JPS6046321B2 - 燃焼ガス接触面の洗浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボイラ伝熱面などのように燃焼ガスと接触す
る面部の付着物を洗浄する方法に関する。

重油、原油および石油プラットなどの残渣油を燃焼する
ボイラ炉内各部には、燃料灰を主成分とする付着物（以
下単に付着物と記す）が堆積し、次に示すような諸種の
障害を誘発することが知られてる。

（１）ボイラ炉内の伝熱面外表面に多量に付着し、熱伝
達を阻害する。

（２）この結果、排ガス温度が上昇し、ガス流路中の機
器類に悪影響を及ぼす。

（３）付着物は一般に金属に対する腐蝕性が強く、。

表１ 重油燃焼ボイラ採取位置 分析項目 燃焼室 ’・１ ★牢ノ＋ソ・朧太 ”゛ 伝熱管を腐食する。

すなわち、燃料中に硫黄Ｓ分が含まれていると、これが
燃料の燃焼中に酸化され、その一部は下記反応式に示す
ように硫酸となりこれが燃料灰中に含まれた酸性を示す
こととなる。又、硫酸は低温部で凝縮しやすいので、低
温部の燃料灰ほど酸性が強い。Ｓ ＋０２→５０２ ５０２＋１１２０２→５０２ ５０２＋Ｈ２Ｏ−４、Ｈ２ＳＯ４ （４）付着物の堆積量が多くなると、排ガスの流路を狭
め、燃焼そのものが困難となりボイラの正常運転が阻害
される一方、付着する燃料灰の性状は表１に示すように
、同じ燃料を用いても付着する場所により化学成分はも
とより、硬さ、伝熱管に対する密着性などの物理的性質
が異なり、一般に伝熱管温度の高いところではバナジウ
ムが多く、硬いが、低温部ではバナジウムは少なく、そ
の水溶成分の水素イオン濃度（以下ｐＨと記す）は低い
傾向がある。

内付着物の化学分析例 以上のような障害に対応するため、停缶時に高温部管の
付着物はハンマーやサンドブラストなどによつて除去し
ているが、多数の人力を要しまた騒音や粉じんが大きく
作業環境は著しく悪化するばかりか、後者の場合使用済
のサンドを廃棄物として除去する場合の問題が残る欠点
があり、さらにこのような方法によつても付着物の完全
な除去は不可能である。

また低温部管（例えば節炭器など）では、付着物は軟質
であるが、伝熱面積が大きく、又構造上人力のとどく範
囲が限定されるため、高温部管のような方法にて除去す
ることはできない。ボイラロ内に付着する燃料灰の化学
分析例を示す表１から明らかなように、燃料灰は非常に
多種類の元素（化合物）を含んでいるが水溶性成分が以
外と多く、水分が存在すると、これに溶け伝熱面より除
去できると考えられる。

しかし単にゴムホースなどで水をかけた場合ボイラ炉内
は水びたしとなり、排出が困難であるばかりか、表１か
らも明らかなように付着物の溶出水は酸性を呈して．い
るのでこれが局部的に濃縮するところではボイラ構造材
を腐食する恐れがある。そして水洗効果の大きいと考え
られる低温部管では特にこの傾向は大きい。又、完全に
水洗されず、水の飛沫を受けただけのような状態ではさ
らに硫酸の濃度が上一昇するので、その腐食性はさらに
強く、このような条件が起る伝熱管表面では局部的に伝
熱管が腐食されることとなる。このようなことから複雑
な管構造をしている実ボイラでは、水洗によつて燃料灰
の除去が可能であることがわかつていながら、実施でき
ない状態にある。このためアルカリ性の水を水洗水とし
て用いることも考えられるが、人体に有害なアルカリの
使″用と共に経費の増大、水洗の場所によつては酸の中
和不十分に起因する腐食発生などがあり、完全な対策で
はない。

本発明の目的は上記燃料灰付着物を効率よく、しかも伝
熱管やその他の機器類に害を与えることなく迅速に除去
するものである。

付着物の性状を調査した結果、上記表１に示したように
水溶性成分が比較的多いことから、水洗水を工夫するこ
とによつて酸腐食を防止しながら除去することが可能で
あることに着目した。

すなわち本発明は燃焼ガス接触面部を洗浄する方法にお
いて、該面部以外の洗浄を必要としない部分を非透水性
シートで覆い、酸腐食抑制剤を添加した洗浄水で該面部
を洗浄することを特徴とする燃焼ガス接触面の洗浄方法
を要旨とするものである。本発明は上記した技術的構成
を有するものであるが、水洗面部以外の洗浄を必要とし
ない部分を非透水性シートで覆つてあるため、水洗飛沫
が、その部分にか）ることがないばかりでなく、たとえ
少々か）つたとしても、後述するように、洗浄水に添加
されている酸腐食抑制剤の作用によつてその部分の腐食
が進行することは殆んどない。次に洗浄水に添加する酸
腐食抑制剤の作用について説明する。少量の酸腐食抑制
剤を洗浄水に添加しておくことによつて、被処理面を洗
浄した洗浄水中に硫酸が存在していても、酸腐食抑制剤
の作用によつて被処理面である金属面の腐食が抑制され
るので、その腐食促進を完全にストップさせることがで
きるものである。酸腐食抑制剤としては市販の如何なる
ものも使用することができる。

