KR20200053546A - 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치 및 방법 및 증기 터빈 플랜트 - Google Patents

급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치 및 방법 및 증기 터빈 플랜트 Download PDF

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Abstract

급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치 및 방법 및 증기 터빈 플랜트에 있어서, 급수 라인(L11)에 있어서의 고압 드럼(72)보다 상류 측에서 급수(W)에 pH 조정제로서의 암모니아를 첨가하는 암모니아 첨가 장치(81)와, 고압 드럼(72) 내의 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하는 산 전기도전율계(84)와, 배열 회수 보일러(12)에 있어서의 드럼 물의 pH 값이 미리 설정된 소정값 이상의 알카리성으로 되도록 암모니아 첨가 장치(81)를 제어하는 동시에 산 전기도전율계(84)가 계측한 산 전기도전율에 기초하여 드럼 물의 염소 이온 농도를 산출해서 해수(SW)의 누설 검출을 판정하는 제어 장치(88)를 설치한다.

Description

급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치 및 방법 및 증기 터빈 플랜트
본 발명은 가스 터빈과 배열(排熱) 회수 보일러와 증기 터빈을 구비하는 복합 사이클 플랜트에 있어서, 급수 계통으로의 해수의 누설을 검출하는 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치 및 방법, 및 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치가 적용되는 증기 터빈 플랜트에 관한 것이다.
복합 사이클 플랜트는, 먼저 천연가스 등을 연료로 하여 가스 터빈을 구동하여 1회째의 발전을 행하고, 그 다음에 배열 회수 보일러가 가스 터빈의 배기 가스 열을 회수해서 증기를 생성하고, 이 증기에 의해 증기 터빈을 구동하여 2회째의 발전을 행하는 것이다. 또한, 복합 사이클 플랜트에서, 증기 터빈을 구동한 사용 완료의 증기는, 복수기(復水器)에 의해 냉각되어 복수(復水)로 되어, 배열 회수 보일러로 되돌려진다. 이 복수기는 해수를 이용해서 증기를 냉각하고 있다.
그런데 복수기는, 해수가 흐르는 냉각 관이 어떠한 원인으로 손상되면, 해수가 복수에 혼입되는 경우가 있다. 그러면, 배열 회수 보일러의 급수 계통에 있어서의 증발기의 드럼에서 해수 성분이 농축되는 동시에, 염화 마그네슘이 가수분해해서 수산화 마그네슘을 생성하여 침전한다. 이 수산화 마그네슘은 급수관의 내벽에 스케일링(scaling)을 생성하여, 전열 저해나 부식 등의 불량 현상을 일으킬 우려가 있다. 또한, 염화 마그네슘으로부터 유리된 염화물 이온에 의해 염산이 생성되어, 드럼 물(drum water)의 pH 를 저하시켜, 급수관을 부식시킬 우려가 있다.
이와 같은 문제를 해결하는 기술로서, 예를 들어 아래 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 기술은, 복수기 출구 측에 있어서의 복수의 산 전기도전율을 취득하고, 산 전기도전율에 기초하여 소정의 급수 유량에 대한 드럼 물의 Cl 농도를 소정의 Cl 농도로 얻기 위한 드럼 물 블로우 유량(drum water blow flow)을 특정하고, 특정한 드럼 물 블로우 유량으로 되도록 드럼 물 블로우 유량을 제어하는 것이다.
일본 공개특허공보 제 2016-031154호
상술한 종래의 기술에서는, 복수기 출구 측에 있어서의 복수의 산 전기도전율을 취득하고, 산 전기도전율에 기초하여 Cl 농도를 추정하고 있다. 그러나 해수가 복수에 혼입했을 때, 그 혼입량이 미소하다면, 복수에 있어서의 Cl 농도가 낮고, 산 전기도전율의 검출 한계 부근의 영역에서는 취득한 복수의 산 전기도전율에 기초하여 Cl 농도를 고정밀도로 추정하는 것이 곤란했다.
본 발명은, 상술한 과제를 해결하는 것이며, 급수로의 해수의 누설량에 구애받지 않고 그 누설의 유무를 고정밀도로 검출 가능하게 하는 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치 및 방법 및 증기 터빈 플랜트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치는, 배기 가스의 배열에 의해 증기를 생성하는 증기 드럼을 갖는 배열 회수 보일러와, 상기 배열 회수 보일러에 의해 생성된 증기에 의해 구동하는 증기 터빈과, 상기 증기 터빈으로부터 배출된 증기를 해수에 의해 냉각해서 생성된 급수를 상기 배열 회수 보일러로 되돌리는 복수기를 구비하는 증기 터빈 플랜트에 있어서, 급수 라인에 있어서의 상기 증기 드럼보다 상류 측에서 급수에 pH 조정제를 첨가하는 pH 조정제 첨가 장치와, 상기 증기 드럼에 있어서의 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하는 산 전기도전율계와, 상기 배열 회수 보일러에 있어서의 드럼 물의 pH 값이 미리 설정된 소정값 이상의 알카리성으로 되도록 상기 pH 조정제 첨가 장치를 제어하는 동시에 상기 산 전기도전율계가 계측한 산 전기도전율에 기초하여 드럼 물의 염소 이온 농도를 산출해서 해수의 누설 검출을 판정하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
해수가 혼입된 복수는, 증발기의 드럼에서 해수 성분이 농축되는 것이기 때문에, 이 드럼 내의 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하는 것이 유효하지만, 통상 증발기의 드럼은 수질 관리 pH 조정의 목적으로 인산이 주입되고 있고, 이 인산이 방해 성분으로 되어서 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하는 것이 곤란해진다. 따라서 상기의 제어를 행함으로써, 드럼 물의 pH 조정제로서 종래 사용되고 있었던 인산의 주입이 불필요해져, 인산에 의한 방해 없이 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하는 것이 가능해진다. 이 산 전기도전율에 기초하여 드럼 물의 염소 이온 농도를 산출해서 해수의 누설을 고정밀도로 검출할 수 있다. 해수 누설이 발생하고 있는 경우, 증기 드럼에서는 해수 성분이 농축되기 때문에, 증기 드럼 이외의 장소의 산 전기전도도를 측정하는 경우에 비해, 드럼 물의 산 전기전도도를 측정하는 경우가 급수로의 해수의 누설을 조기에 그리고 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, 상기 급수 라인에 있어서의 pH 조정제의 첨가 위치보다 하류 측의 급수 또는 드럼 물의 pH 값을 계측하는 pH 계측 장치가 설치되고, 상기 제어 장치는 상기 pH 계측 장치의 계측 결과에 기초하여 상기 pH 조정제 첨가 장치를 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서 pH 조정제의 첨가 후의 급수 또는 드럼 물의 pH 값을 피드백해서 pH 조정제의 첨가량을 제어하기 때문에, 급수의 pH 값을 고정밀도로 관리할 수 있다.
