JPH0138553B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボイラやタービンなどのスケール生
成および腐食を防止するために、復水中に存在す
る不純物をイオン交換樹脂を充填した脱塩塔によ
つて除去し復水を浄化する方法に関するものであ
る。

一般に火力発電所においては、ボイラで生成さ
れた高温高圧の水蒸気によつて発電用タービンを
回転させ、使用後の水蒸気は復水器で凝縮させた
のちに再びボイラ給水として使用するという水循
環を行つているが、配管の腐食などによつて生成
する金属酸化物粒子（クラツド）や復水器冷却水
のリーク（コンデンサ―リーク）などによつて系
内に侵入する塩類やシリカなどの不純物が循環水
中に蓄積されるのを防ぐために、大型ユニツトで
は復水処理装置を設けるのが普通である。復水処
理装置には種々の方式があるが、従来から多く用
いられているのは水素形（Ｈ形）の強酸性カチオ
ン交換樹脂（以下CRとする）と水酸形（OH形）
の強塩基性アニオン交換樹脂（以下ARとする）
を混合して（以下CRとARの混合物をMBとす
る）充填した脱塩塔である。

一方、給水のPHを調整することにより配管の腐
食を防ぐことは広く行われており、この目的のた
め給水中にはアンモニアが注入される。復水処理
装置の目的は先に示したような不純物を除去する
ことであるが、その機能からして除去されるべき
不純物ではないアンモニウムイオン（NH₄ ⁺）も
Ｈ形のCRに吸着されるため、これがCRの負荷と
なり結局脱塩塔の再生頻度が高くなるという問題
が生ずる。再生頻度が高くなるということはそれ
だけ高価な再生剤を多量に使用することになり不
経済なので、再生頻度を低く抑えるために従来ア
ンモニアブレークの時点で通水を停止して再生し
ていたところをアンモニアブレーク以後も通水を
続けいわゆる「アンモニアサイクル」方式を採用
することが提唱されている。これに対してアンモ
ニアブレークの時点で通水を停止する方法を「Ｈ
サイクル」などとよぶ。

アンモニアサイクル運転は脱塩塔の再生から次
の再生までの通水継続時間を長くとれるので経済
的であるが、アンモニアブレーク以後の処理水質
を良好に保つことが難しく、この問題を解決する
ことがアンモニアサイクル成否の鍵であるといつ
ても過言ではない。即ち、アンモニアサイクルで
通水中の樹脂に不純物イオン（Na⁺，Cl^-，
SO₄ ^2-など）を吸着した樹脂（それぞれNa形、
Cl形、SO₄形などと呼ばれる）が混入している
と、不純物イオンのリークをひきおこすことにな
るのである。したがつて、アンモニアサイクルで
通水する樹脂層にはこうした不純物イオンを吸着
した樹脂の混入を極力防ぐようにしなければなら
ない。またコンデンサ―リーク時の復水をアンモ
ニアサイクルで運転することは不適当であるの
で、コンデンサ―リークが生じたときには即時に
Ｈサイクルによる完全脱塩方式に切換えられるシ
ステムムとなつていることが望ましい。

さて、ボイラやタービンの起動時には多量のク
ラツドが復水中に含まれることがあり、定常時に
おいても10〜50μｇ／ as Fe程度のクラツド
が含まれる。初めに記したように、こうしたクラ
ツドを除去することも復水処理装置の役割である
が、樹脂がこのクラツドによる鉄汚染を受けるこ
ともまた事実である。樹脂の鉄による過度の汚染
は樹脂のイオン交換性能の劣化や処理水中への
Feリークの増大をもたらすので望ましいことで
はない。CRは再生のたびに酸と接触するのでこ
の鉄の蓄積量はあまり大きくならないが、ARは
次第に鉄の蓄積量が増大する傾向にある。したが
つてARに対するクラツドの接触を防止すること
が重要である。

