(57)【要約】【課題】復水系から試料液として採取された循環水から二酸化炭素を含む溶存気体を脱気する脱気効率を向上し、もって海水等の漏洩検出の精度をより一層向上させることができる漏洩検出装置を提供する。【解決手段】冷却水を導通する冷却管により水蒸気を液化して循環水にする復水器を有する発電プラントの復水系に設けられ、復水系から採取された試料液に溶存している二酸化炭素を脱気する脱気装置と、脱気された試料液の導電率を測定する導電率計とを備える漏洩検出装置であって、脱気装置が、中空糸膜で構成され、試料液を流通させる流通路、流通路を収容する脱気槽、脱気槽内部を減圧する真空ポンプ、及び、流量を制御しながら気体を脱気槽内部に流入させるリーク機構を有する、漏洩検出装置である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を導通する冷却管により水蒸気を液化して循環水にする復水器を有する発電プラントの復水系に設けられ、
前記復水系から採取された試料液に溶存している二酸化炭素を脱気する脱気装置と、脱気された試料液の導電率を測定する導電率計とを備える、漏洩検出装置であって、
前記脱気装置が、中空糸膜で構成され、試料液を流通させる流通路、前記流通路を収容する脱気槽、前記脱気槽の内部を減圧する真空ポンプ、及び、流量を制御しながら気体を前記脱気槽の内部に流入させるリーク機構を有する、漏洩検出装置。
【請求項２】
前記脱気槽の内部の気圧が１５ｋＰａ以下に設定されている、請求項１に記載の漏洩検出装置。
【請求項３】
前記リーク機構が前記脱気槽の内部に流入させる前記気体の流量が前記脱気槽の内容量１Ｌ当たり５Ｌ／分以下である、請求項１又は２に記載の漏洩検出装置。
【請求項４】
前記試料液から陽イオンを除去する陽イオン交換装置を前記脱気装置に対して上流側に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の漏洩検出装置。
【請求項５】
前記脱気装置が、前記脱気槽と前記真空ポンプとの間の排気ラインに設けられ、凝縮水を捕集するトラップと、前記トラップに設けられ、捕集した凝縮水を加熱する加熱装置とを更に有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の漏洩検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水、河川水等を使用して水蒸気を冷却する復水器を有するプラントの循環水系に設けられ、循環水への海水等の漏洩を検出する漏洩検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電プラント等の発電プラントでは、ボイラで発生した蒸気をタービンのフィンに供給してタービンを回転させ、この回転動力により発電機を駆動させて発電を行う。タービンから排出された蒸気は復水器に送り込まれ、復水器の内部で冷却水との熱交換により冷却されて凝縮（復水）する。凝縮された循環水は、イオンや溶存ガス等が除去された後、復水ポンプ及び給水ポンプによりボイラに供給される。供給された循環水は、ボイラで加熱されて蒸気となり、再度タービンに供給される。発電プラントは、このような循環水系を有している。
【０００３】
復水器には、冷却水が導通する冷却管が設けられており、タービンから排出された蒸気は、冷却管の表面との接触により復水される。冷却水としては、例えば、海水、河川水および湖沼水等（本明細書において「海水等」とも記載する）が利用される。凝縮された循環水は、復水器の貯留槽に貯留された後、復水ポンプによって送出される。復水器における冷却管が損傷し、冷却水（海水等）が循環水系に漏洩すると、海水等に含まれるイオン及び溶存ガス等によって、ボイラやタービン等のプラント機器を腐食させる可能性がある。
【０００４】
従来のプラント循環水系には、循環水への海水等の漏洩を検出するため、循環水の一部を採取して、採取された試料液の導電率を導電率計により測定する漏洩検出装置が設けられている。導電率計で測定された試料液の導電率がある閾値を超えると、海水等が循環水へ漏洩したと判断して、警報の表示等又は海水等が漏洩した復水器の停止等の処置が行われる。
【０００５】
