JP7314755B2 - 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、特に汽水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄する方法に関する。

火力発電ボイラの一例を図３に示す。また、該ボイラの給水系統図を図２に示す。

このボイラは、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、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が設けられる。

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ることもある。

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、高圧給水加熱器１ｈ（図２）及び給水弁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１２ａまたはノーズ壁管寄せ１０５Ｂ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、連絡管４４を介して天井壁入口管寄せ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飽和蒸気になる。

天井壁出口管寄せ１０８に集まった飽和蒸気は、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、さらにケージ壁（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、またはケージ壁（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に集まった飽和蒸気は、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（このボイラでは最終過熱器）６０を順に経て過熱された後、主蒸気管６１及び主塞止弁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及びそれよりも火炉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、化学洗浄範囲となる火炉蒸発管内の運転中に使用していた缶水は全てブローし、既存の耐圧部の点検孔等を切断した後、そこに仮設弁と仮設配管を溶接２６Ｗにより接続し、他の化学洗浄用配管や機器類と接続する。例えば、図２に示すように、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と、弁１ｂを有した仮設配管１ｃと、弁２６ｂを有した純水供給管２６ａを設ける。仮設配管２６は、給水配管１のうち給水弁１ａよりも節炭器２側に接続されている。

仮設弁及び仮設配管の接続（溶接）に先立って、ボイラ火炉蒸発管内の運転中に使用していた缶水を全てブローするのは、ボイラ缶水を全ブローせずに耐圧部を切断すると、缶水が流出し溶接作業ができないためである。また耐圧部に弁があっても、定期検査の点検実施事項が多大であるため、ボイラ内の缶水を全ブローしておく事で予想外の水流出事故を防止することも目的でもある。

上記のようにして仮設弁及び配管等を設置した後、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）から化学洗浄液を供給可能とする。化学洗浄液としては、クエン酸やグリコール酸を主剤とした有機酸水溶液が用いられている。

また、このような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、洗浄時の液温が８０～９８℃程度と高温であり、過熱器側へ洗浄薬液成分を含んだベーパーや飛沫が流入することを防止する必要があるところから、過熱器（非洗浄部）及び主蒸気管にヒドラジンやアンモニアを添加した純水（イオン交換水）を水張りし、その後、汽水分離器及び火炉側を薬液洗浄する。

具体的には、主塞止弁６２よりも上流側の主蒸気管６１のドレン管に、ポンプ６４ａ（図２）及び弁６３を有した、水張り用の仮設供給管６４を接続する。次いで、仮設ポンプ６４ａにより主蒸気管６１→最終過熱器６０→２次過熱器５０→１次過熱器４０を通り、洗浄部との境界線である汽水分離器２０まで水張りを行う。

なお、このように過熱器及び主蒸気管に水張りを行う場合、主蒸気管の管材温度や主塞止弁の温度が２００℃以下、特に１００℃以下となるまで降温させてから水張りを行う。この理由は、管材温度が２００℃超のときに水張りを行うと、管材と水蒸気酸化スケールの熱収縮率の違いにより水蒸気酸化スケールが剥離し、後日のボイラ立上げ以降に蒸気系下流にあるタービンを摩耗させたり、高温の主塞止弁が急冷され材料に悪影響が生じる恐れがあるからである。

蒸気の過熱器側への水張りを行った後、弁１ａ，２３，２５及び仮設の弁１ｂ，２６ｂを閉とした状態で、汽水分離器２０に洗浄薬液（有機酸溶液）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、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１２ａ又は１０５Ｂ、管寄せ１３を介して汽水分離器２０に循環され、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。

所定時間この化学洗浄を継続した後、主蒸気管６１に供給管６４からポンプ６４ａを介して洗浄水（純水）を供給し、過熱器管６０、５０、４０、壁管３３、天井壁３０を介して洗浄水を汽水分離器２０に逆流させて蒸気系統を水洗する。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。

系内に残留していた洗浄薬液の押出しが終了した後は、防錆及びブローを行った後、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。

特開２０１５－２３０１５０号公報

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、主蒸気管や主塞止弁の温度が２００℃以下、特に１００℃以下に冷却するまで数日程度待機する必要があるため、洗浄工期が長くなっていた。

