JP2011218311A - Water supply device for ion exchange apparatus and steam turbine plant with the same, and method for supplying water of ion exchange apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、イオン交換装置に水を供給する水供給装置と水供給方法に係り、特に蒸気タービンプラントに好適なものに関する。 Embodiments described herein relate generally to a water supply device and a water supply method for supplying water to an ion exchange device, and more particularly to a device suitable for a steam turbine plant.
火力発電プラント等を含む蒸気発電プラントでは、一般にボイラ、タービンにおいて高い水質、蒸気清浄度が要求される。このため、通常工業用水、一般水道水等を原水として、イオン交換樹脂を用いた純水装置によって高純度の水を製造して発電プラントにおいて使用している。従って、イオン交換樹脂を用いた純水装置は、発電プラントにおいて必須の設備である。 In steam power plants including thermal power plants, high water quality and steam cleanliness are generally required in boilers and turbines. For this reason, high-purity water is usually produced in a power plant by using industrial water, general tap water, or the like as raw water with a pure water device using an ion exchange resin. Therefore, a deionized water apparatus using an ion exchange resin is an essential facility in a power plant.
純水装置に用いるイオン交換樹脂は、温度条件によってイオン交換の効率が変化することが知られている。しかしながら、温度とイオンとの関係に言及して純水装置の温度を調節することは従来行われていなかった。従来は、イオン交換装置に加温装置を設けて再生液を加温することにより、再生液の粘度を低く保ちイオン交換樹脂の流動を抑制して再生液の接触確率を維持するものがあった。しかし、系統の温度の調節は行われていなかった。 It is known that ion exchange efficiency of ion exchange resin used in a pure water device varies depending on temperature conditions. However, it has not been conventionally performed to adjust the temperature of the pure water apparatus by referring to the relationship between temperature and ions. Conventionally, there has been a technique in which a heating device is provided in an ion exchange device to heat the regeneration solution, thereby maintaining the viscosity of the regeneration solution at a low level and suppressing the flow of the ion exchange resin to maintain the contact probability of the regeneration solution. . However, the temperature of the system was not adjusted.
以下に、従来のイオン交換技術を開示した文献名を記載する。 Below, the literature name which disclosed the conventional ion exchange technique is described.
近年、経費削減や地球環境への配慮が叫ばれる中にあって、システム効率の向上が課題となっている。 In recent years, improvement in system efficiency has become a challenge as cost reduction and consideration for the global environment are screamed.
本発明は上記事情に鑑み、イオン交換効率の向上を図ることが可能なイオン交換装置の水供給装置及びこれを備える蒸気発電プラント、並びにイオン交換装置の水供給方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a water supply device for an ion exchange device capable of improving ion exchange efficiency, a steam power plant including the same, and a water supply method for the ion exchange device. .
本発明の実施形態の蒸気発電プラントは、イオン交換装置へ水を送るためのポンプと、前記ポンプから排出され、前記イオン交換装置へ供給される水の温度を所定範囲内に維持するように加温処理を行う加温手段とを備えることを特徴とする。 A steam power plant according to an embodiment of the present invention includes a pump for sending water to an ion exchange device, and a temperature that is discharged from the pump and supplied to the ion exchange device so as to maintain the temperature within a predetermined range. And heating means for performing a temperature treatment.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。尚、各実施の形態において同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description is abbreviate | omitted.
上述したように、イオン交換効率はイオン交換樹脂の水温によって変化する。以下の実施の形態ではこの特性に着目し、イオン交換装置への供給水、あるいは薬品タンクへの再生水の温度をイオン交換効率の高い温度を維持するように制御する構成を備えている。 As described above, the ion exchange efficiency varies depending on the water temperature of the ion exchange resin. The following embodiment pays attention to this characteristic, and has a configuration for controlling the temperature of water supplied to the ion exchange device or regenerated water to the chemical tank so as to maintain a high ion exchange efficiency.