ARとクラツドの接触を防止する方法として
は、脱塩塔の前にクラツドを除去する何らかのフ
イルタを設置することが考えられるが、現在こう
した方法としては高勾配電磁フイルタ、プレコー
ト型フイルタ、カチオンフイルタの３種類の方法
が知られている。このうちカチオンフイルタとは
CR単独層によつて復水中のクラツドを除去し後
段の脱塩塔内のMBをクラツドによる鉄汚染から
保護しようとするものであるが、処理水質の安定
性や脱塩塔と組合せた場合の合理性といつた点で
すぐれた特徴をもつている。本発明は、このカチ
オンフイルタと脱塩塔とを組合せた場合に、塔お
よび樹脂の使用の効率化を図るべく、本発明者ら
が種々検討を重ねた末に完成されたものであり、
復水の通水方法および樹脂の再生方法にその特徴
がある。

本発明方法を用いる復水処理装置は１基又は複
数基の脱塩塔（以下DTとする）、これらのDTと
同数基の復水過兼分離再生塔（以下FRTとす
る）、１基又は複数基の樹脂貯槽（以下RSTとす
る）および付属機器、配管、制御装置などから構
成される。

第１図は本発明方法を用いるための３系列採
水、１系列待機の場合の塔構成および復水のフロ
ーシートである。この図において、１１，２１，
３１，４１はFRT、１２，２２，３２，４２は
DT、５０はRSTを示している。

本発明の第１の特徴は復水の通水法にある。
（第２図参照）。即ち、採水時には復水ＡをCRが
充填されたFRT１、MBが充填されたDT２の順
に直列的に通水して処理水Ｂを得る。この場合、
FRT１がカチオンフイルタとして働くことにな
る。またDT２内のMBは２段構成となつており、
下層には不純物イオン吸着形（Na形、Cl形、
SO₄形など）の樹脂をほとんど含まないMB（以
下MB〓とする）が充填され、上層には不純物イ
オン吸着形の樹脂を含むMB（以下MB〓とする）
が充填されている。そしMB〓とMB〓の境界面よ
り下側のMB〓内に中間配水管５′が設けられ、
FRT１を通つてきた復水Ａはボイラ起動時やコ
ンデンサ―リーク時を除く通常時には復水流路Ｒ
を経てこの中間配水管５′からDT２内に流入し、
底部集配水管６から流出する。

本発明の第２の特徴は樹脂の再生方法にある。
従来の再生方法では、カチオンフイルタの有無に
かかわらず、採水工程を終了した樹脂は再生塔
（第１再生塔）に移送され、水で逆洗されて下層
に比重の大きなCR、上層に比重の小さなARが
くるように２層に分離される。ここで上層のAR
はさらに別の再生塔（第２再生塔）に移送され、
そこで苛性ソーダによつて再生される。第１再生
塔に残つたCRも同時に塩酸あるいは硫酸で再生
される。再生後に両樹脂を混合塔に移送して混合
し、他の脱塩塔の樹脂の採水工程が終わるまで混
合塔内で待機させる。上記の方法のほか、CRと
ARを逆洗分離したのちARを移送せずに同一の
塔内でCRとARを再生する方法もある。以上に
記した従来法では再生のための塔が３塔（あるい
は２塔）必要であつた。また、脱塩塔の数より１
バツチ多くの樹脂が存在し、各脱塩塔には全バツ
チの樹脂がかわるがわる充填されていた。そのた
め樹脂の管理や樹脂量の調整に際して煩雑な問題
があつた。

本発明は上記従来法の問題点に鑑みて、カチオ
ンフイルタを脱塩塔の前段に設けた場合の特色を
生かし、再生に必要な塔数を減らすことと、他バ
ツチの樹脂との混合を避けるために各バツチの樹
脂はなるべく別塔で再生することを考えにいれ
て、CRとARの分離および再生をFRTで行うも
のとしている。