しかしながら、海水等の漏洩以外の事象によって、漏洩が発生したとの誤検出を漏洩検出装置が行ってしまうおそれがある。例えば、発電プラントは、機器点検や電力需要等に応じてしばしば停止するが、発電プラントの停止に伴い、復水器が大気に開放されると、空気中の二酸化炭素（ＣＯ２）が循環水中に溶解し、溶解したＣＯ２の一部は炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）及び炭酸イオン（ＣＯ３２−）に電離する。すると、発電プラントの運転が再開されたときに、これらのＣＯ２由来の成分により、測定された試料液の導電率が上昇し、閾値に達してしまうおそれがある。また、補給水を復水器に供給する際にＣＯ２が溶け込むことにより、循環水の導電率が上昇する可能性がある。
【０００６】
海水等の漏洩の検出精度の向上を目的として、導電率計により測定する試料液の前処理を行う漏洩検出装置が提案されている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、導電率計と脱気装置とを備える海水漏洩検出装置が記載されており、当該脱気装置では、ガス透過性膜を用いて形成された流通路に試料液を通過させることにより、ＣＯ２を含む試料液中の溶存ガスが除去されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１１４０６号公報
【特許文献２】特開平１１−３０５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、復水系から試料液として採取された循環水から二酸化炭素を含む溶存気体を脱気する脱気効率を向上し、もって海水等の漏洩検出の精度をより一層向上させることができる漏洩検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、冷却水を導通する冷却管により水蒸気を液化して循環水にする復水器を有する発電プラントの復水系に設けられ、復水系から採取された試料液に溶存している二酸化炭素を脱気する脱気装置と、脱気された試料液の導電率を測定する導電率計とを備える漏洩検出装置であって、脱気装置が、中空糸膜で構成され、試料液を流通させる流通路、流通路を収容する脱気槽、脱気槽内部を減圧する真空ポンプ、及び、流量を制御しながら気体を脱気槽内部に流入させるリーク機構を有する、漏洩検出装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、リーク機構から脱気槽内部に気体を流入させることにより、中空糸膜の外側表面近傍における二酸化炭素等の溶存ガス濃度が格段に低減されるため、復水系から試料液として採取された循環水から二酸化炭素を含む溶存気体を脱気する脱気効率を向上することができる。これにより、試料液の導電率測定に及ぼすＣＯ２由来の成分の影響を更に低減できるため、海水等の漏洩の誤検出を抑制して、海水等の漏洩検出の精度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る漏洩検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る漏洩検出装置における脱気槽の使用状態の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る漏洩検出装置の他の例を示す概略構成図である。
【図４】従来の漏洩検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】従来の漏洩検出装置における脱気槽の使用状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る漏洩検出装置１０の一例を示す概略構成図である。
【００１４】
図１に示すように、漏洩検出装置１０は、発電プラントにおける復水系に設けられている。復水系は、復水器１２と、復水ポンプ１４と、復水器１２及び復水ポンプ１４を接続する配管１６と、復水ポンプ１４の出口に接続する配管１８とを備える。
【００１５】
図１に示す復水器１２は、給水発電タービンから排出された水蒸気が送り込まれる蒸気凝結器２０と、蒸気凝結器２０の内部に配置され、冷却水を導通して冷却により水蒸気を液化する冷却管２２と、蒸気凝結器２０により復水した循環水を貯留する貯留槽２４とを備える。復水系に用いられる冷却水としては、例えば海水、河川水および湖沼水等が挙げられる。
【００１６】
漏洩検出装置１０は、発電プラントの復水系に設けられ、復水系に含まれる循環水の一部が試料液として採取されて、試料液ライン２６を通じて漏洩検出装置１０へと送られる。復水系において試料液を採取する位置は特に制限されず、例えば、図１に示すように、試料液ライン２６が貯留槽２４に接続されて、貯留槽２４に貯留されている循環水を試料液として採取してもよい。或いは、図１において破線で示すように、試料液ライン２６が復水ポンプ１４の出口に接続する配管１８に接続されて、配管１８を流れる循環水を試料液として採取してもよい。試料液は、貯留槽２４と復水ポンプ１４との間の配管１６等から循環水を採取してもよいし、また、タービンから排出された蒸気を採取し、これを減圧及び冷却して試料液として用いてもよい。
【００１７】
本実施形態に係る漏洩検出装置１０は、試料液に溶存している二酸化炭素（ＣＯ２）を脱気する脱気装置３０と、脱気された試料液の導電率を測定する導電率計２８とを備える。漏洩検出装置１０において、復水系で採取され、試料液ライン２６を流れる試料液は、ポンプ（図示しない）等により、脱気装置３０の流通路３２を通り、導電率計２８へと送られる。
【００１８】
ここで、従来の脱気装置７２を有する漏洩検出装置７０の一例の概略構成図を図４に示す。図４に示す脱気装置７２は、中空糸膜で構成され、試料液を流通させる流通路３２と、流通路３２を収容する脱気槽７４と、脱気槽７４内部を減圧する真空ポンプ３６とを有する。
【００１９】
図５に、従来の漏洩検出装置７０における脱気槽７４の使用状態の一例を示す。図５に示すように、脱気槽７４の内部における流通路３２以外の空間は、脱気槽７４に接続している真空ポンプ３６によって減圧される。すると、中空糸膜の内外で圧力差が生じ、試料液中のＣＯ２を含む溶存ガスが、中空糸膜を通って中空糸膜の外側（減圧側）へと移動する。中空糸膜の外側へ移動した溶存ガスは、やがて排気口４６を通って真空ポンプ３６へと向かう。これにより、試料液が流通路３２を流通する間、試料液中に存在する溶存ガスが脱気される。
【００２０】
流通路３２を流通する試料液の脱気は、中空糸膜の内外での圧力差が原動力となって行われる。そのため、従来の脱気槽７４では、真空ポンプ３６に接続する排気口４６以外に気体が流出入する通気口を設けず、脱気槽７４内部の真空度を上げることにより、脱気効率が向上すると考えられていた。
【００２１】
しかしながら、真空ポンプ３６に接続する排気口４６以外に通気口を有さない脱気槽７４を有する脱気装置７２を用いて脱気を行う場合、脱気効率が低下することがあり、これは特に試料液中のＣＯ２濃度が高いときに起こりやすい。このような脱気効率の低下の原因として、次の理由が考えられる。
【００２２】
真空ポンプ３６の作動により脱気槽７４内部の真空度が高くなると、脱気槽７４内部では中空糸膜の内側から外側に移動したＣＯ２および水蒸気の気流が発生する。しかし、気流を構成するＣＯ２および水蒸気の絶対量が少ないことから当該気流の移動速度は非常に遅く、中空糸膜の外部へと移動した溶存ガスは、排気口４６に向かって速やかに移動せず、中空糸膜の外側表面近傍に多く留まる。すると、中空糸膜の外側表面近傍におけるＣＯ２の濃度が上昇し、中空糸膜の内外でのＣＯ２の濃度差（分圧の差）が小さくなる。これにより、ＣＯ２の中空糸膜の外側への移動速度が低下し、脱気効率が低下すると考えられる。
【００２３】
本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、漏洩検出装置１０に用いる脱気装置３０において、真空ポンプ３６により脱気槽３４内部の気体を排出する機構に加えて、脱気槽３４内部に気体を流入（リーク）させるリーク機構３８を設けることによって、ＣＯ２を含む溶存ガスの脱気効率を向上できることを見出した。
【００２４】
本実施形態に係る脱気装置３０は、中空糸膜で構成され、試料液を流通させる流通路３２、流通路３２を収容する脱気槽３４、脱気槽３４内部を減圧する真空ポンプ３６、及び、脱気槽３４内部に気体を流入させるリーク機構３８を有する。なお、本明細書において、気体の挙動に関して「脱気槽内部」等と記載した場合、脱気槽の内部の空間のうち、流通路３２が占める空間を除いた部分であることを意味する。
【００２５】
図２に、本実施形態に係る漏洩検出装置１０における脱気槽３４の使用状態の一例を示す。図２に示すように、リーク機構３８から脱気槽３４に気体を流入させることにより、リーク機構３８に接続する気体取入口４８から真空ポンプ３６に接続する排気口４６へと流れる気流が、脱気槽３４の内部に起こる。すると、中空糸膜を通って気化した溶存ガスは、当該気流に乗って中空糸膜の外側表面近傍から速やかに排除される。よって、気体の流入により脱気槽３４内部の真空度が相対的に低下したとしても、中空糸膜の外側表面近傍における溶存ガス濃度が格段に低減されるため、結果として溶存ガスの中空糸膜の内部から外部への移動量が向上し、脱気効率の向上が可能になると考えられる。
【００２６】
本実施形態に係る脱気装置３０について、図１及び図３を参照しながら、より詳細に説明する。なお、図３は、本実施形態に係る漏洩検出装置１０の他の例を示す概略構成図である。
【００２７】
流通路３２は、中空糸膜によって構成されている。中空糸膜は、試料液中の溶存ガス成分を分離できるろ過膜で形成されており、両端に開口部を有している。中空糸膜の一方の開口端は、復水系から採取された試料液が脱気槽３４を貫通して導入される導入管４２と接続され、他方の開口端は、脱気された試料液を導電率計２８に送出する排出管４４と接続されている。試料液が流通路３２を構成する中空糸膜を流通する間に、上述の通り、試料液中のＣＯ２、Ｎ２、Ｏ２等の溶存ガスが脱気される。
【００２８】
流通路３２を構成する中空糸膜は、試料液中の溶存ガス成分を分離できるろ過膜で形成され、且つ、両端に開口部を有するものであれば、特に制限なく公知の中空糸膜を用いることができる。中空糸膜は、例えば、１０００Å以下の細孔を有するろ過膜を用いて形成されたものでよい。中空糸膜を形成する材料としては、例えば、酢酸セルロース系樹脂、ポリスルホン−シリコーン系樹脂、ポリエーテル−イミド系樹脂、シリコーン−ポリカーボネート系樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２９】
流通路３２を収容する脱気槽３４は、真空ポンプ３６に接続している排気口４６と、リーク機構３８に接続している気体取入口４８とを有する。リーク機構３８を通過した気体は、気体取入口４８から脱気槽３４に流入し、中空糸膜を通過した試料液の溶存ガスとともに、排気口４６から排出される。脱気槽３４における気体取入口４８及び排気口４６の位置は特に制限されないが、気体取入口４８から排気口４６へと流れる気流が中空糸膜の外側表面近傍を流れるように、流通路３２を挟んで対向する位置に、気体取入口４８及び排気口４６を配置することが好ましい。
【００３０】
本実施形態に係る脱気装置３０では、リーク機構３８により脱気槽３４内部に気体が流入されるため、リーク機構３８を有さない従来の脱気装置７２に比して、脱気槽３４内部の真空度は相対的に低下することになるが、真空ポンプの排気量が気体の流入量と比較して多ければ真空度の低下はあまり起きない。真空度が低いと脱気効率が低下すると考えられるため、本実施形態に係る脱気装置３０においては、高い真空度が維持されることが好ましく、例えば、脱気槽３４内部の気圧を１５ｋＰａ以下とすることが好ましく、１１ｋＰａ以下とすることがより好ましい。脱気槽３４内部の気圧の下限は、特に制限されない。脱気槽３４内部の気圧は、脱気槽３４に公知の圧力計（図示しない）を設けることによって測定すればよい。
【００３１】
脱気槽３４としては、真空ポンプ３６による減圧に耐え得る耐圧容器等が用いられる。脱気槽３４の内容量は、使用する流通路３２のサイズ及び標的とする脱気性能等に基づいて適宜選択すればよく、例えば、０．５Ｌ以上５Ｌ以下とすればよい。
【００３２】
脱気装置３０において、真空ポンプ３６を作動することにより、脱気槽３４内部の気体が排気口４６から排出され、脱気槽３４内部が減圧される。本実施形態に係る脱気装置３０に用いられる真空ポンプ３６は、脱気するための真空度を達成できるポンプであれば特に限定されず、ドライポンプ、ダイアフラム式ポンプ、油回転式ポンプ、水流式ポンプ等が挙げられる。また、複数の真空ポンプ３６を組み合わせて用いてもよい。大気圧において作動できること、高い真空度が得られること、及び、作動液の混入が無いこと等から、真空ポンプ３６としてドライポンプを使用することが好ましい。
【００３３】
ところで、中空糸膜で構成される流通路３２において試料液を脱気すると、試料液の溶存ガスとともに、試料液の主成分である水が中空糸膜の外部に移動して、水蒸気が発生する。この水蒸気が凝結して、真空ポンプ３６の機器に水滴が付着すると、ポンプ性能が低下し、場合によっては機器を損傷するおそれがある。
【００３４】
上記の観点から、図３に示す脱気装置３０では、脱気槽３４と真空ポンプ３６との間の排気ラインに水蒸気及び凝縮水を捕集するトラップ５０が設けられる。真空ポンプ３６がドライポンプである場合、凝縮水によるドライポンプの能力低下を抑制するため、トラップ５０の設置は好ましい。脱気装置３０に設けられるトラップ５０としては、例えば、真空系に用いられるフロート式トラップ等であって、捕集した凝縮水の量が所定量を超えた場合に真空ポンプ３６を停止する保護機構が設けられているものが用いられる。
【００３５】
図３に示す脱気装置３０では、トラップ５０に加熱装置５２が設けられている。加熱装置５２は、トラップ５０により捕集され、タンク等に貯蔵された凝縮水を再度水蒸気に変換するのに十分な熱を凝縮水に供給するように、トラップ５０に設けられる。このような加熱装置５２を設け、凝縮水から変換した水蒸気を真空ポンプ３６により排出することにより、トラップ５０に設けた真空ポンプ３６の保護機構を動作させず、脱気装置３０の連続運転を図ることができる。加熱装置５２は、ヒーター、加熱ジャケット等の公知の加熱手段であればよい。また、加熱装置５２による凝縮水の加熱は、連続的であっても間欠的であってもよい。また、トラップ５０のタンク等に設けた水位計で検知した水位が所定値を超えたときに凝縮水の加熱を行うように、加熱装置５２が構成されていてもよい。
【００３６】
本実施形態に係る脱気装置３０は、流量を制御しながら気体を脱気槽３４内部に流入させるリーク機構３８を備える。リーク機構３８は、脱気槽３４の内部に気体を流入させることができ、なお且つ、安定して気体（流入気体）を流入できる構造を有する機器であれば特に限定されない。リーク機構３８の具体例としては、例えば、ニードル弁、グローブ弁、仕切弁（ゲート弁）、ボール弁、または焼結金属、焼結セラミック等が挙げられる。リーク機構３８は、流量調整が容易で微量の気体を流すことができることから、ニードル弁がより好ましいが、微量の気体を流すことができるものあればこれらに限定されない。
【００３７】
リーク機構３８を用いて脱気槽３４に流入させる気体は、脱気装置３０における中空糸膜及び真空ポンプ３６等の機器を損傷するものでない限り、特に制限されず、例えば、空気、ＣＯ２を除去した空気、窒素等の不活性ガス等が挙げられる。空気は、環境によって４００ｐｐｍ〜８００ｐｐｍ程度のＣＯ２を含むため、ＣＯ２濃度の低い試料液からＣＯ２を脱気する場合、ＣＯ２を除去した空気又は不活性ガスを脱気槽３４に流入させることが好ましい。
【００３８】
脱気装置３０において、気体を流すラインのリーク機構３８よりも上流側にＣＯ２除去装置を設けることにより、ＣＯ２を除去した空気を脱気槽３４内部に流入させてもよい。ＣＯ２除去装置としては、ＣＯ２吸収剤を収容するＣＯ２除去フィルター、及び、ＣＯ２を選択的に分離できる分離膜等の公知のＣＯ２除去装置を用いればよい。ＣＯ２吸収剤としては、例えば、カルシウム、ナトリウム及びリチウム等の水酸化物又は酸化物等のＣＯ２との反応性を有する化合物を多孔性セラミックス等に組み込んでなるＣＯ２吸収剤、並びに、活性炭及びゼオライト等のＣＯ２吸着材が挙げられる。より具体的な例としては、水酸化カルシウムを主成分とするソーダライムをセラミックに含有させ、焼結してなるＣＯ２除去フィルター等が挙げられる。これらのＣＯ２除去装置に空気を通過させることで、ＣＯ２濃度が低減された空気を脱気槽３４に流入させることができる。また、リーク機構３８よりも上流側に不活性ガスを収容するガスボンベを設けることにより、不活性ガスを脱気槽３４に流入させることができる。
【００３９】
リーク機構３８により脱気槽３４内部に流入させる流入気体の流量は、試料液中のＣＯ２濃度、脱気槽３４内部の気圧、脱気槽３４の内容量、及び、真空ポンプ３６の性能等に基づいて、適宜選択すればよい。流入気体の流量は、リーク機構３８よりも脱気槽３４側（減圧側）において、脱気槽３４の内容量１Ｌ当たり５Ｌ／分以下が好ましく、２Ｌ／分以下がより好ましい。流入気体の流量が上記範囲を超えると、脱気槽３４内部の気圧が上昇（真空度が低下）して、脱気効率が低下するためである。
【００４０】
