JP3888894B2 - 復水処理システムおよび復水処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所や火力発電所における復水処理システムおよび復水処理方法に関し、とくに、いずれかの復水脱塩塔の充填イオン交換樹脂を交換したとき、その復水脱塩塔の浄化処理を行った後通常の復水処理運用に入る際に、不具合を伴うことなく必要最小限の復水系外ブロー量にて効率よく通常運用を開始できるようにした復水処理システムおよび復水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所や火力発電所においては、復水器からの復水を脱塩処理できるようにするために、通常、復水循環系統に複数の復水脱塩塔が並設されている。各復水脱塩塔には、イオン交換樹脂が充填されるが、一般に、採水に使用され所定の寿命に達したイオン交換樹脂は、再生のため再生塔に移され、ここで再生される。再生済みのイオン交換樹脂は、貯槽で待機され、必要に応じて復水脱塩塔内に移送される。脱塩塔内に移送されてきた再生済みのイオン交換樹脂に対しては、採水前に（つまり、通常運用前に）、再生後に残存する極微量の不純物や溶存酸素等を除去するための浄化工程が行われる。この浄化工程では、通常、復水脱塩塔に復水を通水してイオン交換樹脂中の微量の不純物を洗浄し、通水した復水を系外にブローする系外ブロー工程と、復水脱塩塔からの復水を復水器に戻して復水器内の脱気装置により溶存酸素を除去し、復水器からの復水を通常の復水循環系統内に循環させる回収ブロー工程、復水を複数の脱塩塔を備えた復水脱塩装置に循環通水し、復水の純度を高めていく循環工程とが、この順に行われている。
【０００３】
一方、近年、上記のような複数の復水脱塩塔を並設した復水脱塩装置の運用について、復水器に海水がリークしたとき等の緊急時のために復水脱塩塔の塔数は確保しておきたいが、通常処理時には復水の純度は十分に高く維持されているため復水脱塩塔の全塔を使用する必要がないことから、復水の一部または全量を復水脱塩装置をバイパスさせるプラント運用が行われるようになってきた。また、高ｐＨで運用する場合通常、復水を通水せず全量パイパスさせる運用を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような復水の一部または全量を復水脱塩装置をバイパスさせる運用を前提とするプラントにおいて、前述したような従来の浄化工程を実施すると、次のような問題が生じる。
【０００５】
すなわち、バイパス運用等を行っているプラントにおいて、充填イオン交換樹脂を交換した復水脱塩塔に対し、まず、不純物を洗浄、除去するために復水を通水しそれに使用した復水を系外ブローするが、そのまま続いて回収ブロー工程に入ると、バイパス路を通して、復水脱塩塔を通らない復水が、後段の蒸気発生手段（蒸気発生器やボイラ）等に送られてしまうことになる。この蒸気発生手段等に送られる復水は、上記復水脱塩塔から復水器に回収されたものであるが、微量の不純物を含んでおり所定の純度を満たしていないおそれがあるため、このような復水が復水脱塩塔を通すことなく蒸気発生手段等に送られてしまうと、蒸気発生手段等に腐食や伝熱効率の低下等の不具合をもたらすおそれがある。このような不具合の発生を防止するためには、回収ブロー工程に入る段階では、脱塩塔出口における回収ブロー水に、インサービス時（通常運用時）と同等の水質が要求される。
【０００６】
この要求を満たすために、例えば、回収ブロー工程における脱塩塔出口水をそのまま全量系外に排出すると、著しく多量の洗浄水を系外ブローで排出してしまうことになり、復水系への補給能力不足や、復水中の補給水の比率増加による水質悪化などの問題が発生する。
【０００７】
さらに、従来の浄化工程では、最後に脱塩塔からの復水を循環させ、復水の純度を高めていく循環工程が実施される。この循環工程は、図６に示すように、特定の脱塩塔１０１からの処理水を循環ポンプ１０２を介し循環水路１０４を経由して復水入口母管１０３に戻している。
【０００８】
このように、復水の一部または全量を復水脱塩装置をバイパスさせる運用を前提とするプラントにおいては、従来の系外ブロー工程、回収ブロー工程、循環工程とをこの順に行う浄化工程は、そのまま適用できず、適用すると、通常採水前の浄化処理が不十分になるか、あるいは極めて多量の系外ブロー水量が必要になる。
