JPH0776786A - 貫流型ボイラの防食方法 - Google Patents

貫流型ボイラの防食方法

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JPH0776786A
JPH0776786A JP22546593A JP22546593A JPH0776786A JP H0776786 A JPH0776786 A JP H0776786A JP 22546593 A JP22546593 A JP 22546593A JP 22546593 A JP22546593 A JP 22546593A JP H0776786 A JPH0776786 A JP H0776786A
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JP
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water
once
type boiler
corrosion
boiler
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JP22546593A
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Mamoru Hirota
広田  守
Taku Honda
卓 本田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明は、化学洗浄したボイラチューブを、p
H9〜9.3 ,溶存酸素濃度200〜400ppb ,温度
300℃,時間300hあるいは、蒸気,温度300
℃,時間300hの条件で処理したのち、通常運転を行
う。本発明は停止起動及び保管時に酸素を注入しながら
循環運転するものである。 【効果】簡便な水処理により貫流型ボイラを防食し、差
圧の上昇を抑制し、発電効率の低下を防ぐことができ
る。また、発電プラントの停止時の貫流型ボイラの防食
を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な貫流型ボイラチ
ューブの防食方法とその停止時の防食方法に関わり、特
に配管が炭素鋼,低合金鋼,ステンレス鋼,銅及びその
合金が使用されている貫流型ボイラが用いられている火
力発電プラントの防食方法に関する。
【0002】
【従来の技術】火力プラントに用いられる貫流型ボイラ
の水処理は、大きく二つに大別される。一つは、溶存酸
素を極力取り除きpHを高くする処理法と、他方は、酸
素を注入する処理法である。また、前者の溶存酸素を極
力除く処理法を採用している貫流型ボイラでは、停止期
間が〜7日間の場合はpH9.0〜9.5の処理水にヒド
ラジンを数百ppm 注入し満水静止保管とし、これ以上の
保管期間では水を抜き乾燥保管が実施されている。同様
に後者の酸素注入をする処理法でも停止期間が〜7日間
の場合、ボイラ水のpHを9.0〜9.5に高め脱気器を
運用し酸素濃度を低くし満水静止保管し、これ以上の保
管期間では水を抜き乾燥保管が実施されている。一方、
沸騰水型原子力発電プラントは特開昭62−30269 号に、
水の電導度を0.5 μS/cm以下とし、酸素濃度を40〜
30000ppb にした水を循環して防食する方法が開示
されている。
【0003】「火力原子力発電」Vol.44,No.2,
PP.34−45(1993年)に記載されているよう
に、貫流型ボイラプラントの給水処理法は、ボイラチュ
ーブのスケール堆積の抑制による給水ポンプ動力の低減
並びに化学洗浄間隔の延伸による経済性向上等の目的か
らpHを8.0〜9.0に管理し酸素を注入する、いわゆ
る複合水処理法(CWT)が採用されつつある。本処理
法の採用はボイラ差圧(節炭器入口がら気水分離器ドレ
ンタンクまでの差圧)の上昇を抑える効果があるとされ
ている。しかし、化学洗浄後の水処理条件を詳しくみる
ならば、CWT開始前の期間(約1.5 ケ月)は揮発性
物質処理法(AVT)が採られ、pHを9.0 〜9.6
にし、脱気された状態に置かれている。ボイラの差圧は
この期間に相当に上昇し、CWT移行後に徐々に低下す
るという傾向を示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】酸素注入が実施されて
いる貫流型ボイラでは、プラント起動停止及び保管時は
pHを9.0〜9.5に高くし、溶存酸素を取り除いた環
境としている。このような従来の保管法では節炭器入り
