JP7483203B2

JP7483203B2 - 空気予熱器の洗浄方法

Info

Publication number: JP7483203B2
Application number: JP2020036900A
Authority: JP
Inventors: 昭治中野
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2024-05-15
Anticipated expiration: 2040-03-04
Also published as: JP2021139539A

Description

本発明は、ボイラ排ガスの余熱を利用して燃焼用空気を予熱する空気予熱器の洗浄方法に関する。

発電所のボイラ設備は、燃焼効率を高めるための空気予熱器（ＡＨ：エアヒーター）を備えている。空気予熱器は、ボイラ排ガスの余熱を利用して燃焼用空気を予熱する熱交換装置であり、発電所では回転再生式の空気予熱器が多く用いられる。回転再生式空気予熱器は、蓄熱体であるエレメントを回転させ、ボイラ排ガスの余熱を利用してエレメントを加熱し、加熱したエレメントに燃焼用空気を流通させることで燃焼用空気を予熱する。

ボイラ排ガスには、燃料中の灰分、未燃分、ＳＯ_３等が含まれ、これがエレメントに付着するため洗浄し、この付着物を除去する必要が生じる。発電所では、通常、発電設備の定期点検時にエレメントの洗浄が行われる。エレメントの洗浄は、薬剤を含む洗浄水を高温側・低温側に交互に複数回注水し、その後に無薬注水洗することが一般的である。

空気予熱器のエレメントの洗浄については、付着物の性状を解析し、それに応じた洗浄方法も提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の方法は、空気予熱器に付着している付着物を解析し、バインダーがアルミニウムミョウバンであることを見出し、１５℃以上１００℃以下の温水で洗浄する方法である。

特開２００９－１６８３５７号公報

空気予熱器の洗浄を行うと洗浄排水が発生するためこの排水の処理が必要となる。発電所に設置される空気予熱器の洗浄に伴い発生する排水量は、薬注水洗に伴うものだけで１５００～２０００ｔｏｎであり非常に多い。発電所の発電設備の定期点検時には空気予熱器の洗浄排水の他に、他の設備・装置からも排水が発生するため排水処理が課題の１つとなっている。

空気予熱器の洗浄に関しては、これまでに腐食を防ぐための薬剤、洗浄性能に優れる薬剤及び洗浄方法、さらには洗浄装置に関して多くの提案がなされているが、洗浄に伴い発生する排水については特に考慮はなされていない。また空気予熱器の洗浄方法は、空気予熱器の運転期間、運転方法、さらには発電設備の運転状態等に応じた洗浄方法を採用することが好ましいが、この点に関してもこれまでに十分な検討は行われていない。

本発明の目的は、発電設備の状況に応じ発電設備に好適な空気予熱器の洗浄方法を提供することである。

本発明は、第１洗浄方法又は第２洗浄方法のいずれか１方が択一的に選択され実行される空気予熱器の洗浄方法であって、前記第１洗浄方法は、薬注水洗工程、前記薬注水洗工程に引き続き実施される無薬注水洗工程、及び前記無薬注水洗工程完了後に実施される乾燥工程を備え、前記無薬注水洗工程は、洗浄排水のpHが５．０以上となった時点で完了し、前記第２洗浄方法は、無薬注水洗工程、及び前記無薬注水洗工程完了後に実施される乾燥工程を備え、前記無薬注水洗工程は、予め設定された洗浄時間・洗浄回数が実行された時点で完了し、前記第１洗浄方法及び前記第２洗浄方法の前記乾燥工程は、押込通風機から送られる燃焼用空気を加熱器で加熱し、この乾燥用空気を空気予熱器に送ることで行われることを特徴とする空気予熱器の洗浄方法である。

本発明の空気予熱器の洗浄方法において、前記第２洗浄方法は、前記空気予熱器を備える発電設備の保管工事時に選択されることを特徴とする。

本発明の空気予熱器の洗浄方法において、前記空気予熱器が、回転再生式空気予熱器であることを特徴とする。

本発明によれば、発電設備の状況に応じ発電設備に好適な空気予熱器の洗浄方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態の空気予熱器の洗浄手順を示すフローチャートである。本発明の第１実施形態の空気予熱器の洗浄方法を適用する空気予熱器１の構造を説明するための図である。

