JPH02223701A

JPH02223701A - 排熱回収ボイラ装置

Info

Publication number: JPH02223701A
Application number: JP4293689A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hashimoto; 昌幸橋本; Hide Amamiya; 雨宮　秀; Yasuhiro Suzuki; 泰宏鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1990-09-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、排熱回収ボイラ装置、とりわけボイラ内に
送られる給水の水質を好ましく管理する排熱回収ボイラ
装置に関する。

（従来の技術）近時、発電プラントは省資源の関係から一段と高い熱効
率が求められるようになっており、この高熱効率を満す
ものとしてガスタービン設備と蒸気タービン設備とを組
合せたコンバインドサイクル発電の出現をみており、実
機稼動に入っている。

この種発電の熱効率が高いのは、ガスタービンの排ガス
を蒸気発生の熱源として使用し、新たに蒸気発生用の燃
料を使用しないからであり、そのためにガスタービン設
備、蒸気タービン設備のほかに排熱回収ボイラ装置が加
えられている。

排熱回収ボイラ装置は、従来、第２図に示すような構成
のものが使用さハている。符号Ｂはボイラ部で、このボ
イラ部Ｂの内部には、排ガス１の流れに沿って上流側か
ら過熱器２、高圧蒸発器３゜高圧節炭器４、低圧節炭器
５および低圧節炭器６が次順に配されている。ボイラ部
Ｂの部外には低圧ドラム８と高圧ドラム１１とが備えら
れている。

低圧ドラム８は、その入口の一方を低圧節炭器６に、そ
の他方を低圧蒸発器５にそれぞれ結ばれ。

またその出口の一方を低圧循環ポンプ９を経て低圧蒸発
器５に、さらにその出口の他方を高圧給水ポンプ１０を
経て高圧節炭器５にそれぞれ結ばれている。

高圧ドラム１１は、その入口の一方を高圧節炭器４に、
その他方を高圧循環ポンプ１２を介装する高圧蒸発器３
にそれぞれ結ばれ、またその出口は過熱器２を経て図示
しない高圧タービンに接続されている。高圧ドラム１１
は、また上記構成機器に接続されるほかに、薬注ポンプ
１６を備えており、この薬注ポンプ１６はリン酸ナトリ
ウムを有する薬注タンク１５に結ばれている。

ボイラ部Ｂの給水入［）は、アンモニアを充填するタン
ク１３を備えており、このタンク１３からのアンモニア
はポンプ１４で圧送されて給水に加わり、低圧給水ポン
プ７を経て低圧節炭器６に送り出されている。

上記の構成において、低圧給水ポンプで圧送されて低圧
節炭器６に送り出される給水は、ここで排ガス１の熱が
加えられて昇温し、低圧ドラム８に入る。低圧ドラム８
に流入した給水の一部は、さらに低圧循環ポンプ９の圧
送力によって低圧蒸発器に導かれる。低圧蒸発器５内で
の給水は、排ガス１により加熱され、蒸気と水の二相流
となって低圧ドラム８に環流し、そのうち蒸気だけが取
り出されて５図示しない低圧タービンへと導かれる。

給水の大部分は高圧給水ポンプｌＯにより高圧節炭器４
に供給され、ここで排ガス１により更に加熱されて昇温
し、高圧ドラム１１に流入する。この高圧ドラム１１に
流入した給水は、更に高圧循環ポンプ１２によって高圧
蒸発器：３へ導かれる。高圧蒸発器３で給水は排ガス１
により加熱され、蒸気と水の二相流となって高圧ドラム
１１に環流し、そのうち蒸気だけが取り出されて、過熱
器２を経て、図示しない高圧タービンへと導かれる。

一方、各機器、配管の腐食を防止するために、給水には
アンモニアがタンク１３からポンプ１４によって低圧給
水ポンプ７の入口側注入される。また高圧ドラム１１に
は、リン酸ナトリウムが薬注タンク１５から薬注ポンプ
１６によって、直接注入される。

しかして、前述の如くプラント運転中は、低圧ドラムの
ρ１１は気液分配率の高いアンモニアによって水処理さ
れているものであるから、アンモニアは蒸気側に移行し
低圧トラム水のｐＨ低下が避けられなかった。

そこで、低圧ドラムに付設した低圧蒸発器伝熱管の腐食
を防止するため、極力給水ｐＨを高くして運転していた
。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、給水ｐＨの上昇には限度があった。

すなわち蒸気を凝縮させる復水器伝熱管が調合金製であ
り、蒸気中アンモニア濃度が高いと激しい腐食を生じる
。そのため、給水ｐＨは一般的な火力プラントと同じ９
．３〜９．５（［１標ｐＨ９．４）に管理されていた。

そのため、低圧ドラムにおいては腐食防止上十分なｐＨ
にはならなかった。

更に、低圧蒸発器の温度は１６０〜１７０°Ｃで腐食が
最大となる温度域であり、伝熱管内は蒸気と水の二相流
で乱流状態となり、また伝熱管は機械的強度は十分にあ
るが耐食性の低い炭素鋼製なので２伝熱管は二相流によ
る侵食・腐食を受ける可能性が高かった。

