JPH0561559B2

JPH0561559B2 -

Info

Publication number: JPH0561559B2
Application number: JP60267700A
Authority: JP
Inventors: Masashi Kawabe; Katsumi Yasui; Masaki Yamamoto; Koji Nagata; Tetsuo Atsumi; Mamoru Nishikawa
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Sumitomo Light Metal Industries Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd; Kansai Denryoku KK
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Nippon Steel Corp; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1985-11-28
Filing date: 1985-11-28
Publication date: 1993-09-06
Also published as: JPS62129698A; US4762168A; EP0224271B1; EP0224271A1; DE3671510D1

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、復水器における防食・防汚管理装置
に係り、特に銅合金製の復水器管を備え、かかる
復水器管内に海水若しくは河海水が冷却水として
通水せしめられるようにした復水器に、鉄イオン
注入装置及びスポンジボール投入装置を設けて、
鉄イオン注入による防食皮膜の形成とスポンジボ
ール洗浄により、該復水器管内面の防食・防汚管
理を行なわしめる装置に関するものである。

（従来技術とその問題点）従来より、火力発電所や化学工場、或いは船舶
などの復水器には、伝熱管たる復水器官として、
黄銅にアルミニウム、砒素、その他珪素などを添
加した、所謂特殊黄銅管や、銅、ニツケル、鉄よ
りなるキユプロニツケルの如き銅合金管が広く使
用されているが、それら復水器においては、海水
（河海水をも含む。以下同じ）の如き冷却流体が
そのような復水器管内に流通せしめられることに
よつて、該復水器管の外表面に接する高温の流体
（蒸気）と該復水器官内を流通せしめられる流体
との間で熱交換が行なわれるようになつていると
ころから、各種の問題を惹起こしている。即ち、
復水器管内には冷却流体としての海水が流される
関係上、長時間の使用により、かかる冷却水質に
応じた種々の物質、例えば土砂等のスラツジ、鉄
さび、腐食生成物、或いはスライムなどが内面に
付着し、これによつて熱貫流率（伝熱性能）が低
下し、復水器の熱効率を悪化せしめているのであ
る。

このために、従来にあつては、冷却水として海
水を使用した復水器における銅合金製の復水器管
の管理は、(イ)冷却海水による腐食の防止と、(ロ)
種々の懸濁物の付着や腐食生成物の堆積による伝
熱性能の低下防止の両面より、為されてきた。即
ち、前者については鉄イオンとしての硫酸第一鉄
の注入が、また後者についてはスポンジボールに
よる洗浄が、極めて有効であることが判明してい
る。

ところで、防食性能は、硫酸第一鉄などの添加
によつて生じる鉄イオンによつて形成される水酸
化第二鉄からなる皮膜（防食皮膜）によつて著し
く向上せしめられ得るが、同時に伝熱性能が低下
することが知られており、一方、伝熱性能はスポ
ンジボール洗浄によつて向上せしめられ得るが、
上記防食皮膜を除去し過ぎると、防食性能が低下
して、腐食の発生を招くという不安定さがあり、
信頼性に欠ける問題があることが広く認められて
いる。

このため、従来では、これら両性能を満足させ
るため、ラボテストや実機運転実績に基づき予め
設定した硫酸第一鉄注入条件とスポンジボール洗
浄条件の下に復水器の運転を行ない、そして定期
検査等の結果によつて、漸次修正していく方式を
採用しているのであるが、冷却水としての海水水
質の性状は必ずしも一定したものではなく、それ
故予め設定した条件下で運転を継続することは、
管内面状態を耐食性と伝熱性に関し、最適状態に
維持する上において適当とは言えるものではなか
つたのである。

