JPH09209710A - 火力発電設備の腐食抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高、低圧給水加熱器のシエル側、高、低圧給
水加熱器ドレン配管系統、或は復水器から復水系酸素注
入点までの機器の防食を行う腐食抑制装置を得ること。 【解決手段】 火力発電設備における復水系にアンモニ
ア及び酸素を注入して脱気器１０に供給し、この脱気器
内の復水中に含まれる酸素を復水器５を介して系外に放
出し、その後再度給水系に酸素を注入する複合中性水処
理を行う腐食抑制装置において、脱気器１０から復水器
５に酸素を放出する脱気器ベント管１１から、その脱気
器ベント管１１に設けられている脱気器ベント弁をバイ
パスする酸素注入ライン２６を分岐導出し、その酸素注
入ライン２６の先端に設けられた酸素注入ノズルを復水
器ホットウエル２３内に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電設備にお
けるプラント系統内を複合中性水処理法によって防食す
るようにした腐食抑制装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、国内における火力発電所等で
は、系統内における復水、給水、ボイラ水及び蒸気の水
質の調整・処理を行って系統内の腐食を最小限とし、こ
れとともにボイラ水管、蒸発管及びタービンへのスケー
ル付着防止を行っている。ここで、ボイラが貫流タイプ
の場合には、復水給水系統にアンモニア及びヒドラジン
の揮発性薬品を注入する揮発性物質処理が行われ、アン
モニアにより鉄の溶解度が最も減少するｐＨ値を９．０
〜９．５に維持すると共に、脱気器及びヒドラジンによ
り脱酸素を行い系統内を還元性の環境とすることにより
防食が図られている。

【０００３】ところが、このような環境条件下では、粒
子径が大きく結晶性のよいマグネタイトスケール（Ｆｅ
_３Ｏ_４）が生成し、給水系機器及びボイラ伝熱管等に付
着するとともに成長し、プラントの差圧を上昇させると
ともにボイラ伝熱管の破損等の問題が発生する。そこ
で、従来は定期的に化学洗浄を実施し、厚く付着成長し
たマグネタイトスケールを除去することが行われてい
る。

【０００４】しかるに、上記揮発性物質処理法の欠点を
改善するために、近年復水と給水系統へアンモニア及び
酸素を注入する複合中性水処理法が採用されている。こ
の複合中性水処理法は、系統内をアンモニアで弱アルカ
リ（ｐＨ８．５前後）とし、かつ酸素を数百ｐｐｂ注入
することにより、系統内をマグネタイトスケールよりも
溶解度が小さく、かつ粒子が細かくて平滑に付着成長す
るヘマタイトスケール（Ｆ_ｅ２Ｏ_３）に変えて、プラン
トの差圧の上昇とスケール付着に起因するボイラ伝熱管
の破損等を大幅に低減させようとするものである。

【０００５】図４は、上記複合中性水処理法を適用した
腐食抑制装置を設けた発電設備の構成図であり、ボイラ
１で発生した蒸気が順次高圧タービン２、中圧タービン
３及び低圧タービン４に送給され、上記低圧タービン４
で仕事を行った蒸気は復水器５に導入され、冷却媒体と
しての海水との間で熱交換され復水化される。

【０００６】上記復水器５で復水化された復水は、復水
ポンプ６、復水脱塩装置７、復水昇圧ポンプ８及び低圧
給水加熱器９を経て脱気器１０に送給される。このと
き、復水脱塩装置７では復水中の酸化鉄等の懸濁固形物
や塩素イオン等の溶解性物質が除去され、系統の純化が
行われ、また脱気器１０では、復水に対して加熱蒸気を
接触させることにより復水に含まれる酸素が分離され、
ベント管１１及び脱気器ベント弁１２を介して復水器５
に送られ、その復水器５を介して系外に放出される。

【０００７】一方、上記脱気器１０において脱気した水
は給水ポンプ１３により高圧給水加熱器１４を経てボイ
ラ１に環流される。

【０００８】ところで、復水脱塩装置７の出口側には復
水脱塩装置出口酸素注入ライン１５が接続され、復水流
量に比例してアンモニアと酸素が注入され、一方脱気器
貯水タンク１６の出口側には脱気器出口酸素注入ライン
１７が接続され、ボイラ入口給水中の酸素濃度と給水流
量に基づいて給水中に再度酸素が注入され、給水中の酸
素濃度が所定値になるように調整され、復水、給水系統
の防食が図られている。

