JPH0212159B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラ、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、混床式イオン交換
樹脂層を用いて復水中に存在する不純物質を除去
する復水脱塩処理装置に関するものである。

〔従来技術〕

一般にボイラ運転条件の高温高圧下にしたが
い、復水処理の重要性が広く認められるようにな
り、通常は混床式イオン交換樹脂を充填した復水
脱塩塔に通水することにより良好な処理結果が得
られている。この復水脱塩装置には、強酸性陽イ
オン交換樹脂をＨ形に再生したものと、強塩基性
陰イオン交換樹脂をOH形に再生したものを混合
して充填するのが普通であるが、混床式イオン交
換樹脂層はイオン交換能力により溶解性の不純物
イオンを除去するだけでなく、懸濁微粒子の大部
分をも除去することができる。

従来この混床式イオン交換樹脂を充填した脱塩
塔の運転には、陽イオン交換樹脂が復水中のアン
モニアと交換し、アンモニアが破過した時点で樹
脂の再生を行なうＨサイクル復水処理方法と、い
ま一つはアンモニアが破過した後も引き続き
NH₄形樹脂を利用して処理を継続するアンモニ
アサイクル復水処理方法がある。最近では復水脱
塩装置の再生薬剤の節約、再生排液量の減少、運
転管理の面から、再生頻度の少ないアンモニアサ
イクル復水脱塩を採用するところが多い。

しかしながら、アンモニアサイクルの運転にお
いてはＨサイクルとは異なつた種々の制限を受け
るため、装置が複雑となつたり、樹脂の再生に長
時間を要するなどの問題点もあつて、必ずしも完
成された樹脂とは言えないのが現状である。

混床式イオン交換樹脂層をアンモニアサイクル
で運転する場合の問題点の一つは、混床式イオン
交換樹脂層中に若干量存在する塩形樹脂がアンモ
ニアブレーク時に不純物リークの原因となる点で
ある。これらの塩形樹脂は主に樹脂の再生時に生
成されるものである。

一方混床式イオン交換樹脂層の再生は、逆洗に
より陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを分
離した後、陽イオン交換樹脂層には鉱酸を、陰イ
オン交換樹脂層には苛性ソーダを通薬することに
より行なわれるが、陽イオン交換樹脂と陰イオン
交換樹脂とを完全に分離することは困難であるの
で、陽イオン交換樹脂層中に混入した陰イオン交
換樹脂は鉱酸と接触することによりCl形、SO₄形
となり、陰イオン交換樹脂層中に混入した陽イオ
ン交換樹脂は苛性ソーダと接触することにより
Na形となる。

このNa形樹脂はアンモニアブレーク時に
NH₄ ⁺とイオン交換を行ないNa⁺を放出し、Cl
形、SO₄形樹脂もアンモニアブレーク時にOH^-と
イオン交換を行ないCl^-、SO₄ ^2-を放出するもの
である。したがつて、アンモニアサイクルで運転
する場合には塩形樹脂の生成を極めて低く押える
ことができるような樹脂の再生方法をとる必要が
ある。

いま一つの問題点は、アンモニアサイクル時に
おいてはＨサイクル時より不純物イオンの除去能
力がやや劣るため、アンモニアサイクル時におい
て海水リーク（復水の純度悪化）が生じた場合に
は不純物イオンがリークし易く、また不純物イオ
ンが破過に至る時間もＨサイクル時よりも短いな
ど、海水リーク時の処理性能に若干の問題が残る
ことである。

このため現時点では、アンモニアサイクル時に
海水リークの発生が検知されたならば、直ちに樹
脂の再生を開始し、脱塩塔の運転を順次Ｈサイク
ルへ切り換えるのが安全と考えられている。しか
しながら樹脂の再生には、ある程度の時間を要す
るため、海水リークの規模によつては樹脂の再生
が間に合わず、電力の安定供給に支障をきたした
りあるいはボイラ、タービンに悪影響を及ぼすこ
とも考えられる。

〔発明の目的〕

本発明は、従来技術の上記問題点に鑑し、アン
モニアサイクル時に万一海水リークが発生して
も、電力供給あるいはボイラ、タービンに何ら悪
影響を及ぼすことなく極めて迅速、適確かつ安全
に対処できる復水脱塩処理装置を提供することを
目的としたものである。