酸腐食抑制剤の主成分は有機アミン系化合物であつて、
ｎ−ブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアミン、ｎ
−ヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキシルアミン、
ｎ−オクチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン
、ｎ−ドデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルドデシルアミ
ン、ｎ−ヘキサデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキサ
デシルアミン、シクロヘキシルアミン、Ｎ−シクロヘキ
シルジメチルアミン、力フロン酸アミド、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルカプロン酸アミンなど及びそれらの誘導体が知られ
ており、本発明においてはこれらのものを含めていずれ
のものをも使用することができる。又、酸腐食抑制剤の
洗浄水への添加量は、０．００５％でも腐食抑制効果は
認められるが、一般一に０．０１％添加すると一段とそ
の効果は上昇する。

しかし例えば０．１％添加してもその腐食量の減少は、
それ以下の添加量の場合に比して効果は上昇せず、腐食
に対して飽和したような傾向になるので、経済的にそれ
以上の添加は無意味である。腐食抑制の立場からみた酸
腐食抑制剤の添加量は以上の通りであるが、洗浄を終え
た洗浄水中には、燃料灰中の不溶解成分（例えば未燃炭
素）であり、酸腐食抑制剤を０．０１％添加した洗浄水
で洗浄した表面には、なおこの未燃炭素の付着が残り、
その表面が幾分肌荒れの状態が観察されることがあるが
、酸腐食抑制剤の添加量を０．０２％にすると、その肌
荒れ現象は殆んどみられないので、実用上は酸腐食抑制
剤の添加量を０．０２％以上で０．１％以下に設定する
ことが推奨される。本発明は酸腐食抑制剤を洗浄水に添
加すると共に、浸透剤を添加することを更に推奨する。

浸透剤自体は腐食抑制効果はないが、洗浄水の表面張力
を低下させ、洗浄水が付着燃料灰中によく浸透してボイ
ラ管表面などから燃料灰の剥離、脱落を促進する作用を
有するからである。以下、本発明の一実施態様をあけて
更に本発明を詳述する。本例はボイラの伝熱器のなかで
、低温部管に属し、他の器管に比し伝熱面積が大きく、
付着物による伝熱阻害が起り易くしかも腐食性の強い燃
料灰が多量に付着する節炭器の水洗例である。

この水洗に先だちこの節炭器の付着物について簡単な調
査を実施し、この結果を表２にとりまとめた。表２節炭
器管付着物の調査結果付着状況 上層黒色、中層灰
白〜淡縁色、 下層淡茶色の２〜３Ｔ０ｎ厚
さの層状 スケール付着量（ｇ／ｄ）
１０００〜７０００ｐＨ（１ｇ／１００Ｔｎ１Ｈ２０）
２．０〜３．０溶解度 （％）（水溶性）
１１℃ 約４５％ ４９℃ 約７
０％ 添付図面において、Ａは燃焼室，Ｂは燃焼ガス流路，Ｃ
側壁を示す。

図に示したように水洗を目的とする節炭器１の前後、左
右の側壁および節炭器１上部の過熱器管２の下端、さら
にダクト部３に排水が流出しないように非透水性シート
４（本例ではビニールシートを使用）にて覆うようにし
た。

（すなわち、大きな非透水性の袋が節炭器１を前後より
覆つているような状態である）なお、このシート４によ
る覆いは節炭器１の吊下金具やその他の付属物および節
炭器１上下マンホール５，６から炉内に導入された給水
７および排水管８により不完全な所もあつたが、スキマ
部は接着剤が粘着性テープなどによりシールした。水洗
用のノズル９は可動式で節炭器１の上部または下部に水
洗状況によつて設置され、節炭器１に水洗水をスプレー
するようになつている。このノズル９はフレキシブルな
給水管７により流量計１０，バルブ１１，給水ポンプ１
２を間にして給水ライン１３に接続されている。

節炭器１下のシート最下部には水洗水の排水管８が設置
されており、ドレン孔１４、および下部マンホール６か
ら排水ポンプ１５により炉外に排水されるようになつて
いる。

排水ポンプ１５出口には流量計１６およびＰＨ測定計１
７が設置されてＥおり、給水ポンプ１２および薬注ポン
プ１８と連動するようになつている。水洗は節炭器１上
部に設置されたノズル９が移動しながら、表３に示した
ような水洗水をスプレーすることから始まる。

この時水洗水は必要に応じ加温して用いられる。（表２
に示したように溶解度は温度上昇により大幅に増加する
）水洗水は節炭器１上部より付着物を溶解・剥離しなが
ら流下する。