(実施の形態1)
図1に、本発明の実施の形態1によるイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置周辺の主要な構成を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a main configuration around a pure water apparatus including a water supply apparatus of an ion exchange apparatus according to
本実施の形態1は純水装置として、イオン交換装置1と、供給水を装置に送り込むポンプ2を含む純水系統と、樹脂再生のための薬品が貯蔵される薬品タンク3と、その薬品をイオン交換装置1に送り込む再生水ポンプ4を含む再生水系統とを備えている。本実施の形態1のイオン交換装置の水供給装置は、ポンプ2を含む純水系統に設けられている。
In the first embodiment, as a pure water device, an
図2に示したように、純水装置24は蒸気タービンプラントに適用することが可能である。蒸気タービン装置(蒸気タービンプラント)21に適用する場合、純水装置24は、海水を海水タンク26に貯蔵し、脱塩装置25にて塩を除去して純水を生成し、蒸気タービン装置21へ供給する。蒸気タービン装置21では、図示されていないボイラにて蒸気が発生し、この蒸気がタービンに供給されて当該タービンを駆動し、タービンを駆動し排気された蒸気が復水器22にて凝縮して復水した後、給水として再びポンプ23にてボイラへ戻される。
As shown in FIG. 2, the deionized
図1に示された純水装置において、本実施の形態1に係るイオン交換装置の水供給装置は、純水系統におけるポンプ2からの吐出側ライン、再生水系統における再生水ポンプ4からの吐出側ラインのうち、ポンプ2からの吐出側ラインを流れる水を、熱源5を用いて加温する加温手段を備える。ここでは、熱源5は、ポンプ2から吐出側される水よりも温度の高い高温水を貯留したタンクであり、加温手段は、熱源5からの高温水をポンプ2からの吐出側ラインの途中部に合流させる高温水供給手段を備える。高温水供給手段は、熱源5であるタンクとポンプ2の吐出側ラインの途中部とを接続する高温水供給配管と、この高温水供給配管の途中に介挿されて供給される高温水の流量を調節する調節弁7を備えている。また、高温水供給手段により高温水が加えられることで加温された水がイオン交換装置1へ供給される供給水ラインには、温度検出装置6が設置されている。調節弁7は、温度検出装置6の検出した温度に基づいて開度が制御されており、温度検出装置6の検出した温度が第一設定温度以下の時に、調節弁7が開いて熱源5からの高温水の流量を増加させて加温を行い、検出した温度値が第二設定温度を超えた時には熱源5からの高温水の合流を停止させて加温を停止する。なお、本実施の形態1においては、調節弁7の開度の制御を温度検出装置6の検出した温度のみに基づくものとしたが、更に、熱源5から供給される高温水の温度、およびポンプ2から排出される水の流量などを調節弁7の開度の制御パラメータとして用いることでより高い精度での温度の調節が可能となる。
In the pure water apparatus shown in FIG. 1, the water supply device of the ion exchange apparatus according to the first embodiment includes a discharge side line from the
熱源5として用いられる高温水は、蒸気タービン装置21のボイラもしくは復水器22で凝縮した復水を給水としてボイラに供給する給水系統からの連続的な排水、例えばボイラドラムからの連続ブロー水を貯蔵するボイラブローダウンタンクからの排水、各系統からの温水とするか、あるいは蒸気タービンからの蒸気を用いることができる。特に、蒸気タービン装置21(蒸気タービンプラント)内に存在する排熱に相当するボイラブローダウンタンクからの排水を用いて加温する場合は、プラント全体の運転効率を妨げるおそれはない。この場合の例を図3として示す。図3において、図1に示した構成と同じ構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
The high-temperature water used as the
図3に示したとおり、この例においては、高温水を供給する熱源5は、ボイラドラム9と、ボイラドラム9からの連続ブロー水を貯蔵したボイラブローダウンタンク10からなる。また、ボイラブローダウンタンク10からの高温水をポンプ2からの吐出側ラインの途中部に合流させる高温水供給手段のうち調節弁7の上流側には、ボイラブローダウンタンク10内の高温水を供給する高温水供給ポンプ23が設けられている。
As shown in FIG. 3, in this example, the
このように、純水処理前の水よりも総溶解不純物濃度の低いボイラブローダウンタンク10からの排水を熱源5からの高温水としてポンプ2からの吐出側ラインの途中部に合流させることで、供給水の水質を向上させることもできる。
Thus, by joining the waste water from the
また、蒸気タービンプラントに本実施の形態1に係るイオン交換水の水供給装置を適用するに際して、ボイラブローダウンタンク10以外の他の系統からの高温水を用いる場合は、運転効率等を妨げることがないように配慮することが望ましい。