この発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、
排熱回収ボイラ運転中に、低圧ドラムにおいてアンモニ
アの気液分配率により、ドラム水のアンモニア濃度が低
下し、更に低圧蒸発器において給水が蒸気と水の二相流
となっても、伝熱管の腐食を防止できる排熱回収ボイラ
装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（発明を解決するための手段）この発明では、低圧ドラムにおいてアンモニア濃度の低
下、していはｐＨの低下があっても、低圧ドラムに接続
された低圧蒸発器の伝熱管の侵食・腐食を防止するため
に高圧ドラムのリン酸ナトリウムにより高ｐＨに維持さ
れたドラム水を低圧ドラム水に環流させ、アンモニアの
蒸気側への移行によるｐＨ低下を防止するようにしたも
のであり１次の様に構成される。

第１の構成は、ボイラ部内の排ガスの流れに沿って、過
熱器、高圧蒸発器、高圧節炭器、低圧蒸発器および低圧
節炭器が次順に配置され、ボイラ部外の低圧ドラムは、
その入口を低圧節炭器に、その出口の一方を高圧節炭器
に、その他方を低圧蒸発器にそれぞれ接続するとともに
、ボイラ部外の高圧ドラムは、その入口を高圧節炭器に
、その出口を高圧蒸発器にそれぞれ接続し、高圧ドラム
の蒸気は過熱器に送り出す排熱回収ボイラ装置において
、上記低圧ドラムと高圧ドラムとは、調節弁を介装する
連結管で互に結ぶものである。

第２の構成は、低圧ドラムと高圧ドラムとを互いに結ぶ
連結管に介装する調節弁は、低圧ドラム水のＰＨを検出
し、そのＰＨが予じめ定められた設定値を越えたとき、
その弁開信号を作り出す制御装置を備えたものである。

（作用）排熱回収ボイラ運転時には、低圧ドラム水のρ１１が測
定され、この値が低圧蒸発器の伝熱管の腐食防止上必要
なｐＨ９，４〜９．６（目標ｐＨ９．５）　　になるよ
うに、高圧ドラムと低圧ドラムの連結管に設けられた調
節弁の開度を調節する。

このため、高ＰＲの高圧ドラム水が低圧ドラムに環流し
、低圧ドラム水のｐＨを上昇させることが出来る。しか
も、高圧ドラム水は不揮発性のリン酸ナトリウムにより
処理されているため、蒸気側への移行もなくｐ）Ｉを維
持することができる。

（実施例）以下、第１図を参照にしてこの発明の好適な一実施例を
説明する。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示しており、排熱
回収ボイラ装置はボイラ部Ｂを有する。

ボイラ部内は、図示しないガスタービンからの排ガス１
の流れに沿って上流側から過熱器２、高圧蒸発器３、高
圧節炭器４、低圧蒸発器５および低圧節炭器６を次順に
配置している。ボイラ部Ｂの部外には（ｌ（圧ドラム８
および高圧ドラム１１が設置されており、それぞれ上記
節炭器４，６、蒸発器３．５が連結されている。また低
圧ドラム８と高圧トラム１１は高圧節炭器４を介して連
結されている。

しかして、給水は、低圧給水ポンプ７によりまず低圧節
炭器６へ供給されて１．ここで排ガス１により昇温し、
低圧ドラム８に流入する。この低圧ドラム８に流入した
給水の一部は、更に低圧循環ポンプ９によって低圧蒸発
器５へ導かれる。低圧蒸発器５内での給水は排ガスによ
り加熱され、蒸気と水の二相流となって低圧ドラム８に
還流し、そのうち蒸気だけが取り出されて、図示しない
低圧タービンへと導かれる。

給水の大部分は高圧給水ポンプ１０により高圧節炭器４
へ供給され、ここで排ガス１により更に加熱されて昇温
し、高圧ドラム１１に流入する。この高圧ドラム１１に
流入した給水は、更に高圧循環ポンプ１２によって高圧
蒸発器３へ導かれる。高圧蒸発器３で給水は徘ガス１に
より加熱され、蒸気と水の二相流となって高圧ドラム１
１に還流し、そのうち蒸気だけが取り出されて、過熱器
２を経て、図示しない高圧タービン１と導かれる。

一方、各機器、配管の腐食を防止するため、給水にはア
ンモニアがタンク１３からポンプ１４によって、低圧給
水ポンプ７の入口側に注入される。また高圧ドラム１１
には、リン酸ナトリウムが入った薬注タンク１５から薬
注ポンプ１６によって、直接注入される。

しかして、プラント運転中、給水は気液分配率の高いア
ンモニアによって処理されているものであるから、低圧
ドラム８に流入するとアンモニアは蒸気側に移行し、低
圧ドラム水のアンモニア濃度しいてはｐＨが低下する。

