JP2769671B2 - ボイラ高温高圧化過熱器の高温腐食防止方法 - Google Patents
ボイラ高温高圧化過熱器の高温腐食防止方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばごみ焼却による
発電設備の高効率化を目的としたごみ焼却ボイラの高温
高圧化に際し、過熱器の高温腐食を防止する方法に関す
るものである。
発電設備の高効率化を目的としたごみ焼却ボイラの高温
高圧化に際し、過熱器の高温腐食を防止する方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ごみ焼却熱の有効利用方法として、蒸気
タービンによる発電が最も効果的であり、そのためごみ
焼却ボイラの高温高圧化が進みつつある。しかし、従
来、ごみ焼却ボイラでは、燃焼排ガス中の塩化水素ガス
及び低融点付着灰による高温腐食を防止するため、蒸気
条件として過熱蒸気温度は最高で３００℃、より具体的
には管壁温度は最高で３２０℃に、また蒸気圧力は３０
ａｔａに制限され、発電効率は１２〜１６％であった。
タービンによる発電が最も効果的であり、そのためごみ
焼却ボイラの高温高圧化が進みつつある。しかし、従
来、ごみ焼却ボイラでは、燃焼排ガス中の塩化水素ガス
及び低融点付着灰による高温腐食を防止するため、蒸気
条件として過熱蒸気温度は最高で３００℃、より具体的
には管壁温度は最高で３２０℃に、また蒸気圧力は３０
ａｔａに制限され、発電効率は１２〜１６％であった。
【０００３】ところで、前記した蒸気条件として、過熱
蒸気温度を３８０〜４２０℃、蒸気圧力を４０ａｔａに
まで高温高圧化した場合には、発電効率は２０〜２５％
となって現状の発電効率の約１．５倍となる。しかし、
このように前記した標準蒸気条件を超えたごみ焼却ボイ
ラ、例えば蒸気温度が３５０℃、蒸気圧力が２４ａｔａ
のごみ焼却ボイラでは、高温腐食のために毎年過熱器管
を取り替える必要がでてくる。
蒸気温度を３８０〜４２０℃、蒸気圧力を４０ａｔａに
まで高温高圧化した場合には、発電効率は２０〜２５％
となって現状の発電効率の約１．５倍となる。しかし、
このように前記した標準蒸気条件を超えたごみ焼却ボイ
ラ、例えば蒸気温度が３５０℃、蒸気圧力が２４ａｔａ
のごみ焼却ボイラでは、高温腐食のために毎年過熱器管
を取り替える必要がでてくる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
決しようとして、高温腐食性ガス及び付着灰に耐えるこ
とのできる超合金材料の開発が試みられているが、過熱
器管のすべてをこのような超合金材料とすることは極め
て高価となるので、実際上不可能である。
決しようとして、高温腐食性ガス及び付着灰に耐えるこ
とのできる超合金材料の開発が試みられているが、過熱
器管のすべてをこのような超合金材料とすることは極め
て高価となるので、実際上不可能である。
【０００５】本発明は、上記したような従来の問題点に
鑑みてなされたものであり、高価な超合金材料を過熱器
管すべてに使用することなく高温腐食性ガス及び付着灰
に耐えることのできるボイラ高温高圧化過熱器の高温腐
食防止方法を提供することを目的としている。
鑑みてなされたものであり、高価な超合金材料を過熱器
管すべてに使用することなく高温腐食性ガス及び付着灰
に耐えることのできるボイラ高温高圧化過熱器の高温腐
食防止方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明者は各種の実験を行った。まず、寸法２
０ｍｍ×１５ｍｍ×３ｍｍの各種材料の試験片にごみ焼
却炉の燃焼灰を表面積１ｃｍ2 当たり５０ｍｇ塗布した
後、８％ＣＯ2 ＋８％Ｏ2 ＋１８％Ｈ2 Ｏ＋０．１３％
ＨＣｌ＋６５．８７％Ｎ2 の模擬ガス気流中の環状電気
炉内に挿入し、４００℃，４５０℃，５００℃，５５０
℃及び６００℃の各温度でそれぞれ７２時間加熱保持し
た。その結果を下記表１に示すが、年間０．５ｍｍ以下
の侵食度を示す温度及び材料は、４５０℃を上限として
ＳＵＳ３４７Ｈ，ＳＵＳ３０９Ｊ2 ，ＳＵＳ３１０
Ｊ1 ，インコロイ８２５及びインコロイ８００であっ
た。
ために、本発明者は各種の実験を行った。まず、寸法２
０ｍｍ×１５ｍｍ×３ｍｍの各種材料の試験片にごみ焼
却炉の燃焼灰を表面積１ｃｍ2 当たり５０ｍｇ塗布した