In addition, when applying the ion exchange water supply device according to the first embodiment to the steam turbine plant, when using high-temperature water from a system other than the boiler blow-down
本実施の形態1によれば、簡易な構成により純水の温度調節を行い、イオン交換効率を向上させ樹脂の使用量を削減させ、純水装置の縮小化を図ることが可能である。 According to the first embodiment, it is possible to adjust the temperature of pure water with a simple configuration, improve ion exchange efficiency, reduce the amount of resin used, and reduce the size of the pure water device.
なお、本実施の形態1においては、熱源5を用いて加温する加温手段として、高温水をポンプ2から吐出側される水に合流させる構成としたが、これ以外に、ポンプ2から吐出側される水を高温水と熱交換させる熱交換器等により加温する構成、あるいはポンプ2から吐出側される水をヒータにより直接加温する構成など、様々な構成を用いることができる。このうち、熱交換器を用いた例を本発明の実施の形態2として、ヒータを用いた例を本実施の形態3としてそれぞれ以下に示す。
In the first embodiment, high-temperature water is combined with water discharged from the
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2によるイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置周辺の主要な構成を示した図4を参照して説明する。図4において、図1及び図3に示した実施の形態1の構成と同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
A description will be given with reference to FIG. 4 showing a main configuration around a pure water device including a water supply device of an ion exchange device according to
本実施の形態2に係るイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置における加温手段は、ポンプ2の吐出側に熱交換器11を備える。熱交換器11には、熱源5であるボイラドラム9からの連続ブロー水を貯蔵したボイラブローダウンタンク10からの高温水が加熱媒体として供給される。これにより、熱交換器11において、ポンプ2から吐出された水とボイラブローダウンタンク10からの高温水が熱交換を行い、加温された水をイオン交換装置1に供給する。なお、熱交換に必要な熱源としては、図示されていないボイラブローダウンタンクからの排水、あるいは各系統からの温水や蒸気等を用いることができる。
The heating means in the pure water device including the water supply device of the ion exchange device according to the second embodiment includes a
また、本実施の形態2において加温手段は、熱交換器11に熱源5からの高温水を供給する高温水供給手段を備える。高温水供給手段は、熱源5であるタンクから熱交換器11へ高温水を供給する高温水供給配管と、熱交換器11にて熱交換を行なった高温水を再びボイラブローダウンタンク10に戻す高温水戻り配管とを備える。高温水供給配管の途中には、図示しないが高温水供給ポンプが介挿されるとともに、高温水供給ポンプの下流の高温水供給配管には供給される高温水の流量を調節する調節弁7を備えている。また、熱交換器11により加温された水がイオン交換装置1へ供給される供給水ラインには、温度検出装置6が設置されている。
In the second embodiment, the heating means includes high temperature water supply means for supplying high temperature water from the
調節弁7は、温度検出装置6の検出した温度に基づいて開度が制御されており、温度検出装置6の検出した温度が第一設定温度以下の時に、調節弁7が開いてボイラブローダウンタンク10からの供給される高温水の流量を増加させて加温を行い、検出した温度値が第二設定温度を超えた時には熱源5からの高温水の合流を停止させて加温を停止する。なお、本実施の形態2においては、調節弁7の開度の制御を温度検出装置6の検出した温度のみに基づくものとしたが、更に、ボイラブローダウンタンク10から供給される高温水の温度、およびポンプ2から排出される水の流量などを調節弁7の開度の制御パラメータとして用いることでより高い精度での温度の調節が可能となる。
The opening degree of the
また、本実施の形態2においては、熱交換器11にて熱交換を行なった高温水を再びボイラブローダウンタンク10に戻すように高温水戻り配管を接続しているが、これに限らず高温水戻り配管を蒸気タービン設備の別の系統に接続して排水する構成とすることも可能である。このような構成とする場合、特にボイラブローダウンタンク10の容量が小さい場合に、熱交換を終えた高温水戻り配管からの高温水によりボイラブローダウンタンク10内の高温水の温度が低下することを防止できる。
Moreover, in this
本実施の形態2によれば、本実施の形態1と同様に熱交換器11により温度調節を行った水をイオン交換装置1に供給することにより、イオン交換効率が向上し樹脂の使用量を削減し純水装置を縮小化することができる。
According to the second embodiment, as in the first embodiment, by supplying water whose temperature is adjusted by the
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3によるイオン交換装置の水供給装置を含む装置周辺の主要な構成を示した図5を用いて説明する。図5において、図1、図3及び図4に示した構成と同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
The main configuration around the apparatus including the water supply apparatus of the ion exchange apparatus according to
本実施の形態3に係るイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置における加温手段は、ポンプ2の吐出側にヒータ12を備える。これにより、ポンプ2から吐出された水を直接加温した後、イオン交換装置1へ供給する。
The heating means in the pure water device including the water supply device of the ion exchange device according to the third embodiment includes a
本実施の形態4によれば、ヒータ12を用いて温度調節を行った水をイオン交換装置1に供給することにより、イオン交換効率が向上し樹脂の使用量を削減することが可能である。本実施の形態4では、ヒータ12を追加することにより初期費用がわずかに追加される。しかし、その結果イオン交換樹脂量を少なくすることで純水装置の縮小化が可能となり、システム全体としてコスト低減が可能となる。
According to the fourth embodiment, by supplying water whose temperature is adjusted using the
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4によるイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置周辺の主要な構成を示した図6を用いて説明する。図6において、図1、図3乃至図5に示した構成と同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
(Embodiment 4)
A main configuration around the pure water apparatus including the water supply apparatus of the ion exchange apparatus according to
実施の形態1乃至実施の形態3は、ポンプ2によりイオン交換装置1に供給される水を加温する加温手段を設けた構成であったのに対し、本実施の形態4では、再生ラインにおける再生ポンプ4の吐出側に加温手段を設けた構成とした点が異なっている。特に、本実施の形態4においては、加温手段として熱交換器13を備え、この熱交換器13によって再生水ポンプ4からイオン交換装置1へ供給される水(再生水)のうち、薬品タンク3の上流側の水を加温する構成としている。
In the first to third embodiments, the heating means for heating the water supplied to the
すなわち、本実施の形態4においては、再生ポンプ4の吐出側に設けた熱交換器13により熱交換が行われ、加温された水が薬品タンク3に供給される。熱交換器13での加熱媒体としては、実施の形態1にて図3を用いて例示したものと同様にボイラブローダウンタンク10からの高温水を用いるものや、あるいは蒸気タービン装置21の各系統からの温水や蒸気を用いてもよい。またボイラブローダウンタンク10から熱交換器13に至る高温水供給配管には図示しないポンプ及び調節弁7が設けられ、再生ラインの熱交換器13の吐出側には、加温された水の温度を検出するため温度検出装置6が設けられている。このような構成により、温度検出装置6により検出された温度値に基づいて調節弁7が制御されて、熱交換器13における加温が制御される。なお、本実施の形態4においては、調節弁7の開度の制御を温度検出装置6の検出した温度のみに基づくものとしたが、更に、ボイラブローダウンタンク10から供給される高温水の温度、およびポンプ2から排出される水の流量などを調節弁7の開度の制御パラメータとして用いることでより高い精度での温度の調節が可能となる。
That is, in the fourth embodiment, heat exchange is performed by the
本実施の形態4によれば、再生ラインにおいて温度調節を行うことでイオン交換装置1におけるイオン再生効率が向上し、薬品使用量を削減し純水装置を縮小することが可能である。例えば、気温が10℃である場合、イオン交換装置への供給水を35℃まで加温することにより、約10%の樹脂の使用量を削減することができる。
According to the fourth embodiment, by adjusting the temperature in the regeneration line, the ion regeneration efficiency in the
また、供給水を加温する熱源として、ボイラブローダウンタンクからの排水を再利用する場合には、純水装置のみならず蒸気発電プラント全体の効率を向上させることが可能である。(実施の形態6)
本発明の実施の形態5によるイオン交換装置の水供給装置を含む純水装置周辺の主要な構成を示した図7を用いて説明する。図7において、図1、図3乃至図6に示した構成と同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
Further, when the waste water from the boiler blowdown tank is reused as a heat source for heating the supplied water, it is possible to improve the efficiency of not only the pure water device but also the entire steam power plant. (Embodiment 6)
A main configuration around the pure water apparatus including the water supply apparatus of the ion exchange apparatus according to
本実施の形態5も、実施の形態4と同様に再生ラインにおける再生ポンプ4の吐出側に加温手段を設けた構成としたものであるが、本実施の形態5では、加温手段として、再生ラインにおける再生ポンプ4の吐出側にヒータ14を設け構成としている。
In the fifth embodiment, the heating means is provided on the discharge side of the
このように、再生ポンプ4から吐出された水をヒータ14で加温し、薬品タンク3に供給することで、本実施の形態5によればイオンの再生効率が向上し薬品使用量を削減し純水装置を縮小化することが可能である。
Thus, by heating the water discharged from the
本実施の形態5では、加温手段としてヒータ14を追加することにより初期費用がわずかに上昇する。しかし、薬品使用量を減少させ維持費の削減が可能であるため、システム全体としてのコストを低減することができる。
In the fifth embodiment, the initial cost is slightly increased by adding the
以上説明したように、上記実施の形態1〜6ではイオン交換樹脂の水温によって交換効率が変わるという特性に基づいて、イオン交換装置への供給水あるいは薬品タンクへの供給水の温度を交換効率の高い温度に制御することにより、樹脂の使用量の削減および純水装置の縮小化を図ることができる。
As described above, in
尚、上記実施の形態1〜3は純水ラインの加温、実施の形態4および5は再生ラインの加温をそれぞれ行うものである。しかし、実施の形態1〜3のいずれかと実施の形態5および6のいずれかとを組み合わせて、純水ライン及び再生ラインの両方を加温する構成を備えてもよい。この場合には、更なる効率向上につながると考えられる。
The first to third embodiments are for heating the pure water line, and the fourth and fifth embodiments are for heating the regeneration line. However, any one of
上述した実施の形態はいずれも一例であって、本願発明を限定するものではなく、様々に変形することが可能である。 The above-described embodiments are merely examples, and do not limit the present invention, and various modifications can be made.
1 イオン交換装置
2、23 ポンプ
3 薬品タンク
4 再生ポンプ
5 熱源
6 温度検出装置
7 調節弁
9 ボイラ
10 ボイラブローダウンタンク
11、13 熱交換器
12、14 ヒータ
21 蒸気タービン装置
22 復水器
24 純水装置
25 脱塩装置
26 海水タンク
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ポンプから排出され、前記イオン交換装置へ供給される水の温度を所定範囲内に維持するように加温処理を行う加温手段と、
を備えることを特徴とするイオン交換装置の水供給装置。 A pump for supplying water to the ion exchanger;
A heating means for performing a heating process so as to maintain a temperature of water discharged from the pump and supplied to the ion exchange device within a predetermined range;
A water supply device for an ion exchange device.
前記ポンプは、前記イオン交換装置から排出されたイオン交換水の一部を、前記薬品タンクを介して前記イオン交換装置に供給するように構成され、かつ、
前記加温手段は、前記ポンプと前記薬品タンクの間の水に前記加温処理を行う
ことを特徴とする請求項1記載のイオン交換装置の水供給装置。 A chemical tank for supplying chemicals to water supplied from the pump is provided between the pump and the ion exchange device,
The pump is configured to supply a part of the ion exchange water discharged from the ion exchange device to the ion exchange device via the chemical tank, and
The water supply apparatus for an ion exchange apparatus according to claim 1, wherein the heating means performs the heating process on water between the pump and the chemical tank.
前記ポンプから排出され、前記イオン交換装置へ供給される水の温度を検出する温度検出装置と、
前記ポンプから排出された水より温度が高い高温水を供給し前記ポンプから排出された水に加える高温水供給手段と、
前記高温水供給手段に設けられ、前記温度検出装置が検出した温度に基づいて前記ポンプから排出された水に加えられる前記高温水の流量を調整する調節弁と、
を備えることを特徴とする請求項1または2記載のイオン交換装置の水供給装置。 The heating means includes
A temperature detection device for detecting the temperature of water discharged from the pump and supplied to the ion exchange device;
High-temperature water supply means for supplying high-temperature water having a temperature higher than that of water discharged from the pump and adding to the water discharged from the pump;
A regulating valve that is provided in the high-temperature water supply means and adjusts the flow rate of the high-temperature water added to the water discharged from the pump based on the temperature detected by the temperature detection device;
The water supply apparatus of the ion exchange apparatus of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
前記ポンプから排出された水の温度を検出する温度検出装置と、
前記ポンプから排出された水より温度が高い高温水を供給する高温水供給手段と、
前記高温水供給手段から前記高温水が供給され、前記ポンプから排出された水との間で熱交換処理を行う熱交換器と、
前記温度検出装置が検出した温度に基づいて前記熱交換器に供給する前記高温水の流量を調節する調節弁と、
を備えることを特徴とする請求項1または2記載のイオン交換装置の水供給装置。 The heating means includes
A temperature detecting device for detecting the temperature of water discharged from the pump;
High-temperature water supply means for supplying high-temperature water having a temperature higher than that of water discharged from the pump;
A heat exchanger that is supplied with the high-temperature water from the high-temperature water supply means and performs a heat exchange process with water discharged from the pump;
A control valve that adjusts the flow rate of the hot water supplied to the heat exchanger based on the temperature detected by the temperature detection device;
The water supply apparatus of the ion exchange apparatus of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
前記ポンプから排出された水を加温するヒータと、
を備えることを特徴とする請求項1または2記載のイオン交換装置の水供給装置。 The heating means includes
A heater for heating water discharged from the pump;
The water supply apparatus of the ion exchange apparatus of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
前記ボイラにより駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンからの排気蒸気を凝縮させる復水器と、
前記復水器で凝縮した蒸気を給水として前記ボイラに供給する給水系統と、
請求項3または4のいずれか記載のイオン交換装置の水供給装置を備え、
前記高温水を、前記給水系統あるいは前記ボイラからの連続的な排水としたこと、
を特徴とする蒸気タービンプラント。 A boiler that generates steam;
A steam turbine driven by the boiler;
A condenser for condensing exhaust steam from the steam turbine;
A water supply system that supplies steam condensed in the condenser to the boiler as water supply;
A water supply device for an ion exchange device according to claim 3 or 4,
The high-temperature water as continuous drainage from the water supply system or the boiler;
A steam turbine plant characterized by
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