JPH08285490A - Heat exchanger structure - Google Patents
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- JPH08285490A JPH08285490A JP9235695A JP9235695A JPH08285490A JP H08285490 A JPH08285490 A JP H08285490A JP 9235695 A JP9235695 A JP 9235695A JP 9235695 A JP9235695 A JP 9235695A JP H08285490 A JPH08285490 A JP H08285490A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、火力発電システム等に
おいて用いられる熱交換器構造に関し、特に、排ガス等
に含まれ一般に酸性硫安といわれる硫酸アンモニウムが
付着析出する領域での腐食を防止するのに好適な熱交換
器構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchanger structure used in a thermal power generation system or the like, and particularly to prevent corrosion in a region where ammonium sulfate, which is generally referred to as acidic ammonium sulfate, contained in exhaust gas and the like is deposited. It relates to a suitable heat exchanger structure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年における火力発電システムでは、敷
地面積を増加させずに発電容量を増加したり、多様な電
力需要に対応するために、排気再熱型コンバインドサイ
クルを用いている発電システムが増加している。2. Description of the Related Art In recent years, in thermal power generation systems, the number of power generation systems using exhaust gas reheat combined cycle is increasing in order to increase the power generation capacity without increasing the site area and to meet various power demands. are doing.
【０００３】排気再熱コンパインドプラントは、従来、
火力発電プラントにガスタービン発電システムを追設
し、急変する電力需要に容易に応じられるようにし、更
に、同じ敷地面積で発電容量を１．３から１．８倍に増
加することができるようにしたものである。Exhaust gas reheat companion plants have traditionally been
To add a gas turbine power generation system to a thermal power plant so that it can easily meet sudden changes in power demand, and to increase the power generation capacity from 1.3 to 1.8 times in the same site area. It was done.
【０００４】ここで、図７は、従来における代表的な排
気再熱コンパインドプラントシステムを示す系統図であ
る。そのシステムは、既設の火力発電プラントに、ガス
タービン１３、風道蒸発器１４及び発電機３０などのガ
スタービン発電装置を追設したものである。そして、ガ
スタービン１３からでた燃焼排ガスは、風道蒸発器１４
においてボイラ水を加熱してその燃焼排ガス温度をさげ
た後、フレッシュ空気と混合されてボイラ１の燃焼用空
気として利用される。FIG. 7 is a system diagram showing a conventional typical exhaust gas reheat companion plant system. In the system, a gas turbine power generator such as a gas turbine 13, an air duct evaporator 14, and a power generator 30 is added to an existing thermal power plant. Then, the combustion exhaust gas emitted from the gas turbine 13 is fed into the air duct evaporator 14
In (1), the boiler water is heated to lower the temperature of its combustion exhaust gas, and then mixed with fresh air to be used as combustion air for the boiler 1.
【０００５】このように、従来における排気再熱コンパ
インドプラントシステムでは、ボイラ燃焼用空気にガス
タービン１３からの排ガスと空気を混合したものを用い
ていることから、燃焼用空気の温度が高くなるので、従
来の火力発電プラントでは空気予熱器（Ａ／Ｈ）が不要
となり、ボイラ１からの排熱は、ガス高圧給水加熱器１
１及びガス低圧給水１０に利用されるようになり、熱効
率が一段と向上することになる。As described above, in the conventional exhaust gas reheat companion plant system, since the mixture of the exhaust gas from the gas turbine 13 and the air is used for the boiler combustion air, the temperature of the combustion air becomes high. Therefore, the air preheater (A / H) is not required in the conventional thermal power plant, and the exhaust heat from the boiler 1 is the gas high pressure feed water heater 1
1 and the gas low pressure feed water 10 are used, and the thermal efficiency is further improved.
【０００６】一方、ガス焚きボイラを排気再熱コンパイ
ンドプラントに改造する場合は、なんら問題がなかった
が、油焚きボイラや石炭焚きボイラを排気再熱コンパイ
ンドプラントに改造する場合は、ガス高圧給水加熱器１
１及びガス低圧給水加熱器１０で酸性硫安（硫酸水素ア
ンモニウムすなわちＮＨ4ＨＳＯ4）が析出付着し、ガス
高圧給水加熱器１１及びガス低圧給水加熱器１０の伝熱
管に腐食の問題が生じる。On the other hand, when the gas-fired boiler was converted into an exhaust gas reheat companion plant, there was no problem. Water heater 1
1 and acidic ammonium sulfate (ammonium hydrogen sulfate, namely NH 4 HSO 4 ) are deposited and adhered on the gas low pressure feed water heater 10 and the heat transfer pipes of the gas high pressure feed water heater 11 and the gas low pressure feed water heater 10 are subject to corrosion.
【０００７】酸性硫安は、ボイラ排ガス中のＳＯ3ガス
と脱硝装置１５の還元剤に添加したアンモニア（Ｎ
Ｈ3）によって生じるもので、余剰のリークアンモニア
をゼロにすれば酸性硫安の析出もなくなるが、脱硝率の
関係から余剰アンモニア量をゼロにすることは難しい。Acid ammonium sulfate is used as SO 3 gas in boiler exhaust gas and ammonia (N 2) added to the reducing agent of the denitration device 15.
H 3 ), the precipitation of acidic ammonium sulphate will be eliminated if the excess amount of leaked ammonia is reduced to zero, but it is difficult to reduce the amount of excess ammonia to zero because of the denitrification rate.
