JPH08215680A - 脱塩装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】脱塩装置の入口に設置した水質測定装置からの
指令を制御装置に送り、制御装置から復水入口弁，復水
出口弁の各弁の開閉動作指令を送ることにより、脱塩塔
の運転型式を切替える。 【効果】脱塩塔の入口に設置した水質測定装置の値に応
じて自動で各弁を開閉し、脱塩塔の運転型式の切替えが
可能となったことから、原液水質変動時に出口水質維持
のための最適運用が可能となり、運転員の経験の差に起
因する誤操作のポテンシャルを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、脱塩塔内に樹脂を充填
し、原液中の不純物を除去する脱塩装置に係り、特に、
原液水質に応じて脱塩装置の型式切替えを行うための制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、火力発電設備の系統構成を図３
に示す。本図においてボイラ１で発生した蒸気は、蒸気
タービン２を回転させ、復水器３で凝縮され復水とな
る。その後、復水は復水ポンプ４で昇圧され、復水脱塩
装置５で浄化された後、復水ブースタポンプ６，低圧ヒ
ータ７，脱気器８，ボイラ給水ポンプ９，高圧ヒータ１
０を経てボイラ１に戻され、再び蒸気となり循環使用す
る。

【０００３】ここで、発電設備内の水は腐食やスケール
生成など水質に起因する傷害を防ぎ、事故の未然防止，
高効率運転をするために、高度の水質が要求されてい
る。このため、発電設備では、不純物を除去する目的で
復水脱塩装置を設置している。復水脱塩装置は、図４に
示す脱塩系統と図５に示す再生系統から成る。

【０００４】復水ポンプ４で昇圧した復水を復水入口管
１１及び復水入口弁１２ａ〜ｄを介して、カチオン交換
樹脂とアニオン交換樹脂の混床状態にあるイオン交換樹
脂１４ａ〜ｅを充填した脱塩塔１３ａ〜ｄに導く。この
イオン交換樹脂１４ａ〜ｅは下記の原理により、復水中
の不純物を除去する。

【０００５】カチオン交換樹脂

【０００６】

【化１】

【０００７】アニオン交換樹脂

【０００８】

【化２】 ここで、Ｒはイオン交換樹脂の母体を示し、また、復水
中の不純物の例としてＮａ+，Ｃｌ^-を用いた。

【０００９】例えば、脱塩塔１３ａ〜ｄが４系列で、常
用３塔通水，１塔予備運用とした場合、樹脂再生時や、
海水リーク時には予備塔に通水を切替えて対応してい
る。

【００１０】通水によって、復水中の不純物を捕捉し、
イオン交換能力が低下したイオン交換樹脂１４ａ〜ｅ
は、図５に示す再生系統に移送されカチオン交換樹脂は
酸で、アニオン交換樹脂はアルカリでそれぞれ再生さ
れ、再度復水の浄化に使用する。イオン交換樹脂１４の
再生原理を下記に示す。

【００１１】カチオン交換樹脂

【００１２】

【化３】 アニオン交換樹脂

【００１３】

【化４】 ここで、Ｒはイオン交換樹脂の母体を示し、また、酸及
びアルカリの例として硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄），苛性ソーダ
（ＮａＯＨ）を用いた。

【００１４】イオン交換能力が低下したイオン交換樹脂
１４ａ〜ｅを再生するに当り、復水入口弁１２及び復水
出口弁１５ａ〜ｄを開し、予備塔に通水とする。脱塩系
統から切り離した脱塩塔１３ａ〜ｄに充填されたイオン
交換樹脂１４を樹脂出口管１８を介してカチオン交換樹
脂１９に水と空気によって移送する。カチオン交換樹脂
１９に移送したイオン交換樹脂１４ａ〜ｄは下方からの
水，空気によってアニオン交換樹脂２０，カチオン交換
樹脂２１に分離され、アニオン交換樹脂２０は、アニオ
ン再生塔２４にアニオン交換樹脂移送管２２を介し移送
する。その後、カチオン交換樹脂１９のカチオン交換樹
脂２１は酸入口管２５から供給された酸で、アニオン再
生塔２４のアニオン交換樹脂２０はアルカリ入口管２７
から供給されたアルカリによりそれぞれ再生する。再生
の終了したイオン交換樹脂は、樹脂移送管３１を介し樹
脂貯槽３２に移送して次の再生時まで待機する。