図１は、本発明の第１実施形態の空気予熱器の洗浄手順を示すフローチャートである。本発明の第１実施形態の空気予熱器の洗浄手順の説明に先立ち、図２を用いて、第１実施形態の空気予熱器の洗浄方法を適用する空気予熱器１の構造を説明する。

図２（Ａ）は、発電設備の通風系統の概念図である。空気予熱器（ＡＨ：エアヒーター）１は、押込通風機（ＦＤＦ）１０３を介して送られる燃焼用空気を、ボイラ１０１から排出される燃焼ガスの余熱を利用して予熱する装置である。

空気系統には、押込通風機（ＦＤＦ）１０３と空気予熱器（ＡＨ）１との間に水蒸気式空気加熱器（ＳＡＨ）１０５が設置されている。排ガス系統には、ボイラ１０１と空気予熱器（ＡＨ）１との間に脱硝装置１０７が設置され、空気予熱器（ＡＨ）１の下流側に脱硝通風機（ＤＮＦ）１０９、電気集塵機（ＥＰ）１１１が設置されている。このほか発電設備の通風系統には、ガス再循環通風機（ＧＲＦ）１１３、ガス混合通風機（ＧＭＦ）１１５が含まれる。

図２（Ｂ）に示すように空気予熱器（ＡＨ）１は、ガスが流通可能な蓄熱体であるエレメント９を充填した複数のバケット１１を円形に配置し形成されるロータ３を有し、ロータ３は、ロータ３を覆うように設けられたロータハウジング１３内に収納されている。ロータ３は、中心部にロータ３を回転させるためのロータ軸１５を有し、ロータ駆動装置３１を介して所定の速度で回転する。

ロータ３の前面側にはロータ３の断面を上下に２分するように、ロータ３と所定の間隔を有する状態で低温側セクタープレート２１が、同様に背面側にはロータ３の断面を上下に２分するように、ロータ３と所定の間隔を有する状態で高温側セクタープレート２３が、ロータハウジング１３に固定されている。ロータハウジング１３の前面部は、低温側コネクチングダクト２５と接続し、背面部は、高温側コネクチングダクト２７と接続する。これらによりロータ３を上下に２分割する２つのガス流路２８、２９が形成される。

上側のガス流路２８にはボイラ１０１から排出される燃焼ガスがロータ３の背面部側からロータ３の前面部側に流通する。一方、下側のガス流路２９にはボイラ１０１へ送る燃焼用空気がロータ３の前面部側からロータ３の背面部側に流通する。燃焼ガスで加熱されたエレメント９は、ロータ３の回転に伴い下方で燃焼用空気と接触し、燃焼用空気を加熱する。このような空気予熱器（ＡＨ）１では、ロータ３の前面部側が背面部側に比較して温度が低いためロータ３の前面部側が低温側、ロータ３の背面部側が高温側となる。

次に、図１及び図２を用いて本発明の第１実施形態の空気予熱器の洗浄方法を説明する。本発明の第１実施形態の空気予熱器の洗浄方法は、第１洗浄方法及び第２洗浄方法を含み、いずれか一方が択一的に選択され実施される。本実施形態では、空気予熱器（ＡＨ）１の洗浄が、当該空気予熱器（ＡＨ）１を有する発電設備の保管工事に伴うものであれば、第２洗浄方法が選択実行され、当該空気予熱器（ＡＨ）１を有する発電設備の保管工事に伴うものでなければ第１洗浄方法が選択実行される（ステップＳ１）。

空気予熱器（ＡＨ）１は、エレメント９に燃料中の灰分、未燃分、ＳＯ_３等が付着・蓄積し、エレメント９に詰まりが発生するとドラフト差圧が上昇する。第１洗浄方法は、このようなエレメント９の詰まりによるドラフト差圧の上昇を予防すべくなされるものであり、主に発電設備の定期点検時に実施される。

第１洗浄方法は、薬剤を使用した薬注水洗工程（ステップＳ２）と薬剤を含まない水を使用した無薬注水洗工程（ステップＳ３）とを含む。

ステップＳ２の薬注水洗工程では、薬剤を含む水（薬注洗浄水）を用いてエレメント９を洗浄する。薬注水洗は、空気予熱器（ＡＨ）１に設置されている洗浄ノズル（図示を省略）から薬注洗浄水を噴射することで行う。

