(57)【要約】  【課題】  本発明は、起動時のブロー水でも十分に気水分離可能であるとともに、再利用可能なリン酸濃度を有する排水を生成することができるボイラ排水処理装置を提供することを目的とする。  【解決手段】  蒸発缶８２内に貯水された保持水が、ブロー弁８１を介してブローされたブロー水と短時間で熱交換が行われることで、保持水が蒸発して蒸気が発生する。そして、発生した蒸気が復水器４に回収されるとともに、リン酸を含む不純物が濃縮された保持水がドレン弁８３より排水されると、産廃業者に処理委託される。【選択図】      図１
2008196719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
復水された循環水を蒸発させて蒸気を生成するボイラよりブローするブロー経路に設けられたブロー弁を備え、前記ブロー弁を開いたときに前記ボイラからのブロー水を排水処理する排水処理装置であって、
前記ブロー弁が開いたときに前記ボイラからの前記ブロー水が供給され、当該ブロー水の熱量によって真空蒸発可能な断熱真空タンクにより構成される蒸発缶と、
該蒸発缶で発生した蒸気を、前記ボイラを含む前記循環水を循環させる循環系へ供給する蒸気供給路に設けられた真空弁と、
前記蒸発缶内に供給されたブロー水より蒸発されることなくリン酸を含む不純物が濃縮されて保持された保持水を外部に排水する排水路に設けられたドレン弁と、
を備え、
前記蒸発缶が、起動時のブロー水量から蒸発水量を差し引いた水量を収納しうる容量を備えることを特徴とするボイラ排水処理装置。
【請求項２】
前記ボイラからの蒸気を前記蒸発缶に供給する蒸気供給路と、
前記蒸気供給路の開閉を行う蒸気注入弁と、
を備え、
前記蒸発缶内において、前記ボイラからの前記ブロー水による熱量が真空蒸発に必要な熱量に対して不足している場合、前記蒸気注入弁を開いて前記蒸気供給路を通じて前記ボイラからの蒸気を前記蒸発缶に供給することで、前記真空蒸発に必要な熱量に対して不足分となる熱量を補うことを特徴とする請求項１に記載のボイラ排水処理装置。
【請求項３】
前記ボイラに供給される前記循環水の不純物濃度を計測する第１不純物濃度計測部を備え、
前記第１不純物濃度計測部で計測された前記循環水の不純物濃度が第１所定値を超えた場合、前記ドレン弁を開いて、前記排水路より前記蒸発缶内の前記保持水を排水することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボイラ排水処理装置。
【請求項４】
前記第１不純物濃度計測部では、前記循環水内のリン酸濃度が検出されることを特徴とする請求項３に記載のボイラ排水処理装置。
【請求項５】
前記ボイラにリン酸を注入するリン酸注入器に対して、前記排水路の前記ドレン弁上流位置から分岐して前記保持水を供給するリン酸供給路と、
前記リン酸供給路の開閉を行う切替弁と、
前記排水路より排水される前記保持水内のリン酸濃度を検出する第２不純物濃度計測部と、
を備え、
前記第２不純物濃度計側部で計測されたリン酸濃度が第２所定値を超えた場合、前記ドレン弁を閉じるとともに、前記切替弁を開くことによって、前記リン酸供給路を通じて前記蒸発缶から排水される前記保持水を前記リン酸注入器に供給することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のボイラ排水処理装置。
【請求項６】
前記排水路から排水される前記保持水内の前記リン酸以外の不純物濃度を検出する第３不純物濃度計測部を備え、
前記第３不純物濃度検出部で計測された不純物濃度が第３所定値を超えた場合、前記ドレン弁より前記保持水を排水することを特徴とする請求項５に記載のボイラ排水処理装置。
【請求項７】
前記リン酸供給路を流れる前記保持水より固形物を除去するフィルタを備えることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のボイラ排水処理装置。
【請求項８】
前記蒸気供給路に供給される蒸気と共に飛沫同伴する前記保持水を除去するデミスタを備えることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のボイラ排水処理装置。
【請求項９】
前記蒸気缶を大気開放する大気開放弁を備え、
前記保持水を前記蒸気缶から排水する際、前記真空弁を閉じた後に前記大気開放弁を開くことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のボイラ排水処理装置。
【請求項１０】
循環水を蒸発させて蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラからの蒸気に基づいて仕事を行う熱機関と、
熱機関で仕事を行った蒸気を復水して、復水した前記循環水を前記ボイラに供給する復水器と、
前記ボイラからのブロー水を排水処理する請求項１〜請求項９のいずれかに記載の排水処理装置と、
を備え、
前記排水処理装置の前記真空弁が開いているとき、前記排水処理装置の前記蒸発缶からの蒸気が前記復水器に供給されることを特徴とするボイラプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気を発生するボイラの排水処理を行うボイラ排水処理装置、及び、このボイラ排水処理装置を備えたボイラプラントに関するもので、特に、蒸気タービンの駆動などに利用する蒸気を発生するボイラに対するボイラ排水処理装置、及び、このボイラ排水処理装置を備えたボイラプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン複合プラントを含む各発電プラントの蒸気タービンなどに供給する蒸気を発生するボイラとして、蒸気タービンなどで仕事を行った蒸気を復水器で復水された循環水が与えられ、この循環水を蒸発させて蒸気の発生を行うものが提供されている。このようなボイラにおいては、循環する循環水がボイラで何度も蒸発濃縮されるとともにボイラ内が高温で保持されることが原因となり、腐食が促進して種々の固形分が析出することで、不純物が発生して水質が悪化する。例えば、腐食でできた鉄錆と循環水中のケイ酸とが結合してスケール状の物質が、循環水中に不純物物質として発生する。