一方、この復水器に設けられる鉄イオン注入装
置やスポンジボール投入装置の作動を制御する他
の一つの手法として、復水器管の分極抵抗値を直
接に且つ連続的に検出し、その経時的変化を知る
と共に、その清浄度の経時的な変化を検出し、復
水器管の伝熱性能を直接的に測定して、それらの
検出値に基づいて鉄イオン注入装置やスポンジボ
ール洗浄装置を作動させるようにしたモニタリン
グシステムが考えられるが、それらの特性値を検
出するためのセンサの取付け位置やセンシング構
造自体に、次のような問題を内在しており、実用
的なモニタリングシステムとして、決して有効な
ものではなかつたのである。

すなわち、分極抵抗値の検出に関しては、装置
が高温の蒸気との接触を避けるべく復水器の水室
内に配置されることとなるために、復水器管の管
端部のみで評価が為されることとなり、それ故長
さが10ｍ或いはそれ以上にも達する復水器管の全
体を代表していない問題があり、また管板部分の
影響を受け、更には電気防食状態で評価すること
となるため、自然電位に変動が有る場合におい
て、正確な分極幅が求められない問題も内在して
いるのである。しかも、復水器における一つの管
束には数千から数万の対象管があつて、それらの
バラツキに対する評価が極めて困難である問題も
存在する。

また、復水器管の伝熱特性に関して、それを清
浄度で評価するにせよ、管外側の真空度で評価す
るにせよ、機器全体の性能評価であつて。蒸気流
の湿り、流れ、空気量等の蒸気側諸条件の変動に
よつて得られる値が異なるものであるとこから、
これらの評価法では必ずしも復水器管の内面の汚
れ評価ではなくなり、このため指示、実行（鉄イ
オンの注入、スポンジボールの投入）面で適正を
欠く問題が内在する。更に、復水器管間において
冷却水量分布が存在すること、スポンジボール通
過分布が存在すること等のために、復水器管単体
での清浄度評価は正確さを欠くきらいがある。

要するに、対象となる復水器には数千から数万
の銅合金管が復水器管として装着されており、管
内面側については、冷却水量、防食皮膜（鉄皮
膜）の形成、スポンジボールの通過数、防食電流
量などにバラツキがある上、復水器管自体、最長
20ｍ或いはそれ以上にも及ぶ長尺管であるため
に、管長手方向でのバラツキも存在しているので
ある。更に、蒸気側についても、上述したよう
に、対象管海で外表面状態（蒸気の存在状態）が
異なる上、復水器管の表面状態以外の幾つかの要
因が、伝熱性能の目安としている清浄度とか、真
空度に影響し、モニタリングの精度、信頼性を損
ねかねない問題があり、仮にそのようなセンサの
精度が高いとしても、どの位置に何個のセンサを
取り付けるかが問題であり、本モニタリングシス
テムの実現に対して、大きな障害となつているの
である。

（発明の構成）ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その特徴とするとこ
ろは、銅合金製の復水器管を備え、かかる復水器
管内に海水若しくは河海水が冷却水として通水せ
しめられるようにした復水器に、鉄イオン注入装
置及びスポンジボール投入装置を設け、鉄イオン
注入による防食皮膜の形成とスポンジボール洗浄
により該復水器管内面の防食・防汚管理を行なう
装置において、該復水器管と略同一材質、略同一
サイズのモニタ管を、前記復水器における高温の
蒸気が導入せしめられる復水器本体外に設けられ
た該復水器管のバイパスラインに設置して、管外
表面が蒸気と接触することがなく、且つ管内に該
復水器官と同一の冷却水が略同一の通水条件の下
に通水せしめられるようにすると共に、該モニタ
管の中間の所定位置に分極抵抗測定手段及び汚れ
検出手段を設けて、それら分極抵抗測定手段及び
汚れ検出手段にて検出される該モニタ管の分極抵
抗値及び内面汚れ状況に基づいて、前記復水器本
体の鉄イオン注入装置若しくはスポンジボール投
入装置を作動せしめ、前記復水器官内面への防食
皮膜を形成若しくはスポンジボール洗浄を行なう
ようにしたことにある。

