正確な溶存酸素凝縮水/給水モニタリングの重要性

この記事は、流動加速腐食に関連する問題と、溶存酸素モニタリングがあらゆる化学プログラムにとって重要なツールであることを思い出させることを目的としています。

ブラッド・ブッカー、ブッカー&アソシエイツ著

Denton Slovacek および Jean Holz、Hach 著

著者の Buecker は、高圧事業用蒸気発生器における給水脱気についての包括的な推奨を提供する LinkedIn の投稿を頻繁に目にします。 これらの解説のさまざまな著者は、流動加速腐食 (FAC) の問題を認識していないようです。 LinkedIn の投稿が大規模に分散される可能性があることを考えると、多くの人がこの点で重大な誤った情報にさらされる可能性があります。 私は昨秋の電力工学シリーズで FAC の問題について書きました 1。続いて給水腐食モニタリングのための微量金属分析に関する最近の記事を書きました 2。この記事では詳細の概要を示し、正確な溶解の重要性について Hach が追加の議論を加えています。給水化学制御のための酸素 (DO) モニタリング。

以下の箇条書きでは、前世紀半ばから現在までの高圧ボイラー給水化学の進化をほぼ時系列にまとめて概説します。

· 復水/給水配管およびボイラーチューブの一般的な構造材料は常に軟炭素鋼です。 低コストで優れた強度を実現します。

· ボイラー効率を向上させるために、蒸気発生器の圧力と温度は 1930 年代から世紀半ば以降、着実に増加しました。 再生給水加熱の採用により、復水器で失われるエネルギーの一部を回収するという大きな改善が見られました。 銅合金は、銅の適度な強度と優れた熱伝達特性により、ヒーターチューブの材料として一般的に選択されるようになりました。 炭素鋼配管と給水ヒーター内の銅合金を備えた給水ネットワークは、混合冶金システムとして知られています。

図 1. 大型石炭火力発電ユニットの基本回路図。 脱気装置を含む複数の給水ヒーターに注目してください。3

· 鉄と銅は弱アルカリ性の pH で最小限の全体腐食を示します。鉄の最適値は以下のよく知られた Sturla ダイアグラムに示されています。

図 2. pH と温度の関数としての給水炭素鋼の溶解。 注: pH 分析は 25℃ で行われます。4

明らかなように、pH が 9 の中間から上部の範囲に上昇すると、全体的な腐食は大幅に減少します。

ただし、銅上に形成される保護酸化物には、8 秒台半ばの低い範囲の方が適しています。5 混合冶金システムの場合、2 つの金属間の腐食制御のバランスをとるために、長年の一般的なガイドラインは 8.8 ～ 9.1 でしたが、最新のガイドラインでは現在、 9.1-9.3.6 アンモニア、または場合によっては中和アミン (新しい用語ではアルカリ化アミン) は、適切な pH 範囲を確立するための処理化学物質であり、現在も使用されています。 アミンをアルカリ化すると、潜在的な利点と欠点が生じるため、慎重に評価する必要があります。7

· 前世紀に発電ボイラーが大型化し、洗練されるにつれて、研究者は、動作中に微量の溶存酸素でも深刻な金属腐食を引き起こすと確信するようになりました。これは、アンモニア水中の銅合金にも当てはまります。 事実上すべてのユニットには機械式脱気装置が装備されていました。 一般的な DA 排水保証は 7 ppb DO です。

· 7 ppb でも過剰であると考えられたため、化学的脱酸素が標準になりました。 元々、ヒドラジンは脱酸素剤/還元剤として選ばれていましたが、化学物質の取り扱いによる健康上の懸念から、ヒドラジンの代わりにカルボヒドラジド、ジエチルヒドロキシルアミン (DEHA) などの化合物が使用されました。

· pH 制御のためのアンモニアまたはアミンと脱酸素剤の供給の組み合わせは、全揮発性処理還元 (AVT(R)) として知られるようになりました。 還元化学反応により、炭素鋼上によく知られた灰黒色の酸化鉄層マグネタイト (Fe3O4) が生成され、銅合金上には還元された酸化銅層 (酸化亜銅 (Cu2O)) が維持されます。