본 발명의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, 상기 pH 계측 장치는 상기 증기 드럼에 있어서의 드럼 물의 pH 값을 계측하는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서 증기 드럼에서 농축된 드럼 물의 pH 값을 피드백해서 pH 조정제의 첨가량을 제어하기 때문에, 급수의 pH 값을 보다 고정밀도로 관리할 수 있다.
본 발명의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, 상기 배열 회수 보일러는 처리하는 급수의 압력이 다른 하나 이상의 유닛을 갖고, 상기 산 전기도전율계는 적어도 가장 고압의 상기 유닛에 있어서의 상기 증기 드럼 내의 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서 가장 고압의 유닛에 있어서의 증기 드럼 내에서 고압으로 농축된 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하기 때문에, 단시간에 고농도로 농축된 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하는 것으로 되어, 급수로의 해수의 누설의 유무를 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, 상기 증기 드럼 내의 드럼 물을 배출하는 배수 라인이 설치되고, 상기 제어 장치는 드럼 물의 염소 이온 농도가 미리 설정된 한계값을 넘었을 때, 상기 배수 라인을 개방하는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서 드럼 물의 염소 이온 농도가 한계값을 넘었을 때, 배수 라인을 개방함으로써 증기 드럼 내의 드럼 물을 배출하기 때문에, 급수 라인에 있어서의 급수의 염소 이온 농도를 저하시킬 수 있다.
본 발명의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, 상기 pH 조정제 첨가 장치가 첨가하는 pH 조정제는 알카리성의 휘발성 물질인 것을 특징으로 하고 있다.
따라서 알카리성의 휘발성 물질인 pH 조정제는, 증발 드럼 내에 잔류 성분이 농축하지 않음과 함께, 복수기의 진공 펌프로 급수 계통 외로 배출되기 때문에, 약주(藥注) 장치로부터 미량으로 배출되는 분(分)을 밸런스함으로써, 급수 계통 내의 약품 농도를 일정하게 유지하여, pH 를 제어할 수 있다.
본 발명의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, 상기 pH 조정제 첨가 장치가 첨가하는 pH 조정제는, 암모니아, 히드라진, 모노에탄올아민, 모르폴린(morpholine)의 적어도 하나를 포함하는 아민류인 것을 특징으로 하고 있다.
따라서 최적의 pH 조정제를 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 방법은, 복수기로부터 보일러로의 급수 라인의 급수에 pH 조정제를 첨가하는 공정과, 상기 보일러에 있어서의 증기 드럼 내의 드럼 물의 pH 값이 미리 설정된 소정값 이상의 알카리성으로 되도록 pH 조정제의 첨가량을 조정하는 공정과, 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하는 공정과, 산 전기도전율에 기초하여 드럼 물의 염소 이온 농도를 산출해서 해수의 누설 검출을 판정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서 증기 드럼 내에서 농축된 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하기 때문에, 해수가 급수에 누설된 경우, 증기 드럼 내의 드럼 물에 있어서의 염소 이온 농도가 높아지기 때문에, 급수로의 해수의 누설량에 구애받지 않고 그 누설의 유무를 고정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 증기 터빈 플랜트는, 배기 가스의 배열에 의해 증기를 생성하는 증기 드럼을 갖는 배열 회수 보일러와, 상기 배열 회수 보일러에 의해 생성된 증기에 의해 구동하는 증기 터빈과, 상기 증기 터빈으로부터 배출된 증기를 해수에 의해 냉각해서 생성된 급수를 상기 배열 회수 보일러로 되돌리는 복수기와, 상기 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서 증기 드럼 내에서 농축된 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하는 것으로 되어, 해수가 급수에 누설된 경우, 증기 드럼 내의 드럼 물에 있어서의 염소 이온 농도가 높아지기 때문에, 급수로의 해수의 누설량에 구애받지 않고 그 누설의 유무를 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치 및 방법 및 증기 터빈 플랜트에 의하면, 급수로의 해수의 누설량에 구애받지 않고 그 누설의 유무를 고정밀도로 검출할 수 있다.
