(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
復水器或いは復水ポンプ等のボイラ復水系から採取したサンプル液を取り込み海水漏洩を検出する第１検出器と、イオンクロマトグラフからなる第２検出器と、前記第１検出器での検出結果で海水漏洩の疑いが高いとき前記サンプル液を前記第２検出器に送り海水漏洩を検出させる制御装置とを具備した海水漏洩検出装置であって、
前記第１検出器は、カチオン交換樹脂に通したサンプル液の電気伝導率を測定する第１導電率計で構成され、
前記第２検出器は、高濃度検出用と低濃度検出用に切替可能なイオンクロマトグラフと第２導電率計を具備し、
前記制御装置を、常時はサンプル液を第１検出器に供給して海水漏洩を第１導電率計によりリアルタイムで監視すると同時に、低濃度用のイオンクロマトグラフに切り替えた状態でサンプル液を第２検出器に送って低濃度成分の通常測定を行わせ、前記第１検出器から海水漏洩有りの検出信号を受けると高濃度検出用のイオンクロマトグラフに切り替えてサンプル液を第２検出器に送って海水漏洩の疑いのあるサンプル液を高精度測定するように設定したことを特徴とする海水漏洩検出装置。
【請求項２】
前記ボイラ復水系の復水ポンプの下流側に設けられた復水脱塩装置の出口配管から採取したサンプル液Ｂと復水ポンプの出口側配管または復水ポンプの上流側の復水器の内部配管から採取したサンプル液Ａとを制御装置の制御により選択的に第２検出器に送り込み可能なサンプル液切替弁を設け、
通常測定ではサンプル液Ｂを第２検出器に送って復水脱塩装置で浄化された復水中の低濃度成分を高い精度で分析し、
第１検出器から海水漏洩有りの検出信号を受けると第２検出器のイオンクロマトグラフを高濃度検出用に切り替えると共に、サンプル液切替弁を切り替えてサンプル液Ａを第２検出器に送ってサンプル液Ａを高精度分析するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の海水漏洩検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電所等の発電プラントのボイラ復水系に海水が漏洩した場合にその海水を検出する装置に係り、特にその海水漏洩を正確且つ迅速に検出する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所の発電プラントでは、ボイラで発生させた蒸気をタービンのフィンに噴射することによりそのタービンを高速回転させ、そのタービンと同軸の発電機を回転させ発電を行っている。この蒸気は復水器（凝縮器）において冷却され、下流の給水系を経由して再度ボイラで蒸気に変換されタービンに供給される。このように発電プラントでは、純水を閉ループ内で循環させて発電運転を行っている。このとき、純水には腐蝕防止のために薬剤（例えば、アンモニアやヒドラジン）が注入される。
【０００３】
ところで、このような発電プラントでは、復水器の冷却水として海水を使用しているので、その海水が発電プラントの蒸気／復水／給水の各系からなる閉ループ循環系内に漏れ込むと、配管や機器に腐蝕をもたらす大きな原因となる。
【０００４】
そこで、従来では、図３に示すように、タービン１、復水器２、復水ポンプ３、復水脱塩装置４等を具備するボイラ復水系において、その復水ポンプ３（又は復水器２）の出口側配管から復水を採取してサンプル液とし、海水漏洩検出装置８により、その復水に海水が混入しているか否かを検出している。
【０００５】
この海水漏洩検出装置８は、カチオン交換樹脂筒８１と導電率計８２とから構成されている。カチオン交換樹脂筒８１は、サンプル液中の陽イオンを水素イオンに交換して、採取したサンプル液の導電率検出の感度を高めると共に、配管や機器等の防食用として誤検出されないようにするためのものである。導電率計８２では、サンプル液の電気伝導率を測定する。