口から気水分離器ドレンタンクまでのボイラ差圧の上昇
が発生し、駆動ポンプの負荷を高め発電効率の低下につ
ながる。この差圧上昇の原因は水質変化に伴いボイラ管
表面の酸化皮膜の形態が変化し、腐食が促進することに
起因すると考えられる。
【0005】本発明の目的は、酸素注入を実施している
貫流型ボイラの保管において、溶存酸素を極力取り除く
ことにより満水静止保管は適切でなく、プラント停止時
にボイラ差圧の上昇を抑制する貫流型ボイラの防食方法
を提供することにある。
【0006】更に、本発明は化学洗浄後からCWTがさ
れるまでの期間におけるボイラ差圧の上昇を抑えるとと
もに、CWT移行後も従来の差圧よりも低い差圧で運転
することによる貫流型ボイラの防食方法を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】ボイラ差圧の上昇はボイ
ラチューブの腐食により表面にスケール(酸化皮膜)が
堆積することによっている。したがって、腐食を抑制す
る手段を講ずれば、この課題を解決することができる。
ボイラチューブの材料は、炭素鋼あるいは低合金鋼が通
常用いられている。これらの材料はアルカリ性でかつ酸
素が溶存する水中では高い耐食性を示す。これはこの環
境において、材料表面に保護性酸化皮膜が形成されるこ
とに基づいている。この皮膜を一旦形成すると、その後
に水質が変化した場合にもその保護性が持続することを
認めたことが本発明に至っている。
【0008】例えば、CWTで運転中の給水が管理され
ている貫流型ボイラの場合、運転時のpH及び溶存酸素
濃度よりも高いpH及び溶存酸素濃度条件の水であらか
じめ酸化処理を施すことにより運転中のボイラチューブ
の腐食は抑制される。特に、処理水の温度は200℃以
上であると皮膜の保護性は高くなり、また200時間以
上の処理により皮膜が安定化することが認められた。な
お、pHの上限値は10.0 程度であることが望まし
い。これは10.0 以上では機器が部分的に強アルカリ
条件となり、腐食が促進される懸念が生ずるためであ
る。また、溶存酸素濃度についても上限値は1000pp
b 程度であることが望ましい。これは強酸化性状態では
局部的に孔食等の発生が生ずる懸念があるためである。
【0009】上記したのは、酸化処理を水を用いて行う
場合であるが、同様の保護性酸化皮膜は水蒸気を用いて
も形成される。この場合には、プラント外から蒸気ノズ
ルをボイラ内に導き、200℃以上の蒸気で200時間
以上酸化処理することが望ましい。
【0010】更に、本発明はボイラ管の酸化皮膜表面に
連続的に酸素を供給し、酸化皮膜表面の処理水をヘマタ
イト(α−Fe23)の形成環境にすることが溶解を防
ぐことができる。そのためにはプラント内に閉ループを
作り、酸素を含んだ処理水を既設ポンプもしくは小型の
循環ポンプを追設し処理水を循環させ保管することで達
せられる。
【0011】本発明者らは、プラントを停止後、その水
条件をそのまま維持して循環させるようにすることであ
り、特に循環させる処理水は局部腐食抑制の観点から、
pHは8.0〜10.0とした弱アルカリ性に、溶存酸素
濃度は50〜10000ppbに、カチオン電導度を0.5
μS/cm 以下に抑制した処理水を流速0.1cm/S以上
にて流動させ保管することでボイラ差圧の上昇を抑制す
る。停止後は水温は徐々に低下するが、低下するまま貿
環させる。
【0012】
【作用】貫流型ボイラがCWTで運転される場合、ボイ
ラチューブ表面を形成される酸化皮膜は内層がマグネタ
イト,外層がヘマタイトの2層構造をとることが知られ
ている。また、CWT条件での耐食性は外層のヘマタイ
トに起因するものであることも知られている。したがっ
てボイラチューブに堆積したスケールを化学洗浄等によ
り除去したのち、いかに速やかにヘマタイト皮膜を形成
するかが重要である。また、その厚さは保護性を長期に
保たせるために相当に厚い必要があるが、疎では効果が
ないので密でかつ均一である必要がある。
【0013】本発明者らは、高温水中において運転環境
と停止環境を模擬しその腐食挙動の検討をした。
【0014】その結果、運転環境である酸素注入下で
は、マグネタイト(Fe34)とヘマタイトの2層構造
をとる不働態皮膜となるが、停止環境つまり酸素を極力
取り除いた脱気環境ではヘマタイトが溶解し腐食が加速
される。マグネタイト単層の皮膜では波形の酸化皮膜が
成長しボイラ差圧の上昇につながる。これを避けるため
には運転時に形成された不働態皮膜を維持させる必要が