【０００３】
この循環水内の不純物質の濃縮を防ぐために、ボイラ内で高温・高圧で滞留している循環水をフラッシュタンクにブローラインを通じて供給し、フラッシュタンクで自己蒸発させて気水分離させ、気水分離後のドレン水をボイラ循環系の外に排出する方法が提供されている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１のボイラプラントでは、ボイラ内に滞留している循環水がブローラインを通じてフラッシュタンクに供給されると、減圧されて自己蒸発が行われることで、循環水によるブロー水が気水分離される。そして、不純物質の混じったドレン水がボイラ循環系の外に排出されることで、ボイラ循環系の不純物質が濃縮することを防ぐ。又、気水分離されたブロー水のうちの蒸気分については、復水器に回収されることにより、復水器で復水されて循環水として再利用される。
【０００５】
又、循環水における不純物物質による水質悪化を抑制するために、水質調整用のリン酸が循環水に注入される。このリン酸についても、上述のフラッシュタンクを用いたボイラーブロー時に気水分離されて得られたドレン水に混入されることとなる。そして、排水処理装置において、このリン酸が混入されたドレン水に対して、凝集沈殿法や晶析脱リン法などを施すことにより排水処理を行う。このような排水処理を行うことで、ドレン水内のリン酸濃度を低減させた後、リン酸濃度の低くなったドレン水の排水を行う。
【特許文献１】特開平１０−１６９９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年、排水に混入されるリン濃度に対する規制が厳しく、既存の排水処理では困難である場合が多い。特に、地方自治団体や各国によっては、排水に混入されるリン濃度を低コストで０．１ｐｐｍまでに制限する規制を行っている所もあり、現在の技術によっては、排水内のリン濃度を０．１ｐｐｍ以下とする排水処理を行うことについて実用化が困難であるため、リン酸注入を取りやめるプラントもある。しかしながら、上述したように、プラント効率を高くするために、ボイラには循環水が供給されるため、不純物質が循環水に混入されてしまう。
【０００７】
又、特許文献１のように、フラッシュタンクを利用してドレン水の排水を行う場合においては、定常条件となって高温・高圧のブロー水でなければ自己蒸発させることができない。即ち、ボイラ内の温度・圧力の低い起動時においては、フラッシュタンク内では、蒸発に必要なエネルギーをブロー水が有さないため、十分な気水分離が行われず、回収される循環水量が減少してしまう。特に、発電プラントにおいては、昼夜間の需要電力格差の増大対策として、需要電力の少ない夜間に停止し、昼間のみ運転するＤＳＳ（Daily Start Stop）運用が行われているが、このＤＳＳ運用においては、ブロー水の大部分が起動時のブローとなってしまう。よって、ＤＳＳ運用が適用されるプラントにおいては、循環水量の減少が顕著なものとなり、補給水の回収効率が悪くなる。
【０００８】
このような問題を鑑みて、本発明は、起動時のブロー水でも十分に気水分離可能であるとともに、再利用可能なリン酸濃度を有する排水を生成することができるボイラ排水処理装置及びこのボイラ排水処理装置を備えるボイラプラント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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のボイラ排水処理装置は、復水された循環水を蒸発させて蒸気を生成するボイラよりブローするブロー経路に設けられたブロー弁を備え、前記ブロー弁を開いたときに前記ボイラからのブロー水を排水処理する排水処理装置であって、前記ブロー弁が開いたときに前記ボイラからの前記ブロー水が供給され、当該ブロー水の熱量によって真空蒸発可能な断熱真空タンクにより構成される蒸発缶と、該蒸発缶で発生した蒸気を、前記ボイラを含む前記循環水を循環させる循環系へ供給する蒸気供給路に設けられた真空弁と、前記蒸発缶内に供給されたブロー水より蒸発されることなくリン酸を含む不純物が濃縮されて保持された保持水を外部に排水する排水路に設けられたドレン弁と、を備え、前記蒸発缶が、起動時のブロー水量から蒸発水量を差し引いた水量を収納しうる容量を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記蒸発缶で不純物が限界まで濃縮された前記保持水を産廃業者に渡すことによって、不純物の排水処理が成されるとともに、前記ブロー水の純水を蒸気として有効に活用することができる。
【００１１】
このとき、前記ボイラからの蒸気を前記蒸発缶に供給する蒸気供給路と、前記蒸気供給路の開閉を行う蒸気注入弁と、を備え、前記蒸発缶内において、前記ボイラからの前記ブロー水による熱量が真空蒸発に必要な熱量に対して不足している場合、前記蒸気注入弁を開いて前記蒸気供給路を通じて前記ボイラからの蒸気を前記蒸発缶に供給することで、前記真空蒸発に必要な熱量に対して不足分となる熱量を補うものとして、前記蒸発缶内での蒸発が確実に行われるものとしても構わない。
【００１２】