〔発明の構成〕

本発明は、Ｈ形陽イオン交換樹脂とOH形陰イ
オン交換樹脂からなる混床式イオン交換樹脂を脱
塩塔に充填し、該塔内上部に復水散水機構を、該
塔内中央部及び下部に処理水集水機構を設け、該
処理水集水機構に連なる処理水流出流路のそれぞ
れに自動弁からなる流路開閉手段を設けると共
に、前記復水散水機構に連なる復水流入流路に復
水水質計を配備し、該復水水質計により前記自動
弁の開閉を制御するようにしたことを特徴とする
復水処理装置である。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図に基づいて説明する
と、脱塩塔１は、その上部には復水散水機構とし
ての復水流入管２を、塔中央部には処理水集水機
構としての第１処理水流出管３（中間集水管）
を、塔低部にはやはり処理水集水機構としての第
２処理水流出管４をそれぞれ備えている。第１処
理水流出管３と第２処理水流出管４は、それぞれ
処理水取り出し位置（集水位置）を切り換えるた
めの自動弁５，６を介して合流し、合流部の下流
側には処理の終点を検知するための処理水水質計
７が設けてあり、復水流入管２の上流側には、前
記自動弁５，６へ信号を送つてこれらの開閉を自
動的に切り換え処理水取り出し位置を制御するた
めの海水リーク検知機構としての復水水質計８が
設けてある。脱塩塔１の内部にはアンモニアサイ
クル用に再生した塩形樹脂含有率の低い混床式イ
オン交換樹脂層９が充填してある。

図示されていないが、混床式イオン交換樹脂層
９の上部に陽イオン交換樹脂層を設ければ、この
樹脂層の懸濁微粒子除去作用により混床中の陰イ
オン交換樹脂の汚染が防止できる。アンモニアサ
イクル用の樹脂再生方法は種々あるが、本発明装
置では樹脂の再生方法には特に限定はなく、高純
度の処理水が得られるものであればいずれの再生
方法を用いてもかまわない。

次に、この復水処理装置の運転要領について説
明すると、平常時においては復水流入管２より復
水を流入せしめ、自動弁６を閉じ、自動弁５を開
けることにより、第１処理水流出管３より処理水
を取り出す。すなわち平常時においては混床式イ
オン交換樹脂層９の内、上部のh₁に相当する部分
のみを用いて処理を行なう。この状態で処理を継
続すると、h₁の部分の陽イオン交換樹脂はしだい
にNH₄形に変換されるため、脱塩塔１の運転は
Ｈサイクルからアンモニアサイクルへと移行する
が、混床式イオン交換樹脂層９の下部のh₂に相当
する部分には復水が流れないので、この部分の樹
脂は再生直後と同様にＨ形、OH形を保つてい
る。

このように脱塩塔の運転がアンモニアサイクル
に移行した後に、万一復水水質計８により海水リ
ークが検知されたならば、この検知信号により直
ちに自動弁５を閉じ、自動弁６を開け処理水の取
り出しを第１処理水流出管３から第２処理水流出
管４へ切り換える。この操作により、混床式イオ
ン交換樹脂層９の内、上部のh₁のみを使用した処
理から全樹脂層を使用する処理に切り換わる。混
床式イオン交換樹脂層９の下部h₂の部分はＨ形、
OH形であるので自動弁５，６の開閉操作のみで
脱塩塔の運転をアンモニアサイクルからＨサイク
ルへ切り換えることが可能となるわけである。

このように、復水水質計８と自動弁５，６を連
動させることで、海水リークの検知と同時に自動
的にアンモニアサイクルからＨサイクルへ切り換
えることができる。

なお、アンモニアサイクルからＨサイクルへの
切り換えに際しては、第２処理水流出管４からの
処理水純度を上げるために、あらかじめh₂の部分
の樹脂層に短時間の循環通水を行なうか、若干量
のブローを行なうことが好ましいが、これらの準
備操作をも自動化しておけば、海水リークという
非常時においてもスイツチ操作一つで対処できる
ため、現場の運転員の負担を著しく軽減すること
ができる。

第２図は脱塩塔を４塔備え常時３塔の脱塩塔で
復水を処理し、１塔は予備とする復水処理装置に
本発明を適用した場合と従来法の場合について
の、アンモニアサイクルの間に海水リークが発生
した時の運転要領及び処理能力を比較したもので
ある。

すなわち海水リーク発生前はＡ，Ｂ，Ｃの３塔
をアンモニアサイクルで運転しているとすると、
従来法の場合には海水リークの検知とともに予備
の脱塩塔Ｄへの通水を開始し、かわりに脱塩塔Ａ
への通水を停止し、樹脂を再生塔へ移送し樹脂の
再生を行なうのであるが、脱塩塔Ｂ、脱塩塔Ｃは
アンモニアサイクルのまま処理を継続することに
なり不純物イオンがリークし易く、ボイラ、ター
ビンに悪影響を及ぼすことになり、電力の安定供
給にも影響を及ぼすことにもなる。

これに対し本発明装置では、海水リークの検知
とともに脱塩塔Ｄへの通水が開始されるが、同時
に脱塩塔Ｂ、脱塩塔Ｃの処理水出口を切り換える
ことにより脱塩塔Ｄだけでなく３塔ともＨサイク
ルの運転が可能となるため、引き続き高純度の水
をボイラへ供給することができる。