ある。そのため停止時の環境を以下のように規制する必
要がある。酸素濃度は50〜10000ppb 、流速は
0.1cm/S以上、カチオン電導度を0.5μS/cm以下
で不働態皮膜を維持される。つまりこの環境でプラント
を保管しヘマタイトの溶解を防止し、波形の酸化皮膜の
生成を阻止することでボイラ差圧の上昇を抑制するもの
である。火力プラントの貫流型ボイラの停止時水質とし
ては防食の面ではpHが高い方が望ましいがpHの上昇
はイオン交換樹脂の再生頻度の増加につながる。また、
カチオン電導度についても極力低い方がこのましいとい
える。これらの条件は各プラントで適切な選定が必要で
ある。ボイラチューブ材として、JIS規格のボイラ,
熱交換器用炭素鋼管(STB30,33,35,4
2),合金鋼鋼管(STBA12,13,20〜26)等が用
いられる。
【0015】
【実施例】
(実施例1)図1はボイラチューブを化学洗浄して、堆
積したスケールを除いたのち表1の条件で処理し、その
後にCWT条件(pH8.5,溶存酸素濃度100ppb,
温度300℃)で腐食状況を比較した結果である。使用
したチューブ材は、C0.2%,Si0.30%,Mn
0.5%,残Feの炭素鋼である。
【0016】
【表1】
【0017】本発明のNo.1〜4によりCWT運転後の
腐食にともなう酸化皮膜の成長を抑制でき、ひいてはボ
イラ差圧の上昇を抑えることができる。
【0018】表2に示す処理条件にてNo.2の水質条件
で、温度を100〜300℃の範囲で変化させ、効果を
調べた。処理時間は300hとした。結果を図2に示
す。200℃以上において大きな抑制効果を得た。
【0019】
【表2】
【0020】同様に表2に示すNo.2の水質条件で、温
度を300℃とし、処理時間を50〜500hの範囲で
変化させて、効果を調べた。結果を図3に示す。200
h以上において大きな抑制効果を得た。
【0021】(実施例2)図4は、火力発電プラントの
系統図である。運転停止時に処理水を復水器1,脱塩器
2,低圧給水加熱器3,脱気器4,高圧給水加熱器5,
節炭器6,ボイラ7,気水分離器8,気水分離器ドレン
タンク9と接続し閉ループを作り処理水の条件を管理し
ながら循環運転し保管することができる。このとき処理
水を循環させるのに必要なポンプは既存の復水器出口あ
るいは脱気器出口に設置されているポンプで駆動する
か、もしくは新規に小型の循環ポンプを復水器出口から
脱塩器の間に設置して処理水を循環させる。この方法に
より停止時に起きるボイラ差圧の上昇を抑制でき、プラ
ント配管系の防食も達成される。
【0022】(実施例3)図5はプラント停止後につい
て、実施例1の炭素鋼を温度250℃で100時間毎に
環境を変化させ火力プラントにおける運転停止を模擬し
たときの腐食量及び図6は皮膜量を示す腐食試験結果で
ある。運転時の条件は酸素濃度100ppb,アンモニア
を注入しpHを8.5、カチオン電導度を0.3μS/cm
以下とし、従来法の停止時は脱気保管としpHを9.5
にした。なお従来法の保管ではヒドラジンの有無につい
ても検討した。循環における流速は0.5cm/secとし
た。停止時に酸素注入を実施しているものは時間に対
し、対数則に従いその傾きは小さくなっている。それに
比較し停止時に従来の様に脱気循環としたものは腐食量
及び皮膜量の急激な上昇がヒドラジンの有無に関わらず
認められた。図7は、前記腐食試験において従来法の停
止時に脱気しヒドラジンを注入して試験した。試験後の
酸化皮膜をX線回折により分析した結果である。(a)
の酸素注入環境に100h浸漬後では、マグネタイト及
びヘマタイトの両酸化物が検出された。(b)は(a)で
示した試験片を再度、ヒドラジンを注入し脱気した循環
に100h浸漬したものである。酸化皮膜にはマグネタ
イトしか検出されずヘマタイトが溶解していることが確
認された。(c)は(b)の試験片を再び酸素注入循環
に浸漬したものである。酸化皮膜には一度溶解したヘマ
タイトが再度生成されている。このように不働態皮膜を
形成していたヘマタイトとマグネタイトが脱気環境にす
ることでマグタイト単層になることが確認され、図6の
腐食試験結果と照らし合わせるとマグネタイト単層では
著しく腐食が加速される。
【0023】
【発明の効果】本発明は貫流型ボイラに対し、簡便な手
段により極めて高い防食効果が得られる方法であり、実
用価値が高く工業的に有意義なものである。
【0024】本発明の停止起動及び保管時に酸素を注入
しながら循環運転とすることで、起動停止及び保管時に
