(57)【要約】  【課題】  高ＰＨ処理水を用いる運転を問題なく行うことのできる発電装置を提供するとともに、応答性と検知精度に優れた発電装置の水質監視装置を提供する。  【解決手段】  復水器１４から蒸気発生器１０までの管路に配置された復水脱塩装置２２には、これを迂回するバイパス管路２８が設けられ、復水中の塩分濃度が所定レベル未満の間は復水はバイパス管路２８を通って流れ、復水中の塩分濃度が所定レベル以上に達したときは復水は復水脱塩装置２２を通って流れる。復水中の塩分濃度は、復水器１４に比較的近い箇所では連続測定タイプの第１検塩装置４０で測定し、蒸気発生器１０で加熱される復水中の塩分濃度は高感度タイプの第２検塩装置５０で測定する。制御部３０は第１検塩装置４０及び第２検塩装置５０の測定結果を総合判定してバイパス管路２８経由の流路と復水脱塩装置２２経由の流路を切り換える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気発生器で発生した蒸気のエネルギーにより発電を行った後、蒸気を復水器で復水し、復水を再び前記蒸気発生器に還流させる発電装置において、
前記復水器から蒸気発生器までの管路に配置された復水脱塩装置と、この復水脱塩装置を迂回するバイパス管路と、前記復水脱塩装置経由の流路と前記バイパス管路経由の流路を切り換える切換バルブと、復水中の塩分濃度を測定する検塩装置と、この検塩装置によって検知された復水中の塩分濃度が所定レベル未満の間は前記切換バルブを前記バイパス管路側に切り換え、復水中の塩分濃度が所定レベル以上に達したときは前記切換バルブを前記復水脱塩装置側に切り換える制御を行う制御部とを備えることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記復水器の冷却媒体が海水であり、前記検塩装置は海水の塩分を検知するものであることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
蒸気発生器で発生した蒸気のエネルギーにより発電を行った後、蒸気を復水器で復水し、復水を再び前記蒸気発生器に還流させる発電装置に用いられる水質監視装置において、
前記復水器近傍で復水中の塩分濃度を測定する第１検塩装置と、前記蒸気発生器で加熱される給水中の塩分濃度を測定する第２検塩装置とを備え、前記第１検塩装置として検知時間の短い連続測定タイプのものを用い、前記第２検塩装置として高感度タイプのものを用いることを特徴とする発電装置の水質監視装置。
【請求項４】
前記第１検塩装置としてカチオン導電率計を用いることを特徴とする請求項３に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項５】
前記第１検塩装置としてＮａイオン電極計を用いることを特徴とする請求項３に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項６】
前記復水器は複数のホットウェルを備え、各ホットウェル内の復水を１台のＮａイオン電極計に順次供給してホットウェル毎の検塩を行うことを特徴とする請求項５に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項７】
前記復水器は複数のホットウェルを備え、ホットウェル毎に１組ずつのＮａイオン電極を配置するとともに、１台のＮａイオン電極計が前記Ｎａイオン電極を１組ずつ順次使用してホットウェル毎の検塩を行うことを特徴とする請求項５に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項８】
前記第２検塩装置としてイオンクロマトグラフを用いることを特徴とする請求項３に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項９】
前記イオンクロマトグラフの分離カラムにアンモニアの残留の影響を受けにくいイオン交換樹脂を用いることを特徴とする請求項８に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項１０】
前記イオンクロマトグラフの分離カラムにアルカノールアミンを含む低揮発性アミンの残留の影響を受けにくいイオン交換樹脂を用いることを特徴とする請求項８に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項１１】
前記イオンクロマトグラフの分離カラム下流側に系外排出路を設け、アンモニア溶離域の試料水をサプレッサーの手前で系外に排出することを特徴とする請求項８又は９に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項１２】
前記イオンクロマトグラフのサプレッサーを２系統設けて切換使用するものとし、不使用期間中のサプレッサーに対してはアンモニア浄化処理を行うことを特徴とする請求項８又は９に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項１３】
前記イオンクロマトグラフへの試料水流入経路にアンモニア除去装置を配置することを特徴とする請求項８又は９に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項１４】