本発明は、ボイラの汽水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄する場合の工期を従来よりも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加熱する天井壁と、該天井壁からの蒸気を過熱する過熱器と、汽水分離器からの水を前記給水管に循環させる循環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、該過熱器には水を注入せずに該天井壁に水を注入することにより該過熱器の気相と汽水分離器とを分離し、汽水分離器及びそれよりも火炉側に洗浄薬液を循環させることを特徴とするものである。

本発明の一態様では、前記天井壁に水を注入するのに先立って前記火炉に火炉通風機によって通風して該天井壁を降温させる。

本発明の一態様では、前記洗浄薬液を循環させた後、前記汽水分離器、節炭器及び火炉壁管内の洗浄薬液を水で洗い流し、次いで該汽水分離器を水で満たし、その後、該汽水分離器内の水を該天井壁に流出させる。

本発明のボイラの化学洗浄方法では、過熱器には水を注入せずに天井壁に水を注入することにより過熱器の気相と汽水分離器とを分離した後、汽水分離器及びそれよりも火炉側に洗浄薬液を循環させて気水分離器及びそれよりも火炉側を化学洗浄するので、主蒸気管や主塞止弁の温度が２００℃以下、特に１００℃以下に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。

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。 従来例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。 ボイラの模式的な断面図である。

以下、図１を参照して実施の形態について説明する。

このボイラの汽水分離器２０及びそれよりも火炉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、ボイラ火炉通風機を起動させてボイラ炉内に通風し、天井壁３０の温度を好ましくは１２０℃以下、特に８０℃以下まで降温させる。次いで、天井壁３０に対し、水を給排するための仮設配管７０の一端側を溶接により接続する。仮設配管７０の他端は２本に分岐しており、一方は仮設弁７１及び仮設ポンプ７２を介して純水供給源（例えば純水タンク）に接続される。他方は、弁７３を介して排水タンクまで延在している。

また、天井壁３０とケージ壁３３とを結ぶ配管に仮設弁８１を有した仮設配管８２の一端を接続する。仮設配管８２の他端は排水タンクまで延在している。

なお、この実施の形態では、循環配管２２のうちドレンタンク２１と弁２３との間の部分に、予め耐圧バルブ２６Ａの一端側が接続されている。また、給水管１のうち、循環配管２２の接続部よりも節炭器２側（この実施の形態では節炭器２の近傍）に予め耐圧バルブ２６Ｂの一端側が接続されている。耐圧バルブ２６Ａ．２６Ｂは、化学洗浄を実施する以前の定期検査時に循環配管２２の耐圧部を切断して溶接により取り付けておくのが好ましい。

仮設配管２６を設置するときには、仮設配管２６の循環方向上流端を耐圧バルブ２６Ａの他端側に溶接により接続し、仮設配管２６の循環方向下流端を耐圧バルブ２６Ｂの他端側に溶接により接続する。

図１のその他の構成は図２と同一であり、同一符号は同一部分を示している。

上記のように各仮設配管２６，７０，８１等を設置した後、弁７１を開、弁７３を閉とし、ポンプ７２を起動して天井壁３０のみにアンモニア又はヒドラジン等を添加した純水を注入して略満水とする。天井壁３０は、前後の管寄せよりも低位となっているので、天井壁３０に略満水量の純水を注入したときに汽水分離器２０側やケージ壁３３側へ水が流れることはない。これにより、過熱器４０の気相部と汽水分離器２０とが分離（遮断）される。

その後、ポンプ７２を運転した状態で、弁７１から天井壁３０にアンモニア又はヒドラジン等を添加した純水を連続的に注入し、弁８１から連続的に排出し、天井壁３０の水質を確認する。

その後、仮設循環ポンプ２７を作動させ、純水を仮設配管２６、給水管１、節炭器２、火炉９の周壁管１０及び上部水冷壁管１２又はノーズ壁管１０５、管寄せ１２ａ又は１０５Ｂ、管寄せ１３を介して汽水分離器２０に循環し、その状態で洗浄薬液（有機酸溶液）を注入して給水管１、節炭器２、火炉９、の周壁管１０、上部水冷壁１２、ノーズ壁管１０５を介して汽水分離器２０までの化学洗浄を行う。