【０００９】なお、図中符号１８は高圧給水加熱器１４
に加熱蒸気を送給する高圧抽気管、１９は低圧給水加熱
器９に加熱蒸気を送給する低圧抽気管、２０は脱気器１
０に蒸気を送給する中圧抽気管、２１は高圧給水加熱器
ドレン管、２２は低圧給水加熱器ドレン管である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記装置は
復水、給水系統の部分的な腐食対策にすぎず復水器ホッ
トウエルから脱塩装置７の出口間の系統機器の防食がな
されていない等の問題がある。特に、復水器ホットウエ
ル２３にはプラントの全ての水が回収されてくること、
及び復水器５が真空状態で使用されているために脱塩装
置７の出口に注入された防食用のアンモニア及び酸素が
系外に排出され、低ｐＨで低酸素の腐食環境状態の復水
となっていること等により、復水器ホットウエル２３か
ら脱塩装置７間の系統、機器から多量の鉄の溶出があ
り、復水脱塩装置７への負荷が高く、再生回数が多くな
とるとともにこの間の系統機器の腐食が進行するという
問題がある。

【００１１】一方、高圧給水加熱器１４及び低圧給水加
熱器９のシエル側（蒸気側）は、高圧タービン２及び低
圧タービン４からの抽気蒸気が加熱源として供給され
る。ところで、この加熱蒸気中には、復水、給水に注入
された酸素量と同様の数百ｐｐｂの酸素が含まれている
ことになるが、高圧給水加熱器１４及び低圧給水加熱器
９のシエル側（蒸気側）での加熱蒸気の凝縮過程では、
酸素の気液分配率の関係上、大部分の酸素は気相中に移
動し、ドレン水中には殆ど溶解しない環境条件となる。

【００１２】このため、複合中性水処理法による低ｐＨ
環境（ｐＨ８．５）と低酸素状態の相乗された腐食環境
のドレン水となっており、高圧給水加熱器１４、低圧給
水加熱器９のシエル側（蒸気側）及びドレン配管系統の
腐食が進行し、溶出した鉄が給水中に搬入されてボイラ
給水ポンプ、高圧給水加熱器、及びボイラ等に滞積付着
し、差圧上昇及び機器の腐食を誘発するおそれがあっ
た。

【００１３】また、複合中性水処理法による低ｐＨ環境
と低酸素状態の相乗された腐食環境のドレン水となって
いることにより、高圧給水加熱器１４、低圧給水加熱器
９のシエル側及びドレン配管系統の腐食が進行するた
め、高圧給水加熱器ドレン管２１及び低圧給水加熱器ド
レン管２２にそれぞれ設けられているドレン水位調節弁
２４，２５に多量の鉄を主体とした腐食生成物が付着し
て、ドレン水位調節弁２４，２５が作動不良を起こす可
能性がある等の問題がある。

【００１４】本発明はこのような点に鑑み、高、低圧給
水加熱器のシエル側、高、低圧給水加熱器ドレン配管系
統、或は復水器から復水系酸素注入点までの機器の腐食
をも防ぐことができる腐食抑制装置を得ることを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、火力発電
設備における復水系にアンモニア及び酸素を注入して脱
気器に供給し、この脱気器内の復水中に含まれる酸素を
復水器を介して系外に放出し、その後再度給水系に酸素
を注入する複合中性水処理を行う腐食抑制装置におい
て、脱気器から復水器に酸素を放出する脱気器ベント管
から、その脱気器ベント管に設けられている脱気器ベン
ト弁をバイパスする酸素注入ラインを分岐導出し、その
酸素注入ラインの先端に設けられた酸素注入ノズルを復
水器ホットウエル内に配設したことを特徴とする。

【００１６】また第２の発明は、第１の発明においてさ
らに酸素注入後の復水中の酸素濃度を検出する濃度計
と、その濃度計によって検出された酸素濃度と設定値と
の偏差信号によって、酸素注入ラインに設けられた酸素
濃度調整弁に開閉信号を与える演算装置とを有すること
を特徴とする。

【００１７】第３の発明は、上記複合中性水処理を行い
腐食抑制装置において、給水加熱器の蒸気側にあるドレ
ン冷却部内に、上記ドレン内に酸素を注入する酸素注入
ノズルを配設したことを特徴とする。

【００１８】さらに第４の発明は、第３の発明において
さらに酸素注入後の給水加熱器ドレン中の酸素濃度を検
出する濃度計と、その濃度計によって検出された酸素濃
度と設定値との偏差信号によって、ドレン冷却部に注入
する酸素の量を調整する酸素濃度調整弁に開閉信号を与
える演算装置とを有することを特徴とする。

【００１９】しかして、第１及び第２の発明において
は、復水器と復水脱塩装置の出口間を含めて復水系統全
体にわたって腐食の抑制を図ることができ、第３及び第
４の発明においては高、低圧給水加熱器の蒸気側及びド
レン配管系統全域にわたって酸素濃度をコントロールで
き腐食の抑制を図ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図３を参照して本
発明の実施の形態について説明する。なお図中図４と同
一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。

【００２１】図１において、脱気器１０と復水器５とを
結ぶベント管１１から、脱気器ベント弁１２をバイパス
する復水器用酸素注入ライン２６が分岐導出されてお
り、その復水器用酸素注入ライン２６の先端に酸素注入
ノズル２７が設けられ、その酸素注入ノズル２７が復水
器５のホットウエル２３内に配設されている。上記酸素
注入ノズル２７は円筒状を呈し外周部に多数の気孔が設
けられ、その気孔から噴出する酸素がホットウエル２３
内の復水に良好に混入溶解するように形成されている。

【００２２】一方、復水器ホットウエル２３の出口側に
は復水酸素濃度検出器２８が設けられており、その復水
酸素濃度検出器２８で検出された酸素濃度が演算器２９
に入力され、そこで設定値と比較され、その偏差が電気
信号に変換され、さらに調節計３０で空気信号に切替え
られ、復水器用酸素注入ライン２６に設けられた復水器
用酸素濃度調節弁３１及び脱気器ベント弁１２が開閉制
御されるようにしてある。上記復水器ホットウエル２３
は、図２及び図３に示すように、平面板の長手方向に延
びる複数の仕切り板３２で区画され、しかも流路が蛇行
するように形成されており、仕切り板３２の上部は切欠
きを有する天蓋３３によって覆われている。したがっ
て、復水器内での復水は天蓋３３を伝わって流路に流
れ、やがて出口３４を通して復水ポンプ６に送り出され
る。

【００２３】しかして、設備の稼動中、復水器ホットウ
エル２３から流出する復水中の酸素濃度が復水酸素濃度
検出器２８によって検出され、その復水酸素濃度検出器
２８の検出信号が設定値より小さい場合には、脱気器ベ
ント弁１２が閉方向に制御され、復水器用酸素濃度調整
弁３１が開方向に制御される。したがって、脱気器１０
で分離された酸素が復水器用酸素注入ライン２６を経て
酸素注入ノズル２７から復水器ホットウエル２３中の復
水中に注入溶解され、復水中の酸素濃度が所定値に制御
される。

【００２４】一方、復水器用酸素濃度検出器２８の検出
信号が設定値より大きい場合には、復水器用酸素濃度調
整弁３１が閉じられるとともに、脱気器ベント弁１２が
開となり、余分な酸素が復水器５を介して系外に放出さ
れる。

【００２５】このように、復水器ホットウエル２３から
復水ポンプ６側に送られる復水中の酸素濃度が復水酸素
濃度検出器２８によって常に検出され、過不足の場合に
は復水器用酸素濃度調整弁３１でコントロールされる。

【００２６】また、高圧給水加熱器１４及び低圧給水加
熱器９の蒸気側にもそれぞれ給水加熱器用酸素注入ライ
ン３５ａ，３５ｂを介して給水加熱器用酸素注入装置３
６ａ，３６ｂが接続されている。一方、高圧給水加熱器
ドレン管２１及び低圧給水加熱器２２にはそれぞれ酸素
濃度検出器３７ａ，３７ｂが設けられており、その酸素
濃度検出器３７ａ，３７ｂからの検出信号が給水加熱器
用演算器３８ａ，３８ｂに入力され、そこで設定値と比
較され、偏差信号が電気信号に変換された後、さらに空
気信号に切替えられ、給水加熱器用酸素注入ライン３５
ａ，３５ｂに設けられている給水加熱用酸素濃度調整弁
３９ａ，３９ｂが開閉制御される。