【０００８】図４は、酸性硫安の析出温度域を示すグラ
フである。酸性硫安の析出温度は、ＳＯ3濃度及びアン
モニア濃度に依存し、一般的に考えられる条件すなわち
ＳＯ3が１から１０ｐｐｍ、アンモニアが１から１０ｐ
ｐｍでは、摂氏２００度から摂氏２３０度の温度域で酸
性硫安が析出する。FIG. 4 is a graph showing the precipitation temperature range of acidic ammonium sulfate. The deposition temperature of acidic ammonium sulfate depends on the concentration of SO 3 and the concentration of ammonia, and the generally considered conditions are 1 to 10 ppm of SO 3 and 1 to 10 p of ammonia.
At pm, acidic ammonium sulfate precipitates in the temperature range of 200 to 230 degrees Celsius.
【０００９】ＳＯ3とアンモニアの化学反応では、酸性
硫安（ＮＨ4ＨＳＯ4）のほかに硫酸アンモニウム（通
称、硫安（（ＮＨ4）2ＨＳＯ4）と呼ばれる）も生じ
る。しかし、硫安の析出温度は、酸性硫安の析出温度に
比べ十数度から数十度低めになるので、ＳＯ3のモル比
に比べてＮＨ3のモル比が著しく大きくなければ、先に
酸性硫安が析出し、その強い腐食性のため伝熱管等にお
ける腐食に悪影響を及ぼすことになる。In the chemical reaction between SO 3 and ammonia, ammonium sulfate (commonly called ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 HSO 4 )) is produced in addition to acidic ammonium sulfate (NH 4 HSO 4 ). However, since the precipitation temperature of ammonium sulfate is lower than the precipitation temperature of acidic ammonium sulfate by a few dozen degrees to several tens of degrees, if the molar ratio of NH 3 is not significantly larger than the molar ratio of SO 3 , the acidic ammonium sulfate is first added. Is deposited, and its strong corrosiveness adversely affects corrosion in heat transfer tubes and the like.
【００１０】従来の油焚きや石炭焚きボイラでは、酸性
硫安の析出温度域に空気予熱器（Ａ／Ｈ）が配置されて
いたので、空気予熱器を複数個設け、交互運転により停
止中に水洗いで酸性硫安を除去し、フェノール樹脂によ
るエナメルコーティングで酸性硫安による腐食を防止し
てきた。In a conventional oil-fired or coal-fired boiler, an air preheater (A / H) is arranged in the deposition temperature range of acidic ammonium sulfate, so a plurality of air preheaters are provided, and water is washed while stopped by alternate operation. The acid ammonium sulphate was removed with and the corrosion due to acid ammonium sulphate was prevented by enamel coating with a phenol resin.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来の排気再熱コンパインドプラントでは、ガス給水加熱
器を複数個設け、交互運転で水洗いしたり、フィンチュ
ーブになる給水加熱器伝熱管表面を無欠陥の防食コーテ
ィングにすることは困難である。ここで、施工や樹脂材
料を改良すれば無欠陥の防食コーティングにすることも
できるが、相当なコストアップにつながり、実用的でな
くなる。However, in the above-mentioned conventional exhaust gas reheat companion plant, a plurality of gas feed water heaters are provided to wash the water in alternate operation, and the surface of the feed water heater heat transfer tube which becomes a fin tube is not used. It is difficult to make a defective anticorrosion coating. Here, if the construction or the resin material is improved, it is possible to obtain a defect-free anticorrosion coating, but this leads to a considerable increase in cost and becomes impractical.
【００１２】また、通称ハステロイＣ合金又はインコネ
ル６２５合金と呼ばれる１５から２５Ｃｒ−８から１５
Ｍｏ−残Ｎｉの高Ｃｒ高Ｍｏ−Ｎｉ基合金や、チタン
（Ｔｉ）合金は、酸性硫安の環境でも優れた耐食性を有
しているが、通常の構造用鋼に比べて１００から３００
倍ものコストであり、経済上の問題を生じさせるためこ
れも使用しがたい。Further, 15 to 25 Cr-8 to 15 commonly called Hastelloy C alloy or Inconel 625 alloy
High Cr high Mo high Ni-based alloys of Mo-residual Ni and titanium (Ti) alloys have excellent corrosion resistance even in an environment of acidic ammonium sulfate, but are 100 to 300 compared to ordinary structural steels.
It is also twice as costly and difficult to use as it creates economic problems.
【００１３】そこで、本発明は、排気再熱コンパインド
プラントにおけるガス給水加熱器において酸性硫安によ
る腐食を大幅に低減することができる熱交換器構造を提
供することを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to provide a heat exchanger structure capable of significantly reducing corrosion due to ammonium acid sulfate in a gas feed water heater in an exhaust gas reheat companion plant.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器構造
は、酸性硫安と呼ばれる硫酸水素アンモニウムが析出付
着する温度領域で用いられる熱交換器構造において、１
３パーセント以上のクロム（Ｃｒ）を含有するステンレ
ス鋼で形成した伝熱管を有し、その伝熱管の表層には、
酸化性を有する顔料を含有させたコーティング材によっ
てコーティング施工が施してあることを特徴とする。The heat exchanger structure of the present invention is a heat exchanger structure used in a temperature range called ammonium acid sulfate, in which ammonium hydrogen sulfate is deposited and deposited.
