも低くなるように制御することができる。
（形態６）
形態６に係る排熱回収ボイラは、形態１から５のいずれか１つに記載の排熱回収ボイラにおいて、前記計測装置は、前記ダクトの内部に露出する電極部材を備え、腐食速度を計測できる、腐食センサを有し、前記制御装置は、前記腐食センサが計測した腐食速度が許容値を超えた時に、前記第１配管を流れる水の流量に対する前記第２配管を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。
形態６に係る排熱回収ボイラによれば、腐食速度が許容値を超えた時に、流量の比率を制御することで、伝熱管に供給される水の温度を上昇させる。このため、この排熱回収ボイラは、腐食速度が許容値を超えることを防止できる。
形態６に係る排熱回収ボイラは、形態１から５のいずれか１つに記載の排熱回収ボイラにおいて、前記計測装置は、前記ダクトの内部に露出する電極部材を備え、腐食速度を計測できる、腐食センサを有し、前記制御装置は、前記腐食センサが計測した腐食速度が許容値を超えた時に、前記第１配管を流れる水の流量に対する前記第２配管を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。
形態６に係る排熱回収ボイラによれば、腐食速度が許容値を超えた時に、流量の比率を制御することで、伝熱管に供給される水の温度を上昇させる。このため、この排熱回収ボイラは、腐食速度が許容値を超えることを防止できる。
（形態７）
形態７に係る排熱回収ボイラは、形態１から６のいずれか１つに記載の排熱回収ボイラにおいて、前記計測装置は、伝熱管近傍の温度を計測する温度計を有し、前記制御装置は、前記温度計が計測した伝熱管近傍の温度が所定の基準温度を下回った時に、前記第１配管を流れる水の流量に対する前記第２配管を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。
露点近傍において、温度と腐食速度には、負の相関関係があることが知られている。こ
のため、温度がわかれば、腐食速度が推定される。すなわち、伝熱管の表面温度が一定の温度以上に保たれていれば、腐食速度を一定値以下に保つことができる。形態７に係る排熱回収ボイラは、温度計が計測した温度に応じて、伝熱管に供給される水の温度を上昇させる。このため、この排熱回収ボイラは、腐食速度を一定値以下に保つことができる。
形態７に係る排熱回収ボイラは、形態１から６のいずれか１つに記載の排熱回収ボイラにおいて、前記計測装置は、伝熱管近傍の温度を計測する温度計を有し、前記制御装置は、前記温度計が計測した伝熱管近傍の温度が所定の基準温度を下回った時に、前記第１配管を流れる水の流量に対する前記第２配管を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。
露点近傍において、温度と腐食速度には、負の相関関係があることが知られている。こ
のため、温度がわかれば、腐食速度が推定される。すなわち、伝熱管の表面温度が一定の温度以上に保たれていれば、腐食速度を一定値以下に保つことができる。形態７に係る排熱回収ボイラは、温度計が計測した温度に応じて、伝熱管に供給される水の温度を上昇させる。このため、この排熱回収ボイラは、腐食速度を一定値以下に保つことができる。
（形態８）
形態８に係る排熱回収ボイラは、形態１から７に記載の排熱回収ボイラにおいて、前記計測装置は、前記ダクトの内部の、排ガス成分である硫黄酸化物濃度を計測するＳＯｘ分析計、塩化水素濃度を計測するHCl分析計及び水分濃度を計測する水分計、のうち少なくとも１つを備え、前記制御装置は、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度のうち少なくとも１つの計測の結果に応じて、露点温度を予測し、基準温度を決定する。
腐食速度は、温度の他にも、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度によって、変化することが知られている。このため、排熱回収ボイラは、腐食速度を推定する際に、計測された、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度のうち少なくとも１つを考慮することで、より正確な腐食速度を推定できる。
形態８に係る排熱回収ボイラは、形態１から７に記載の排熱回収ボイラにおいて、前記計測装置は、前記ダクトの内部の、排ガス成分である硫黄酸化物濃度を計測するＳＯｘ分析計、塩化水素濃度を計測するHCl分析計及び水分濃度を計測する水分計、のうち少なくとも１つを備え、前記制御装置は、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度のうち少なくとも１つの計測の結果に応じて、露点温度を予測し、基準温度を決定する。
腐食速度は、温度の他にも、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度によって、変化することが知られている。このため、排熱回収ボイラは、腐食速度を推定する際に、計測された、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度のうち少なくとも１つを考慮することで、より正確な腐食速度を推定できる。
（形態９）
形態９に係る排熱回収ボイラは、形態１から８のいずれか１つに記載の排熱回収ボイラにおいて、前記水量調整バルブは、前記第１配管に取付けられ前記第１配管を流れる水の流量を調整する第１バルブと、前記第２配管に取付けられ前記第２配管を流れる水の流量を調整する第２バルブと、を有する。
形態９に係る排熱回収ボイラは、第１配管を流れる水の流量と、第２配管を流れる水の流量とを異なるバルブにより別個に調整できる。このため、この排熱回収ボイラは、第１配管を流れる水の流量と、第２配管を流れる水の流量との制御が容易にできる。
形態９に係る排熱回収ボイラは、形態１から８のいずれか１つに記載の排熱回収ボイラにおいて、前記水量調整バルブは、前記第１配管に取付けられ前記第１配管を流れる水の流量を調整する第１バルブと、前記第２配管に取付けられ前記第２配管を流れる水の流量を調整する第２バルブと、を有する。
形態９に係る排熱回収ボイラは、第１配管を流れる水の流量と、第２配管を流れる水の流量とを異なるバルブにより別個に調整できる。このため、この排熱回収ボイラは、第１配管を流れる水の流量と、第２配管を流れる水の流量との制御が容易にできる。
（形態１０）
形態１０に係る排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、排ガスが流通する流路を有するダクトと、水入口と水出口とを有し、前記ダクトの内部に配置された伝熱管と、前記伝熱管の前記水入口と接続する水供給配管であって、分流部と、前記分流部よりも下流側に位置する合流部と、前記分流部から前記合流部までの間を形成する第１配管と、前記第１配管と前記分流部で枝分かれをして前記合流部で再び前記第１配管と合流する第２配管と、を有し、前記合流部を通過した水を前記伝熱管の前記水入口へ供給する、水供給配管と、前記水出口と接続され、前記第２配管の少なくとも一部が内部に配置されているタンクと、を備える排熱回収ボイラを用いて、前記ダクトの内部の腐食速度、温度及び排ガス成分のうち少なくとも１つを計測する計測工程と、前記計測工程の計測の結果に応じて、前記伝熱管に供給する水の温度を決定する温度決定工程と、前記第１配管を流れる水の流量と前記第２配管を流れる水の流量との比率を調整し、前記伝熱管の表面温度を、前記温度決定工程で決定した温度に調整する温度調整工程と、を有する。
形態１０に係る排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、第１配管を通る低温の水の流量と第２配管を通る高温の水の流量とを調整することで、伝熱管に流れ込む水の温度を調整し、前記伝熱管の表面温度を調整する。このため、この排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、形態１と同様に、伝熱管の表面温度を大幅に変化させることができる。したがって、この排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、伝熱管の腐食を抑止することができる。
形態１０に係る排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、排ガスが流通する流路を有するダクトと、水入口と水出口とを有し、前記ダクトの内部に配置された伝熱管と、前記伝熱管の前記水入口と接続する水供給配管であって、分流部と、前記分流部よりも下流側に位置する合流部と、前記分流部から前記合流部までの間を形成する第１配管と、前記第１配管と前記分流部で枝分かれをして前記合流部で再び前記第１配管と合流する第２配管と、を有し、前記合流部を通過した水を前記伝熱管の前記水入口へ供給する、水供給配管と、前記水出口と接続され、前記第２配管の少なくとも一部が内部に配置されているタンクと、を備える排熱回収ボイラを用いて、前記ダクトの内部の腐食速度、温度及び排ガス成分のうち少なくとも１つを計測する計測工程と、前記計測工程の計測の結果に応じて、前記伝熱管に供給する水の温度を決定する温度決定工程と、前記第１配管を流れる水の流量と前記第２配管を流れる水の流量との比率を調整し、前記伝熱管の表面温度を、前記温度決定工程で決定した温度に調整する温度調整工程と、を有する。
形態１０に係る排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、第１配管を通る低温の水の流量と第２配管を通る高温の水の流量とを調整することで、伝熱管に流れ込む水の温度を調整し、前記伝熱管の表面温度を調整する。このため、この排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、形態１と同様に、伝熱管の表面温度を大幅に変化させることができる。したがって、この排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、伝熱管の腐食を抑止することができる。
（形態１１）
形態１１に係る排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、形態１０に記載の排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法において、前記計測工程は、前記ダクトの内部における複数の異なる温度における腐食速度を計測する工程を有し、前記温度決定工程は、前記複数の異なる温度における腐食速度の計測の結果から、腐食速度が許容値よりも低い値と
