JP6715648B2 - Oxygen concentration measuring device, combustion device, corrosion evaluation system of combustion device, and corrosion evaluation method - Google Patents
Oxygen concentration measuring device, combustion device, corrosion evaluation system of combustion device, and corrosion evaluation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6715648B2 JP6715648B2 JP2016071368A JP2016071368A JP6715648B2 JP 6715648 B2 JP6715648 B2 JP 6715648B2 JP 2016071368 A JP2016071368 A JP 2016071368A JP 2016071368 A JP2016071368 A JP 2016071368A JP 6715648 B2 JP6715648 B2 JP 6715648B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen concentration
- ash
- combustion device
- detection unit
- corrosion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 392
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims description 392
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 388
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 199
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims description 148
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims description 148
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims description 78
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 126
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 48
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 46
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 45
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 238000005486 sulfidation Methods 0.000 claims description 5
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims 35
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 9
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 8
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 6
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000004660 morphological change Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- GNVXPFBEZCSHQZ-UHFFFAOYSA-N iron(2+);sulfide Chemical compound [S-2].[Fe+2] GNVXPFBEZCSHQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
本開示は酸素濃度計測装置及び燃焼装置並びに燃焼装置の腐食評価システム及び腐食評価方法に関する。 The present disclosure relates to an oxygen concentration measuring device, a combustion device, a corrosion evaluation system for a combustion device, and a corrosion evaluation method.
燃焼装置内部において酸素濃度を計測し、燃焼装置を構成する機器の腐食評価を行うことがある。
特許文献1及び特許文献2には、ボイラ装置の水壁管の近傍に設けられた酸素センサによって、火炉を形成する水壁管の表面近傍におけるガスの酸素分圧を計測し、計測した酸素分圧に基づいて水壁管の硫化腐食を評価することが記載されている。
Oxygen concentration may be measured inside the combustion device to evaluate the corrosion of the equipment that constitutes the combustion device.
In
また、特許文献3には、腐食評価を目的とするものではないが、ボイラ装置の起動時における窒素酸化物濃度を低減するために、酸素センサを用いてバーナに供給する気体の酸素濃度を計測し、得られた計測値に基づいて、循環排ガスと空気との混合比率を制御することが記載されている。
Further, although
なお、特許文献4には、ボイラ等の熱機関から排出される排ガス中の酸素量を測定するための酸素センサが記載されている。この酸素センサにおいて、ジルコニア電解質部及び電極接点は保護管で覆われている。
It should be noted that
ところで、燃焼装置においては、燃料の燃焼により燃焼ガスとともに灰が生成され、生成された燃焼ガスは灰を伴って燃焼装置内を流れる。このため、燃焼装置内において灰が付着する部位が生じる場合がある。
ここで、燃焼装置の灰付着部位における灰付着界面の酸素濃度は、燃料装置内のガスの酸素濃度と一致しない。このため、ガス中の酸素濃度を検出することを前提としている特許文献1〜4に記載の手法では、燃焼装置において灰が付着した部分における灰付着界面の酸素濃度を検出することは難しく、灰付着部位の腐食評価を精度良く行うことは難しい。
By the way, in the combustion device, ash is generated together with the combustion gas by the combustion of the fuel, and the generated combustion gas flows in the combustion device together with the ash. For this reason, there may be a portion where ash adheres in the combustion device.
Here, the oxygen concentration at the ash attachment interface at the ash attachment site of the combustion device does not match the oxygen concentration of the gas in the fuel device. For this reason, it is difficult to detect the oxygen concentration of the ash adhesion interface in the portion where the ash is attached in the combustion device by the method described in
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、燃焼装置における灰付着界面の酸素濃度を検出可能な酸素濃度計測装置、燃焼装置の腐食評価システム及び燃焼装置の腐食評価方法を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned circumstances, at least one embodiment of the present invention provides an oxygen concentration measuring device capable of detecting the oxygen concentration at an ash adhesion interface in a combustion device, a corrosion evaluation system for the combustion device, and a corrosion evaluation method for the combustion device. The purpose is to
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る酸素濃度計測装置は、
炭素含有燃料を燃焼させるための燃焼装置内における灰付着界面の酸素濃度を計測するための酸素濃度計測装置であって、
酸素濃度を検出するための検出部を備え、
前記検出部は、前記燃焼装置の内部空間に露出して設けられ、前記燃焼装置で生成された灰が前記検出部に付着した状態で前記酸素濃度を検出するように構成される。
(1) An oxygen concentration measuring device according to at least one embodiment of the present invention,
An oxygen concentration measuring device for measuring the oxygen concentration at an ash adhesion interface in a combustion device for burning a carbon-containing fuel,
Equipped with a detection unit for detecting oxygen concentration,
The detection unit is provided so as to be exposed in an internal space of the combustion apparatus, and is configured to detect the oxygen concentration in a state in which ash generated in the combustion apparatus is attached to the detection unit.
従来、燃焼装置内のガスの酸素濃度を計測する際、酸素濃度計測装置(例えば酸素センサ)の検出部への灰付着による計測精度への影響を低減するために、通常、検出部に灰が付着しないように酸素濃度計測装置の配置や構造を工夫していた。
これに対し、上記(1)の構成によれば、ガス中の酸素濃度ではなく、灰付着界面における酸素濃度を計測するために、燃焼装置の内部空間に検出部を露出して設けるとともに、検出部に灰が付着した状態で酸素濃度を検出するようにしている。これにより、検出部近傍における燃焼装置の灰の付着状態を模擬して、酸素濃度を検出することができる。
Conventionally, when measuring the oxygen concentration of the gas in the combustion device, in order to reduce the influence on the measurement accuracy due to ash adhesion to the detection part of the oxygen concentration measurement device (for example, oxygen sensor), ash is usually detected in the detection part. The arrangement and structure of the oxygen concentration measuring device were devised so that they would not adhere.
On the other hand, according to the configuration of (1) above, in order to measure the oxygen concentration at the ash adhesion interface, not the oxygen concentration in the gas, the detection unit is provided in the internal space of the combustion device, and is detected. The oxygen concentration is detected when ash is attached to the part. Thereby, the oxygen concentration can be detected by simulating the ash adhesion state of the combustion device in the vicinity of the detection unit.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、前記検出部は、前記燃焼装置の前記内部空間における燃焼ガスの流れに対向するように設けられる。 (2) In some embodiments, in the configuration of (1), the detection unit is provided so as to face a flow of combustion gas in the internal space of the combustion device.
上記(2)の構成によれば、検出部が燃焼装置の内部空間における燃焼ガスの流れに晒されているので、燃焼ガスの流れに随伴される灰を検出部に付着させやすい。これにより、灰が検出部に付着した状態で酸素濃度を検出することが容易となる。 According to the above configuration (2), since the detection unit is exposed to the flow of the combustion gas in the internal space of the combustion device, the ash accompanying the flow of the combustion gas can be easily attached to the detection unit. As a result, it becomes easy to detect the oxygen concentration with the ash attached to the detection unit.
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
前記酸素濃度計測装置は、前記灰を受け入れて堆積させるための灰貯留部をさらに備え、
前記検出部は、前記灰貯留部の底面に設けられる。
(3) In some embodiments, in the configuration of (1) or (2) above,
The oxygen concentration measuring device further comprises an ash reservoir for receiving and depositing the ash,
The detection unit is provided on the bottom surface of the ash storage unit.
上記(3)の構成によれば、灰貯留部に灰を堆積させることにより、灰貯留部の底面に設けられた検出部に灰をより安定的に付着させることができる。これにより、灰が検出部に付着した状態で酸素濃度を検出することが容易となる。 According to the above configuration (3), by depositing the ash in the ash storage portion, the ash can be more stably attached to the detection portion provided on the bottom surface of the ash storage portion. As a result, it becomes easy to detect the oxygen concentration with the ash attached to the detection unit.
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの構成において、前記酸素濃度計測装置は、前記検出部に付着した前記灰を除去するための灰除去部をさらに備える。 (4) In some embodiments, in the configuration according to any one of the above (1) to (3), the oxygen concentration measuring device further includes an ash removing unit for removing the ash attached to the detection unit. Prepare
上記(4)の構成によれば、酸素濃度検出のために検出部を使用しない期間において、灰除去部により検出部に付着した灰を除去することにより、灰の付着に起因する検出部の劣化を抑制することができる。 According to the above configuration (4), the ash removing unit removes the ash attached to the detection unit during the period when the detection unit is not used for detecting the oxygen concentration, thereby deteriorating the detection unit due to the ash attachment. Can be suppressed.
(5)幾つかの実施形態では、上記(4)の構成において、前記灰除去部は、前記検出部に流体を吹き付けて前記灰を前記検出部から吹き飛ばすように構成されたスーツブロアを含む。 (5) In some embodiments, in the configuration of (4), the ash removing unit includes a suit blower configured to blow a fluid onto the detection unit to blow the ash away from the detection unit.
上記(5)の構成によれば、スーツブロアによって検出部に流体を吹き付けることにより、検出部から灰を吹き飛ばして除去することができる。 According to the configuration of the above (5), the ash can be blown away from the detection unit by blowing the fluid onto the detection unit with the suit blower.
(6)幾つかの実施形態では、上記(4)又は(5)の構成において、前記灰除去部は、前記検出部が鉛直方向下方を向くように前記酸素濃度計測装置を回動させて前記灰を落下させるように構成された回動部を含む。
上記(6)の構成によれば、回動部により酸素濃度計測装置を回動させて検出部に鉛直方向下方を向かせることにより、検出部に付着した灰を重力により落下させることができ、これにより検出部から灰を除去することができる。
(6) In some embodiments, in the configuration of (4) or (5), the ash removing unit rotates the oxygen concentration measuring device so that the detecting unit faces downward in the vertical direction. Includes a pivot configured to drop ash.
According to the configuration of (6), the ash attached to the detection unit can be dropped by gravity by rotating the oxygen concentration measuring device by the rotation unit and directing the detection unit downward in the vertical direction. As a result, the ash can be removed from the detector.
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(6)の何れかの構成において、前記酸素濃度計測装置は、前記燃焼装置内に位置する伝熱管に少なくとも部分的に接触するように設けられる。 (7) In some embodiments, in the configuration according to any one of the above (1) to (6), the oxygen concentration measurement device is configured to at least partially contact a heat transfer tube located in the combustion device. It is provided.