A heat transfer tube made of stainless steel containing 3% or more of chromium (Cr) is provided, and the surface layer of the heat transfer tube has
It is characterized in that coating is applied with a coating material containing an oxidative pigment.
【００１５】また、本発明の熱交換器構造は、コーティ
ング施工が、重油の燃焼灰と原油の燃焼灰とのうちの一
方を数％から数十％充填させたコーティング材を用いて
施工することが好ましい。In the heat exchanger structure of the present invention, the coating is carried out by using a coating material in which one of heavy oil combustion ash and crude oil combustion ash is filled by several% to several tens%. Is preferred.
【００１６】また、本発明の熱交換器構造は、酸性硫安
と呼ばれる硫酸水素アンモニウムが析出付着する温度領
域で用いられる熱交換器構造において、１３パーセント
以上のクロム（Ｃｒ）を含有するステンレス鋼で形成し
た伝熱管を有し、その伝熱管の表層には、酸化性を有す
る顔料を含有させた部材によってライニング施工が施し
てあることを特徴とする。The heat exchanger structure of the present invention is a stainless steel containing 13% or more of chromium (Cr) in a heat exchanger structure called ammonium acid sulfate used in a temperature range where ammonium hydrogen sulfate is deposited and deposited. It is characterized in that it has a formed heat transfer tube, and the surface layer of the heat transfer tube is lined with a member containing an oxidative pigment.
【００１７】また、本発明の熱交換器構造は、前記熱交
換器構造を、油焚きボイラと石炭ボイラとのうちの少な
くとも一方のボイラを排気再熱コンバインドプラントに
用いたシステムにおける熱交換器において用いることが
好ましい。Further, the heat exchanger structure of the present invention is the heat exchanger structure in a system in which at least one of an oil-fired boiler and a coal boiler is used in an exhaust gas reheat combined plant. It is preferable to use.
【００１８】また、本発明の熱交換器構造は、酸化性を
有する顔料が、三二酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、四三酸化鉄
（Ｆｅ3Ｏ4）、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）の酸化性酸
化物のうちの少なくとも一種について数％から数十％含
有していることが好ましい。Further, in the heat exchanger structure of the present invention, the pigments having an oxidizing property are iron sesquioxide (Fe 2 O 3 ), iron tetroxide (Fe 3 O 4 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5). It is preferable that at least one of the oxidizing oxides in 1) is contained in the range of several% to several tens%.
【００１９】[0019]
【作用】本発明の作用について図５及び図６を参照して
説明する。図５は、炭素鋼（ＳＳ４００）及びステンレ
ス鋼（ＳＵＳ３０４Ｌ）にそれぞれ各種酸化物を混合し
たときにおいて、酸性硫安による腐食の速度を試験した
ものについてのグラフである。The operation of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a graph of a carbon steel (SS400) and a stainless steel (SUS304L) each having various oxides mixed therein and tested for the corrosion rate by acidic ammonium sulfate.
【００２０】図５において着目すべき点は、酸性硫安に
三二酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）又は
五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）を添加したときの腐食挙動
である。ここで、炭素鋼に対しては、腐食量を数分の一
以下に低減することができている。しかし、腐食速度の
絶対値が０．４から１（ｍｍ／年）であり、このままで
は本発明の目的を達成できない。The point to be noted in FIG. 5 is that when iron ( III ) dioxide (Fe 2 O 3 ), iron (III) trioxide (Fe 3 O 4 ) or vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) is added to acidic ammonium sulfate. Corrosion behavior. Here, with respect to carbon steel, the amount of corrosion can be reduced to a fraction or less. However, the absolute value of the corrosion rate is 0.4 to 1 (mm / year), and the object of the present invention cannot be achieved as it is.
【００２１】一方、ステンレス鋼においては、酸化性酸
化物の添加により、腐食速度が０．１（ｍｍ／年）に低
下している。On the other hand, in stainless steel, the corrosion rate is lowered to 0.1 (mm / year) by the addition of the oxidizing oxide.
【００２２】そして、本発明に係る熱交換器構造では、
ステンレス鋼で形成した伝熱管の表層に、酸化性を有す
る顔料を含有させたコーティング施工を施してあるの
で、酸性硫安による腐食を大幅に低減することができ
る。In the heat exchanger structure according to the present invention,
Since the surface of the heat transfer tube made of stainless steel is coated with a pigment having an oxidizing property, the corrosion due to acidic ammonium sulfate can be significantly reduced.
【００２３】図６は、酸性硫安による腐食に及ぼす酸化
物濃度の影響を示すグラフである。ステンレス鋼におい
て酸化性酸化物の添加効果は、２０％程度の添加濃度で
十分な防食効果が認められる。FIG. 6 is a graph showing the effect of oxide concentration on the corrosion caused by acidic ammonium sulfate. As for the effect of adding an oxidizing oxide in stainless steel, a sufficient anticorrosive effect is recognized at an additive concentration of about 20%.
【００２４】このようにステンレス鋼において酸化性酸
化物の添加が酸性硫安による腐食の低減に効果があるの
は、酸化物の酸化性による不働態化の安定によるもので
ある。ステンレス鋼が一般的に防食性を有するのは、表
面の不働態化皮膜によるものであり、その安定性が腐食
速度を左右する。As described above, the addition of the oxidizing oxide to the stainless steel has an effect of reducing the corrosion caused by the acidic ammonium sulfate because the passivation of the oxide is stable due to the oxidizing property. It is due to the passivation film on the surface that stainless steel generally has anticorrosion properties, and its stability affects the corrosion rate.
