JPS5912762A - 復水脱塩方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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って除去し復水を浄化
する方法及び装置に関するものである。

一般に火力発電所においては、ボイラで生成されだ高温
高圧の水蒸気によって発電用タービンを回転させ、使用
後の排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っているが、配管の腐
食などによって生成する金属酸化物粒子（クラッド）や
復水器における冷却用海水のリーク（海水リーク）など
によって系内に侵入する塩類やン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、大型ユニットでは
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Ｃ
Ｒとする）と水酸形（Ｏ１２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ＭＲとする）充填した脱塩塔による復水脱塩
装置である。

一方、給水のｐＨを調整する乙とにより配管の腐食を防
ぐことは広く行われており、この目的のだめ大型の貫流
ボイラなどでは給水中にアンモニアが注入される。復水
脱塩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（ＮＩ４；　）もＨ形のＣＲ
に吸着される。このためとのＮｓ４’、−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ＮＨｚが破過してくる時
点（ＮＨ；ブレーク）で通水を停止して再生していたと
ころをＮＨ；ブレーク以降も通水を続ける、いわゆるｒ
　ＮＨ４サイクル」方式が採用されつつある。これに対
してＮＨ４フレークで通水を停止する方式を「Ｈサイク
ル」とよぶ。

Ｎ１］４サイクル方式は再生から次の再生凍での通水継
続期間を長くとれるので経済的であるが、ＮＨ；ブレー
ク以後の処理水質を良好に保つためには、樹脂の再生時
に不純物イオン形の樹脂が生成しないようにするか、ま
だは生成した不純物イオン形の樹脂が脱塩塔に混入しな
いようにするなどの方策をとる必要があり、そのための
特別な再生法をとらねばならない。まだ、海水リーク時
の復水をＮＨ４サイクルで運転することは不適当である
ので、海水リークを生じたときには即時に１１サイクル
による完全脱塩方式に切換えられるシヌテムとなってい
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ッドが
復水中に含まれることがあり、定常時においても１０〜
５０μｆ　／Ｌ　ａｓ　Ｆｅ程度のクラッドが含まれる
。初めに記したように、こうしたクラッドを除去するこ
とも復水脱塩装置の役割であるが、樹脂はこのクラッド
によシ鉄汚染を受ける。樹脂の鉄による過度の汚染は樹
脂のイオン交換性能の低ドや処理水中への鉄のリークの
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鉄の蓄積量はあまり大きく
ならないが、ＡＲはしだいに鉄の蓄積量が増加する傾向
にある。したがってＡＲに対するクラッドの接触を防止
することが重要である。

ＡＲとクラッドの接触を防止あるいは低減する方法は現
在数種類が試みられているが、その中で装置的にもっと
も簡単でかつ効果の大きい方法として、脱塩塔内のＭＲ
層の上方にＣＲ層を充填する方法がある。具体的にこの
方法を実施するためには、再生後のＣＲとＡＲを全量混
合して脱塩塔に充填するのでなく、一部ＯＣＲを残して
混合してＭＲを形成して脱塩塔に充填し、その上に残し
たＣＲを充填すればよい。

本発明は、上記復水脱塩方法において、樹脂の使用の効
率化を図るべく、本発明者らが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充填方法
にその特徴がある。

本発明の復水脱塩装置は１基以上で通常は複数基の脱塩
塔（以下ｒ　ＤＴ　Ｊと略する）、Ｉ＃！の塔外再生設
備、付属機器類、計装設備によって構成される。ＤＴは
第１図に示すようにその内部に頂部、中間、底部の３つ
の集配水機構をもち、復水は頂部集配水機構からＤＴ内
に流入し、中間捷だは底部集配水機構から流出する。ま
た、ＤＴ内の樹脂層は第２図のように、下層に皿層、上
層にＣＲ層をもつ２層構成とする。

ＤＴをＨサイクルで運転する場合には復水の流出は底部
集配水機構よシ行い、充填されてｂる全樹脂層厚を復水
処理に用いる。一方、ＤＴをＮＨ４サイクルで運転する
場合には復水の流出は中間ｉ配水機構より行う。このよ
うにすると中間集配水機構より上部の樹脂が完全Ｋ　Ｎ
Ｈ４−ＯＨ形になっているときでも中間集配水機構よシ
下部の樹脂は再生直後の形（大部分がＨ−ＯＨ形）のま
ま残ってｂるので、海水リークが生じた場合には復水流
出を中間集配水機構から底部集配水機構に切換えること
により即座にＤＴをＨサイクルに切換えることができる
。