酸素濃度計測装置による酸素濃度の計測結果は、温度の影響を受ける場合がある。
上記(7)の構成によれば、酸素濃度計測装置を、伝熱管に少なくとも部分的に接触するように設けることにより、酸素濃度計測装置の温度を伝熱管の温度に近づけることができる。これにより、伝熱管と同程度の温度で酸素濃度を検出することができる。
The measurement result of the oxygen concentration by the oxygen concentration measuring device may be affected by the temperature.
According to the above configuration (7), the temperature of the oxygen concentration measuring device can be brought close to the temperature of the heat conducting pipe by providing the oxygen concentration measuring device so as to come into contact with the heat conducting pipe at least partially. Thereby, the oxygen concentration can be detected at the same temperature as the heat transfer tube.
(8)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(7)の何れかの構成において、
前記酸素濃度計測装置は、
固体電解質により形成され、前記燃焼装置の前記内部空間に挿通された中空の基体管と、
前記基体管の内側に設けられた参照電極と、をさらに備え、
前記検出部は、前記内部空間に露出するように前記基体管の外表面に設けられた作用電極である。
(8) In some embodiments, in any of the configurations of (1) to (7) above,
The oxygen concentration measuring device,
A hollow substrate tube formed of a solid electrolyte and inserted into the internal space of the combustion device,
Further comprising a reference electrode provided inside the base tube,
The detection unit is a working electrode provided on the outer surface of the base tube so as to be exposed to the internal space.
上記(8)の構成によれば、固体電解質で形成された基体管の内側及び外側(燃焼装置の内部空間)にそれぞれ設けられた参照電極及び作用電極においては、基体管の内側と外側とで酸素濃度が異なる場合、酸素分子と酸素イオンとの間の酸化還元反応が起こる。このとき、参照電極と作用電極との間には、基体管の内側の酸素濃度と基体管の外側(燃焼装置の内部空間)の酸素濃度の比に応じた電位差が生じる。よって、該電位差に基づいて灰付着界面の酸素濃度を計測することができる。 According to the configuration of (8) above, in the reference electrode and the working electrode provided inside and outside the base tube formed of the solid electrolyte (internal space of the combustion device), respectively, When the oxygen concentrations are different, a redox reaction between oxygen molecules and oxygen ions occurs. At this time, a potential difference occurs between the reference electrode and the working electrode according to the ratio of the oxygen concentration inside the base tube and the oxygen concentration outside the base tube (internal space of the combustion device). Therefore, the oxygen concentration at the ash adhesion interface can be measured based on the potential difference.
(9)幾つかの実施形態では、上記(8)の構成において、前記酸素濃度計測装置は、前記基体管の内側に設けられ、冷却媒体が流れる冷却管をさらに備える。 (9) In some embodiments, in the above configuration (8), the oxygen concentration measuring device further includes a cooling pipe provided inside the base pipe and through which a cooling medium flows.
上記(9)の構成によれば、基体管の内側に設けられた冷却管により酸素濃度計測装置を冷却することにより、酸素濃度計測装置の温度を伝熱管の温度に近づけることができる。これにより、燃焼装置における腐食評価対象部位と同程度の温度で酸素濃度を検出することができる。 According to the above configuration (9), the temperature of the oxygen concentration measuring device can be brought close to the temperature of the heat transfer pipe by cooling the oxygen concentration measuring device with the cooling pipe provided inside the base pipe. Thereby, the oxygen concentration can be detected at the same temperature as the corrosion evaluation target portion in the combustion device.
(10)幾つかの実施形態では、上記(8)又は(9)の構成において、前記酸素濃度計測装置は、前記基体管が前記内部空間に最も入り込んだ第1位置と、前記第1位置よりも前記燃焼装置の外側に向かって前記基体管が退避した第2位置との間で前記基体管を移動させるためのアクチュエータをさらに備える。 (10) In some embodiments, in the configuration of (8) or (9), the oxygen concentration measuring device has a first position in which the base pipe is most inserted into the internal space, and a position from the first position. Also, an actuator for moving the base tube between the second position where the base tube is retracted toward the outside of the combustion apparatus is further provided.
上記(10)の構成によれば、アクチュエータを用いることで、酸素濃度検出のために検出部を使用する期間においては基体管を第1位置側に移動させるとともに、酸素濃度検出のために検出部を使用しない期間においては基体管を第2位置側に位置させることができる。これにより、酸素濃度検出のために検出部を使用しない期間において、検出部への灰の付着や高温への曝露を低減することができ、検出部の劣化を抑制することができる。 According to the configuration of (10) above, by using the actuator, the base tube is moved to the first position side during the period in which the detection unit is used for detecting the oxygen concentration, and the detection unit is detected for detecting the oxygen concentration. The base tube can be positioned on the second position side during the period in which is not used. As a result, it is possible to reduce the adhesion of ash to the detection unit and the exposure to high temperature during the period when the detection unit is not used for detecting the oxygen concentration, and it is possible to suppress the deterioration of the detection unit.
(11)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(10)の何れかの構成において、
前記酸素濃度計測装置は、前記検出部で検出した前記酸素濃度が第1閾値以下になったとき、前記検出部に前記灰が付着したと判定するように構成された灰付着判定部をさらに備え、
前記酸素濃度計測装置は、前記灰付着判定部により、前記検出部に前記灰が付着したと判定された状態で前記検出部が検出した前記酸素濃度を前記灰付着界面の酸素濃度として出力するように構成される。
(11) In some embodiments, in any of the configurations of (1) to (10) above,
The oxygen concentration measuring device further includes an ash adhesion determination unit configured to determine that the ash has adhered to the detection unit when the oxygen concentration detected by the detection unit becomes equal to or lower than a first threshold value. ,
The oxygen concentration measuring device outputs the oxygen concentration detected by the detection unit as the oxygen concentration at the ash attachment interface in a state where the ash attachment determination unit determines that the ash is attached to the detection unit. Is composed of.
本発明者らの鋭意検討の結果、灰付着界面における酸素濃度は、灰の付着量と相関関係があり、灰の付着量の増加に従って減少する傾向があるとの知見が得られた。
この知見に基づく上記(11)の構成によれば、灰付着判定部により、検出部で検出した酸素濃度に基づいて、検出部に灰が付着したか否かを判定することができる。また、灰付着判定部により灰が付着したと判定されたときの酸素濃度検出値を用いることにより、燃焼装置における灰付着界面の酸素濃度をより確実に把握することができる。
As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that the oxygen concentration at the ash adhesion interface has a correlation with the ash adhesion amount and tends to decrease as the ash adhesion amount increases.
According to the above configuration (11) based on this finding, the ash adhesion determination unit can determine whether or not ash has adhered to the detection unit based on the oxygen concentration detected by the detection unit. Further, by using the oxygen concentration detection value when the ash adhesion determination unit determines that ash has adhered, the oxygen concentration at the ash adhesion interface in the combustion device can be more reliably grasped.
(12)本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼装置の腐食評価システムは、
炭素含有燃料を燃焼させるための燃焼装置における腐食を評価するための腐食評価システムであって、
前記燃焼装置内における灰付着界面の酸素濃度を計測するように構成された、上記(1)乃至(11)の何れかの構成の酸素濃度計測装置と、
前記灰付着界面の前記酸素濃度に基づいて、前記燃焼装置における腐食を評価するように構成された腐食評価装置と、
を備える。
(12) A corrosion evaluation system for a combustion device according to at least one embodiment of the present invention,
A corrosion evaluation system for evaluating corrosion in a combustion device for burning a carbon-containing fuel,
An oxygen concentration measuring device according to any one of the above (1) to (11), which is configured to measure the oxygen concentration at the ash adhesion interface in the combustion device;
Based on the oxygen concentration of the ash adhesion interface, a corrosion evaluation device configured to evaluate the corrosion in the combustion device,
Equipped with.
上記(12)の構成によれば、ガス中の酸素濃度ではなく、酸素濃度計測装置により灰付着界面における酸素濃度を計測することで、検出部近傍における燃焼装置の灰の付着状態を模擬して酸素濃度を検出することができる。これにより、燃焼装置における灰付着界面の酸素濃度を把握することができ、該灰付着界面の酸素濃度に基づいて、燃焼装置における灰付着部位の腐食を精度良く評価することができる。 According to the configuration of (12) above, not the oxygen concentration in the gas but the oxygen concentration at the ash adhesion interface is measured by the oxygen concentration measuring device to simulate the ash adhesion state of the combustion device in the vicinity of the detection unit. The oxygen concentration can be detected. As a result, the oxygen concentration at the ash adhesion interface in the combustion device can be grasped, and the corrosion at the ash adhesion site in the combustion device can be accurately evaluated based on the oxygen concentration at the ash adhesion interface.
(13)幾つかの実施形態では、上記(12)の構成において、
複数の前記酸素濃度計測装置が、前記燃焼装置内の複数の計測位置にそれぞれ設けられ、各々の前記酸素濃度計測装置は各々の前記計測位置における前記灰付着界面の前記酸素濃度をそれぞれ計測するように構成され、
前記腐食評価装置は、各々の前記計測位置における前記灰付着界面の前記酸素濃度に基づいて、該計測位置における腐食を評価するように構成される。
(13) In some embodiments, in the configuration of (12) above,
A plurality of the oxygen concentration measuring devices are respectively provided at a plurality of measuring positions in the combustion device, and each of the oxygen concentration measuring devices measures the oxygen concentration of the ash adhesion interface at each of the measuring positions. Is composed of
The corrosion evaluation device is configured to evaluate the corrosion at the measurement position based on the oxygen concentration at the ash adhesion interface at each measurement position.
燃焼装置における燃焼ガスの流れや構成機器の配置(例えば伝熱管の配列)は一様ではないため、燃焼装置内の位置に応じて灰の堆積状態が異なる。この点、上記(13)の構成によれば、燃焼装置内において複数の計測位置に酸素濃度計測装置を設けたので、各計測位置での酸素濃度結果に基づいて、各計測位置における腐食を精度良く評価することができる。 Since the flow of the combustion gas and the arrangement of the components (for example, the arrangement of the heat transfer tubes) in the combustor are not uniform, the ash deposition state differs depending on the position in the combustor. In this regard, according to the configuration of the above (13), since the oxygen concentration measuring device is provided at a plurality of measuring positions in the combustion device, the corrosion at each measuring position is accurately determined based on the oxygen concentration result at each measuring position. Can be evaluated well.