なるような、前記伝熱管に供給する水の温度を決定する工程を有する。
形態１１に係る排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、形態５と同様に、腐食速度を許容値よりも低くすることができる。
形態１１に係る排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、形態１０に記載の排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法において、前記計測工程は、前記ダクトの内部における複数の異なる温度における腐食速度を計測する工程を有し、前記温度決定工程は、前記複数の異なる温度における腐食速度の計測の結果から、腐食速度が許容値よりも低い値と
なるような、前記伝熱管に供給する水の温度を決定する工程を有する。
形態１１に係る排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法は、形態５と同様に、腐食速度を許容値よりも低くすることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
［第１実施形態］
＜構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る排熱回収ボイラの構成を示す構造図である。図１を参照すると、排熱回収ボイラ１００は、ダクト１２０、過熱器１４０、エコノマイザ３００、汽水胴１６０、高圧蒸気溜め１８０及び蒸発器（図示省略）を備える。排熱回収ボイラ１００は、排ガスの熱を利用し水蒸気を発生させる装置である。排熱回収ボイラ１００は、一例として、排ガスが竪方向に流れる竪型であるが、排ガスが横方向に流れるガス横流れ式であってもよい。排熱回収ボイラ１００で発生した水蒸気は、一例として、蒸気タービン（図示省略）へと供給され、発電機を駆動させるために用いられる。
＜構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る排熱回収ボイラの構成を示す構造図である。図１を参照すると、排熱回収ボイラ１００は、ダクト１２０、過熱器１４０、エコノマイザ３００、汽水胴１６０、高圧蒸気溜め１８０及び蒸発器（図示省略）を備える。排熱回収ボイラ１００は、排ガスの熱を利用し水蒸気を発生させる装置である。排熱回収ボイラ１００は、一例として、排ガスが竪方向に流れる竪型であるが、排ガスが横方向に流れるガス横流れ式であってもよい。排熱回収ボイラ１００で発生した水蒸気は、一例として、蒸気タービン（図示省略）へと供給され、発電機を駆動させるために用いられる。
以下、排熱回収ボイラ１００の各構成要素について分説する。
ダクト１２０の上流側は、一例として、ゴミ焼却炉等の燃焼設備の排ガスダクト（図示省略）と流体連通している。燃焼設備は、排ガスダクトに向かって高温の排ガスを供給する。このため、ダクト１２０には、排ガスが流通する流路が形成される。排ガスには、燃焼設備の燃焼によって生じた硫黄酸化物、塩化水素、水蒸気等が含まれる。
エコノマイザ３００は、後述する過熱器１４０よりもダクト１２０に形成される流路の下流側に位置する。エコノマイザ３００には、給水部９００から水が供給される。そして、エコノマイザ３００は、排ガスを利用して、供給された水を予熱し、予熱された水を汽水胴１６０へ供給する。
汽水胴１６０は、水及び水蒸気を収容する容器であり、水及び水蒸気を分離する機能を有する。汽水胴１６０で分離された水蒸気は後述の過熱器１４０に供給される。一方、汽水胴１６０で分離された水は蒸発器（図示省略）に供給される。
蒸発器は、汽水胴１６０から供給された水をさらに加熱する熱交換器である。蒸発器は、供給された水を加熱することで、当該水の少なくとも一部を水蒸気とする。
過熱器１４０は、供給された水蒸気をさらに過熱する熱交換器である。過熱器１４０は、供給された水蒸気を過熱蒸気として、高圧蒸気溜め１８０に供給する。
高圧蒸気溜め１８０は、過熱蒸気を収容する。また、高圧蒸気溜め１８０は、一例として、蒸気タービンと接続されており、収容した過熱蒸気を蒸気タービンへ供給する。
このように、排熱回収ボイラ１００の各構成要素は、上述の構成を有するため、エコノマイザ３００に供給された水を、過熱蒸気へと変換して、蒸気タービンへと供給することができる。
ダクト１２０の上流側は、一例として、ゴミ焼却炉等の燃焼設備の排ガスダクト（図示省略）と流体連通している。燃焼設備は、排ガスダクトに向かって高温の排ガスを供給する。このため、ダクト１２０には、排ガスが流通する流路が形成される。排ガスには、燃焼設備の燃焼によって生じた硫黄酸化物、塩化水素、水蒸気等が含まれる。
エコノマイザ３００は、後述する過熱器１４０よりもダクト１２０に形成される流路の下流側に位置する。エコノマイザ３００には、給水部９００から水が供給される。そして、エコノマイザ３００は、排ガスを利用して、供給された水を予熱し、予熱された水を汽水胴１６０へ供給する。
汽水胴１６０は、水及び水蒸気を収容する容器であり、水及び水蒸気を分離する機能を有する。汽水胴１６０で分離された水蒸気は後述の過熱器１４０に供給される。一方、汽水胴１６０で分離された水は蒸発器（図示省略）に供給される。
蒸発器は、汽水胴１６０から供給された水をさらに加熱する熱交換器である。蒸発器は、供給された水を加熱することで、当該水の少なくとも一部を水蒸気とする。
過熱器１４０は、供給された水蒸気をさらに過熱する熱交換器である。過熱器１４０は、供給された水蒸気を過熱蒸気として、高圧蒸気溜め１８０に供給する。
高圧蒸気溜め１８０は、過熱蒸気を収容する。また、高圧蒸気溜め１８０は、一例として、蒸気タービンと接続されており、収容した過熱蒸気を蒸気タービンへ供給する。
このように、排熱回収ボイラ１００の各構成要素は、上述の構成を有するため、エコノマイザ３００に供給された水を、過熱蒸気へと変換して、蒸気タービンへと供給することができる。
次に、図２を参照して、排熱回収ボイラ１００のエコノマイザ３００の部分の構成についてより詳細に説明する。図２は、排熱回収ボイラ１００のエコノマイザ３００の部分の
詳細を示す詳細図である。図２を参照すると、排熱回収ボイラ１００は、水供給配管４００、水量調整バルブ５００、計測装置６００、水温計７００及び制御装置８００を、さらに備える。
エコノマイザ３００は、伝熱管３２０を備える。伝熱管３２０は、水入口３２２と水出口３２４とを有し、水入口３２２から水出口３２４に向かって水が流れる。また、伝熱管３２０は、ダクト１２０の内部に配置される。別言すれば、伝熱管３２０は、伝熱管３２０の表面がダクト１２０の内部を流れる排ガスと接触できる位置に配置されている。これにより、伝熱管３２０は、伝熱管３２０の内部を流れる水と、伝熱管３２０の表面に接触する排ガスとを熱交換させる機能を有する。
詳細を示す詳細図である。図２を参照すると、排熱回収ボイラ１００は、水供給配管４００、水量調整バルブ５００、計測装置６００、水温計７００及び制御装置８００を、さらに備える。
エコノマイザ３００は、伝熱管３２０を備える。伝熱管３２０は、水入口３２２と水出口３２４とを有し、水入口３２２から水出口３２４に向かって水が流れる。また、伝熱管３２０は、ダクト１２０の内部に配置される。別言すれば、伝熱管３２０は、伝熱管３２０の表面がダクト１２０の内部を流れる排ガスと接触できる位置に配置されている。これにより、伝熱管３２０は、伝熱管３２０の内部を流れる水と、伝熱管３２０の表面に接触する排ガスとを熱交換させる機能を有する。
水供給配管４００は、給水部９００と、伝熱管３２０の水入口３２２とに接続されている。水供給配管４００は、分流部４６２と、分流部４６２よりも下流側に位置する合流部４６４と、第１配管４２０と、第２配管４４０と、を有する。第１配管４２０は、分流部４６２から合流部４６４までの間を形成する。第２配管４４０は、第１配管４２０と分流部４６２で枝分かれをして合流部４６４で再び第１配管４２０と合流する。また、水供給配管４００は、合流部４６４を通過した水を伝熱管３２０の水入口３２２へ供給する。このため、水供給配管４００は、給水部９００から供給された水を、分流部４６２で第１配管４２０を流れる水と第２配管４４０を流れる水とに分流し、合流部４６４で第１配管４２０を流れる水と第２配管４４０を流れる水とを合流させることができる。別言すると、水供給配管４００は、第１配管４２０又は第２配管４４０を通過した水を、水入口３２２へ供給できる。
水量調整バルブ５００は、一例として、第１バルブ５２０及び第２バルブ５４０を有する。第１バルブ５２０は、第１配管４２０に取付けられている。これにより、第１バルブ５２０は、第１配管４２０を流れる水の流量を調整できる。他方、第２バルブ５４０は、第２配管４４０に取付けられている。これにより、第２バルブ５４０は、第２配管４４０を流れる水の流量を調整できる。すなわち、水量調整バルブ５００は、第１配管４２０を流れる水の流量と第２配管４４０を流れる水の流量との比率を調整できる。
汽水胴１６０は、伝熱管３２０の水出口３２４と流体連通されている。これにより、汽水胴１６０には、伝熱管３２０を通って加熱された水が流れ込む。別言すれば、汽水胴１６０に収容されている水は、給水部９００が供給する水よりも高温である。また、汽水胴１６０には、第２配管４４０の少なくとも一部が内部に配置されている。このため、第２配管４４０を通る水は、汽水胴１６０の内部の水又は水蒸気によって加熱される。そして、第２配管４４０を通過した水は、第１配管４２０を通過した水よりも高温となる。したがって、第１配管４２０を流れる水の流量と、第２配管４４０を流れる水の流量との比率が調整されると、伝熱管３２０に供給される水の温度が変化する。また、本実施形態では、第２配管４４０の少なくとも一部が汽水胴１６０の水が溜まる部分に配置されている。すなわち、第２配管４４０は、汽水胴１６０に溜まる水と接触する。
計測装置６００は、ダクト１２０の内部の、腐食速度、温度及び排ガス成分のうち少なくとも１つを計測する。より詳細には、計測装置６００は、一例として、腐食モニタリングプローブ６２０（以下、プローブ６２０と呼ぶ。）を備える。プローブ６２０は、後述するプローブ温度調整機構６２４を有するため、設定した温度において、ダクト１２０の内部における、腐食速度を計測することができる。