以下、第２図および第３図を用いて本発明によ
る採水、再生工程の実施態様を説明する。第２図
は本発明に用いるFRT１とDT２の構造の１例を
示したものである。この図において５は頂部配水
管を示し、DT２内のMBは２段構成となつてお
り、下層は不純物イオン吸着形の樹脂をほとんど
含まないMB〓、上層は不純物イオン吸着形の樹
脂を含むMB〓となつている。このときMB〓は中
集配水管５′よりも上方まで層厚がなければなら
ない。通常時FRT１からの復水Ａは中間配水管
５′よりDT２内に流入し、MB〓層だけを通過し
て流出していく。中間配水管５′より上部の
MB〓、およびMB〓には通常時はまつたく通水し
ないので、MB〓の中の不純物イオンがリークし
てくることはない。中間配水管５′より上部の
MB〓の層厚はMB〓と復水との接触を防ぐ意味か
らは大きい方がよく、通水中のMB〓の収縮を考
慮すると最低10cmは必要である。通常時にこのよ
うな通水方法をとることにより、本発明方法では
DT２のアンモニアサイクル運転が可能である。

しかして、大きなコンデンサ―リークが生じた
場合には、復水Ａの流入を頂部配水管５からに切
換える。これにより、上層のMB〓で不純物イオ
ンおよびアンモニウムイオンの大部分を除去する
ことができるので、コンデンサ―リーク時の採水
時間を長くとることができる。またアンモニアサ
イクル運転中にコンデンサ―リークが生じた場合
には、この操作により即時に中間配水管５′より
上部の未通水層を利用することができ、Ｈサイク
ルへ切替ることができる。

第３図は第２図に示したFRT、DT及び各バツ
チ共通の再生専用のRSTを用いて再生を行うと
きの手順の１例を示したものである。

採水工程を終了したFRT、DTは復水流路から
はずされ、再生工程に入る。まずDT内のMBは
全量FRTに移送される（第３図１）。次にFRT
の底部集配水管４から水（再生用水ｂ）を導入し
頂部集配水管３から流出させることにより、
FRT内の全樹脂を逆洗分離する。このとき上層
にAR層、下層にCR層が成層する（第３図２）。
逆洗分離後、FRTの通薬管７からアルカリｅを
導入し、CR層とAR層の分離界面より上方のAR
層中にある中間集配水管８より再生アルカリ廃液
e′を流出させることにより、中間集配水管８より
上部のARを再生し、続いて押出を行う。さら
に、水の流入口を通薬管７から頂部集配水管３に
切換ることにより洗浄を行う。この通薬、押出、
洗浄時には底部集配水管４から水（再生用水ｂ）
を導入し、中間集配水管８の下方へのアルカリｅ
の拡散を防止する（第３図３）。

洗浄後、中間集配水管８より上部のARをDT
に移送する（第３図４）。さらに、分離界面より
下方のCR層中にある第１スルージング管９より
上部の樹脂すなわち分離界面近傍の樹脂をRST
に移送する（第３図５）。

次にFRT内に残つたCRに酸ｈを通液する。こ
の場合は通薬管７より酸ｈを導入し、底部集配水
管４より再生酸廃液h′を流出させ、続いて押出を
行う。さらに水の流入口を通薬管７から頂部集配
水管３に切換て洗浄を行う（第３図６）。洗浄後、
CR層中にある第２スルージング管９′より上部の
CRをDTに移送し、（第３図７）、先にDTに移送
したARと空気混合してMB（MB〓）とする（第
３図８）。次にRST内で空気混合して得たCRと
ARの混合物（MB〓）をDTに移送し、先に充填
したMB〓の上に充填する（第３図９）。これで再
生工程は終了し、採水工程に入ることが可能であ
る。

なお、第２図及び第３図においてａは逆洗廃
水、ｃは排気、ｄは再生用空気、ｆは押出水、ｉ
は洗浄廃水、ｊは回収水である。

上記再生手順は本発明において樹脂を再生する
場合の手順の１例であつて、上記再生手順の一部
を変更して同様の効果をもたらす再生方法も本発
明に含まれる。たとえば酸の通液を上向流で行な
う（底部集配水管４より流入させ中間集配水管８
あるいはスルージング管９または９′のいずれか
より流出させる）方法や、その場合に酸の通薬と
ARの移送や境界面付近の樹脂の移送順序を変え
る方法などはいずれも本発明に含まれるものであ
る。

本発明を用いた復水処理装置の第１の利点は、
カチオンフイルタというクラツド除去装置を脱塩
塔の前段に設けているため、脱塩塔内のARの鉄
汚染が大幅に減少することである。