도 1은 본 실시형태의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치가 적용된 복합 사이클 플랜트를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 산 전기도전율에 대한 염소 이온 농도를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치 및 방법 및 증기 터빈 플랜트가 호적한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 실시형태가 여러 개 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다. 또한, 본 발명에 있어서의 「증기 터빈 플랜트」란, 증기 터빈에 의한 발전 기능을 구비한 플랜트를 의미하고 있으며, 증기 터빈 단체(單體)로 발전을 행하는 플랜트도, 증기 터빈과 다른 발전 수단을 조합한 복합 사이클 플랜트도 포함하는 개념이다.
도 1은 본 실시형태의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치가 적용된 복합 사이클 플랜트를 나타내는 개략 구성도이다.
본 실시형태에 있어서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 복합 사이클 플랜트(10)는, 가스 터빈(11)과, 배열 회수 보일러(HRSG)(12)와, 증기 터빈(13)과, 발전기(14)를 구비하고 있다.
가스 터빈(11)은, 압축기(21)와, 연소기(22)와, 터빈(23)을 갖고 있으며, 압축기(21)와 터빈(23)은 로터(회전축)(24)에 의해 일체 회전 가능하게 연결되어 있다. 압축기(21)는 공기 흡입 라인(L1)으로부터 받아들인 공기(A)를 압축해서 압축 공기(AC)를 생성한다. 연소기(22)는, 압축기(21)로부터 압축 공기 공급 라인(L2)을 통해서 공급된 압축 공기(AC)와, 연료 가스 공급 라인(L3)으로부터 공급된 연료 가스(F)를 혼합해서 연소한다. 터빈(23)은 연소기(22)로부터 연소 가스 공급 라인(L4)을 통해서 공급된 연소 가스(FG)에 의해 회전 구동한다.
배열 회수 보일러(12)는 가스 터빈(11)(터빈(23))으로부터 배기 가스 배출 라인(L5)을 통해서 배출된 배기 가스(EG)의 배열에 의해 증기(과열 증기)(S)를 발생시키는 것이다. 배열 회수 보일러(12)는, 후술하는 저압 유닛(41)과, 중압 유닛(42)과, 고압 유닛(43)과, 재열기(再熱器)(44)를 갖고 있다. 이 배열 회수 보일러(12)는, 가스 터빈(11)으로부터 공급된 배기 가스(EG)가 내부를 상방으로 이송함으로써, 고압 유닛(43), 중압 유닛(42), 저압 유닛(41)의 순서로 배기 가스(EG)로부터 열 회수를 행하여 증기(S)를 발생시킨다. 그리고 배열 회수 보일러(12)는 증기(S)를 생성한 사용 완료의 배기 가스(EG)를 배출하는 배기 가스 배출 라인(L6)을 통해서 굴뚝(45)이 연결되어 있다.
증기 터빈(13)은 배열 회수 보일러(12)에 의해 생성된 증기(S)에 의해 구동하는 것이다. 증기 터빈(13)은, 고압 터빈(31)과, 중압 터빈(32)과, 저압 터빈(33)을 갖고 있다. 고압 터빈(31)과 중압 터빈(32)과 저압 터빈(33)은 회전축(34) 상에 연결되며, 회전축(34)이 가스 터빈(11)의 로터(24)와 일직선 상을 이루어 연결되어 있다. 그리고 발전기(14)는 회전축(34) 상에 연결되어 있다. 증기 터빈(13)은 저압 터빈(33)을 구동한 증기를 냉각하는 복수기(35)가 설치되어 있다. 복수기(35)는 저압 터빈(33)으로부터 배출된 사용 완료의 증기(S)를 냉각해서 복수(급수(W))로 하는 것이며, 증기를 해수(SW)로 냉각하는 냉각수 라인(L7)이 설치되어 있다. 복수기(35)는 생성한 복수를 급수(W)로서 급수 라인(L11)을 통해서 배열 회수 보일러(12)에 공급한다. 급수 라인(L11)은 복수 펌프(36)와 복수 밸브(37)가 설치되어 있다.
배열 회수 보일러(12)에 있어서, 저압 유닛(41)은, 저압 절탄기(節炭器)(51)와, 저압 드럼(52)과, 저압 증발기(53)와, 저압 과열기(54)를 갖고 있다. 급수 라인(L11)은, 복수 펌프(36)와 복수 밸브(37)보다 하류 측에 저압 급수 라인(L12)이 설치되어 있어, 급수(W)가 이 저압 급수 라인(L12)을 통해서 저압 절탄기(51)에 보내진다. 저압 절탄기(51)는 급수(W)를 가열하여, 가열된 급수(W)가 저압 드럼(52)에 보내진다. 저압 증발기(53)는, 저압 드럼(52)의 급수(W)(이하, 드럼 물(W1))를 가열하여 저압 드럼(52)으로 되돌린다. 저압 드럼(52)의 저압 증기(LS)는 저압 과열기(54)에 보내지고, 거기에서 과열된다.
중압 유닛(42)은, 중압 절탄기(61)와, 중압 드럼(62)과, 중압 증발기(63)와, 중압 과열기(64)를 갖고 있다. 저압 급수 라인(L12)은, 하류 측에서 분기되는 중압 급수 라인(L13)이 설치되어 있고, 급수(W)가 이 중압 급수 라인(L13)을 통해서 중압 절탄기(61)에 보내진다. 중압 급수 라인(L13)은, 급수 펌프(65)가 설치되어 있다. 중압 절탄기(61)는 급수(W)를 가열하고, 가열된 급수(W)가 중압 드럼(62)에 보내진다. 중압 증발기(63)는 중압 드럼(62)의 급수(W)(이하, 드럼 물(W2))를 가열해서 중압 드럼(62)으로 되돌린다. 중압 드럼(62)의 중압 증기(MS)는 중압 과열기(64)에 보내지고, 거기에서 과열된다.