ここで、プローブ６２０の一例について、より詳細に説明する。図３は排熱回収ボイラ１００のプローブ６２０の構成を示す断面図である。また、図４は、プローブ６２０の要部を示す平面図である。図３及び図４を参照すると、プローブ６２０は、腐食速度測定用の一対の電極部材６２２ａ，６２２ｂを備えた腐食センサ、プローブ温度調整機構６２４
、熱電対等の温度測定用の電極６２６、ホルダ６２８、カバー６３０、導線６３６、導線６３７、連絡管６３８、インピーダンス測定装置６４０及び温度計測器６５０を備える。また、プローブ温度調整機構６２４は、温度調整ガス源６４８、温度調整バルブ６４２、ガス供給管６４４、流量計６４５及びプローブ電極温度制御装置６４６を備える。
、熱電対等の温度測定用の電極６２６、ホルダ６２８、カバー６３０、導線６３６、導線６３７、連絡管６３８、インピーダンス測定装置６４０及び温度計測器６５０を備える。また、プローブ温度調整機構６２４は、温度調整ガス源６４８、温度調整バルブ６４２、ガス供給管６４４、流量計６４５及びプローブ電極温度制御装置６４６を備える。
本実施形態では、電極部材６２２ａ，６２２ｂは、同一材質の２枚の導体から構成されている。より具体的には、電極部材６２２ａ，６２２ｂは、一例として、伝熱管３２０の腐食速度を検知する観点から、伝熱管３２０と同一の材料から構成されている。また、電極部材６２２ａ，６２２ｂは、ほぼ正方形の平面形状を有する直方体であり、互いに間を空けて隣接している（図４参照）。これにより、電極部材６２２ａ，６２２ｂの間の部分には、結露水の液絡を形成するための液絡形成部６３４が形成されている。また、電極部材６２２ａ，６２２ａは、ホルダ６２８に埋没されている。電極部材６２２ａ，６２２ｂの一方の面（以下、表側面と呼ぶ。）は、ダクト１２０の内部にそれぞれ露出し、他方の面（以下、裏側面と呼ぶ。）は、それぞれ導線６３６に接続されている。そして、導線６３６は、連絡管６３８の内部を通り、インピーダンス測定装置６４０に接続されている。これにより、インピーダンス測定装置６４０が電極部材６２２ａ，６２２ｂに交流電圧を印加することで、電極部材６２２ａ，６２２ｂ間のインピーダンスを測定することができる。また、インピーダンス測定装置６４０は、制御装置８００に接続されている。これにより、制御装置８００は、測定したインピーダンスを取得できる。そして、制御装置８００は、測定されたインピーダンスを周波数解析することで、反応抵抗と溶液抵抗とを区別して求めることができる。さらに、制御装置８００は、既知の方法を用いることで、反応抵抗と溶液抵抗から腐食速度を算出できる。すなわち、制御装置８００は、腐食速度のデータを取得できる。
温度測定用の電極６２６は、電極部材６２２ａ，６２２ｂと同様に、ホルダ６２８に埋没されている。電極６２６の一方の面は、ダクト１２０の内部に露出し、他方の面は、導線６３７に接続されている。導線６３７は、連絡管６３８の内部を通り、温度計測器６５０と接続されている。これにより、温度計測器６５０は、電極６２６の部分の温度、すなわち、腐食速度の測定用の電極部材６２２ａ，６２２ｂの近傍の温度を測定することができる。また、温度計測器６５０は、制御装置８００に接続されている。これにより、制御装置８００は、電極部材６２２ａ，６２２ｂの近傍の温度のデータを取得できる。
カバー６３０は、ホルダ６２８と密着することで、熱媒体空間６３２を形成する。これにより、電極部材６２２ａ，６２２ｂの導線６３６と接続された側の面及び電極６２６の導線６３７と接続された側の面は、それぞれ熱媒体空間６３２に露出する。また、カバー６３０には、空気や水等の熱媒体を熱媒体空間６３２に流通させるための連絡管６３８が取り付けられている。そして、連絡管６３８には、ガス供給管６４４が挿通されている。ガス供給管６４４は、コンプレッサやガスボンベ等の温度調整ガス源６４８と、熱媒体空間６３２とを接続している。また、温度調整ガス源６４８と、熱媒体空間６３２との間には、温度調整バルブ６４２及び流量計６４５が備え付けられている。このため、温度調整バルブ６４２を調整することで、温度調整ガス源６４８から供給される温度調整ガスが熱媒体空間６３２へと供給される。すなわち、熱媒体空間６３２の温度は、供給される温度調整ガスの温度へと近づく。これにより、プローブ電極温度制御装置６４６は、腐食速度測定用の電極部材６２２ａ，６２２ｂ及び温度測定用の電極６２６を設定した温度に調整することができる。すなわち、プローブ６２０は、プローブ温度調整機構６２４を用いて、腐食速度測定用の電極部材６２２ａ，６２２ｂの温度を調整することで、設定した温度における腐食速度を測定することができる。
以上が、計測装置６００が備えるプローブ６２０の説明である。なお、プローブ６２０は、設定した温度において、ダクト１２０の内部における、腐食速度を計測することができる機能を有していれば、上述の構成を備えなくてもよい。
以上が、計測装置６００が備えるプローブ６２０の説明である。なお、プローブ６２０は、設定した温度において、ダクト１２０の内部における、腐食速度を計測することができる機能を有していれば、上述の構成を備えなくてもよい。
再び図２を参照する。排熱回収ボイラ１００では、プローブ６２０は、一例として、伝熱管３２０の近傍に配置されている。これにより、プローブ６２０は、伝熱管３２０の腐食速度に近似した腐食速度を計測することができる。ここで、伝熱管３２０の近傍とは、伝熱管３２０と同一材料を当該近傍の位置に配置したときに、伝熱管３２０と当該近傍の位置に配置した材料とが同一の腐食速度となる位置のことをよぶ。
水温計７００は、一例として、水供給配管４００の合流部４６４と伝熱管３２０の水入口３２２との間に配置されている。これにより、水温計７００は、水供給配管４００の合流部４６４と伝熱管３２０の水入口３２２との間の水温を計測する機能を有する。すなわち、水温計７００は、伝熱管３２０に供給される水温を計測できる。
制御装置８００は、プローブ６２０のプローブ温度調整機構６２４を制御することで、プローブ６２０に複数の異なる温度における腐食速度を計測させることができる。また、制御装置８００は、プローブ６２０の複数の異なる温度における腐食速度の計測の結果から、腐食速度が許容値よりも低くなるような伝熱管３２０に供給する水の温度を決定することができる。なお、許容値は、任意に決定することができる値である。より具体的には、許容値は、設備寿命や、運転状況等に応じて、決定することができる。また、制御装置８００は、水温計７００の計測の結果に応じて、水量調整バルブ５００を調整することで、伝熱管３２０に供給する水の温度を決定した温度に調整、制御する。
制御装置８００は、プローブ６２０のプローブ温度調整機構６２４を制御することで、プローブ６２０に複数の異なる温度における腐食速度を計測させることができる。また、制御装置８００は、プローブ６２０の複数の異なる温度における腐食速度の計測の結果から、腐食速度が許容値よりも低くなるような伝熱管３２０に供給する水の温度を決定することができる。なお、許容値は、任意に決定することができる値である。より具体的には、許容値は、設備寿命や、運転状況等に応じて、決定することができる。また、制御装置８００は、水温計７００の計測の結果に応じて、水量調整バルブ５００を調整することで、伝熱管３２０に供給する水の温度を決定した温度に調整、制御する。
＜排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法＞
次に、本実施形態の排熱回収ボイラ１００の伝熱管３２０の温度の制御方法について説明する。排熱回収ボイラ１００の伝熱管３２０の温度の制御方法を説明するにあたり、排熱回収ボイラ１００を構成する各構成要素の初期状態を説明する。
初期状態では、ダクト１２０の内部には排ガスが含まれている。また、給水部９００は、水供給配管４００に水を供給している。このため、この供給された水は、水供給配管４００を介して、伝熱管３２０へ供給されている。そして、伝熱管３２０へ供給された水は、伝熱管３２０で加熱され、汽水胴１６０へ供給されている。
次に、本実施形態の排熱回収ボイラ１００の伝熱管３２０の温度の制御方法について説明する。排熱回収ボイラ１００の伝熱管３２０の温度の制御方法を説明するにあたり、排熱回収ボイラ１００を構成する各構成要素の初期状態を説明する。
初期状態では、ダクト１２０の内部には排ガスが含まれている。また、給水部９００は、水供給配管４００に水を供給している。このため、この供給された水は、水供給配管４００を介して、伝熱管３２０へ供給されている。そして、伝熱管３２０へ供給された水は、伝熱管３２０で加熱され、汽水胴１６０へ供給されている。
以上を前提として、図面を参照しつつ、排熱回収ボイラ１００の伝熱管３２０の温度の制御方法を説明する。図５は、排熱回収ボイラ１００の伝熱管３２０の温度の制御方法の一手順を示す流れ図である。
図５を参照すると、ステップＳ１００において、制御装置８００は、水温計７００を用いて、伝熱管３２０への給水温度の確認をする。そして、制御装置８００は、給水温度の情報を取得する。ステップＳ２００において、プローブ温度調整機構６２４を制御することで、プローブ６２０の温度を、所定の温度に変更し、一定時間保持するよう制御する。
次に、ステップＳ３００で、制御装置８００は、プローブ６２０の出力から、プローブ６２０の温度を取得する。そして、制御装置８００は、プローブ６２０が所定の温度になっていることを確認する。
次に、ステップＳ４００で、制御装置８００は、プローブ６２０の出力から、この温度に対応する腐食速度を一定の時間測定し、腐食速度の情報を取得する。
次に、ステップＳ５００で、制御装置８００は、プローブ６２０の出力から取得した所定の温度における腐食速度が許容値以上であるかを判断する。所定の温度における腐食速度が許容値以上でない場合、制御装置８００は、ステップＳ２００へ処理を戻す。そして、再度のステップＳ２００で、制御装置８００は、腐食速度を計測していない温度であって、前回のステップＳ２００で設定したプローブ６２０の温度よりも低い温度を、新しい所定の温度に、設定する。その後、制御装置８００は、プローブ温度調整機構６２４を制御することで、プローブ６２０の温度を、新しく設定された所定の温度へ低下させる。これにより、次の繰り返しにおいて、制御装置８００は、計測していない温度における、腐
食速度の情報を取得できる。