又、前記ボイラに供給される前記循環水の不純物濃度を計測する第１不純物濃度計測部を備え、前記第１不純物濃度計測部で計測された前記循環水の不純物濃度が第１所定値を超えた場合、前記ドレン弁を開いて、前記排水路より前記蒸発缶内の前記保持水を排水するものとし、前記蒸発缶内の前記保持水が十分に濃縮されたことを確認できるようにしても構わない。このとき、前記第１不純物濃度計測部では、前記循環水内のリン酸濃度が検出されるものとする。
【００１３】
前記ボイラにリン酸を注入するリン酸注入器に対して、前記排水路の前記ドレン弁上流位置から分岐して前記保持水を供給するリン酸供給路と、前記リン酸供給路の開閉を行う切替弁と、前記排水路より排水される前記保持水内のリン酸濃度を検出する第２不純物濃度計測部と、を備え、前記第２不純物濃度計側部で計測されたリン酸濃度が第２所定値を超えた場合、前記ドレン弁を閉じるとともに、前記切替弁を開くことによって、前記リン酸供給路を通じて前記蒸発缶から排水される前記保持水を前記リン酸注入器に供給するものとし、リン酸が濃縮された前記保持水を有効利用できるものとしても構わない。
【００１４】
そして、前記排水路から排水される前記保持水内の前記リン酸以外の不純物濃度を検出する第３不純物濃度計測部を備え、前記第３不純物濃度検出部で計測された不純物濃度が第３所定値を超えた場合、前記ドレン弁より前記保持水を排水するものとしても構わない。又、前記リン酸供給路を流れる前記保持水より固形物を除去するフィルタを備えるものとしても構わない。
【００１５】
上述の各ボイラ排水処理装置において、前記蒸気供給路に供給される蒸気と共に飛沫同伴する前記保持水を除去するデミスタを備えるものとしても構わない。又、前記蒸気缶を大気開放する大気開放弁を備え、前記保持水を前記蒸気缶から排水する際、前記真空弁を閉じた後に前記大気開放弁を開く。
【００１６】
又、本発明のボイラプラントは、循環水を蒸発させて蒸気を生成するボイラと、前記ボイラからの蒸気に基づいて仕事を行う熱機関と、熱機関で仕事を行った蒸気を復水して、復水した前記循環水を前記ボイラに供給する復水器と、前記ボイラからのブロー水を排水処理する上述のいずれかの排水処理装置と、を備え、前記排水処理装置の前記真空弁が開いているとき、前記排水処理装置の前記蒸発缶からの蒸気が前記復水器に供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、蒸発缶を断熱真空タンクによって構成することで、ブロー水の熱量によって蒸発缶で保持水を蒸発することできるため、蒸発缶内の保持水の不純物を濃縮することができる。よって、不純物が限界まで濃縮された保持水を産廃業者に渡すことで、不純物の排水処理効率を高くすることができるとともに、保持水の濃縮が行われることで、ブロー水による純水を蒸気として有効に活用することができる。
【００１８】
又、蒸発缶の容積をブロー水の単位重量あたりの熱量が真空蒸発に必要な単位重量あたりの熱量を超えるまでに貯水される水量以上とすることで、ボイラの起動開始時における起動ブローを行った場合においても十分に対応可能な構成とすることができる。更に、蒸気注入弁を開いて蒸気供給路を通じてボイラからの蒸気を蒸発缶に供給することで、蒸発缶内の真空蒸発に必要な熱量に対して不足分となる熱量を補うことができるため、蒸発缶内での蒸発を確実に行う構成とすることができる。又、蒸発缶から排水される保持水をリン酸注入器に供給するリン酸供給路を設けることで、リン酸が濃縮された保持水を有効利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明について、以下の各実施形態では、ボイラプラントとして、蒸気タービンによる発電プラントを一例に挙げて説明するが、ガスタービンと併用したガスタービン複合プラントなどのようなボイラを備えた他のプラント施設であっても構わない。
【００２０】
<第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態のボイラプラントの構成を示すブロック図である。
【００２１】
図１に示すボイラプラントは、蒸気を発生するボイラ１と、ボイラ１から発生した蒸気によって回転駆動する蒸気タービン２と、蒸気タービン２からの回転によって発電を行う発電機３と、蒸気タービン２での仕事を終えて排気される蒸気を復水する復水器４と、復水器４で復水された循環水をボイラ１に給水するボイラ給水ポンプ５と、ボイラ１内の循環水にリン酸を注入するリン酸注入器６と、ボイラ給水ポンプ５で循環される循環水に加える純水を貯水する純水タンク７と、ボイラ１内の循環水をブローして排水する際に排水処理を行うボイラ排水処理装置８と、を備える。
【００２２】
このとき、ボイラ１、蒸気タービン２、復水器４、及び、ボイラ給水ポンプ５によって、循環水系統９が構成される。即ち、ボイラ１内部が高温・高圧にされることによって、ボイラ給水ポンプ５より循環されてボイラ１内に供給された循環水より蒸気が発生する。ボイラ１内で発生した蒸気が蒸気タービン２に供給されると、高温・高圧の蒸気によって蒸気タービン２が回転駆動し、この回転が回転軸により発電機３に伝達され、発電機３が発電動作を行う。蒸気タービン２を回転駆動させて排気された蒸気が復水器４に供給されると、減圧されて蒸気が復水されると、ボイラ給水ポンプ５を介してボイラ１に供給されることで循環水が循環される。
【００２３】
このように循環水が循環する循環水経路９において、ボイラ１内における循環水の水質を維持するためにリン酸注入器６よりリン酸が注入される。又、ボイラ１からボイラ排水処理装置８に対してブロー経路１０が構成され、ボイラ１よりボイラ排水処理装置８を通じて排水を行うことによって循環水の水質を維持する。このとき、ボイラ給水ポンプ５を介して、純水タンク７より純水をボイラ１に供給することで、ボイラ排水処理装置８より排水された循環水量が補填される。