このとき、各壁および節炭器１上部の過熱器２はシート
にて覆われているため水洗部（節炭器１）以外への水洗
水のしみ込み等を防止するようになつている。また水洗
水中には適量の酸腐食抑制剤が添加されているため、し
み込みやその他の滞流部での腐食は抑制される。

（酸腐食抑制剤の添加効果については表４にとりまとめ
て示した。）実機ボイラの水洗では定量的な効果が確認
できないため、表４の結果は註に記載した実験によつて
確認したものである。

なお表４には節炭器ばかりでなく、過熱器、再熱器への
影響も併せて示してある。（１）実験はそれぞれの器管
に付着している燃料灰を表３記載の水洗水および通常の
工業用水中に６溶解し、この中にボイラ用鋼管（ＳＴＢ
３５炭素鋼管）を浸漬してその腐食減量比（表３記載の
水洗水使用を１とした）を求めた。

（２）水洗水１′中に溶解した燃料灰はそれぞれ５０ｇ
である。

（３）水洗水を浸漬した条件は４０゜Ｃ×２４１１であ
る。

（４）試験片鋼管の表面積は１７．２ｄである。シート
最下部にたまつた水洗水は排水管８および排水ポンプ１
５による炉外に排出されるようになつているが、排水ポ
ンプ１５出口で流量とＰＨ値が測定され給水ポンプ１２
および薬注ポンプ１８と連動できるようになつており、
水洗の状況に応じて水洗水量と薬注量が増減できる。ま
た水洗の進行により節炭器１下部に設置されたノズル９
により、上部と同様、節炭器１下面の洗浄が実施される
。

以上にような手法により、節炭器１伝熱面を水洗したの
ちボイラを運転すると、節炭器１出口の排ガス温度は水
洗前に比較し約７０℃低下し、伝熱面に付着していた燃
料灰が完全に除去され、熱回収が十分行なわれているこ
とが判明した。

また各側壁への水洗水のしみ込みも少なく、節炭器１上
部の過熱器２の湿りも少なく、ビニールシートにて覆つ
た効果があつたものと考えられる。

さらにシートのつぎ目等から若干の水洗水の漏れがみら
れたが表４に示したように酸腐食抑制剤の添加効果によ
り特に著しい腐食損傷は認められなかつた。このように
水洗を目的とする伝熱管以外をビニールシートで覆い、
酸腐食抑制剤などの添加剤を加えた水洗水による水洗方
法はスプレーノズルによる作業の安全性と合わせて著し
い効果があつたものと考える。

次に、節炭器水洗水に添加した酸腐食抑制剤の濃度効果
を表５に示す。

この試験は、表４と同じ条件で行つたものである。又、
浸透剤添加による酸腐食抑制剤の効果を表６に示す。

この試験も表４と同じ条件で行つたものである。なお、
高温部管である高温過熱器の水洗例も、節炭器と同様の
手法によりすぐれた効果をあげることができた。

以上、本発明の一実施態様として、ボイラの節炭器につ
いて詳述したが、空気予熱器、電気集塵器、煙道、煙突
などの燃焼ガスが通過するところは、節炭器と同じよう
に酸性の燃料灰が付着するので、上述の実施態様と同様
な手段で、これらの個所を水洗することもできることは
容易に理解されることであろう。又同じ理由から、硫黄
を含む燃料の燃焼ガス通路を有するガスタービン、重油
加熱炉などの同様な個所にも適用しうることは明らかで
あろう。以下、本発明の特徴及び効果を列挙する。

（１）水洗を目的とする伝熱器に対！、水洗水をスプレ
ーすることにより付着物を除去する。

（２）水洗を目的とする伝熱管の前後・左右の側壁およ
び上下の非透水性はシート類は（例えばビニールシート
）で覆い、水洗水の側壁等へのしみ込を防止する。

なお、水洗水はそのシートの底部より排水される。（３
）水洗水が側壁等へしみ込んだり、構造的な制約から水
洗が十分に行なわれにくい場合には、水に溶出した酸に
よる構造材の腐食が発生するが水洗水中にあらかじめ酸
腐食抑制剤などの添加剤を加えているため、酸性溶液に
起因する腐食障害を防止することができる。

（水洗水中には多量の硫酸が存在しているが、酸腐食抑
制剤によつてその腐食作用が抑制され、酸腐食障害がな
くなる。）（４） 水洗は不十分な場所でも水洗水が存
在するところでは酸腐食抑制剤が常に共存しているので
腐食作用を抑制することができる。

（５）水洗を実施することにより、水およびその中に加
えられた浸透剤の作用によつて従来の物理的剥離法では
除去できなかつたような位置についても付着物を除去で
きると考えられ、除去効果の大幅な上昇と人工の削減が
期待てきる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の一つの実施態様を示すものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼ガス接触面部を洗浄する方法において、該面部
   以外の洗浄を必要としない部分を非透水性シートで覆い
   、酸腐食抑制剤を添加した洗浄水で該面部を洗浄するこ
   とを特徴とする燃焼ガス接触面の洗浄方法。