【００２５】また、ステンレス鋼は、酸化性の環境で
は、不働態化皮膜が安定し十分な耐食性を示す。一方、
ステンレス鋼は、酸性硫安の環境では、加水分解により
フリーの水素イオンが存在し、ｐＨを下げるとともに還
元作用をもたらす。そこに酸化性イオンが存在すると酸
化還元電位的にも安定し、ステンレス鋼の腐食を低減す
る。In addition, stainless steel has a stable passivation film and exhibits sufficient corrosion resistance in an oxidizing environment. on the other hand,
In the environment of acidic ammonium sulfate, stainless steel has free hydrogen ions present due to hydrolysis, which lowers the pH and brings about a reducing action. The presence of oxidizing ions stabilizes the redox potential and reduces corrosion of stainless steel.
【００２６】ここで、アルカリによる中和効果によって
防食しようとすれば、酸性硫安の量に応じたアルカリが
必要となってしまう。Here, in order to prevent corrosion by the neutralizing effect of alkali, an alkali corresponding to the amount of ammonium acid sulfate is required.
【００２７】一方、本発明による酸化剤による皮膜安定
化効果では、僅かな量で防食効果を発揮することができ
る。On the other hand, in the effect of stabilizing the film by the oxidizing agent according to the present invention, the anticorrosion effect can be exhibited even in a small amount.
【００２８】また、酸性硫安による防食の防止に対する
酸化性酸化物の添付効果は、通常の炭素鋼（例えば、Ｓ
Ｓ４００やＳＴＢ３５）に対しては効果がなく、ステン
レス鋼に対して有効である。そして、ステンレス鋼の耐
食性は、ステンレス鋼にクロム（Ｃｒ）を１３％以上含
有させることで、十分に実用性を確保することができ
る。Further, the effect of adding an oxidizing oxide to prevent the corrosion prevention by acidic ammonium sulfate has the same effect as that of an ordinary carbon steel (for example, S
It has no effect on S400 and STB35), but is effective on stainless steel. The corrosion resistance of stainless steel can be sufficiently ensured by including 13% or more of chromium (Cr) in the stainless steel.
【００２９】[0029]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３０】図１は、本発明の実施例に係る酸性硫安腐
食を低減するのに好適な熱交換器構造を示す説明図であ
る。図２は、図１における部分Ａについての要部拡大断
面図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a heat exchanger structure suitable for reducing acid ammonium sulfate corrosion according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the portion A in FIG.
【００３１】本実施例の熱交換器１８は、酸性硫安腐食
防止型の熱交換器、すなわち酸性硫安と呼ばれる硫酸水
素アンモニウムが析出付着する温度領域で用いられるの
に好適な熱交換器である。そして、本実施例の熱交換器
１８は、炭素鋼製伝熱管１６とステンレス製伝熱管１７
とを有している。The heat exchanger 18 of this embodiment is a heat exchanger of acid ammonium sulfate corrosion prevention type, that is, a heat exchanger suitable for use in a temperature region where ammonium hydrogen sulfate called ammonium ammonium sulfate is deposited and deposited. The heat exchanger 18 of the present embodiment includes a carbon steel heat transfer tube 16 and a stainless heat transfer tube 17.
And have.
【００３２】また、本熱交換器１８は、油焚きボイラと
石炭ボイラとのうちの少なくとも一方のボイラを排気再
熱コンバインドプラントに改造したシステムにおける熱
交換器として用いるのに特に好適である。例えば、本熱
交換器１８は、管外のガス温度が摂氏１５０度から摂氏
３５０度、管内の温水温度が摂氏数十度から摂氏２００
度で用いられる。そして、炭素鋼製伝熱管１６及びステ
ンレス製伝熱管１７には、それぞれフィン材１９が設け
てあり、これによって伝熱面積を大きくしている。Further, the present heat exchanger 18 is particularly suitable for use as a heat exchanger in a system in which at least one of an oil-fired boiler and a coal boiler is converted into an exhaust gas reheat combined plant. For example, in the heat exchanger 18, the gas temperature outside the pipe is 150 to 350 degrees Celsius, and the hot water temperature inside the pipe is several tens to 200 degrees Celsius.
Used in degrees. The carbon steel heat transfer tube 16 and the stainless steel heat transfer tube 17 are provided with fin members 19, respectively, thereby increasing the heat transfer area.
【００３３】ステンレス製伝熱管１７及びその管に設け
てあるフィン材１９の表面には、図２に示すように、酸
化性酸化物入りコーティング材２０がコーティング又は
ライニング施工してある。As shown in FIG. 2, the surface of the stainless steel heat transfer tube 17 and the fin material 19 provided on the tube is coated or lined with an oxidizing oxide-containing coating material 20.
【００３４】ここで、ステンレス製伝熱管１７は、１３
パーセント以上のクロム（Ｃｒ）を含有するステンレス
鋼で形成してある。また、酸化性酸化物入りコーティン
グ材２０は、酸化性を有する顔料を含有するコーティン
グ材である。Here, the stainless steel heat transfer tube 17 is
It is formed of stainless steel containing more than one percent chromium (Cr). Further, the coating material 20 containing an oxidizing oxide is a coating material containing a pigment having an oxidizing property.