【００２４】
そして、ボイラ排水処理装置８が、ボイラ１内の循環水をブローするためのブロー弁８１と、ブロー弁８１を介して排出される循環水を蒸発させて気水分離する蒸発缶８２と、蒸発缶８２内に貯水された循環水（以下、「保持水」とする）を排水するドレン弁８３と、蒸発缶８２から排出される蒸気中に飛沫同伴する保持水を除去するデミスタ８４と、デミスタ８４によって飛沫が除去された蒸気を復水器４に供給する供給路に設置された真空弁８５と、蒸発缶８２内を大気開放する大気開放弁８６と、を備える。
【００２５】
このボイラ処理装置８における蒸発缶８２は、蒸発缶８２内に貯水された保持水と、ブロー弁８１を介してブローされた循環水（以下、「ブロー水」とする）とが混合されて、保持水が蒸発して蒸気が発生する。即ち、蒸発缶８２は、高温のブロー水の熱量によって真空蒸発可能な断熱真空タンクによって構成される。そして、蒸発缶８２の容積が、ブロー水単位重量あたりの熱量Ｑｂ［kcal/kg］と真空蒸発に必要な熱量Ｑｖ［kcal/kg］とが等しくなるまでの時間に貯水される保持水の容積Ｖよりも大きい値とされる。尚、ブロー水の単位時間のブロー量がＢ［kg/h］であり、ブロー水のブローを開始してから熱量Ｑｂ，Ｑｖが等しくなるまでの経過時間がｔであるとき、容積Ｖは以下の（１）式によって表すことができる。
【００２６】
【数１】
2008196719.tif 000003
【００２７】
又、このように蒸発缶８２が構成されるとき、ボイラ１の起動時における、ブローが開始されてからの、蒸発缶８２内における保持水の量、単位重量あたりのブロー水の熱量Ｑｂ、ボイラ１からブロー弁を介してブローされるブロー水の量Ｂ、及び、蒸発缶８２内での蒸発量ｖ［kg/h］（＝Ｂ×Ｑｂ／Ｑｖ）の関係について、図２を参照して説明する。
【００２８】
ブローが開始されると、図２（ｃ）のように、一定量Ｂとなるブロー水が蒸発缶８２に供給されるが、ブロー水の熱量Ｑｂが、図２（ｂ）のように、真空蒸発に必要な熱量Ｑｖに比べて低い。そのため、ブロー水の熱量Ｑｂに比例する蒸発量ｖがブロー水量Ｂよりも少なく、蒸発缶８２には（Ｂ−ｖ）分の水量が貯水されることとなる。よって、蒸発缶８２に貯水される保持水の水量が、時間に伴って、∫（Ｂ−ｖ）ｄｔに応じて変化するため、図２（ａ）のように、増加する。
【００２９】
そして、図２（ｂ）に示すように、ブロー水の熱量Ｑｂが徐々に大きくなるため、図２（ｃ）に示すように、蒸発缶８２内の保持水の蒸発量ｖも徐々に増加する。これにより、蒸発缶８２内では、図２（ａ）に示すように、貯水される保持水が増加するが、その増加率が時間と共に減少する。そして、ブローが開始してから時間ｔが経過したときに、図２（ｂ）に示すように、ブロー水の熱量Ｑｂと真空蒸発に必要な熱量Ｑｖとが等しくなると、図２（ｃ）に示すように、蒸発缶８２内の保持水の蒸発量ｖがブロー水量Ｂと等しくなる。よって、蒸発缶８２内では、図２（ａ）に示すように、貯水される保持水が最大水量Ｖとなる。
【００３０】
その後、図２（ｂ）に示すように、ブロー水の熱量Ｑｂが真空蒸発に必要な熱量Ｑｖよりも大きくなるため、蒸発缶８２内の保持水の蒸発量ｖが、図２（ｃ）に示すように、蒸発缶８２に供給されるブロー水量Ｂよりも多くなる。よって、蒸発缶８２内では、図２（ａ）に示すように、貯水される保持水が時間と共に減少する。尚、図２（ｂ）に示すように、ブロー水の熱量Ｑｂが真空蒸発に必要な熱量Ｑｖより大きくなった後に、定常運転時の熱量で一定となる。そのため、蒸発缶８２内の保持水の蒸発量ｖも図２（ｃ）に示すように、蒸発缶８２に供給されるブロー水量Ｂよりも多い値で一定となり、図２（ａ）に示すように、蒸発缶８２内の保持水が一定の割合で減少する。
【００３１】
このように、ボイラ１の起動時においては、ブロー水の熱量が定常運転時の熱量まで上昇していくため、蒸発缶８２内での真空蒸発に必要な熱量に満たないときには、蒸発缶８２内では、蒸発量が少ないため、ブロー水が保持水として貯水される。その後、真空蒸発に必要な熱量を超えると、蒸発缶８２内において、その蒸発量が多くなるため、貯水している保持水の水量が減少する。
【００３２】
尚、ボイラ１の定常運転時では、既に真空蒸発に必要な熱量以上の熱量をブロー水が備えるため、蒸発缶８２内において蒸発されることとなる。又、上述の説明では、ブロー水の熱量が１００％蒸発に使用可能な理想的な状態であることを前提としているが、実際は、ブロー量に変化があるとともに、ブロー水の熱量が蒸発缶８２から失われるため、蒸発量ｖが図２（ｃ）で示す量よりも小さい。更に、蒸発缶８２は、ブロー水が放出されることによるウォーターハンマー現象などによる騒音や振動が起こらないように、容量比や圧力バランスの設計が成されている。
【００３３】
このように構成される蒸発缶８２を備えたボイラ排水処理装置８を利用した運用について、図３のフローチャートを参照して以下に説明する。
【００３４】
ＳＴＥＰ１でボイラ１のブローの指示が確認されると（Ｙｅｓ）、まず、真空弁８５を開いて、復水器４の空間と蒸発缶８２の空間とを配管でつなぐことで、蒸発缶８２内の真空状態を復水器４と同等の真空状態とした後（ＳＴＥＰ２）、ブロー弁８１を開いて、ボイラ１からのブロー水を蒸発缶８２に導入する（ＳＴＥＰ３）。このように、ボイラ１の循環水がブロー水として蒸発缶８２にブローされるとき、蒸発缶８２の底側に設けられた排水口８２１より、蒸発缶８２内部にブロー水が導入される。即ち、排水口８２１が蒸発缶８２内に蓄積されている保持水の水中に設けられることとなり、保持水内にブロー水が排出されることとなる。これにより、蒸発缶８２内で、ブロー水と保持水とが混合して短時間で均一な温度となる。
【００３５】
