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通常運転中の汚染物質の漏洩によって蒸気発生器に発生する可能性のある損傷は、多くの議論の対象です。

寄稿編集者 Brad Buecker およびリンカーン エレクトリック システムのプロジェクト エンジニア Dan Dixon 著

著者の注: 多くの蒸気発生発電所の運転者や技術者は、通常の運転中に化学的異常が発生すると、ボイラー、蒸気システム、タービンに重大な損傷を引き起こす可能性があることを認識しています。 高温と高圧により、不純物の侵入の影響が非常に大きくなります。 ただし、シャットダウンとその後の起動中に発生する可能性のある重大な損傷は見落とされがちです。 現在、電力業界では負荷サイクルが日常的に行われており、多くの装置が再生可能エネルギー源によって生成される負荷変動に追従しています。 問題をさらに悪化させているのは、石炭火力発電所の代替品として複合サイクル装置が普及していることです。 これらのユニットの循環は、多くの工場で基本的に標準的な手順です。

2012 年に、私は HRSG レイアップとスタートアップ化学制御に関する記事を、元リンカーン エレクトリック システムで現在は電力研究所 (EPRI) に勤める Dan Dixon と共著しました。 その記事で提示されたアイデアは今でも非常に有効であるため、この記事は Power Engineering の Web サイトに再掲載されています。 すべてのユニットが異なるため、この記事で概説されている概念は、常に安全性を最優先にして、ケースバイケースで評価する必要があることに留意してください。

通常運転中の汚染物質の漏洩によって蒸気発生器に発生する可能性のある損傷は、多くの議論の対象です。 ただし、オンとオフを繰り返すシステムがシャットダウン、レイアップ、または正しく起動されていない場合は、非常に深刻な損傷が発生する可能性があります。 コンバインドサイクルプラントは、典型的に多数の起動と停止が発生するため、特にこれらの問題の影響を受けやすくなります。 この記事では、オフライン化学に関する最も重要な問題を検討します。

従来の蒸気発生器と排熱回収蒸気発生器 (HRSG) はどちらも、水壁配管、過熱器と再熱器の配管、ボイラー ドラム、その他の機器が入り組んだ複雑な迷路になっています。 負荷要件の低下やその他の問題によりユニットがオフラインになると、回路内の水の体積が収縮します。 この体積の減少により、システム内にわずかな真空が生じ、その結果、外気が引き込まれます。 現在、少なくとも水と空気の界面では、酸素が飽和した停滞状態が確立されています。

酸素による攻撃は、いくつかの理由から非常に深刻になる可能性があります。 腐食メカニズム自体が、酸素濃度の高い領域で重大な金属損失を引き起こす可能性があります。

この攻撃は多くの場合、孔食の形で発生し、集中した腐食により壁を貫通し、短期間に機器の故障が発生する可能性があります。 また、非常に重要なことは、オフラインの酸素攻撃により腐食生成物が生成され、それが起動中に蒸気発生器に持ち込まれることです。 水壁チューブ内に酸化鉄が堆積すると、熱効率が低下し、最も重要なことに、堆積物の下に腐食が発生する場所が形成されます。 これらのメカニズムには、非常に潜行性の水素損傷、[1] 不適切に処理されたユニットでの酸性リン酸塩腐食、および腐食性ガウジングが含まれる可能性があります。

酸素が蒸気発生器に侵入するもう 1 つの方法は、充填またはボイラーのトップオフに保管された凝縮水または新鮮な脱塩水が必要な始動時です。 多くの場合、高純度の水は大気開放型の貯蔵タンクに保管されます。 水は酸素と二酸化炭素を吸収し、これらの化学物質で飽和することもあります。 メイクアップが冷たい蒸気発生器に注入されると、追加の攻撃が発生します。

リンカーン エレクトリック システム (LES) のテリー バンディ コンバインド サイクル プラントでは、電力会社の担当者が酸素の侵入と腐食を防ぐための最も効果的な技術をいくつか導入しました。 これらのテクニックと、効果的である可能性のあるいくつかの代替手段を検討します。

何よりもまず、操業停止の最終段階とそれに続く短期レイアップ中の窒素ブランケットです。 経験によれば、圧力が完全に低下する前にシステムの主要なポイントに窒素を導入すると、空気の侵入が最小限に抑えられます。 その後、システムが冷却し続けると、酸素を含んだ空気ではなく、窒素だけが入ります。 HRSG の窒素保護の重要なポイントには、蒸発器、エコノマイザー、給水回路が含まれます。