一方、ステップＳ５００で、腐食速度が許容値以上の場合、制御装置８００は、ステップＳ６００へ処理を進める。このように、制御装置８００がステップＳ２００からステップＳ４００の処理を腐食速度が許容値以上になるまで繰り返すことで、制御装置８００は、複数の異なる温度における腐食速度の情報を取得できる。
次に、ステップＳ３００で、制御装置８００は、プローブ６２０の出力から、プローブ６２０の温度を取得する。そして、制御装置８００は、プローブ６２０が所定の温度になっていることを確認する。
次に、ステップＳ４００で、制御装置８００は、プローブ６２０の出力から、この温度に対応する腐食速度を一定の時間測定し、腐食速度の情報を取得する。
次に、ステップＳ５００で、制御装置８００は、プローブ６２０の出力から取得した所定の温度における腐食速度が許容値以上であるかを判断する。所定の温度における腐食速度が許容値以上でない場合、制御装置８００は、ステップＳ２００へ処理を戻す。そして、再度のステップＳ２００で、制御装置８００は、腐食速度を計測していない温度であって、前回のステップＳ２００で設定したプローブ６２０の温度よりも低い温度を、新しい所定の温度に、設定する。その後、制御装置８００は、プローブ温度調整機構６２４を制御することで、プローブ６２０の温度を、新しく設定された所定の温度へ低下させる。これにより、次の繰り返しにおいて、制御装置８００は、計測していない温度における、腐
食速度の情報を取得できる。
一方、ステップＳ５００で、腐食速度が許容値以上の場合、制御装置８００は、ステップＳ６００へ処理を進める。このように、制御装置８００がステップＳ２００からステップＳ４００の処理を腐食速度が許容値以上になるまで繰り返すことで、制御装置８００は、複数の異なる温度における腐食速度の情報を取得できる。
次に、ステップＳ６００で、制御装置８００は、プローブ６２０の出力から得られた温度及び腐食速度の情報から、温度と腐食速度の関係を把握する。なお、硫酸露点近傍における温度と腐食速度には、負の相関関係があることが知られている。
次に、ステップＳ７００で、制御装置８００は、腐食速度が許容値以下になりえる許容温度を決定する。より具体的には、まず、制御装置８００は、計測した複数の温度の中で１番目に高い温度に対応する腐食速度と、許容値とを比較する。次に、制御装置８００は、計測した複数の温度の中で２番目に高い温度に対応する腐食速度と、許容値とを比較する。そして、次に、制御装置８００は、計測した複数の温度の中で３番目に高い温度に対応する腐食速度と、許容値とを比較する。このように、制御装置８００は、計測した複数の温度の中で高い温度に対応する腐食速度から順に、許容値と比較する。そして、制御装置８００は、計測した温度の中で、腐食速度が最初に許容値を上回るときの温度を見付けだし、この見付けだした温度の次に高い温度を許容温度とする。その後、制御装置８００は、この許容温度を給水温度として決定する。なお、腐食速度をより減少させるために、制御装置８００は、許容温度よりも一定の温度だけ高い温度を給水温度として決定してもよい。
次に、ステップＳ７００で、制御装置８００は、腐食速度が許容値以下になりえる許容温度を決定する。より具体的には、まず、制御装置８００は、計測した複数の温度の中で１番目に高い温度に対応する腐食速度と、許容値とを比較する。次に、制御装置８００は、計測した複数の温度の中で２番目に高い温度に対応する腐食速度と、許容値とを比較する。そして、次に、制御装置８００は、計測した複数の温度の中で３番目に高い温度に対応する腐食速度と、許容値とを比較する。このように、制御装置８００は、計測した複数の温度の中で高い温度に対応する腐食速度から順に、許容値と比較する。そして、制御装置８００は、計測した温度の中で、腐食速度が最初に許容値を上回るときの温度を見付けだし、この見付けだした温度の次に高い温度を許容温度とする。その後、制御装置８００は、この許容温度を給水温度として決定する。なお、腐食速度をより減少させるために、制御装置８００は、許容温度よりも一定の温度だけ高い温度を給水温度として決定してもよい。
次に、ステップＳ８００で、制御装置８００は、現在給水されている給水温度、すなわち、ステップＳ１００で確認した給水温度が許容温度を超えているか判断する。より具体的には、制御装置８００は、ステップＳ１００で確認した給水温度と、ステップＳ７００で決定した給水温度とを比較する。
ステップＳ１００で確認した給水温度が、ステップＳ７００で決定した温度よりも低い場合、制御装置８００は、ステップＳ７００で、制御装置８００は、現在給水されている給水温度を、ステップＳ７００で決定した給水温度となるように、給水温度を上昇させる。なお、制御装置８００は、水量調整バルブ５００を制御することで、給水温度を上昇させている。これにより、排熱回収ボイラ１００は、腐食速度を許容値以下に保つ制御をしている。
他方、ステップＳ１００で確認した給水温度が、ステップＳ７００で決定した給水温度よりも高い場合、制御装置８００は、ステップＳ８００で、制御装置８００は、現在給水されている給水温度を、ステップＳ５００で決定した給水温度となるように、低下させる。なお、制御装置８００は、水量調整バルブ５００を制御することで、給水温度を低下させている。
次に、Ｓ９００で、水温計７００を用いて、伝熱管３２０への給水温度の確認をする。そして、制御装置８００は、給水温度の情報を取得し、給水温度がステップＳ７００で決定した給水温度になっているかを確認する。
制御装置８００は、ステップＳ９００の処理を終了すると、Ｓ１０００で一定時間経過後再び、ステップＳ１００からの処理を繰り返す。これにより、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の表面が高温となりすぎ熱回収量が減少すること、伝熱管３２０の表面が低温となりすぎ腐食することを防止し熱エネルギーを効率的に回収することが可能な、制御をしている。
ステップＳ１００で確認した給水温度が、ステップＳ７００で決定した温度よりも低い場合、制御装置８００は、ステップＳ７００で、制御装置８００は、現在給水されている給水温度を、ステップＳ７００で決定した給水温度となるように、給水温度を上昇させる。なお、制御装置８００は、水量調整バルブ５００を制御することで、給水温度を上昇させている。これにより、排熱回収ボイラ１００は、腐食速度を許容値以下に保つ制御をしている。
他方、ステップＳ１００で確認した給水温度が、ステップＳ７００で決定した給水温度よりも高い場合、制御装置８００は、ステップＳ８００で、制御装置８００は、現在給水されている給水温度を、ステップＳ５００で決定した給水温度となるように、低下させる。なお、制御装置８００は、水量調整バルブ５００を制御することで、給水温度を低下させている。
次に、Ｓ９００で、水温計７００を用いて、伝熱管３２０への給水温度の確認をする。そして、制御装置８００は、給水温度の情報を取得し、給水温度がステップＳ７００で決定した給水温度になっているかを確認する。
制御装置８００は、ステップＳ９００の処理を終了すると、Ｓ１０００で一定時間経過後再び、ステップＳ１００からの処理を繰り返す。これにより、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の表面が高温となりすぎ熱回収量が減少すること、伝熱管３２０の表面が低温となりすぎ腐食することを防止し熱エネルギーを効率的に回収することが可能な、制御をしている。
＜作用・効果＞
次に、本実施形態の排熱回収ボイラ１００の作用・効果について、以下に説明する。
（第１の効果）
本実施形態に係る排熱回収ボイラ１００は、プローブ６２０が計測した腐食速度に応じ
て、伝熱管３２０に供給する水の温度を制御する制御装置８００を備えている。このため、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０に供給する水の温度を調整することで、伝熱管３２０の表面温度を大幅に変化させることができる。また、伝熱管３２０の表面温度を変化させるにあたり、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０と接触する排ガスの温度を上昇させる必要や、ダクト１２０を流れる排ガスの流量を増加させる必要がない。したがって、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の腐食速度を許容値以下に保つことができ、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。
次に、本実施形態の排熱回収ボイラ１００の作用・効果について、以下に説明する。
（第１の効果）
本実施形態に係る排熱回収ボイラ１００は、プローブ６２０が計測した腐食速度に応じ
て、伝熱管３２０に供給する水の温度を制御する制御装置８００を備えている。このため、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０に供給する水の温度を調整することで、伝熱管３２０の表面温度を大幅に変化させることができる。また、伝熱管３２０の表面温度を変化させるにあたり、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０と接触する排ガスの温度を上昇させる必要や、ダクト１２０を流れる排ガスの流量を増加させる必要がない。したがって、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の腐食速度を許容値以下に保つことができ、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。
（第２の効果）
また、熱回収に用いられた排ガスは、伝熱管３２０で熱回収を行われた後に、ダクト１２０から排出される。伝熱管３２０の表面が高温となりすぎると、排ガスの温度と伝熱管３２０の表面の温度とが近くなるために、伝熱管３２０の位置における排ガスからの熱回収量が減少する。このため、排熱回収ボイラ１００は、高温の排ガスを破棄することになる。高温の排ガスを破棄することは、排熱回収ボイラ１００で回収できる熱エネルギーを回収しないことと等しい。しかし、排熱回収ボイラ１００は、腐食速度に応じて、伝熱管３２０に供給する水の温度を制御しているため、ダクト１２０から排出されるガスの温度が高温になりすぎない。すなわち、排熱回収ボイラ１００は、限られた伝熱面積において、排ガスの熱エネルギーを必要以上に破棄することなく、効果的に回収することができる。