後、８％ＣＯ2 ＋８％Ｏ2 ＋１８％Ｈ2 Ｏ＋０．１３％
ＨＣｌ＋６５．８７％Ｎ2 の模擬ガス気流中の環状電気
炉内に挿入し、４００℃，４５０℃，５００℃，５５０
℃及び６００℃の各温度でそれぞれ７２時間加熱保持し
た。その結果を下記表１に示すが、年間０．５ｍｍ以下
の侵食度を示す温度及び材料は、４５０℃を上限として
ＳＵＳ３４７Ｈ，ＳＵＳ３０９Ｊ2 ，ＳＵＳ３１０
Ｊ1 ，インコロイ８２５及びインコロイ８００であっ
た。
【０００７】
【表１】 （単位：ｍｍ／年）
【０００８】次に、先に説明した実験によって得られた
材料のうちの４種類を選定してこれらの材料で過熱器管
を製作し、これら過熱器管群を蒸気温度が３７０〜４２
０℃（管壁温度４１０〜４５０℃）の実機の図１に示す
位置に組み込み、１年間テストを実施した。その結果、
管表面における各部分の腐食速度は、管壁温度以外に熱
流束によっても支配され、熱流束との関係で整理すると
よく一致することが判明した。
材料のうちの４種類を選定してこれらの材料で過熱器管
を製作し、これら過熱器管群を蒸気温度が３７０〜４２
０℃（管壁温度４１０〜４５０℃）の実機の図１に示す
位置に組み込み、１年間テストを実施した。その結果、
管表面における各部分の腐食速度は、管壁温度以外に熱
流束によっても支配され、熱流束との関係で整理すると
よく一致することが判明した。
【０００９】図２にテストに供した各種材料の高温腐食
に及ぼす熱流束の影響を示したが、この結果によると、
実用的に適用可能な腐食速度を年間０．５ｍｍ以下とす
ると熱流束は、インコロイ８２５では１２４０（ｋｃａ
ｌ／ｈ ｍ）以下、ＳＵＳ３１０Ｊ1 では１１８０（ｋ
ｃａｌ／ｈ ｍ）以下、ＳＵＳ３４７Ｈでは１０８０
（ｋｃａｌ／ｈ ｍ）以下、ＳＵＳ３０９Ｊ2 では１０
００（ｋｃａｌ／ｈ ｍ）以下にすればよいことが判
る。
に及ぼす熱流束の影響を示したが、この結果によると、
実用的に適用可能な腐食速度を年間０．５ｍｍ以下とす
ると熱流束は、インコロイ８２５では１２４０（ｋｃａ
ｌ／ｈ ｍ）以下、ＳＵＳ３１０Ｊ1 では１１８０（ｋ
ｃａｌ／ｈ ｍ）以下、ＳＵＳ３４７Ｈでは１０８０
（ｋｃａｌ／ｈ ｍ）以下、ＳＵＳ３０９Ｊ2 では１０
００（ｋｃａｌ／ｈ ｍ）以下にすればよいことが判
る。
【００１０】本発明のボイラ高温高圧化過熱器の高温腐
食防止方法は、上記した知見に基づいてなされたもので
あり、蒸気温度が一番低い１次過熱器管群を燃焼ガス入
口側に配置し、以降順次３次過熱器管群、２次過熱器管
群と配置するとともに、前記１次過熱器管群は蒸気温度
に基づき、また２・３次過熱器管群は熱流束に基づいて
それぞれ腐食量が設定値以下の材料を選定することを要
旨としているのである。
食防止方法は、上記した知見に基づいてなされたもので
あり、蒸気温度が一番低い１次過熱器管群を燃焼ガス入
口側に配置し、以降順次３次過熱器管群、２次過熱器管
群と配置するとともに、前記１次過熱器管群は蒸気温度
に基づき、また２・３次過熱器管群は熱流束に基づいて
それぞれ腐食量が設定値以下の材料を選定することを要
旨としているのである。
【００１１】
【作用】本発明のボイラ高温高圧化過熱器の高温腐食防
止方法は、蒸気温度が一番低い１次過熱器管群を燃焼ガ
ス入口側に配置し、以降順次３次過熱器管群、２次過熱
器管群と配置するとともに、前記１次過熱器管群は蒸気
温度に基づき、また２・３次過熱器管群は熱流束に基づ
いてそれぞれ腐食量が設定値以下の材料を選定するの
で、ボイラ高温高圧化過熱器の高温腐食を効果的に抑制
できる。
止方法は、蒸気温度が一番低い１次過熱器管群を燃焼ガ
ス入口側に配置し、以降順次３次過熱器管群、２次過熱
器管群と配置するとともに、前記１次過熱器管群は蒸気
温度に基づき、また２・３次過熱器管群は熱流束に基づ
いてそれぞれ腐食量が設定値以下の材料を選定するの
で、ボイラ高温高圧化過熱器の高温腐食を効果的に抑制
できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明のボイラ高温高圧化過熱器の高
温腐食防止方法を図３に示す１実施例に基づいて説明す
る。図３は蒸気条件が３４．５ｔ／ｈ×３７ａｔａ×３
８０℃のボイラにおける１〜３次過熱器管群の配置位置
の説明図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は要部拡大図であ
る。