【００１５】Ｈ型カチオン樹脂とＯＨ型アニオン交換樹
脂を用いて復水中の不純物を除去する運転方式をＨ−Ｏ
Ｈ型という。この方式によると復水中の不純物だけでな
く、ｐＨ調整用として復水中に加えているＮＨ₄+までも
イオン交換樹脂１４によって除去してしまうことにな
る。ここで、カチオン交換樹脂のイオン選択吸着性は、
原子価の高いもの程大きくなり、また、原子価が同じ場
合は、原子番号の大きなもの程大きくなることから、Ａ
ｌ³+＞Ｃａ²+＞Ｍｇ²+，Ｃｕ²+，Ｍｎ²+＞Ｋ+，ＮＨ₄+
＞Ｎａ+＞Ｈ+となる。

【００１６】このＨ−ＯＨ型復水脱塩装置では、ｐＨ調
整用として加えたＮＨ₄+が脱塩塔出口にリークしはじめ
ると同時に、カチオン交換樹脂のイオン選択吸着性の関
係から復水中のＮａ+ は、イオン交換樹脂で捕捉されず
に脱塩塔出口にリークする。このためＨ−ＯＨ型復水脱
塩装置の場合は、約４〜７日に１回程度の樹脂再生を実
施する必要があった。

【００１７】それに対し、ＮＨ₄ 型カチオン交換樹脂と
ＯＨ型アニオン交換樹脂を用いる方式をＮＨ₄ 型復水脱
塩装置という。この方式は、Ｈ−ＯＨ型運転を行い、カ
チオン樹脂が復水中のＮＨ₄+を捕捉した後はｐＨ調整用
に加えたＮＨ₄+をカチオン交換樹脂で捕捉せず通過させ
る方式である。下記にイオン交換樹脂における反応式を
示す。

【００１８】カチオン交換樹脂

【００１９】

【化５】

【００２０】このＮＨ₄ 型復水脱塩装置の長所として
は、下記に示す通りである。

【００２１】(1）ＮＨ₄ 型復水脱塩装置はｐＨ調整用と
して復水に加えられたＮＨ₄+を捕捉しないため、再生頻
度は、約３０日／回程度とＨ−ＯＨ型に比べて長い。

【００２２】(2）(1）により、再生薬品，再生用水，再
生廃水の量を大幅に低減できる。

【００２３】このため、最近の復水脱塩装置の運用例と
しては、運転塔３塔のうち２塔をＮＨ₄ 型復水脱塩装置
とし、１塔を海水リーク発生時のためにＨ−ＯＨ型復水
脱塩装置として運用する場合が多くなっている。

【００２４】復水器で海水リークが発生した場合は、プ
ラント内に多量のＮａ+，Ｃｌ^-が流入することになる。
ＮＨ₄ 型復水脱塩装置で運用している場合には、カチオ
ン交換樹脂がＮＨ₄型（Ｒ−ＮＨ₄）であり、カチオン交
換樹脂のイオン吸着選択性ＮＨ₄+＞Ｎａ+から、多量に
流入したＮａ+をカチオン交換樹脂で捕捉できず、処理
水中にリークさせてしまうことになる。復水中にリーク
したＮａ+ は、発電設備内構成機器の腐食原因となる。

【００２５】ＮＨ₄ 型復水脱塩装置で運用しているとき
に海水リークが発生した場合は３塔Ｈ型として通水する
が、その手順は、海水リークを考慮して、１塔Ｈ−ＯＨ
型，２塔ＮＨ₄型で運用している場合は以下の通りであ
る。