前記第２検塩装置として質量分析装置を用いることを特徴とする請求項３に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項１５】
前記第２検塩装置として光分析装置を用いることを特徴とする請求項３に記載の発電装置の水質監視装置。
【請求項１６】
請求項３〜１５のいずれか１項に記載の水質監視装置を備え、前記第１検塩装置を前記切換バルブの上流側に配置するとともに、前記制御部は前記第１、第２両検塩装置の測定結果を総合判定して前記切換バルブの制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項１７】
前記第１検塩装置及び第２検塩装置が、下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかのケースに該当するとき、前記復水脱塩装置に通水すべき旨の報知及び／又は前記切換バルブの復水脱塩装置側への切り換えが実行されることを特徴とする請求項１６に記載の発電装置。
（ａ）蒸気発生器において、Ｎａイオン及びＣｌイオンが同時期に増加し、検出値が設定された警報値を超える。
（ｂ）蒸気発生器において、Ｎａイオン及びＣｌイオンのいずれかの検出値が２回以上連続して設定された警報値を超える。
（ｃ）復水中のＮａ濃度が上昇する。
【請求項１８】
前記蒸気発生器が火力ドラムボイラであり、ドラム缶水ブロー部から前記第２検塩装置の試料水を得ることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の発電装置。
【請求項１９】
前記蒸気発生器が火力貫流ボイラであり、タービンに流入する蒸気から前記第２検塩装置の試料水を得ることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の発電装置。
【請求項２０】
蒸気発生器で発生した蒸気のエネルギーにより発電を行った後、蒸気を復水器で復水し、復水を再び前記蒸気発生器に還流させる発電装置に用いられる水質監視方法において、
検知時間の短い連続測定タイプの第１検塩装置を用いて前記復水器近傍で復水中の塩分濃度を測定するステップと、高感度タイプの第２検塩装置を用いて前記蒸気発生器で加熱される給水中の塩分濃度を測定するステップとを備えることを特徴とする発電装置の水質監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電装置及びその水質監視装置と水質監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や火力発電所では、発電機のタービンを回転させた後の蒸気を復水器で凝縮させて復水にし、この復水を蒸気発生器やボイラで再び蒸気にしてタービンを回転させるというサイクルが繰り返されている。蒸気を復水器内で凝縮させるための低熱源としては海水を用いることが多い。海水が漏れて復水に混じるようなことがあると、発電装置の構成材料が腐食し、装置の損傷につながることになりかねないので、復水中の塩分濃度を監視する検塩装置を設けている。このような発電装置の水質監視装置の例を特許文献１に見ることができる。
【特許文献１】特開平７−２６９３０３号公報（第４−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発電装置の主要な構成材料である鉄は少しずつ復水中に溶け出す。復水中の鉄分は各所に鉄スケールとして付着し、発電装置の効率を低下させる。このため、アンモニアなどを添加して復水のｐＨを人為的に高め、鉄の溶出を抑制するという考えが生まれた。なお、アンモニアなどの薬品添加量を増加させ、ｐＨを上昇させるほど鉄分の溶出は減少する。
【０００４】
ところがこのように高ｐＨにすると、復水脱塩装置（コンデミ）に負荷がかかりすぎることになる。また特許文献１に記載された装置では、溶離液及び分離カラムを用いて復水の試料を被検出成分と他の成分に分離し、分離された被検出成分を検出器により検出しているが、このような装置においてアンモニアなどの添加による高ｐＨ処理が実施されると、分離カラムが早い段階で能力限界に達し、検出精度が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高ｐＨ処理水を用いる運転を問題なく行うことのできる発電装置を提供することにある。また、応答性と検知精度に優れた発電装置の水質監視装置と水質監視方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、発電装置及びその水質監視装置と水質監視方法を次のように構成する。
【０００７】
（１）蒸気発生器で発生した蒸気のエネルギーにより発電を行った後、蒸気を復水器で復水し、復水を再び前記蒸気発生器に還流させる発電装置において、前記復水器から蒸気発生器までの管路に配置された復水脱塩装置と、この復水脱塩装置を迂回するバイパス管路と、前記復水脱塩装置経由の流路と前記バイパス管路経由の流路を切り換える切換バルブと、復水中の塩分濃度を測定する検塩装置と、この検塩装置によって検知された復水中の塩分濃度が所定レベル未満の間は前記切換バルブを前記バイパス管路側に切り換え、復水中の塩分濃度が所定レベル以上に達したときは前記切換バルブを前記復水脱塩装置側に切り換える制御を行う制御部とを備えるものとする。