通常時は、＄３図のようＫＣｌ層とＭＦＬ層の境界面が
中間集配水機構より上に位置するように樹脂の充填を行
う。このような充填方式を仮にＡ型と名づける。Ａ型充
填方式の場合にはＨサイクルでもＮＨ４サイクルでも運
転可能であシ、状況に応じて運転方式を決定すればよい
。

ボイラ起動時などのように復水中のクラッド濃度が高い
場合には、第４図のようにＣＲ層とＭＲ層の境界面が中
間集配水機構よシ下に位置するように樹脂の充填を行う
。このような充填方式を仮にＢ型と名づける。Ｂ型光！
負方式の場合には中間集配水機構より復水を流出させる
と復水１−ｉＣＲ層だけしか通過しないことになるので
、原則として底部集配水機構よシ流出させる。この場合
にはＮＨ，サイクル運転を行わずに１−１→ノ゛イクル
運転としだ方がより０その理、由は、前記したように海
水リークが発生したときに即時にＨサイクルによる完全
脱塩方・・、式に切換えることができないからである。

しかしながら、ボイラ起動時のように復水中のクラッド
濃度が高い時期にＮＨ４サイクルを行うことは稀である
。

Ｂ型充填方式をとった場合には、中間集配水機構よりヒ
がＣＲ層だけであるから、中間集配水機構より」二の樹
脂だけのスクラビング、逆洗などを行うことができる。

快だ場合によっては、中間集配水機構よシ上の樹脂だけ
を再生設備に送ってスクラビング、逆洗、化学再生など
を行うこともできる。したがって、ボイラ起動時のよう
にクラッドを多量に含む復水を処理する場合には有効で
ある。

また、Ｃｌｔ層厚が大きいためにＭＲ層中のＡＲの鉄汚
染がよ抄低減されるといった効果もある。

実際に復水脱塩装置を運転する場合に１は一ヒ記Ａ型充
填方式とＢ型充填方式を適宜使い分けることにより、効
果的な樹脂の使用ができる。

当然のことながら、Ａ型充填方式とＢ型充填方式ではＰ
ｖｍ層のＣ］ＬとＡＲの混合比率が異るが、ＣＲとＡＲ
の混合比＊は３：１〜１：３＜らｂが常用されている範
囲であり、この範囲内に本発明のＭＲ層ＯＣＲとＡＪＬ
の混合比率がおさせるように設計すれば問題はな　“い
。

以下、第５図に基いて本発明の詳細な説明するが、本発
明（は以ドの構成によって限定されるものではない。

第５図において、１．２．３．４ｕＤＴ、５は樹脂分離
兼カチオン再生塔（以ドｒ　ＣＲＴ　、Ｊとする）、６
はアニオン再生塔（以下ｒ　ＡＲＴ　ｊとする）、７は
樹脂混合兼貯蔵塔（以ドｌ−Ｒ８Ｔ　Ｊとする）である
。

各ＤＴ内には頂部集配水機Ｉｌｌ￥ＩＬ　２Ｌ　３１．
４１、中間集配水機構１２．２２．３２．４２、底部集
配水機構１３．２３．３３．４３が設けられ、中間集配
水機構より上方まで樹脂が充填される。復水は頂部集配
水機構から各ＤＴ内に流入し、ＮＨ４サイクル運転中は
中間集配水機構から流出し、Ｈザイクル運転中は底部集
配水機構から流出する。

Ｒ８Ｔ内には頂部集配水機構７１、底部集配水機構７２
のほかに、混合用空気流入機構７３．７４が設けられて
いる。また混合用空気流入機構７３とほぼ同じ高さに樹
脂引抜きロア７、混合用空気流入機構７４とほぼ同じ高
さに樹脂引抜きロア８が設けられている。

Ｒ８Ｔ内にはＤＴＩ塔分に相当する樹脂が貯蔵されてお
υ、そのうち下層はＣＲ層、」二層はＡＲ層になってい
る。ＣＲ層とＡＲ層の界面は混合用空気流入機構７４お
よび樹脂引抜きロア８よりも上方に位置している。