【０００９】
そこで本発明の課題は、とくに復水の一部または全量を復水脱塩装置をバイパスさせる運用を前提としたプラントについて、通常運用前に行う特定の復水脱塩塔の浄化処理法を改善し、系外に排出される復水量を必要最小限に抑えつつ、系統内に循環される復水の水質の純度を容易に不具合の生じない目標レベルまで高めることが可能な復水処理システムおよび復水処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る復水処理システムは、復水器からの復水を脱塩処理する復水脱塩塔を複数並設した復水脱塩装置と、該復水脱塩装置に対し復水器からの復水の一部または全量をバイパス通水可能なバイパス路を有する復水処理システムにおいて、各復水脱塩塔に対し、該復水脱塩塔からの出口水を復水入口母管に戻さずその復水脱塩塔についてのみ循環し、他の復水脱塩塔とは分離可能な個別の循環路を設けたことを特徴とするものからなる。
【００１１】
本発明に係る復水処理方法は、通常運用時には、復水器からの復水を、復水脱塩塔を複数並設した復水脱塩装置に通水する復水脱塩路と、該復水脱塩装置に対し復水器からの復水の一部または全量をバイパス通水可能なバイパス路とに選択的に通水し、いずれかの復水脱塩塔の充填イオン交換樹脂を交換した際には、その復水脱塩塔に通水した復水を系外にブローする系外ブロー工程、該復水脱塩塔からの出口水を復水入口母管に戻さずその復水脱塩塔についてのみ復水を個別に循環させる個別循環工程、その復水脱塩塔からの復水を復水器に戻し前記バイパス路を用いて系統内に循環させる回収ブロー工程を、この順に行った後、通常運用を開始することを特徴とする方法からなる。
【００１２】
上記本発明に係る復水処理システムおよび復水処理方法においては、充填イオン交換樹脂を交換した復水脱塩塔に対し、最初にその復水脱塩塔に復水を通水し通水した復水を系外にブローする系外ブロー工程に関しては従来法と変わらないが、この系外ブロー工程に続いて、その復水脱塩塔のみについて復水を個別に循環させる個別循環工程が実施される。つまり、その復水脱塩塔からの出口水を復水入口母管に戻すのではなく、その復水脱塩塔についてのみ循環される。このような個別循環においては、微量の不純物を含んだ復水が、他の脱塩塔や、復水器、さらにはバイパス路を介して復水の循環系統に流れ込むおそれはなく、個別循環により、その脱塩塔系内のみについて、望ましくない不純物が十分なレベルまで除去されることになる。この個別循環工程後に回収ブロー工程が実施されるが、この回収ブロー工程時には、すでに個別循環工程により上記特定の脱塩塔内は問題のないレベルまで浄化されているので、回収ブロー工程において回収ブロー水が復水器における脱気処理後にバイパス路を通して（つまり、脱塩塔を通すことなく）後段の蒸気発生手段等に送られても、何ら問題は生じない。したがって、回収ブロー工程においては、系統内に復水が循環されることにより、復水器内の脱気装置により、溶存酸素が、他の問題を引き起こすことなく、良好に除去される。所定の回収ブロー工程終了後には、通常運用（通常採水）に適した水質とされるので、そのまま通常運用、とくにバイパス運用を開始できる。
【００１３】
なお、本発明においては、上記回収ブロー工程終了後に、必要に応じて、従来と同様の循環工程を実施してもよい。また、高ｐＨ運転時においては復水中のアンモニア濃度が高く復水脱塩装置による復水処理は困難なため、通常復水の全量をパイパス運用することになる。したがって、本発明による個別循環工程の実施の有無が、使用水量、蒸気発生手段等へ送られた際の水質により大きな影響を与える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る復水処理システムを示しており、とくに加圧水型原子力発電所に本発明を適用したシステムを示している。図１において、蒸気発生器１で加圧水型原子力発電所の１次系との間で熱交換が行われて蒸気が発生される。発生した蒸気により高圧タービン２が駆動され、使用された蒸気が湿分分離加熱器３を通して復水器４に送られて冷却される。
【００１５】