(14)幾つかの実施形態では、上記(12)又は(13)の構成において、
前記酸素濃度計測装置は、前記燃焼装置内の伝熱管に隣接して設けられ、
前記腐食評価装置は、前記酸素濃度計測装置の計測結果に基づいて前記伝熱管の腐食を評価するように構成される。
(14) In some embodiments, in the configuration of (12) or (13) above,
The oxygen concentration measuring device is provided adjacent to the heat transfer tube in the combustion device,
The corrosion evaluation device is configured to evaluate the corrosion of the heat transfer tube based on the measurement result of the oxygen concentration measurement device.
上記(14)の構成によれば、酸素濃度計測装置を燃焼装置内の伝熱管に隣接して設けるので、酸素濃度計測装置の検出部において該伝熱管における灰の付着状態をより的確に模擬することができる。これにより、酸素濃度計測装置による計測結果に基づいて、伝熱管の腐食を精度良く評価することができる。 According to the above configuration (14), since the oxygen concentration measuring device is provided adjacent to the heat transfer tube in the combustion device, the ash adhesion state on the heat transfer pipe is more accurately simulated in the detecting portion of the oxygen concentration measuring device. be able to. As a result, the corrosion of the heat transfer tube can be accurately evaluated based on the measurement result of the oxygen concentration measuring device.
(15)幾つかの実施形態では、上記(12)乃至(14)の何れかの構成において、
前記腐食評価装置は、前記灰付着界面の前記酸素濃度が第2閾値未満であるときに、前記燃焼装置において硫化腐食が生じたと判定するように構成される。
(15) In some embodiments, in any of the configurations of (12) to (14) above,
The corrosion evaluation device is configured to determine that sulfidation corrosion has occurred in the combustion device when the oxygen concentration at the ash adhesion interface is less than a second threshold value.
燃焼ガスにおける酸素濃度が比較的低い場合、燃焼装置において未燃炭素の発生量が比較的多い。このため、灰と燃焼装置の灰付着部位との界面においては、未燃炭素量の増加及び酸素濃度の低下により、灰に含まれる硫酸ナトリウムが還元されて硫黄が生じやすくなり、これにより硫黄腐食が発生しやすくなる。
上記(15)の構成によれば、酸素濃度計測装置により計測された酸素濃度を閾値と比較することによって、硫化腐食の発生の有無を適切に判定することができる。
When the oxygen concentration in the combustion gas is relatively low, the amount of unburned carbon generated in the combustion device is relatively high. For this reason, at the interface between the ash and the ash attachment site of the combustion device, the sodium sulfate contained in the ash is reduced due to the increase in the amount of unburned carbon and the decrease in oxygen concentration, and sulfur is likely to be generated. Is more likely to occur.
With configuration (15) above, by comparing the oxygen concentration measured by the oxygen concentration measuring device with a threshold value, it is possible to appropriately determine whether or not sulfide corrosion has occurred.
(16)幾つかの実施形態では、上記(12)乃至(15)の何れかの構成において、
前記腐食評価装置は、前記灰付着界面の前記酸素濃度が第3閾値よりも大きいときに、前記燃焼装置においてバナジウム腐食が生じたと判定するように構成される。
(16) In some embodiments, in any of the configurations of (12) to (15) above,
The corrosion evaluation device is configured to determine that vanadium corrosion has occurred in the combustion device when the oxygen concentration at the ash adhesion interface is higher than a third threshold value.
燃焼ガスにおける酸素濃度が比較的高い場合、灰中に含まれるバナジウムの形態変化が生じることで、バナジウムアタックと呼ばれる高温腐食(バナジウム腐食)が発生しやすくなる。
上記(16)の構成によれば、酸素濃度計測装置により計測された酸素濃度を閾値と比較することによって、バナジウム腐食の発生の有無を適切に判定することができる。
When the oxygen concentration in the combustion gas is relatively high, the vanadium contained in the ash undergoes a morphological change, which easily causes high-temperature corrosion called vanadium attack (vanadium corrosion).
With configuration (16) above, the presence or absence of vanadium corrosion can be appropriately determined by comparing the oxygen concentration measured by the oxygen concentration measuring device with a threshold value.
(17)本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼装置は、
上記(12)乃至(16)の何れに記載の腐食評価システムと、
前記腐食評価システムによる評価結果に基づいて、燃焼装置の運転条件を変更するように構成された運転制御部と、
を備える。
(17) A combustion device according to at least one embodiment of the present invention comprises:
A corrosion evaluation system according to any of (12) to (16) above,
Based on the evaluation result by the corrosion evaluation system, an operation control unit configured to change the operating conditions of the combustion device,
Equipped with.
上記(17)の構成によれば、腐食評価システムによる評価結果に基づいて、燃焼装置において腐食の可能性を低減しながら、燃焼装置を運転することができる。 With configuration (17) above, the combustion device can be operated while reducing the possibility of corrosion in the combustion device based on the evaluation result of the corrosion evaluation system.
(18)本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼装置の腐食評価方法は、
炭素含有燃料を燃焼させるための燃焼装置における腐食を評価する方法であって、
前記燃焼装置内における灰付着界面の酸素濃度を計測するステップと、
前記灰付着界面の前記酸素濃度に基づいて、前記燃焼装置における腐食を評価するステップと、
を備える。
(18) A corrosion evaluation method for a combustion device according to at least one embodiment of the present invention,
A method of evaluating corrosion in a combustion device for burning a carbon-containing fuel, comprising:
Measuring the oxygen concentration at the ash adhesion interface in the combustion device,
Evaluating corrosion in the combustion device based on the oxygen concentration at the ash attachment interface;
Equipped with.
上記(18)の方法によれば、ガス中の酸素濃度ではなく、酸素濃度計測装置により灰付着界面における酸素濃度を計測することで、検出部近傍における燃焼装置の灰の付着状態を模擬して酸素濃度を検出することができる。これにより、燃焼装置における灰付着界面の酸素濃度を把握することができ、該灰付着界面の酸素濃度に基づいて、燃焼装置における灰付着部位の腐食を精度良く評価することができる。 According to the above method (18), not the oxygen concentration in the gas but the oxygen concentration at the ash adhesion interface is measured by the oxygen concentration measuring device to simulate the ash adhesion state of the combustion device in the vicinity of the detection unit. The oxygen concentration can be detected. As a result, the oxygen concentration at the ash adhesion interface in the combustion device can be grasped, and the corrosion at the ash adhesion site in the combustion device can be accurately evaluated based on the oxygen concentration at the ash adhesion interface.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、燃焼装置における灰付着界面の酸素濃度を検出可能な酸素濃度計測装置、燃焼装置の腐食評価システム及び燃焼装置の腐食評価方法が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, there are provided an oxygen concentration measuring device capable of detecting the oxygen concentration at an ash adhesion interface in a combustion device, a combustion device corrosion evaluation system, and a combustion device corrosion evaluation method.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described as the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention thereto, but are merely illustrative examples. Absent.
図1及び図2は、それぞれ、一実施形態に係る酸素濃度計測装置を用いた腐食評価システムの概略構成図である。なお、図1には、該腐食評価システムが適用された燃焼装置の一例が模式的に示されている。
なお、以下に説明する実施形態においては、燃焼装置の一例としてボイラを採りあげて説明するが、本発明を適用可能な燃焼装置はボイラに限定されない。例えば、幾つかの実施形態では、燃焼装置は、石炭ガス化設備におけるガス化炉であってもよい。
1 and 2 are schematic configuration diagrams of a corrosion evaluation system using an oxygen concentration measuring device according to an embodiment, respectively. Note that FIG. 1 schematically shows an example of a combustion device to which the corrosion evaluation system is applied.
In the embodiments described below, a boiler will be described as an example of the combustion device, but the combustion device to which the present invention is applicable is not limited to the boiler. For example, in some embodiments, the combustor may be a gasifier in a coal gasification facility.
図1に示すように、燃焼装置(ボイラ)1は、火炉壁3により形成される火炉2と、火炉壁3に設けられ、火炉2に燃焼用空気を供給するための風箱5及び火炉2に供給される炭素含有燃料を燃焼させるためのバーナ4を含む。燃焼装置1には、火炉2における燃料の燃焼により生成する燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路11がダクト壁40により形成されている。
As shown in FIG. 1, a combustion device (boiler) 1 is a
また、燃焼装置1は、燃焼ガス流路11に配置され、火炉2にて発生した蒸気を燃焼ガスとの熱交換により加熱するための熱交換器6a〜6c,8を含む。これらの熱交換器6a〜6c,8は、例えば、加熱器、再熱器、又は節炭器等であってもよい。
熱交換器6a〜6cは、火炉2の上部から吊り下げられた吊下げ式の熱交換器であり、上下方向(鉛直方向)に延びる伝熱管群により構成される。また、熱交換器8は、横置き式の熱交換器であり、横方向(水平方向)に延びる伝熱管群により構成される。
Further, the
The
腐食評価システム100は、熱交換器6a〜6c,8の近傍の近傍に設けられた酸素濃度計測装置10と、酸素濃度計測装置10による計測結果を処理するための計測・評価ユニット12と、を含む。
幾つかの実施形態において、図2に示すように、計測・評価ユニット12は、検出部9に灰が付着したか否かを判定するための灰付着判定部13を含む。また、幾つかの実施形態において、計測・評価ユニット12は、酸素濃度計測装置10により計測された灰付着界面の酸素濃度に基づいて燃焼装置1における腐食を評価するための腐食評価装置102を含む。
The
In some embodiments, as shown in FIG. 2, the measurement/
なお、理想気体の状態方程式によれば、温度が一定であるとき、酸素濃度と酸素分圧とは比例関係を有する。そこで、本明細書においては、「酸素分圧」は広義の「酸素濃度」に含まれるものとする。 According to the ideal gas equation of state, when the temperature is constant, the oxygen concentration and the oxygen partial pressure have a proportional relationship. Therefore, in the present specification, the "oxygen partial pressure" is included in the "oxygen concentration" in a broad sense.