【００３５】コーティング材２０における酸化性酸化物
の種類及び濃度は、雰囲気の条件に応じて変化しうるも
のであるが、例えば、コーティング材２０に含有させる
酸化性を有する顔料としては、三二酸化鉄（Ｆｅ
2Ｏ3）、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）、五酸化バナジウム
（Ｖ2Ｏ5）等の酸化性酸化物のうちの一種又は複数種を
数％から数十％含む部材を用いることができる。The type and concentration of the oxidizable oxide in the coating material 20 can be changed according to the conditions of the atmosphere. For example, as the oxidizable pigment to be contained in the coating material 20, iron sesquioxide. (Fe
2 O 3 ), ferric tetroxide (Fe 3 O 4 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), and the like. You can
【００３６】一方、コーティングのベース樹脂は、本発
明では特に規定していないが、使用される温度条件から
熱硬化性樹脂、例えば、フェノール、シルコーン、ビニ
ールエステル、変性シリココーン、エポキシ、又は変性
エポキシ樹脂等をそのベース樹脂として用いることがで
きる。On the other hand, the base resin of the coating is not particularly specified in the present invention, but a thermosetting resin such as phenol, silcone, vinyl ester, modified silicocone, epoxy, or modified epoxy resin is used depending on the temperature conditions used. Etc. can be used as the base resin.
【００３７】次に、本実施例の熱交換器の動作及び作用
について説明する。本実施例の熱交換器の構造は、各種
の実験結果に基づいて完成したものである。図５は、炭
素鋼（ＳＳ４００）及びステンレス鋼（ＳＵＳ３０４
Ｌ）の酸性硫安腐食に及ぼす各種酸化物混合の影響を示
すグラフである。Next, the operation and action of the heat exchanger of this embodiment will be described. The structure of the heat exchanger of the present embodiment is completed based on the results of various experiments. FIG. 5 shows carbon steel (SS400) and stainless steel (SUS304).
It is a graph which shows the influence of various oxide mixing on the acidic ammonium sulfate corrosion of L).
【００３８】このグラフは、面積が２０ｍｍ＊４０ｍｍ
で厚さが３ｍｍの試験片の上に、１ｇの酸性硫安（ＮＨ
4ＨＳＯ4）と１ｇの各種酸化物との混合物を塗布し、摂
氏２００度の水蒸気中で腐食試験した結果である。The area of this graph is 20 mm * 40 mm
On a test piece with a thickness of 3 mm, 1 g of acidic ammonium sulfate (NH
4 HSO 4 ) and a mixture of 1 g of various oxides were applied and the result of a corrosion test in steam at 200 ° C. is shown.
【００３９】ここで、試験片に酸性硫安のみを塗布した
場合は、炭素鋼で約７（ｍｍ／年）、ステンレス鋼で約
３（ｍｍ／年）の激しい腐食が生じている。また、酸化
物として酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ2Ｏ3）、二
酸化珪素（シリカ、ＳｉＯ2）、硫酸塩の硫酸ナトリウ
ム（Ｎａ2ＳＯ4）又は硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2Ｓ
Ｏ4）を酸性硫安に添加しても、炭素鋼及びステンレス
鋼の腐食速度は、例えば０．１（ｍｍ／年）の許容値ま
で低下することはない。Here, when only acidic ammonium sulfate was applied to the test piece, severe corrosion of about 7 (mm / year) was produced for carbon steel and about 3 (mm / year) for stainless steel. Further, as oxides, aluminum oxide (alumina, Al 2 O 3 ), silicon dioxide (silica, SiO 2 ), sulfate sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) or ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 S
The addition of O 4 ) to acidic ammonium sulfate does not reduce the corrosion rate of carbon steel and stainless steel to an acceptable value of, for example, 0.1 (mm / year).
【００４０】一方、生石灰（酸化カルシウム、ＣａＯ）
や消石灰（水酸化カルシウム、Ｃａ（ＯＨ）2）を酸性
硫安とともに試験片に塗布した場合は、腐食量が著しく
低減した。これは、生石灰や消石灰のアルカリ効果によ
り、酸性硫安が中和されたためといえる。On the other hand, quicklime (calcium oxide, CaO)
When slaked lime (calcium hydroxide, Ca (OH) 2 ) was applied to the test piece together with acidic ammonium sulfate, the amount of corrosion was significantly reduced. This is because acidic ammonium sulfate was neutralized by the alkaline effect of quicklime and slaked lime.
【００４１】これら以外のアルカリ性物質としては、水
酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）及び水酸
化アンモニウムが考えられる。そして、これらのアルカ
リ性物質も酸性硫安による腐食の防止に有効である。Alkaline substances other than these include sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KO).
H), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) and ammonium hydroxide are considered. And these alkaline substances are also effective in preventing corrosion due to acidic ammonium sulfate.
【００４２】このようにアルカリ性物質を試験片に塗布
することは、酸性硫安による腐食の防止に有効である
が、この方法では、析出する酸性硫安の量に応じてアル
カリ性物質を添加しなければならず、大型の熱交換器に
適用する場合は大量のアルカリ性物質が必要になってし
まい、実用的でない。The application of the alkaline substance to the test piece as described above is effective in preventing the corrosion due to the acidic ammonium sulfate, but in this method, the alkaline substance must be added in accordance with the amount of the precipitated acidic ammonium sulfate. However, when it is applied to a large heat exchanger, a large amount of alkaline substance is required, which is not practical.