また、熱回収に用いられた排ガスは、伝熱管３２０で熱回収を行われた後に、ダクト１２０から排出される。伝熱管３２０の表面が高温となりすぎると、排ガスの温度と伝熱管３２０の表面の温度とが近くなるために、伝熱管３２０の位置における排ガスからの熱回収量が減少する。このため、排熱回収ボイラ１００は、高温の排ガスを破棄することになる。高温の排ガスを破棄することは、排熱回収ボイラ１００で回収できる熱エネルギーを回収しないことと等しい。しかし、排熱回収ボイラ１００は、腐食速度に応じて、伝熱管３２０に供給する水の温度を制御しているため、ダクト１２０から排出されるガスの温度が高温になりすぎない。すなわち、排熱回収ボイラ１００は、限られた伝熱面積において、排ガスの熱エネルギーを必要以上に破棄することなく、効果的に回収することができる。
（第３の効果）
また、水供給配管４００の第２配管４４０の一部は、汽水胴１６０の内部に配置されている。これにより、第２配管４４０を通る水は、汽水胴１６０の内部の高温の水や水蒸気によって加熱される。すなわち、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０に供給される水を加熱する別の加熱手段を備えなくても、伝熱管３２０に供給される水の温度を上昇させることができる。
また、水供給配管４００の第２配管４４０の一部は、汽水胴１６０の内部に配置されている。これにより、第２配管４４０を通る水は、汽水胴１６０の内部の高温の水や水蒸気によって加熱される。すなわち、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０に供給される水を加熱する別の加熱手段を備えなくても、伝熱管３２０に供給される水の温度を上昇させることができる。
（第４の効果）
また、第２配管４４０の一部は、汽水胴１６０内部の高温となった水と接触している。このため、第２配管４４０を通る水は、汽水胴１６０に溜まる水と第２配管４４０が接触しないとき（第２配管４４０が汽水胴１６０内部の水蒸気によって加熱されるとき）よりも速く加熱される。すなわち、第２配管４４０を通る水の流量が同じならば、第２配管４４０が汽水胴１６０に溜まる水と接触する構成の方が、第２配管４４０が汽水胴１６０に溜まる水と接触しない構成よりも、第２配管４４０を通過した水の温度は高温となる。したがって、排熱回収ボイラ１００は、第２配管４４０を通過した水をより高温にできる。
また、第２配管４４０の一部は、汽水胴１６０内部の高温となった水と接触している。このため、第２配管４４０を通る水は、汽水胴１６０に溜まる水と第２配管４４０が接触しないとき（第２配管４４０が汽水胴１６０内部の水蒸気によって加熱されるとき）よりも速く加熱される。すなわち、第２配管４４０を通る水の流量が同じならば、第２配管４４０が汽水胴１６０に溜まる水と接触する構成の方が、第２配管４４０が汽水胴１６０に溜まる水と接触しない構成よりも、第２配管４４０を通過した水の温度は高温となる。したがって、排熱回収ボイラ１００は、第２配管４４０を通過した水をより高温にできる。
（第５の効果）
また、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０に供給される水温を計測できる水温計７００を備える。そして、制御装置８００は、水温計７００の計測の結果に応じて、伝熱管３２０に供給する水の温度を制御する。これにより、排熱回収ボイラ１００は、特定の温度の水を伝熱管３２０に供給でき、伝熱管３２０の温度調整を容易に行うことができる。
また、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０に供給される水温を計測できる水温計７００を備える。そして、制御装置８００は、水温計７００の計測の結果に応じて、伝熱管３２０に供給する水の温度を制御する。これにより、排熱回収ボイラ１００は、特定の温度の水を伝熱管３２０に供給でき、伝熱管３２０の温度調整を容易に行うことができる。
＜変形例＞
次に、本実施形態の排熱回収ボイラ１００の変形例について、以下に説明する。
（第１の変形例）
また、排熱回収ボイラ１００は、汽水胴１６０に加えて、伝熱管３２０の水出口３２４と流体連通されているタンクを備えてもよい。この場合、第２配管４４０の少なくとも一部は、このタンクの内部に配置される。このような場合でも、タンクの内部の水又は水蒸気は、第２配管４４０を流れる水を加熱することができるからである。また、水出口３２４と流体連通されているタンクを用いることで、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０
によって加熱された水や、この水がさらに加熱された水蒸気を、第２配管４４０の加熱用の熱源とすることができる。すなわち、排熱回収ボイラ１００は、ヒータ等の別の加熱手段を備えることなく、伝熱管３２０に供給される水を加熱することができる。なお、ここでタンクとは、水及び水蒸気のうち少なくとも一方を収容する設備のことを呼び、汽水胴１６０はタンクの一例である。また、高圧蒸気溜め１８０もタンクの一例である。
次に、本実施形態の排熱回収ボイラ１００の変形例について、以下に説明する。
（第１の変形例）
また、排熱回収ボイラ１００は、汽水胴１６０に加えて、伝熱管３２０の水出口３２４と流体連通されているタンクを備えてもよい。この場合、第２配管４４０の少なくとも一部は、このタンクの内部に配置される。このような場合でも、タンクの内部の水又は水蒸気は、第２配管４４０を流れる水を加熱することができるからである。また、水出口３２４と流体連通されているタンクを用いることで、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０
によって加熱された水や、この水がさらに加熱された水蒸気を、第２配管４４０の加熱用の熱源とすることができる。すなわち、排熱回収ボイラ１００は、ヒータ等の別の加熱手段を備えることなく、伝熱管３２０に供給される水を加熱することができる。なお、ここでタンクとは、水及び水蒸気のうち少なくとも一方を収容する設備のことを呼び、汽水胴１６０はタンクの一例である。また、高圧蒸気溜め１８０もタンクの一例である。
（第２の変形例）
また、本実施形態では、プローブ６２０は、伝熱管３２０の近傍に配置されている。しかし、プローブ６２０は、伝熱管３２０の腐食速度の推定に必要なデータを計測できるのならば、ダクト１２０の内部のいずれの場所に配置されてもよい。例えば、排ガス流れが偏り、ダクト内部の温度分布が均一でないと考えられる場合は、ダクト内部の温度分布を予め把握したうえで、伝熱管３２０の腐食速度の推定に最も適すると考えられる場所にプローブを配置すればよい。プローブ６２０が計測したデータを用いて、伝熱管３２０の腐食速度を推定できれば、それに応じて、伝熱管３２０に供給する水の温度を決定することが可能だからである。
また、本実施形態では、プローブ６２０は、伝熱管３２０の近傍に配置されている。しかし、プローブ６２０は、伝熱管３２０の腐食速度の推定に必要なデータを計測できるのならば、ダクト１２０の内部のいずれの場所に配置されてもよい。例えば、排ガス流れが偏り、ダクト内部の温度分布が均一でないと考えられる場合は、ダクト内部の温度分布を予め把握したうえで、伝熱管３２０の腐食速度の推定に最も適すると考えられる場所にプローブを配置すればよい。プローブ６２０が計測したデータを用いて、伝熱管３２０の腐食速度を推定できれば、それに応じて、伝熱管３２０に供給する水の温度を決定することが可能だからである。
（第３の変形例）
また、計測装置６００は、伝熱管３２０の近傍の腐食速度を計測する腐食センサを有してもよい。この場合、制御装置８００は、腐食センサが計測した腐食速度が許容値を超えた時に、第１配管４２０を流れる水の流量に対する第２配管４４０を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。これにより、排熱回収ボイラ１００は、プローブ６２０を備えていなくても、ダクト１２０の内部の限られた空間に腐食センサを設置し、伝熱管３２０の腐食速度が許容値を超えることを防止することができ、伝熱管３２０の過度な腐食を抑止することができるからである。
また、計測装置６００は、伝熱管３２０の近傍の腐食速度を計測する腐食センサを有してもよい。この場合、制御装置８００は、腐食センサが計測した腐食速度が許容値を超えた時に、第１配管４２０を流れる水の流量に対する第２配管４４０を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。これにより、排熱回収ボイラ１００は、プローブ６２０を備えていなくても、ダクト１２０の内部の限られた空間に腐食センサを設置し、伝熱管３２０の腐食速度が許容値を超えることを防止することができ、伝熱管３２０の過度な腐食を抑止することができるからである。
（第４の変形例）
本実施形態では腐食センサは一対の電極部材６２２ａ，６２２ｂを備え、電極部材６２２ａ，６２２ｂ間のインピーダンスを測定し、解析することで腐食速度のデータを取得したが、測定手法及びセンサの構造はこの限りではない。異種電極が凝縮相によって短絡したときの短絡電流を測定してもよいし、電極表面における水晶振動子の共振周波数を計測してもよい。いずれのセンサの出力を解析することで、腐食速度のデータが取得できる。また、腐食センサは伝熱管３２０と同一の材料の電極部材を用いることで、腐食センサの出力から伝熱管３２０の腐食速度を推定することが可能である。なお、電極材料を伝熱管３２０の材料よりも腐食性の高い材料に変更することで、伝熱管３２０の腐食傾向を事前に把握することが可能になる。
本実施形態では腐食センサは一対の電極部材６２２ａ，６２２ｂを備え、電極部材６２２ａ，６２２ｂ間のインピーダンスを測定し、解析することで腐食速度のデータを取得したが、測定手法及びセンサの構造はこの限りではない。異種電極が凝縮相によって短絡したときの短絡電流を測定してもよいし、電極表面における水晶振動子の共振周波数を計測してもよい。いずれのセンサの出力を解析することで、腐食速度のデータが取得できる。また、腐食センサは伝熱管３２０と同一の材料の電極部材を用いることで、腐食センサの出力から伝熱管３２０の腐食速度を推定することが可能である。なお、電極材料を伝熱管３２０の材料よりも腐食性の高い材料に変更することで、伝熱管３２０の腐食傾向を事前に把握することが可能になる。
（第５の変形例）