温腐食防止方法を図３に示す１実施例に基づいて説明す
る。図３は蒸気条件が３４．５ｔ／ｈ×３７ａｔａ×３
８０℃のボイラにおける１〜３次過熱器管群の配置位置
の説明図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は要部拡大図であ
る。
【００１３】図３において、１は燃焼室２内での燃焼に
よってボイラ本体３内で発生した飽和蒸気をさらに過熱
して過熱蒸気をつくる過熱器であり、例えば１次過熱器
１ａ，２次過熱器１ｂ及び３次過熱器１ｃとで構成され
ている。そして、これら１〜３次過熱器１ａ〜１ｃは燃
焼ガスの入口側（ガス温度：６５０℃）から１次過熱器
１ａ，３次過熱器１ｃ，２次過熱器１ｂの順に配置され
ている。
よってボイラ本体３内で発生した飽和蒸気をさらに過熱
して過熱蒸気をつくる過熱器であり、例えば１次過熱器
１ａ，２次過熱器１ｂ及び３次過熱器１ｃとで構成され
ている。そして、これら１〜３次過熱器１ａ〜１ｃは燃
焼ガスの入口側（ガス温度：６５０℃）から１次過熱器
１ａ，３次過熱器１ｃ，２次過熱器１ｂの順に配置され
ている。
【００１４】このボイラにおける蒸気条件が例えば３
４．５ｔ／ｈ×３７ａｔａ×３８０℃の場合における前
記１次過熱器１ａは、入側の蒸気温度は２５５℃で出側
の蒸気温度は３００℃であるから、従来より一般的に使
用されているボイラ用炭素鋼鋼管（ＳＴＢ４１０）で製
作している。
４．５ｔ／ｈ×３７ａｔａ×３８０℃の場合における前
記１次過熱器１ａは、入側の蒸気温度は２５５℃で出側
の蒸気温度は３００℃であるから、従来より一般的に使
用されているボイラ用炭素鋼鋼管（ＳＴＢ４１０）で製
作している。
【００１５】また、この１次過熱器１ａの下流側に設置
されて最も高い蒸気温度（入側は３３０℃、出側は３８
０℃）の３次過熱器１ｃは、熱流束が最高で１１５０ｋ
ｃａｌ／ｈ ｍにもなるから、図２に示す関係からＳＵ
Ｓ３１０Ｊ1 で製作している。
されて最も高い蒸気温度（入側は３３０℃、出側は３８
０℃）の３次過熱器１ｃは、熱流束が最高で１１５０ｋ
ｃａｌ／ｈ ｍにもなるから、図２に示す関係からＳＵ
Ｓ３１０Ｊ1 で製作している。
【００１６】また、この３次過熱器１ｃの下流側に設置
され、蒸気温度が入側で３００℃、出側で３４０℃とな
る２次過熱器１ｂは、熱流束が最高で８００ｋｃａｌ／
ｈｍであるから、図２に示す関係からＳＵＳ３０９Ｊ2
で製作している。
され、蒸気温度が入側で３００℃、出側で３４０℃とな
る２次過熱器１ｂは、熱流束が最高で８００ｋｃａｌ／
ｈｍであるから、図２に示す関係からＳＵＳ３０９Ｊ2
で製作している。
【００１７】すなわち、本発明のボイラ高温高圧化過熱
器の高温腐食防止方法は、蒸気温度が一番低い１次過熱
器１ａを燃焼ガス入口側に配置し、以降順次３次過熱器
１ｃ、２次過熱器１ｂと配置し、このうち前記１次過熱
器１ａは蒸気温度に基づき、また２・３次過熱器１ｃ・
１ｂは熱流束に基づいてそれぞれ材料ごとに予め実験に
よって測定している腐食量が設定値以下の材料を適宜選
定するのである。
器の高温腐食防止方法は、蒸気温度が一番低い１次過熱
器１ａを燃焼ガス入口側に配置し、以降順次３次過熱器
１ｃ、２次過熱器１ｂと配置し、このうち前記１次過熱
器１ａは蒸気温度に基づき、また２・３次過熱器１ｃ・
１ｂは熱流束に基づいてそれぞれ材料ごとに予め実験に
よって測定している腐食量が設定値以下の材料を適宜選
定するのである。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のボイラ高
温高圧化過熱器の高温腐食防止方法は、蒸気温度が一番
低い１次過熱器管群を燃焼ガス入口側に配置し、以降順
次３次過熱器管群、２次過熱器管群と配置するととも
に、前記１次過熱器管群は蒸気温度に基づき、また２・
３次過熱器管群は熱流束に基づいてそれぞれ腐食量が設
定値以下の材料を適宜選定するので、ボイラ高温高圧化
過熱器の高温腐食を比較的安価で効果的に抑制できる。
温高圧化過熱器の高温腐食防止方法は、蒸気温度が一番
低い１次過熱器管群を燃焼ガス入口側に配置し、以降順
次３次過熱器管群、２次過熱器管群と配置するととも
に、前記１次過熱器管群は蒸気温度に基づき、また２・
３次過熱器管群は熱流束に基づいてそれぞれ腐食量が設
定値以下の材料を適宜選定するので、ボイラ高温高圧化
過熱器の高温腐食を比較的安価で効果的に抑制できる。