さて、Ｒ８Ｔ内の再生筒樹脂をＤＴに充填するには次の
手順による。Ａ型充填方式（第３図）をとる場合には、
混合用空気流入機構７３から空気を吹出させてそれより
上方ＯＣＲとＡＲを混合してＭＲを作シ、樹脂引抜きロ
ア７からそのＭＲを引抜いてＤＴに充填する。続いてＩ
’ｔＳＴ底部の樹脂引抜きロア９からＣＲを引抜いてＤ
Ｔ内のＭＲ層の上に充填する。Ｂ型充填方式（第４図）
をとる場合には、混合用空気流入機構７４から空気を吹
出させてそれより上方ＯＣＲとＡＲを混合してＭＲを作
り、樹脂引抜きロア８からその皿を引抜いてＤＴに充填
する。続いてＲ８Ｔ底部の樹脂引抜きロア９からＣＲを
引抜いてＤＴ内のＭＲ層の上に充填する。ＤＴ内におけ
るＭＲ層とＣＲ層の界面が、Ａ型充填方式をとる場合に
は中間集配水機構１２．２２．３２．４２の上方にくる
ようにし、Ｂ型充填方式をとる場合には中間集配水機構
の高さないしは、やや下方にくるように、Ｒ８Ｔ内の混
合用空気流入機構７３．７４、混合樹脂引抜きロア７．
７８の位置を決める。

次に本発明を用いた装置の１つの設計例を示す。

ここでは第５図に示す構成をとることにするが、本発明
は以下の設計例によっては限定されない。

第５図のフローシートに示す装置の設計例を示す。塔断
面積はＤＴカ４ｍ’、ＣＲＴ　カ３．２？？／、Ａ　Ｒ
Ｔ　カ１．６ｍ’、ＲＳＴが２−とする。各ＤＴ内の樹
脂量はＣＲが３．２−１ＡＲが１．６ｍ’とする。ＤＴ
の中間集配水機構１２．２２．３２．４２は底板から０
．６ｍの高さに設ける。ＲＳＴの混合用空気流入機構７
３、樹脂引抜きロア７は底板から０．４ｍの高さに設け
、混合用空気流入機構７４、樹脂引抜きロア８は底板か
ら１．２８ｍ’の高さに設ける。

ＣＲＴ、　ＡＲＴはＮｉ−１４サイクルに用いることの
できる樹脂再生方法がとれるようになっていなくてはな
らない。こうした再生方法には各種の方法があるが、た
とえば特開昭５６−７３５９４　（特願昭５４−１４８
４６５号）Ｋ示す方法などを用いればよい。

前記のように塔寸法や樹脂類を設定すると、Ｒ１５Ｔに
おけるＣＲ層とＡＲ層の境界面位置は底板から１．６ｍ
の高さとなり、混合用空気流入機構７４および樹脂引抜
きロア８の底板からの亮さ１．２８　ｍよりもｍ上方に
くる。まだ、Ａ型充填方式をとった場合には■１が４ｉ
となるから、ＤＴ内におけるＭＲ層とＣｌｔ層の境界面
位置は底板から１ｍの高さとなり、中間集配水機構より
も０．４　ｍ上方にくる。一方、Ｂ型充填方式をとった
場合にはＭｒＬ量が２２４？となるから、ＤＴ内におけ
るＭＲ層とＣＲ層の境界面位置は底板がら０．５６　ｍ
の高さとなり、中間集配水機構よりも０．０４ｍ下方に
くる。

なお、第５図において１４．２４．３４．４４．５６．
５７．６５．６６、は樹脂引抜き口、１５．２５．３５
．４５．５７１．５５．６４．７５．７６は樹脂充填口
、５１．６１は頂部集配水機構、５２．６２は底部集配
水機構１．５３．６３け再生剤分配機構である。