よって、ＳＴＥＰ３においては、上述したように、ボイラ１の起動時においては、ブロー水の熱量が真空蒸発に必要な熱量になるまで、保持水として蒸発缶８２内に貯水された後、ブロー水の熱量が真空蒸発に必要な熱量よりも大きくなると、蒸発量がブロー水量より多くなり、貯水される保持水が減少する。又、ボイラ１の定常運転時においては、ブロー水の熱量が真空蒸発に必要な熱量よりも十分に大きいため、十分な量の蒸発が行われる。
【００３６】
このようにして蒸発された保持水による蒸気は、真空弁８５を通じて復水器４に供給される。尚、蒸発缶８２で発生した蒸気が真空弁８５を通じて復水器４に供給されるとき、デミスタ８４を通過することにより、蒸気中に飛沫同伴している保持水が除去される。これにより、デミスタ８４によって、復水器４に供給される蒸気とともに、リン酸や蒸発残留物の含まれる保持水が復水器４内に供給されることを防ぐことができる。
【００３７】
そして、ＳＴＥＰ４でボイラ１のブローの終了を確認するまで、蒸発缶８２へのブロー水の供給と、蒸発した蒸気の復水器４への供給が行われる。そして、ブローの終了を確認すると（Ｙｅｓ）、ブロー弁８１を閉じた後（ＳＴＥＰ５）、真空弁８５を閉じる（ＳＴＥＰ６）。更に、例えば、ボイラ１の水位を確認するなどして、循環水系統９で循環される循環水の水量を確認する（ＳＴＥＰ７）。そして、循環水系統９で循環される循環水の水量が所定量よりも少ないことが確認されると（Ｙｅｓ）、純水タンク７から純水の補給を行う（ＳＴＥＰ８）。
【００３８】
尚、このとき、循環水をサンプリングして循環水のリン酸濃度を検出し、リン酸濃度が低い場合は、リン酸注入器６によりリン酸をボイラ１内に注入する。又、純水タンク７からの純水の補給、及び、リン酸注入器６によるリン酸の注入については、ボイラ１のブローが行われるとき以外においても、循環水の水量及びリン酸濃度が測定され、必要に応じて行われる。これは、ボイラ１のブロー以外においても、プラント内の機器過熱や蒸気パージなどにより、循環水系統９より外に蒸気が排出されることがあるためである。
【００３９】
このＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ８の動作を繰り返すことによって、ボイラ１のブローが行われて、蒸発缶８２にブロー水が供給される度に、蒸発缶８２内の保持水が蒸発されることで、蒸発缶８２内の保持水に含まれるリン酸をはじめとする不純物が濃縮される。即ち、ＳＴＥＰ７又はＳＴＥＰ８での動作の後に、蒸発缶８２内の保持水の濃縮倍率が限界であるか否かを確認する（ＳＴＥＰ９）。そして、限界に達していない場合は（Ｎｏ）、ＳＴＥＰ１でボイラ１のブローの指示が確認されるまで待機し、ブローの指示を確認すると（ＳＴＥＰ１でＹｅｓ）、ＳＴＥＰ２以降の動作を行う。
【００４０】
又、ＳＴＥＰ９において、例えば、ボイラ１のブローを行った回数やブローを行った時間が所定値となったことを確認するなどして、蒸発缶８２内の保持水の濃縮倍率が限界であることを確認すると（Ｙｅｓ）、大気開放弁８６を開くとともに（ＳＴＥＰ１０）、ドレン弁８３を開く（ＳＴＥＰ１１）。これにより、蒸発缶８２の大気圧に開放して、ドレン弁８３より、リン酸を含む不純物が限界まで濃縮された保持水を、この不純物が濃縮された排水を産廃業者に処理委託するために、ドレン弁８３を通じて排水する。
【００４１】
そして、蒸発缶８２に残留する保持水の量が所定量より少なくなったことを確認するなどして、産廃業者へ処理委託するための排水が終了したことを確認する（ＳＴＥＰ１２）。このとき、排水が終了したことを確認すると（Ｙｅｓ）、ドレン弁８３及び大気開放弁８６を閉じて（ＳＴＥＰ１３）、動作を終了する。
【００４２】
このように、本実施形態では、ボイラ１の起動時及び定常運転時にかかわらず、蒸発缶８２内でブロー水を真空蒸発させることができるため、蒸発缶８２内に保持水として貯水されるブロー水を濃縮させることができる。これにより、リン酸を含む不純物を限界まで濃縮させて、最終的には、濃縮された保持水を処理委託して、リン酸を含む循環水の排水を防ぐことができる。
【００４３】
<第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図４は、本実施形態のボイラプラントの構成を示すブロック図である。尚、図４において、図１のボイラプラントと同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
図４に示すボイラプラントは、第１の実施形態に示すボイラプラント（図１）における排水処理装置８の代わりに、排水処理装置８ａが設けられた構成とされ、この排水処理装置８ａが、排水処理装置８の構成に、ボイラ１から蒸気タービン２に蒸気を供給する蒸気供給路１１から分岐させてブロー弁８１から蒸発缶８２にブロー水を供給するブロー水供給路８０に合流する蒸気供給路８７と、蒸気供給路８７に設けられた蒸気注入弁８８と、蒸発缶８２内に貯水された保持水の水位を計測する水位計８９と、が追加された構成とされる。
【００４５】
このように構成されるボイラプラントにおいて、ボイラ１の温度圧力条件によって、ブロー弁８１を開いてブローされるブロー水の熱量Ｑｂが変化し、第１の実施形態で説明したように一定とならないことがある。そのため、ボイラ１からのブローが終了するまでの間に蒸発に必要な熱量が不足する場合がある。即ち、ボイラ１からのブローにかかる時間をＴＥとしたとき、以下の（２）式のように、その右辺に示すブロー水による熱量の積分値が、蒸発缶８２に供給されるブロー水の蒸発に必要な左辺の熱量よりも低くなって、その熱量が不足する。
【００４６】
【数２】
2008196719.tif 000004
【００４７】