【０００８】
（２）前記復水器の冷却媒体が海水であり、前記検塩装置は海水の塩分を検知するものとする。
【０００９】
（３）蒸気発生器で発生した蒸気のエネルギーにより発電を行った後、蒸気を復水器で復水し、復水を再び前記蒸気発生器に還流させる発電装置に用いられる水質監視装置において、前記復水器近傍で復水中の塩分濃度を測定する第１検塩装置と、前記蒸気発生器で加熱される給水中の塩分濃度を測定する第２検塩装置とを備え、前記第１検塩装置として検知時間の短い連続測定タイプのものを用い、前記第２検塩装置として高感度タイプのものを用いる。
【００１０】
（４）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記第１検塩装置としてカチオン導電率計を用いる。
【００１１】
（５）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記第１検塩装置としてＮａイオン電極計を用いる。
【００１２】
（６）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記復水器は複数のホットウェルを備え、各ホットウェル内の復水を１台のＮａイオン電極計に順次供給してホットウェル毎の検塩を行う。
【００１３】
（７）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記復水器は複数のホットウェルを備え、ホットウェル毎に１組ずつのＮａイオン電極を配置するとともに、１台のＮａイオン電極計が前記Ｎａイオン電極を１組ずつ順次使用してホットウェル毎の検塩を行う。
【００１４】
（８）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記第２検塩装置としてイオンクロマトグラフを用いる。
【００１５】
（９）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記イオンクロマトグラフの分離カラムにアンモニアの残留の影響を受けにくいイオン交換樹脂を用いる。
【００１６】
（１０）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記イオンクロマトグラフの分離カラムにアルカノールアミンを含む低揮発性アミンの残留の影響を受けにくい樹脂を用いる。アルカノールアミンを含む低揮発性アミンとしては、具体的には、エタノールアミン、３−メトキシプロピルアミン、ジメチルアミンモルフォリンなどが挙げられる。
【００１７】
（１１）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記イオンクロマトグラフの分離カラム下流側に系外排出路を設け、アンモニア溶離域の試料水をサプレッサーの手前で系外に排出する。
【００１８】
（１２）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記イオンクロマトグラフのサプレッサーを２系統設けて切換使用するものとし、不使用期間中のサプレッサーに対してはアンモニア浄化処理を行う。
【００１９】
（１３）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記イオンクロマトグラフへの試料水流入経路にアンモニア除去装置を配置する。
【００２０】
（１４）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記第２検塩装置として質量分析装置を用いる。
【００２１】
（１５）前記構成の発電装置の水質監視装置において、前記第２検塩装置として光分析装置を用いる。
【００２２】
（１６）前記（１）又は（２）に記載の発電装置において、前記（３）〜（１５）のいずれかに記載の水質監視装置を設け、前記第１検塩装置を前記切換バルブの上流側に配置するとともに、前記制御部は前記第１、第２両検塩装置の測定結果を総合判定して前記切換バルブの制御を行う。
【００２３】
（１７）前記構成の発電装置において、前記第１検塩装置及び第２検塩装置が、下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかのケースに該当するとき、前記復水脱塩装置に通水すべき旨の報知及び／又は前記切換バルブの復水脱塩装置側への切り換えが実行される。
（ａ）蒸気発生器において、Ｎａイオン及びＣｌイオンが同時期に増加し、検出値が設定された警報値を超える。
（ｂ）蒸気発生器において、Ｎａイオン及びＣｌイオンのいずれかの検出値が２回以上連続して設定された警報値を超える。
（ｃ）復水中のＮａ濃度が上昇する。
【００２４】
（１８）前記構成の発電装置において、前記蒸気発生器が火力ドラムボイラであり、ドラム缶水ブロー部から前記第２検塩装置の試料水を得る。
【００２５】
（１９）前記構成の発電装置において、前記蒸気発生器が火力貫流ボイラであり、タービンに流入する蒸気から前記第２検塩装置の試料水を得る。
【００２６】