以上のように本発明は、構造簡単な装置、簡便な操作に
よυ復水の性状に対応して迅速、的確な脱塩処理が行な
えると共に、イオン交換樹脂の使　゛用効率も極めて高
いなどの効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、本発明方法を実施するための脱塩
塔の構造を示す概略断面図であり、第１図はＨサイクル
時とＮＨ４サイクル時における復水の流路のちがいを、
第２図は脱塩塔内の樹脂層構成を示す。第３図はＡ型充
填方式をとった場合の樹脂層と集配水機構の関係を、第
４図はＢ型充填方式をとった場合の樹脂層と集配水機構
との関係を示したものである。また、第５図は本発明の
復水脱塩装置のフローシートの一例を示したものである
。 １．２，３，４・・・脱塩塔、１１　、２１　、３１　
、４１　、５１．。 ６１　、７１・・・頂部集配水機構、１２　、２２　、
３２　、４２・・・中間集配、水機構、１３　、２３　
、３３　、４３　、５２　、６２　、７２・・・底部集
配水機構、１４　、２４　、３４　、４４　、５６　、
５７　、６５゜６６　、７７　、７８　、７９・・・樹
脂引抜き口、１５　、２５　、３５　。 ４５　、５４　、５５　、６４　、７５　、７６・・・
樹脂充填口、５・・・樹脂分離兼カチオン再生塔、６・
・・アニオン再生塔、７・・・樹脂混合兼貯蔵塔、５３
　、６３・・・再生剤分配機構、７３　、７４・・・混
合用空気流入機構。 特許出願人　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士　
端　　山　　五　　− 同　　弁理士　千　　１）　　　稔 第１図 第３図 第・２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　イオン交換樹脂の充填層に復水を通水して復水中
   の懸濁物質や溶存不純物を除去する復水脱塩方法におい
   て、イオン交換樹脂の充填層を、強酸性カチオン交換樹
   脂と強塩基性アニオン交換樹脂との混合樹脂層を下層に
   充填し、強酸性カチオン交換樹脂層を上層に充填した２
   層から構成し、復水は上層の前記カチオン交換樹脂から
   下層の前記混合樹脂層へと通水されるようにし、充填す
   るカチオン交換樹脂の量とアニオン交換樹脂の量は変え
   ずに前記混合樹脂層中のカチオン交換樹脂の量を変えて
   、前記カチオン交換樹脂層ならびに混合樹脂層のそれぞ
   れの層厚を変えることができるようにし、復水の性状に
   応じて前記カチオン交換樹脂層と混合樹脂層のそれぞれ
   の層厚を変えて復水全通水することを特徴とする復水脱
   塩方法。 ２、複数の脱塩塔およびイオン交換樹脂の塔外再生設備
   を備えだ復水脱塩装置において、脱塩塔内には塔頂、中
   間、塔底の３段の集配水機構を有し、復水は塔頂集配水
   機構より流入して中間または塔底集配水機構から流出す
   るような構造とし、塔外再生設備には脱塩塔１塔分の再
   生済イオン交換樹脂を貯蔵する樹脂混合兼貯蔵塔を備え
   、該樹脂混合兼貯蔵塔は、その内部に再生済イオン交換
   樹脂が下層の強酸性カチオン交換樹脂層と上層の強塩基
   性アニオン交換樹脂層との２層に分かれた状態で貯蔵さ
   れたときに下層の強酸性カチオン樹脂層中にあるような
   高さに上下２段に混合用空気流入機構を有し、これら各
   混合用空気流入機構とほぼ同じ高さＫそれぞれ混合樹脂
   引抜き口を有し、塔底部にはカチオン交換樹脂引抜き口
   を有し、下側の混合樹脂引抜き口から混合樹脂を引抜い
   て脱塩塔に充填し続いて塔底部のカチオン交換樹脂引抜
   き口からカチオン交換樹脂を引抜いて脱塩塔に充填した
   ときには脱塩塔内の下層の混合樹脂層と上層のカチオン
   交換樹脂層の境界面が中間集配水機構よりも高い位置に
   くるようにし、−Ｆ側の混合樹脂引抜き口から混合樹脂
   を引抜いて脱塩塔に充填し続いて塔底部のカチオン交換
   樹脂引抜き口からカチオン交換樹脂を引抜いて脱塩塔に
   充填したときには脱塩塔内の下層の混合樹脂層と上層の
   カチオン交換樹脂層の境界面が中間集配水機構と同じか
   やや低い位置にくるように構成したことを特徴とする復
   水脱塩装置。