一実施形態において、燃焼装置1は、該燃焼装置1を制御するための運転制御部104(図2参照)を含む。
In one embodiment, the
ここで、図3及び図4は、一実施形態に係る酸素濃度計測装置の燃焼装置内における設置例を示す図である。図3及び図4には、燃焼装置1内に設けられた横置き式の熱交換器8の伝熱管30の近傍に配置された酸素濃度計測装置10が示されている。なお、図3は、燃焼ガス流路11(図1参照)の縦断面から視た図であり、図4は、燃焼ガス流路11の横断面から視た図である。
Here, FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams showing an installation example of the oxygen concentration measuring device according to one embodiment in the combustion device. 3 and 4 show an oxygen
図3及び図4に示すように、酸素濃度計測装置10は、酸素分圧(酸素濃度)を検出するための検出部9を備えている。該検出部9は、燃焼装置1の内部空間(図3及び図4では、燃焼ガス流路11)に露出して設けられている。また、酸素濃度計測装置10は、燃焼装置1で生成された灰が検出部9に付着した状態で酸素分圧(酸素濃度)を検出するように構成される。すなわち、酸素濃度計測装置10は、検出部9と、検出部9に付着した灰との間の界面における酸素濃度を検出するように構成される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the oxygen
金属の腐食は、典型的には、酸素分圧(酸素濃度)の影響を受ける。
例えば、燃焼装置1の伝熱管30においては、空気比が比較的小さく酸素分圧(酸素濃度)が比較的小さい領域では、硫黄腐食が生じやすくなる。
これについて、図5及び図6を参照してより具体的に説明する。図5は、伝熱管30の表面近傍における、硫黄腐食に関連する物質の移動及び反応を模式的に示す図である。図6は、硫酸化ナトリウム(Na2SO4)の状態図である。図6において、横軸は酸素分圧を示し、縦軸は温度を示す。
Corrosion of metals is typically affected by oxygen partial pressure (oxygen concentration).
For example, in the
This will be described more specifically with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a diagram schematically showing the movement and reaction of substances related to sulfur corrosion in the vicinity of the surface of the
図5に示すように、伝熱管30に灰50が付着している場合、灰に含有される未燃炭素(C)と燃焼装置1の内部空間(例えば燃焼ガス流路11)に存在する酸素ガス(O2)との反応により一酸化炭素(CO)が生成するとともに(下記式(1))、灰に含有される硫酸化ナトリウム(Na2SO4)が下記式(1)にて生成した一酸化炭素(CO)により還元されて、硫黄(S)が生成する(下記式(2))。
2C+O2→2CO ・・・(1)
Na2SO4+3CO→Na2O+3CO2+S ・・・(2)
また、上記式(2)により生成した硫黄と、伝熱管30に含まれる鉄(Fe)との反応により、硫化鉄(FeS)が生成し、これにより伝熱管30の腐食が生じる(下記式(3))。
2Fe+S2→2FeS ・・・(3)
As shown in FIG. 5, when the
2C+O 2 →2CO ・・・(1)
Na 2 SO 4 +3CO→Na 2 O+3CO 2 +S... (2)
Further, iron sulfide (FeS) is generated by the reaction between the sulfur generated by the above equation (2) and iron (Fe) contained in the
2Fe+S 2 →2FeS (3)
ここで、燃焼装置1内部空間における酸素分圧が低下すると、灰中における未燃炭素の量が増加することにより、上記式(1)(2)の反応が促進されて、硫黄(S)の遊離が進む。このことは、図6の状態図からも理解できる。すなわち、図6の状態図には、酸素分圧が小さいほど硫酸化ナトリウム(Na2SO4)の分解が進むことが示されている。
Here, when the oxygen partial pressure in the internal space of the
また、燃焼装置1の伝熱管30において、空気比が比較的大きく酸素分圧が比較的大きい領域では、バナジウム腐食が生じやすくなる。これは、酸素分圧が大きくなると、灰中に含まれる酸化バナジウム(V2O4)が酸化されて、酸化バナジウム(V)V2O5が生成されやすくなる。この酸化バナジウム(V)は、比較的低い融点を持つため付着性が高く、バナジウムアタックと呼ばれる腐食を発生させやすい。
このように、燃焼装置1の伝熱管30等の腐食は、酸素分圧の影響を受ける。
Further, in the
As described above, the corrosion of the
一方、本発明者らの鋭意検討の結果、燃焼装置1の内部空間(例えば燃焼ガス流路11)における燃焼ガスの酸素分圧(酸素濃度)と、灰付着界面(例えば伝熱管30における灰付着界面)における酸素分圧(酸素濃度)とは、大きく異なることがわかった。
ここで、図6におけるPO2|a、PO2|b及びPO2|cは、それぞれ、図5に示される各点における酸素分圧(酸素濃度)を示す。なお、図5において、PO2|a、PO2|b及びPO2|cは、それぞれ、燃焼装置1の内部空間(燃焼ガス流路11)において伝熱管30から離れた位置、伝熱管30に堆積した灰50の表面(灰50と燃焼ガス流路11との界面)における位置及び、伝熱管30における灰付着界面(伝熱管30の表面と灰50との界面)における位置である。
例えば、図5及び図6に示されるように、伝熱管30に堆積した灰50の表面での酸素分圧PO2|bは、燃焼装置1の内部空間における燃焼ガスの酸素分圧PO2|aよりも小さく、灰付着界面における酸素分圧PO2|cは、灰50の表面における酸素分圧PO2|bよりもさらに小さい。
On the other hand, as a result of earnest studies by the present inventors, the oxygen partial pressure (oxygen concentration) of the combustion gas in the internal space of the combustion device 1 (for example, the combustion gas passage 11) and the ash adhesion interface (for example, ash adhesion in the heat transfer tube 30) It was found that the oxygen partial pressure (oxygen concentration) at the interface) was significantly different.
Here, P O2 |a, P O2 |b, and P O2 |c in FIG. 6 respectively indicate the oxygen partial pressure (oxygen concentration) at each point shown in FIG. In addition, in FIG. 5, P O2 |a, P O2 |b, and P O2 |c are respectively located in the internal space of the combustion device 1 (combustion gas flow passage 11) at a position apart from the
For example, as shown in FIGS. 5 and 6, the oxygen partial pressure P O2 of the surface of the
この点、上述の酸素濃度計測装置10によれば、燃焼装置1の内部空間(例えば燃焼ガス流路11)に検出部9を露出して設けるとともに、検出部9に灰が付着した状態で酸素分圧(酸素濃度)を検出することにより、燃焼ガス中の酸素分圧ではなく、灰付着界面における酸素分圧を計測できる。これにより、検出部9近傍における燃焼装置1の灰の付着状態を模擬して、酸素分圧(酸素濃度)を検出することができる。
In this respect, according to the oxygen
また、燃焼装置1の腐食評価システム100において上述の酸素濃度計測装置10を採用することで、燃焼装置1における灰付着界面の酸素濃度を把握することができ、該灰付着界面の酸素濃度に基づいて、燃焼装置1における灰付着部位の腐食を精度良く評価することができる。
Further, by adopting the above-mentioned oxygen
幾つかの実施形態において、燃焼装置1において燃焼される燃料は、石油コークスを含む。石油コークスは、例えば石炭等に比べて、硫黄(S)やバナジウム(V)の含有量が比較的大きく、上述した硫化腐食やバナジウム腐食が生じるリスクが大きい。この点、上述の酸素濃度計測装置10を備えた腐食評価システム100を用いることにより、石油コークスを燃料として用いる燃焼装置1における灰付着部位の腐食評価を効果的に行うことができる。
In some embodiments, the fuel combusted in
次に、幾つかの実施形態に係る酸素濃度計測装置10についてより具体的に説明する。図7A及び図8Aは、それぞれ、一実施形態に係る酸素濃度計測装置10の概略断面図であり、図7B及び図8Bは、それぞれ、図7A及び図8Aに示す酸素濃度計測装置10の概略平面図である。
図7A〜7B及び図8A〜8Bに示すように、酸素濃度計測装置10は、固体電解質により形成された中空の基体管14と、基体管14の内側15に設けられた参照電極18と、基体管14の外表面に設けられた作用電極16と、を含む。
基体管14は、燃焼装置1の内部空間(例えば燃焼ガス流路11)に挿通されているとともに、作用電極16は、燃焼装置1の内部空間に露出するように設けられている。
図7A〜7B及び図8A〜8Bに示す実施形態において、酸素濃度計測装置10の検出部9は、上述の作用電極16である。
Next, the oxygen
As shown in FIGS. 7A to 7B and FIGS. 8A to 8B, the oxygen
The
In the embodiment shown in FIGS. 7A to 7B and FIGS. 8A to 8B, the
基体管14を構成する固体電解質は、酸素イオンを導電可能な導電性物質である。一実施形態では、基体管14は、固体電解質であるジルコニアにより構成される。
一実施形態において、参照電極18は、白金ペースト18Aと白金メッシュ18Bを含み、該参照電極18には、電極線19が接続されている。
一実施形態において、作用電極16は、白金ペースト16Aと白金メッシュ16Bを含み、該作用電極16には、電極線17が接続されている。
また、電極線17及び電極線19は電位差計(不図示)に接続されおり、該電位差計によって、参照電極18と作用電極16との間の電位差が計測できるようになっている。
The solid electrolyte forming the
In one embodiment, the
In one embodiment, the working
Further, the
基体管14の内側15は、規定の酸素分圧の気体(典型的には空気)で満たされている。なお、基体管14の内側15において規定の酸素分圧が維持されるように、ポンプ(不図示)等で基体管14の内側15に空気等が供給されるようになっていてもよい。
The inside 15 of the
上述の構成を有する酸素濃度計測装置10によれば、固体電解質で形成された基体管14の内側15及び外側(燃焼装置1の内部空間)にそれぞれ設けられた参照電極18及び作用電極16においては、基体管14の内側15と外側とで酸素分圧(酸素濃度)が異なる場合、酸素分子と酸素イオンとの間の酸化還元反応が起こる。このとき、参照電極18と作用電極16との間には、基体管14の内側15の酸素分圧(酸素濃度)と基体管14の外側(燃焼装置1の内部空間)の酸素分圧(酸素濃度)の比に応じた電位差が生じる。よって、該電位差を上述した電位差計により検出し、該電位差計による検出結果に基づいて灰付着界面の酸素濃度を計測することができる。
According to the oxygen
ここで、図9は、上述した作用電極16を検出部9として有する酸素濃度計測装置10(例えば図7A〜図7Bに示す酸素濃度計測装置10)による酸素分圧の計測結果の一例を示すグラフである。図9のグラフにおいて、横軸は時間を、縦軸は酸素分圧をそれぞれ示す。また、図9のグラフにおいて、PO2_gは、燃焼装置1の燃焼ガス流路11を流れる燃焼ガス中の酸素分圧を示し、PO2_mは、燃焼ガス流路11における上述の酸素濃度計測装置10による灰付着界面の酸素分圧の計測結果を示す。
Here, FIG. 9 is a graph showing an example of the measurement result of the oxygen partial pressure by the oxygen concentration measuring device 10 (for example, the oxygen