고압 유닛(43)은, 고압 절탄기(71)와, 고압 드럼(72)과, 고압 증발기(73)와, 고압 과열기(74)를 갖고 있다. 중압 급수 라인(L13)은 급수 펌프(65)보다 하류 측에서 분기되는 고압 급수 라인(L14)이 설치되어 있고, 급수(W)가 이 고압 급수 라인(L14)을 통해서 고압 절탄기(71)에 보내진다. 고압 절탄기(71)는 급수(W)를 가열하고, 가열된 급수(W)가 고압 드럼(72)에 보내진다. 고압 증발기(73)는 고압 드럼(72)의 급수(W)(이하, 드럼 물(W3))를 가열하여 고압 드럼(72)으로 되돌린다. 고압 드럼(72)의 고압 증기(HS)는 고압 과열기(74)에 보내지고, 거기에서 과열된다.
그리고 고압 과열기(74)의 고압 증기(HS)를 고압 터빈(31)에 공급하는 고압 증기 공급 라인(L15)이 설치되는 동시에, 고압 터빈(31)에서 사용되어 강압된 중압 증기(MS)를 재열기(44)로 되돌리는 중압 증기 회수 라인(L16)이 설치되어 있다. 고압 증기 공급 라인(L15)은 고압 주 증기 정지 밸브(75)가 설치되어 있다. 또한, 중압 과열기(64)의 중압 증기(MS)를 이 중압 증기 회수 라인(L16)에 공급하는 중압 증기 공급 라인(L17)이 설치되어 있다. 또한, 재열기(44)에서 과열된 중압 증기(MS)를 중압 터빈(32)에 공급하는 중압 증기 공급 라인(L18)이 설치되는 동시에, 중압 터빈(32)에서 사용되어 강압된 저압 증기(LS)를 저압 터빈(33)에 반송하는 저압 증기 반송 라인(L19)이 설치되어 있다. 중압 증기 공급 라인(L18)은, 재열 증기 정지 밸브(66)가 설치되어 있다. 그리고 저압 과열기(54)에 발생한 저압 증기(LS)를 저압 증기 반송 라인(L19)에 공급하는 저압 증기 공급 라인(L20)이 설치되어 있다.
그 때문에, 복합 사이클 플랜트(10)의 가동 시, 가스 터빈(11)에서, 압축기(21)는 공기를 압축하고, 연소기(22)는 공급된 압축 공기(AC)와 연료 가스(F)를 혼합해서 연소한다. 터빈(23)은 연소기(22)로부터 공급된 연소 가스(FG)에 의해 회전 구동한다. 또한, 가스 터빈(11)(터빈(23))으로부터 배출된 배기 가스(EX)는 배열 회수 보일러(12)에 보내지고, 배열 회수 보일러(12)는 증기(S)를 생성하고, 증기(S)가 증기 터빈(13)에 보내진다. 고압 터빈(31)과 중압 터빈(32)과 저압 터빈(33)은 이 증기(S)에 의해 회전 구동한다. 그리고 가스 터빈(11)과 증기 터빈(13)의 동축 상에 배치된 발전기(14)가 발전을 행한다. 한편, 증기 터빈(13)에서 사용된 증기(S)는, 복수기(35)에서 냉각되어 복수로 되고, 급수(W)로서 배열 회수 보일러(12)로 되돌려진다.
그러나 복수기(35)는, 증기(S)를 해수(SW)에 의해 냉각해서 복수(급수(W))로 함으로써, 내부에 냉각수 라인(L7)을 구성하는 다수의 냉각 수관이 배치되어 있다. 이 냉각 수관이 어떠한 원인으로 손상되면, 냉각 수관을 흐르는 해수가 복수기(35)의 복수에 혼입된다. 그러면, 배열 회수 보일러(12)의 급수 계통에 해수 성분이 혼입되어, 전열 저해나 부식 등의 불량 현상을 일으킬 우려가 있다. 그 때문에, 복수기(35)에 있어서의 해수의 누설을 검출하고, 그 대책을 실시할 필요가 있다.
그 때문에, 본 실시형태의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치는, 암모니아 첨가 장치(pH 조정제 첨가 장치)(81)와, pH 계측 장치(82, 83)와, 산 전기도전율계(84)와, 배수 장치(85, 86, 87)와, 제어 장치(88)를 구비하고 있다.
암모니아 첨가 장치(81)는, 급수 라인(L11)에 있어서의 각 드럼(증기 드럼)(52, 62, 72)보다 상류 측에서, 복수 펌프(36)와 복수 밸브(37) 사이의 급수(W)에 pH 조정제로서의 알카리성, 또한 휘발성 약품, 본 실시형태에서는, 암모니아를 첨가하는 것이다. 또한, 본 발명의 pH 조정제 첨가 장치가 첨가하는 pH 조정제는 암모니아에 한하지 않고, 암모니아, 히드라진, 모노에탄올아민, 모르폴린의 적어도 하나를 포함하는 아민류라면 좋다. pH 계측 장치(82)는, 급수 라인(L11)에 있어서의 암모니아 첨가 장치(81)에 의한 암모니아의 첨가 위치보다 하류 측에서, 저압 절탄기(51)와 복수 밸브(37) 사이의 급수(W)의 pH 값을 계측하는 것이다. pH 계측 장치(83)는 급수 라인(L11)에 있어서의 고압 드럼(72) 내의 드럼 물(W3)의 pH 값을 계측하는 것이다. 또한, pH 계측 장치(83)는 고압 드럼(72) 내의 드럼 물(W3)의 pH 값을 계측하는 것에 한정되는 것은 아니며, 저압 드럼(52)이나 중압 드럼(62) 내의 드럼 물(W1, W2)의 pH 값을 계측하는 것으로 해도 좋다.