【００２６】(1）予備塔（Ｈ型）に通水を開始する。

【００２７】(2）ＮＨ₄ 型運転の脱塩塔のうち、積算通
水量が最大の塔の通水を停止し、再生する。再生後、樹
脂貯槽に移送し、待機とする。

【００２８】(3）樹脂貯槽の予備樹脂を(2）により空に
なった脱塩塔に移送し、通水(Ｈ型)する。

【００２９】(4）残りのＮＨ₄ 型で運転している脱塩塔
を停止し、再生する。再生中に樹脂貯槽に待機していた
樹脂を脱塩塔に移送し、通水（Ｈ型）する。

【００３０】(5）(4）にて再生した樹脂を樹脂貯槽に移
送し、次の樹脂再生時まで待機する。

【００３１】(6）以下、Ｈ−ＯＨ型復水脱塩装置と同様
の運転にて対応する。

【００３２】従来は、以上の装置を運転員が手動にて行
っていたため、運転員の経験の差に起因する誤操作によ
り、プラントの健全性に影響を与えるポテンシャルを有
していた。

【００３３】また、従来技術には、復水脱塩装置の入口
水質による復水脱塩装置の運転制御として、入口水質に
応じて復水脱塩装置をバイパスさせるという方法もあ
る。この方法は、復水脱塩装置入口の水質が出口水質と
同等以上となった場合、復水脱塩装置をバイパスさせ、
イオン交換樹脂の交換能力の消耗を防止すると共に、イ
オン交換樹脂の再生頻度を低減するというものである
が、海水リーク発生時のように、復水脱塩装置の入口水
質が変動した場合の出口水質維持のための方法について
は考慮されていなかった。

【００３４】なお、この種の装置として関連するものに
は、例えば特公平2−13758号公報が挙げられる。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】復水脱塩装置は、復水
中の不純物を除去する目的で設置しているが、復水器冷
却管の海水リーク発生時は、脱塩塔の運転型式をＮＨ₄
型からＨ−ＯＨ型に順次手動にて切替えて対応していた
ため、運転員の経験の差に起因する誤操作により、プラ
ントの健全性に影響を与えてしまうポテンシャルを有し
ていた。

【００３６】また、復水脱塩装置の入口水質を監視し、
入口水質によって復水脱塩装置をバイパスさせる方法も
あったが、海水リークのように入口水質が変動する場合
の運転制御は考慮されていなかった。

【００３７】本発明の目的は、海水リーク発生時などの
入口水質が変動した場合の脱塩塔の運転型式切替えにあ
たり、運転員の経験の差に左右されず、同一の対応をす
ることにある。

【００３８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は復水脱塩装置入口に復水水質の変化を測定
する水質測定装置を設け、海水リーク発生時などの入口
水質の変動を検出し、復水脱塩装置入口の水質変化に応
じて脱塩塔の運転型式を切替えることを可能にした。

【００３９】

【作用】海水リーク発生時などの入口水質異常時におけ
る脱塩塔運転型式の切替制御は、復水脱塩装置入口水質
の監視用として設置の水質測定装置にて実施する。これ
により、脱塩塔の復水出入口弁をはじめ、イオン交換樹
脂移送管，酸及びアルカリ入口管などに設置した弁を自
動的に開閉し、樹脂移送再生を行うことが可能となる。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。

【００４１】前記に説明の技術的内容に変わることはな
い。つまり、ボイラ１で発生した蒸気は、蒸気タービン
２に送られ、復水器３で凝縮された後、復水脱塩装置５
で浄化されてボイラ１に戻される基本構成は変わること
はない。

【００４２】また、図４に示した復水を復水入口管１１
から復水入口弁１２を介しイオン交換樹脂１４を充填し
た脱塩塔１３に導いて復水を浄化する採水系統及び図５
に示したイオン交換能力の低下したイオン交換樹脂１４
を樹脂出口弁１７，樹脂出口管１８を介してカチオン交
換樹脂１９に移送し、水，空気によりアニオン交換樹脂
２０，カチオン交換樹脂２１に分離、アニオン交換樹脂
２０をアニオン交換樹脂入口弁２３，アニオン交換樹脂
移送管２２を介してアニオン再生塔２４に移送し、カチ
オン交換樹脂１９を酸で、アニオン交換樹脂２０をアル
カリで再生後、それぞれのイオン交換樹脂を樹脂貯槽３
２に移送して待機する再生系統の構成は、変わることは
ない。