図9に示すように、燃焼ガス流路11における灰付着界面の酸素分圧PO2_mは、燃焼ガス中の酸素分圧PO2_gに比べて大幅に小さい。これは、灰付着界面においては、灰中に含有される未燃炭素により酸素分圧が低下しているからであると考えられる。
また、図9に示すように、燃焼ガス流路11における灰付着界面の酸素分圧を示すPO2_mは、時間の経過に伴って減少している。これは、時間の経過に伴い、酸素濃度計測装置10の検出部9への灰の付着量が増えたためであると考えられる。
As shown in FIG. 9, the oxygen partial pressure P O2 _m at the ash adhesion interface in the
Further, as shown in FIG. 9, P O2 _m indicating the oxygen partial pressure at the ash adhesion interface in the combustion
なお、このことから、酸素濃度計測装置10を用いて燃焼装置1の腐食評価を行う際には、酸素濃度計測装置10の検出部9への灰が十分に付着し、灰付着界面における酸素分圧が減少して定常状態となったときの酸素分圧の計測値を用いることで、より精度のよい腐食評価を行うことができる。
From this, when the corrosion evaluation of the
幾つかの実施形態では、検出部9は、燃焼装置1の内部空間における燃焼ガスの流れに対向するように設けられる。
例えば、幾つかの実施形態では、図3及び図4に示すように、酸素濃度計測装置10は、検出部9が燃焼ガスの流れの方向を向くように設けられる。なお、図4に示す実施形態においては、燃焼ガスの流れの方向は、紙面の手前から奥へ向かう方向である。
In some embodiments, the
For example, in some embodiments, as shown in FIGS. 3 and 4, the oxygen
このように、検出部9が燃焼装置1の内部空間における燃焼ガスの流れに晒されるようにすることで、燃焼ガスの流れに随伴される灰を検出部9に付着させやすい。これにより、灰が検出部9に付着した状態で酸素濃度を検出することが容易となる。
By exposing the
また、酸素濃度計測装置10は、灰を受け入れて堆積させるための灰貯留部を備えるとともに、検出部9は灰貯留部の底面に設けられていてもよい。
例えば、図8A〜図8Bに示す実施形態では、酸素濃度計測装置10は、灰を受け入れて堆積させるための灰貯留部20を備えている。そして、検出部9(作用電極16)は、灰貯留部20の底面21に設けられている。
Further, the oxygen
For example, in the embodiment shown in FIGS. 8A to 8B, the oxygen
図8A〜図8Bに示す実施形態では、灰貯留部20は、基体管14の外側において、作用電極16を取り囲むように基体管14の外表面に立設された貯留壁部22を含む。貯留壁部22は、接着剤24により基体管14の外表面に固定されている。
また、図8A〜図8Bに示す灰貯留部20は、作用電極16を覆うように設けられたメッシュカバー26を有する。メッシュカバー26は、灰貯留部20に貯留される灰と作用電極16との接触を低減し、灰50に含まれる未燃炭素と作用電極16との反応を抑制するために設けられる。メッシュカバー26は、例えばSUS製のメッシュである。
In the embodiment shown in FIGS. 8A to 8B, the
Further, the
なお、図8Aには灰貯留部20に灰50が貯留している状態が図示されているが、図8Bにおいて、灰貯留部20に貯留した灰50は図示が省略されている。
Although FIG. 8A shows a state in which the
上述のような灰貯留部20を設けて、灰貯留部20に灰を堆積させることにより、灰貯留部20の底面21に設けられた検出部9に灰をより安定的に付着させることができる。これにより、灰が検出部9に付着した状態で酸素濃度を検出することが容易となる。
By providing the
灰貯留部20の構成は、図8A〜図8Bに図示される例に限定されない。例えば、図8A〜図8Bに図示される灰貯留部20は、平板状部材により構成された、平面視四角形の貯留壁部22を含む。幾つかの実施形態では、灰貯留部20は、平面視円形の貯留壁部22を含んでいてもよく、あるいは、灰貯留部20は、すり鉢状の形状を有していてもよい。
The configuration of the
幾つかの実施形態では、酸素濃度計測装置10は、検出部9に付着した灰を除去するための灰除去部(不図示)をさらに備える。
酸素濃度検出のために検出部9を使用しない期間において、灰除去部により検出部9に付着した灰を除去することにより、灰の付着に起因する検出部9の劣化を抑制することができる。
In some embodiments, the oxygen
By removing the ash attached to the
例えば、一実施形態では、灰除去部は、検出部9に流体を吹き付けて灰を検出部9から吹き飛ばすように構成されたスーツブロアを含む。
この場合、スーツブロアによって検出部9に流体を吹き付けることにより、検出部9から灰を吹き飛ばして除去することができる。
For example, in one embodiment, the ash remover includes a suit blower configured to spray a fluid onto the
In this case, the ash can be blown and removed from the
また、例えば、一実施形態では、灰除去部は、検出部9が鉛直方向下方を向くように酸素濃度計測装置10を回動させて灰を落下させるように構成された回動部(不図示)を含む。
この場合、回動部により酸素濃度計測装置10を回動させて検出部9に鉛直方向下方を向かせることにより、検出部9に付着した灰を重力により落下させることができ、これにより検出部9から灰を除去することができる。
Further, for example, in one embodiment, the ash removing unit is configured to rotate the oxygen
In this case, by rotating the oxygen
なお、すり鉢形状の灰貯留部20を有する酸素濃度計測装置10の場合、灰貯留部20の内壁面は湾曲している。このため、回動部により酸素濃度計測装置1を回動させて検出部9に鉛直方向下方を向かせたときに、灰貯留部20の底部に堆積した灰が、湾曲した内壁面に沿って落下しやすく、検出部9に付着した灰を除去しやすい。これにより、灰の付着に起因する検出部9の劣化を効果的に抑制することができる。
In the case of the oxygen
幾つかの実施形態では、酸素濃度計測装置10は冷却可能に構成される。
酸素濃度計測装置10による計測結果は、温度の影響を受ける場合がある。そこで、酸素濃度計測装置10を冷却して、酸素濃度計測装置10の温度を腐食評価対象物の温度に近づけることにより、腐食評価対象物と同程度の温度で灰付着界面における酸素濃度を検出することができる。これにより、燃焼装置1の腐食評価をより精度良く行うことができる。
In some embodiments, the oxygen
The measurement result by the oxygen
ここで、図10及び図11は、それぞれ、一実施形態に係る酸素濃度計測装置10の構成を示す図であり、図12は、図11に示す酸素濃度計測装置10における冷却水の流れを模式的に示す図である。
Here, FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams each showing the configuration of the oxygen
例えば、幾つかの実施形態では、図10に示すように、酸素濃度計測装置10は、燃焼装置1内に位置する伝熱管30に少なくとも部分的に接触するように設けられる。なお、図10に示す例では、酸素濃度計測装置10のうち基体管14の外表面の一部が、燃焼ガス流路11に設けられた伝熱管30に接触するように、酸素濃度計測装置10が設けられている。
この場合、酸素濃度計測装置10と伝熱管30との間の熱伝導により、酸素濃度計測装置10の温度を伝熱管30の温度に近づけることができる。これにより、伝熱管30と同程度の温度で酸素濃度を検出することができる。
For example, in some embodiments, as shown in FIG. 10, the oxygen
In this case, the temperature of the oxygen
また、例えば、幾つかの実施形態では、図11及び図12に示すように、酸素濃度計測装置10は、基体管14の内側に設けられ、冷却媒体が流れる冷却管32をさらに備える。
図11に示すように、冷却管32には、矢印により示す方向に、冷却水(冷却媒体)が流れるようになっている。また、基体管14の内部には、電極線19が挿通される絶縁管34が設けられており、電極線19が冷却管32から絶縁されるようになっている。
この場合、基体管14の内側に設けられた冷却管32により酸素濃度計測装置10を冷却することにより、酸素濃度計測装置10の温度を伝熱管30の温度に近づけることができる。これにより、燃焼装置1における腐食評価対象部位(伝熱管30)と同程度の温度で酸素濃度を検出することができる。
Further, for example, in some embodiments, as shown in FIGS. 11 and 12, the oxygen
As shown in FIG. 11, cooling water (cooling medium) flows in the cooling
In this case, the temperature of the oxygen
また、一実施形態では、図12に示すように、酸素濃度計測装置10を冷却するための冷却水は、基体管14の内部に設けられる冷却管32、並びに、燃焼装置1の外部に設けられるラジエータ36、冷却水貯留部38及びポンプ39がこの順に設けられた冷却媒体循環路33を循環するようになっている。このように、燃焼装置1の外部に少なくとも一部が設けられた冷却媒体循環路33において冷却水を循環させることで、酸素濃度計測装置10の系外の影響が低減された状態で酸素濃度計測装置10を冷却水により冷却することができる。また、冷却水の温度や循環流量を調節することで、酸素濃度計測装置10の温度を任意に制御することができる。
Further, in one embodiment, as shown in FIG. 12, the cooling water for cooling the oxygen
図13は、一実施形態に係る酸素濃度計測装置10の構成を示す図である。
幾つかの実施形態では、図13に示すように、酸素濃度計測装置10は、基体管14が内部空間(図13においては燃焼ガス流路11)に最も入り込んだ第1位置と、第1位置よりも燃焼装置1の外側に向かって基体管14が退避した第2位置との間で基体管14を移動させるためのアクチュエータ42をさらに備える。なお、図13において、第1位置に位置する酸素濃度計測装置10は二点鎖線で示されており、第2位置に位置する酸素濃度計測装置10は実線で示されている。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of the oxygen
In some embodiments, as shown in FIG. 13, the oxygen
図13に示す実施形態において、酸素濃度計測装置10は、燃焼装置1のダクト壁40に設けられた孔41を基体管14が貫通するように設けられている。また、アクチュエータ42は、燃焼装置1に対して支持部45を介して固定される固定部43と、孔41の軸方向に沿って移動可能な可動部44と、を含む。可動部44は、例えば、図示しないモータの動力又は油圧等により移動可能となっている。酸素濃度計測装置10の基体管14の一端部がアクチュエータ42の可動部44に固定されており、基体管14と可動部44とが一体的に移動できるようになっている。
In the embodiment shown in FIG. 13, the oxygen
上述のようにアクチュエータ42を用いることで、酸素濃度検出のために検出部9を使用する期間においては基体管14を第1位置側に移動させるとともに、酸素濃度検出のために検出部9を使用しない期間においては基体管14を第2位置側に位置させることができる。これにより、酸素濃度検出のために検出部9を使用しない期間において、検出部9への灰の付着や高温への曝露を低減することができ、検出部9の劣化を抑制することができる。
By using the
尚、センサの劣化に関しては、電極の活性低下が主な要因である場合が多い。その場合、初期電圧と現状電圧との差を補正し、酸素濃度を導出するようにしてもよい。 Regarding the deterioration of the sensor, the decrease in the electrode activity is often the main factor. In that case, the oxygen concentration may be derived by correcting the difference between the initial voltage and the current voltage.