（構成の具体的な説明・実施例）以下、図面に示される本発明の実施例に基づい
て、本発明の構成を具体的に明らかにすることと
する。

先ず、第１図は、本発明に従うモニタ管の取付
け位置を示す復水器の全体図であり、そこに図示
された復水器２は大きな胴部４を備え、それの両
側開口部は水室形成部材（水室蓋）６によつてそ
れぞれ閉塞されて、密閉された内部空間が形成さ
れると共に、その内部空間が互いに対向して配置
された２枚の管板８で仕切られることによつて、
中間部に蒸気室１０が、またそれの両側にそれぞ
れ水室１２，１２が形成されている。さらに、２
枚の管板８にまたがつて、多数の冷却管（復水器
管）１４が蒸気室１０内に収容される状態で配設
され、各冷却管１４の両端部が両側の管板８，８
にそれぞれ支持されている。

そして、このように配設された冷却管１４の内
部に一方の水室１２から他方の水室１２に向かつ
て海水などの所定の冷却水が流通せしめられる一
方、蒸気室１０には胴部４の上部に形成された蒸
気入口１６から蒸気が供給され、そしてかかる蒸
気を、冷却水が流通せしめられる冷却管１４の外
周面に接触せしめることにより、かかる蒸気を凝
縮・液化せしめて、胴部４の下部に形成された復
水出口１８から、凝縮水が回収されるようになつ
ている。

また、このような復水器２の水室１２内に所定
の冷却水を供給する上流側の流路には、鉄イオン
注入装置２０及びスポンジボール投入装置２２が
それぞれ設けられており、それら装置の作動によ
つて、冷却管１４内面に所定の防食皮膜を形成す
るために鉄イオンが注入され、或いは該冷却管１
４内面の付着物などを除去してその清浄化を図る
ためにスポンジボールが投入せしめられるように
なつている。

なお、この鉄イオン注入装置２０により、一般
に、硫酸第一鉄などの水溶性鉄化合物が冷却水に
添加、溶解せしめられることとなるが、そのよう
な注入鉄イオン濃度は一般に0.03〜0.5ppmとさ
れる。けだし、管内面に有効な防食皮膜を形成す
るには、0.03ppm以上の濃度を必要とするからで
あり、また0.5ppmを超える濃度では排水が着色
される等の環境面からの問題が生じるからであ
る。加えて、スポンジボール投入装置２２を用い
たスポンジボール洗浄は、従来から用いられてい
るものと同様なスポンジボール、一般に冷却管１
４の管内径よりも２mm程度大きな直径を有するス
ポンジボールを用いて、その適数個が冷却水と共
に冷却管１４内に流入、通過せしめられ、以て目
的とする管内面の清浄化が図られる。

また、かかる復水器２には、その左右の水室１
２，１２を前記冷却管１４とは別個に接続するバ
イパスライン２４が、蒸気が流通せしめられる復
水器本体４外に設けられており、そしてこのバイ
パスライン２４には、冷却管１４と同一の冷却水
が略同一の通水条件の下に通水せしめられるよう
になつているのである。しかも、このバイパスラ
イン２４には、冷却管１４と略同一材質（胴合
金）で、略同一サイズ（長さ、外径、肉厚）のモ
ニタ管２６が設置されており、このモニタ管２６
の外表面は蒸気と接触することがなく、且つ管内
には、冷却管１４と略同一条件下に冷却水が流通
せしめられるようになつているのである。

ところで、かかるバイパスライン２４に設置さ
れるモニタ管２６の両端部には、第２図に示され
る如く、復水器本体の冷却管１４と同様に、それ
ぞれモニタ管用水室２８及びモニタ管用管板３０
が設けられており、また上流側のバイパスライン
２４には、モニタ管用スポンジボール投入装置３
２が設けられており、このスポンジボール投入装
置３２からのスポンジボールの投入によつて、モ
ニタ管２６が、冷却管１４に対してスポンジボー
ル清浄が実施されている時間帯において、同様な
条件下にスポンジボール洗浄が施され得るように
なつている。例えば、週２回、30分間／回、５〜
６個／回／本の条件下にスポンジボールが通過せ
しめられるのである。なお、モニタ管２６を通過
したスポンジボールは、下流側に設けられたモニ
タ管用スポンジボール回収装置３４によつて回収
されるようになつている。