また、計測装置６００は、伝熱管３２０の近傍の温度を計測する温度計を有してもよい。この場合、制御装置８００は、温度計が計測した温度が所定の基準温度を下回った時に、第１配管４２０を流れる水の流量に対する前記第２配管４４０を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。上述したように、硫酸露点近傍における温度と腐食速度には、負の相関関係があることが知られている。このため、伝熱管３２０の部分の温度を計測することで、腐食速度を推定できる。したがって、排熱回収ボイラ１００は、プローブ６２０を備えていなくても、温度計が計測した温度に応じて伝熱管３２０に供給される水の温度を制御することで伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。なお、基準温度は、温度と腐食速度との関係に鑑みて、任意に決定してよい。
また、計測装置６００は、伝熱管３２０の近傍の温度を計測する温度計を有してもよい。この場合、制御装置８００は、温度計が計測した温度が所定の基準温度を下回った時に、第１配管４２０を流れる水の流量に対する前記第２配管４４０を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。上述したように、硫酸露点近傍における温度と腐食速度には、負の相関関係があることが知られている。このため、伝熱管３２０の部分の温度を計測することで、腐食速度を推定できる。したがって、排熱回収ボイラ１００は、プローブ６２０を備えていなくても、温度計が計測した温度に応じて伝熱管３２０に供給される水の温度を制御することで伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。なお、基準温度は、温度と腐食速度との関係に鑑みて、任意に決定してよい。
（第６の変形例）
計測装置６００は、変形例４の温度計に加えて、伝熱管３２０の近傍の、硫黄酸化物濃度を計測するＳＯｘ分析計、塩化水素濃度を計測するHCl分析計及び水分濃度を計測する
水分計のうち少なくとも１つを備えてもよい。この場合、制御装置８００は、計測された、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度のうち少なくとも１つの計測の結果に応じて、温度計が計測した温度と比較を行う基準温度を決定する。そして、制御装置８００は、温度計が計測した温度がこの基準温度を下回った時に、第１配管４２０を流れる水の流量に対する前記第２配管４４０を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。
上述したように、腐食速度は、温度の他にも、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度によって、変化することが知られている。このように、計測された、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度のうち少なくとも１つを考慮することで、より正確な腐食速度を推定できる。そして、排熱回収ボイラ１００は、より正確な腐食速度を考慮に入れて、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。
計測装置６００は、変形例４の温度計に加えて、伝熱管３２０の近傍の、硫黄酸化物濃度を計測するＳＯｘ分析計、塩化水素濃度を計測するHCl分析計及び水分濃度を計測する
水分計のうち少なくとも１つを備えてもよい。この場合、制御装置８００は、計測された、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度のうち少なくとも１つの計測の結果に応じて、温度計が計測した温度と比較を行う基準温度を決定する。そして、制御装置８００は、温度計が計測した温度がこの基準温度を下回った時に、第１配管４２０を流れる水の流量に対する前記第２配管４４０を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。
上述したように、腐食速度は、温度の他にも、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度によって、変化することが知られている。このように、計測された、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度のうち少なくとも１つを考慮することで、より正確な腐食速度を推定できる。そして、排熱回収ボイラ１００は、より正確な腐食速度を考慮に入れて、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。
（第７の変形例）
また、変形例６において、制御装置８００は、大塚の式を用いることで、硫黄酸化物濃度及び水分濃度から硫酸露点を予測し、硫酸露点を基準温度としてもよい。なお、大塚の式は、式（１）で示される。
ここで、
である。
大塚の式を用いることで、硫黄酸化物濃度及び水分濃度から硫酸露点が計算できることが知られている。これにより、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の近傍の温度が硫酸露点を下回ることを防止することができ、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。なお、伝熱管３２０の腐食をさらに抑止するために、制御装置８００は、硫酸露点の温度よりも高い温度を基準温度としてもよい。また、大塚の式は、一例であり、制御装置８００は、他の式を用いて、排ガス成分から、露点温度を予測してもよい。なお、排ガス成分には、硫黄酸化物、塩化水素、水分等が含まれる。
また、変形例６において、制御装置８００は、大塚の式を用いることで、硫黄酸化物濃度及び水分濃度から硫酸露点を予測し、硫酸露点を基準温度としてもよい。なお、大塚の式は、式（１）で示される。
ここで、
である。
大塚の式を用いることで、硫黄酸化物濃度及び水分濃度から硫酸露点が計算できることが知られている。これにより、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の近傍の温度が硫酸露点を下回ることを防止することができ、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。なお、伝熱管３２０の腐食をさらに抑止するために、制御装置８００は、硫酸露点の温度よりも高い温度を基準温度としてもよい。また、大塚の式は、一例であり、制御装置８００は、他の式を用いて、排ガス成分から、露点温度を予測してもよい。なお、排ガス成分には、硫黄酸化物、塩化水素、水分等が含まれる。
（第８の変形例）
計測装置６００は、伝熱管３２０の近傍の、硫黄酸化物濃度を計測するＳＯｘ分析計、塩化水素濃度を計測するHCl分析計及び水分濃度を計測する水分計のうち少なくとも１つを備える場合に、変形例４の温度計を備えなくてもよい。この場合、制御装置８００は、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度のうち少なくとも１つの計測の結果が、所定の値を上回った時又は下回った時に、第１配管４２０を流れる水の流量に対する前記第２配管４４０を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。
上述したように、排ガス成分から露点温度が予測できることが知られている。このため、ダクト１２０の内部の温度が、略一定である等の予測可能な場合には、排ガス成分から予測された露点温度と、ダクト１２０の内部の予測温度とを比較することができる。これにより、排熱回収ボイラ１００は、ダクト１２０の内部の予測温度が予測された露点温度を下回ることを防止することができ、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。つまり、計測装置６００が排ガス成分を計測することができれば、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。なお、計測装置６００の計測の結果と比較をする所定の値は任意に決定してよい。
計測装置６００は、伝熱管３２０の近傍の、硫黄酸化物濃度を計測するＳＯｘ分析計、塩化水素濃度を計測するHCl分析計及び水分濃度を計測する水分計のうち少なくとも１つを備える場合に、変形例４の温度計を備えなくてもよい。この場合、制御装置８００は、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度のうち少なくとも１つの計測の結果が、所定の値を上回った時又は下回った時に、第１配管４２０を流れる水の流量に対する前記第２配管４４０を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする。
上述したように、排ガス成分から露点温度が予測できることが知られている。このため、ダクト１２０の内部の温度が、略一定である等の予測可能な場合には、排ガス成分から予測された露点温度と、ダクト１２０の内部の予測温度とを比較することができる。これにより、排熱回収ボイラ１００は、ダクト１２０の内部の予測温度が予測された露点温度を下回ることを防止することができ、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。つまり、計測装置６００が排ガス成分を計測することができれば、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。なお、計測装置６００の計測の結果と比較をする所定の値は任意に決定してよい。
（第９の変形例）
また、変形例８の場合において、制御装置８００は、排ガス成分から予測された露点温度よりも伝熱管３２０に供給される水の温度が高くなるように、第１配管４２０を流れる水の流量に対する前記第２配管４４０を流れる水の流量の比率を増加させる制御をしてもよい。
これにより、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の内部を流れる水の温度を露点温度よりも高い温度とすることができる。また、伝熱管３２０と接触する排ガスの温度は、排ガスから伝熱管３２０の内部を流れる水によって熱回収がされるため、伝熱管３２０の内部を流れる水の温度よりも高い。つまり、伝熱管３２０の内部を流れる水の温度及び伝熱管３２０と接触する排ガスの温度は、共に露点温度よりも高くなり、伝熱管３２０の表面の温度は、当然に露点温度よりも高い温度となる。このため、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。