幾つかの実施形態では、酸素濃度計測装置10は、上述した灰付着判定部13をさらに備える。灰付着判定部13は、検出部9で検出した酸素濃度が第1閾値Th1以下になったとき、検出部9に灰が付着したと判定するように構成されている。
In some embodiments, the oxygen
本発明者らの鋭意検討の結果、灰付着界面における酸素濃度は、灰の付着量と相関関係があり、灰の付着量の増加に従って減少する傾向があるとの知見が得られた。
この知見に基づいて構成された灰付着判定部13により、検出部9で検出した酸素濃度に基づいて、検出部9に灰が付着したか否かを判定することができる。また、灰付着判定部13により灰が付着したと判定されたときの酸素濃度検出値を用いることにより、燃焼装置1における灰付着界面の酸素濃度をより確実に把握することができる。
As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that the oxygen concentration at the ash adhesion interface has a correlation with the ash adhesion amount and tends to decrease as the ash adhesion amount increases.
The ash
ここで、図14は、一実施形態に係る酸素濃度計測装置10による酸素分圧の計測例を模式的に示すグラフである。図14のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は酸素分圧を示す。
例えば、酸素濃度計測装置10によって、ある時刻t1において計測した酸素分圧が第1閾値Th1以下である場合、灰付着判定部13は、該時刻t1において検出部9に灰が付着していると判定する。一方、酸素濃度計測装置10によって、ある時刻t2において計測した酸素分圧が第1閾値Th1よりも大きい場合、灰付着判定部13は、該時刻t2において検出部9に灰が付着してないと判定する。この場合、灰付着判定部13により灰が付着していないと判定された時刻t2における酸素濃度検出値を排除して、灰付着判定部13により灰が付着したと判定された時刻t1における酸素濃度検出値を用いることにより、燃焼装置1における灰付着界面の酸素濃度をより確実に把握することができる。
Here, FIG. 14 is a graph schematically showing an example of measurement of the oxygen partial pressure by the oxygen
For example, when the oxygen partial pressure measured by the oxygen
幾つかの実施形態では、灰付着判定部13は、検出部9に灰が付着したか否かを判定するための2番目の閾値(第4閾値)を用いるようになっていてもよい。例えば、一実施形態では、灰付着判定部13は、ある時刻t3において検出部9で検出した酸素濃度が、第1閾値Th1よりも大きい第4閾値Th4よりも大きい場合には、該時刻t3において検出部9には灰は付着しておらず、検出部9で検出した酸素濃度が該第4閾値Th4以下である場合には、該時刻t3において検出部9には灰が付着した可能性がある、と判定するようになっていてもよい。
また、時刻t3において検出部9で検出した酸素分圧が上述の第4閾値Th4以下であったとしても、時刻t3から規定期間T経過後の時刻(t3+T)において、検出部9で検出した酸素分圧が第1閾値Th1よりも大きい場合には、灰付着判定部13は、時刻t3から時刻(t3+T)の期間において、実際には検出部9に灰は付着していなかったと判定するようになっていてもよい。検出部9による酸素濃度の検出結果には、ノイズが含まれている可能性もある。そこで、このようにして、検出部9による検出結果のノイズを排除するようにしてもよい。
In some embodiments, the ash
Further, even if the oxygen partial pressure detected by the
次に、燃焼装置1における腐食を評価するための腐食評価システム100についてより具体的に説明する。
腐食評価システム100は、上述に説明した酸素濃度計測装置10と、酸素濃度計測装置10により検出された灰付着界面の酸素濃度に基づいて、燃焼装置1における腐食を評価するように構成された腐食評価装置102と、を備えている(図1及び図2参照)。
Next, the
The
このような腐食評価システム100によれば、燃焼ガス中の酸素濃度ではなく、酸素濃度計測装置10により灰付着界面における酸素濃度を計測することで、検出部近傍における燃焼装置1の灰の付着状態を模擬して酸素濃度を検出することができる。これにより、燃焼装置1における灰付着界面の酸素濃度を把握することができ、該灰付着界面の酸素濃度に基づいて、燃焼装置1における灰付着部位の腐食を精度良く評価することができる。
According to such a
幾つかの実施形態では、複数の酸素濃度計測装置10が、燃焼装置1内の複数の計測位置にそれぞれ設けられる。このように複数の計測位置に設けられた各々の酸素濃度計測装置10は、各々の計測位置における灰付着界面の酸素濃度をそれぞれ計測するように構成されている。そして、腐食評価装置102は、各々の計測位置における灰付着界面の酸素濃度に基づいて、各計測位置における腐食を評価するように構成されている。
In some embodiments, a plurality of oxygen
例えば一実施形態では、図3及び図4に示すように、複数の酸素濃度計測装置10が、同一水平面内において複数の異なる計測位置に設けられる。あるいは、一実施形態では、複数の酸素濃度計測装置10が、同一垂直面内において複数の異なる計測位置に設けられていてもよい。
For example, in one embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of oxygen
燃焼装置1における燃焼ガスの流れや構成機器の配置(例えば伝熱管30の配列)は一様ではないため、燃焼装置1内の位置に応じて灰の堆積状態が異なる。この点、上記(13)の構成によれば、燃焼装置1内において複数の計測位置に酸素濃度計測装置10を設けたので、各計測位置での酸素濃度結果に基づいて、各計測位置における腐食を精度良く評価することができる。
Since the flow of the combustion gas and the arrangement of the components (for example, the arrangement of the heat transfer tubes 30) in the
幾つかの実施形態では、酸素濃度計測装置10は、図2及び図3に示すように、燃焼装置1内の伝熱管30に隣接して設けられる。そして、腐食評価装置102は、酸素濃度計測装置10の計測結果に基づいて伝熱管30の腐食を評価するように構成されている。
In some embodiments, the oxygen
このように、酸素濃度計測装置10を燃焼装置1内の伝熱管30に隣接して設けることで、酸素濃度計測装置10の検出部9において該伝熱管30における灰の付着状態をより的確に模擬することができる。これにより、酸素濃度計測装置10による計測結果に基づいて、燃焼装置1における伝熱管30の腐食を精度良く評価することができる。
As described above, by providing the oxygen
幾つかの実施形態では、腐食評価装置102は、灰付着界面の酸素濃度が第2閾値Th2未満であるときに、燃焼装置1において硫化腐食が生じたと判定するように構成される。
In some embodiments, the
ここで、図15は、酸素分圧(酸素濃度)と腐食速度(腐食性)との関係の一例を示すグラフである。
上述したように、燃焼ガスにおける酸素濃度が比較的低い場合、燃焼装置1において未燃炭素の発生量が比較的多い。このため、灰と燃焼装置1の灰付着部位との界面においては、未燃炭素量の増加及び酸素濃度の低下により、灰に含まれる硫酸ナトリウムが還元されて硫黄が生じやすくなり、これにより硫黄腐食が発生しやすくなる。このことに基づいて第2閾値Th2を適宜設定することができ、図15に示すように、酸素濃度計測装置10により計測された酸素濃度が第2閾値Th2未満であるときに、燃焼装置1において硫化腐食が生じたと判定することができる。
これにより、酸素濃度計測装置10により計測された酸素濃度に基づいて、硫化腐食の発生の有無を適切に判定することができる。
Here, FIG. 15 is a graph showing an example of the relationship between the oxygen partial pressure (oxygen concentration) and the corrosion rate (corrosion).