산 전기도전율계(84)는 고압 유닛(43)에 설치되어 있고, 이 고압 유닛(43)에 있어서의 고압 드럼(증기 드럼)(72) 내의 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하는 것이다. 배열 회수 보일러(12)는 처리하는 급수(W)의 압력이 다른 하나 이상의 유닛(본 실시형태에서는, 3개의 유닛(41, 42, 43))을 갖고 있으며, 산 전기도전율계(84)는 적어도 가장 고압의 유닛, 즉 고압 유닛(43)에 있어서의 고압 드럼(72) 내의 드럼 물의 산 전기도전율을 계측한다. 고압 드럼(72) 내의 드럼 물(W3)은, 가장 농축도가 높아지기 때문에, 해수 누설이 발생했을 때 가장 산 전기도전율(염소농도)이 높아지기 때문에, 고감도로 누설 검출이 가능해진다. 또한, 산 전기도전율계(84)를 고압 드럼(72)에 설치하는 동시에, 저압 유닛(41)이나 중압 유닛(42)에 설치하고, 각 유닛(41, 42)에 있어서의 저압 드럼(52) 내의 드럼 물(W1)이나 중압 드럼(62) 내의 드럼 물(W2)의 산 전기도전율을 계측하도록 구성해도 좋다. 또한, 모든 드럼(52, 62, 72) 내의 드럼 물(W1, W2, W3)의 산 전기도전율을 계측하도록 구성해도 좋다.
배수 장치(85, 86, 87)는, 저압 유닛(41)과 중압 유닛(42)과 고압 유닛(43)의 각 드럼(52, 62, 72)에 설치된 배수 라인(85a, 86a, 87a)과, 각 배수 라인(85a, 86a, 87a)에 설치된 개폐 밸브(85b, 86b, 87b)로 구성되어 있다.
제어 장치(88)는, pH 계측 장치(82, 83)의 계측 결과(급수(W) 및 드럼 물(W3)의 pH 값)와, 산 전기도전율계(84)의 계측 결과(급수(W) 및 드럼 물(W3)의 산 전기도전율)가 입력되어, 암모니아 첨가 장치(81)와, 배수 장치(85, 86, 87)(개폐 밸브(85b, 86b, 87b))를 제어 가능하게 되어 있다. 즉, 제어 장치(88)는, pH 계측 장치(82, 83)가 계측한 급수(W)나 드럼 물(W3)의 pH 값이 미리 설정된 소정값 이상의 알카리성으로 되도록 암모니아 첨가 장치(81)를 제어하는 동시에, 산 전기도전율계(84)가 계측한 산 전기도전율에 기초하여 드럼 물(W3)의 염소 이온 농도를 산출해서 해수의 누설 검출을 판정한다. 그리고 제어 장치(88)는 드럼 물(W3)의 염소 이온 농도가 미리 설정된 한계값을 넘었을 때, 각 배수 라인(85a, 86a, 87a)의 개폐 밸브(85b, 86b, 87b)를 개방한다. 또한, 제어 장치(88)는, pH 계측 장치(82, 83)의 어느 한쪽이 계측한 급수(W) 또는 드럼 물(W3)의 pH 값에 기초하여 암모니아 첨가 장치(81)를 제어해도 좋다.
여기서, 미리 설정된 드럼 물(W3)의 소정값(하한값)이란, 예를 들어 pH 9.4이며, 상한치는, pH 10.0이다. 그 때문에, 제어 장치(88)는, 드럼 물(W3) pH 값이 pH 9.4를 하회하면, 암모니아 첨가 장치(81)를 제어해서 급수(W)로의 암모니아의 첨가를 개시, 또는 급수(W)로의 암모니아의 첨가량을 증가하는 한편, 드럼 물(W3)의 pH 값이 pH 10.0을 상회하면, 암모니아 첨가 장치(81)를 제어해서 급수(W)로의 pH 조정제의 첨가를 정지, 또는 급수(W)로의 암모니아의 첨가량을 감소시킨다.
제어 장치(88)는, 드럼 물(W3)의 pH 값이 pH 9.4로부터 pH 10.0에 유지된 상태에서, 산 전기도전율계(84)가 계측한 산 전기도전율에 기초하여 드럼 물(W3)의 염소 이온 농도를 산출하고, 염소 이온 농도에 기초하여 해수의 누설 검출을 판정한다. 이 경우, 드럼 물(W3)의 산 전기도전율과 드럼 물(W3)의 염소 이온 농도와의 관계를 미리 실험 등에 의해 구해 둔다.
예를 들어, 급수(W)로의 해수 누설 시에, 고압 드럼(72)에 있어서의 염소 이온의 1시간당 농축률은 아래 수식(1)에 의해 구할 수 있다.
[수1]
1시간당 염화물 이온의 농축[배]
=드럼 급수량[m3/h]/드럼 보유 수량[m3] …(1)
또한, 산 전기도전율과 염소 이온 농도와의 관계는 아래 수식(2)에 의해 구할 수 있다.