【０００６】
カチオン交換樹脂筒８１でカチオン交換した後のサンプル液の導電率は、通常時（正常時）は、循環型（ドラム型）ボイラで0.3〜0.5μS/cmであり、貫流型ボイラで0.06μS/cm程度であるが、復水器２の冷却水として使用した海水がそこに漏れ込んでいると、海水中のNa＋のような陽イオンはカチオン交換樹脂筒８１で水素イオンに交換されるが、海水中のCl−のような陰イオンは、カチオン交換樹脂筒８１を通過して、HClのような解離度の高い酸になるため、導電率が急激に増加するので、これが導電率計８２で検出され、海水漏洩が発生していることを知ることができる。
【０００７】
一方、図４は海水（Cl−）を検出するためのイオンクロマトグラフ９の構成を示す図であり、９１は例えばNa２CO３とNaHCO3を組み合わせた希薄溶離液を送り込むポンプ、９２は復水器ポンプ３の出口配管から採取したサンプル液を送り込むポンプ、９３はサンプル液をサンプル切り取りループ９４によって一定量切り取り、溶離液により送り出すサンプル液切取弁、９５はOH−型の交換能の低い陰イオン交換樹脂を充填した分離カラム、９６はH＋型の強酸性陽イオン交換樹脂を充填した除去カラム、９７は導電率計である。
【０００８】
このイオンクロマトグラフ９では、サンプル液が溶離液と共に分離カラム９５に送り込まれ、各種の陰イオンに分離される。サンプル液中の各種陰イオンの分離は、陰イオン交換樹脂への各陰イオンの親和力の差を利用して行われ、海水が漏洩している場合にはCl−（塩化物イオン）が陰イオン交換樹脂との親和力が弱いので他の陰イオンに比べて速く（例えば５分以内で）分離カラム９５から出てくる。分離カラム９５を出たサンプル液は、溶離液と共に除去カラム９６に送り込まれ、ここにおいて溶離液は陽イオン交換樹脂により除去され或いは電気伝導度の低いもの（H２CO３）に変換される。目的のCl−（塩化物イオン）は除去カラム９６の中でHCｌに変換され、H２CO３をバックグラウンドとして導電率計９７において伝導率が測定される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発電プラントは、常時継続して運転されるものではなく、機器点検や電力需要等に応じて運転／停止が繰り返され、特に後者による運転／停止は頻繁に行われる。
【００１０】
そして、このような運転の停止時では、復水器２が大気開放されるため、復水中に空気が混入して、その空気中の炭酸ガス（CO２）が復水中に溶解し、CO２，HCO３−、CO３２−等の形で存在する。また、不純物が混入する可能性がある。
【００１１】
このため、図３に示した海水漏洩検出装置８では、発電プラントの起動時に、これらCO２，HCO３−、CO３２−等がカチオン交換樹脂筒８１を通過して導電率計８２に至るので、その導電率計８２の検出導電率が大きくなり、海水漏洩が発生したと誤検出される恐れがあるという問題がある。
【００１２】
一方、図４に示したイオンクロマトグラフ９では、目的の塩化物イオンの濃度を直接高精度で測定することができ、上記したようなCO２，HCO３−、CO３２−等を誤検知することはないが、その測定に時間がかかり、リアルタイム検出には不向きという問題がある。
【００１３】
本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、その目的は、迅速に且つ正確に海水漏洩を検出できる海水漏洩検出装置を提供することである。
【００１４】
上記課題を解決するために第１の発明は、復水器或いは復水ポンプ等のボイラ復水系から採取したサンプル液を取り込み海水漏洩を検出する第１検出器と、イオンクロマトグラフからなる第２検出器と、前記第１検出器での検出結果で海水漏洩の疑いが高いとき前記サンプル液を前記第２検出器に送り海水漏洩を検出させる制御装置とを具備した海水漏洩検出装置であって、