また、かかるモニタ管２６の長さ方向の略中央
位置に中央水室３６が形成されており、この中間
水室３６に所定の分極抵抗測定装置３８がセツト
せしめられて、目的とするモニタ管２６の分極抵
抗値がモニタリングされるようになつている。尤
も、この分極抵抗測定装置３８の設定位置として
は、上記の如き中間水室３６に限られるものでは
なく、モニタ管２６の他の如何なる位置であつて
も何等差支えない。また、このモニタ管２６の両
端の水室２８，２８と中間水室３６との間に、汚
れ検出手段としての所定の汚れ計４０，４０がそ
れぞれ設けられ、目的とするモニタ管２６内面の
汚れ状況を物理的数値として検出し得るようにな
つている。なお、かかるモニタ管２６内の冷却水
の流速は、復水器本体の冷却管１４のそれと略同
一となるが、より一層の正確を期するため流量計
４２が設けられ、それによつて冷却水の流量が正
確に測定され得るようになつている。

なお、かかるモニタ管２６に設けられる分極抵
抗測定装置３８としては、公知のものが何れも使
用可能であり、例えば第３図ａ〜ｃに示される如
き構造のものが、適宜に用いられることとなる。
即ち、第３図ａに示される分極抵抗測定器は、ポ
テンシヨスタツト４４を用いてモニタ管２６を陰
分極させ、下式に従つて分極抵抗値（Ｒ：Ωcm²）
を求めるものである。この分極抵抗測定器では、
絶縁用塩ビ管４６に陽極（Ag−Pb電極など）４
８及び照合電極（Zn電極など）５０が設けられ
る。また、ここでは、モニタ管２６が試料極５２
として利用されている。

Ｒ＝（E₀／I₀）²（2π²a³／ρ） ……(1) 但し、 E₀＝電気防食電位と自然電位との差（ｍＶ）：
通常、200ｍＶ程度に設定される I₀＝上記電位設定時の冷却管１本当りの電流
（ｍＡ）ａ＝冷却管の内半径（cm） ρ＝冷却水の比抵抗（Ωcm）また、第３図ｂ及びｃに示される他の分極抵抗
測定器は、上記第３図ａのものと略同一の構成で
あるが、モニタ管２６の一部を為す矩形形状の試
料極５２と陽極（例えばPb−Ag電極）４８とが
対置されるようにセツトされ、且つ試料極５２が
一定の小面積となるように、塩ビ枠体５４にて回
りのモニタ管２６から絶縁されるようになつてい
る。なお、陽極４８及び照合電極５０は水密に管
内に突入可能とされ、スポンジボール洗浄が行な
われていないときには第３図ｃの如く突入状態に
保持されている。

さらに、汚れ検出手段としての汚れ計４０の構
造にあつても、公知のものが何れも使用され得、
ここでは、第４図に示される微少流量計用に開発
された計器が汚れ計として利用されている。即
ち、50〜150Wのヒータ５６によりモニタ管２６
の管壁を加熱すると同時にCA熱電対５８によつ
てＡ点及びＢ点の管壁温度を測定するようになつ
ている。なお、かかるＡ点は加熱部の中心に位置
し、一方Ｂ点は加熱部から充分離れた熱影響のな
い部分である。また、流量計４２（第２図）によ
り正確な冷却水の流量が測定される。そして、予
め、この汚れ計４０により得られるＡ点とＢ点の
温度差と汚れ係数との関係に基づき、モニタ管２
６、ひいては使用中の冷却管１４の内面汚れ状況
が把握されるのである。なお、６０は断熱材であ
り、６２は補償導線である。