【図１】高温腐食実験によって得られたうちの４種類の
材料で過熱器管を製作し、これらを蒸気温度が３７０〜
４２０℃（管壁温度４１０〜４５０℃）の実機に組み込
んで１年間テストを実施した際の過熱器管の組み込み位
置の説明図である。
材料で過熱器管を製作し、これらを蒸気温度が３７０〜
４２０℃（管壁温度４１０〜４５０℃）の実機に組み込
んで１年間テストを実施した際の過熱器管の組み込み位
置の説明図である。
【図２】高温腐食に及ぼす熱流束の影響を示す実験結果
図である。
図である。
【図３】蒸気条件が３４．５ｔ／ｈ×３７ａｔａ×３８
０℃のボイラにおける１〜３次過熱器管群の配置位置の
説明図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は要部拡大図であ
る。
０℃のボイラにおける１〜３次過熱器管群の配置位置の
説明図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は要部拡大図であ
る。
１ａ １次過熱器 １ｂ ２次過熱器 １ｃ ３次過熱器 ２ 燃焼室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠山 一廣 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F22G 7/00 - 7/12
Claims (1)
- 【請求項１】 ボイラ高温高圧化過熱器において高温腐
食を防止する方法であって、蒸気温度が一番低い１次過
熱器管群を燃焼ガス入口側に配置し、以降順次３次過熱
器管群、２次過熱器管群と配置するとともに、前記１次
過熱器管群は蒸気温度に基づき、また２・３次過熱器管
群は熱流束に基づいてそれぞれ腐食量が設定値以下の材
料を選定することを特徴とするボイラ高温高圧化過熱器
の高温腐食防止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28473393A JP2769671B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | ボイラ高温高圧化過熱器の高温腐食防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28473393A JP2769671B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | ボイラ高温高圧化過熱器の高温腐食防止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07139706A JPH07139706A (ja) | 1995-05-30 |
| JP2769671B2 true JP2769671B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=17682285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28473393A Expired - Lifetime JP2769671B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | ボイラ高温高圧化過熱器の高温腐食防止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2769671B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103776020B (zh) * | 2014-02-26 | 2015-06-17 | 章礼道 | 尾部三烟道双挡板加射流烟气再循环二次再热电站锅炉 |
| JP7286362B2 (ja) * | 2019-03-20 | 2023-06-05 | 株式会社ティラド | ヘッダープレートレス型熱交換器 |
-
1993
- 1993-11-15 JP JP28473393A patent/JP2769671B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07139706A (ja) | 1995-05-30 |
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