(57)【要約】【課題】ボイラ水系の不純物監視に関し、イオン交換樹脂の劣化を抑制し、より長期的に安定した不純物監視を実現するとともに、監視期間に対するイオン交換樹脂の交換頻度を低減させ、保守管理の簡略化、管理コストの低減を図ることにある。【解決手段】イオン交換樹脂（４）に対する試料水（６）の通水を制御することにより、イオン交換樹脂の劣化を抑制し、又は、不純物濃度を測定していない場合には、イオン交換後の試料水をイオン交換樹脂に循環させることにより、試料水の不純物濃度の測定値の変動を抑制する。【選択図】図１
2008215753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ水系の蒸気、復水又は給水の不純物濃度を監視するボイラ水系の不純物監視装置であって、
ボイラ水系から採取された試料水をイオン交換するイオン交換手段と、
前記イオン交換手段でイオン交換された前記試料水の電気伝導率を測定する測定手段と、
前記イオン交換手段をバイパスして前記試料水を流すバイパス手段と、
を備え、電気伝導率の測定時、前記試料水を前記イオン交換手段に流し、電気伝導率の非測定時、前記試料水を前記バイパス手段に流すとともに、前記イオン交換手段に対する前記試料水の流入を低減又は遮断させたことを特徴とするボイラ水系の不純物監視装置。
【請求項２】
前記イオン交換手段の入口側と出口側とに連結された循環路を備え、前記電気伝導率を測定しない場合、前記循環路を通じて前記イオン交換手段にイオン交換後の前記試料水を循環させることを特徴とする請求項１記載のボイラ水系の不純物監視装置。
【請求項３】
前記イオン交換手段に連結されてイオン交換前又はイオン交換後の前記試料水を流す流路の一方又は双方に設置され、前記流路を開閉する開閉手段と、
前記開閉手段の開閉を制御し、測定タイミングに応じて開く制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のボイラ水系の不純物監視装置。
【請求項４】
前記循環路に設置されて前記イオン交換後の前記試料水を前記循環路に循環させる開閉手段と、
前記開閉手段の開閉を制御し、測定タイミングに応じて前記開閉手段を開く制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項２記載のボイラ水系の不純物監視装置。
【請求項５】
前記循環路に設置されて前記イオン交換後の前記試料水を前記循環路に循環させるポンプと、
測定タイミングに応じて前記ポンプを駆動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項２記載のボイラ水系の不純物監視装置。
【請求項６】
前記循環路に逆流阻止手段を備え、該逆流阻止手段により前記イオン交換前の前記試料水が前記イオン交換手段の出口側に流入することを阻止したことを特徴とする請求項２、３、４又は５記載のボイラ水系の不純物監視装置。
【請求項７】
ボイラ水系の蒸気、復水又は給水の不純物濃度を監視するボイラ水系の不純物監視方法であって、
ボイラ水系から抽出した試料水をイオン交換手段によりイオン交換する処理と、
イオン交換された前記試料水の電気伝導率を測定する処理と、
を含み、前記電気伝導率の測定タイミングに応じて前記イオン交換手段に前記試料水を流すことを特徴とするボイラ水系の不純物監視方法。
【請求項８】
前記電気伝導率を測定しない場合、前記イオン交換手段に対する前記試料水の流入を遮断するとともに、前記イオン交換手段にイオン交換後の前記試料水を循環させる処理を含むことを特徴とする請求項７記載のボイラ水系の不純物監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中・高圧ボイラ等のボイラ水系の蒸気、復水又は給水の不純物濃度を監視するボイラ水系の不純物監視装置及び方法に関し、特に、蒸気、復水又は給水のイオン交換処理を伴うボイラ水系の不純物監視装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中・高圧純水給水ボイラ等のボイラ水系において、蒸気、復水又は給水に塩化物イオンが混入すると、そのイオンが微量濃度であっても、ボイラ内の腐食や蒸気タービンの損傷を引き起こす原因になるため、不純物濃度の監視が厳格に行われている。塩化物イオンは主にタービン蒸気復水器での冷却管の破孔により、冷却水成分が漏れ込むことによって持ち込まれる。斯かる漏れの連続監視では、少量段階での検知方法として、水素型強酸性陽イオン交換樹脂を充填したカラムに蒸気タービン復水器出口水等から抽出した試料水を通水させ、イオン交換後の試料水の電気伝導率を測定する方法が取られている。
【０００３】
このようなボイラ水系の不純物監視に関し、特許文献１には、発電ボイラー復水器から採取した復水をカチオン交換樹脂で処理した後、導電率計を以て電気伝導度を測定することが開示されている。