また、変形例８の場合において、制御装置８００は、排ガス成分から予測された露点温度よりも伝熱管３２０に供給される水の温度が高くなるように、第１配管４２０を流れる水の流量に対する前記第２配管４４０を流れる水の流量の比率を増加させる制御をしてもよい。
これにより、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の内部を流れる水の温度を露点温度よりも高い温度とすることができる。また、伝熱管３２０と接触する排ガスの温度は、排ガスから伝熱管３２０の内部を流れる水によって熱回収がされるため、伝熱管３２０の内部を流れる水の温度よりも高い。つまり、伝熱管３２０の内部を流れる水の温度及び伝熱管３２０と接触する排ガスの温度は、共に露点温度よりも高くなり、伝熱管３２０の表面の温度は、当然に露点温度よりも高い温度となる。このため、排熱回収ボイラ１００は、伝熱管３２０の腐食を抑止することができる。
（第１０の変形例）
本実施形態では、水量調整バルブ５００は第１バルブ５２０と第２バルブ５４０とを有していた。しかし、水量調整バルブ５００は、第１バルブ５２０又は第２バルブ５４０の一方を有していなくてもよい。水量調整バルブ５００が、第１バルブ５２０又は第２バルブ５４０の一方しか備えていなくても、第１配管４２０と第２配管４４０を流れる水の流量の比率を調整することが可能だからである。そして、排熱回収ボイラ１００は、この流量の比率を調整することができれば、伝熱管３２０に供給する水の温度を調整することができるからである。また、水量調整バルブ５００は、第１配管４２０又は第２配管４４０のいずれかに水を流す三方弁を備えていてもよい。同様に、三方弁は、第１配管４２０と第２配管４４０を流れる水の流量の比率を調整することが可能だからである。水量調整バルブ５００が第１配管４２０を流れる水の流量と第２配管４４０を流れる水の流量との比率を調整することができれば、水量調整バルブ５００はいかなる構成であってもよい。
本実施形態では、水量調整バルブ５００は第１バルブ５２０と第２バルブ５４０とを有していた。しかし、水量調整バルブ５００は、第１バルブ５２０又は第２バルブ５４０の一方を有していなくてもよい。水量調整バルブ５００が、第１バルブ５２０又は第２バルブ５４０の一方しか備えていなくても、第１配管４２０と第２配管４４０を流れる水の流量の比率を調整することが可能だからである。そして、排熱回収ボイラ１００は、この流量の比率を調整することができれば、伝熱管３２０に供給する水の温度を調整することができるからである。また、水量調整バルブ５００は、第１配管４２０又は第２配管４４０のいずれかに水を流す三方弁を備えていてもよい。同様に、三方弁は、第１配管４２０と第２配管４４０を流れる水の流量の比率を調整することが可能だからである。水量調整バルブ５００が第１配管４２０を流れる水の流量と第２配管４４０を流れる水の流量との比率を調整することができれば、水量調整バルブ５００はいかなる構成であってもよい。
１００：排熱回収ボイラ
１２０：ダクト
１４０：過熱器
１６０：汽水胴
３００：エコノマイザ
３２０：伝熱管
３２２：水入口
３２４：水出口
４００：水供給配管
４２０：第１配管
４４０：第２配管
４６２：分流部
４６４：合流部
５００：水量調整バルブ
５２０：第１バルブ
５４０：第２バルブ
６００：計測装置
６２０：プローブ
６２４：プローブ温度調整機構
７００：水温計
８００：制御装置
９００：給水部
１２０：ダクト
１４０：過熱器
１６０：汽水胴
３００：エコノマイザ
３２０：伝熱管
３２２：水入口
３２４：水出口
４００：水供給配管
４２０：第１配管
４４０：第２配管
４６２：分流部
４６４：合流部
５００：水量調整バルブ
５２０：第１バルブ
５４０：第２バルブ
６００：計測装置
６２０：プローブ
６２４：プローブ温度調整機構
７００：水温計
８００：制御装置
９００：給水部
Claims (11)
- 排ガスが流通する流路を有するダクトと、
水入口と水出口とを有し、前記ダクトの内部に配置された伝熱管と、
前記伝熱管の前記水入口と接続する水供給配管であって、分流部と、前記分流部よりも下流側に位置する合流部と、前記分流部から前記合流部までの間を形成する第１配管と、前記第１配管と前記分流部で枝分かれをして前記合流部で再び前記第１配管と合流する第２配管と、を有し、前記合流部を通過した水を前記伝熱管の前記水入口へ供給する、水供給配管と、
前記伝熱管の前記水出口と流体連通され、前記第２配管の少なくとも一部が内部に配置されているタンクと、
前記第１配管を流れる水の流量と前記第２配管を流れる水の流量との比率を調整する水量調整バルブと、
前記ダクトの内部の腐食速度、温度及び排ガス成分のうち少なくとも１つを計測する計測装置と、
前記計測装置の計測の結果に応じて、前記水量調整バルブを調整する、制御をする制御装置と、
を備え、
前記第２配管が、前記タンクの内部で水又は水蒸気によって加熱されて前記第１配管よりも高温となるように構成され、
前記制御装置は、前記第１配管を流れる水の流量と、前記第２配管を流れる水の流量との比率を調整し、前記伝熱管に供給される水の温度を変化させるように構成されている、
排熱回収ボイラ。 - 請求項１に記載の排熱回収ボイラにおいて、
前記タンクは、水と水蒸気とを分離する汽水胴である、
排熱回収ボイラ。 - 請求項１又は請求項２に記載の排熱回収ボイラにおいて、
前記第２配管の少なくとも一部が前記タンクの水が溜まる部分に配置されている、
排熱回収ボイラ。 - 請求項１から３のいずれか１項に記載の排熱回収ボイラにおいて、
前記水供給配管の前記合流部と前記伝熱管の前記水入口との間の水温を計測する水温計を、さらに備え、
前記制御装置は、前記水温計の計測の結果に応じて、前記水量調整バルブを調整、制御する、
排熱回収ボイラ。 - 請求項１から４のいずれか１項に記載の排熱回収ボイラにおいて、
前記計測装置は、電極面を前記ダクトの内部に露出する電極部材を備えた腐食センサと、前記電極部材の温度を調整するプローブ温度調整機構と、を有する腐食モニタリング用プローブを備え、
前記制御装置は、前記腐食モニタリング用プローブの前記プローブ温度調整機構を制御することで、前記腐食モニタリング用プローブに複数の異なる温度における腐食速度を計測させ、前記複数の異なる温度における腐食速度の計測の結果から、腐食速度が許容値よりも低くなるような前記伝熱管に供給する水の温度を決定し、前記伝熱管に供給する水の温度を決定した温度に調整、制御する、
排熱回収ボイラ。 - 請求項１から５のいずれか１項に記載の排熱回収ボイラにおいて、
前記計測装置は、前記ダクトの内部に露出する電極部材を備え、腐食速度を計測できる、腐食センサを有し、
前記制御装置は、前記腐食センサが計測した腐食速度が許容値を超えた時に、前記第１配管を流れる水の流量に対する前記第２配管を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする、
排熱回収ボイラ。 - 請求項１から６のいずれか１項に記載の排熱回収ボイラにおいて、
前記計測装置は、伝熱管近傍の温度を計測する温度計を有し、
前記制御装置は、前記温度計が計測した伝熱管近傍の温度が所定の基準温度を下回った時に、前記第１配管を流れる水の流量に対する前記第２配管を流れる水の流量の比率を増加させる制御をする、
排熱回収ボイラ。 - 請求項７に記載の排熱回収ボイラにおいて、
前記計測装置は、前記ダクトの内部の、排ガス成分である硫黄酸化物濃度を計測するＳＯｘ分析計、塩化水素濃度を計測するHCl分析計及び水分濃度を計測する水分計、のうち少なくとも１つを備え、
前記制御装置は、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度及び水分濃度のうち少なくとも１つの計測の結果に応じて、露点温度を予測し、前記基準温度を決定する、
排熱回収ボイラ。 - 請求項１から８のいずれか１項に記載の排熱回収ボイラにおいて、
前記水量調整バルブは、前記第１配管に取付けられ前記第１配管を流れる水の流量を調整する第１バルブと、前記第２配管に取付けられ前記第２配管を流れる水の流量を調整する第２バルブと、を有する、
排熱回収ボイラ。 - 排ガスが流通する流路を有するダクトと、
水入口と水出口とを有し、前記ダクトの内部に配置された伝熱管と、
前記伝熱管の前記水入口と接続する水供給配管であって、分流部と、前記分流部よりも下流側に位置する合流部と、前記分流部から前記合流部までの間を形成する第１配管と、前記第１配管と前記分流部で枝分かれをして前記合流部で再び前記第１配管と合流する第２配管と、を有し、前記合流部を通過した水を前記伝熱管の前記水入口へ供給する、水供給配管と、
前記水出口と接続され、前記第２配管の少なくとも一部が内部に配置されているタンクと、
を備える排熱回収ボイラを用いて、
前記ダクトの内部の腐食速度、温度及び排ガス成分のうち少なくとも１つを計測する計測工程と、
前記計測工程の計測の結果に応じて、前記伝熱管に供給する水の温度を決定する温度決定工程と、
前記第２配管が、前記タンクの内部で水又は水蒸気によって加熱されて前記第１配管よりも高温となる工程と、
前記第１配管を流れる水の流量と前記第２配管を流れる水の流量との比率を調整し、前記伝熱管に供給される水の温度を変化させ、前記伝熱管の表面温度を前記温度決定工程で決定した温度に調整する温度調整工程と、
を有する、
排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法。 - 請求項１０に記載の排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法において、
前記計測工程は、前記ダクトの内部における複数の異なる温度における腐食速度を計測する工程を有し、
前記温度決定工程は、前記複数の異なる温度における腐食速度の計測の結果から、腐食速度が許容値よりも低い値となるような、前記伝熱管に供給する水の温度を決定する工程を有する、
排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019054621A JP7311990B2 (ja) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | 排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法 |
