(57)【要約】【課題】  復水脱塩装置のランニングコスト低減【解決手段】  この復水脱塩装置８は、脱塩塔３１ａ〜３１ｆのうち、通水する脱塩塔の数を調整することにより、また、さらにバイパス配管流量調整弁３５の開度を調整することにより、復水の脱塩処理水量を制御する制御装置４０を備えている。これにより、従来のものに比べて、復水の脱塩処理水量を大幅に抑えることができる。また、系統機器の腐食防止のため、添加しているアンモニアやエタノールアミンなどの薬品によるイオン交換樹脂の再生処理の頻度を低減させることができる。また、これらの薬品の添加量も低減でき、ランニングコストを低く抑えることができる。【選択図】  図１
2005329314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を充填した複数の脱塩塔と、復水脱塩装置の給水配管と出口配管を連通したバイパス配管と、復水が通水される脱塩塔の塔数を調整し、復水の脱塩処理量を制御する制御装置を備えたことを特徴とする復水脱塩装置
【請求項２】
陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を充填した複数の脱塩塔と、復水器で冷却された復水を前記の複数の脱塩塔に給水する復水脱塩装置の給水配管と、前記給水配管から復水脱塩装置の出口配管に連通したバイパス配管と、前記バイパス配管に設けたバイパス配管流量調整弁と、前記給水配管から各脱塩塔への給水経路にそれぞれ設けた脱塩塔入口弁と、前記各脱塩塔の出口経路にそれぞれ設けた脱塩塔出口弁と、前記脱塩塔入口弁および出口弁とバイパス流量調整弁の開閉を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記脱塩塔のうち、一部の脱塩塔の脱塩塔入口弁および脱塩塔出口弁を開け、他の脱塩塔入口弁および脱塩塔出口弁を閉じ、脱塩塔入口弁および脱塩塔出口弁が開けられた前記一部の脱塩塔に復水を通水する脱塩塔の塔数を調整するとともに、バイパス配管流量調整弁の開度を調整することにより、復水の脱塩処理水量を制御することを特徴とする復水脱塩装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記脱塩塔入口弁および出口弁を全て開け、前記バイパス配管流量調整弁を閉じ、復水全量を前記脱塩塔に通水する制御ができることを特徴とする請求項２の復水脱塩装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の復水脱塩装置の運転方法において、脱塩塔の塔数調整で復水が通水されていない脱塩塔は、定期的な洗浄運転を行い樹脂からの溶出物を除去するとともに、イオン交換樹脂の脱塩性能を維持し保管待機させておくことを特徴とする復水脱塩装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は復水脱塩装置及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所、加圧水型原子力発電所（PWR）、沸騰水型原子力発電所（BWR）等の発電所において、タービンを回して仕事を終えた蒸気は、復水器で冷却されて水（復水）に戻される。復水は、再度、給水として蒸気発生のため循環使用されるが、復水中に微量含まれる不純物による腐食発生防止のため、これら不純物の除去が必要となる。復水脱塩装置は、イオン交換樹脂が充填された脱塩塔を備えており、復水を脱塩処理して不純物イオンを除去するものである。
【０００３】
以下、加圧型原子力発電所を例にして、復水脱塩装置を説明する。
【０００４】
一般的に加圧水型原子力発電所は１（PWR）は、図２に示すように、蒸気発生器２を介して一次系統と二次系統が分離されている。一次系統は、原子炉容器３と、加圧器４と、一次冷却材ポンプ５と、一次冷却材配管などで構成されている。二次系統は、タービン６と、復水器７と、復水脱塩装置８と、給水ポンプ９と、二次系給水配管などで構成されている。
【０００５】
二次系統においては、蒸気発生器２に供給された二次系給水が、一次冷却材から熱を受け取り蒸気となり、タービン６に導入され、発電機10を駆動させる。
【０００６】
タービン６に導入された蒸気は、復水器７で冷却水（海水）により、熱交換されて再び水（復水）に戻る。復水器７で水に戻された復水は、ナトリウムイオンや塩素イオンなどの不純物を復水脱塩装置８で脱塩処理した後、系統機器の腐食防止のため、アンモニアやエタノールアミンなどの薬品を添加して、蒸気発生器２に導入される。
【０００７】
復水脱塩装置８は、図３に示すように、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が充填された脱塩塔31と、復水器７（図２参照）から復水を復水脱塩装置８に供給する給水配管32から、復水脱塩装置８の出口配管33にバイパスさせたバイパス配管34と、給水配管32から各脱塩塔31に復水を供給する分岐配管36を備えている。
【０００８】
特開２００３−０９０８９５号公報に記載されているように、バイパス配管34には、バイパス配管流量調整弁35が設けられており、バイパス配管流量調整弁35の開閉により、復水の全量処理と部分処理の切り替えることができるようになっている。この復水処理装置８は、復水の水質が良好な通常時は、バイパス配管流量調整弁35を開き、復水の一部分のみを復水脱塩装置８で脱塩処理し、イオン交換樹脂の再生頻度を抑えてランニングコストを低減することができる。また、起動時や海水漏洩等で水質が悪化した場合は、バイパス配管流量調整弁35を閉じて、復水の全量を復水脱塩装置に通して脱塩処理を行うことができる。（特許文献１）
【特許文献１】特開２００３−０９０８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載された形態においては、復水の脱塩処理量は、バイパス配管34に設けたバイパス配管流量調整弁35の開閉度、すなわち、脱塩塔31とバイパス配管34の圧力差により決まる。より詳しくは、パイパス配管流量調整弁35を閉じていくと、バイパス配管34の圧力が上がって、脱塩塔31に流れる水量が多くなり、脱塩処理量は多くなる。逆にバイパス配管流量調整弁35を開いていくと、バイパス配管34の圧力が下がり、バイパス配管34に流れる水量が多くなり、脱塩塔31に流れる水量が減り、脱塩処理量は少なくなる。
【００１０】
復水脱塩装置８は、復水器７での海水漏洩などにより、復水中に不純物が持ち込まれた時に対応できるように復水脱塩装置８には、複数の脱塩塔31が設けられている。このため、既存の設備では、バイパス配管流量調整弁35を全開とした場合でも、例えば復水の約40％ほどが脱塩塔31に通水されてしまう。
【００１１】
また、二次系統水には、系統機器の腐食防止のため、アンモニアやエタノールアミンなどの薬品を添加して、系統のｐH調整などを行っている。通常の運転状態では、復水のナトリウムイオンや塩素イオンなどの不純物イオンは少なく、脱塩塔31に導入される復水中には、不純物に比べて、添加されるアンモニアやエタノールアミンなどが多くの割合で存在する。
【００１２】
脱塩塔31では、ナトリウムイオンや塩素イオンなどの不純物イオンを除去する必要があるが、添加されたアンモニアやエタノールアミンなどの薬品も同時に除去されてしまう。これらの添加薬品は、陽イオン交換樹脂の負荷となるため、イオン交換樹脂の再生処理の頻度が高くなり、ランニングコストが嵩む。
【００１３】
復水の水質は、補給水からの不純物イオンの持ち込み低減などにより、良好な状態に維持されており、通常の運転時は脱塩塔31の通水量を必要最小限まで減少させ、イオン交換樹脂の再生処理の頻度を低減させることが望まれている。また、アンモニアやエタノールアミンなどの添加薬品の濃度を上昇させる高ＰＨ運転も実施されており、これらの運転を行うためには、復水での陽イオン交換樹脂の薬品負荷に応じて、脱塩塔31の通水量を減少させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る復水脱塩装置は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を充填した複数の脱塩塔と、復水脱塩装置の給水配管と出口配管を連通したバイパス配管を備えた復水脱塩装置において、復水が通水される脱塩塔の塔数を調整することにより、復水の脱塩処理水量を制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、制御装置により、復水が通水される脱塩塔の塔数が調整されるので、従来のものに比べて、復水の脱塩処理水量を大幅に減少させることができる。これにより、脱塩塔の通水量は、復水中の不純物イオンの脱塩処理に必要な最小限の処理量とすることができ、イオン交換樹脂の再生処理の頻度が少なくなるとともに、添加薬品の使用量も低減することができ、ランニングコストを低く抑えることができる。
【００１６】
また、アンモニアやエタノールアミンなどの添加薬品のイオン交換樹脂への負荷に応じて、脱塩塔の通水量を調整することができ、添加薬品の濃度を上昇させる高ｐＨ運転時にも対応できる。
【００１７】
なお、復水器での海水漏洩等が発生時など、脱塩塔への全量通水が必要な場合は、各脱塩塔入口弁および脱塩塔出口弁を全て開け、バイパス配管流量調整弁を閉じ、イオン交換樹脂の脱塩性能を維持し保管待機させている脱塩塔に復水全量を通水すればよいので、系統の急激な水質悪化時にも対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る復水脱塩装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
この実施形態に係る復水脱塩装置８は、図２に示す加圧水型原子力発電所１（ＰＷＲ）の発電所に設置されたものであり、図２と同じ作用を奏する部材、部位には同一の符号を付して説明する。
【００２０】
復水脱塩装置８は、図１に示すように、復水（図示例では６つ）の脱塩塔31ａ〜31ｆと、脱塩塔31ａ〜31ｆに復水を供給する復水脱塩装置の給水配管32と、復水脱塩装置８の給水配管32から復水脱塩装置８の出口配管33に連通したバイパス配管34と、バイパス配管34に設けたバイパス配管流量調整弁35と、復水脱塩装置８の給水配管32から各脱塩塔31ａ〜31ｆへの給水経路（分岐配管36ａ〜36ｆ）にそれぞれ設けた脱塩塔入口弁37ａ〜37ｆと、各脱塩塔31ａ〜31ｆから出口配管33への出口経路38ａ〜38ｆに設けた脱塩塔出口弁39ａ〜39ｆと、バイパス配管流量制御弁35と脱脱塩塔入口弁37ａ〜37ｆおよび脱塩塔出口弁39ａ〜39ｆの開閉を制御する制御装置40とを備えている。
【００２１】
制御装置40は、脱塩塔入口弁37ａ〜37ｆと、脱塩塔出口弁39a〜39ｆと、バイパス配管流量制御弁35にそれぞれ信号を送り、前記脱塩塔入口弁37ａ〜37ｆと脱塩塔出口弁39a〜39ｆのそれぞれの開閉操作、及び、バイパス配管流量制御弁35の開度調整ができるようになっている。
【００２２】
制御装置40は、脱塩塔31ａ〜31ｆのうち、一部の脱塩塔31の脱脱塩塔入口弁37および脱塩塔出口弁39のみを開け、他の脱塩塔31の脱脱塩塔入口弁37および脱塩塔出口弁39を閉じ、脱塩塔31へ通水する塔数を、脱脱塩塔入口弁37および脱塩塔出口弁39を開けた一部の脱塩塔31に調整する。この状態で、さらにバイパス弁配管流量調整弁35の開度を調整することにより、脱塩塔31とバイパス配管34の圧力差を大きく変えることができる。
【００２３】
すなわち、従来は、脱塩塔31ａ〜31ｆの全塔に通水させるようになっていたため、バイパス弁配管流量調整弁35の開度を最大限に広げた場合でも、例えば図３の図示例では、復水の約40％が脱塩塔31ａ〜31ｆに通水されていた。しかし、この実施形態に係る復水脱塩装置８によれば、脱塩塔31ａ〜31ｆへ通水する塔数が、脱脱塩塔入口弁37および脱塩塔出口弁39を開けた一部の脱塩塔31に調整されるので、脱塩塔31側の圧力が大きくなり、バイパス配管34に流れる水量が多くなる。バイパス弁配管流量調整弁35の開度を最大限に広げた場合に、脱塩処理水量を抑えることができる。
【００２４】
例えば、この実施形態では、図１に示すように、脱塩塔31ａの脱塩塔入口弁37ａと脱塩塔出口弁39aを開け、他の脱塩塔31ｂ〜31ｆの脱塩塔入口弁37ｂ〜37ｆと脱塩塔出口弁39ｂ〜39ｆを閉じて、復水脱塩装置８の６つの脱塩塔31ａ〜31ｆのうち、通水する塔数を１塔（図１中左端の脱塩塔31ａ）とし、この状態で、バイパス弁配管流量調整弁35を最大限に広げると、例えば脱塩処理水量を全復水の約１０％まで低減させることができる。
【００２５】
さらに、バイパス配管流量調整弁35の開度をそれぞれ調整することにより、脱塩処理水量を全復水の任意の割合に調整することができる。なお、脱塩処理水量は、ナトリウムイオンや塩素イオンなどの不純物イオンを一定量以下に除去することが重要であり、この実施形態では、制御装置40は、ナトリウムイオンや塩素イオンなどの不純物イオンを一定量以下に除去するのに必要な脱塩処理水量や、脱塩塔31を通る復水の流速などを考慮して、復水を通水させる脱塩塔31ａ〜31ｆの塔数や、バイパス配管流量調整弁35の開度を調整できるようになっている。
【００２６】
このように、この復水脱塩装置８によれば、脱塩塔31ａ〜31ｆのうち、通水する脱塩塔の数を調整するとともに、バイパス配管流量調整弁35の開度を調整し、復水の脱塩処理水量を制御する制御装置40を備えているので、従来のものに比べて、復水の脱塩処理水量を大幅に抑えることができる。これにより、正常な運転状態では、復水中のナトリウムイオンや塩素イオンなどの不純物イオンを一定量以下に除去することができるとともに、ＰＨ調整のために投入される薬剤が、脱塩塔31で吸収される量を少なくすることができる。
【００２７】
これにより、イオン交換樹脂の再生処理の頻度が少なくなるとともに、添加薬品の使用量も低減することができ、ランニングコストを低く抑えることができる。また、近年、アンモニアやエタノールアミンなどの添加薬品の濃度を上昇させる高ｐH運転も実施されてきている。この復水脱塩装置８によれば、このような場合でも、通常の運転時では、通水量を必要最小限まで減少させることができるので、イオン交換樹脂の再生処理の頻度を低減させることができる。また、これらの添加薬品の再補充量が多くならず、ランニングコストを低く抑えることができ、高ｐH運転にも対応できる。
【００２８】
また、復水を通水する脱塩塔31の調整において、復水が通水されていない脱塩塔31は、その間に定期的な洗浄運転を行い、樹脂からの不純物を除去しておくとともに、イオン交換樹脂の脱塩性能を維持し保管待機させておくことで、イオン交換樹脂の脱塩性能を維持することが可能である。
【００２９】
また、復水器での海水漏洩等が発生時など、復水を脱塩塔31に全量通水することが必要な場合は、制御装置40は、各脱塩塔入口弁37および脱塩塔出口弁39を全て開け、バイパス配管流量調整弁35を閉じ、全ての脱塩塔31ｂ〜31ｆへの通水が可能な状態に制御する。これにより、復水全量を脱塩塔に通水することができ、系統の急激な水質悪化時にも対応できる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態に係る脱塩処理装置８を説明したが、本発明に係る復水脱塩装置８は、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００３１】
例えば、上記の実施形態では、加圧水型原子力発電所（ＰＷＲ）の復水脱塩装置に適用したものを説明したが、本発明に係る復水脱塩装置は、火力発電所や沸騰水型原子力発電所（ＢＷＲ）等の発電所の復水脱塩装置にも適用できる。また、既設の復水脱塩装置に対しても、低コストで適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る復水脱塩装置を示す図。
【図２】加圧水型原子力発電所の構成例を示す図。
【図３】従来の復水脱塩装置を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１     加圧水型原子力発電所
２     蒸気発生器
３     原子炉容器
４     加圧器
５     一次冷却材ポンプ
６     タービン
７     復水器
８     復水脱塩装置
９     給水ポンプ
１０   発電機
３１、３１ａ-３１ｆ  脱塩塔
３２   給水配管
３３   出口配管
３４   バイパス配管
３５   バイパス配管流量調整弁
３６、３６ａ-３６ｆ  分岐配管（給水経路）
３７、３７ａ-３７ｆ  脱塩塔入口弁
３８、３８ａ-３８ｆ  出口経路
３９、３９ａ-３９ｆ  脱塩塔出口弁
４０   制御装置
【図１】
2005329314.tif 000003
【図２】
2005329314.tif 000004
【図３】
2005329314.tif 000005