JPS602695A - 発電プラント - Google Patents

発電プラント

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JPS602695A
JPS602695A JP58107740A JP10774083A JPS602695A JP S602695 A JPS602695 A JP S602695A JP 58107740 A JP58107740 A JP 58107740A JP 10774083 A JP10774083 A JP 10774083A JP S602695 A JPS602695 A JP S602695A
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JP
Japan
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piping
steel
water
plant
power plant
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JP58107740A
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English (en)
Inventor
Shiro Kobayashi
史朗 小林
Akira Minato
湊 昭
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Electrochemical Coating By Surface Reaction (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は発電プランHC係り、特に接水郡機器、配管に
陽極酸化処理した炭素鋼、低合金鋼及びステンレス鋼を
用いた発電プラントに関する。
〔発明の背景〕
従来の火力及び原子力発電プラントの接水部機器、配管
には、表面処理を施していない炭素鋼、低合金@1iあ
るいはステンレス鋼が用いら扛ていた。
このため、これらの配管が水と接触すると、表面に主に
酸化物からなるスケールが生成する。このスケールは密
着性及び保誰性に乏しいので、水中にイオンあるいは固
形物として脱離しやすい。脱離したスケールは伝熱部、
火力プラントではボイラーチューブ内面、沸騰水型原子
カプラントでは燃料被覆管、加圧水型原子カプラントで
は燃料被覆管と蒸気発生器伝熱管等に析出し、伝熱効率
を下げる。タービンロータに付着、析出したスケールは
水蒸気の流れに乱f′Lヲ生じさせ、発電効率を下ける
原因となる。このため定期的に酸洗や除染によってスケ
ールを除去していた。′fた、原子カプラントでは特に
、水中に脱離したイオンやスケールが炉心部で放射化さ
れ、それが炉周辺の機器、配管系に析出し、配管表面の
放射線量が上昇する。したがって、定検時には、従事者
が受ける被曝綜量を制限する必要性から、定検期間が長
期化し、その結果プラントの稼動率が低下するなどの欠
点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、接水部機器、配管におけるスケールの
生成と脱離を防止し、発電効率と稼動率の高い発電プラ
ントを提供1−ることにある。
〔発明の概要〕
水と接する鉄鋼表面におけるスケールの生成及び脱離は
、すでに存在する酸化皮膜の密着性や緻密度が乏し2い
1M 、Ahに進行することから、本発明者等は予め鉄
@表面に緻密な酸化皮111!に厚く生成する方法を棟
々検討した。その結果、陽極酸化処理によって生成した
厚く緻密な酸化皮膜ヲ肩する炭素鋼、低置金鋼及びステ
ンレス鋼においては、スケールの生成と親画が者しく抑
えられることを見い出した。
す々わち、炭素鋼、低合金@あるいはステンレス@全陽
極に、白金、鉛、黒鉛などの不溶性金属を陰極にして、
電解液中で電気分解すると、陽極である鉄鋼の表面には
酸化皮膜が生成し、一方陰極では水素が発生する。鉄中
材料を陽極酸化処理するには、こ−7′L、を電解槽に
入れ処理する方法とプラントに組立てた後に電解液を機
器、配管内に通し、適当な位置に陰極全配置して処理す
る方法がある。後者の方法は既設プラントに対して実施
するのに適した方法である。
陽極酸化処理は電解液の温度が0〜300Cの範囲で可
能である。しかし室温前後の低温域では、皮膜生成に必
