プロフィール

多国籍エネルギー会社、世界的な電力と天然ガス生産の大物が、その傘下の発電所に二酸化ケイ素の堆積問題があることを発見した。堆積物はガスタービンブレードを損傷し、計画外の修理につながった。同社は革新的な技術の開発と利用に特化しており、発電所問題の根源を理解し、今後再び生産停止が発生する可能性を防ぎ、最適な発電効率を維持するための持続可能なソリューションを探している。

発電所は市場の需要と燃料コストに基づいて電源投入と停止を決定する。工場の再起動時には、電源投入時や停止時の温度や圧力変動を克服するために、蒸気の純度を確保する必要があります。

問題

発電所の作業員は発電量の低下とガスタービンの振動の問題を発見した。彼らは停止して蒸気タービンを開いた後、明らかに白い堆積物を見た。それは様々な厚さの二酸化ケイ素が蒸気タービン翼の縁に堆積していることだ。この問題を発見すると、作業員と研究者は水質と水処理過程を評価せざるを得なくなる。

ボイラの前では、発電所は陽イオン、陰イオン、混合樹脂層ユニットからなる脱塩システムを使用している。発電所は脱塩システムの再生を制御し、ボイラーの給水純度を維持する監視パラメータを見直した。発電所の電源投入と停止時には、再起動時には汚染物質が蒸気に入り、その後ガスタービンに入る可能性があるため、汚染物質を減らすことが特に重要になる。

従来、発電所はオンライン型シリカ分析装置を用いてシリカを監視し、蒸気が入って蒸気タービンに堆積するのを防止してきた。しかし、シリカ分析器が警報限界（10 ppb）に達すると、ボイラ給水と再生混合樹脂層の停止に間に合わないことが多い。微量シリカは蒸気中に漏れ、空気タービンに入った。

ソリューション

オンライン型シリカアナライザとは対照的に、オンライン型ホウ素（Boron）アナライザは、イオン除去プロセス（例えば、混合樹脂層のイオン交換プロセス）からシリカが漏れることを制御するための0汚染監視ツールとしてよく使用されている。他のイオンが漏れる前に、ホウ素率は樹脂層から溶出される（図1参照）。オンライン型ホウ素分析では15 ppt濃度の低いホウ素を検出できる（図2参照）ため、ホウ素分析器はシリカがボイラに入るのを防ぐだけでなく、弱酸、弱アルカリ、および処理プロセス中の他の汚染物がボイラに入るのを防ぐことができる。シリカの漏洩防止と管理樹脂層の枯渇防止に加えて、発電所は簡単で内部的な方法でボイラーの給水を受け入れるか拒否するかを決定する。全有機炭素（TOC）分析法は、試料水中のイオン形態と非イオン形態の有機化合物の総和を測定することができる。非イオン形有機物は処理システムから漏れ出し、高温高圧ボイラで腐食性酸性ガスに分解することができる。脱塩システムの後、発電所はTOC分析法を用いてボイラに水を流入させて蒸気を発生させてガスタービンに入ることを許可するかどうかを決定する。工場の内部基準はTOC〈40 ppb。このとき電気伝導率の大部分はTOCから来ているので、冗長パラメータは電気伝導率〈0.4μS/cmである。

図2

　　（a）Sievers＊オンラインホウ素分析器は超純水中の1、2、3または4試料流路中のホウ素を監視し、監視範囲：15 ppt-20 ppb。

（b）Sievers＊M 500オンラインTOC分析器は超純水中のTOCを測定し、測定範囲：30 ppt-2.5 ppm。

（c）Sievers＊M 9オンライン及び（d）Sievers＊M 9ポータブルTOC分析器の動的TOC測定範囲：30 ppt―50 ppm、測定範囲が広く、測定結果は安定で正確である。

結論

ある大手多国籍電力会社は、オンライン型モニタリングツールを用いて設備資産の保護、水処理技術の制御を行っている。蒸気の清浄化を保証することで、生産効率を大幅に向上させ、停止時間を大幅に削減し、電力と天然ガスの生産、配送、販売を確保することができる。

参考文献

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