復水器４からの復水は、復水ポンプ５、給水ポンプ１６を経て蒸気発生器１へと送られるが、本実施態様において通常運用時には、バイパス弁６を開き、復水脱塩装置入口弁（装置入口弁）７を閉じて、複数の復水脱塩塔９を並設した復水脱塩装置１０をバイパスされる。このバイパス路１１を通った復水は、復水還流路１２に設けられた復水ブースターポンプ１３、低圧給水加熱器１４、脱気器１５、給水ポンプ１６、高圧給水加熱器１７を通して蒸気発生器１へと供給される。あるいは、装置入口弁７および、一部の復水脱塩塔９の入口弁１８、出口弁１９を開いて、一部の復水脱塩塔９の入口弁１８、出口弁１９を閉じることにより復水の一部を復水脱塩塔９で脱塩処理する復水部分処理を行うことも可能である。
【００１６】
各復水脱塩塔９に対しては、循環ライン２０を介して、出口弁２１を開き循環ポンプ２３により、循環運転を行うことができるようになっており、この循環ポンプ２３は、全復水脱塩塔９に対し共通のポンプとして設けられている。
【００１７】
上記循環ポンプ２３により循環される各復水脱塩塔９からの出口水は、復水入口母管２４に戻されるのではなく、各復水脱塩塔９に対して設けられた個別循環路２５、個別の入口弁２６を介して、個別に循環できるようになっている。また、復水脱塩塔９出口側には、個別系外ブロー管２２が接続されており、個別系外ブロー管２２には個別系外ブロー弁２９が設けられている。個別系外ブロー管２２はそれぞれ系外ブロー管２８に接続されている。
【００１８】
また、各復水脱塩塔９からは、復水器４へ出口水を回収する回収ブローライン３０が接続されており、各復水脱塩塔９に対し個別に回収ブロー弁３１が設けられている。
【００１９】
蒸気発生器１のブローダウン水供給ライン３２は、本実施態様では弁３３を介して復水器４へと接続されているとともに、弁３４を介して復水脱塩装置１０の入口側母管２４へと接続されている。またバイパス時の系統内の浄化は蒸気発生器１から出た凝縮水をライン３２、弁３４を通り一部または全塔の復水脱塩塔に通水し、復水出口母管２７を通り復水還流路１２に戻されることで行われる。
【００２０】
上記個別循環路２５の構成を、図６に示した従来構成と比較対照すると、図２に示すようになる。すなわち、従来構成では、各復水脱塩塔からの循環路が復水入口母管に接続されていたのに対し、本発明では、復水入口母管２４に接続されるのではなく、他の復水脱塩塔から分離された形態で各復水脱塩塔９の個別の循環路２５を形成できるようになっている。
【００２１】
図１に示した復水処理システムにおいては、その復水処理は図３〜図５に示すように行われる。
先ず、図３に示すように、それまで運用されていたバイパス路１１が装置バイパス弁６を閉じることにより遮断され、装置入口弁７および樹脂交換された特定の復水脱塩塔９の入口弁１８、個別系外ブロー弁２９が開かれ、この復水脱塩塔９に対し系外ブロー工程が実施される。この系外ブロー工程では、混入していた不純物の大半が洗浄されてブロー水とともに系外に排出される。
【００２２】
次に、図４に示すように、復水脱塩塔９の入口弁１８、個別系外ブロー弁２９が閉じられ、出口弁２１、個別入口弁２６が開かれて、ポンプ２３により、この復水脱塩塔９の出口水が個別循環路２５を介して他の復水脱塩塔とは完全に分離された状態で個別に循環される。この個別循環工程により、この特定の復水脱塩塔９内、およびそこに充填されたイオン交換樹脂に対して十分な洗浄が行われ、不純物の含有量は問題のないレベルまで低減される。
【００２３】
そして図５に示すように、個別循環路２５が閉じられ、復水脱塩塔９の入口弁１８、回収ブロー弁３１が開かれるとともに、バイパス路１１の装置バイパス弁６が開かれ、回収ブロー水が復水器４に戻されて復水器４内の脱気装置により溶存酸素が除去される。この回収ブロー工程は、バイパス路１１を通して復水を通常の還流路１２に通水するラインを介して行われ、復水器４を通ることにより溶存酸素は十分に低いレベルにまで低減される。
【００２４】
上記回収ブロー工程の後に、通常運用を開始すればよい。すなわち、バイパス路１１への通水を利用して、復水の一部または全量を復水脱塩装置１０をバイパスさせる運用を行うことができる。ただし、上記回収ブロー工程後に、必要に応じて、従来と同様の方法での循環処理、つまり復水脱塩塔９の出口水を復水入口母管２４に戻し、他の復水脱塩塔９への循環を許容する処理を行ってもよい。
【００２５】
このように、本実施態様に係る復水処理方法では、系外ブロー工程後回収ブロー工程前に、特定の復水脱塩塔９に対して、他の復水脱塩塔９とは完全に分離した形態で個別循環を行うようにしたので、この個別循環工程により不純物の含有量を問題のない目標レベルまで十分に低減でき、その状態で回収ブロー工程に入ることができる。したがって、回収ブロー工程では、微量の不純物含有に起因する蒸気発生手段等における不具合の発生のおそれが完全に除去される。その結果、回収ブロー工程後の通常運用も良好な状態で円滑に開始される。
【００２６】
また、上記一連の工程においては、最初の系外ブロー工程以外に、復水を系外に排出する必要がなく、系外排出量の低減も可能となって、補給水の給水能力の問題や、多量の給水に伴う水質悪化の問題も生じない。
【００２７】
ちなみに、前述したように、仮に、従来法において、通常運用開始前の水質を確保するために、系外ブロー工程、回収ブロー工程、従来の循環工程の水を全量系外に排出したとすると、あるプラントでは、
・系外ブロー：２４０ｔ／ｈ×１０分
・回収ブロー：２４０ｔ／ｈ×５０分
・循環 ：５１０ｔ／ｈ×２０分
の運転で、合計４１０ｔもの復水を系外に排出する必要が生じ、これに対応する量の水を補給しなければならない。ところが、上記のような本発明に係る復水処理方法では、復水の系外への排出は、系外ブロー工程における４０ｔのみとなり、大幅に排出量を低減できることが分かる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る復水処理システムおよび復水処理方法によれば、復水の部分通水運用や、復水の一部または全量を復水脱塩装置をバイパスさせる運用を前提としたプラントにおいて、回収ブロー工程前に特定の復水脱塩塔について個別の循環工程を実施し、回収ブロー工程前に不純物含有量を十分に低い目標レベルにまで低減できるようにしたので、浄化処理における到達レベルを大幅に向上して通常運用開始前の水質を大幅に向上することができる。また、復水の系外への排出を最初の系外ブロー工程のみとすることができるので、復水の系外への排出量を低減することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る復水処理システムの機器系統図である。
【図２】図１のシステムにおける個別循環路部分の概略機器系統図である。
【図３】図１のシステムにおける系外ブロー工程を示す機器系統図である。
【図４】図１のシステムにおける個別循環工程を示す機器系統図である。
【図５】図１のシステムにおける回収ブロー工程を示す機器系統図である。
【図６】従来の循環工程を示す概略機器系統図である。
【符号の説明】
１ 蒸気発生器
２ 高圧タービン
３ 湿分分離加熱器
４ 復水器
５ 復水ポンプ
６ バイパス弁
７ 復水脱塩装置入口弁
９ 復水脱塩塔
１０ 復水脱塩装置
１１ バイパス路
１２ 復水還流路
１３ 復水ブースターポンプ
１４ 低圧給水加熱器
１５ 脱気器
１６ 給水ポンプ
１７ 高圧給水加熱器
１８ 復水脱塩塔入口弁
１９ 復水脱塩塔出口弁
２０ 循環ライン
２１ 出口弁
２２ 個別系外ブロー管
２３ 循環ポンプ
２４ 復水入口母管
２５ 個別循環路
２６ 個別の入口弁
２７ 復水出口母管
２８ 系外ブロー管
２９ 個別系外ブロー弁
３０ 回収ブローライン
３１ 回収ブロー弁
３２ ブローダウン水供給ライン
３３、３４ 弁

Claims (2)

1. 復水器からの復水を脱塩処理する復水脱塩塔を複数並設した復水脱塩装置と、該復水脱塩装置に対し復水器からの復水の一部または全量をバイパス通水可能なバイパス路を有する復水処理システムにおいて、各復水脱塩塔に対し、該復水脱塩塔からの出口水を復水入口母管に戻さずその復水脱塩塔についてのみ循環し、他の復水脱塩塔とは分離可能な個別の循環路を設けたことを特徴とする復水処理システム。
2. 通常運用時には、復水器からの復水を、復水脱塩塔を複数並設した復水脱塩装置に通水する復水脱塩路と、該復水脱塩装置に対し復水器からの復水の一部または全量をバイパス通水可能なバイパス路とに選択的に通水し、いずれかの復水脱塩塔の充填イオン交換樹脂を交換した際には、その復水脱塩塔に通水した復水を系外にブローする系外ブロー工程、該復水脱塩塔からの出口水を復水入口母管に戻さずその復水脱塩塔についてのみ復水を個別に循環させる個別循環工程、その復水脱塩塔からの復水を復水器に戻し前記バイパス路を用いて系統内に循環させる回収ブロー工程を、この順に行った後、通常運用を開始することを特徴とする復水処理方法。

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