従つて、このような構造の各種の装置を備えた
モニタ管２６を冷却管１４のバイパスライン２４
に有する復水器２にあつては、かかるモニタ管２
６が復水器本体を冷却管１４と略同じ冷却水流通
条件下に置かれているところから、管内面状態が
両者とも略同様となり、それ故、かかるモニタ管
２６の分極抵抗値やその内面汚れ状況を分極抵抗
測定装置３８や汚れ計４０にて逐次検出すること
によつて、その内面状態の経時的変化が正確に把
握され、そしてそれに基づいて、復水器本体の鉄
イオン注入装置２０やスポンジボール投入装置２
２が作動せしめられて、冷却水中への鉄イオンの
注入による防食皮膜の形成によつて冷却管１４の
内面の保護が図られたり、或いはスポンジボール
の通過による管内面の清浄化を行なつて、伝熱特
性の向上が図られることとなるのである。

また、このようなバイパスライン２４にモニタ
管２６を設けた構造によれば、分極抵抗測定装置
３８の取付け位置が管端部に限られることなく、
管中央部に位置せしめるとが出来、これによつて
長尺な冷却管１４の全体を評価することが出来る
と共に、管板部分の影響を受けたり、電気防食の
影響を受けたりすることがなく、冷却管１４の防
食性能について一定の評価を行なうことが可能と
なるのである。

また、冷却管１４の伝熱性能としての管内面の
清浄度について、該冷却管１４の内面状態がモニ
タ管２６に再現されるものであるところから、モ
ニタ管２６に設置された汚れ計４０により、モニ
タ管２６内面の汚れ状況が直接に物理的数値とし
て評価され、かかる冷却管１４の内面汚れ状況が
正確に把握され得て、過度のスポンジボール洗浄
や洗浄不足に基づく伝熱性能の低下等の問題が、
効果的に解消され得ることとなつたのである。

要するに、モニタ管２６に設けられた分極抵抗
測定装置３８や汚れ計４０からの冷却管１４の内
面状況についての正確な情報に基づいて、該冷却
管１４に対して、有効な鉄イオンの注入操作やス
ポンジボール洗浄操作を為し得ることが出来、こ
れによつて、冷却管１４内面の効果的な防食・防
汚管理を行なうことが可能となつたのである。

因みに、かかる本発明の優れた特徴は、以下の
実験例からも容易に理解されるところであるが、
本発明は、そのような実験例或いはこれまで述べ
てきた本発明の具体例のみに限定して解釈される
ものでは決してなく、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて、当業者の知識に基づき種々なる変
更、修正、改良などを加えた形態において、実施
され得るものであり、本発明が、そのような実施
形態のものをも含むものであること、言うまでも
ないところである。

実験例実機プラント復水器において、その出入口水室
の空気抜き弁に塩化ビニール管を接続し、この塩
化ビニール管に対して、かかる復水器に使用され
た冷却管と同一仕様の新管（外径：25.4mm、肉
厚：1.24mm、長さ：15ｍ、アルミニウム黄銅、
JIS−Ｈ−3300−C6871）と、実機より抜管され
た旧管を配管し、これにモニタ用部品を第２図に
示される要領において取り付けた。なお、分極抵
抗測定装置としては、第３図ａのタイプのものを
用い、また汚れ計には第４図に示される装置を用
いた。また、実機においてスポンジボール洗浄が
実施された時期に、第２図のスポンジボール投入
装置３２からスポンジボールを投入し、モニタ管
２６の管内面をスポンジボール洗浄した。モニタ
期間中のスポンジボール洗浄は、１回／週、１回
当たり４個のスポンジボールが通過する条件下に
おいて行なわれた。また、実機プラントにおいて
は鉄イオンが0.3ppm×３時間、３回／週の条件
下に注入された。

以上の操作による５ケ月間のモニタ結果が、第
５図ａ及びｂに示されているが、それらのグラフ
から明らかなように、旧管については、清浄度、
分極抵抗値とも大幅な変化わ見られず、清浄度：
75％、分極抵抗値：15万〜25万Ωcm²であつた。一
方、新管においては、清浄度が90％程度まで低下
してくるが、スポンジボール洗浄により95％前後
に回復しており、この模様がよくモニタされてい
る。なお、分極抵抗値は通水期間の延長と共に順
調に上昇し、５箇月後には50000Ωcm²に達してい
る。