薬注水洗工程で使用する薬注洗浄水は、特に限定されるものではなく従来から空気予熱器（ＡＨ）１のエレメント９の洗浄に使用されているものを使用することができる。エレメント９の付着物には、ＳＯ_３等が含まるためエレメント９は強酸状態にある。よって従来より薬注洗浄水にはアルカリ性の洗浄水がよく使用されている。薬注洗浄水としては、アルカリ金属の炭酸水素塩及びキレート化合物を含む洗浄水、酸腐食抑制剤を含む薬注洗浄水が挙げられる。

薬注洗浄水の温度も特に限定されるものではなく、従来から空気予熱器（ＡＨ）１のエレメント９の洗浄で実施されている温度とすることができる。薬注洗浄水の温度を例示すれば１５～１００℃、好ましくは４０℃～１００℃である。薬注水洗工程の洗浄時間も特に限定されるものではないが、火力発電所で使用される空気予熱器であれば、高温側／低温側をそれぞれ交互に２回程度、時間にして高温側／低温側をそれぞれ２時間程度薬注水洗すればよい。

ステップＳ３の無薬注水洗工程では、薬剤を含まない水（無薬注洗浄水）を用いて、薬注水洗工程後のエレメメント９を洗浄する。無薬注水洗は、空気予熱器（ＡＨ）１に設置されている洗浄ノズル（図示を省略）から無薬注洗浄水を噴射することで行う。無薬注水洗工程の終点は、洗浄排水のpHが５．０以上となった時点である（ステップＳ４）。

無薬注洗浄水の温度も特に限定されるものではなく、４０℃～１００℃の温水を好適に使用することができる。無薬注水洗工程の終点は、洗浄排水のpHが５．０以上となった時点であるが、火力発電所で使用される空気予熱器であれば、高温側／低温側をそれぞれ交互に３回程度、時間にして高温側／低温側をそれぞれ３時間程度無薬注水洗すればよい。

ステップＳ２の薬注水洗工程及びステップＳ３、ステップＳ４の無薬注水洗工程を実施した後、空気予熱器（ＡＨ）１を放置しておくことは好ましくない。洗浄操作で除去しきれなかった付着物、さらには残存する洗浄水により、エレメント９が腐食する恐れがある。このため無薬注水洗工程後には、空気予熱器（ＡＨ）１を乾燥させることが重要である。本実施形態では、無薬注水洗工程完了後、乾燥操作（ステップＳ６，ステップＳ７）を実施する。この乾燥操作は、無薬注水洗完了後直ちに行うのがよい。

空気予熱器（ＡＨ）１の乾燥操作は、空気予熱器（ＡＨ）１を起動した状態で、水蒸気式空気加熱器（ＳＡＨ）１０５を介して押込通風機（ＦＤＦ）１０３から送られる燃焼用空気を加熱し、この乾燥用空気を空気予熱器（ＡＨ）１に送ることで実施できる。乾燥用空気の温度は１００℃以上とする。火力発電所で使用される空気予熱器（ＡＨ）１の場合、空気予熱器（ＡＨ）１の入口温度が１００℃以上に達し、さらに１０時間経過すれば乾燥が終了したと判断できる（ステップＳ７）。

第２洗浄方法は、エレメント９の表面上の付着物の除去を主目的としてなされるものでり、発電設備の保管工事に伴い実施される。第２洗浄方法は、第１洗浄方法と異なり、エレメント９の詰まりによるドラフト差圧の上昇を予防すべくなされるものではないため洗浄工程は、水を使用した無薬注水洗工程（ステップＳ５）である。

無薬注水洗工程（ステップＳ５）の操作は、第１洗浄方法の無薬注水洗工程（ステップＳ３）と基本的に同じである。第２洗浄方法は、エレメント９の表面上の付着物の除去を主目的とし実施されるものであり、予め設定された洗浄時間・洗浄回数が実行された時点で完了する。この洗浄時間・洗浄回数は、過去の洗浄実績、洗浄結果に基づき決定すればよい。火力発電所で使用される空気予熱器（ＡＨ）１であれば、高温側／低温側をそれぞれ交互に２回程度、時間にして高温側／低温側をそれぞれ２時間程度無薬注水洗すればよい。