[수2]
염소 이온 농도[CI-][mol/L]
=염소 이온 농도[mg/L]/1000[mg/g]/35.5[g/mol] …(2)
여기서, 정부(正負)의 이온은 동등하기 때문에, 아래 수식(3)으로 된다.
[수3]
[CI-]+[OH-]=[H+] …(3)
또한, 물의 해리 평형으로부터, 아래 수식(4)에 의해 구할 수 있다. 여기서, Kw는 해리 정수 10-14[mol/L]2 이다.
[수4]
[OH-][H+]=Kw …(4)
그리고 수식(1)~(4)를 [H+]에 대해 풀면, 아래 수식(5)를 얻는다.
[수5]
Figure pct00001
이와 같이 염소 이온 농도 [mg/L]가 결정되면, 이하와 같이 각종 이온 농도를 산출할 수 있다. 그 때문에, 산 전기도전율은 아래 수식(6)에 의해 구할 수 있다.
[수6]
산 전기도전율[μS/cm]
=(Λ(H+)[H+]+Λ(Cl-)[Cl-]+Λ(OH-)[OH-])×1000 …(6)
Λ(H+): 수소 이온의 당량 이온 도전율 349.7[S·㎠/mol당량]
Λ(Cl-): 염소 이온의 당량 이온 도전율 76.3[S·cm2/mol당량]
Λ(OH-): 수산 이온의 당량 이온 도전율 198[S·cm2/mol당량]
도 2는 산 전기도전율에 대한 염소 이온 농도를 나타내는 그래프이다. 상술한 바와 같이 산출한 산 전기도전율과 염소 이온 농도와의 관계는, 실제로 계측한 산 전기도전율과 염소 이온 농도와의 관계와의 상관이 거의 일치하고 있기 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같은 산 전기도전율에 대한 염소 이온 농도를 나타내는 그래프를 설정할 수 있다. 이 산 전기도전율과 염소 이온 농도의 상관 정보에 대해서는, 제어 장치(88) 내에 있는 기억 장치(도시 생략)에 기억된다.
그 때문에, 도 1에 나타내는 바와 같이, 복합 사이클 플랜트(10)의 가동 시, 증기 터빈(13)에서 사용된 증기(S)는 복수기(35)에서 냉각되어 복수로 되고, 급수(W)로서 배열 회수 보일러(12)로 되돌려진다. 이때, 암모니아 첨가 장치(81)는 급수 라인(L11)을 흐르는 급수(W)에 암모니아를 첨가한다. pH 계측 장치(82)는 급수(W)의 pH 값을 계측하고, pH 계측 장치(83)는 드럼 물(W3)의 pH 값을 계측한다. 제어 장치(88)는 계측한 드럼 물(W3)의 pH 값이 미리 설정된 pH 영역(pH 9.4로부터 pH 10.0)에 들어가도록 암모니아 첨가 장치(81)를 제어한다. 또한, 사전에 실험 등에 의해 급수(W)의 pH 값과 드럼 물(W3)의 pH 값과의 관계를 구하고, 드럼 물(W3)의 pH 값을 계측하지 않고 급수(W)의 pH 값만을 계측하고, 이 급수(W)의 pH 값에 기초하여 드럼 물(W3)의 pH 값을 추정해도 좋다. 또한, 이때 산 전기도전율계(84)는 고압 드럼(72)의 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하고, 제어 장치(88)는 계측한 드럼 물(W3)의 산 전기도전율에 기초하여 도2의 상관도를 이용해서 드럼 물(W3)의 염소 이온 농도를 산출하고, 해수의 누설 검출을 판정한다. 여기서, 제어 장치(88)는 드럼 물(W3)의 염소 이온 농도가 미리 설정된 한계 값을 넘었을 때, 각 배수 라인(85a, 86a, 87a)의 개폐 밸브(85b, 86b, 87b)를 개방한다.
이와 같이 본 실시형태의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에 있어서는, 배기 가스(EG)의 배열에 의해 증기(S)를 생성하는 고압 드럼(72)을 갖는 배열 회수 보일러(12)와, 배열 회수 보일러(12)에 의해 생성된 증기(S)에 의해 구동하는 증기 터빈(13)과, 증기 터빈(13)으로부터 배출된 증기(S)를 해수(SW)에 의해 냉각해서 생성된 급수(W)를 배열 회수 보일러(12)로 되돌리는 복수기(35)를 구비하고, 급수 라인(L11)에 있어서의 고압 드럼(72)보다 상류 측에서 급수(W)에 암모니아(pH 조정제)를 첨가하는 암모니아 첨가 장치(81)와, 고압 드럼(72) 내의 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하는 산 전기도전율계(84)와, 배열 회수 보일러(12)에 있어서의 드럼 물(W3)의 pH 값이 미리 설정된 소정값 이상의 알카리성으로 되도록 암모니아 첨가 장치(81)를 제어하는 동시에 산 전기도전율계(84)가 계측한 산 전기도전율에 기초하여 드럼 물(W#)의 염소 이온 농도를 산출해서 해수(SW)의 누설 검출을 판정하는 제어 장치(88)를 설치하고 있다.