（２０）蒸気発生器で発生した蒸気のエネルギーにより発電を行った後、蒸気を復水器で復水し、復水を再び前記蒸気発生器に還流させる発電装置に用いられる水質監視方法において、検知時間の短い連続測定タイプの第１検塩装置を用いて前記復水器近傍で復水中の塩分濃度を測定するステップと、高感度タイプの第２検塩装置を用いて前記蒸気発生器で加熱される給水中の塩分濃度を測定するステップとを備えるものとする。
【発明の効果】
【００２７】
（１）給水中の鉄濃度を下げるためにｐＨを高めた復水をそのまま復水脱塩装置に通すと、復水脱塩装置に負荷がかかりすぎ、樹脂交換を頻繁に行わねばならなくなる。本発明では、復水中の塩分濃度が所定レベル未満の間は復水脱塩装置を迂回するバイパス管路に復水を流すから、復水に高ｐＨ処理を施しても復水脱塩装置に負荷がかからず、メンテナンスの手間が増えない。その一方で、復水中の塩分濃度が所定レベル以上に達したときは復水流路を復水脱塩装置側に切り換え、脱塩を行わせるものであるから、増加した塩分により発電装置の内部、特に蒸気発生器の内部が腐食するという事態を避けることができる。
【００２８】
（２）検塩装置は海水の塩分を検知するものであり、復水器内に海水が漏洩したときにこれを検知して海水中の塩分が悪影響を及ぼさないよう速やかに対策をとることができる。
【００２９】
（３）発電装置の水質監視装置において、復水器近傍で復水中の塩分濃度を測定する第１検塩装置として検知時間の短い連続測定タイプのものを用い、蒸気発生器で加熱される給水中の塩分濃度を測定する第２検塩装置として高感度タイプのものを用いることにより、微量の塩分濃度増加を早期に検知でき、塩分濃度増加が発電装置構成材料、特に蒸気発生器構成材料に及ぼす影響を最小限にとどめることができる。
【００３０】
（４）従来検塩装置として広く使用されているカチオン導電率計を第１検塩装置に用いたから、安定した測定を行うことができる。
【００３１】
（５）第１検塩装置としてＮａイオン電極計を用いたから、微量の塩分濃度増加を鋭敏に検出することができる。
【００３２】
（６）複数のホットウェル内の復水を１台のＮａイオン電極計に順次供給してホットウェル毎の検塩を行うから、Ｎａイオン電極計の数を徒に増加することなく複数のホットウェルの復水を監視できる。塩分濃度増加が海水漏洩に起因する場合は、漏洩箇所の同定も可能である。
【００３３】
（７）ホットウェル毎に１組ずつのＮａイオン電極を配置し、１台のＮａイオン電極計がＮａイオン電極を１組ずつ順次使用してホットウェル毎の検塩を行うから、Ｎａイオン電極計の数を徒に増加することなく複数のホットウェルの復水を監視できる。塩分濃度増加が海水漏洩に起因する場合は、漏洩箇所の同定も可能である。また復水配管系統のうち蒸気発生器に近い箇所ににＮａイオン電極を設置するのに比べ、ホットウェルに近い分だけ検知感度が向上する。
【００３４】
（８）第２検塩装置としてイオンクロマトグラフを用いるから、蒸気発生器における微量の塩分濃度上昇を鋭敏に検出することができる。
【００３５】
（９）イオンクロマトグラフの分離カラムにアンモニアの残留の影響を受けにくいイオン交換樹脂を用いるから、分離カラムが残留アンモニアの影響を受けにくく、高濃度のアンモニアが共存する条件下でも他のイオン、例えばＮａイオンの量を低濃度で連続計測できる。
【００３６】
（１０）イオンクロマトグラフの分離カラムにアルカノールアミンを含む低揮発性アミンの残留影響の小さいイオン交換樹脂を用いるから、分離カラムが残留アルカノールアミンの影響を受けにくく、高濃度のアルカノールアミンが共存する条件下でも他のイオン、例えばＮａイオンの量を低濃度で連続定量できる。
【００３７】
（１１）イオンクロマトグラフの分離カラム下流側に系外排出路を設け、アンモニア溶離域の試料水をサプレッサーの手前で系外に排出するから、分離カラムが通常のカチオン分析カラムの構成であっても、高アンモニア環境での低濃度カチオン種成分の連続定量が可能になる。
【００３８】
（１２）イオンクロマトグラフのサプレッサーを２系統設けて切換使用するものとし、不使用期間中のサプレッサーに対してはアンモニア浄化処理を行うから、サプレッサーに対するアンモニアの影響を排除し、高アンモニア環境での低濃度カチオン種成分の連続定量が可能になる。
【００３９】
（１３）イオンクロマトグラフへの試料水流入経路にアンモニア除去装置を配置したから、イオンクロマトグラフへのアンモニア流入量が低減し、高アンモニア環境での低濃度カチオン種成分の連続定量が可能になる。
【００４０】
（１４）第２検塩装置として質量分析装置を用いるから、蒸気発生器における微量の塩分濃度上昇を鋭敏に検出することができる。
【００４１】
（１５）第２検塩装置として光分析装置を用いるから、蒸気発生器における微量の塩分濃度上昇を鋭敏に検出することができる。
【００４２】
（１６）制御部は第１、第２両検塩装置の測定結果を総合判定して切換バルブの制御を行うから、復水脱塩装置に無意味に通水することがない。
【００４３】
（１７）第１検塩装置及び第２検塩装置が、下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかのケースに該当するときは、復水脱塩装置に通水すべき旨の報知及び／又は前記切換バルブの復水脱塩装置側への切り換えが実行されるから、復水脱塩装置をバイパスする運転を行う場合、復水への海水漏洩を初期段階で検知して対策をとり、蒸気発生器への有害成分の持ち込みを最小限にとどめることができる。