As described above, when the oxygen concentration in the combustion gas is relatively low, the amount of unburned carbon generated in the
This makes it possible to appropriately determine whether or not sulfide corrosion has occurred, based on the oxygen concentration measured by the oxygen
幾つかの実施形態では、腐食評価装置102は、灰付着界面の酸素濃度が第3閾値Th3よりも大きいときに、燃焼装置1においてバナジウム腐食が生じたと判定するように構成される。
In some embodiments, the
上述したように、燃焼ガスにおける酸素濃度が比較的高い場合、灰中に含まれるバナジウムの形態変化が生じることで、バナジウムアタックと呼ばれる高温腐食(バナジウム腐食)が発生しやすくなる。このことに基づいて第3閾値Th3を適宜設定することができ、図15に示すように、酸素濃度計測装置10により計測された酸素濃度が第3閾値Th3よりも大きいときに、燃焼装置1においてバナジウム腐食が生じたと判定することができる。
これにより、酸素濃度計測装置10により計測された酸素濃度に基づいて、バナジウム腐食の発生の有無を適切に判定することができる。
As described above, when the oxygen concentration in the combustion gas is relatively high, the vanadium contained in the ash undergoes a morphological change, which easily causes high-temperature corrosion called vanadium attack (vanadium corrosion). Based on this, the third threshold value Th3 can be appropriately set, and as shown in FIG. 15, when the oxygen concentration measured by the oxygen
This makes it possible to appropriately determine whether vanadium corrosion has occurred, based on the oxygen concentration measured by the oxygen
なお、典型的には、硫化腐食の発生限界酸素濃度である第2閾値Th2と、バナジウム腐食の発生限界酸素濃度である第3閾値Th3とは、Th2<Th3の関係を有する。そこで、Th2以上Th3以下の範囲内の酸素濃度であれば、伝熱管30等の硫化腐食及びバナジウム腐食の可能性が低減された状態で、燃焼装置1を安定的に運転することができる。
In addition, typically, the second threshold value Th2, which is the occurrence limit oxygen concentration of sulfide corrosion, and the third threshold value Th3, which is the occurrence limit oxygen concentration of vanadium corrosion, have a relationship of Th2<Th3. Therefore, if the oxygen concentration is in the range of Th2 or more and Th3 or less, the
幾つかの実施形態では、燃焼装置1は、腐食評価システム100による評価結果に基づいて、燃焼装置1の運転条件を変更するように構成された運転制御部104を有していてもよい。
例えば、運転制御部104は、腐食評価システム100によって燃焼装置1において硫化腐食が生じたと判定されたときに、燃焼装置1における燃焼ガスの酸素濃度を上昇させるため、燃焼装置1に供給する空気における空気比を増加させるように構成されていてもよい。これにより、燃焼装置1における硫化腐食発生の可能性を低減しながら、燃焼装置1を運転することができる。
また、例えば、運転制御部104は、腐食評価システム100によって燃焼装置1においてバナジウム腐食が生じたと判定されたときに、燃焼装置1における燃焼ガスの酸素濃度を減少させるため、燃焼装置1に供給する空気における空気比を減少させるように構成されていてもよい。これにより、燃焼装置1におけるバナジウム腐食発生の可能性を低減しながら、燃焼装置1を運転することができる。
In some embodiments, the
For example, the
Further, for example, when the
次に、幾つかの実施形態に係る燃焼装置1の腐食評価方法について説明する。
幾つかの実施形態に係る燃焼装置1の腐食評価方法は、例えば、上述した腐食評価システム100を用いて実施することができ、燃焼装置1内における灰付着界面の酸素濃度を計測するステップと、灰付着界面の酸素濃度に基づいて、燃焼装置1における腐食を評価するステップと、を備える。
Next, a corrosion evaluation method for the
The corrosion evaluation method for the
ここで、図16及び図17は、それぞれ、一実施形態に係る燃焼装置1の腐食評価方法のフローチャートである。
Here, FIG. 16 and FIG. 17 are flowcharts of the corrosion evaluation method for the
例えば、図16に示す実施形態に係る腐食評価方法では、まず、上述した酸素濃度計測装置10を用いて、燃焼装置1内における灰付着界面の酸素濃度を計測する(S102)。
For example, in the corrosion evaluation method according to the embodiment shown in FIG. 16, first, the oxygen concentration at the ash adhesion interface in the
次に、ステップS102で計測した酸素濃度を、上述の第1閾値Th1(すなわち、酸素濃度計測装置10の検出部9に灰が付着しているか否かを判定するための閾値)と比較する(S104)。
Next, the oxygen concentration measured in step S102 is compared with the above-mentioned first threshold value Th1 (that is, a threshold value for determining whether or not ash is attached to the
ステップS104における比較結果において、ステップS102で計測した酸素濃度が第1閾値Th1以下であるときには、該酸素濃度に基づいて、燃焼装置1における腐食を評価する(S106)。一方、ステップS104における比較結果において、ステップS102で計測した酸素濃度が第1閾値Th1よりも大きいときには、該酸素濃度を用いて燃焼装置1における腐食評価を行わず、再度、酸素濃度を計測するステップS102に戻る。
When the oxygen concentration measured in step S102 is equal to or lower than the first threshold Th1 in the comparison result in step S104, the corrosion in the
なお、燃焼装置1における腐食を評価するステップS106においては、ステップS102で計測した酸素濃度と、上述した第2閾値Th2又は第3閾値Th3との比較により、燃焼装置1における硫化腐食又はバナジウム腐食の有無を判定するようにしてもよい。
In addition, in step S106 which evaluates the corrosion in the
また、例えば、図17に示す実施形態に係る腐食評価方法では、まず、上述した酸素濃度計測装置10を用いて、燃焼装置1内における灰付着界面の酸素濃度を計測する(S112)。
Moreover, for example, in the corrosion evaluation method according to the embodiment shown in FIG. 17, first, the oxygen
次に、ステップS112で計測した酸素濃度を、上述の第2閾値Th2(すなわち、燃焼装置1において硫化腐食が生じているか否かを判定するための閾値)と比較する(S114)。
ステップS114において、ステップS112で計測した酸素濃度が第2閾値Th2未満であった場合(ステップS114のYES)、燃焼装置1における燃焼ガスの酸素濃度を上昇させるため、燃焼装置1に供給する空気における空気比を増加させる(S115)。
Next, the oxygen concentration measured in step S112 is compared with the above-mentioned second threshold value Th2 (that is, a threshold value for determining whether or not sulfide corrosion has occurred in the combustion device 1) (S114).
In step S114, when the oxygen concentration measured in step S112 is less than the second threshold value Th2 (YES in step S114), the oxygen concentration of the combustion gas in the
ステップS114において、ステップS112で計測した酸素濃度が第2閾値Th2以上であった場合には(ステップS114のNO)、ステップS112で計測した酸素濃度を、上述の第3閾値Th3(すなわち、燃焼装置1においてバナジウム腐食が生じているか否かを判定するための閾値)と比較する(S116)。
そして、ステップS116において、ステップS112で計測した酸素濃度が第3閾値Th3よりも大きい場合(ステップS116のYES)、燃焼装置1における燃焼ガスの酸素濃度を減少させるため、燃焼装置1に供給する空気における空気比を減少させる(S117)。
なお、ステップS116において、ステップS112で計測した酸素濃度が第3閾値Th3以下であった場合には(ステップS116のNO)、再度、酸素濃度を計測するステップS112に戻る。
In step S114, when the oxygen concentration measured in step S112 is equal to or higher than the second threshold Th2 (NO in step S114), the oxygen concentration measured in step S112 is set to the third threshold Th3 (that is, the combustion device). 1) and a threshold value for determining whether vanadium corrosion has occurred) (S116).
Then, in step S116, when the oxygen concentration measured in step S112 is higher than the third threshold value Th3 (YES in step S116), the air supplied to the
In step S116, when the oxygen concentration measured in step S112 is equal to or lower than the third threshold value Th3 (NO in step S116), the process returns to step S112 for measuring the oxygen concentration again.
このように、燃焼装置1の腐食評価の結果を燃焼装置1の運転に活用することで、伝熱管30等の硫化腐食及びバナジウム腐食の可能性が低減された状態で、燃焼装置1を安定的に運転することができる。
As described above, by utilizing the result of the corrosion evaluation of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a suitable combination of these forms.
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
In the present specification, expressions representing relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric", or "coaxial". Not only represents such an arrangement strictly, but also represents a state in which the components are relatively displaced by a tolerance or an angle or a distance at which the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous" that indicate that they are in the same state are not limited to strict equality, but also include tolerances or differences in the degree to which the same function is obtained. It also represents the existing state.
In addition, in the present specification, expressions representing shapes such as a quadrangle and a cylinder are not limited to representing shapes such as a quadrangle and a cylinder in a geometrically strict sense, and within the range where the same effect can be obtained. A shape including an uneven portion and a chamfered portion is also shown.
In this specification, the expressions “comprising”, “including”, or “having” one element are not exclusive expressions excluding the existence of other elements.
1 燃焼装置
2 火炉
3 火炉壁
4 バーナ
5 風箱
6a〜6c 熱交換器
8 熱交換器
9 検出部
10 酸素濃度計測装置
11 燃焼ガス流路
12 評価ユニット
13 灰付着判定部
14 基体管
15 内側
16 作用電極
16A 白金ペースト
16B 白金メッシュ
17 電極線
18 参照電極
18A 白金ペースト
18B 白金メッシュ
19 電極線
20 灰貯留部
21 底面
22 貯留壁部
24 接着剤
26 メッシュカバー
30 伝熱管
32 冷却管
33 冷却媒体循環路
34 絶縁管
36 ラジエータ
38 冷却水貯留部
39 ポンプ
40 ダクト壁
41 孔
42 アクチュエータ
43 固定部
44 可動部
45 支持部
50 灰
100 腐食評価システム
102 腐食評価装置
104 運転制御部
DESCRIPTION OF
Claims (18)
酸素濃度を検出するための検出部を備え、
前記検出部は、前記燃焼装置の内部空間に露出して設けられ、前記燃焼装置で生成された灰が前記検出部に付着した状態で前記酸素濃度を検出するように構成され、
前記燃焼装置の前記内部空間における燃焼ガスの流れ方向にて前記検出部よりも上流側の位置に、記検出部を覆って前記検出部への灰の付着を妨げる覆いが設けられていない
ことを特徴とする酸素濃度計測装置。 An oxygen concentration measuring device for measuring the oxygen concentration at an ash adhesion interface in a combustion device for burning a carbon-containing fuel,
Equipped with a detection unit for detecting oxygen concentration,
The detection unit is provided so as to be exposed in the internal space of the combustion device, and is configured to detect the oxygen concentration in a state in which ash generated in the combustion device is attached to the detection unit ,
A cover is provided at a position upstream of the detection unit in the flow direction of the combustion gas in the internal space of the combustion device to cover the detection unit and prevent adhesion of ash to the detection unit. An oxygen concentration measuring device characterized by the following.
酸素濃度を検出するための検出部を備え、
前記検出部は、前記燃焼装置の内部空間に露出して設けられ、前記燃焼装置で生成された灰が前記検出部に付着した状態で前記酸素濃度を検出するように構成され、
前記灰を受け入れて堆積させるための灰貯留部をさらに備え、
前記検出部は、前記灰貯留部の底面に設けられたことを特徴とする酸素濃度計測装置。 An oxygen concentration measuring device for measuring the oxygen concentration at an ash adhesion interface in a combustion device for burning a carbon-containing fuel,
Equipped with a detection unit for detecting oxygen concentration,
The detection unit is provided so as to be exposed in the internal space of the combustion device, and is configured to detect the oxygen concentration in a state in which ash generated in the combustion device is attached to the detection unit,
Further comprising an ash reservoir for receiving and depositing the ash,
Wherein the detection unit, oxygen concentration measuring device you characterized in that provided on the bottom surface of the ash reservoir.
酸素濃度を検出するための検出部を備え、
前記検出部は、前記燃焼装置の内部空間に露出して設けられ、前記燃焼装置で生成された灰が前記検出部に付着した状態で前記酸素濃度を検出するように構成され、
前記検出部に付着した前記灰を除去するための灰除去部をさらに備え、
前記灰除去部は、前記検出部が鉛直方向下方を向くように前記酸素濃度計測装置を回動させて前記灰を落下させるように構成された回動部を含むことを特徴とする酸素濃度計測装置。 An oxygen concentration measuring device for measuring the oxygen concentration at an ash adhesion interface in a combustion device for burning a carbon-containing fuel,
Equipped with a detection unit for detecting oxygen concentration,
The detection unit is provided so as to be exposed in the internal space of the combustion device, and is configured to detect the oxygen concentration in a state in which ash generated in the combustion device is attached to the detection unit,
Further comprising an ash removal unit for removing the ash attached to the detection unit,
The ash removal unit, oxygen you comprises said detecting unit rotating unit that is configured to drop the ashes by rotating the oxygen concentration measuring device so as to face vertically downward Concentration measuring device.