【００２７】したがって、給水加熱器ドレン管２１，２
２内を流れるドレン中の酸素濃度が常に所定値にコント
ロールされる。ところで、復水系統及び高、低圧給水加
熱器の蒸気側、並びにドレン配管系統水中の酸素濃度
は、あまり低過ぎると酸素による防食効果があまり期待
できず、中間濃度（約２００ｐｐｂ）では流速の遅い場
合に機器表面に孔食の発生が認められることが実験で確
認されており、５０〜１５０ｐｐｂの範囲で制御するの
が系統機器の防食上最も好ましい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、第１及び第２の発
明は、複合中性水処理法を適用した発電設備において、
復水系に注入した酸素を脱気器ベント管及び復水器用酸
素注入ラインを介して復水器ホットウエルに回収して復
水中に溶存させることができ、酸素注入点より更に上流
側の復水系統においても防食を図ることができ、復水脱
塩装置より上流側における鉄溶出を激減させ、復水脱塩
装置への不純物の除去負荷を大幅に減少させることがで
きる。しかも本発明は脱気器で分離された酸素を復水器
ホットウエルに回収するので、特別の酸素源も必要がな
く、また系外に放出する酸素量も低減させることができ
る。

【００２９】また、第３及び第４の発明においては、
高、低圧給水加熱器の蒸気側に強制的に酸素を注入する
ことによって、高、低圧給水加熱器の蒸気側及びドレン
配管系統の防食を図ることができる。したがって、給水
加熱器ドレン水位調整弁へのスケールの付着を防止で
き、それに起因する作動不良、及び給水加熱器やボイラ
差圧上昇を防止でき、発電設備の信頼性を向上させるこ
とができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略系統図。

【図２】復水器ホットウエルの概要を示す平面図。

【図３】図２の側面図。

【図４】従来の火力発電設備の概略系統図。

【符号の説明】

１ ボイラ ２ 高圧タービン ３ 中圧タービン ４ 低圧タービン ５ 復水器 ６ 復水ポンプ ７ 復水脱塩装置 ９ 低圧給水加熱器 １０ 脱気器 １１ ベント管 １２ 脱気器ベント弁 １３ 給水ポンプ １４ 高圧給水加熱器 ２１ 高圧給水加熱器ドレン管 ２２ 低圧給水加熱器ドレン管 ２３ 復水器ホットウエル ２６ 復水器用酸素注入ライン ２７ 酸素注入ノズル ２８ 復水酸素濃度検出器 ２９ 演算器 ３１ 復水器用酸素濃度調節弁 ３３ａ，３３ｂ 給水加熱器用酸素注入装置 ３４ａ，３４ｂ 酸素濃度検出器 ３６ａ，３６ｂ 給水加熱器用酸素濃度調整弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】火力発電設備における復水系にアンモニア
   及び酸素を注入して脱気器に供給し、この脱気器内の復
   水中に含まれる酸素を復水器を介して系外に放出し、そ
   の後再度給水系に酸素を注入する複合中性水処理を行う
   腐食抑制装置において、脱気器から復水器に酸素を放出
   する脱気器ベント管から、その脱気器ベント管に設けら
   れている脱気器ベント弁をバイパスする酸素注入ライン
   を分岐導出し、その酸素注入ラインの先端に設けられた
   酸素注入ノズルを復水器ホットウエル内に配設したこと
   を特徴とする、火力発電設備の腐食抑制装置。
2. 【請求項２】酸素注入後の復水中の酸素濃度を検出する
   濃度計と、その濃度計によって検出された酸素濃度と設
   定値との偏差信号によって、酸素注入ラインに設けられ
   た酸素濃度調整弁に開閉信号を与える演算装置とを有す
   ることを特徴とする、請求項１記載の火力発電設備の腐
   食抑制装置。
3. 【請求項３】火力発電設備における復水系にアンモニア
   及び酸素を注入して脱気器に供給し、この脱気器内の復
   水中に含まれる酸素を復水器を介して系外に放出し、そ
   の後再度給水系に酸素を注入する複合中性水処理を行う
   腐食抑制装置において、給水加熱器の蒸気側にあるドレ
   ン冷却部内に、上記ドレン内に酸素を注入する酸素注入
   ノズルを配設したことを特徴とする火力発電設備の腐食
   抑制装置。
4. 【請求項４】酸素注入後の給水加熱器ドレン中の酸素濃
   度を検出する濃度計と、その濃度計によって検出された
   酸素濃度と設定値との偏差信号によって、ドレン冷却部
   に注入する酸素の量を調整する酸素濃度調整弁に開閉信
   号を与える演算装置とを有することを特徴とする、請求
   項３記載の火力発電設備の腐食抑制装置。