따라서 해수(SW)가 혼입한 급수(W)는, 고압 증발기(73)의 고압 드럼(72)으로 해수 성분이 농축되기 때문에, 이 고압 드럼(72) 내의 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하는 것이 유효하지만, 통상 고압 드럼(72)은, 수질 관리 pH 조정의 목적으로 인산이 주입되고 있어, 이 인산이 방해 성분으로 되어서 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하는 것이 곤란해진다. 따라서 상기의 제어를 행함으로써, 드럼 물(W3)의 pH 조정제로서 종래 사용되고 있었던 인산의 주입이 불필요해져, 인산에 의한 방해 없이 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하는 것이 가능해진다. 이 산 전기도전율에 기초하여 드럼 물(W3)의 염소 이온 농도를 산출해서 해수(SW)의 누설을 고정밀도로 검출할 수 있다. 해수 누설이 발생하고 있는 경우, 고압 드럼(72)에서는 해수 성분이 농축되기 때문에, 고압 드럼(72) 이외의 장소의 산 전기전도도를 측정하는 경우에 비해, 드럼 물(W3)의 산 전기전도도를 측정하는 편이 급수(W)로의 해수(SW)의 누설을 조기에 그리고 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 실시형태의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, 급수 라인(L11)에 있어서의 암모니아의 첨가 위치보다 하류 측의 급수(W) 또는 드럼 물(W3)의 pH 값을 계측하는 pH 계측 장치(82, 83)를 설치하며, 제어 장치(88)는 pH 계측 장치(82, 83)의 계측 결과에 기초하여 암모니아 첨가 장치(81)를 제어하고 있다. 따라서 암모니아의 첨가 후의 급수(W)나 드럼 물(W3)의 pH 값을 피드백해서 암모니아의 첨가량을 제어하기 때문에, 드럼 물(W3)의 pH 값을 고정밀도로 관리할 수 있다.
본 실시형태의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, 고압 드럼(72)에 pH 계측 장치(83)를 설치하여, 고압 드럼(72)에 있어서의 드럼 물(W3)의 pH 값을 계측하고 있다. 따라서 고압 드럼(72)에서 농축된 드럼 물(W3)의 pH 값을 피드백해서 암모니아의 첨가량을 제어하기 때문에, 드럼 물(W3)의 pH 값을 보다 고정밀도로 관리할 수 있다.
본 실시형태의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, 배열 회수 보일러(12)는 처리하는 급수의 압력이 다른 하나 이상의 유닛, 즉 저압 유닛(41)과 중압 유닛(42)과 고압 유닛(43)을 갖고, 산 전기도전율계(84)는 적어도 가장 고압인 고압 유닛(43)의 고압 드럼(72) 내의 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하고 있다. 따라서 고압 드럼(72) 내에서 고압으로 농축된 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하기 때문에, 단시간에 고농도로 농축된 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하는 것으로 되어, 급수(W)로의 해수(SW)의 누설의 유무를 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 실시형태의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, 각 드럼(52, 62, 72) 내의 드럼 물(W1, W2, W3)을 배출하는 배수 장치(85, 86, 87)를 설치하고, 제어 장치(88)는 드럼 물(W3)의 염소 이온 농도가 미리 설정된 한계값을 넘었을 때에, 배수 장치(85, 86, 87)를 개방하고 있다. 따라서 드럼 물(W3)의 염소 이온 농도가 한계값을 넘었을 때, 각 드럼(52, 62, 72) 내의 드럼 물(W1, W2, W3)이 배출되기 때문에, 드럼 물(W1, W2, W3)의 염소 이온 농도를 저하시킬 수 있다.
본 실시형태의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, pH 조정제 첨가 장치가 첨가하는 pH 조정제를 알카리성의 휘발성 물질로 하고 있다. 따라서 알카리성의 휘발성 물질인 pH 조정제는, 각 드럼(52, 62, 72) 내에 잔류 성분이 농축되지 않는 것과 함께, 복수기(35)의 복수 펌프(진공 펌프)(36)로 급수 계통 외로 배출되기 때문에, 약주 장치로부터 미량으로 배출되는 분을 밸런스함으로써, 급수 계통 내의 약품 농도를 일정하게 유지하여, pH 를 제어할 수 있다.
본 실시형태의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치에서는, pH 조정제 첨가 장치가 첨가하는 pH 조정제를, 암모니아, 히드라진, 모노에탄올아민, 모르폴린의 적어도 하나를 포함하는 아민류로 하고 있다. 따라서 최적의 pH 조정제를 선택할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 방법에 있어서는, 복수기(35)로부터 배열 회수 보일러(12)로의 급수 라인(L11)의 급수(W)에 암모니아(pH 조정제)를 첨가하는 공정과, 배열 회수 보일러(12)에 있어서의 고압 드럼(72) 내의 드럼 물(W3)의 pH 값이 미리 설정된 소정값 이상의 알카리성으로 되도록 암모니아의 첨가량을 조정하는 공정과, 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하는 공정과, 산 전기도전율에 기초하여 드럼 물(W3)의 염소 이온 농도를 산출해서 해수(SW)의 누설 검출을 판정하는 공정을 갖고 있다.
따라서 고압 드럼(72) 내에서 농축된 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하기 때문에, 해수(SW)가 급수(W)에 누설된 경우, 고압 드럼(72) 내의 드럼 물(W3)에 있어서의 염소 이온 농도가 높아지기 때문에, 급수(W)로의 해수(SW)의 누설량에 구애받지 않고 그 누설의 유무를 고정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 증기 터빈 플랜트에 있어서는, 배기 가스(EG)의 배열에 의해 증기(S)를 생성하는 고압 드럼(72)을 갖는 배열 회수 보일러(12)와, 배열 회수 보일러(12)에 의해 생성된 증기(S)에 의해 구동하는 증기 터빈(13)과, 증기 터빈(13)으로부터 배출된 증기(S)를 해수(SW)에 의해 냉각해서 생성된 급수(W)를 배열 회수 보일러(12)로 되돌리는 복수기(35)와, 급수 라인(L11)에 있어서의 해수의 누설 검출 장치를 설치하고 있다.
따라서 고압 드럼(72) 내에서 농축된 드럼 물(W3)의 산 전기도전율을 계측하는 것으로 되어, 해수(SW)가 급수(W)에 누설된 경우, 고압 드럼(72) 내의 드럼 물(W3)에 있어서의 염소 이온 농도가 높아지기 때문에, 급수(W)로의 해수(SW)의 누설량에 구애받지 않고 그 누설의 유무를 고정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 배열 회수 보일러(12)는 저압 유닛(41)과 중압 유닛(42)과 고압 유닛(43)과 재열기(44)를 갖는 것으로 했지만, 저압 유닛(41)과 고압 유닛(43) 만이라도 좋고, 또한 하나의 유닛만으로 해도 좋다.
10: 복합 사이클 플랜트(증기 터빈 플랜트)
11: 가스 터빈
12: 배열 회수 보일러
13: 증기 터빈
14: 발전기
21: 압축기
22: 연소기
23: 터빈
31: 고압 터빈
32: 중압 터빈
33: 저압 터빈
35: 복수기
41: 저압 유닛
42: 중압 유닛
43: 고압 유닛
44: 재열기
51: 저압 절탄기
52: 저압 드럼(증기 드럼)
53: 저압 증발기
54: 저압 과열기
61: 중압 절탄기
62: 중압 드럼(증기 드럼)
63: 중압 증발기
64: 중압 과열기
71: 고압 절탄기
72: 고압 드럼(증기 드럼)
73: 고압 증발기
74: 고압 과열기
81: 암모니아 첨가 장치(pH 조정제 첨가 장치)
82, 83: pH 계측 장치
84: 산 전기도전율계
85, 86, 87: 배수 장치
88: 제어 장치

Claims (9)

  1. 배기 가스의 배열에 의해 증기를 생성하는 증기 드럼을 갖는 배열 회수 보일러와,
    상기 배열 회수 보일러에 의해 생성된 증기에 의해 구동하는 증기 터빈과,
    상기 증기 터빈으로부터 배출된 증기를 해수에 의해 냉각해서 생성된 급수를 상기 배열 회수 보일러로 되돌리는 복수기
    를 구비하는 증기 터빈 플랜트에 있어서,
    급수 라인에 있어서의 상기 증기 드럼보다 상류 측에서 급수에 pH 조정제를 첨가하는 pH 조정제 첨가 장치와,
    상기 증기 드럼에 있어서의 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하는 산 전기도전율계와,
    상기 배열 회수 보일러에 있어서의 드럼 물의 pH 값이 미리 설정된 소정값 이상의 알카리성으로 되도록 상기 pH 조정제 첨가 장치를 제어하는 동시에 상기 산 전기도전율계가 계측한 산 전기도전율에 기초하여 드럼 물의 염소 이온 농도를 산출해서 해수의 누설 검출을 판정하는 제어 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급수 라인에 있어서의 pH 조정제의 첨가 위치보다 하류 측의 급수 또는 드럼 물의 pH 값을 계측하는 pH 계측 장치가 설치되고, 상기 제어 장치는 상기 pH 계측 장치의 계측 결과에 기초하여 상기 pH 조정제 첨가 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 pH 계측 장치는 상기 증기 드럼에 있어서의 드럼 물의 pH 값을 계측하는 것을 특징으로 하는 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배열 회수 보일러는 처리하는 급수의 압력이 다른 하나 이상의 유닛을 갖고, 상기 산 전기도전율계는 적어도 가장 고압의 상기 유닛에 있어서의 상기 증기 드럼 내의 드럼 물의 산 전기도전율을 계측하는 것을 특징으로 하는 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증기 드럼 내의 드럼 물을 배출하는 배수 라인이 설치되고, 상기 제어 장치는 드럼 물의 염소 이온 농도가 미리 설정된 한계값을 넘었을 때에, 상기 배수 라인을 개방하는 것을 특징으로 하는 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 pH 조정제 첨가 장치가 첨가하는 pH 조정제는 알카리성의 휘발성 물질인 것을 특징으로 하는 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 pH 조정제 첨가 장치가 첨가하는 pH 조정제는, 암모니아, 히드라진, 모노에탄올아민, 모르폴린의 적어도 하나를 포함하는 아민류인 것을 특징으로 하는 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치.
  8. 복수기로부터 보일러로의 급수 라인의 급수에 pH 조정제를 첨가하는 공정과,
    상기 보일러에 있어서의 증기 드럼 내의 드럼 물의 pH 값이 미리 설정된 소정값 이상의 알카리성으로 되도록 pH 조정제의 첨가량을 조정하는 공정과,
    드럼 물의 산 전기도전율을 계측하는 공정과,
    산 전기도전율에 기초하여 드럼 물의 염소 이온 농도를 산출해서 해수의 누설 검출을 판정하는 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 방법.
  9. 배기 가스의 배열에 의해 증기를 생성하는 증기 드럼을 갖는 배열 회수 보일러와,
    상기 배열 회수 보일러에 의해 생성된 증기에 의해 구동하는 증기 터빈과,
    상기 증기 터빈으로부터 배출된 증기를 해수에 의해 냉각해서 생성된 급수를 상기 배열 회수 보일러로 되돌리는 복수기와,
    청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 급수 계통에 있어서의 해수의 누설 검출 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 증기 터빈 플랜트.
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