第２洗浄方法においても無薬注水洗工程を実施した後、空気予熱器（ＡＨ）１を放置しておくことは好ましくない。第２洗浄方法は、薬注水洗工程を備えていないため第１洗浄方法以上に洗浄操作で除去しきれなかった付着物、さらには残存する洗浄水により、エレメント９が腐食する恐れがある。このため第２洗浄方法においても無薬注水洗工程後に、空気予熱器（ＡＨ）１を乾燥させることが重要であり、本実施形態では、無薬注水洗工程完了後、乾燥操作（ステップＳ６，ステップＳ７）を実施する。この乾燥操作は、無薬注水洗工程完了後直ちに行うのがよい。乾燥操作は、第１洗浄方法で説明した通りである。

本発明に係る空気予熱器の洗浄方法は、上記実施形態で説明の通り、洗浄要領の異なる２つの洗浄方法を備えるので、空気予熱器が設置されている発電設備の状況に応じ、発電設備に好適な洗浄方法を選択、実施することができる。

本発明に係る空気予熱器の洗浄方法は、洗浄工程の後に乾燥工程を備えるので空気予熱器の腐食を防ぐことができる。特に、エレメントの表面上の付着物の除去を主目的としてなされる第２洗浄方法においては、乾燥を行うことの意義は大きい。さらに空気予熱器の洗浄工程後に行う乾燥操作は、空気予熱器に接続する水蒸気式空気加熱器（ＳＡＨ）、押込通風機（ＦＤＦ）等を用いて行うことができるため容易に実施できる。

従来、空気予熱器の洗浄は、発電設備の状況に関わらず一律に薬注水洗及び薬注水洗後に無薬注水洗が実施されていた。このため発電設備の保管工事の際に、薬注水洗に伴う大量の排水が発生し、これの処理が課題となっていた。これに対して本発明に係る空気予熱器の洗浄方法では、発電設備の保管工事の際には無薬注水洗のみを実施する第２洗浄方法を選択することができるので、排水処理の問題が生じない。

実働している火力発電所において、本発明に係る空気予熱器の洗浄方法を採用することで、実績ベースで発電設備の保管工事の際に薬注水洗に伴う洗浄排水を約１６００ｔｏｎを削減し、さらに約７時間の時間短縮が可能となった。排水発生量が低減したことで、発電設備の保管工事を計画通り進めることができた。

以上、第１実施形態の空気予熱器の洗浄方法により、本発明に係る空気予熱器の洗浄方法を説明したが、本発明に係る空気予熱器の洗浄方法は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、空気予熱器にエレメントを装着した状態で洗浄・乾燥を行っているが、空気予熱器からエレメントを取外し、洗浄・乾燥を行ってもよい。また本発明に係る空気予熱器の洗浄方法を適用可能な空気予熱器の型式は特に問われず、縦型、横型、回転式、固定式など種々の型式の空気予熱器に適用することができる。

図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。

１空気予熱器（ＡＨ）
９エレメント
１０１ボイラ
１０３押込通風機（ＦＤＦ）
１０５水蒸気式空気加熱器（ＳＡＨ）

Claims

第１洗浄方法又は第２洗浄方法のいずれか１方が択一的に選択され実行される空気予熱器の洗浄方法であって、
前記第１洗浄方法は、薬注水洗工程、前記薬注水洗工程に引き続き実施される無薬注水洗工程、及び前記無薬注水洗工程完了後に実施される乾燥工程を備え、前記無薬注水洗工程は、洗浄排水のpHが５．０以上となった時点で完了し、
前記第２洗浄方法は、無薬注水洗工程、及び前記無薬注水洗工程完了後に実施される乾燥工程を備え、前記無薬注水洗工程は、予め設定された洗浄時間・洗浄回数が実行された時点で完了し、
前記第１洗浄方法及び前記第２洗浄方法の前記乾燥工程は、押込通風機から送られる燃焼用空気を加熱器で加熱し、この乾燥用空気を空気予熱器に送ることで行われることを特徴とする空気予熱器の洗浄方法。
前記第２洗浄方法は、前記空気予熱器を備える発電設備の保管工事時に選択されることを特徴とする請求項１に記載の空気予熱器の洗浄方法。
前記空気予熱器が、回転再生式空気予熱器であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気予熱器の洗浄方法。