このように、ブローが終了するまでに蒸発缶８２に供給されるブロー水による熱量が蒸発に必要な熱量を不足する場合に、不足する熱量分を補うために、蒸気注入弁８８を開いて、ボイラ１からの高温高圧の蒸気を蒸発缶８２に供給する。このとき、上述の（２）式における左辺の熱量から右辺の熱量の差に相当する熱量を補う蒸気が、蒸気供給路１１から、蒸気供給路８７及びブロー水供給路８０を介して、蒸気缶８２に供給される。
【００４８】
又、このようにブローが終了するまでに蒸発に必要な熱量が不足している場合、蒸発缶８２内の保持水の水位を水位計８９で計測したとき、閾値となる所定水位より高い水位が計測される。そして、蒸気注入弁８８が開かれると、上述したように、不足した熱量が補充されることにより、蒸気缶８２内の保持水が蒸発し、蒸気缶８２内に貯水されている保持水の水位が低くなる。この蒸気缶８２内に貯水されている保持水の水位が所定水位となったことを水位計８９で計測すると、蒸気注入弁８８を閉じて蒸気供給路１１からの蒸気の供給を停止させる。
【００４９】
このように構成される蒸気注入弁８８と水位計８９とが追加されたボイラ排水処理装置８ａを利用した運用について、図５のフローチャートを参照して以下に説明する。尚、図５のフローチャートにおいて、図３のフローチャートと同一の動作ステップについては、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５０】
ボイラ１のブローが指示されると、真空弁８５を開いて蒸発缶８２を真空状態とした後に、ブロー弁８１を開いてボイラ１からのブローが開始される（ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ３）。そして、ブローが終了して、ブロー弁８１を閉じてブロー水の蒸発缶８２への供給を停止すると（ＳＴＥＰ４及びＳＴＥＰ５）、蒸発缶８２の水位が水位計８９によって計測され、所定水位よりも高いか否かが確認される（ＳＴＥＰ１４）。このとき、蒸発缶８２の水位が所定水位以下であることが確認されると（Ｎｏ）、ブロー水によって十分に蒸発に必要な熱量が供給されたものと判断し、ＳＴＥＰ６に移行して真空弁８５を閉じて、ブロー動作を終了する。
【００５１】
一方、ＳＴＥＰ１４において、蒸発缶８２の水位が所定水位よりも高いことが確認されると（Ｙｅｓ）、蒸気注入弁８８を開いて、ボイラ１からの蒸気を蒸発缶８２に供給する（ＳＴＥＰ１５）。これにより、蒸発缶８２に残留している保持水が蒸発し、蒸発して発生した蒸気が真空弁８５を通じて復水器４に供給される。このように蒸気が供給されている間、蒸発缶８２の水位が水位計８９によって計測され、所定水位以下となったか否かが確認される（ＳＴＥＰ１６）。
【００５２】
そして、蒸発缶８２の水位が所定水位下になったことが確認されると（Ｙｅｓ）、蒸発缶８２に残留している保持水が十分に蒸発されたものと判断され、蒸気注入弁８８を閉じて、蒸発缶８２へのボイラ１からの蒸気の供給を停止する（ＳＴＥＰ１７）。その後、ＳＴＥＰ６に移行して真空弁８５を閉じて、ブロー動作を終了する。このように、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ９及びＳＴＥＰ１４〜ＳＴＥＰ１７の動作を繰り返すことによって、ボイラ１からのブロー水が蒸発缶８２で蒸発されて、蒸発缶８２内で循環水が濃縮される。このとき、ＳＴＥＰ７及びＳＴＥＰ８において純水が補給されることで、循環水系統９の循環水の水量が保たれる。
【００５３】
そして、第１の実施形態と同様、ＳＴＥＰ９において、ボイラ１のブローを行った回数やブローを行った時間が所定値となったことを確認するなどして、蒸発缶８２内の保持水の濃縮倍率が限界であることを確認すると（Ｙｅｓ）、大気開放弁８６を開くとともに、ドレン弁８３を開く（ＳＴＥＰ１０及びＳＴＥＰ１１）。このようにすることで、ドレン弁８３より、リン酸を含む不純物が限界まで濃縮された保持水を排水し、この不純物が濃縮された排水を産廃業者に処理委託する。
【００５４】
その後、蒸発缶８２内の水位計８９により保持水の残量を確認することで、排水の終了を確認すると、ドレン弁８３及び大気開放弁８６を閉じて、動作を終了する（ＳＴＥＰ１２及びＳＴＥＰ１３）。即ち、蒸発缶８２内の水位計８９により、蒸発缶８２内に残留する保持水の水位が所定値よりも低くなると、排水を終了するものと判断し、ドレン弁８３及び大気開放弁８６を閉じる。
【００５５】
このように、本実施形態では、ボイラ１からの蒸気を蒸発缶８２に注入する蒸発注入弁８８を設けることにより、蒸発缶８２へ供給されるブロー水による熱量が蒸発に必要な熱量に不足した場合に、ボイラ１からの蒸気を蒸発缶８２に供給して、不足している熱量の補給を行うことができる。又、蒸発缶８２に水位計８９を設けることにより、蒸発缶８２において蒸発に必要な熱量が不足しているか否かを簡単に確認することができる。更に、蒸発缶８２への蒸気注入を積極的に行うことにより、蒸発缶８２の容量を小さく設定することができる。
【００５６】
<第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図６は、本実施形態のボイラプラントの構成を示すブロック図である。尚、図６において、図１のボイラプラントと同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５７】
図６に示すボイラプラントは、第１の実施形態に示すボイラプラント（図１）における排水処理装置８の代わりに、排水処理装置８ｂが設けられた構成とされ、この排水処理装置８ｂが、排水処理装置８の構成に、ボイラ給水ポンプ５によって復水器４よりボイラ１に供給する循環水内のリン酸濃度を検出するリン酸検出センサ９０が追加された構成とされる。
【００５８】