流動抵抗の大きい波型の酸化皮膜の生成を防ぎボイラ差
圧上昇を抑制でき、発電効率の低下を防止できる。
【0025】従来プラント起動時に実施されている保管
時に、配管等から処理水中に放出された酸化物等を系外
にブローし処理水の浄化が必要であった。しかし、停止
中も循環運転とすることで常に処理水は浄化されるた
め、起動時に実施されていたクリーンアップが簡略化で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】処理時間とスケール付着量について本発明の防
食効果を従来方法と比較した線図。
【図2】スケール付着量の処理温度の効果を示した線
図。
【図3】スケール付着量と処理時間の効果を示した線
図。
【図4】火力発電プラントの系統図。
【図5】腐食量と時間との関係を示す図。
【図6】皮膜量と時間との関係を示す図。
【図7】プラント起動停止を100時間ごとに模擬し、
250℃で300時間腐食試験した試験片の表面酸化物
のX線回折結果を示す図。
【符号の説明】
1…復水器、2…脱塩器、3…低圧給水加熱器、4…脱
気器、5…高圧給水加熱器、6…節炭器、7…ボイラ、
8…気水分離器、9…気水分離器ドレンタンク、10…
加熱器、11…タービン。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】給水のpHを8.0〜9.0の状態で酸素を
    注入する水処理法によって運転する貫流型ボイラの防食
    方法において、ボイラチューブ水壁面に堆積したスケー
    ルを化学洗浄等の方法により除去したのち、前記pH及
    び溶存酸素濃度のいずれもが高い条件の水を用いてチュ
    ーブ材料を腐食させることにより酸化皮膜を形成したの
    ち、前記水処理を実施することを特徴とする貫流型ボイ
    ラの防食方法。
  2. 【請求項2】前記酸化皮膜を形成する期間が、チューブ
    水壁面の温度が200℃以上の状態で200時間以上で
    あることを特徴とする請求項1の貫流型ボイラの防食方
    法。
  3. 【請求項3】前記pHが9.0ないし10.0、前記溶存
    酸素濃度が200ppbないし1000ppbであることを特徴と
    する請求項1の貫流型ボイラの防食方法。
  4. 【請求項4】前記貫流型ボイラにおいて、復水,給水系
    統に鋼系材料を用いないことを特徴とする請求項1の貫
    流型ボイラの防食方法。
  5. 【請求項5】給水のpHを8.0〜9.0の状態で酸素を
    注入する水処理法によって運転する貫流型ボイラの防食
    方法において、ボイラチューブ水壁面に堆積したスケー
    ルを化学洗浄等の方法により除去したのち、200℃以
    上の水蒸気を用いてチューブ材料を腐食させることによ
    り酸化皮膜を形成したのち、前記水処理を実施すること
    を特徴とする貫流型ボイラの防食方法。
  6. 【請求項6】前記酸化皮膜を形成する期間が、200時
    間以上であることを特徴とする請求項5の貫流型ボイラ
    の防食方法。
  7. 【請求項7】給水のpHを8.0〜9.0の状態で酸素注
    入する水処理法によって運転されている貫流型ボイラの
    停止時の防食方法において、ボイラ出口と復水器を配管
    により接続し、既設のポンプもしくは追設のポンプによ
    り酸素濃度50〜10000ppb ,カチオン電導度を
    0.5μS/cm 以下に制御した水を循環させることを特
    徴とする貫流型ボイラの防食方法。
  8. 【請求項8】請求項7において、前記水はpHを8ない
    し10とすることを特徴とする貫流型ボイラの防食方
    法。
  9. 【請求項9】請求項7又は8において、前記水の流動速
    度は前記既設もしくは追設のポンプにより、配管内の流
    速を0.1cm/S 以上に保つことを特徴とする貫流型ボ
    イラの防食方法。
JP22546593A 1993-09-10 1993-09-10 貫流型ボイラの防食方法 Pending JPH0776786A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019167232A1 (ja) * 2018-03-01 2019-09-06 東芝三菱電機産業システム株式会社 冷却装置および冷却水の処理方法
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