| CN202080022149.3A CN113614447A (zh) | 2019-03-22 | 2020-02-17 | 废热回收锅炉及废热回收锅炉的传热管的温度的控制方法 |
| PCT/JP2020/006049 WO2020195326A1 (ja) | 2019-03-22 | 2020-02-17 | 排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法 |
| SG11202110427PA SG11202110427PA (en) | 2019-03-22 | 2020-02-17 | Exhaust heat recovery boiler and method for controlling temperature of heat transfer pipe of exhaust heat recovery boiler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019054621A JP7311990B2 (ja) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | 排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020153628A JP2020153628A (ja) | 2020-09-24 |
| JP7311990B2 true JP7311990B2 (ja) | 2023-07-20 |
Family
ID=72558462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019054621A Active JP7311990B2 (ja) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | 排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7311990B2 (ja) |
| CN (1) | CN113614447A (ja) |
| SG (1) | SG11202110427PA (ja) |
| WO (1) | WO2020195326A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7137244B1 (ja) | 2021-03-24 | 2022-09-14 | 株式会社プランテック | 廃棄物処理設備の排熱回収システム及び排熱回収方法 |
| JP7392687B2 (ja) * | 2021-06-10 | 2023-12-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | ボイラ燃料の予熱装置及び予熱方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006258603A (ja) | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Ebara Corp | 露点腐食モニタリング用プローブおよびそれを用いた燃焼設備 |
| JP2017032166A (ja) | 2015-07-29 | 2017-02-09 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 排ガスの潜熱回収装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60140014A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排ガスエコノマイザにおける煤除去方法 |
| JP6632198B2 (ja) * | 2015-02-05 | 2020-01-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 熱交換器及び熱交換器の制御方法 |
| JP6552833B2 (ja) * | 2015-02-10 | 2019-07-31 | 三菱重工業株式会社 | ボイラ給水システム及びそれを備えたボイラ、ボイラ給水方法 |
| JP6053839B2 (ja) * | 2015-02-10 | 2016-12-27 | 三菱重工業株式会社 | ボイラ給水システム及びそれを備えたボイラ、並びにボイラ給水システムの制御方法 |
| CN107631287A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-01-26 | 苏州海陆重工股份有限公司 | 锅炉省煤器的给水装置 |
-
2019
- 2019-03-22 JP JP2019054621A patent/JP7311990B2/ja active Active
-
2020
- 2020-02-17 CN CN202080022149.3A patent/CN113614447A/zh active Pending
- 2020-02-17 WO PCT/JP2020/006049 patent/WO2020195326A1/ja active Application Filing
- 2020-02-17 SG SG11202110427PA patent/SG11202110427PA/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006258603A (ja) | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Ebara Corp | 露点腐食モニタリング用プローブおよびそれを用いた燃焼設備 |
| JP2017032166A (ja) | 2015-07-29 | 2017-02-09 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 排ガスの潜熱回収装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113614447A (zh) | 2021-11-05 |
| WO2020195326A1 (ja) | 2020-10-01 |
| JP2020153628A (ja) | 2020-09-24 |
| SG11202110427PA (en) | 2021-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7311990B2 (ja) | 排熱回収ボイラ及び排熱回収ボイラの伝熱管の温度の制御方法 | |
| CA2548211C (en) | Method and apparatus for controlling soot blowing using statistical process control | |
| KR101135168B1 (ko) | 열교환 증기 튜브의 크리프 및 감육 손상을 감시하기 위한 방법 및 시스템 | |
| KR102221878B1 (ko) | 배기 가스 처리 시스템 | |
| JP2006258603A (ja) | 露点腐食モニタリング用プローブおよびそれを用いた燃焼設備 | |
| CN102734783A (zh) | 一种电站超临界锅炉各级受热面监测数据参数的校验方法 | |
| JP5773708B2 (ja) | 熱交換器及び熱交換器の余寿命推定方法 | |
| JP2012215335A5 (ja) | ||
| JP3836659B2 (ja) | 燃焼機器 | |
| JP6598003B2 (ja) | 給湯装置 | |
| JP6504525B2 (ja) | 過熱装置 | |
| JP5980630B2 (ja) | 蒸気過熱システム | |
| JP4301746B2 (ja) | 排熱回収装置 | |
| JP2006258601A (ja) | 露点腐食モニタリング用プローブおよび露点腐食モニタリング方法 | |
| JP2006258602A (ja) | 露点腐食モニタリング用プローブ | |
| JP4494817B2 (ja) | 超臨界圧ボイラの運転方法 | |
| JP2008039224A (ja) | 定圧貫流ボイラ構成とその運用方法 | |
| WO2020230373A1 (ja) | 腐食管理システム、水処理装置、及び発電プラント、並びに腐食管理方法、並びに腐食管理プログラム | |
| JP2000111171A (ja) | 給湯器 | |
| JP2011094901A (ja) | ガスガスヒータ及びガスガスヒータの制御方法 | |
| JP4405640B2 (ja) | ドレン回収ボイラにおけるブロー率算出方法及びブロー制御装置 | |
| JP6707058B2 (ja) | 廃熱ボイラ、廃熱回収システム、及び廃熱回収方法 | |
| KR100544237B1 (ko) | 화력발전용 보일러의 화울링 측정장치 | |
| JP2022175908A (ja) | 伝熱管監視システム | |
| JP2009204224A (ja) | 火炉併設ボイラ設備の灰付着防止方法及び火炉併設ボイラ設備 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190401 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220106 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221227 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230222 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230314 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230704 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230707 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7311990 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |