(57)【要約】【課題】イオン交換効率の向上、使用樹脂の削減、純水装置の縮小化が可能とする。【解決手段】イオン交換装置１へ水を送るポンプ２、イオン交換装置から排出された水の一部を薬品タンク３へ送るポンプ４、ポンプ４によって送られた水に薬品を供与しイオン交換装置へ与える薬品タンク３、ポンプ２から排出された水又はポンプ４から排出された水又はポンプ２及びポンプ４からそれぞれ排出された水に対して、所定範囲内の温度を維持するように加温処理を行う熱源５を含む加温手段を備える。【選択図】図１
2011218311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換装置へ水を供給するためのポンプと、
前記ポンプから排出され、前記イオン交換装置へ供給される水の温度を所定範囲内に維持するように加温処理を行う加温手段と、
を備えることを特徴とするイオン交換装置の水供給装置。
【請求項２】
前記ポンプと前記イオン交換装置との間に前記ポンプから供給される水に薬品を供与する薬品タンクが設けられるとともに、
前記ポンプは、前記イオン交換装置から排出されたイオン交換水の一部を、前記薬品タンクを介して前記イオン交換装置に供給するように構成され、かつ、
前記加温手段は、前記ポンプと前記薬品タンクの間の水に前記加温処理を行う
ことを特徴とする請求項１記載のイオン交換装置の水供給装置。
【請求項３】
前記加温手段は、
前記ポンプから排出され、前記イオン交換装置へ供給される水の温度を検出する温度検出装置と、
前記ポンプから排出された水より温度が高い高温水を供給し前記ポンプから排出された水に加える高温水供給手段と、
前記高温水供給手段に設けられ、前記温度検出装置が検出した温度に基づいて前記ポンプから排出された水に加えられる前記高温水の流量を調整する調節弁と、
を備えることを特徴とする請求項１または２記載のイオン交換装置の水供給装置。
【請求項４】
前記加温手段は、
前記ポンプから排出された水の温度を検出する温度検出装置と、
前記ポンプから排出された水より温度が高い高温水を供給する高温水供給手段と、
前記高温水供給手段から前記高温水が供給され、前記ポンプから排出された水との間で熱交換処理を行う熱交換器と、
前記温度検出装置が検出した温度に基づいて前記熱交換器に供給する前記高温水の流量を調節する調節弁と、
を備えることを特徴とする請求項１または２記載のイオン交換装置の水供給装置。
【請求項５】
前記加温手段は、
前記ポンプから排出された水を加温するヒータと、
を備えることを特徴とする請求項１または２記載のイオン交換装置の水供給装置。
【請求項６】
イオン交換装置へ供給する水に対し、所定範囲内の温度を維持するように加温処理を行うことを特徴とするイオン交換装置の水供給方法。
【請求項７】
蒸気を発生させるボイラと、
前記ボイラにより駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンからの排気蒸気を凝縮させる復水器と、
前記復水器で凝縮した蒸気を給水として前記ボイラに供給する給水系統と、
請求項３または４のいずれか記載のイオン交換装置の水供給装置を備え、
前記高温水を、前記給水系統あるいは前記ボイラからの連続的な排水としたこと、
を特徴とする蒸気タービンプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、イオン交換装置に水を供給する水供給装置と水供給方法に係り、特に蒸気タービンプラントに好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電プラント等を含む蒸気発電プラントでは、一般にボイラ、タービンにおいて高い水質、蒸気清浄度が要求される。このため、通常工業用水、一般水道水等を原水として、イオン交換樹脂を用いた純水装置によって高純度の水を製造して発電プラントにおいて使用している。従って、イオン交換樹脂を用いた純水装置は、発電プラントにおいて必須の設備である。
【０００３】
純水装置に用いるイオン交換樹脂は、温度条件によってイオン交換の効率が変化することが知られている。しかしながら、温度とイオンとの関係に言及して純水装置の温度を調節することは従来行われていなかった。従来は、イオン交換装置に加温装置を設けて再生液を加温することにより、再生液の粘度を低く保ちイオン交換樹脂の流動を抑制して再生液の接触確率を維持するものがあった。しかし、系統の温度の調節は行われていなかった。
【０００４】
以下に、従来のイオン交換技術を開示した文献名を記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２６０５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、経費削減や地球環境への配慮が叫ばれる中にあって、システム効率の向上が課題となっている。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑み、イオン交換効率の向上を図ることが可能なイオン交換装置の水供給装置及びこれを備える蒸気発電プラント、並びにイオン交換装置の水供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態の蒸気発電プラントは、イオン交換装置へ水を送るためのポンプと、前記ポンプから排出され、前記イオン交換装置へ供給される水の温度を所定範囲内に維持するように加温処理を行う加温手段とを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１による蒸気発電プラントの主要な部分の構成を示した説明図。
【図２】同蒸気発電プラントにおける純水装置とその周辺の構成を示した説明図。
【図３】本発明の実施の形態２による蒸気発電プラントの主要な部分の構成を示した説明図。
【図４】本発明の実施の形態３による蒸気発電プラントの主要な部分の構成を示した説明図。
【図５】本発明の実施の形態４による蒸気発電プラントの主要な部分の構成を示した説明図。
【図６】本発明の実施の形態５による蒸気発電プラントの主要な部分の構成を示した説明図。
【図７】本発明の実施の形態６による蒸気発電プラントの主要な部分の構成を示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。尚、各実施の形態において同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００１１】
上述したように、イオン交換効率はイオン交換樹脂の水温によって変化する。以下の実施の形態ではこの特性に着目し、イオン交換装置への供給水、あるいは薬品タンクへの再生水の温度をイオン交換効率の高い温度を維持するように制御する構成を備えている。
【００１２】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１によるイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置周辺の主要な構成を示す。
【００１３】
本実施の形態１は純水装置として、イオン交換装置１と、供給水を装置に送り込むポンプ２を含む純水系統と、樹脂再生のための薬品が貯蔵される薬品タンク３と、その薬品をイオン交換装置１に送り込む再生水ポンプ４を含む再生水系統とを備えている。本実施の形態１のイオン交換装置の水供給装置は、ポンプ２を含む純水系統に設けられている。
【００１４】
図２に示したように、純水装置２４は蒸気タービンプラントに適用することが可能である。蒸気タービン装置（蒸気タービンプラント）２１に適用する場合、純水装置２４は、海水を海水タンク２６に貯蔵し、脱塩装置２５にて塩を除去して純水を生成し、蒸気タービン装置２１へ供給する。蒸気タービン装置２１では、図示されていないボイラにて蒸気が発生し、この蒸気がタービンに供給されて当該タービンを駆動し、タービンを駆動し排気された蒸気が復水器２２にて凝縮して復水した後、給水として再びポンプ２３にてボイラへ戻される。
【００１５】
図１に示された純水装置において、本実施の形態１に係るイオン交換装置の水供給装置は、純水系統におけるポンプ２からの吐出側ライン、再生水系統における再生水ポンプ４からの吐出側ラインのうち、ポンプ２からの吐出側ラインを流れる水を、熱源５を用いて加温する加温手段を備える。ここでは、熱源５は、ポンプ２から吐出側される水よりも温度の高い高温水を貯留したタンクであり、加温手段は、熱源５からの高温水をポンプ２からの吐出側ラインの途中部に合流させる高温水供給手段を備える。高温水供給手段は、熱源５であるタンクとポンプ２の吐出側ラインの途中部とを接続する高温水供給配管と、この高温水供給配管の途中に介挿されて供給される高温水の流量を調節する調節弁７を備えている。また、高温水供給手段により高温水が加えられることで加温された水がイオン交換装置１へ供給される供給水ラインには、温度検出装置６が設置されている。調節弁７は、温度検出装置６の検出した温度に基づいて開度が制御されており、温度検出装置６の検出した温度が第一設定温度以下の時に、調節弁７が開いて熱源５からの高温水の流量を増加させて加温を行い、検出した温度値が第二設定温度を超えた時には熱源５からの高温水の合流を停止させて加温を停止する。なお、本実施の形態１においては、調節弁７の開度の制御を温度検出装置６の検出した温度のみに基づくものとしたが、更に、熱源５から供給される高温水の温度、およびポンプ２から排出される水の流量などを調節弁７の開度の制御パラメータとして用いることでより高い精度での温度の調節が可能となる。
【００１６】
熱源５として用いられる高温水は、蒸気タービン装置２１のボイラもしくは復水器２２で凝縮した復水を給水としてボイラに供給する給水系統からの連続的な排水、例えばボイラドラムからの連続ブロー水を貯蔵するボイラブローダウンタンクからの排水、各系統からの温水とするか、あるいは蒸気タービンからの蒸気を用いることができる。特に、蒸気タービン装置２１（蒸気タービンプラント）内に存在する排熱に相当するボイラブローダウンタンクからの排水を用いて加温する場合は、プラント全体の運転効率を妨げるおそれはない。この場合の例を図３として示す。図３において、図１に示した構成と同じ構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００１７】
図３に示したとおり、この例においては、高温水を供給する熱源５は、ボイラドラム９と、ボイラドラム９からの連続ブロー水を貯蔵したボイラブローダウンタンク１０からなる。また、ボイラブローダウンタンク１０からの高温水をポンプ２からの吐出側ラインの途中部に合流させる高温水供給手段のうち調節弁７の上流側には、ボイラブローダウンタンク１０内の高温水を供給する高温水供給ポンプ２３が設けられている。
【００１８】
このように、純水処理前の水よりも総溶解不純物濃度の低いボイラブローダウンタンク１０からの排水を熱源５からの高温水としてポンプ２からの吐出側ラインの途中部に合流させることで、供給水の水質を向上させることもできる。
【００１９】
また、蒸気タービンプラントに本実施の形態１に係るイオン交換水の水供給装置を適用するに際して、ボイラブローダウンタンク１０以外の他の系統からの高温水を用いる場合は、運転効率等を妨げることがないように配慮することが望ましい。
【００２０】
本実施の形態１によれば、簡易な構成により純水の温度調節を行い、イオン交換効率を向上させ樹脂の使用量を削減させ、純水装置の縮小化を図ることが可能である。
【００２１】
なお、本実施の形態１においては、熱源５を用いて加温する加温手段として、高温水をポンプ２から吐出側される水に合流させる構成としたが、これ以外に、ポンプ２から吐出側される水を高温水と熱交換させる熱交換器等により加温する構成、あるいはポンプ２から吐出側される水をヒータにより直接加温する構成など、様々な構成を用いることができる。このうち、熱交換器を用いた例を本発明の実施の形態２として、ヒータを用いた例を本実施の形態３としてそれぞれ以下に示す。
【００２２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２によるイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置周辺の主要な構成を示した図４を参照して説明する。図４において、図１及び図３に示した実施の形態１の構成と同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００２３】
本実施の形態２に係るイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置における加温手段は、ポンプ２の吐出側に熱交換器１１を備える。熱交換器１１には、熱源５であるボイラドラム９からの連続ブロー水を貯蔵したボイラブローダウンタンク１０からの高温水が加熱媒体として供給される。これにより、熱交換器１１において、ポンプ２から吐出された水とボイラブローダウンタンク１０からの高温水が熱交換を行い、加温された水をイオン交換装置１に供給する。なお、熱交換に必要な熱源としては、図示されていないボイラブローダウンタンクからの排水、あるいは各系統からの温水や蒸気等を用いることができる。
【００２４】
また、本実施の形態２において加温手段は、熱交換器１１に熱源５からの高温水を供給する高温水供給手段を備える。高温水供給手段は、熱源５であるタンクから熱交換器１１へ高温水を供給する高温水供給配管と、熱交換器１１にて熱交換を行なった高温水を再びボイラブローダウンタンク１０に戻す高温水戻り配管とを備える。高温水供給配管の途中には、図示しないが高温水供給ポンプが介挿されるとともに、高温水供給ポンプの下流の高温水供給配管には供給される高温水の流量を調節する調節弁７を備えている。また、熱交換器１１により加温された水がイオン交換装置１へ供給される供給水ラインには、温度検出装置６が設置されている。
【００２５】
調節弁７は、温度検出装置６の検出した温度に基づいて開度が制御されており、温度検出装置６の検出した温度が第一設定温度以下の時に、調節弁７が開いてボイラブローダウンタンク１０からの供給される高温水の流量を増加させて加温を行い、検出した温度値が第二設定温度を超えた時には熱源５からの高温水の合流を停止させて加温を停止する。なお、本実施の形態２においては、調節弁７の開度の制御を温度検出装置６の検出した温度のみに基づくものとしたが、更に、ボイラブローダウンタンク１０から供給される高温水の温度、およびポンプ２から排出される水の流量などを調節弁７の開度の制御パラメータとして用いることでより高い精度での温度の調節が可能となる。
【００２６】
また、本実施の形態２においては、熱交換器１１にて熱交換を行なった高温水を再びボイラブローダウンタンク１０に戻すように高温水戻り配管を接続しているが、これに限らず高温水戻り配管を蒸気タービン設備の別の系統に接続して排水する構成とすることも可能である。このような構成とする場合、特にボイラブローダウンタンク１０の容量が小さい場合に、熱交換を終えた高温水戻り配管からの高温水によりボイラブローダウンタンク１０内の高温水の温度が低下することを防止できる。
【００２７】
本実施の形態２によれば、本実施の形態１と同様に熱交換器１１により温度調節を行った水をイオン交換装置１に供給することにより、イオン交換効率が向上し樹脂の使用量を削減し純水装置を縮小化することができる。
【００２８】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３によるイオン交換装置の水供給装置を含む装置周辺の主要な構成を示した図５を用いて説明する。図５において、図１、図３及び図４に示した構成と同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００２９】
本実施の形態３に係るイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置における加温手段は、ポンプ２の吐出側にヒータ１２を備える。これにより、ポンプ２から吐出された水を直接加温した後、イオン交換装置１へ供給する。
【００３０】
本実施の形態４によれば、ヒータ１２を用いて温度調節を行った水をイオン交換装置１に供給することにより、イオン交換効率が向上し樹脂の使用量を削減することが可能である。本実施の形態４では、ヒータ１２を追加することにより初期費用がわずかに追加される。しかし、その結果イオン交換樹脂量を少なくすることで純水装置の縮小化が可能となり、システム全体としてコスト低減が可能となる。
【００３１】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４によるイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置周辺の主要な構成を示した図６を用いて説明する。図６において、図１、図３乃至図５に示した構成と同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００３２】
実施の形態１乃至実施の形態３は、ポンプ２によりイオン交換装置１に供給される水を加温する加温手段を設けた構成であったのに対し、本実施の形態４では、再生ラインにおける再生ポンプ４の吐出側に加温手段を設けた構成とした点が異なっている。特に、本実施の形態４においては、加温手段として熱交換器１３を備え、この熱交換器１３によって再生水ポンプ４からイオン交換装置１へ供給される水（再生水）のうち、薬品タンク３の上流側の水を加温する構成としている。
【００３３】
すなわち、本実施の形態４においては、再生ポンプ４の吐出側に設けた熱交換器１３により熱交換が行われ、加温された水が薬品タンク３に供給される。熱交換器１３での加熱媒体としては、実施の形態１にて図３を用いて例示したものと同様にボイラブローダウンタンク１０からの高温水を用いるものや、あるいは蒸気タービン装置２１の各系統からの温水や蒸気を用いてもよい。またボイラブローダウンタンク１０から熱交換器１３に至る高温水供給配管には図示しないポンプ及び調節弁７が設けられ、再生ラインの熱交換器１３の吐出側には、加温された水の温度を検出するため温度検出装置６が設けられている。このような構成により、温度検出装置６により検出された温度値に基づいて調節弁７が制御されて、熱交換器１３における加温が制御される。なお、本実施の形態４においては、調節弁７の開度の制御を温度検出装置６の検出した温度のみに基づくものとしたが、更に、ボイラブローダウンタンク１０から供給される高温水の温度、およびポンプ２から排出される水の流量などを調節弁７の開度の制御パラメータとして用いることでより高い精度での温度の調節が可能となる。
【００３４】
本実施の形態４によれば、再生ラインにおいて温度調節を行うことでイオン交換装置１におけるイオン再生効率が向上し、薬品使用量を削減し純水装置を縮小することが可能である。例えば、気温が１０℃である場合、イオン交換装置への供給水を３５℃まで加温することにより、約１０％の樹脂の使用量を削減することができる。
【００３５】
また、供給水を加温する熱源として、ボイラブローダウンタンクからの排水を再利用する場合には、純水装置のみならず蒸気発電プラント全体の効率を向上させることが可能である。（実施の形態６）
本発明の実施の形態５によるイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置周辺の主要な構成を示した図７を用いて説明する。図７において、図１、図３乃至図６に示した構成と同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００３６】
本実施の形態５も、実施の形態４と同様に再生ラインにおける再生ポンプ４の吐出側に加温手段を設けた構成としたものであるが、本実施の形態５では、加温手段として、再生ラインにおける再生ポンプ４の吐出側にヒータ１４を設け構成としている。
【００３７】
このように、再生ポンプ４から吐出された水をヒータ１４で加温し、薬品タンク３に供給することで、本実施の形態５によればイオンの再生効率が向上し薬品使用量を削減し純水装置を縮小化することが可能である。
【００３８】
本実施の形態５では、加温手段としてヒータ１４を追加することにより初期費用がわずかに上昇する。しかし、薬品使用量を減少させ維持費の削減が可能であるため、システム全体としてのコストを低減することができる。
【００３９】
以上説明したように、上記実施の形態１〜６ではイオン交換樹脂の水温によって交換効率が変わるという特性に基づいて、イオン交換装置への供給水あるいは薬品タンクへの供給水の温度を交換効率の高い温度に制御することにより、樹脂の使用量の削減および純水装置の縮小化を図ることができる。
【００４０】
尚、上記実施の形態１〜３は純水ラインの加温、実施の形態４および５は再生ラインの加温をそれぞれ行うものである。しかし、実施の形態１〜３のいずれかと実施の形態５および６のいずれかとを組み合わせて、純水ライン及び再生ラインの両方を加温する構成を備えてもよい。この場合には、更なる効率向上につながると考えられる。
【００４１】
上述した実施の形態はいずれも一例であって、本願発明を限定するものではなく、様々に変形することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  イオン交換装置
２、２３  ポンプ
３  薬品タンク
４  再生ポンプ
５  熱源
６  温度検出装置
７  調節弁
９  ボイラ
１０  ボイラブローダウンタンク
１１、１３  熱交換器
１２、１４  ヒータ
２１  蒸気タービン装置
２２  復水器
２４  純水装置
２５  脱塩装置
２６  海水タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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