上記実施態様では、海水リークを検知するまで
は復水を第１の混床式イオン交換樹脂層のみに通
水し、海水リークの検知時以後においては第１及
び第２の混床式イオン交換樹脂層に（直列的に）
通水された分のみを処理水として取り出すが、場
合によつては海水リーク検知時以後において第１
の混床式イオン交換樹脂層からの流出水の一部を
第１の混床式イオン交換樹脂層への復水流入系統
に循環するか、あるいは系外へ廃棄してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、アンモニアサイ
クルの間に万一海水リークが発生しても、弁の開
閉操作のみで全脱塩塔を直ちにアンモニアサイク
ルからＨサイクルに切り換えることができるの
で、海水リークが発生したとしても、しばらくの
間は出力を落すことなく安全に発電を継続するこ
とができ、この間に予備のユニツトを起動するな
どにより安定した電力供給が確保され、またボイ
ラ、タービンにも何らの悪影響を及ぼすこともな
く、また、アンモニアサイクルからＨサイクルへ
の切り換えを自動的に行なうことができるので、
操作が極めて簡便となるばかりでなく海水リーク
への対処が著しく迅速・適確なものとなり、アン
モニアサイクル復水脱塩の持つ長所を十分に発揮
することが可能となるとともに、海水リークに対
しても安全に対処することができるなどの利点が
あり、復水器冷却水の塩分濃度が高い場合、特に
復水器冷却水に海水を利用する汽力発電所にとつ
て利用価値は極めて大きいものがある。

（実施例） 以下に、本発明装置による実験例及び従来装置
による比較例を示す。

本発明による実験例： 大部分がNH₄形となつている強酸性陽イオン
交換樹脂Dowex HCR−WZを再生レベル10eq／
ｌ−Ｒの塩酸でＨ形に再生したものと、大部分が
OH形となつている強塩基性陰イオン交換樹脂
Dowex SBR−Ｐを再生レベル10eq／ｌ−Ｒの苛
性ソーダでOH形に再生したものを準備し、内径
50mmのアクリル製カラムにDowex HCR−WZと
Dowex SBR−Ｐとを７：５に混合したものを
1200mm充填し、その上部にはDowex HCR−WZ
を単独で300mm充填した。カラム全体ではDowex
HCR−WZとDowex SBR−Ｐとの混合比は２：
１である。

このカラムの上部より、純水にアンモニアを５
mg／ｌ as CaCO₃添加した人工復水をLV110m/h
で通水し、カラム底部から600mm上方の中間サン
プリングコツクより処理水を取り出した。アンモ
ニアブレーク時の処理水中のNa⁺をフレームレス
原子吸光光度法で測定したところ0.5〜1.0μg／ｌ
as Naであり、酸導電率は0.1μs／cm以下であ
つた。中間サンプリングコツクより上方の陽イオ
ン交換樹脂がアンモニアで飽和した後に、人工復
水にNaClを33mg/l as CaCO₃添加して海水リー
クを模し、処理水の取り出しをカラム底部に切り
換えて処理水中のNa⁺を測定したところ0.1μg／
ｌ as Na以下となり酸導電率は0.1μs／cm以下
であつた。また、海水リークの状態で処理を継続
しても５時間以内は処理水中のNa⁺は1μg／ｌ
as Na以下であり、酸導電率は0.1μs／cm以下で
あつた。

比較例： 上記実験例に用いたのと同じ樹脂を同一の再生
条件及び樹脂層構成で内径50mmのアクリル製カラ
ムに充填し、純水にアンモニアを５mg/l as
CaCO₃添加した人工復水をLV／110m/hでカラム
上部より通水し、カラム底部より処理水を取り出
した。アンモニアブレーク時の処理水中のNa⁺を
フレームレス原子吸光光度法で測定したところ
0.5〜1.0μg／ｌ as Naであり、酸導電率は
0.1μs／cm以下であつた。カラム内の陽イオン交
換樹脂がアンモニアで飽和した後に、海水リーク
を模して人工復水にNaClを33mg/l as CaCO₃添
加して処理水中のNa⁺を測定したところ、NaCl
添加と同時に1μg／ｌ as Naを超え酸導電率も
0.1μs／cmを超えた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は
複数の脱塩塔を組合わせた場合の復水処理方法を
示す系統説明図であつて、（）な従来法、（）
は本発明についてのものである。 １……脱塩塔、２……復水流入管、３……第１
処理水流出管、４……第２処理水流出管、５，６
……自動弁、７……処理水水質計、８……復水水
質計、９……混床式イオン交換樹脂層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｈ形陽イオン交換樹脂とOH形陰イオン交換
   樹脂からなる混床式イオン交換樹脂を脱塩塔に充
   填し、該塔内上部に復水散水機構を、該塔内中央
   部及び下部に処理水集水機構を設け、該処理水集
   水機構に連なる処理水流出流路のそれぞれに自動
   弁からなる流路開閉手段を設けると共に、前記復
   水散水機構に連なる復水流入流路に復水水質計を
   配備し、該復水水質計により前記自動弁の開閉を
   制御するようにしたことを特徴とする復水処理装
   置。 ２ 前記処理水流出流路が、その少なくとも一方
   に水質計を配備したものである特許請求の範囲第
   １項記載の処理装置。