【特許文献１】特開平６−８２１７３号公報（要約、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボイラ水系の不純物濃度の監視には例えば、図１０に示すように、ボイラ水系にある採水用冷却器より採水した試料水を監視装置２００に流し、試料水の不純物濃度の測定を行う。この監視装置２００には、イオン交換器２０２及び電気伝導率計２０４が備えられ、イオン交換器２０２には採水用冷却器の出口管に継手２０６により接続された管路２０８を通じて試料水が流れ込み、イオン交換器２０２でイオン交換後の試料水が電気伝導率計２０４に流れる。イオン交換器２０２は、水素型強酸性陽イオン交換樹脂２１０が充填されたイオン交換樹脂カラム２１２を備え、その入口側はストレーナ付き上蓋２１４で閉じられるとともに、その出口側はストレーナ付き下蓋２１６で閉じられている。イオン交換器２０２の入口側及び出口側には、それぞれ手動弁２１８、２２０が設けられ、試料水の取込みは手動弁２１８、２２０を開き、不純物濃度の測定後の試料水は排水部２２２から廃棄される。
【０００５】
ところで、このような監視装置２００において、水素型強酸性陽イオン交換樹脂２１０は、電気伝導率を測定する試料水、即ち、蒸気の凝縮水、復水又は給水にｐＨ調整薬剤としてアンモニアやアミンが添加されると、そのイオンが水素イオンを交換し、アンモニア型やアミン型に変化する。水素型強酸性陽イオン交換樹脂２１０がアンモニア型やアミン型に変り、破過すると、イオン交換後の試料水にはアンモニアやアミンが含まれ、電気伝導率を上昇させる。
【０００６】
なお、アンモニアやアミンがイオン交換樹脂カラムからリークすると、電気伝導率が上昇するため、その上昇が塩化物イオンリークによるものとの区別ができなくなるが、アンモニアやアミンでは計算により破過によるリーク時期を予想することができる。イオン交換樹脂を交換しても、電気伝導率が上がる場合には、Ｃｌ- イオンリークの可能性が高い。
【０００７】
このように、イオン交換樹脂のイオン交換機能には時間的な限界があり、その機能が低下すれば交換することが必要である。イオン交換樹脂に連続的に試料水を流し続ければ、その機能の劣化が早まり、頻繁に交換することを余儀なくされる。この場合、イオン交換樹脂を水素型に再生する作業に取り掛かるか、再生済みの樹脂と交換するか、再生済みの樹脂を予め充填したカラムと交換する等の作業が必要である。
【０００８】
また、ボイラ給水系統の炭素綱配管のエロージョン・コロージョンによるとされる減肉トラブルを抑制するため、給水ｐＨを高く維持するためにアンモニアやアミンを給水中に従来よりも高濃度で添加する水処理方法が採用されている。このため、蒸気の凝縮水、復水又は給水のアンモニアやアミンの濃度が従来の処理条件下よりも高く、従来よりも短い通水時間で破過が生じ、その破過の発生頻度も増大している。
【０００９】
このため、イオン交換樹脂の破過頻度が増加し、イオン交換樹脂の再生作業、再生済み樹脂の交換作業が頻発し、このような状況にあっては、安定したカチオン電気伝導率の測定等、不純物濃度の監視がし難く、イオン交換樹脂の再生や交換等の手間やコストが増加するという不都合があった。
【００１０】
このような課題や要請について、特許文献１にはその開示や示唆はなく、特許文献１記載の構成を以てはその課題や要請に応えることができない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、ボイラ水系の不純物監視に関し、イオン交換樹脂の劣化時間を延長し、より長期的に安定した不純物監視を実現することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、ボイラ水系の不純物監視に関し、監視期間に対するイオン交換樹脂の交換頻度を低減させ、保守管理の簡略化、管理コストの低減を図ることにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、ボイラ水系の不純物監視に関し、試料水の不純物濃度の監視精度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、イオン交換樹脂に対する試料水の通水を制御することにより、イオン交換樹脂の劣化を抑制し、又は、不純物濃度を測定していない場合には、イオン交換後の試料水をイオン交換樹脂に循環させることにより、試料水の不純物濃度の測定値の変動を抑制し、上記目的を達成する。
【００１５】
そこで、上記目的を達成するため、本発明の第１の側面は、ボイラ水系の蒸気、復水又は給水の不純物濃度を監視するボイラ水系の不純物監視装置であって、ボイラ水系から採取された試料水をイオン交換するイオン交換手段と、前記イオン交換手段でイオン交換された前記試料水の電気伝導率を測定する測定手段と、前記イオン交換手段をバイパスして前記試料水を流すバイパス手段とを備え、電気伝導率の測定時、前記試料水を前記イオン交換手段に流し、電気伝導率の非測定時、前記試料水を前記バイパス手段に流すとともに、前記イオン交換手段に対する前記試料水の流入を低減又は遮断させた構成である。斯かる構成により、上記の目的が達成される。
【００１６】
このボイラ水系の不純物監視装置において、好ましくは、前記イオン交換手段の入口側と出口側とに連結された循環路を備え、前記電気伝導率を測定しない場合、前記循環路を通じて前記イオン交換手段にイオン交換後の前記試料水を循環させる構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記の目的が達成される。
【００１７】