前記第１検出器は、カチオン交換樹脂に通したサンプル液の電気伝導率を測定する第１導電率計で構成され、
前記第２検出器は、高濃度検出用と低濃度検出用に切替可能なイオンクロマトグラフと第２導電率計を具備し、
前記制御装置を、常時はサンプル液を第１検出器に供給して海水漏洩を第１導電率計によりリアルタイムで監視すると同時に、低濃度用のイオンクロマトグラフに切り替えた状態でサンプル液を第２検出器に送って低濃度成分の通常測定を行わせ、前記第１検出器から海水漏洩有りの検出信号を受けると高濃度検出用のイオンクロマトグラフに切り替えてサンプル液を第２検出器に送って海水漏洩の疑いのあるサンプル液を高精度測定するように設定したことを特徴とする。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、前記ボイラ復水系の復水ポンプの下流側に設けられた復水脱塩装置の出口配管から採取したサンプル液Ｂと復水ポンプの出口側配管または復水ポンプの上流側の復水器の内部配管から採取したサンプル液Ａとを制御装置の制御により選択的に第２検出器に送り込み可能なサンプル液切替弁を設け、
通常測定ではサンプル液Ｂを第２検出器に送って復水脱塩装置で浄化された復水中の低濃度成分を高い精度で分析し、
第１検出器から海水漏洩有りの検出信号を受けると第２検出器のイオンクロマトグラフを高濃度検出用に切り替えると共に、サンプル液切替弁を切り替えてサンプル液Ａを第２検出器に送ってサンプル液Ａを高精度分析するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態の海水漏洩検出装置５をボイラ復水系に具備させた系統図である。５１は前記した図３に示した海水漏洩検出装置８と同様な構成（カチオン交換樹脂筒と導電率計を具備する）で海水漏洩を検出する第１検出器、５２は同様の海水漏洩を検出する第２検出器である。この第２検出器５２にはサンプル液切替弁５３によって、前記した復水ポンプ３の出口側配管（又は復水器２の内部の配管）から採取したサンプル液Ａ、復水ポンプ３の下流に設けられる復水脱塩装置４の出口配管から採取したサンプル液Ｂが選択的に送り込まれるようになっている。５４はこのサンプル液切替弁５３の切り替えを制御する制御装置であり、第１検出器５１が海水漏洩を検出しないときはサンプル液Ｂを選択しているが、海水漏洩を検出するとサンプル液Ａを選択するよう制御する。
【００１９】
図２は第２検出器５２の構成を示す図である。この第２検出器５２はppmレベルからppb,pptレベルまでの広い濃度範囲の陰イオンを検出できるイオンクロマトグラフから構成されている。
【００２０】
図２において、１１は溶離液を送り込むポンプ、１２は分析すべきサンプル液を送り込むポンプ、１３はサンプル液を２系統に選択的に切り替えるサンプル液切替弁、１４は第１サンプル液切取弁、１５は第２サンプル液切取弁である。第１サンプル液切取弁１４は高濃度用であってサンプル液切取ループ１６を具備し、第２サンプル液切取弁１５は低濃度用であって濃縮カラム１７を具備する。１８は分離カラム、１９は除去カラム、２０は各種イオンの導電率を測定する導電率計である。第１サンプル液切取弁１４、第２サンプル液切取弁１５において、▲１▼〜▲６▼は開口部であり、そのうち開口部▲１▼はサンプル液導入口、開口部▲３▼は溶離液導入口、開口部▲４▼はサンプル液導出口、開口部▲６▼は排出口である。開口部▲２▼，▲５▼は切り取りループ用である。
【００２１】
この第２検出器５２では、陰イオン濃度を測定する場合には、溶離液としては例えばNa２CO３とNaHCO3を組み合わせた希薄溶液が使用され、濃縮カラム１７には陰イオン交換樹脂が充填され、分離カラム１８にはOH−型の交換能の低い陰イオン交換樹脂が充填され、除去カラム５５にはH＋型の強酸性陽イオン交換樹脂が充填される。
【００２２】
そして、高濃度（ppmレベル）のサンプル液を導入するときは、切替弁１３をCOM-NOが連通しCOM−NCが遮断するよう切り替える。また、第２サンプル液切取弁１５を実線の側に切り替えて固定し、開口部▲１▼−▲２▼，▲３▼−▲４▼，▲５▼−▲６▼を連通させて、溶離液が第１サンプル液切取弁１４の方向に流れるようにする。
【００２３】
まず、第１サンプル液切取弁１４が実線の側に切り替わっているときは、開口部▲１▼−▲２▼，▲３▼−▲４▼，▲５▼−▲６▼が連通しており、導入されたサンプル液がサンプル切り取りループ１６を経由してドレインに排出され、そのサンプル切り取りループ１６に一定量のサンプル液が貯蔵される。また、このとき溶離液は分離カラム１８の方向に流れている。
【００２４】
次に、第１サンプル液切取弁１４が破線の状態に切り替わると、その開口部▲２▼−▲３▼，▲４▼−▲５▼，▲６▼−▲１▼が連通し、導入されるサンプル液はドレインに排出されるが、溶離液がサンプル切り取りループ１６内のサンプル液を分離カラム１８の方向に押し出す。
【００２５】
このようにしてサンプル液が溶離液と共に分離カラム１８に送り込まれると、含まれている成分は各種陰イオンに分離される。サンプル液中の各種陰イオンの分離は、陰イオン交換樹脂への各陰イオンの親和力の差を利用して行われる。
【００２６】
例えば、サンプル液中に海水が漏洩している場合にはCl−（塩化物イオン）が陰イオン交換樹脂との親和力が弱いので他の陰イオンに比べて速く（例えば５分以内で）分離カラム１８から出てくる。分離カラム１８を出たサンプル液は、溶離液と共に除去カラム１９に送り込まれ、ここにおいて溶離液は陽イオン交換樹脂により除去され或いは電気伝導度の低いもの（H２CO３）に変換される。目的のイオン（Cl−）は除去カラム１９の中でHCｌに変換され、H２CO３をバックグラウンドとして導電率計２０において伝導率が測定される。
【００２７】
一方、低濃度（ppb〜pptレベル）のサンプルを導入するときは、切替弁１３をCOM-NCが連通しCOM−NOが遮断するよう切り替える。また、第１サンプル液切取弁１４を実線の側に切り替えて固定し、開口部▲１▼−▲２▼，▲３▼−▲４▼，▲５▼−▲６▼を連通させて、第２サンプル切替弁１５からの溶液が分離カラム１８の方向に流れるようにする。
【００２８】
まず、第２サンプル液切取弁１５が実線の側に切り替わっているときは、開口部▲１▼−▲２▼，▲３▼−▲４▼，▲５▼−▲６▼が連通しており、サンプル液が濃縮カラム１７を経由してドレインに排出されるので、その濃縮カラム１７で一定量のサンプル液が所定の倍率に濃縮される。また、このとき溶離液は開口部▲３▼−▲４▼を経由し、第１サンプル液切取弁１４の▲３▼−▲４▼を経由して、分離カラム１８の方向に流れている。
【００２９】
次に、第２サンプル液切取弁１５が破線の状態に切り替わると、その開口部▲２▼−▲３▼，▲４▼−▲５▼，▲６▼−▲１▼が連通し、サンプル液はドレインに排出されるが、溶離液が濃縮カラム１７内の濃縮サンプル液を分離カラム１８の方向に押し出す。
【００３０】
このようにして濃縮されたサンプル液が溶離液と共に分離カラム１８に送り込まれると、前記説明したのと同様に、各種陰イオンの分離、溶離液の除去が行われ、濃縮サンプルの各種陰イオンの電気伝導率が導電率計２０で測定される。なお、第１検出器５１にも導電率計を備えているので、本発明では第１検出器５１の導電率計を第１導電率計、第２検出器５２の導電率計を第２導電率計という。
【００３１】
以上のように、この第２検出器５２では、高濃度のサンプル液はそのまま切り取って分離カラム１８に送り、低濃度のサンプル液は濃縮カラム１７で濃縮してから分離カラム１８に送り、高濃度がら低濃度の広い濃度範囲に亘って１台の装置で迅速にサンプル液のイオン濃度を測定することができる。
【００３２】
なお、低濃度測定のときは導電率計２０での測定値或いはそれを演算した結果を濃縮カラム１７での濃縮倍率で修正する必要がある。この修正処理は導電率計２０の後段に接続される演算処理装置等の処理手段で行うことができる。
【００３３】
さて、本実施形態の海水漏洩検出装置５では、通常では、つまり第１検出器５１で海水漏洩が検出されないときでは、制御装置５４によってサンプル液切替弁５３が復水脱塩装置４からのサンプル液Ｂを取り込み、第２検出器５２に送っている。このとき第２検出器５２は、制御装置５４によってサンプル液切替弁１３がCOM-NCが導通するよう、つまり低濃度用検出状態にセットされており、時間はかかるがサンプル液Ｂに含まれている各種陰イオンを高感度（低濃度）で分析している。復水脱塩装置４で浄化された復水中に含まれている残留物は通常低濃度であり、このような低濃度成分の通常測定（監視）は低濃度測定用にセットされた第２検出器５２で精度高く行う。このとき、第１検出器５１では海水漏洩がリアルタイムで検出されている。
【００３４】
次に、第１検出器５１での検出結果が「海水漏洩有り」を示すと、その検出信号が制御装置５４に取り込まれ、これによってサンプル液切替弁５３がサンプル液Ａを取り込み第２検出器５２に送る。また、この第２検出器５２は、制御装置５４によってサンプル液切替弁１３がCOM-NOが導通するよう、つまり高濃度用検出状態にセットされサンプル液Ａに含まれる塩化物イオン（Cl−）の濃度を高精度に分析する。このときは、その塩化物イオン（Cl−）を５分以内で分析することができる。
【００３５】
以上から、第１検出器５１での「海水漏洩有り」の検出結果が、例えば空気混入その他によって誤検出であっても、第２検出器５２によって海水漏洩の有無が精度高く検出されるようになる。
【００３６】
第２検出器５２の検出によって海水漏洩有りが確認された場合には、短いサイクルでその塩化物イオン（Cl−）の検出を繰り返し、最終確認を行う。
【００３７】
第２検出器５２の検出によって海水漏洩有りが確認されなかった場合には、制御装置５４に信号を送って、サンプル液切替弁５３がサンプル液Ｂを取り込むよう切り替え、第２検出器５２を低濃度測定用にセットする。
【００３８】
なお、サンプル液切替弁５３では、サンプル液Ａ，Ｂ以外の他のサンプル液を取り込むようにして、第２検出器５２で広い濃度範囲でその分析を行うことができる。また、第１検出器５１はカチオン交換樹脂筒８１と導電率計８２の組み合わせた検出器以外に、例えば塩素イオン計、ナトリウム計等の検出器を用いることができる。
【００３９】
以上から本発明によれば、常時はサンプル液を第１検出器に供給して海水漏洩の疑いがあるか否かを第１導電率計によりリアルタイムで迅速に監視することができ、これと同時に、低濃度用のイオンクロマトグラフに切り替えた状態でサンプル液を第２検出器に送って低濃度成分の高い精度で分析することができる。そして、第１検出器から海水漏洩の疑いがある旨の検出信号を受けると、制御装置が高濃度検出用のイオンクロマトグラフに切り替えてサンプル液を第２検出器に送って高い精度で海水漏洩を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ボイラ復水系に取り付けた本発明の実施の形態の海水漏洩検出装置のブロック図である。
【図２】  第２検出器の構成図である。
【図３】  ボイラ復水系に取り付けた従来のカチオン交換樹脂筒と導電率計を有する海水漏洩検出装置のブロック図である。
【図４】  従来のイオンクロマトグラフの説明図である。
【符号の説明】
１：タービン、２：復水器、３：復水ポンプ、４：復水脱塩装置、５：海水漏洩検出装置、５１：第１検出器（導電率計具備）、５２：第２検出器（イオンクロマトグラフ）、５３：サンプル液切替弁、５４：制御装置。
【図１】
0003974732.tif 000002
【図２】
0003974732.tif 000003
【図３】
0003974732.tif 000004
【図４】
0003974732.tif 000005