化学洗浄中に汽水分離器２０内で発生した酸液の揮発成分（ベーパー）は汽水分離器２０出口の連絡管４４を通じて天井壁３０に流入し、予め注入してある水に吸収される。

所定時間この化学洗浄を行った後、仮設循環ポンプ２７を停止する。次いで弁２８を閉とし、弁２６ｂ及び弁１ｂを開とする。
仮設循環ポンプ２７を作動させ、純水により給水管１、節炭器２、火炉９の周壁１０、上部水冷壁１２、ノーズ壁１０５、汽水分離器２０、汽水分離器ドレンタンク２１を介し、弁１ｂから洗浄液を排出し、純水で清浄に洗い流す。

次いで弁１ｂを閉とし、汽水分離器２０を水で略満水とした後、仮設循環ポンプ２７及び仮設ポンプ７２を停止し、弁７１を閉とした後、弁７３を開とし、天井壁３０内の水を配管７０を介してブローする。弁８１を開とした後、再度、仮設循環ポンプ２７を起動し、５００ｔ／ｈ以上の大流量で汽水分離器出口連絡管４４を介して天井壁３０へ流出し、配管７０及び配管８２を介して排水タンクへ流出する。この水によって、汽水分離器２０の出口配管（連絡管４４）の内面に付着した化学洗浄液の揮発成分を水とともに天井壁３０へ押し流す。

この時、１次過熱器４０以降に汚れた水洗水が流入することを防止するため、天井壁３０とケージ壁３３の保有水量を超えないように水洗流量と時間から水洗水量を設定する。

一例では５００ｔ／ｈで２２０秒の短時間で水洗が完了する。なお、小流量では汽水分離器２０出口配管が満水にならず、水洗効果は不十分である。

天井壁３０とケージ壁３３に滞留した水は各々のドレン管より自然ブローされる。

このように、このボイラ化学洗浄方法によると、主蒸気の主塞止弁６２の温度低下を待たずに汽水分離器２０及びそれよりも火炉側の化学洗浄を行うことが可能となり、ボイラの洗浄時間が著しく短縮される。

なお、この実施の形態によると、化学洗浄時には耐圧バルブ２６Ａ，２６Ｂに仮設配管を接続し、蒸発管や節炭器管などのボイラ缶水を全ブローすることなく化学洗浄用水に使用する。

こうすることにより、運転時に使用していた缶水を化学洗浄用水として使用することができ、全ブロー、仮設弁と配管の接続、及び新たな水張りに要する各時間が削減でき、ボイラの早期再稼働に寄与できる。

さらに、缶水の温度が運転中温度から放冷されて低下する過程で、化学洗浄に適した温度まで低下した時点で化学洗浄工程に移行する事で、時間効率に優れた化学洗浄工事が可能となる。

以上、本発明のボイラの化学洗浄方法について、図１に示す実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態のボイラに適用可能であることはいうまでもない。例えば、ノーズ壁管１０５はなくてもよいし、水冷壁下部周壁管１０は炉９内を略垂直状に火炉９下部から上方に伸びる形態であってもよい。

１ 給水管
２ 節炭器
９ 火炉
２０ 汽水分離器
２１ ドレンタンク
２２ 循環配管
２４ 再循環ポンプ
２６ 仮設配管
２６Ａ，２６Ｂ 耐圧バルブ
２６Ｗ 溶接
２７ 仮設再循環ポンプ
３０ 天井壁
３３ ケージ壁
４０，５０，６０ 過熱器
６１ 主蒸気管
６２ 主塞止弁
７０，８１ 仮設配管

Claims (2)

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加熱する天井壁と、該天井壁からの蒸気を過熱する過熱器と、汽水分離器からの水を前記給水管に循環させる循環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、
   該過熱器には水を注入せずに該天井壁に水を注入することにより該過熱器の気相と汽水分離器とを分離し、汽水分離器及びそれよりも火炉側に洗浄薬液を循環させるボイラの化学洗浄方法であって、
   前記洗浄薬液を循環させた後、前記汽水分離器、節炭器及び火炉壁管内の洗浄薬液を水で洗い流し、次いで該汽水分離器を水で満たし、その後、前記天井壁内の水を流出させて該汽水分離器内の水を該天井壁に流出させることを特徴とするボイラの化学洗浄方法。
2. 前記天井壁に水を注入するのに先立って前記火炉に火炉通風機によって通風して該天井壁を降温させることを特徴とする請求項１のボイラの化学洗浄方法。

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