【００４３】一方、図５において着目すべき点は、酸性
硫安に三二酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、四三酸化鉄（Ｆｅ
3Ｏ4）又は五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）を添加したとき
の腐食挙動である。ここで、炭素鋼に対しては、腐食量
を数分の一以下に低減することができている。しかし、
腐食速度の絶対値が０．４から１（ｍｍ／年）であり、
このままでは本発明の目的を達成できない。On the other hand, it should be noted in Figure 5, the acidic ammonium sulfate to ferric oxide (Fe 2 O 3), triiron tetroxide (Fe
This is the corrosion behavior when 3 O 4 ) or vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) is added. Here, with respect to carbon steel, the amount of corrosion can be reduced to a fraction or less. But,
The absolute value of the corrosion rate is 0.4 to 1 (mm / year),
As it is, the object of the present invention cannot be achieved.
【００４４】しかし、ステンレス鋼においては、酸化性
酸化物の添加により、腐食速度が０．１（ｍｍ／年）に
低下している。However, in stainless steel, the corrosion rate is lowered to 0.1 (mm / year) by the addition of the oxidizing oxide.
【００４５】そして、本発明に係る熱交換器構造では、
ステンレス鋼で形成した伝熱管の表層に、酸化性を有す
る顔料を含有させたコーティング施工を施してあるの
で、酸性硫安による腐食を大幅に低減することができ
る。In the heat exchanger structure according to the present invention,
Since the surface of the heat transfer tube made of stainless steel is coated with a pigment having an oxidizing property, the corrosion due to acidic ammonium sulfate can be significantly reduced.
【００４６】図６は、酸性硫安による腐食に及ぼす酸化
物濃度の影響を示すグラフである。ステンレス鋼におい
て酸化性酸化物の添加効果は、２０％程度の添加濃度で
十分な防食効果が認められる。FIG. 6 is a graph showing the effect of oxide concentration on the corrosion caused by acidic ammonium sulfate. As for the effect of adding an oxidizing oxide in stainless steel, a sufficient anticorrosive effect is recognized at an additive concentration of about 20%.
【００４７】このようにステンレス鋼において酸化性酸
化物の添加が酸性硫安による腐食の低減に効果があるの
は、酸化物の酸化性による不働態化の安定によるもので
ある。ステンレス鋼が一般的に防食性を有するのは、表
面の不働態化皮膜によるものであり、その安定性が腐食
速度を左右する。As described above, the addition of the oxidizing oxide to the stainless steel has an effect of reducing the corrosion due to the acidic ammonium sulfate because the passivation of the oxide due to the oxidizing property is stable. It is due to the passivation film on the surface that stainless steel generally has anticorrosion properties, and its stability affects the corrosion rate.
【００４８】また、ステンレス鋼は、酸化性の環境で
は、不働態化皮膜が安定し十分な耐食性を示す。一方、
ステンレス鋼は、酸性硫安の環境では、加水分解により
フリーの水素イオンが存在し、ｐＨを下げるとともに還
元作用をもたらす。そこに酸化性イオンが存在すると酸
化還元電位的にも安定し、ステンレス鋼の腐食を低減す
る。Stainless steel has a stable passivation film and exhibits sufficient corrosion resistance in an oxidizing environment. on the other hand,
In the environment of acidic ammonium sulfate, stainless steel has free hydrogen ions present due to hydrolysis, which lowers the pH and brings about a reducing action. The presence of oxidizing ions stabilizes the redox potential and reduces corrosion of stainless steel.
【００４９】ここで、上述したようにアルカリによる中
和効果によって防食しようとすれば、酸性硫安の量に応
じたアルカリが必要となってしまう。Here, in order to prevent corrosion by the neutralizing effect of alkali as described above, an alkali corresponding to the amount of acidic ammonium sulfate is required.
【００５０】一方、本発明による酸化剤による皮膜安定
化効果では、僅かな量で防食効果を発揮することができ
る。On the other hand, in the film stabilizing effect of the oxidizing agent according to the present invention, the anticorrosion effect can be exhibited even in a small amount.
【００５１】また、酸性硫安による防食の防止に対する
酸化性酸化物の添付効果は、通常の炭素鋼（例えば、Ｓ
Ｓ４００やＳＴＢ３５）に対しては効果がなく、ステン
レス鋼に対して有効である。そして、ステンレス鋼の耐
食性は、ステンレス鋼にクロム（Ｃｒ）を１３％以上含
有させることで、十分に実用性を確保することができ
る。Further, the effect of attaching an oxidizing oxide to prevent the corrosion prevention by acid ammonium sulfate is the same as that of ordinary carbon steel (for example, S
It has no effect on S400 and STB35), but is effective on stainless steel. The corrosion resistance of stainless steel can be sufficiently ensured by including 13% or more of chromium (Cr) in the stainless steel.