【００４３】ここで、従来技術と変わる点は、復水脱塩
装置の復水入口に復水脱塩装置復水水質測定装置３５を
設置し、この信号により脱塩塔の運転型式を自動的に行
うことを可能にしたことである。

【００４４】図１に示す実施例は、火力発電設備の復水
脱塩装置に適用したものであり、その構成は、脱塩塔を
４塔とし、３塔常用（２塔ＮＨ₄ 型通水，１塔Ｈ型通
水），１塔予備とした場合を例として説明する（ＮＨ₄
型で通水している脱塩塔１３ａ，脱塩塔１３ｂの積算流
量は脱塩塔１３ａが大なるものとする。また、図２は、
その対応フローを纏めたものである。）。

【００４５】例えば、海水リーク発生時などの復水水質
の変動時には、復水中にＮａ+ ，Ｃｌ^- が多量に流入し
てくることから、復水脱塩装置入口の電気伝導率は上昇
する。

【００４６】復水入口水質が変動したことを検出した復
水脱塩装置入口の水質測定装置３５は、その信号３６を
制御装置３７に伝送する。信号を受信した制御装置３７
は、各弁に弁開閉信号を伝送する。

【００４７】まず、予備塔として待機していた脱塩塔１
３ｄの復水入口弁１２ｄ及び復水出口弁１５ｄを制御装
置３７からの信号３８ｄ及び３９ｄにより開とし、脱塩
塔１３ｄをＨ−ＯＨ型で通水を開始する。

【００４８】次に、ＮＨ₄ 型で通水をしていた脱塩塔の
うち、積算流量が大であるＡ脱塩塔１３ａの復水入口弁
１２ａ及び復水出口弁１５ａを制御装置３７からの信号
38ａ及び３９ａにより閉としてＡ脱塩塔１３ａを停止す
る。

【００４９】ここで、Ｈ−ＯＨ型通水塔は、脱塩塔１３
ｃと脱塩塔１３ｄの２塔、ＮＨ₄ 型通水塔は脱塩塔１３
ｂとなる。この運用状態では、復水中に含まれるＮａ+
などの不純物の１／３量がリークすることになるため、
もう１塔Ｈ−ＯＨ型運用とする必要がある。

【００５０】このため、Ａ脱塩塔１３ａに充填していた
イオン交換樹脂１４ａを再生し、Ｈ−ＯＨ型とする必要
がある。Ａ脱塩塔１３ａのイオン交換樹脂１４ａを再生
するため、樹脂出口弁１７ａを制御装置３７からの信号
４０ａにより開とし、樹脂出口管１８を介して、カチオ
ン交換樹脂１９に移送する。

【００５１】その後、制御装置３７からの信号４６によ
り樹脂入口弁３４ａを開とし、樹脂入口管３３を介し、
樹脂貯槽３２に充填して待機状態であったＨ−ＯＨ型イ
オン交換樹脂１４ｅをＡ脱塩塔１３ａに移送する。

【００５２】脱塩塔１３ａには、予備として待機状態に
あったイオン交換樹脂１４ｅが充填されたため、復水入
口弁１２ａ及び復水出口弁１５ａを制御装置３７からの
信号３８ａ及び３９ａにより開とし、脱塩塔１３ａをＨ
−ＯＨ型で通水開始する。

【００５３】Ａ脱塩塔１３ａがＨ−ＯＨ型で採水開始
後、残りのＮＨ₄ 型運転中の脱塩塔１３ｂの復水入口弁
１２ｂ及び復水出口弁１５ｂを制御装置３７からの信号
38ｂ及び３９ｂにより開とし、脱塩塔１３ｂを停止す
る。