（ａ）蒸気発生器において、Ｎａイオン及びＣｌイオンが同時期に増加し、検出値が設定された警報値を超える。
（ｂ）蒸気発生器において、Ｎａイオン及びＣｌイオンのいずれかの検出値が２回以上連続して設定された警報値を超える。
（ｃ）復水中のＮａ濃度が上昇する。
【００４４】
（１８）蒸気発生器が火力ドラムボイラであり、ドラム缶水ブロー部より第２検塩装置の試料水を得るから、ドラムボイラにおける微量の塩分濃度上昇を鋭敏に検出し、ボイラ構成材料への影響を最小限にとどめることができる。
【００４５】
（１９）蒸気発生器が火力貫流ボイラであり、タービンに流入する蒸気より第２検塩装置の試料水を得るから、蒸気中の微量の塩分濃度上昇を鋭敏に検出し、タービン構成材料への影響を最小限にとどめることができる。
【００４６】
（２０）発電装置の水質監視方法において、検知時間の短い連続測定タイプの第１検塩装置を用いて復水器近傍で復水中の塩分濃度を測定するステップと、高感度タイプの第２塩分測定装置を用いて蒸気発生器で加熱される給水中の塩分濃度を測定するステップとを備えるものとしたから、微量の塩分濃度増加を早期に検知でき、塩分濃度増加が発電装置構成材料、特に蒸気発生器構成材料に及ぼす影響を最小限にとどめることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、図１〜９に基づき本発明の各実施形態を説明する。
【００４８】
図１は本発明の第１実施形態に係る発電装置１の概略構成図である。発電装置１は蒸気発生器１０を備える。本実施形態は発電所の種類を限定するものではないので、蒸気発生装置１０は原子力発電所の蒸気発生器であってもよく、火力発電所のボイラであってもよい。蒸気発生器１０で発生した蒸気は高圧タービン１１に送られ、高圧タービン１１及びこれに連結された発電機１２を駆動する。高圧タービン１１を出た蒸気は低圧タービン１３に送られ、さらにエネルギーを回収された後、復水器１４に入る。復水器１４の内部には海水を冷却媒体とする冷却管１５が配管されており、蒸気は冷却管１５に接触して凝縮し、復水となる。復水は蒸気発生器１に還流して加熱され、再び蒸気と化す。
【００４９】
復水を蒸気発生器１０に還流させる管路には、上流から順に、次の構成要素が配置されている。すなわちポンプ２１、復水脱塩装置（コンデミ）２２、ポンプ２３、ヒータ２４、脱気器２５、ポンプ２６、及びヒータ２７である。復水脱塩装置２２に対しては、これを迂回するバイパス管路２８と、復水脱塩装置２２経由の流路とバイパス管路２８経由の流路を切り換える切換バルブ２９が設けられている。切換バルブ２９は制御部３０によって制御される。なお制御部３０は切換バルブ２９の制御に関与するのみでなく、発電装置１全体の制御を司るものである。
【００５０】
発電装置１の内部に給水中の鉄分がスケールとして付着し、発電装置１の性能が低下するのを防ぐため、内部を循環する水にアンモニアを添加して水のｐＨを高め、水中の鉄濃度を低く抑える。蒸気発生器１０に給水される水の鉄濃度を１ｐｐｂに低減するためには、水中のアンモニア濃度を通常の２０〜３０倍にする必要がある。このように高いアンモニア濃度の水は復水脱塩装置２２にとって負荷が大きい。その水を常時復水脱塩装置２２に通水することとすると、樹脂の再生処理を頻繁に行わねばならず、メンテナンスコストが膨大になる。
【００５１】
上記のような事態を避けるため、制御部３０は復水中の塩分濃度が所定レベル未満の間は切換バルブ２９をバイパス管路２８側に切り換え、復水脱塩装置２２にアンモニアの負荷をかけないようにする。
【００５２】
上記のようにバイパス管路２８を通じて復水を還流させているときに冷却管１５から海水が漏洩したりすると、海水成分が直ちに蒸気発生器１０に持ち込まれ、蒸気発生器１０の構成材料に致命的な腐食が生じる危険がある。そこで、復水中の塩分濃度が所定レベル以上になったときは、その塩分が発電装置１の内部、特に蒸気発生器１０の内部を腐食させないよう、制御部３０は切換バルブ２９を復水脱塩装置２２側に切り換える。そして脱塩を行いつつ復水を循環させる一方、海水漏洩が生じた旨を報知し、適切な対策が施されるのを待つ。
【００５３】
復水脱塩装置２２という安全装置を常時は働かせていないので、万一海水の漏洩があったときにはこれを鋭敏に検知する必要がある。そのため本発明では、復水中の塩分濃度を測定する検塩装置を次のように構成する。すなわち復水器１４の近傍で復水中の塩分濃度を測定する第１検塩装置４０と、蒸気発生器１０で加熱される給水中の塩分濃度を測定する第２検塩装置５０とにより検塩装置が構成されるものとする。
【００５４】
第１検塩装置４０としては検知時間の短い連続測定タイプのものを用い、第２検塩装置５０としては高感度タイプのものを用いる。第１検塩装置４０はポンプ２１と切換バルブ２９の間から試料水を採取し、第２検塩装置５０は蒸気発生器１０のブローダウンから試料水を採取する。
【００５５】
第１検塩装置４０として用いることができるものにはカチオン導電率計がある。カチオン導電率計は検塩装置として広く使用されており、使用に慣れた人が多いので、安定した測定を行うことができる。
【００５６】