このボイラ水系の不純物監視装置において、好ましくは、前記イオン交換手段に連結されてイオン交換前又はイオン交換後の前記試料水を流す流路の一方又は双方に設置され、前記流路を開閉する開閉手段と、前記開閉手段の開閉を制御し、測定タイミングに応じて開く制御手段とを備える構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記の目的が達成される。
【００１８】
このボイラ水系の不純物監視装置において、好ましくは、前記循環路に設置されて前記イオン交換後の前記試料水を前記循環路に循環させる開閉手段と、前記開閉手段の開閉を制御し、測定タイミングに応じて前記開閉手段を開く制御手段とを備える構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記の目的が達成される。
【００１９】
このボイラ水系の不純物監視装置において、好ましくは、前記循環路に設置されて前記イオン交換後の前記試料水を前記循環路に循環させるポンプと、測定タイミングに応じて前記ポンプを駆動させる制御手段とを備える構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記の目的が達成される。
【００２０】
このボイラ水系の不純物監視装置において、好ましくは、前記循環路に逆流阻止手段を備え、該逆流阻止手段により前記イオン交換前の前記試料水が前記イオン交換手段の出口側に流入することを阻止した構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記の目的が達成される。
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明の第２の側面は、ボイラ水系の蒸気、復水又は給水の不純物濃度を監視するボイラ水系の不純物監視方法であって、ボイラ水系から抽出した試料水をイオン交換手段によりイオン交換する処理と、イオン交換された前記試料水の電気伝導率を測定する処理とを含み、前記電気伝導率の測定タイミングに応じて前記イオン交換手段に前記試料水を流す構成である。斯かる構成により、上記の目的が達成される。
【００２２】
このボイラ水系の不純物監視方法において、好ましくは、前記電気伝導率を測定しない場合、前記イオン交換手段に対する前記試料水の流入を遮断するとともに、前記イオン交換手段にイオン交換後の前記試料水を循環させる処理を含む構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記の目的が達成される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、次の効果が得られる。
【００２４】
(1) ボイラ水系の不純物監視に関し、試料水の不純物濃度を測定する場合にイオン交換樹脂に試料水を通水するので、イオン交換樹脂の劣化を抑制でき、安定した不純物監視を行うことができる。
【００２５】
(2) 不純物濃度を測定する場合にイオン交換樹脂に試料水を通水し、不純物濃度を測定しない場合には、イオン交換樹脂に対する試料水の通水を低減又は遮断するので、不純物濃度の監視期間に対するイオン交換樹脂の再生や交換頻度を低減させ、保守管理の簡略化、管理コストの低減を図ることができる。
【００２６】
(3) 不純物濃度の測定を行う場合に、イオン交換樹脂に試料水を通水し、その測定時間以外では、イオン交換後の試料水をイオン交換樹脂に循環させて待機するので、不純物濃度の測定の再開時にイオン濃度の急激な変化を抑制でき、安定した不純物監視を行うことができるとともに、不純物濃度の測定精度を高めることができる。
【００２７】
(4) イオン交換手段に対する通水を断続通水としたことにより、イオン交換手段のイオン交換樹脂の再生間隔が延長され、再生頻度を低減することができ、その再生作業による労力低減、再生コストの削減、塩酸廃液の削減を図ることができる。
【００２８】
(5) 試料水通水停止時もイオン交換手段に循環通水する構成とすれば、通水量の変動による樹脂層の乱れを小さくでき、試料水通水再開時の電気伝導率の乱れ時間も短縮でき、電気伝導率の変動幅も小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施の形態について、図１を参照する。図１は第１の実施の形態に係るボイラ水系の不純物監視装置及び方法を示す図である。
【００３０】
この不純物監視装置２では、イオン交換樹脂４にアンモニアやアミンを含有する試料水６の通水を間欠通水とすることにより、イオン交換樹脂４に対する通水時間を短縮化し、イオン交換樹脂４に対するアンモニアやアミンの持込み量を低減させることにより、イオン交換樹脂４の再生頻度や交換頻度を低減させている。ここで、試料水６は、ボイラ水系から採取ないし抽出される蒸気、復水又は給水であって、蒸気の場合にはその凝縮水である。また、イオン交換樹脂４に対する試料水をタイマー制御により間欠的に行い、イオン交換樹脂４の通水時間を制限している。
【００３１】
そこで、この不純物監視装置２では、図１に示すように、イオン交換器８に試料水６を流す主流路１０に対し、試料水６をバイパスするバイパス路としてバイパス流路１２が設置され、主流路１０側には不純物の測定時間のみ試料水６を流し、測定時間以外の時間ではバイパス流路１２側に試料水６を流すことにより、イオン交換器８に対する試料水６の通水を間欠的に行うように構成されている。
【００３２】