【００５４】以上により、運転中の脱塩塔１３ａ，１３
ｃ，１３ｄ３塔が全てＨ−ＯＨ型運用となり、復水脱塩
装置の出口の水質が維持可能となる。

【００５５】運転塔３塔をＨ−ＯＨ型運用とした後、再
生系統にあるイオン交換樹脂１４ａ及び、脱塩塔１３ｂ
のイオン交換樹脂１４ｂを再生する。この再生方法は従
来で変わることはない。つまり、カチオン交換樹脂１９
に移送したイオン交換樹脂１４ａを水及び空気でその比
重差によりアニオン交換樹脂２０及びカチオン交換樹脂
２１に分離した後、上部のアニオン交換樹脂２０をアニ
オン交換樹脂移送管２２を介してアニオン再生塔２４に
移送、カチオン交換樹脂１９では、酸入口弁２６を開と
し、酸入口管２５を介して酸を注入し、カチオン交換樹
脂２１を再生する。同様に、アニオン再生塔２４には、
アルカリ入口弁２８を開とし、アルカリ入口管２７を介
してアルカリを注入し、アニオン交換樹脂２０を再生す
る。

【００５６】再生の終了したカチオン交換樹脂２１をカ
チオン交換樹脂出口弁２９を開とし、樹脂移送管３１を
介して樹脂貯槽３２に移送する。同様に、再生の終了し
たアニオン交換樹脂２０をアニオン交換樹脂出口弁３０
を開とし、樹脂移送管３１を介して樹脂貯槽３２に移送
する。

【００５７】樹脂貯槽３２に移送したイオン交換樹脂
は、次の再生時まで待機する。

【００５８】本実施例によれば、海水リーク発生時など
の入口水質の変動時において、復水脱塩装置運転型式制
御が自動で行え、出口水質の維持が可能となると共にプ
ラント内機器の腐食要因の低減が図れる。

【００５９】また、運転員の経験の差に起因する誤操作
ポテンシャルを低減し、運転員の負担を軽くするなどの
効果がある。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、海水リーク発生時など
の入口水質の変動時における脱塩装置の運転型式切替え
を脱塩装置入口に設置した水質測定装置により自動的に
行うことが可能になり、これにより運転員の経験の差に
起因する誤操作を低減し、海水リーク発生時などの入口
水質の悪化時のプラントの健全性を確保できる、また、
運転員の負担を低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】復水脱塩装置復水水質測定装置により、自動的
に運転型式を切替えることを可能にした復水脱塩装置の
系統図。

【図２】入口水質変動時における復水脱塩装置のフロー
チャート。

【図３】火力発電設備の概略系統図。

【図４】復水脱塩装置の脱塩系統図。

【図５】復水脱塩装置の再生系統図。

【符号の説明】

１１…復水入口管、１２ａ〜ｄ…復水入口弁、１３ａ〜
ｄ…脱塩塔、１４ａ〜ｅ…イオン交換樹脂、１５ａ〜ｄ
…復水出口弁、１６…復水出口管、１７ａ〜ｄ…樹脂出
口弁、１８…樹脂出口管、１９…カチオン交換樹脂、２
０…アニオン交換樹脂、２１…カチオン交換樹脂、２２
…アニオン交換樹脂移送管、２３…アニオン交換樹脂入
口弁、２４…アニオン再生塔、２５…酸入口管、２６…
酸入口弁、２７…アルカリ入口管、２８…アルカリ入口
弁、２９…カチオン交換樹脂出口弁、３０…アニオン交
換樹脂出口弁、３１…樹脂移送管、３２…樹脂貯槽、３
３…樹脂入口管、３４ａ〜ｄ…樹脂入口弁、３５…水質
測定装置、３７…制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン交換樹脂が充填された脱塩塔を有
   し、この脱塩塔に充填した樹脂で原液中の不純物を除去
   する機能を有する脱塩装置において、前記脱塩塔出口の
   水質を基準値以下に保つため、原液水質に応じて脱塩塔
   の運転型式を切替えることを特徴とする脱塩装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記脱塩塔の入口に水
   質測定装置を設け、前記脱塩塔の入口の水質に応じて前
   記脱塩塔の運転型式を切替える脱塩装置。