第１検塩装置４０としてＮａイオン電極計を用いることもできる。Ｎａイオン電極計を用いれば、検知精度をカチオン導電率計の１０倍程度精密にして、微量の塩分濃度増加を鋭敏に検出することができる。数値例を挙げるならば、カチオン導電率計の検知レベルが１０ppb as Clであるのに対し、Ｎａイオン電極計の場合は１ppb as Clの検知レベルを得ることができる。これは数リットル／時間といった程度の微量の海水漏洩を早期に検知できるということを意味する。またカチオン導電率計は週１回程度のメンテナンスを要するのに対し、Ｎａイオン電極計のメンテナンス頻度は月１回程度で済むというメリットもある。
【００５７】
第２検塩装置５０としてはイオンクロマトグラフを用いることができる。イオンクロマトグラフを用いることにより、検知精度をＮａイオン電極計のさらに１０倍に上げることができる。これは１リットル未満／時間といった程度の超微量の海水漏洩を検知できるということを意味する。また、ＮａやＣｌといった海水の主成分を平行して検知することが可能である。
【００５８】
第２検塩装置５０として質量分析装置を用いることもできる。質量分析装置を用いることにより、蒸気発生器１０における微量の塩分濃度上昇を鋭敏に検出することができる。質量分析装置としては例えばプラズマ質量分析法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）を応用したＩＣＰマススペクトロメーターを使用することができる。
【００５９】
第２検塩装置５０として光分析装置を用いることもできる。光分析装置を用いることにより、蒸気発生器１０における微量の塩分濃度上昇を鋭敏に検出することができる。光分析装置としては例えば原子吸光分析計やレーザー計測装置を使用することができる。
【００６０】
制御部３０は、検知時間の短い連続測定タイプの第１検塩装置４０を用いて復水器１４の近傍で復水中の塩分濃度を測定するステップと、高感度タイプの第２検塩装置５０を用いて蒸気発生器１０で加熱される給水中の塩分濃度を測定するステップとを順次実行する。これにより、微量の塩分濃度増加を早期に検知でき、塩分濃度増加が発電装置１の構成材料、特に蒸気発生器１０の構成材料に及ぼす影響を最小限にとどめることができる。
【００６１】
制御部３０は第１検塩装置４０と第２検塩装置の５０の測定結果を総合判定するので、海水漏洩検知の確度を高めることができる。このように高い確度の測定結果をもって切換バルブ２９の制御を行うから、復水脱塩装置２２に無意味に通水することがない。
【００６２】
第１検塩装置４０及び第２検塩装置５０が、下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかのケースに該当するとき、復水脱塩装置２２に通水すべき旨の報知及び／又は復水脱塩装置２２側への切換バルブ２９の切り換えが実行される。
（ａ）蒸気発生器１０において、Ｎａイオン及びＣｌイオンが同時期に増加し、検出値が設定された警報値を超える。
（ｂ）蒸気発生器１０において、Ｎａイオン及びＣｌイオンのいずれかの検出値が２回以上連続して設定された警報値を超える（検出は所定のインターバルで継続的に行われている）。
（ｃ）復水中のＮａ濃度が上昇する。
【００６３】
上記のようにすれば、復水脱塩装置２２をバイパスする運転を行う場合、復水への海水漏洩を初期段階で検知して対策をとり、蒸気発生器１０への有害成分の持ち込みを最小限にとどめることができる。
【００６４】
第１検塩装置４０としてＮａイオン電極計を用いるとき、Ｎａイオン電極計は以下に述べるような配置構成とすることができる。以下これを本発明の第２実施形態及び第３実施形態として紹介する。
【００６５】
本発明の第２実施形態を図２に示す。図２は発電装置の復水器周辺の概略構成図である。第２実施形態では、復水器のサブユニット１４ａが３基集合して１基の復水器１４を構成する。低圧タービン１３と冷却管１５はサブユニット１４ａ毎に設けられている。各サブユニット１４ａは復水を溜めるホットウェルを備えるが、このホットウェルはサブユニット１４ａ毎に２個の区画に分かれており、合計６個のホットウェルが存在する形になっている。これら６個のホットウェルに１６ａ〜１６ｆの符号を付す。
【００６６】
前記ホットウェル１６ａ〜１６ｆの各々から復水還流用の管路１７が導出される。管路１７はポンプ２１の上流部で合流する。ホットウェル１６ａ〜１６ｆには、管路１７に加えて、試料水採取管１８がそれぞれ接続される。計６本の試料水採取管１８は接続切換装置１９に集められる。接続切換装置１９はどれか１本の試料水採取管１８のみを順次選択し、その試料水採取管１８につながっているホットウェルの中の復水をＮａイオン電極計４０に送り込む。
【００６７】
このように、複数のホットウェル内の復水を１台のＮａイオン電極計４０に順次供給してホットウェル毎の検塩を行うことにより、Ｎａイオン電極計４０の数を徒に増加することなく複数のホットウェルの復水を監視できる。塩分濃度増加が海水漏洩に起因する場合は、漏洩箇所の同定も可能である。
【００６８】
本発明の第３実施形態を図３に示す。図３は発電装置の復水器周辺の概略構成図である。第３実施形態は、多くの部分が第２実施形態と共通である。そこで、第２実施形態と共通する部分には第２実施形態の説明のときに用いた符号をそのまま付し、説明は省略するものとする。
【００６９】