主流路１０にはイオン交換器８が設置されているとともに、イオン交換器８の入口側には第１の流路開閉手段として電磁開閉弁１４、イオン交換器８の出口側にも第２の流路開閉手段として電磁開閉弁１６が設置され、この電磁開閉弁１６の下流側には電気伝導率計１８の密閉フローセル２０が設置され、主流路１０の入口部２２にはボイラ水系の採水用冷却器の出口管部が継手等の連結手段により連結され、また、主流路１０の出口側には排水部２３が設置されている。
【００３３】
イオン交換器８はイオン交換樹脂カラム２４にイオン交換樹脂４が充填されており、イオン交換樹脂カラム２４の入口側はストレーナ付き上蓋２６で閉塞され、また、イオン交換樹脂カラム２４の出口側はストレーナ付き下蓋２８で閉塞されている。ストレーナ付き上蓋２６のストレーナは、イオン交換樹脂カラム２４に流れ込む試料水６に含まれるＳＳ性不純物を濾過する手段であり、ストレーナ付き下蓋２８のストレーナは、イオン交換樹脂カラム２４からの試料水６に含まれる不純物を阻止する手段である。
【００３４】
また、バイパス流路１２には第３の流路開閉手段として電磁開閉弁３０が設置され、電磁開閉弁１４、１６、３０の開閉は制御部３２によって駆動制御される。制御部３２は例えば、シーケンサであって、コンピュータで構成されてもよい。この制御部３２には、電磁開閉弁１４、１６、３０の開閉を制御するための駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が出力され、不純物の測定時間では、駆動信号Ｓ１、Ｓ２により電磁開閉弁１４、１６を開くとともに、駆動信号Ｓ３により電磁開閉弁３０を閉じ、又は、不純物の測定時間以外又は不純物を測定しない場合には、駆動信号Ｓ１、Ｓ２により電磁開閉弁１４、１６を閉じるとともに、駆動信号Ｓ３により電磁開閉弁３０を開くように制御する。この場合、電磁開閉弁１４、１６は全閉状態ではなく、流量を低減させるように制御してもよい。
【００３５】
そして、電気伝導率計１８は、試料水６の塩化物イオン等の微量陰イオン不純物濃度を監視する手段であって、カチオン電気伝導率測定用のイオン交換樹脂４を通過した試料水６を既述の密閉フローセル２０に通過させ、伝導率を電気的に検出する。電気伝導率計１８の密閉フローセル２０には、通過する試料水６の伝導率を電気的に検出する電極が設置されている。検出された電気伝導率は情報処理装置に制御情報として提供される。
【００３６】
次に、ボイラ水系の不純物監視方法について、図２及び図３を参照する。図２は、図１の不純物監視装置を用いた不純物監視の処理手順の一例を示すフローチャート、図３は、不純物監視の動作タイミングを示す図である。
【００３７】
この処理手順は、制御部３２のプログラム制御の一例であって、不純物濃度の測定時間と非測定時間とに応じて、電磁開閉弁１４、１６と電磁開閉弁３０との開閉時間が交互になるように制御される。そこで、動作を開始させると、タイマー制御動作となり（ステップＳ１）、経過時間により不純物濃度の測定時間を監視し、不純物濃度の測定時間か否かを判定する（ステップＳ２）。不純物濃度の測定時間が到来していれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、電磁開閉弁１４、１６を開くとともに、電磁開閉弁３０を閉じ（ステップＳ３）、ボイラ水系から取り込まれた試料水６を主流路１０からイオン交換器８に流し、試料水６に対してイオン交換処理を行い（ステップＳ４）、イオン交換後の試料水６を電気伝導率計１８のフローセル２０に流し、その電気伝導率を測定し（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。この場合、電磁開閉弁３０を閉じることにより、試料水６がバイパス流路１２に流れるのを阻止する。測定時間中であれば、電気伝導率の測定は繰り返し行われることになる。
【００３８】
また、不純物濃度の測定時間が到来していなければ（ステップＳ２のＮＯ）、電磁開閉弁１４、１６を閉じるとともに、電磁開閉弁３０を開き（ステップＳ６）、不純物濃度の測定時間の到来まで、ボイラ水系から取り込まれた試料水６をバイパス流路１２から排水部２３に流す。この場合、電磁開閉弁１４、１６を閉じることにより、試料水６がイオン交換器８に流れるのを阻止する。
【００３９】
このような電磁開閉弁１４、１６、３０及び不純物濃度の測定について、図３を参照すれば、図３のＡ、Ｂ及びＣに示すように、制御部３２から駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が出力されると、駆動信号Ｓ１、Ｓ２の高レベル（Ｈ）区間で電磁開閉弁１４、１６が開かれ、駆動信号Ｓ３の高レベル（Ｈ）区間で電磁開閉弁３０が開かれる。試料水６の不純物濃度の測定時間Ｔｘは、駆動信号Ｓ１、Ｓ２のＨ区間内に設定される。この場合、駆動信号Ｓ１、Ｓ２のＨ区間（Ｔ１）及び低レベル（Ｌ）区間（Ｔ２）と、駆動信号Ｓ３のＨ区間（Ｔ２）及びＬ区間（Ｔ１）とが互いに双反関係に設定されており、電磁開閉弁１４、１６が閉じる期間Ｔ２で電磁開閉弁３０が開き、試料水６がバイパス流路１２に流れることになり、イオン交換樹脂４には、間欠的に限られた時間で試料水６が通水することになる。
【００４０】
このような不純物監視装置２及び監視方法を用いた場合の特徴事項及び利点を列挙すれば、次の通りである。
【００４１】
(1) イオン交換樹脂４に対するアンモニアやアミンを含有する試料水６の通水を間欠にして通水時間を短くできるので、試料水６に含まれているアンモニアやアミンのイオン交換樹脂４への接触を防護することができ、イオン交換樹脂４の交換頻度やイオン交換樹脂４の再生間隔の時間を延長することができる。即ち、タイマー制御による電磁開閉弁１４、１６、３０の切替えにより、一定時間毎に所定時間で試料水６をカチオン電気伝導率測定用のイオン交換樹脂４と電気伝導率計１８の密閉フローセル２０をバイパスして直接排水するので、イオン交換樹脂４への陽イオンによる負荷を低減でき、再生間隔を広げ、再生頻度を下げることができる。
【００４２】
(2) このような処理によれば、従来の通年通水の監視に対して、イオン交換樹脂４の交換時期や試料水６の監視可能時間を長く取れるので、試料水６中の不純物監視を安定して行うことができるとともに、イオン交換樹脂４の交換回数が減ることにより、監視作業の煩雑化の防止や、交換樹脂のコストを抑制できる。
【００４３】
なお、上記の制御では、流路切替を同時に行っているが、試料水６のイオン交換器８への流入解除、バイパス流路１２への流入時期との間に時間差を設定してもよいし、測定時間Ｔｘはイオン交換樹脂４の使用時間に応じて（経年変化に応じて）変更するようにしてもよい。
【００４４】
〔第２の実施の形態〕
【００４５】
本発明の第２の実施の形態について、図４を参照する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るボイラ水系の不純物監視装置及び方法を示す図である。図４において、図１と同一部分については、同一符号を付してある。
【００４６】
この実施の形態では、第１の実施の形態に加え、試料水６の不純物濃度の非測定時間において、ボイラ水系から採取した試料水６をバイパス流路１２側に流して主流路１０側への試料水６の流入を制限し、イオン交換器８でイオン交換後の試料水６をイオン交換樹脂４に循環させることにより、不純物濃度監視の安定化を図っている。非測定時間において、イオン交換器８のイオン交換樹脂４にイオン交換後の試料水６を循環させれば、イオン交換樹脂４の乱れによる試料水６の水質変化や、イオン交換樹脂４から陽イオンが脱落して一時的な高濃度イオンの流出による試料水６の水質変化が電気伝導率の測定値にノイズとして現れることを防止できる。特に、試料水６の通水停止時にイオン交換樹脂４を通過したことにより、陽イオンをほとんど含まない清浄な流出水である試料水６をイオン交換樹脂４に循環通水し続ければ、イオン交換樹脂４の樹脂層の乱れを防止でき、長命化を図ることができる。
【００４７】
そこで、この実施の形態に係る不純物監視装置２では、イオン交換器８の出口側と入口側との間に循環路３４が設けられ、この循環路３４は、不純物濃度を測定しない場合に、イオン交換後の試料水６をイオン交換器８の出口側から取出し、その入口側からイオン交換器８に流すことにより、イオン交換樹脂４に連続的に循環させる手段であって、この循環路３４には逆止弁３６、ポンプ３８及び電磁開閉弁４０が設置されている。
【００４８】
逆止弁３６は、不純物濃度を測定している区間において、試料水６の流入を阻止する逆流防止手段であって、循環路３４内の試料水６による汚染を防止する。ポンプ３８は、イオン交換後の試料水６を強制的に循環路３４を通してイオン交換器８のイオン交換樹脂４に循環させる手段であって、その駆動時間は、不純物濃度の非測定時間である。また、電磁開閉弁４０は、循環路３４を開閉する開閉手段であるとともに、不純物濃度の測定区間において、試料水６が循環路３４に流れ込むのを阻止する逆流防止手段であって、不純物濃度の非測定区間で開かれ、試料水６の循環路３４への循環を許可する。
【００４９】
ポンプ３８及び電磁開閉弁４０は、電磁開閉弁１４、１６、３０の開閉と同様に制御部３２によって駆動制御される。この制御部３２には、ポンプ３８を駆動する駆動信号Ｓ４が出力されるとともに、電磁開閉弁１４、１６、３０、４０の開閉を制御するための駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５が出力される。この実施の形態においても、不純物の測定時間では、駆動信号Ｓ１、Ｓ２により電磁開閉弁１４、１６を開くとともに、駆動信号Ｓ３により電磁開閉弁３０を閉じ、又は、不純物の測定時間以外又は不純物を測定しない場合には、駆動信号Ｓ１、Ｓ２により電磁開閉弁１４、１６を閉じるとともに、駆動信号Ｓ３、Ｓ５により電磁開閉弁３０、４０を開くように制御する。
【００５０】
そして、この実施の形態では、非測定時間において、駆動信号Ｓ４によりポンプ３８が駆動され、イオン交換後の試料水６を循環路３４を通してイオン交換器８のイオン交換樹脂４に連続的に循環させる。
【００５１】
次に、第２の実施の形態に係るボイラ水系の不純物監視方法について、図５及び図６を参照する。図５は、図４の不純物監視装置を用いた不純物監視の処理手順の一例を示すフローチャート、図６は、不純物監視の動作タイミングを示す図である。
【００５２】
この実施の形態に係る不純物監視装置２の制御においては、不純物濃度の測定時間と非測定時間とに応じて、電磁開閉弁１４、１６と電磁開閉弁３０、４０との開閉時間が交互になるように制御される。そこで、動作を開始させると、タイマー制御動作となり（ステップＳ１１）、経過時間により不純物濃度の測定時間を監視し、不純物濃度の測定時間か否かを判定する（ステップＳ１２）。不純物濃度の測定時間が到来していれば（ステップＳ１２のＹＥＳ）、電磁開閉弁１４、１６を開くとともに、電磁開閉弁３０、４０を閉じ（ステップＳ１３）、イオン交換処理（ステップＳ１４）及び電気伝導率の測定処理（ステップＳ１５）が実行されることは第１の実施の形態と同様である。この場合、電磁開閉弁３０、４０を閉じることにより、試料水６がバイパス流路１２及び循環路３４に流れるのを阻止する。測定時間中であれば、電気伝導率の測定は繰り返し行われることになる。
【００５３】
また、不純物濃度の測定時間が到来していなければ（ステップＳ１２のＮＯ）、電磁開閉弁１４、１６を閉じるとともに、電磁開閉弁３０を開き（ステップＳ１６）、不純物濃度の測定時間の到来まで、ボイラ水系から取り込まれた試料水６をバイパス流路１２から排水部２３に流す。この場合、電磁開閉弁１４、１６を閉じることにより、試料水６がイオン交換器８に流れるのを阻止する。
【００５４】
そして、不純物濃度の非測定時間中には、制御部３２が発する駆動信号Ｓ５によって電磁開閉弁４０を開き（ステップＳ１７）、駆動信号Ｓ４によってポンプ３８を駆動し（ステップＳ１８）、イオン交換後の試料水６を循環路３４を介してイオン交換器８のイオン交換樹脂４に循環させる。電磁開閉弁１６が閉じられた時点では、イオン交換器８にイオン交換中の試料水６が残留しているので、イオン交換後の試料水６を循環路３４を通してイオン交換樹脂４に循環させることができる。
【００５５】
このような試料水６をイオン交換樹脂４に循環させると、循環する試料水６でイオン交換樹脂４が湿潤状態に維持されるとともに、安定したイオン交換状態に保持されることになる。
【００５６】
そして、このような状態から不純物濃度の測定時間に移行（測定再開）した場合には、ボイラ水系から採取された試料水６がイオン交換器８に流れ込むが、イオン交換後の試料水６と混合されてイオン交換が行われることになるので、急激な濃度変化を来すことがなく、緩やかな濃度変化を伴う試料水６が電気伝導率計１８に供給されることになる。この結果、不純物濃度の測定の安定化が図られる。
【００５７】
このような電磁開閉弁１４、１６、３０、４０やポンプ３８への動作処理、及び不純物濃度の測定について、図６を参照すれば、図６のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥに示すように、制御部３２から駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５が出力されると、図３に示す処理に加え、駆動信号Ｓ４の高レベル（Ｈ）区間でポンプ３８を駆動させ、また、駆動信号Ｓ５の高レベル（Ｈ）区間で電磁開閉弁４０が開かれる。この場合、試料水６のイオン交換処理及び電気伝導率の測定処理を行う期間（Ｔ１）では電磁開閉弁４０を閉じておくとともに、ポンプ３８を停止させておき、試料水６がバイパス流路１２内に流れる期間（Ｔ２）になると電磁開閉弁４０を開くとともに、ポンプ３８を駆動させる。これにより、イオン交換樹脂４に対して、不純物濃度の監視時期にはイオン交換前の試料水６を通水させ、不純物濃度の非監視時期にはイオン交換後の試料水６を通水させることになる。
【００５８】
この実施の形態に係る不純物監視装置２及び監視方法を用いた場合の特徴事項及び利点を列挙すれば、次の通りである。
【００５９】
(1) イオン交換樹脂４への試料水６の通水は、制御部３２のタイマーによる電磁開閉弁１４、１６、３０の切替えで、試料水６の通水とイオン交換樹脂４を通過させた試料水６の再通水を切り替えによって間欠的に行っている。
【００６０】
(2) 試料水６がカチオン電気伝導率測定用のイオン交換樹脂４と電気伝導率計１８の密閉フローセル２０をバイパスして排水される間に、清浄なイオン交換水をイオン交換樹脂４に一定流速で流すので、イオン交換樹脂４の樹脂層の乱れを防止でき、試料水６の通水再開時にも電気伝導率の測定値の乱れを最小にすることができる。
【００６１】
(3) イオン交換樹脂４への試料水６の通水流速と、イオン交換樹脂４によるイオン交換後の試料水６がイオン交換樹脂４を循環する通水流速とを同一又は同等な速度に設定すれば、カラム２４内でのイオン交換樹脂４の樹脂層の乱れを防止でき、その安定化が図られる。
【００６２】
(4)   第１の実施の形態と同様に、試料水６に含まれているアンモニアやアミンのイオン交換樹脂４への接触を防護することができ、イオン交換樹脂４の交換頻度やイオン交換樹脂４の再生間隔の時間を延長することができるほか、不純物濃度の測定を行う場合に、イオン交換樹脂４に試料水６を通水し、その測定時間以外では、イオン交換後の試料水６をイオン交換樹脂４に循環させて待機するので、不純物濃度の測定の再開時にイオン濃度の急激な変化を抑制でき、安定した不純物監視を行うことができるとともに、不純物濃度の測定精度を高めることができる。
【００６３】
なお、この実施の形態においては、不純物濃度の非監視時期に循環路３４内に循環させる試料水６を取り込むために、期間Ｔ１から期間Ｔ２への移行時において、電磁開閉弁１４、１６と、電磁開閉弁４０との開閉タイミングに多少の時間差を設ける構成としてもよいし、測定時間の終了に伴って、電磁開閉弁１６が閉じられる前に電磁開閉弁４０を開き、循環路３４側にイオン交換後の試料水６を取り込み、その循環の準備をする構成としてもよい。
【００６４】
〔第３の実施の形態〕
【００６５】
次に、本発明の第３の実施の形態について、図７を参照する。図７は、ボイラシステムの一例を示す図である。
【００６６】
このボイラシステム５０は、その水系から採取される蒸気、復水又は給水の不純物濃度の監視に本発明の不純物監視装置及び方法を適用した一例である中・高圧ボイラ設備であって、蒸気系統５２には第１の不純物監視装置５４、復水系統５６には第２の不純物監視装置５８、給水系統６０には第３の不純物監視装置６２が設置されることにより、各系統において、試料水６の不純物濃度の監視が行われている。
【００６７】
不純物監視装置５４は、蒸気系統５２におけるボイラ６４、過熱器６６、減温器６８、過熱器７０及び減温器７２を経て流れる蒸気を凝縮し、その凝縮水を試料水６とし、その不純物濃度を測定し、監視する。
【００６８】
不純物監視装置５８は、蒸気タービン７４を通過した蒸気を復水器７６で凝縮させた凝縮水を試料水６とし、その不純物濃度を測定し、監視する。
【００６９】
また、不純物監視装置６２は、給水タンク７８から給水系統６０に流れる給水を試料水６とし、その不純物濃度を測定し、監視する。
【００７０】
このようなボイラシステム５０では、不純物監視装置５４、５８、６２が設置され、ボイラ水系の蒸気、復水及び給水の不純物濃度が監視され、信頼性の高いボイラ設備を構成しているとともに、各不純物監視装置５４、５８、６２が既述の機能を備えているので、不純物濃度監視に関し、保守管理の容易化、コストの低減が図られる。そして、不純物監視装置５４、５８、６２の測定出力をプロセス制御側の情報処理装置に取り込み、その情報処理装置の制御出力に反映させてボイラ６４等の各種機能部を制御する構成とすれば、安全性の高いボイラシステムを構成することができる。
【００７１】
また、このようなボイラシステム５０において、蒸気、復水、給水中の不純物（Ｃｌ- 等）濃度を監視するカチオン電気伝導率測定用のイオン交換樹脂４のＮａＣｌのＮａをカオチン交換樹脂で除き、Ｈ+ （ＨＣｌ）を発生させるので、不純物監視装置５４、５８、６２の電気伝導率の検出感度を高めることができ（図９）、不純物監視装置５４、５８、６２のイオン交換樹脂４の再生間隔を従来に比較し、数倍に延長することができる。
【００７２】
なお、上記のように、蒸気、復水、給水の３箇所に不純物監視装置５４、５８、６２を設置して試料水６の不純物濃度を監視するほか、必要に応じて、このうちの２箇所もしくは１箇所で不純物濃度の監視を行う構成としてもよい。
【実施例】
【００７３】
本発明のボイラ水系の不純物監視装置及び方法の実施例について、図８を参照する。図８は、不純物監視装置及び方法の試験方法及び試験装置の概要を示す図である。図８において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
【００７４】
この実施例は、評価対象装置として例えば、不純物監視装置２（図１）について、試料水６に該当する試験液８０による連続通水の場合と、間欠通水の場合の比較結果を得て、本発明を適用した場合のメリットを確認するものである。
【００７５】
この試験装置８２では試験液８０に純水を使用し、溶存二酸化炭素他溶存気体と試験中に溶解する二酸化炭素の影響を極力排除するために加熱して沸騰させ、排気蒸気とともに溶存気体を排除している。また、試験装置８２からの溶出イオンを極力低くするために、配管、容器、弁類とも材料はＳＵＳ３０４鋼を使用している。
【００７６】
そこで、この試験装置８２では、図８に示すように、試験液調整槽８４を備え、この試験液調整槽８４と評価対象装置である不純物監視装置２との間を試験液流路８６で連結している。この試験液流路８６には、試験液８０を一定流速で流すための送水ポンプ８８、流路８６を開閉するためのニードル弁９０、試験液８０を冷却するための冷却器９２、試験液８０の温度を検出するための温度計９４、試験液８０の電気伝導率を測定するための試験液伝導率計９６、試験液８０の流量を計測するための流量計９８、不純物監視装置２からの試験液８０の逆流を防止するための逆止弁１００が設置され、試験液伝導率計９６と流量計９８との間の流路８６を分岐して試験液ｐＨ計１０２が設置され、この試験液ｐＨ計１０２で試験液８０のｐＨ値が測定される。不純物監視装置２の主流路１０又はバイパス流路１２を通過した試験液８０は帰還流路１０４を介して試験液調整槽８４に帰還する。この試験装置８２では、図１の排水部２３は設置されていない。
【００７７】
試験液調整槽８４には、試験液８０を加熱して沸騰させるための加熱沸騰手段としてヒータ１０６が設置され、不純物監視装置２を通過した試験液８０を帰還させ、外部から補給水として純水１０８を補給している。また、試験液調整槽８４の入側と送水ポンプ８８の出側との間には試験液８０を帰還させる帰還路１１０が形成されている。
【００７８】
試験液調整槽８４の試験液８０を加熱して沸騰させるのは、ＣＯ2 の他、溶存ガスの除去等、蒸気排気を行うためである。そして、試験液調整槽８４の出口部において、アンモニアや食塩が添加され、その試験液８０は冷却器９２で外部からの冷却水１１２との熱交換により冷却される。
【００７９】
不純物監視装置２（図２）に関し、イオン交換器８のイオン交換樹脂４には、強酸性陽イオン交換樹脂（ダイヤイオンＳＫ１Ｂ）を使用し、その貫流交換容量は２００〔ｇ〕ＣａＣＯ3 ／Ｌ−樹脂（１００％再生時）である。イオン交換樹脂４の再生には、塩酸を使用すればよい。
【００８０】
試験には、既述の試験用イオン交換樹脂を使用し、その再生済み樹脂に気泡が入らないように水で試験用のイオン樹脂カラムに充填する。この場合、イオン交換樹脂カラムは、内径：５４〔ｍｍ〕φ、内部有効長さ４５０〔ｍｍ〕のアクリル製透明カラムに、再生済みイオン交換樹脂０．５〔Ｌ〕を充填する。この場合、イオン交換樹脂再生用カラムは、内径：５４〔ｍｍ〕φ、内部有効長さ１０００〔ｍｍ〕のアクリル製透明カラムである。
【００８１】
そして、試験操作は、試験液調整槽８４で加熱、沸騰させて二酸化炭素を排除した試験液８０に所定量のアンモニア水溶液を連続添加し、これを２５〔℃〕に冷却調整して、評価対象装置である不純物監視装置２に１２〔Ｌ／ｈ〕の流量率で通水し、定期的に、試験液８０を採取して試験液８０のｐＨ値とアンモニア濃度を確認した。
【００８２】
ＮａＣｌを１〔ｍｇ／Ｌ〕（Ｃｌ- として）を添加して伝導率を測定したところ、０．０３６〔ｍＳ／ｍ〕から１．２〔ｍＳ／ｍ〕に急上昇したことを確認した。
【００８３】
この試験結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】
2008215753.tif 000003
【００８５】
不純物監視装置２からの流出水の電気伝導率が０．０３〔ｍＳ／ｍ〕から上昇し、継続（安定）して１〔ｍＳ／ｍ〕（ＮＨ3 ：２．３〔ｍｇＮＨ3 ／Ｌ〕の電気伝導率に相当）以上の上昇傾向を示し、低電気伝導率（０．０３〔ｍＳ／ｍ〕）に復帰しなくなったら、「貫通」と判断した。
【００８６】
この試験結果から明らかなように、不純物監視装置２のバイパス流路１２側に試験液８０を迂回させてイオン交換樹脂４に間欠通水を行った場合では、連続通水した場合に比較し、貫通までの通算時間がほぼ２倍に増加しており、本発明の不純物監視装置では、イオン交換器８のイオン交換樹脂４の長命化が図られることが明らかである。
【００８７】
また、既述の不純物監視装置及び方法に関し、イオン交換樹脂の機能について、図９を参照する。図９は、塩化物イオン水溶液の電気伝導率の比較結果を示す図である。
【００８８】
図９において、Ａは、試験液８０をイオン交換樹脂４として強酸性陽イオン交換樹脂（水素イオン形）層の通過後の電気伝導率の測定結果、Ｂは、試験液８０を直接測定した場合の電気伝導率の測定結果である。このように、イオン交換樹脂４を通過させた試験液８０では、塩化物イオン濃度の変化に対する電気伝導率の変化度合いが大きく増加しており、イオン交換樹脂を通過させると、電気伝導率の測定感度や測定精度が高められることになる。
【００８９】
以上述べたように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、ボイラ水系から採取された試料水の不純物監視に関し、試料水の不純物濃度を測定する場合にイオン交換樹脂に試料水を通水するので、イオン交換樹脂の劣化を抑制でき、安定した不純物監視を行うことができ、また、不純物濃度を測定する場合にイオン交換樹脂に試料水を通水し、不純物濃度を測定しない場合には、イオン交換樹脂に対する試料水の通水を低減又は遮断するので、不純物濃度の監視期間に対するイオン交換樹脂の交換頻度を低減させ、保守管理の簡略化、管理コストの低減を図ることができ、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１の実施の形態に係る不純物監視装置及び不純物監視方法の一例を示す図である。
【図２】不純物監視方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】不純物監視動作のタイミングチャートである。
【図４】第２の実施の形態に係る不純物監視装置及び不純物監視方法の一例を示す図である。
【図５】不純物監視方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】不純物監視動作のタイミングチャートである。
【図７】第３の実施の形態に係るボイラシステムの一例を示す図である。
【図８】不純物監視方法及びその装置の試験装置の概要を示す図である。
【図９】塩化物イオン水溶液の電気伝導率の比較例を示す図である。
【図１０】従来の不純物監視装置を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
２  不純物監視装置
４  イオン交換樹脂
６  試料水
８  イオン交換器
１０  主流路
１２  バイパス流路
１４、１６  電磁開閉弁
１８  電気伝導率計
４０  電磁開閉弁
【図１】
2008215753.tif 000004
【図２】
2008215753.tif 000005
【図３】
2008215753.tif 000006
【図４】
2008215753.tif 000007
【図５】
2008215753.tif 000008
【図６】
2008215753.tif 000009
【図７】
2008215753.tif 000010
【図８】
2008215753.tif 000011
【図９】
2008215753.tif 000012
【図１０】
2008215753.tif 000013