要な電解電圧や電解液の抵抗が高いので電解効率が低い
。また酸化皮膜の生成速度も遅く、その性質も含水率が
高く保護性に乏しい皮膜である。温度の上杵とともに電
解電圧及び電解液の抵抗が低くなるので電解効率が良く
なる。特に80C以上の温度では酸化皮膜の成長速度及
び酸化皮膜からの脱水反応が促進ざ九るために、緻密で
難溶性の無水酸化物からなる皮膜が厚く成長する。しか
し300C以上の温度では電解槽を構成するゴム、テフ
ロン、エボナイトなとの絶縁材料の変形や劣化が著しく
なるので好ましくない。
電解液としては、陽極及び陰極に対して侵食性が小さい
酸、アルカリあるいは塩の水溶液を用いる。電解液のp
Hは4〜13が適している。pI−1がが4以下であっ
ても陽極の電位を不働態電位域にすれば、鉄鋼表面には
不働態酸化皮膜が生成するが、電位制御分やめると速か
に皮膜が溶解してし1つので好ましくない。一方pHが
13以上の著しくアルカリ度の高い溶液中では、不働態
皮膜が破壊さnたり、応力腐食割れなどが起るので好ま
しくない。また塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン
などの侵食性イオンは酸化皮膜を局部的に破壊するので
、このようなイオンを含む電解液中で生成する酸化皮膜
の保護性は乏しい。
緻密な酸化皮膜を生成可能にする電解液の条件としては
、酸化皮膜に対する侵食性が低く、局部的なpHの変化
による皮膜の不拘−溶解?抑制するためのpHの緩街力
が大きいことが必要である。
この条件全満足する電解液の例としては、ホウ酸とホウ
砂の混合水溶液、リン酸2水素す) IJウムとリン酸
水素2ナトリウムの混合水溶液、クロム酸塩水溶液など
があげられる。ホウ酸とホウ砂の混合水溶液はp I−
]が8〜10の緩衝液で、酸化皮膜に対する侵食性が似
めて低いので、均一で緻密な皮膜が生成する。またこの
電解液を用いると陽極酸化処理の際、皮膜中にホウ酸イ
オンが取り込捷れるが、ホウ素は中性子減速材であるこ
とから、原子カプラントにおいては配管上のホウ酸イオ
ンを含む酸化皮膜は放射線に対するじゃへい物としても
有効である。
リン酸2水素ナトリウムとリン酸水素ナトリウムの混合
水溶液はpHが6〜8の緩衝液であり、侵食性も低いの
で、生成皮膜は均一で緻密である。
皮膜中にはリン酸イオンが取り込まれるが、このイオン
は酸化物の水利抑制作用や腐食抑制作用が著しいので、
生成皮膜のff1i性及び保護性は高い。
クロム酸塩は酸化性の強力な腐食抑制剤であり皮膜の弱
点や欠陥を補修する作用がある。したがって、クロム酸
塩水溶液中で生成する酸化皮膜は欠陥がなく緻密でしか
も皮膜中に取り込壕れたクロム酸イオンによる自己補修
作用がある、きわめて保護性の高いものである。
陽極酸化処理によって生成する酸化皮膜の性質を決定す
るもう一つの重要な因子は陽極の電位である。鉄中材料
の電位を−0,5V(標準水素電極対照)以Fにすると
、鉄鋼は不変態となり金属状態として安定に存在し、い
わゆるカソード防食される。電位が−0,5〜0■では
、アノード電流が陽極である鉄物から電解液中へ流れ、
余端はいわゆる活性溶解する。電位をOv以上に上げる
と、鉄(2)表面には緻密な不働態酸化皮膜が生成する
この際アノード電流は皮ハンを保持するのに必要なきわ
めて小さな電流しか流れない。皮膜は電位が高くなるに
つれ厚くなるが、電位が1.5Vをこえると酸素発生を
ともなったアノード溶解が起り、酸化皮膜は欠陥の多い
ものとなる。したがって、緻密な酸化皮膜を得るのに最
適な陽極電位は0〜1.5VI標準水素電極対照)であ
る。
以上のように、侵食性が低く、pHが4〜13の電解液
中で、温度をO〜300C1陽極の電位を0〜1.5V
(標準水素電極対照)に保ち陽極酸化処理した炭素鋼、
低合金鋼およびステンレス鋼を復水器に用いると、陽極
酸化によってその光面に生成した緻密な酸化皮膜がスケ
ールの生成と脱離全抑制する。したがって、本発明は機
器、配管へのスケール析出による発電効率の低下や脱離
したスケールの放射化による放射線上昇のない、高効率
品稼働率かつメインテナスフリーな発電プラントを提供
する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図の火力プラントの系統
図、第2図の沸騰水型原子カプラントの系統図及び第3
図の加圧水型原子カプラントの系統図において説明する
。発電プラントは大きく分けて、給、復水系、蒸気発生