【００５２】これらにより、本実施例の熱交換器は、酸
化性酸化物を含むコーティング材の施工が無欠陥である
必要がなく、欠陥部での酸性硫安による腐食を酸化性物
質での不働態化皮膜安定効果で防止することが可能とな
る。As a result, the heat exchanger of the present embodiment does not require that the coating material containing the oxidizing oxide be applied without defects, and the corrosion caused by the acidic ammonium sulfate at the defective portion is not affected by the passivation of the oxidizing substance. It can be prevented by the chemical film stabilizing effect.
【００５３】一方、従来における熱交換器では、コーテ
ィングによる防食構造において、通常無欠陥コーティン
グをすることでその防食を達成することができる。しか
し、伝熱管にフィン材が設けてあるフィンチューブにお
いて、無欠陥コーティングをすることは非常に困難であ
り、また、その無欠陥コーティングをすることができた
としてもその実現のためには非常に高いコストが必要に
なってしまう。On the other hand, in the conventional heat exchanger, in the anticorrosion structure by coating, the anticorrosion can be usually achieved by applying the defect-free coating. However, it is very difficult to apply a defect-free coating to a fin tube in which the fin material is provided on the heat transfer tube, and even if the defect-free coating can be achieved, it is very difficult to achieve it. High cost is required.
【００５４】この点、本実施例の熱交換器では、無欠陥
コーティングをする必要がなく、容易かつ安価に酸性硫
安による腐食を防止することができる熱交換器構造を実
現することができる。In this respect, the heat exchanger of this embodiment does not need to be coated with a defect-free coating, and a heat exchanger structure capable of easily and inexpensively preventing corrosion due to ammonium acid sulfate can be realized.
【００５５】図３は、本発明の他の実施例に係る熱交換
器構造の要部拡大断面図である。本熱交換器構造では、
１３パーセント以上のクロム（Ｃｒ）を含有するステン
レス鋼で形成したステンレス鋼製伝熱管２１を有し、そ
のステンレス鋼製伝熱管２１及びフィン１９の表層に
は、重油の燃焼灰と原油の燃焼灰とのうちの一方を数％
から数十％充填させたコーティング材２２を用いてコー
ティング施工が施してある。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of a heat exchanger structure according to another embodiment of the present invention. With this heat exchanger structure,
A stainless steel heat transfer tube 21 formed of stainless steel containing 13% or more of chromium (Cr) is provided. The stainless steel heat transfer tube 21 and the fin 19 have a surface layer on which combustion ash of heavy oil and combustion ash of crude oil are contained. A few percent of one of
Coating is performed using the coating material 22 that is filled with 10 to 10% of the coating material.
【００５６】ここで、重油及び原油中には、相当量のバ
ナジウムと鉄分が含まれている。そして、それら重油又
は原油の燃焼灰中には、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、
三二酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）等の
酸化性酸化物が数％から十数％含まれていて、ほとんど
の場合強い酸化性をもっている。Here, heavy oil and crude oil contain a considerable amount of vanadium and iron. And, in the combustion ash of the heavy oil or crude oil, vanadium pentoxide (V 2 O 5 ),
Oxidizing oxides such as iron sesquioxide (Fe 2 O 3 ) and iron oxide sesquioxide (Fe 3 O 4 ) are contained in the range of several to ten and several percent, and most of them have strong oxidizing properties.
【００５７】本実施例の熱交換器構造では、重油又は原
油の燃焼灰における酸化性に着目したものであり、その
防食効果は別途確認している。In the heat exchanger structure of this embodiment, attention is paid to the oxidizing property of the combustion ash of heavy oil or crude oil, and its anticorrosion effect has been separately confirmed.
【００５８】これらにより、本実施例の熱交換器構造で
は、酸化性酸化物としての重油や原油の燃焼灰を用いて
いるので、廃物を有効利用することができ、経済的効果
を生み出すことができる。As described above, in the heat exchanger structure of this embodiment, since the combustion ash of heavy oil or crude oil as the oxidizing oxide is used, the waste can be effectively used and the economical effect can be produced. it can.
【００５９】[0059]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、１
３パーセント以上のクロム（Ｃｒ）を含有するステンレ
ス鋼で形成した伝熱管を有し、その伝熱管の表層には、
酸化性を有する顔料を含有させたコーティング材によっ
てコーティング施工が施してあるので、酸性硫安による
腐食を大幅に低減することができる熱交換器構造を提供
するができる。As described above, according to the present invention, 1
A heat transfer tube made of stainless steel containing 3% or more of chromium (Cr) is provided, and the surface layer of the heat transfer tube has
Since the coating is applied by the coating material containing the pigment having the oxidizing property, it is possible to provide the heat exchanger structure capable of significantly reducing the corrosion due to the acidic ammonium sulfate.
【図１】本発明の実施例に係る酸性硫安腐食を低減する
のに好適な熱交換器構造を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a heat exchanger structure suitable for reducing acid ammonium sulfate corrosion according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１における部分Ａについての要部拡大断面図
である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a portion A in FIG.
【図３】本発明の他の実施例に係る熱交換器構造の要部
拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of an essential part of a heat exchanger structure according to another embodiment of the present invention.
【図４】酸性硫安の析出温度域を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a deposition temperature range of acidic ammonium sulfate.
【図５】炭素鋼及びステンレス鋼において酸性硫安によ
る腐食に及ぼす各種酸化物混合の影響を示すグラフであ
る。FIG. 5 is a graph showing the effect of mixing various oxides on the corrosion caused by acidic ammonium sulfate in carbon steel and stainless steel.