本実施形態に係る脱気装置３０によれば、リーク機構３８により脱気槽３４に流入させる気体の流量が少量であっても、試料液から移動した溶存ガスが中空糸膜の外側表面近傍から排除されるため、脱気槽３４内部の真空度を高く維持しながら、脱気効率の向上を図ることが可能となる。従って、本実施形態に係る脱気装置３０は、脱気槽３４内部の真空度を高く維持することで、試料液におけるＣＯ２の残存濃度を極力低下させることが好ましいプラント復水系の漏洩検出装置１０において、特に有用である。
【００４１】
脱気槽３４に流入する気体の流量は、リーク機構３８と脱気槽３４との間に流量計を設けることにより測定してもよい。当該流量計としては、例えば、気体の体積を測定する体積流量計、気体の質量を測定するマスフローメーター等が挙げられる。また、リーク機構３８が流量計の機能を有していてもよい。流量計の機能を有するリーク機構３８としては、例えばマスフローコントローラー等が挙げられる。
【００４２】
本実施形態に係る脱気装置３０は、試料液を加熱する試料液加熱装置を、脱気槽３４よりも上流側（復水系側）に設けていてもよい。ＣＯ２の水への溶解度は水温が高いほど低くなるため、脱気装置３０による脱気の直前に試料液加熱装置により試料液を加熱することにより、試料液からのＣＯ２の脱気効率を向上させることができる。その一方、水温が高すぎると試料液の水からの水蒸気の生成量が増加する。上記の観点から、試料液加熱装置を用いる場合、脱気装置３０に送出される試料液の温度が２０℃以上４０℃以下になるように加熱することが好ましい。
【００４３】
本実施形態に係る漏洩検出装置１０に用いられる導電率計２８としては、試料液の導電率を測定できるものである限り、公知の導電率測定装置がいずれも使用できる。本実施形態に係る漏洩検出装置１０は、試料液の導電率をモニタリングして、塩化物イオン又はナトリウムイオン等の海水等に含まれるイオンに基づく導電率の上昇を検知することにより、海水等の漏洩を検出する機能を有する。
【００４４】
本実施形態に係る漏洩検出装置１０は、導電率計２８よりも上流側（復水系側）に本実施形態に係る脱気装置３０を備えることにより、脱気装置３０における試料液からのＣＯ２の脱気効率が向上し、導電率計２８を用いる塩化物イオンに基づく導電率測定に影響し得るＣＯ２、炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）及び炭酸イオン（ＣＯ３２−）の濃度が低下するため、海水等の漏洩検出の精度をより一層向上させることができる。
【００４５】
本実施形態に係る漏洩検出装置１０は、図３に示すように、陽イオン交換装置６０を備えることが好ましい。陽イオン交換装置６０においては、試料液中のナトリウムイオン及びカルシウムイオン等の陽イオン（カチオン）が、水素イオンと交換されて除去される。
【００４６】
陽イオン交換装置６０を備える漏洩検出装置１０では、海水等の漏洩検出に際して、導電率計２８は塩化物イオン等の陰イオンを測定する。陽イオン交換装置６０により陽イオンが水素イオンと交換されると、水素イオンはナトリウムイオンやカルシウムイオンと比較して極限モル伝導率が大きいため、導電率計２８での塩化物イオン等の検出感度、即ち、海水等の漏洩検出感度を増幅することができる。また、陽イオン交換樹脂を備える漏洩検出装置１０では、試料液に注入されたアンモニアやヒドラジン等の防食用薬剤に由来する陽イオンが除去されて、これら防食用薬剤による誤検出を抑制することができる。
【００４７】
本実施形態に係る漏洩検出装置１０において、陽イオン交換装置６０は、図３に示すように、脱気装置３０よりも上流側（復水系側）に備えることが好ましい。循環水に溶解したＣＯ２の一部は、循環水中でＨＣＯ３−及びＣＯ３２−に電離して平衡状態になるところ、試料液を陽イオン交換装置６０に通過させてそのｐＨを低下させると、ＨＣＯ３−及びＣＯ３２−の濃度が低下し、ＣＯ２の濃度が高い新たな平衡状態となる。続いて、陽イオン交換装置６０を通過した試料液を脱気装置３０に通過させることで、ＣＯ２がより高濃度である試料液について脱気が行われるため、試料液に溶解したＣＯ２をより効率的に除去することができる。
【００４８】
本実施形態に係る漏洩検出装置１０に用いられる陽イオン交換装置６０は、試料液中の陽イオンを水素イオンと交換する機能を有する限り、特に限定されず、例えば、公知のカチオン交換樹脂、及び、カチオン交換膜を有する電気式カチオン交換装置等であればよい。
【００４９】
本実施形態に係る漏洩検出装置１０において、脱気装置３０を通過する試料液の流量は、脱気効率及び試料液の処理量の観点から適宜選択すればよく、例えば、５０ｍＬ／分以上１Ｌ／分以下の範囲とすればよい。脱気装置３０を通過する試料液の流量が多すぎると、流通路３２を通過する際の試料液と中空糸膜との接触時間が短くなり、本実施形態に係る実施形態の脱気装置３０における脱気効率の向上効果が十分得られない。一方、脱気装置３０を通過する試料液の流量が少なすぎると、導電率計２８を用いた試料液の導電率測定に支障が出るおそれがある。
【００５０】
本実施形態に係る漏洩検出装置１０は、導電率計２８を用いた試料液の導電率の測定結果に基づいて海水等の漏洩の有無を判定する。本実施形態に係る漏洩検出装置１０は、例えば、導電率計２８から測定された導電率に基づく信号を受信して、予め設定された閾値と比較すること等により海水等の漏洩の有無を判定する、判定手段を有してもよい。判定手段は、例えば、プロセッサや電子回路等のハードウェア資源、コンピュータ等によって実現してもよく、必要に応じてメモリ等のデバイスを利用してもよい。海水等の漏洩の有無を判定する基準となる導電率の閾値は、発電プラントの構造及び機器等に応じて適宜定めればよく、例えば、０．０６μｓ／ｃｍ〜１．０μｓ／ｃｍ程度とすればよい。
【００５１】
本実施形態に係る漏洩検出装置１０は、試料液の導電率の測定結果に基づいて海水等の漏洩を検出した場合に、例えば、表示手段への表示又は管理者等への通知等によって、海水等の漏洩が検出された旨の報告を行うか、或いは、復水系を構成する機器を制御して、循環水への海水等の混入を抑制する措置を行う。このような検出報告及び機器の制御は、判定手段によって行われてもよいし、海水等の漏洩が検出されたことを示す信号を判定手段から受信した他の制御手段によって行われてもよい。
【００５２】
本実施形態に係る漏洩検出装置１０においては、脱気装置３０において、復水系から試料液として採取された循環水からＣＯ２を含む溶存気体を脱気する脱気効率を向上できる。これにより、海水等の漏洩の有無を検出する際に、試料液の導電率測定、特に塩化物イオンに基づく導電率測定に及ぼすＨＣＯ３−及びＣＯ３２−等のＣＯ２由来の成分の影響を更に低減できるため、プラントの停止及び補給水の供給に起因する海水等の漏洩の誤検出を抑制して、海水等の漏洩検出の精度をより一層向上させることができる。
【実施例】
【００５３】
本実施形態に係る漏洩検出装置１０を用いて、試料液の脱気処理及び導電率の測定を行うことにより、脱気装置３０による試料液の脱気効率の評価を行った。
【００５４】
試料液として、純水にＣＯ２を添加した試料液を用いた。ＣＯ２を添加する前の精製水の導電率は０．０６μＳ／ｃｍであり、ＣＯ２を添加した試料液の導電率は４．５μＳ／ｃｍであった。
【００５５】
脱気装置３０における二酸化炭素（ＣＯ２）の脱気効率Ｄ（％）を、上記で得られた試料液の導電率に基づき、下記の式で求めた。下記の式において、Ｓ０はＣＯ２添加前の精製水の導電率（０．０６μＳ／ｃｍ）であり、Ｓ１はＣＯ２添加後の試料液の導電率（４．５μＳ／ｃｍ）であり、Ｓ２は、実施例１の漏洩検出装置１０を用いて測定された試料液の導電率である。
Ｄ＝｛（Ｓ１−Ｓ２）／（Ｓ１−Ｓ０）｝＊１００
【００５６】
［実施例１］
実施形態に係る漏洩検出装置１０として、図３に示す漏洩検出装置１０を用いた。リーク機構３８としては、ニードル弁付き流量計を用いた。リーク機構３８の上流側に、ソーダライムを含有するセラミックの焼結により得られるＣＯ２除去フィルターを設けることにより、ＣＯ２を除去した空気を脱気槽３４に流入させた。
【００５７】
陽イオン交換装置６０として、カチオン交換器（日機装株式会社製、製品名２３００型）を用いた。脱気装置３０の上流側に設けたヒーターにより、脱気装置３０に導入される試料液の液温が３０℃になるように設定した。流通路３２としては、日機装株式会社製の脱気膜を使用した。流通路３２を流れる試料液の流量は２５０ｍＬ／分であった。脱気槽３４の内容量は約１Ｌであった。
【００５８】
真空ポンプ３６として、ドライポンプを作動させて、脱気槽３４の減圧を行った。脱気槽３４と真空ポンプ３６との間の排気ラインには、水蒸気及び凝縮水を捕集するトラップ５０を設けた。リーク機構３８を制御して、脱気槽３４に流入するＣＯ２除去空気の流量を１Ｌ／分に設定したところ、脱気槽３４内部の気圧は１１ｋＰａであった。
【００５９】
上記の漏洩検出装置１０を用いて、上記の条件で、試料液の脱気処理及び導電率の測定を行った結果、試料液の導電率は０．７３μＳ／ｃｍであり、実施例１における脱気効率Ｄは８５％であった。
【００６０】
［実施例２］
試料液の脱気処理において、リーク機構３８を制御して、脱気槽３４に流入するＣＯ２除去空気の流量を２００ｍＬ／分に設定したこと以外は、実施例１と同様にして、試料液の脱気処理及び導電率の測定を行った。このとき、脱気槽３４内部の気圧は１１ｋＰａであった。その結果、試料液の導電率は１．７３μＳ／ｃｍであり、実施例２における脱気効率Ｄは６２％であった。
【００６１】
［比較例１］
試料液の脱気処理において、リーク機構３８を制御して、脱気槽３４に流入するＣＯ２除去空気の流量を０ｍＬ／分に設定したこと以外は、実施例１と同様にして、試料液の脱気処理及び導電率の測定を行った。このとき、脱気槽３４内部の気圧は１１ｋＰａであった。その結果、試料液の導電率は４．４μＳ／ｃｍであり、比較例１における脱気効率Ｄは２％であった。
【００６２】
表１に、各実施例及び比較例における導電率の測定結果及びＣＯ２脱気効率の結果等を示す。
【表１】
2018091815.tif 000003
【００６３】
実施例及び比較例から明らかな通り、本実施形態に係る漏洩検出装置１０では、リーク機構３８によって流量を制御しながら気体を脱気槽３０内部に流入させることにより、試料液からＣＯ２を脱気する脱気効率が向上した。
【符号の説明】
【００６４】
１０，７０  漏洩検出装置、１２  復水器、１４  復水ポンプ、１６，１８  配管、２０  蒸気凝結器、２２  冷却管、２４  貯留槽、２６  試料液ライン、２８  導電率計、３０，７２  脱気装置、３２  流通路、３４，７４  脱気槽、３６  真空ポンプ、３８  リーク機構、４２  導入管、４４  排出管、４６  排気口、４８  気体取入口、５０  トラップ、５２  加熱装置、６０  陽イオン交換装置。
【図１】
2018091815.tif 000004
【図２】
2018091815.tif 000005
【図３】
2018091815.tif 000006
【図４】
2018091815.tif 000007
【図５】
2018091815.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月2日(2017.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を導通する冷却管により水蒸気を液化して循環水にする復水器を有する発電プラントの復水系に設けられ、
前記復水系から採取された試料液に溶存している二酸化炭素を脱気する脱気装置と、脱気された試料液の導電率を測定する導電率計とを備える、漏洩検出装置であって、
前記脱気装置が、中空糸膜で構成され、試料液を流通させる流通路、前記流通路を収容する脱気槽、前記脱気槽の内部を減圧する真空ポンプ、及び、流量を制御しながら二酸化炭素を除去した空気又は不活性ガスを前記脱気槽の内部に流入させるリーク機構を有する、漏洩検出装置。
【請求項２】
前記脱気槽の内部の気圧が１５ｋＰａ以下に設定されている、請求項１に記載の漏洩検出装置。
【請求項３】
前記リーク機構が前記脱気槽の内部に流入させる前記気体の流量が前記脱気槽の内容量１Ｌ当たり５Ｌ／分以下である、請求項１又は２に記載の漏洩検出装置。
【請求項４】
前記試料液から陽イオンを除去する陽イオン交換装置を前記脱気装置に対して上流側に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の漏洩検出装置。
【請求項５】
冷却水を導通する冷却管により水蒸気を液化して循環水にする復水器を有する発電プラントの復水系に設けられ、
前記復水系から採取された試料液に溶存している二酸化炭素を脱気する脱気装置と、脱気された試料液の導電率を測定する導電率計とを備える、漏洩検出装置であって、
前記脱気装置が、中空糸膜で構成され、試料液を流通させる流通路、前記流通路を収容する脱気槽、前記脱気槽の内部を減圧する真空ポンプ、及び、流量を制御しながら気体を前記脱気槽の内部に流入させるリーク機構を有し、
前記脱気装置が、前記脱気槽と前記真空ポンプとの間の排気ラインに設けられ、凝縮水を捕集するトラップと、前記トラップに設けられ、捕集した凝縮水を加熱する加熱装置とを更に有する、漏洩検出装置。