部及びタービンより構成されている。第1図、第2図及
び第3図において、絵、復水系は、復水器4、復水配管
5、ゆ水ポンプ6、給水配管7、低圧給水加熱器8、給
水ポンプ9、高圧給水加熱器10及び火力プラントにお
いてはさらに復水器14より構成されている。蒸気発生
部は、第1図の火力プラントではボイラ1、第2図の沸
騰水型原子カプラントでは原子炉15、第3図の加圧水
型原子カプラントでは蒸気発生器18である。蒸気発生
部で発生した蒸気は蒸気配管2を通りタービン3に流入
して仕事をする。タービン3で仕事ケした蒸気の一部は
、抽気配管11ケ通り低圧給水加熱器8あるいf′i高
圧給水加熱器10に流入し給水を加熱する。そして抽気
が凝縮したドレン水はドレン水配管12、ドレン水ポン
プ13を通り、給、復水系に再び戻る。なお、第2図の
沸騰水型原子カプラントにおいて、16は再循環系配管
、17は再循環ポンプである。第3図の加圧水型原子カ
プラントにおいて、I5は原子炉、19は1次冷却水配
管、20は1次冷却水ポンプでろる。
本発明は、撥水部配管すなわち第1図、第2図及び第3
図における、復水配管5、給水配管7、ドレン水配管1
2、第2図における再循環系配管16第3図における1
次冷却水配管19に、陽極酸化処理した炭素鋼、低合金
鋼およびステンレスmを用いることによって、配管にお
けるスケールの生成と脱離を防止し、プラントの発電効
率とW働率を向上できる。
第1表は200CのpH8,4のホウ酸とホウ砂の混合
水溶液中で陽極の電位を+0.5vに保ち1時間陽極酸
化処理した炭素鋼、I Cr −1/2 Mo轡及び3
04ステンレス儒と同処理を施きなかった炭素鋼、I 
Cr −1/2 Mo ’IIA及び304ステンレス
鋼の給水中でのスケールの生成速度及び脱離速朋を示す
第1表 (mdd : mg/dm2− day )(10) 陽極酸化処理した炭素鋼、低合金鋼及びステンレス鋼は
、処理を施していないものに比べて、スケールの生成速
度及び脱離速度が約3分の1に低下している。この結果
より、本発明の発電プラントは従来のプラントに比べて
、その発電効率と稼働率を著しく向上できることを示し
ている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、火力及び原子力発電プラントの接水部
機器、配管上でのスケールの生成及び脱離を抑制でき、
系統水中の金属イオンやスケールの濃度を大幅に減少で
きるので(1)スケール除去のための酸洗及び除染間隔
の延長、(2)機器、配管の表面線量の低頚による定検
時での従事者の被曝線量の低減、(3)伝熱効率の向上
による発電効率の向上等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による火力プラントの系統図、笥2図は
本発明による沸騰水型原子カプラントの系統図、第3図
は本発明による加圧水型原子カプラントの系統図を示す
。 (11) 1・・・ボイラ、2・・・蒸気配管、3・・・タービン
、4・・・復水器、5・・・復水配管、6・・・復水ポ
ンプ、7・・・給水配管、8・・・低圧給水加熱器、9
・・・給水ポンプ、10・・・高圧給水加熱器、11・
・・抽気配管、12・・・ドレン水配管、13・・・ド
レン水ポンプ、14・・・脱気器、15・・・原子炉、
16・・・再循環系配管、17・・・再循環ポンプ、1
8・・・蒸気発生益、19・・・1次冷却水配管、20
・・・1次冷却水ポンプ。 代理人 弁理士 高橋明夫 (12) 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、′発電フリントにおいて、陽極酸化処理した炭素鋼
    、低合金鋼及びステンレス鋼を接水部機器、配管に用い
    ることを特徴とする発電プラント。 2、特許請求の範囲第1項において、温度が0〜300
    Cの電解液中に2いて陽極酸化処理した炭素鋼、低合金
    鋼及びステンレス鋼を接水部機器、配管に用いることを
    特徴とする発電プラント。 3、特許請求の範囲第2項において、pHが4〜13の
    電解液中で、陽極の電位を0〜1.5V(標準水素電極
    対照)に保ち陽極酸化処理した炭素鋼、低合金鋼及びス
    テンレス鋼ヲ接水部機器、配管に用いること’t%徴と
    する発電プラント。
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