-CRIEPI coat（クリーピーコート）-
石炭・石油火力発電所のコア部分であるボイラの水冷壁管・過熱器・再熱器のボイラチューブ（ボイラから熱を取るために管内に水蒸気が流れている。）は高温かつ硫化水素等の腐食性ガスを多く含む過酷な環境条件下にあり、硫化腐食・溝状腐食・高温酸化による減肉（厚みがなくなってしまうこと）が問題となっています。
減肉によりボイラチューブに穴が開いてしまうと発電所が停止せざるをえず、この場合、修理が完了するまで発電を停止する必要があります。
従来の対策としては、管の交換、溶射、肉盛り溶接などを施すといったものがメインでした。しかし、これらは発電所や施工箇所の規模にもよりますが、高いコストと数十日単位の長い施工期間がかかります。
定期点検の期間が短いほど発電所を効率的に活用できるため、短期間での保守・補修が求められています。
硫化腐食による管の減肉の様子
そこで、電力中央研究所は、ボイラを腐食から守り、容易に施工が可能な対策方法として、コーティングによる膜をつくり、保護するコンセプトで開発に着手しました。
しかし、無数にある物質を組み合わせて適切な膜を容易なことではありません。
例えば、CRIEPI coatで用いている二酸化ケイ素（SiO2）、二酸化チタン（TiO2）、酸化アルミニウム（Al2O3）はすべて、低酸素・高温の条件でも他の物質と反応しにくい材料ですが、それぞれ特徴が異なります。
SiO2 は弾力性があり割れにくいですが、アルカリ成分と反応してしまいます。
TiO2 は硫黄と反応しにくいですが、塗り重ねることが難しく割れやすいという欠点を持っています。
しかし、ボイラチューブを保護するためには、ある程度厚みのある膜が必要ですので、
強度は上2つよりも劣りますが、塗り重ねることができるAl2O3 を用いること厚みを持たせています。
このように個々の材料の特徴を活かし、積層順も考慮してコーティングを設計しています。
開発初期は上記の材料だけでなく、様々な材料にトライしています。
ある材料を試してみたところ、実験室では良い結果が得られ、実際のボイラに適用したことがあります。
2年越しに状況を確認した際には思うような結果が得られず、帰りの飛行機の中でとても暗い気持ちになったことを鮮明に覚えています。
ここで研究を終了してしまう可能性もあったのですが、その後も地道に着々と改良を続けました。
実際のボイラへの検証結果は発電所の定期点検の関係で2年後にしか判明しません。
その間も、実験室で考えられる様々な試験を実施しました。
改良したコーティングの検証結果データを見るときは、2年間の成果がうまくいったか、非常にドキドキする瞬間です。
CRIEPI coatの模式図
このような道のりを経て、耐硫化腐食用スプレー式コーディング塗料の「CRIEPI coat」が生み出されました。
CRIEPI coatは、一度に多くの面積に対して施工できるので、ボイラ1基あたり3日程度の短工期で施工が可能で、かつ金額も溶射と比較して非常に安価であることから経済性にも優れており、火力発電所の稼働率・収益率向上につながります。
硫化腐食・溝状腐食・高温酸化のすべてに対し効果を発揮し、未対策の状態とくらべて、腐食の発生を1/5～1/10以下に低減することが可能です。
CRIEPI coatはボイラの様々な箇所に適用でき、耐用年数も6年を超える腐食対策技術となりました。しかし、まだCRIEPI coatの不得意な部分もあり、以下のような研究を重ねています。
電力中央研究所は、CRIEPI coatの開発を通じて、さらなる電力の安定供給・低価格化に貢献していきます。
CRIEPI coatを施工したボイラ内の様子