第３実施形態では、試料水採取管は用いられていない。その代わり、管路１７毎に１組ずつのＮａイオン電極４１が配置され、Ｎａイオン電極４１はそれぞれＮａイオン電極計４０に接続される。Ｎａイオン電極計４０はＮａイオン電極４１を１組ずつ順次使用してホットウェル毎の検塩を行う。
【００７０】
このように、ホットウェル毎に１組ずつのＮａイオン電極４１を配置し、１台のＮａイオン電極計４０がＮａイオン電極４１を１組ずつ順次使用してホットウェル毎の検塩を行うから、Ｎａイオン電極計４０の数を徒に増加することなく複数のホットウェルの復水を監視できる。塩分濃度増加が海水漏洩に起因する場合は、漏洩箇所の同定も可能である。また復水配管系統のうち蒸気発生器１０に近い箇所にＮａイオン電極４１を設置するのに比べ、ホットウェルに近い分だけ検知感度が向上する。
【００７１】
Ｎａイオン電極４１は管路１７にではなくホットウェル１６ａ〜１６ｆに直接設けることもできる。このようにすれば検知感度がさらに向上する。
【００７２】
第２検塩装置５０としてイオンクロマトグラフを用いる場合、試料水の中のアンモニア濃度が通常よりも高いことに鑑み、イオンクロマトグラフの構成に配慮を加える必要がある。以下、そのような配慮を加えた構成例を本発明の第４実施形態及び第５実施形態として紹介する。
【００７３】
本発明の第４実施形態を図４、５に示す。図４、５は発電装置の第２検塩装置の概略構成図にして、それぞれ異なる状態を示すものである。第２検塩装置５０として用いられるイオンクロマトグラフ５１は次のような構成要素を備える。すなわち溶離液源５２、溶離液源５２より溶離液を吸引して可変６方バルブ５４に送るポンプ５３、試料水を可変６方バルブ５４に送るポンプ５５、可変６方バルブ５４を通じて試料水をトラップする濃縮カラム５６、可変６方バルブ５４より試料水及び溶離液を受け取るガードカラム５７、ガードカラム５７より試料水及び溶離液を受け取る分離カラム５８、保持時間の差に応じ順次分離カラム５８から放出されるイオン成分を溶かし込んだ溶離液を分離カラム５８より受け取り、サプレッサー６０又は系外排出路６１に振り分ける切換バルブ５９、溶離液源５２より溶離液を吸引し、切換バルブ５９を通じてサプレッサー６０に送るポンプ６２、及びサプレッサー６０から出た溶離液中のイオン濃度をイオンの種類別に測定する検出器６３である。なおサプレッサー６０には適宜タイミングで再生液が通水される。
【００７４】
前述のとおり、鉄の溶出を抑制するためにアンモニア濃度の高い水を循環させるので、試料水のアンモニア濃度も高く、アンモニア溶離域のアンモニア濃度が高くなる。高濃度のアンモニアを含んだ溶離液をサプレッサー６０に入れると、他のカチオン種成分（Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ）の測定値に影響が出てしまう。そこで、アンモニア溶離域では切換バルブ５９を図４のように切り換え、アンモニアを含んだ溶離液をサプレッサー６０には通さずに系外排出路６１からイオンクロマトグラフ５１の系外に排出する。この間サプレッサー６０及び検出器６３にはポンプ６２により清浄な溶離液を送り込む。
【００７５】
アンモニア溶離域を抜けた時点で、切換バルブ５９を図５のように切り換え、分離カラム５８を出た溶離液がサプレッサー６０を経由して検出器６３に入るようにする。これにより、サプレッサー６０に対するアンモニアの影響が排除され、高アンモニア環境下であるにもかかわらず、低濃度のカチオン種成分の連続定量が可能となる。
【００７６】
分離カラム５８にはアンモニアの残留の影響を受けにくいイオン交換樹脂、例えばカルボン酸系交換基を持つイオン交換樹脂を用いる。ｐＨ調整用にアルカノールアミンを含む低揮発性アミン（エタノールアミン、３−メトキシプロピルアミン、ジメチルアミンモルフォリンなど）を使用する場合は、アルカノールアミンの残留の影響を受けにくいイオン交換樹脂を使用する。この場合もカルボン酸系交換基を持つイオン交換樹脂がそれに該当する。
【００７７】
このように分離カラム５８にアンモニアやアルカノールアミンを含む低揮発性アミンの残留の影響を受けにくいイオン交換樹脂を用いることにより、高濃度のアンモニアが共存する条件下でも他のイオン、例えばＮａイオンの量を低濃度で連続計測できる。
【００７８】
本発明の第５実施形態を図６、７に示す。図６、７は発電装置の第２検塩装置の概略構成図にして、それぞれ異なる状態を示すものである。第２検塩装置５０として用いられるイオンクロマトグラフ７１は次のような構成要素を備える。すなわち純水源７２、純水源７２より純水を吸引して溶離液システム７４に送るポンプ７３、試料水を濃縮カラム７６に送り、濃縮カラム７６がトラップしていた試料水を受け取るとともに、溶離液システム７４からは溶離液を受け取る濃縮バルブ７５、濃縮バルブ７５より試料水及び溶離液を受け取るガードカラム７７、ガードカラム７７より試料水及び溶離液を受け取る分離カラム７８、保持時間の差に応じ順次分離カラム７８から放出されるイオン成分を溶かし込んだ溶離液を分離カラム７８より受け取り、第１サプレッサー８０又は第２サプレッサー８１に振り分ける第１切換バルブ７９、第１サプレッサー８０又は第２サプレッサー８１を出た溶離液を検出器８３又は系外排出路８４に振り分ける第２切換バルブ８２、及び第１切換バルブ７９に溶離液を送るポンプ８５である。
【００７９】
図６の状態では、分離カラム７８を出た溶離液は第１切換バルブ７９から第１サプレッサー８０に入り、さらに第２切換バルブ８２を経て検出器８３に送られる。この間第２サプレッサー８１は純水が連続通水され、蓄積されたアンモニアの浄化が行われる。
【００８０】
第２サプレッサー８１の浄化が終わり、第１サプレッサー８０にあってはアンモニアの蓄積が進んだ時点で、第１切換バルブ７９及び第２切換バルブ８２を図７のように切り換える。今度は分離カラム７８を出た溶離液が第２サプレッサー８１を通って検出器８３に流れ、他方第１サプレッサー８０は純水で浄化されることになる。
【００８１】
このようにサプレッサーを２系統設けて交互に使用し、使用しない側のサプレッサーに対しては純水によるアンモニア浄化を実施することにより、サプレッサーに対するアンモニアの影響が排除され、高アンモニア環境下であるにもかかわらず、低濃度のカチオン種成分の連続定量が可能となる。
【００８２】
分離カラム７８にはアンモニアの残留の影響を受けにくいイオン交換樹脂、例えばカルボン酸系交換基を持つイオン交換樹脂を用いる。ｐＨ調整用にアルカノールアミンを含む低揮発性アミンを使用する場合は、アルカノールアミンの残留の影響を受けにくいイオン交換樹脂を使用する。この場合もカルボン酸系交換基を持つイオン交換樹脂がそれに該当する。
【００８３】
このように分離カラム７８にアンモニアやアルカノールアミンを含む低揮発性アミンの残留の影響を受けにくいイオン交換樹脂を用いることにより、高濃度のアンモニアが共存する条件下でも他のイオン、例えばＮａイオンの量を低濃度で連続計測できる。
【００８４】
第４実施形態ではアンモニア溶離域の試料水をサプレッサーの手前で系外に排出し、第５実施形態ではサプレッサーを２系統設けて切換使用することにより、アンモニアの影響を排除したが、これらの構成に代えて、あるいはこれらの構成に加えて、イオンクロマトグラフへの試料水流入経路にアンモニア除去装置を配置してもよい。このような構成でもカラム及びサプレッサーに対するアンモニアの影響が排除され、高アンモニア環境での低濃度カチオン種成分の連続定量が可能になる。
【００８５】
上記第１〜第５実施形態では、蒸気発生器１０は原子力発電所の蒸気発生器であってもよく、火力発電所のボイラであってもよいこととしていた。蒸気発生器１０が特定形式のものである場合には、それに合わせて発電装置１の構成を変更することができる。以下、そのような変更例を本発明の第６実施形態及び第７実施形態として紹介する。なお第６実施形態及び第７実施形態は多くの構成要素が第１実施形態と共通である。そこで、第１実施形態と共通する構成要素には第１実施形態の説明のときに用いた符号をそのまま付し、説明は省略するものとする。
【００８６】
本発明の第６実施形態を図８に示す。図８は発電装置の概略構成図である。第６実施形態の発電装置１００は蒸気発生器として火力ドラムボイラ１１０を備える。第２検塩装置５０は火力ドラムボイラ１１０に試料水採取管を接続し、ドラム缶水ブロー部より試料水を得る。この構成によれば、火力ドラムボイラ１１０における微量の塩分濃度上昇を鋭敏に検出し、ボイラ構成材料への影響を最小限にとどめることができる。
【００８７】
本発明の第７実施形態を図９に示す。図９は発電装置の概略構成図である。第７実施形態の発電装置２００は蒸気発生器として火力貫流ボイラ２１０を備える。第２検塩装置５０は火力貫流ボイラ２１０と高圧タービン１１の間の管路に試料水採取管を接続し、高圧タービン１１に流入する蒸気より試料水を得る。この構成によれば、蒸気中の微量の塩分濃度上昇を鋭敏に検出し、タービン構成材料への影響を最小限にとどめることができる。
【００８８】
以上本発明の各実施形態につき説明したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は熱エネルギーで発電するタイプの発電装置及びその水質監視装置に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】第１実施形態に係る発電装置の概略構成図
【図２】第２実施形態に係る発電装置の復水器周辺の概略構成図
【図３】第３実施形態に係る発電装置の復水器周辺の概略構成図
【図４】第４実施形態に係る発電装置の第２検塩装置の概略構成図
【図５】第４実施形態に係る発電装置の第２検塩装置の概略構成図にして、図４と異なる状態を示すもの
【図６】第５実施形態に係る発電装置の第２検塩装置の概略構成図
【図７】第５実施形態に係る発電装置の第２検塩装置の概略構成図にして、図６と異なる状態を示すもの
【図８】第６実施形態に係る発電装置の概略構成図
【図９】第７実施形態に係る発電装置の概略構成図
【符号の説明】
【００９１】
１    発電装置
１０  蒸気発生器
１１  高圧タービン
１２  発電機
１３  低圧タービン
１４  復水器
２２  復水脱塩装置
２８  バイパス管路
２９  切換バルブ
３０  制御部
４０  第１検塩装置
５０  第２検塩装置
１００  発電装置
１１０  火力ドラムボイラ
２００  発電装置
２１０  火力貫流ボイラ
【図１】
2005240588.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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