そこで、低圧ドラム８には、ドラム水のｐＨが９．４〜
９．６の一定の範囲になるように、ｐＨ制御装置２１を
設けている。このｐｌ！制御装置２１は比較回路２２お
よび演算部２３からなる。また、低圧ドラム８には高圧
ドラム１１と連通ずる連結管１７を設け、この連結管１
７に調節弁１８を配設する。さらに低圧ドラム８の降水
管１９にｐＨ計２０を付設する。

しかして、排熱回収ボイラ運転中は、低圧ドラム水のｐ
Ｈが降水管１９に付設されたＰ）Ｉ計２０で測定される
。ρ１１計２０で測定されたｐＨ記号は比較回路２２に
送信され、比較回路２２で予め定められた設定値（低圧
ドラム水ｐＨ管理値９．４〜９．６）と比較される。

低圧ドラム水のｐＨが、上記範囲より低い場合、比較回
路２２からその比較偏差値に応じた出力信号が演算部２
３に送られ、その信号に応じて更に演算部２３から調節
弁１８へ開度増の信号が送られ、調節弁１８の開度が増
大する。調節弁１８の開度が増大すれば、低圧ドラム８
と高圧ドラム１１は連結管１７により連通しているので
、リン酸ナトリウムで処理された高圧ドラム水の低圧ド
ラム８への流入量が増大し、低圧ドラム水のｐＨが高く
なる。また、低圧ドラム水のｐＨが予め定められた設定
値より高くなった場合は、調節弁１８が上記と逆の動作
により。

低圧ドラム水中のｐＨは低くなる。

この様に、低圧ドラム水のｐＨを、予め定められた設定
値になるように、調節弁１８の開度をコントロールし、
連結管１７を介して高圧ドラム水を低圧ドラム８に送入
することにより、低圧ドラム水のｐＨが予め定められた
設定値からはずれることなく、常に一定に保つことが出
来る。これにより、予め定められた設定値を下回る場合
の低圧ドラム８に接続された低圧蒸発器５の伝熱管の二
相流による侵食・腐食問題を防止出来る。また、予め定
められた設定値を上回る場合は、腐食上の問題はないが
、高温の高圧ドラム水を多量に使用するため。

高圧蒸気量が減少し、効率が低下するのを防止出来る。

更に低圧蒸発器の伝熱器の侵食・腐食防止により、低圧
ドラム水中の鉄を主体とした腐食生成物量が減少し、し
いては高圧ドラム水中の腐食生成物量の増加によるドラ
ム水ブロー量を減少させることが出来る。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、低圧ドラムと高圧ドラ
ムとを連結管で結び、低圧ドラム水の濃度に応じて高圧
ドラムからの缶水を低圧ドラムに送る際、連結管に介装
する調節弁で流量コントロールするものであるから、ア
ンモニアで処理された給水が低圧ドラムに入り、アンモ
ニアが蒸気側に移行し、ドラ１１水のアンモニア濃度が
低下しても、リン酸ナトリウムとによってｐＨは維持さ
れるため、低圧蒸発器伝熱管の二相流による侵食・腐食
を防止出来る。また低圧ドラム水しいては高圧ドラム水
の腐食生成物の増加を抑制出来るので、高い熱エネルギ
ーを有した高圧ドラム水の系外ブロー量が減少し、プラ
ントの効率が向上する等の効果を奏する。

４、図面ｌ単な説明第１図はこの発明に係る排熱回収ボイラ装置の一実施例
を示す概略系統図、第２図は従来の排熱回収ボイラ装置
の実施例を示す概略系統図である。

１・・・徘ガス　　　　　　２・・・過熱器３・・−高
圧蒸発ｏ　　　　４・・・高圧節炭器５・・・低圧蒸発
器７・・・低圧給水ポンプ９・・・低圧循環ポンプ１１・・・高圧ドラム１３・・・タンク１５・・・薬注タンク１７・・・連結管１９・・・降水管２１・・・制御装置２３・・・演算部６・・・低圧節炭器８・・・低圧ドラム１０・・・高圧給水ポンプ１２・・・高圧循環ポンプ１４・・・薬注ポンプ１６・・・ポンプ１８・・・調節弁２０・・・ｐＨ計２２・・・比較回路代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ボイラ部内の排ガスの流れに沿って、過熱器、高
圧蒸発器、高圧節炭器、低圧蒸発器および低圧節炭器が
次順に配置され、ボイラ部外の低圧ドラムは、その入口
を低圧節炭器に、その出口の一方を高圧節炭器に、その
他方を低圧蒸発器にそれぞれ接続するとともに、ボイラ
部外の高圧ドラムは、その入口を高圧節炭器に、その出
口を高圧蒸発器にそれぞれ接続し、高圧ドラムの蒸気は
過熱器に送り出す排熱回収ボイラ装置において、上記低
圧ドラムと高圧ドラムとは、調節弁を介装する連結管で
互いに結ぶことを特徴とする排熱回収ボイラ装置。
（２）低圧ドラムと高圧ドラムとを互いに結ぶ連結管に
介装する調節弁は、低圧ドラム水のｐＨを検出し、その
ｐＨが予め定められた設定値を越えたときその弁開度信
号を作り出す制御装置を備えていることを特徴とする請
求項１記載の排熱回収ボイラ装置。