【図６】炭素鋼及びステンレス鋼において酸性硫安によ
る腐食に及ぼす酸化物濃度の影響を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the effect of oxide concentration on corrosion due to acidic ammonium sulfate in carbon steel and stainless steel.
【図７】従来の排気再熱コンパインドプラントシステム
を示す系統図である。FIG. 7 is a system diagram showing a conventional exhaust gas reheat companion plant system.
１ ボイラ ２ 節炭器 ３ 蒸気タービン ４ 発電機 ５ 給水ポンプ ６ 熱交換器 ７ コンデンサ ８ 再循環ポンプ ９ ボイラ給水ポンプ １０ ガス低圧給水加熱器 １１ ガス高圧給水加熱器 １２ 電気集塵器 １３ ガスタービン １４ 風道蒸発器 １５ 脱硝装置 １６ 炭素鋼製伝熱管 １７ ステンレス鋼製伝熱管 １８ 熱交換器 １９ フィン材 ２０ コーティング材 ２１ ステンレス鋼製伝熱管 ２２ コーティング材 1 Boiler 2 Coal Saver 3 Steam Turbine 4 Generator 5 Water Pump 6 Heat Exchanger 7 Condenser 8 Recirculation Pump 9 Boiler Water Pump 10 Gas Low Pressure Water Heater 11 Gas High Pressure Water Heater 12 Electrostatic Precipitator 13 Gas Turbine 14 Air duct evaporator 15 Denitration device 16 Carbon steel heat transfer tube 17 Stainless steel heat transfer tube 18 Heat exchanger 19 Fin material 20 Coating material 21 Stainless steel heat transfer tube 22 Coating material
Claims (5)
ムが析出付着する温度領域で用いられる熱交換器構造に
おいて、１３パーセント以上のクロム（Ｃｒ）を含有す
るステンレス鋼で形成した伝熱管を有し、その伝熱管の
表層には、酸化性を有する顔料を含有させたコーティン
グ材によってコーティング施工が施してあることを特徴
とする熱交換器構造。1. A heat exchanger structure used in a temperature range where ammonium hydrogen sulfate called ammonium acid sulfate is deposited and deposited, which has a heat transfer tube formed of stainless steel containing 13% or more of chromium (Cr). The heat exchanger structure is characterized in that the surface of the heat transfer tube is coated with a coating material containing an oxidative pigment.
コーティング施工は、重油の燃焼灰と原油の燃焼灰との
うちの一方を数％から数十％充填させたコーティング材
を用いて施工することを特徴とする熱交換器構造。2. The heat exchanger structure according to claim 1, wherein
The heat exchanger structure is characterized in that coating is performed using a coating material in which one of heavy oil combustion ash and crude oil combustion ash is filled by several to several tens of percent.
ムが析出付着する温度領域で用いられる熱交換器構造に
おいて、１３パーセント以上のクロム（Ｃｒ）を含有す
るステンレス鋼で形成した伝熱管を有し、その伝熱管の
表層には、酸化性を有する顔料を含有させた部材によっ
てライニング施工が施してあることを特徴とする熱交換
器構造。3. A heat exchanger structure used in a temperature range where ammonium hydrogen sulfate called ammonium acid sulfate is deposited and deposited, which has a heat transfer tube formed of stainless steel containing 13% or more of chromium (Cr). A heat exchanger structure characterized in that the surface of the heat transfer tube is lined with a member containing an oxidative pigment.
において、前記熱交換器構造を、油焚きボイラと石炭ボ
イラとのうちの少なくとも一方のボイラを排気再熱コン
バインドプラントに用いたシステムにおける熱交換器に
おいて用いたことを特徴とする熱交換器構造。4. The heat exchanger structure according to claim 1, 2 or 3, wherein at least one of an oil-fired boiler and a coal boiler is used in an exhaust gas reheat combined plant as the heat exchanger structure. A heat exchanger structure characterized by being used in a heat exchanger in a system.
構造において、酸化性を有する顔料は、三二酸化鉄（Ｆ
ｅ2Ｏ3）、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）、五酸化バナジウム
（Ｖ2Ｏ5）の酸化性酸化物のうちの少なくとも一種につ
いて数％から数十％含有していることを特徴とする熱交
換器構造。5. The heat exchanger structure according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the oxidizable pigment is iron sesquioxide (F).
e 2 O 3 ), ferric tetroxide (Fe 3 O 4 ), and vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), at least one of which is contained in an amount of several% to several tens%. And heat exchanger structure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9235695A JPH08285490A (en) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | Heat exchanger structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9235695A JPH08285490A (en) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | Heat exchanger structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08285490A true JPH08285490A (en) | 1996-11-01 |
Family
ID=14052128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9235695A Pending JPH08285490A (en) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | Heat exchanger structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08285490A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016008755A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 株式会社東芝 | Heat exchanger and corrosion proof method |
| JP2017015359A (en) * | 2015-07-06 | 2017-01-19 | 株式会社東芝 | Heat transfer pipe and manufacturing method thereof |
-
1995
- 1995-04-18 JP JP9235695A patent/JPH08285490A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016008755A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 株式会社東芝 | Heat exchanger and corrosion proof method |
| JP2017015359A (en) * | 2015-07-06 | 2017-01-19 | 株式会社東芝 | Heat transfer pipe and manufacturing method thereof |
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