第２の利点は、カチオンフイルタ部分を脱塩塔
とは別塔として備えているため、カチオンフイル
タだけのエアスクラビングや薬品再生が可能とな
り、場合によつてはMBを長期間再生せずに用い
ることができることである。

第３の利点は、カチオンフイルタと再生塔を共
通の塔としたため、カチオンフイルタを別塔とし
てもつにも拘らず全体の塔数がカチオンフイルタ
無しの場合にくらべてそれほど増えないことであ
る。

第４の利点は、カチオンフイルタと脱塩塔とを
一つの系列として考えたときに、各系列ごとに充
填される樹脂のバツチが決まつており、また他バ
ツチの樹脂との混合がほとんど考えられないた
め、樹脂の管理や樹脂量調整に煩雑さがなくなる
ことである。このことはアンモニアサイクル運転
のように樹脂量調整に正確さと精度が要求される
場合には大きなメリツトとなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示し、第１図は復水
処理装置のフローシート、第２図はFRT及びDT
の構造を示す概略断面図、第３図は再生手順の説
明図である。 １，１１，２１，３１，４１……FRT、２，
１２，２２，３２，４２……DT、３……頂部集
配水管、４，６……底部集配水管、５……頂部配
水管、５′……中間配水管、７…通薬管、８……
中間集配水管、９，９′……スルージング管、５
０……RST、Ａ……復水、Ｂ……処理水、Ｒ…
…復水流路、ａ……逆洗廃水、ｂ……再生用水、
ｃ……排気、ｄ……再生用空気、ｅ……アルカ
リ、e′……再生アルカリ廃液、ｆ……押出水、ｈ
……酸、h′……再生酸廃液、ｉ……洗浄廃水、ｊ
……回収水。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 復水を強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性ア
   ニオン交換樹脂を充填した１基又は複数基の混床
   式脱塩塔に通水して復水中の不純物を除去し再び
   ボイラー給水として使用する方法において、各脱
   塩塔の前段に強酸性カチオン交換樹脂を充填した
   過兼分離再生塔を設けると共にこれらとは別に
   樹脂貯槽を配設し、採水時には復水を前記過兼
   分離再生塔から前記脱塩塔へ直列に通水し、樹脂
   の再生時には前記脱塩塔内の樹脂をその前段の
   過兼分離再生塔に移送したのち逆洗によつて該樹
   脂を上下層に分離し、上部に強塩基性アニオン交
   換樹脂層、下部に強酸性カチオン交換樹脂層を形
   成させ、これら両層の境界面近傍の一部の両樹脂
   を除いてこれら両層を再生したのち、該再生済強
   塩基性アニオン交換樹脂の全部と再生済強酸性カ
   チオン交換樹脂の一部を前記脱塩塔に移送したの
   ち両樹脂を混合すると共に、他方前記両層の境界
   面近傍の前記未再生の樹脂を前記樹脂貯槽に移送
   したのち混合し、該混合された樹脂を前記脱塩塔
   内の再生済混合樹脂の上部に充填することを特徴
   とする復水処理方法。 ２ 前記樹脂再生時において、前記両層の境界面
   近傍に存在するもの以外の強塩基性アニオン交換
   樹脂層を再生したのち、該再生済樹脂の全部を前
   記脱塩塔に移送し、両層の境界面近傍に存在する
   もの以外の強酸性カチオン交換樹脂を再生し、両
   層の境界面近傍に存在する両樹脂を前記樹脂貯槽
   に移送し、続いて前記再生済強酸性カチオン交換
   樹脂の一部を前記脱塩塔に移送する特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ 前記再生時において、前記両層の境界面近傍
   に存在するもの以外の強塩基性アニオン交換樹脂
   層を再生したのち、該再生済強塩基性アニオン交
   換樹脂の全部を前記脱塩塔に移送し両層の境界面
   近傍に存在する両樹脂を前記樹脂貯槽に移送し、
   続いて強酸性カチオン交換樹脂を再生したのち、
   該再生済強酸性カチオン交換樹脂の一部を前記脱
   塩塔に移送する特許請求の範囲第１項記載の方
   法。