以上のモニタリングにより、本復水器の冷却管
には過剰な程の防食皮膜が形成されており、その
結果、清浄度が設計値（85％）を下回つていると
診断され、その結果鉄イオン注入操作を控え、ス
ポンジボール洗浄頻度を増大させることが推奨さ
れた。また、本機の冷却海水中では、鉄イオンの
注入によつて良質の防食皮膜の形成が行なわれる
ことが判明した。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明は、蒸
気が流通せしめられる復水器本体とは別に、同一
の冷却水を同一の通水条件の下で流通せしめ得る
ように、復水器管と略同一サイズのモニタ管を該
復水器管のバイパスラインに設け、このモニタ管
を復水器本体の復水器管の代表として取り扱い、
これに所定の分極抵抗測定手段や汚れ検出手段を
設けて、それら手段からの検出情報に基づいて、
復水器本体の鉄イオン注入装置やスポンジボール
投入装置を作動せしめるようにしたものであつ
て、これにより復水器本体の復水器管の内面状
態、ひいては復水器管の耐食性と伝熱性をモニタ
リングして、その精度を効果的に高め得たもので
あつて、そこに、本発明の大きな工業的意義が存
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す復水器のモ
ニタ管取付け状態を示す概略説明図であり、第２
図はそのようなモニタ管に対する各種機器を取り
付けた状態を示す構成図であり、第３図ａは分極
抵抗測定装置の一例を示すモニタ管に対する取付
け状態説明図であり、第３図ｂは他の構造の分極
抵抗測定装置の例を示すモニタ管に対する取付け
状態説明図であり、第３図ｃは第３図ｂにおける
−断面略図であり、第４図は汚れ計の一例を
示すモニタ管に対する取り付け状態説明図であ
り、第５図ａ及びｂは、それぞれモニタ期間中の
清浄度と分極抵抗値の変化の状態を示すグラフで
ある。２：復水器、４：胴部、６：水室形成部材、
８：管板、１０：蒸気室、１２：水室、１４：冷
却管、２０：鉄イオン注入装置、２２：スポンジ
ボール投入装置、２４：バイパスライン、２６：
モニタ管、２８：モニタ管用水室、３０：モニタ
管用管板、３２：モニタ管用スポンジボール投入
装置、３６：モニタ管用中間水室、３８：分極抵
抗測定装置、４０：汚れ計、４２：流量計、４
４：ポテンシヨスタツト、４８：陽極、５０：照
合電極、５２：試料極、５６：ヒータ、５８：
CA熱電対。

Claims

【特許請求の範囲】１銅合金製の復水器管を備え、かかる復水器管
内に海水若しくは河海水が冷却水として通水せし
められるようにした復水器に、鉄イオン注入装置
及びスポンジボール投入装置を設け、鉄イオン注
入による防食皮膜の形成とスポンジボール洗浄に
より該復水器管内面の防食・防汚管理を行なう装
置にして、該復水器管と略同一材質、略同一サイズのモニ
タ管を、前記復水器における高温の蒸気が導入せ
しめられる復水器本体外に設けられた該復水器管
のバイパスラインに設置して、管外表面が蒸気と
接触することがなく、且つ管内に該復水器官と同
一の冷却水が略同一の通水条件の下に通水せしめ
られるようにすると共に、該モニタ管の中間の所
定位置に分極抵抗測定手段及び汚れ検出手段を設
けて、それら分極抵抗測定手段及び汚れ検出手段
にて検出される該モニタ管の分極抵抗値及び内面
汚れ状況に基づいて、前記復水器本体の鉄イオン
注入装置若しくはスポンジボール投入装置を作動
せしめ、前記復水器管内面への防食皮膜の形成若
しくはスポンジボール洗浄を行なうようにしたこ
とを特徴とする復水器における防食・防汚管理装
置。