このように構成されるボイラプラントは、第１の実施形態のボイラプラントと同様、図３のフローチャートによる運用が成される。そして、図３のフローチャートによるボイラ排水処理装置８ｂの運用を行うとき、ＳＴＥＰ９における蒸発缶８２内の保持水の濃縮倍率の確認が、リン酸検出センサ９０により検出されるリン酸濃度によって判定される。
【００５９】
尚、図３のフローチャートによる運用がなされて、蒸発缶８２内に貯水される保持水が、ボイラ１のブローが行われる際、蒸気と共にデミスタ８４を通過して復水器４に供給されることに基づくものである。これにより、復水器４内の復水された循環水に、保持水に含まれるリン酸が混入するため、その濃度をリン酸検出センサ９０で確認することで、循環水のリン酸による汚染を確認するとともに、蒸発缶８２内の保持水の濃縮倍率を推定できる。
【００６０】
即ち、蒸発缶８２内に貯水される保持水は、ボイラ１からのブロー水が供給される度に、ブロー水の熱量によって蒸発することで、貯水される保持水に含まれるリン酸を含む不純物が濃縮される。そして、真空弁８５が開かれて蒸気が復水器４に供給されるとき、この不純物が濃縮された保持水が飛沫する。このとき、デミスタ８４において蒸気とともに飛沫同伴する保持水を除去するが、そのうちの一部がデミスタ８４を通過してしまう。その結果、復水器４において、リン酸を含む不純物が濃縮された保持水が、蒸気と共に供給されるため、保持水内のリン酸を含む不純物が復水された循環水に混入する。又、ボイラ給水ポンプ５によって復水器４からボイラ１に循環水が給水されるとき、この給水される循環水をサンプリングしてリン酸検出センサ９０で測定することによって、そのリン酸濃度が検出される。
【００６１】
よって、ＳＴＥＰ９で、ボイラ１に給水する循環水のリン酸濃度が汚染されたものと判断されるほどの濃度であることを検出すると（例えば、通常検出限界以下かｐｐｂレベルで検出された濃度が、ｐｐｍレベルの濃度になったことを検出すると）、蒸発缶８２内の保持水の濃縮倍率が十分に高いものと判断する。そして、大気開放弁８６を開くとともに、ドレン弁８３を開いて（ＳＴＥＰ１０及びＳＴＥＰ１１）、ドレン弁８３より、リン酸を含む不純物が濃縮された保持水を排水し、この不純物が濃縮された排水を産廃業者に処理委託する。その後、排水の終了を確認すると、ドレン弁８３及び大気開放弁８６を閉じて、動作を終了する（ＳＴＥＰ１２及びＳＴＥＰ１３）。
【００６２】
このように、本実施形態では、復水器４からボイラ１に給水される循環水のリン酸濃度を検出することで、復水器４で復水された循環水に混入されたリン酸濃度を確認する。即ち、復水器４に蒸発缶８２からの蒸気に混じって飛沫同伴する保持水によって、復水器４内の循環水が汚染されるまでに濃縮されることを確認し、蒸発缶８２内の保持水の不純物濃度が限界であることを検出する。これにより、蒸発缶８２内の保持水の不純物濃度が限界であることを正確に認識し、循環水が汚染されるまでに排水を処理委託することができる。
【００６３】
<第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。図７は、本実施形態のボイラプラントの構成を示すブロック図である。尚、図７において、図６のボイラプラントと同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
図７に示すボイラプラントは、第３の実施形態に示すボイラプラント（図６）における排水処理装置８ｂの代わりに、排水処理装置８ｃが設けられた構成とされ、この排水処理装置８ｃが、排水処理装置８ｂの構成に、蒸発缶８２からの保持水を排水する排水路９１のドレン弁８３の上流側で分岐してリン酸注入器６に保持水を供給するリン酸供給路９２と、排水路９１におけるリン酸供給路９２との分岐点よりも上流側に設けられるとともに保持水内のリン酸濃度及びシリカ濃度それぞれを検出するリン酸検出センサ９３及びシリカ検出センサ９４と、リン酸供給路９２に設置される切替弁９５と、切替弁９５を通じて流れるリン酸が濃縮された保持水より固形物を除去するフィルタ９６と、が追加された構成とされる。
【００６５】
このように構成されるボイラプラントでは、第３の実施形態と同様、ボイラ給水ポンプ５によってボイラ１に給水される循環水のリン酸濃度が、リン酸検出センサ９０によって検出され、蒸発缶８２から保持水の排水の可否が決定される。そして、蒸発缶８２から保持水が排水されるとき、蒸発缶８２から保持水が排水される排水路９１を流れる保持水をサンプリングして、リン酸検出センサ９３及びシリカ検出センサ９４で測定が成される。即ち、排水路９１よりサンプリングされた保持水のリン酸濃度がリン酸検出センサ９３で検出されるとともに、同じく排水路９１よりサンプリングされた保持水のシリカ濃度がシリカ検出センサ９４によって検出される。
【００６６】
このリン酸検出センサ９３及びシリカ検出センサ９４で、排水される保持水の測定が成されると、リン酸検出センサ９３によって測定されたリン酸濃度が低い場合（例えば、数千ｐｐｍより低い場合）、又は、ボイラ１内のスケールとなるシリカの濃度が高い場合（例えば、保持水の注入により、ボイラ１内においてシリカスケールを防止するためにＪＩＳ基準などにより定められたシリカ濃度の基準値よりも高いと判断される場合）、ドレン弁８３を開いたままとして、ドレン弁８３より排水する。一方、リン酸検出センサ９３によって測定されたリン酸濃度が高く、且つ、ボイラ１内のスケールとなるシリカの濃度が低く再利用可能と判断されると、ドレン弁８３を閉じると共に切替弁９５を開く。このようにすることで、排水されるリン酸の濃縮された保持水を、リン酸供給路９２よりリン酸注入器６に供給する。
【００６７】
このように構成されるリン酸供給路９２と切替弁９５とを備えたボイラ排水処理装置８ｃを利用した運用について、図８のフローチャートを参照して以下に説明する。尚、図８のフローチャートにおいて、図３のフローチャートと同一の動作ステップについては、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００６８】
本実施形態においても、第３の実施形態におけるボイラ排水処理装置８ｂと同様、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ９を繰り返し行うことで、ボイラ１のブロー毎に、蒸発缶８２において、ブロー水の熱量で保持水を蒸発させて復水器４に供給することで、リン酸を濃縮させる。そして、ＳＴＥＰ９において、蒸発缶８２内の保持水の濃縮倍率が十分に高いものと判断すると、大気開放弁８６を開くとともに、ドレン弁８３を開く（ＳＴＥＰ１０及びＳＴＥＰ１１）。
【００６９】
このようにすることで、蒸発缶８２内の保持水が排水路９１を通じて排水処理されるとき、排水される保持水の一部がサンプリングされ、リン酸検出センサ９３によってリン酸濃度が検出されるとともに、シリカ検出センサ９４によってシリカ濃度が検出される（ＳＥＴＰ１８）。そして、リン酸検出センサ９３で検出されたリン酸濃度が所定濃度より高いか否かを確認し（ＳＴＥＰ１９）、リン酸濃度が所定濃度より高い場合は（Ｙｅｓ）、シリカ検出センサ９４で検出されたシリカ濃度が所定濃度より低いか否かを確認する（ＳＴＥＰ２０）。
【００７０】
ＳＴＥＰ２０において、シリカ濃度が所定濃度より低い場合は（Ｙｅｓ）、ドレン弁８３を閉じた後（ＳＴＥＰ２１）、切替弁９５を開くことによって、リン酸供給路９２を通じて、蒸発缶８２から排出される保持水をリン酸注入器６に供給する（ＳＴＥＰ２２）。これにより、不純物となるシリカ濃度が低いとともにボイラ１の循環水に注入するのに十分なリン酸濃度に濃縮された保持水が、蒸発缶８２からリン酸注入器６に与えられることとなる。このとき、リン酸供給路９２上に設置されたフィルタ９６によって、不純物となるスケールなどの固形物が除去される。
【００７１】
又、ＳＴＥＰ１９において、リン酸濃度が所定濃度以下である場合（Ｎｏ）、又は、ＳＴＥＰ２０において、シリカ濃度が所定濃度以上である場合（Ｎｏ）、ドレン弁８３を開いたままとするため、ドレン弁８３より保持水を排水し、不純物が濃縮された排水を産廃業者に処理委託する（ＳＴＥＰ２３）。即ち、保持水のリン酸濃度が、リン酸注入器６より注入するリン酸濃度に十分な濃度まで濃縮されていない場合、又は、保持水のシリカ濃度が、循環水において汚染されている濃度まで混入されている場合、リン酸注入器６への供給を禁止して、排水処理が成される。
【００７２】
そして、ＳＴＥＰ２２におけるリン酸注入器６への保持水の供給、又は、ＳＴＥＰ２３における保持水の排水処理が成されると、蒸発缶８２に残留する保持水の量が所定量より少なくなったことを確認するなどして、排水が終了したことを確認する（ＳＴＥＰ２４）。このとき、排水が終了したことを確認すると（Ｙｅｓ）、ドレン弁８３又は切替弁９５と大気開放弁８６とを閉じて（ＳＴＥＰ２５）、動作を終了する。
【００７３】
このように、本実施形態では、蒸発缶８２でリン酸が濃縮された保持水をリン酸注入器６へ供給することで、リン酸の再利用を行うことができる。又、リン酸濃度が十分でない場合やリン酸以外の不純物濃度が高い場合は、濃縮された保持水を処理委託することによって、リン酸を含む循環水の排水を防ぐことができる。
【００７４】
尚、第３及び第４実施形態において、第２の実施形態と同様、図４に示す排水処理装置８ａにおける蒸気供給路８７、蒸気注入弁８８、及び水位計８９を、排水処理装置８ｂ，８ｃの構成に追加することで、蒸発缶８２の蒸発に不足する熱量を、ボイラ１からの蒸気の熱量によって補うものとしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、循環水より蒸気を発生させるボイラを備えたボイラプラントに適用可能であり、ボイラからの蒸気により駆動する蒸気タービンを有する火力発電プラント、原子力発電プラント、ガスタービン複合プラントなどに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】は、第１の実施形態のボイラプラントの構成を示すブロック図である。
【図２】は、ボイラのブロー時における、蒸発缶内でのブロー水の熱量、保持水の積水量、及び保持水の蒸発量の変遷を示す図である。
【図３】は、図１のボイラ排水処理装置を利用した運用動作を示すフローチャートである。
【図４】は、第２の実施形態のボイラプラントの構成を示すブロック図である。
【図５】は、図４のボイラ排水処理装置を利用した運用動作を示すフローチャートである。
【図６】は、第３の実施形態のボイラプラントの構成を示すブロック図である。
【図７】は、第４の実施形態のボイラプラントの構成を示すブロック図である。
【図８】は、図７のボイラ排水処理装置を利用した運用動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
１    ボイラ
２    蒸気タービン
３    発電機
４    復水器
５    ボイラ給水ポンプ
６    リン酸注入器
７    純水タンク
８    ボイラ排水処理装置
９    循環水経路
１０    ブロー経路
【図１】
2008196719.tif 000005
【図２】
2008196719.tif 000006
【図３】
2008196719.tif 000007
【図４】
2008196719.tif 000008
【図５】
2008196719.tif 000009
【図６】
2008196719.tif 000010
【図７】
2008196719.tif 000011
【図８】
2008196719.tif 000012