前記基体管の内側に設けられた参照電極と、をさらに備え、
前記検出部は、前記内部空間に露出するように前記基体管の外表面に設けられた作用電極であることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の酸素濃度計測装置。 A hollow substrate tube formed of a solid electrolyte and inserted into the internal space of the combustion device,
Further comprising a reference electrode provided inside the base tube,
8. The oxygen concentration measuring device according to claim 1, wherein the detection unit is a working electrode provided on the outer surface of the base tube so as to be exposed to the internal space.
酸素濃度を検出するための検出部を備え、
前記検出部は、前記燃焼装置の内部空間に露出して設けられ、前記燃焼装置で生成された灰が前記検出部に付着した状態で前記酸素濃度を検出するように構成され、
固体電解質により形成され、前記燃焼装置の前記内部空間に挿通された中空の基体管と、
前記基体管の内側に設けられた参照電極と、をさらに備え、
前記検出部は、前記内部空間に露出するように前記基体管の外表面に設けられた作用電極であり、
前記基体管の内側に設けられ、冷却媒体が流れる冷却管をさらに備えることを特徴とする酸素濃度計測装置。 An oxygen concentration measuring device for measuring the oxygen concentration at an ash adhesion interface in a combustion device for burning a carbon-containing fuel,
Equipped with a detection unit for detecting oxygen concentration,
The detection unit is provided so as to be exposed in the internal space of the combustion device, and is configured to detect the oxygen concentration in a state in which ash generated in the combustion device is attached to the detection unit,
A hollow substrate tube formed of a solid electrolyte and inserted into the internal space of the combustion device,
Further comprising a reference electrode provided inside the base tube,
The detection unit is a working electrode provided on the outer surface of the base tube so as to be exposed to the internal space,
Wherein provided inside the substrate tube, further oxygen concentration measuring device you further comprising a cooling tube through which cooling medium flows.
酸素濃度を検出するための検出部を備え、
前記検出部は、前記燃焼装置の内部空間に露出して設けられ、前記燃焼装置で生成された灰が前記検出部に付着した状態で前記酸素濃度を検出するように構成され、
前記検出部で検出した前記酸素濃度が第1閾値以下になったとき、前記検出部に前記灰が付着したと判定するように構成された灰付着判定部をさらに備え、
前記酸素濃度計測装置は、前記灰付着判定部により、前記検出部に前記灰が付着したと判定された状態で前記検出部が検出した前記酸素濃度を前記灰付着界面の酸素濃度として出力するように構成されたことを特徴とする酸素濃度計測装置。 An oxygen concentration measuring device for measuring the oxygen concentration at an ash adhesion interface in a combustion device for burning a carbon-containing fuel,
Equipped with a detection unit for detecting oxygen concentration,
The detection unit is provided so as to be exposed in the internal space of the combustion device, and is configured to detect the oxygen concentration in a state in which ash generated in the combustion device is attached to the detection unit,
Further comprising an ash adhesion determination unit configured to determine that the ash has adhered to the detection unit when the oxygen concentration detected by the detection unit falls below a first threshold value,
The oxygen concentration measuring device outputs the oxygen concentration detected by the detection unit as the oxygen concentration at the ash attachment interface in a state where the ash attachment determination unit determines that the ash is attached to the detection unit. oxygen concentration measuring device you characterized in that it is configured to.
前記燃焼装置内における灰付着界面の酸素濃度を計測するように構成された請求項1乃至11の何れか一項に記載の酸素濃度計測装置と、
前記灰付着界面の前記酸素濃度に基づいて、前記燃焼装置における腐食を評価するように構成された腐食評価装置と、
を備えることを特徴とする燃焼装置の腐食評価システム。 A corrosion evaluation system for evaluating corrosion in a combustion device for burning a carbon-containing fuel,
The oxygen concentration measuring device according to any one of claims 1 to 11, wherein the oxygen concentration measuring device is configured to measure an oxygen concentration at an ash adhesion interface in the combustion device.
Based on the oxygen concentration of the ash adhesion interface, a corrosion evaluation device configured to evaluate the corrosion in the combustion device,
A corrosion evaluation system for a combustion device, comprising:
前記腐食評価装置は、各々の前記計測位置における前記灰付着界面の前記酸素濃度に基づいて、該計測位置における腐食を評価するように構成されたことを特徴とする請求項12に記載の燃焼装置の腐食評価システム。 A plurality of the oxygen concentration measuring devices are respectively provided at a plurality of measuring positions in the combustion device, and each of the oxygen concentration measuring devices measures the oxygen concentration of the ash adhesion interface at each of the measuring positions. Is composed of
The combustion apparatus according to claim 12, wherein the corrosion evaluation device is configured to evaluate corrosion at the measurement position based on the oxygen concentration of the ash adhesion interface at each measurement position. Corrosion evaluation system.
前記腐食評価装置は、前記酸素濃度計測装置の計測結果に基づいて前記伝熱管の腐食を評価するように構成されたことを特徴とする請求項12又は13に記載の燃焼装置の腐食評価システム。 The oxygen concentration measuring device is provided adjacent to the heat transfer tube in the combustion device,
The corrosion evaluation system for a combustion device according to claim 12 or 13, wherein the corrosion evaluation device is configured to evaluate the corrosion of the heat transfer tube based on a measurement result of the oxygen concentration measurement device.
前記腐食評価システムによる評価結果に基づいて、燃焼装置の運転条件を変更するように構成された運転制御部と、
を備えることを特徴とする燃焼装置。 A corrosion evaluation system according to any one of claims 12 to 16,
Based on the evaluation result by the corrosion evaluation system, an operation control unit configured to change the operating conditions of the combustion device,
A combustion device comprising:
請求項1乃至11の何れか一項に記載の酸素濃度計測装置を用いて前記燃焼装置内における灰付着界面の酸素濃度を計測するステップと、
前記灰付着界面の前記酸素濃度に基づいて、前記燃焼装置における腐食を評価するステップと、
を備えることを特徴とする燃焼装置の腐食評価方法。
A method of evaluating corrosion in a combustion device for burning a carbon-containing fuel, comprising:
Measuring the oxygen concentration at the ash adhesion interface in the combustion device using the oxygen concentration measuring device according to any one of claims 1 to 11 ,
Evaluating corrosion in the combustion device based on the oxygen concentration at the ash attachment interface;
A method for evaluating corrosion of a combustion device, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016071368A JP6715648B2 (en) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | Oxygen concentration measuring device, combustion device, corrosion evaluation system of combustion device, and corrosion evaluation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016071368A JP6715648B2 (en) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | Oxygen concentration measuring device, combustion device, corrosion evaluation system of combustion device, and corrosion evaluation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017181383A JP2017181383A (en) | 2017-10-05 |
| JP6715648B2 true JP6715648B2 (en) | 2020-07-01 |
Family
ID=60006013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016071368A Expired - Fee Related JP6715648B2 (en) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | Oxygen concentration measuring device, combustion device, corrosion evaluation system of combustion device, and corrosion evaluation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6715648B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7379023B2 (en) * | 2019-08-30 | 2023-11-14 | 川崎重工業株式会社 | Corrosion detection device and corrosion detection method |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5719651A (en) * | 1980-07-10 | 1982-02-01 | Toshiba Corp | Detector for oxygen defficiency |
| JP3030511B2 (en) * | 1990-10-05 | 2000-04-10 | バブコツク日立株式会社 | Boiler device and operation method thereof |
| JP2665136B2 (en) * | 1993-09-30 | 1997-10-22 | リンナイ株式会社 | Incomplete combustion detector for combustion equipment |
| US7128818B2 (en) * | 2002-01-09 | 2006-10-31 | General Electric Company | Method and apparatus for monitoring gases in a combustion system |
| US20040149579A1 (en) * | 2002-12-19 | 2004-08-05 | General Electric Company | System for monitoring combustible gases |
| JP2009236677A (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Denso Corp | Gas sensor, water-wetting evaluation gas sensor, and water-wetting evaluation method |
| JP6150721B2 (en) * | 2013-12-16 | 2017-06-21 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Heavy oil combustion method, heavy oil fired boiler and control device |
-
2016
- 2016-03-31 JP JP2016071368A patent/JP6715648B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017181383A (en) | 2017-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102539272B (en) | Experimental device and representation method of multiphase medium high-temperature corrosion rate | |
| CN1288437C (en) | Method and equipment for monitoring gas in combustion system | |
| JP7350366B2 (en) | Method and apparatus for measuring the flow rate of a gas stream | |
| JP6715648B2 (en) | Oxygen concentration measuring device, combustion device, corrosion evaluation system of combustion device, and corrosion evaluation method | |
| JP5990811B2 (en) | Method for predicting sulfide corrosion of boiler furnace wall pipes. | |
| CN104677942B (en) | A kind of flue gas acid dew point temperature-detecting device | |
| JP3485908B2 (en) | Corrosion monitoring sensor and method and apparatus for estimating corrosion rate using the sensor | |
| Lance et al. | The use of glow discharge optical emission spectroscopy to quantify internal carburization in supercritical CO2 | |
| Marx et al. | Online corrosion monitoring in industrial boilers | |
| DK2992312T3 (en) | Apparatus and method for measuring the change of materials due to gas flows | |
| JP2019090577A (en) | Ash-removal timing determination device and ash-removal timing determination method | |
| JP5652072B2 (en) | Wear amount management method of refractory material layer | |
| JP3030511B2 (en) | Boiler device and operation method thereof | |
| JP2006308288A (en) | Combustion heat quantity measuring system using cone calorimeter | |
| CN114002140A (en) | Corrosion detection method for boiler flue gas side based on polarization curve | |
| JP6471137B2 (en) | Combustion ash characteristic measurement probe, combustion ash characteristic measurement method, combustion ash characteristic evaluation method, and combustion gas concentration measurement method | |
| JP5907816B2 (en) | High temperature combustion corrosion test equipment | |
| JP6856116B2 (en) | Corrosion evaluation method and probe for metallic materials | |
| JP7602125B2 (en) | Method for detecting air leakage from sintering equipment | |
| Fry et al. | An investigation into the likely impact of oxy-coal retrofit on fire-side corrosion behavior in utility boilers | |
| JPH07270356A (en) | High-temperature corrosion-monitoring apparatus | |
| JPH06147404A (en) | Boiler furnace monitoring method and device | |
| CN110261287A (en) | Device and method for evaluating thermal corrosion resistance performance of heat-resistant materials under combustion atmosphere | |
| CN113848177A (en) | Corrosion on-line monitoring sensor based on electrochemical measurement technology | |
| KR20200019500A (en) | Combustion environment diagnostics apparatus of boiler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191126 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191122 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200121 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200526 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200609 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6715648 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |