Graver社の復水脱塩装置の紹介
Graver′s

Deep

BedCondensate

Polisherゝi(環)製品開発室

山

本Taira(環)IPP室平

Yamamoto

諏訪健

TakeshiSuwa

発電所に設備される復水脱塩装置をアンモニア型で運用すると,pH調整剤であるアンモニアの使用量を低減し,再生周期が長期化する長所を得ることが可能となるが,運用における課題としてナトリウムリークを防ぐためのクロスコンタミネーションへの対応が要る｡
Water

この度,当社はGraverSystemlnc.のSepraEight⑧型復水脱塩装置を国内では初めて納入することになった｡本装置はカナオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の比重差を利用する分離機構と共に,移送樹脂種を判別する検知器を備え,クロスコンタミネーションを0.1%以下に排除し,アンモニア運用に要求される高度な樹脂分離を行うことが可能である｡

Whenpower

Theofcanplants

resins.
TheButammonia

reducecycle,

ammonia

cancationandcross

reduceanioninterface

from

cross

Graveron

水塩脱below

0.1%
towithdifference

separation
specificmechanism
gravity,apolishing

SodiumleakageResininterfacebedcondensate

polisherdetector

入することとなり,本報ではその設備内容を紹介す

ま えがき
Water

Systemslnc.

(以下Graver社

る｡尚,国内ではSepraEight⑧型の前身であると記す｡)は創立1886年で,混床式の復水脱塩処理

SEPREX⑧型は既に稼動しているが,装置を全世界で130基以上の納入実績を有する水処は今回が初めてとなる｡

理設備メーカーである｡

1.復水脱塩について

当社ではこの度,700MWクラスの発電所にGraver社のSepraEig･ht⑧型の復水脱塩装置を納
74

and

しJ

Condensate

器offunction.

theservesofcycle

ナトリウムリーク

知thecycleleakage.

line.

transfer

Deep

検sodium

uS.A.,

forpolishers

regeneration

avoid

Inc

復水脱塩装置界 面

GravertoSystemAmmonia

アンモニア運用

復Watercondensate

longercontaminationaccordingabedallowlng

toresins

installed

detector

consumption,

contaminationexchange

deep

conventional

for

they

measuresneedlicensed
SepraEight@

unit

resin

in

operated

1.

SepraEight⑧

1復水脱塩装置の役割
第1図に発電設備の概略のフローを示す｡

神鋼パンテツク技報

Vol.

43

No.

1(1999/9)

本発電所のボイラは超臨界庄で運転される貫流ボに復水を通水していくと,カチオン交換樹脂がイオイラである｡復水はボイラへ供給され蒸気となり発ン濃度の大きいアンモニアを吸着しブレーク(アン電に供された後,復水器で凝縮され,ブローダウンさモニアブレーク)する｡アンモニアブレークに至るれることなくボイラへ再び供給され系内を循環する｡

迄の通水期間は5日程度と設定しているが,この間復水脱塩装置の役割は,①復水器の冷却水としてはアンモニアが除去されるので,処理水には除去さ用いられる海水が復水系内に混入した場合に塩分をれた分を補う量のアンモニアを添加することが必要

除去する安全装置,となる｡②ポイラ,タービンの部材から復水系内に溶出あるいは混入してくる微量物質の除第2図にアンモニア型運用処理状況を示す｡

去, ③補給水中に含まれ系内を循環する過程で濃縮

アンモニア型運用とはカナオン交換樹脂がアンモされる微量物の除去,である｡

ニアブレークしても通水を続行する運用法である｡

復水脱塩装置のアンモニア型運用

1. 2

アンモニアブレーク時,カチオン交換樹脂の大部分

本ボイラの供給水は腐食防止のため,アンモニアJは第2図に示すように交換基にアンモニアを吸着しを注入しpH9.4程度になるように調整される｡アたアンモニア型樹脂の状態にある｡この状態での脱ンモニアの濃度は1mg/e程度である｡復水には注塩塔の通水状況は,アンモニアはそのまま通過し,入されたアンモニアと微量物質(TDSで250pg/ゼ

アンモニアよりイオン選択性(イオン交換樹脂に対を設計基準としている)が存在する｡復水中に含まし吸着の難易性を示す目安で高い程吸着し易いことれるこれらの物質が脱塩装置の脱塩塔で除去されるを示す｡陽イオンではH＋<Na＋<NH4十<Ⅹ十)の対象物となる｡本脱塩塔はカナオン交換樹脂とアニ高い陽イオンはアンモニアと置換吸着される｡そのオン交換樹脂を混合した混床塔としている｡脱塩塔

ため処理水は,原水に含まれていた不純物は除去され,アンモニアを原水と同程度含有する水質となり,MAl(E UPWATER
BOILER,NH4TURBINE.

アンモニアの注入量は極く少なくなる｡

STEAIW

GENERATOR

SEA

したがって,アンモニア型運用ではpH調整剤のWATERアンモニア使用量が軽減される｡更に,不純物の含CONDENSER

有量によるが再生頃度を数十日に1回とすることがCONDENSA期待される｡

TE

POLISHER

このような長所を有するアンモニア型運用である
第1図
Fig.

が,ナトリウム型樹脂が混在している状態でアンモ発電設備の概略フロー囲
1BlockFlow

Diagram

JPowerorPlant

ニアブレークに至ると,ナトリウムのイオン選択性

OutletIn】etDeep Bed
Corldensate
P()1isher

inletT)eepBedColldensatel'olisher

llydrogenform

CR‑rI＋Ⅹ◆‑CR‑X＋Hl

Process

AR‑OH＋Y￣一AR‑Y＋0土1

OutletCR‑Ii＋NH4＋‑‑}CR‑NH4＋El

DeionizedlVater

Ⅹ＋,Y￣￣:approx.250/上g/A
N口4ト:1mg/且･･

CR

第2図

Ammoniumform

CR‑NH4＋X￣‑一CR‑X＋NH4'

Process

AR10H＋Y￣一AR‑Y＋OH‑

X':Othercations:Cationexchangeresin

Xr,Y￣:く20/↓g/A
NHl十:1mg/A

CRINH4＋NfI4トーCR‑NH4＋Nlr4＋

AR:Anionexchangeresin

Y‑:Otherar)ions

アンモニア型運用復水脱塩

Fig.

2

Process

Vol.

43

No.

1ofAmmonium(1999/9)

FormCondensate

Polisher

神鋼パンテツク技報

75

がアンモニアより低いため,処理水中にナトリウムは,全力チオン交換樹脂中のナトリウム型樹脂含有イオンがリークする｡ナトリウムはアルカリ腐食の率を低レベルにコントロールする,高度な樹脂分離要因となるため管理値は5FLg/e以下とされている状態での再生が必要であることが解る｡

ので,ナトリウム型樹脂を生成させないことがアン

2.

ナトリウム型樹脂の生成と許容値

1. 3

Graver社の復水脱塩装置
第4図に再生塔の模式図を示す｡

モニア型運用では重要となる｡

再生塔は分離塔とカチオン再生塔からなり,分離ナトリウム型樹脂はイオン交換樹脂の再生時に生塔では樹脂の分離とアニオン交換樹脂の再生を行い,成される｡

カチオン再生塔ではカチオン交換樹脂の再生を行う｡

一般に混床型で用いられるイオン交換樹脂の再生は逆洗により水理的にアニオン交換樹脂とカナオン

またカチオン再生塔では再生済みのアニオン交換樹
脂とカナオン交換樹脂の混合,樹脂の貯留も行う｡

交換樹脂を分離した後,カチオン交換樹脂層へは酸樹脂の再生行程は8段階で行われる｡

を,アニオン交換樹脂層へは苛性ソーダを通液して第1段階では再生したい樹脂を有する脱塩塔の通再生する｡このとき,アニオン交換樹脂層へ混入し水を停止した後,樹脂を分離塔に送る｡

たカチオン交換樹脂が苛性ソーダのナトリウムを吸第2段階でカチオン再生塔でスタンバイしていた着してナトリウム型樹脂が生成される(クロスコン(カチオン再生塔に貯留している)再生済み樹脂を空タミネーション)0になっている脱塩塔に移送し,通水可能状態となる｡

したがって,カチオン交換樹脂とアニオン交換樹

第3段階では分離塔で,第4図のように,樹脂を脂を高度に分離することが重要となる｡しかし,カ逆洗してアニオン交換樹脂層とカナオン交換樹脂層

ナオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を完全に分離すに分離する｡しかし,この状態ではアンモニア型運ることは困難であるため実際にはナトリウムリーク量が5/堵/e以下となるような量のナト1)ウム型樹脂の生成を許容した運転となる｡【1コZ(13第3図にカラムテストで確認したナトリウム型樹
脂含有率とナトリウムリーク量の関係を示す｡横軸は全力チオン交換樹脂中のナトリウム型樹脂の体積￣蒜こミq)b8
く1d.1
くて;UJ≡:⊃%である｡縦軸はこの各ナトリウム樹脂体積%時にー1=1

読O,4().2発生するナトリウムリークのピーク値を示す｡

Sodium

第3図

RelationshipExchange

前述よりアンモニア型運用を行う復水脱塩装置でSEPA RATIONVESSELe7(Change0.8resin×resin

川0[%]

Na型樹脂とNaリーク量(供給水pH‑9.6)
3Fig.

は約0.35%以下となる｡

0.6

cationAll 仁ation exchange

この固より,ナトl)ウムリーク5pg/ゼ以下となる全力チオン交換樹脂中のナトリウム型樹脂体積%

form

water

betweenResin

andSodium

SodiumForm
Leakage

Cation(reedし･J

pH‑9.6)

CATIONREGENERATIONVESSEL

Back wash
OutletCA｢rION
TRANSFER
L工NE
Resi †l
Inlet

SIGHT
WINDOW

Ani()nResin

CationResill

DETECTOT(̲̲̲iANION
TRANSFER
LINE』竃
第4図

Back wash
I□1et

7β

Resin
Out一etFig.

4

樹脂の逆洗分離HydraulicClassificationof⊥

神鋼パンテツク技報

Ion

Exchange

Vol.

43

ResinsNo.

1(1999/9)

SEPAI?
VESSELATIONCATIONREGENERATIONVESSEL

Back wash
Out一etCATION
TRAP(SFERLINE
Resinl†1let

SI(;甘TWINDOWDETECTOR

Anion

Cation｢ResirlResin

ANION
TRANSFER
LINE

第5図
Back1nlet)

カナオン樹脂移送
5

Outlet用に必要な分離精度を得ることが出来ず,逆洗分離

CationExchange

ResinsTransfer

造となっている｡

界面付近では両樹脂が混合している状態となってい第8段階でカナオン再生塔では下部から空気を送る｡

り込むことによって樹脂を撹拝混合し,次回用の再第4段階ではカナオン交換樹脂を分離塔最下部に生済み樹脂のスタンバイが完了する｡カチオン移送突き入れたノズルより抜き出しカチオン再生塔に送管中の樹脂は分離塔内に戻す｡最終的に分離塔内にる｡第5図にカチオン交換樹脂移送状態を示す｡

は,カチオン交換樹脂移送管中の樹脂,カチオン再カチオン交換樹脂はカチオン移送管を経由してカ生塔に移送されなかったカナオン交換樹脂とアニオナオン再生塔へ送られる｡当移送管中には界面検知器が設置されており,アニオン交換樹脂を検出するン交換樹脂が残る｡これらの樹脂は次回に再生する樹脂と共に再生されることになる｡とカチオン移送管両端の弁を閉める｡このとき,カSepraEight⑧型復水脱塩装置は以上のような樹ナオン移送管中には逆洗分離界面付近の混合状態の脂分離再生操作の行程を有する｡全力チオン交換樹樹脂が閉じ込められる｡

脂中のナトリウム型樹脂体積%の値は0.1%以下と第5段階ではカチオン交換樹脂はカチオン再生塔しており,運転実績では約0.02%以下が得られてで,アニオン交換樹脂は分離塔で再生される｡この)Fig.

Resinー̲̲+TVaShノ

時,分離塔に苛性ソーダを規定レベル迄入れアニオいる｡その結果として,ナトリウムリークを1FLg/e以下とする(実際の運転値では0.2‑0.5/堵/e

ン交換樹脂を浮かしながら再生し,分離塔に残った転が可能である｡

カチオン交換樹脂を塔底部に沈める｡

むすび

第6段階で両樹脂とも純水で洗浄する｡

当社が納入するGraver社の復水脱塩装置は第7段階で分離塔内の再生されたアニオン交換樹(丑世界的に実績が多い｡

脂をアニオン交換樹脂移送管でカナオン再生塔に送)運②アンモニア型運用に求められる高度な樹脂分離る｡アニオン交換樹脂移送管は分離塔下部の側面にが可能｡

位置する構造になっており,底部に集積したカナオ④sepraEight⑧型は再生塔2基で操作法もシンン交換樹脂は分離塔に残され移送されないような構プル｡

連絡先
山本平

環境装置事業部

健

環境装置事業部

製品開発室

IPP重
宝長

TE
FAX
E‑mailVol.

43

No.

L

078‑992‑6532
078‑992‑6503

t.yamamoto@pantec.co.jp

1TE(1999/9)

FAX
E‑mailL

078‑232‑8106
078‑232‑8071

t.suwa@pantec.co.jp

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