JP4724194B2

JP4724194B2 - 水処理装置及び水処理方法

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Publication number: JP4724194B2
Application number: JP2008059464A
Authority: JP
Inventors: 忍茂庭; 正彦大崎; 芳恵赤井; 秀司関; 英睦永山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2028-03-10
Also published as: JP2009216495A

Description

本発明は、原子力発電プラントや火力発電プラントにおける水処理技術に係り、特に加圧水型原子力発電所の２次系や火力発電所の系統水に用いられる水処理装置及び水処理方法に関する。

一般に加圧水型発電所では、蒸気発生器で１次系と２次系とに分かれており、１次系の原子炉で発生した高温高圧水を蒸気発生器で熱交換し、この熱交換した熱によって２次系の水から蒸気を発生させ、その蒸気を２次系の蒸気タービンに送り、蒸気タービンを駆動させて発電をしている。

蒸気タービンを駆動した蒸気は続いて復水器に導入され、復水器内で冷却されて凝縮し、復水となる。この復水は、必要に応じて復水脱塩器でイオン交換樹脂等によるイオン除去の脱塩処理が行われ、その後、発電プラント系統のヒータで加熱されて蒸気発生器に供給される。

蒸気発生器に供給される水は発電プラント系統の原子炉２次系系統内の構造材（配管や機器）の腐食抑制の観点から薬剤注入物質が注入される。このうち、ｐＨ調整剤としてアンモニアやアミン化合物、脱酸素剤としてヒドラジンなどが用いられる。

一方、蒸気発生器では、発電プラント系統である原子炉２次系系統内に持ち込まれたイオン等の不純物や腐食生成物が濃縮されるため、蒸気発生器内の伝熱管の腐食や伝熱性低下を起こす要因となっている。このため、蒸気発生器内の水の一部を排出（ブローダウン）する操作が行なわれている。

蒸気発生器からのブローダウン水は、復水脱塩器等の既設の水質浄化設備に導かれて浄化される。ブローダウン水に含まれる薬剤注入物質であるｐＨ調整剤は、復水脱塩器の脱塩処理で除去された後、別途新しい薬剤注入物質が注入される。復水脱塩器でｐＨ調整剤を除去し、別途新しい薬剤を注入することは、復水脱塩器でのイオン除去負荷を増大させ、薬剤注入コストを増加させる要因となっている。

そのため、蒸気発生器のブローダウン水から、復水脱塩器でのブローダウン水のイオン除去を軽減し、注入薬剤コストを軽減する方法として、復水脱塩器（復水脱塩塔）をバイパスする手段が提案されている（特許文献１〜３）。

しかしながら、蒸気発生器からのブローダウン水は高温であるため、既設の水質浄化設備では、復水脱塩器に熱に弱いイオン効果樹脂が用いられる関係から、ブローダウン水を冷却し、常温で処理している。このように、既存の水質浄化設備では処理前にブローダウン水を冷却操作しており、冷却操作技術を用いないと、復水脱塩器は脱塩機能を充分に維持させることができない（特許文献４）。

既設の水質浄化設備におけるブローダウン水の脱塩操作は、ブローダウン水中の不純物イオンの除去が本来の目的である。しかしながら、加圧水型原子炉２次系の系統水中に含まれる不純物のイオン種のうち、高濃度に存在するのは、ｐＨ調整剤として注入されているアンモニアなどの薬剤である。

復水脱塩器でのイオン除去負荷を軽減するために、復水脱塩器をバイパスする技術や（特許文献１〜３）、イオン交換樹脂とイオン交換膜とを使用する電気式脱イオン装置にてブローダウン水からイオンを除去する技術がある（特許文献５〜７）。その際、注入薬剤コストを軽減する方法として、電気式脱イオン装置から除去されたアンモニアをリサイクルする技術も提案されている（特許文献８、９）。
特開２０００−１７１５８５号公報特開２０００−２５８５８９号公報特開２００５−３２９３１４号公報特開２００６−２２６６９７号公報特開２００６−４３５８０号公報特開２００６−８８００４号公報特開２００６−１３６８４６号公報特開平１１−４７５６０号公報特開２００７−９０２９９号公報特開２００５−１４４２２６号公報特開２００５−２１４１２３号公報

加圧水型原子力発電所の２次系に適用される従来の水処理装置においては、ブローダウン水中の不純物イオンの他、ｐＨ調整剤も同時に除去されるために、復水脱塩器の負荷軽減を図ることができるが、注入するｐＨ調整剤のコスト軽減を図ることが困難である。

また、電気式脱塩装置で除去したｐＨ調整剤をリサイクルする技術においては、ｐＨ調整剤と同時に除去濃縮される不純物イオンの分離精製が必要となり、面倒であった。これを改善した特許文献９においては、陰イオン不純物のみを選択除去するため、ｐＨ調整剤と共に陽イオン不純物を再注入することとなる。

このため、ブローダウン水から不純物イオンのみを選択的に除去でき、薬剤注入によって不純物イオンに較べ高濃度に注入調整されるｐＨ調整剤を残存させる脱塩技術を確立させることができれば、復水脱塩器におけるイオン除去負荷を軽減させることができ、かつ、ｐＨ調整剤の薬剤注入コストの軽減も図ることができ、メリットがある。

また、蒸気発生器から高温で排出されるブローダウン水は、イオン交換樹脂を用いる既設の脱塩技術や、イオン交換樹脂とイオン交換膜を用いる従来の電気再生式脱イオン装置では、高温に弱いイオン交換樹脂の耐熱性の観点から、イオン交換機能を維持するために、常温まで冷却されることが要求され、熱交換器等を用いた冷却設備が必要となる。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、脱塩装置による脱塩処理を高温で行うことができ、ブローダウン水の冷却操作に伴う熱損失の軽減を図ることができる水処理装置及び水処理方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、加圧水型原子炉２次系や火力発電プラントの系統水に薬剤注入を必要とする発電システム系統水に、不純物イオン脱塩浄化負荷が小さく、アンモニア等の薬剤消費や熱損失の少ない水処理を実施することができる水処理装置及び水処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る水処理装置は、上述した課題を解決するために、蒸気発生器に給水するとともにアンモニア、エタノールアミン又はモルフォリオンからなるｐＨ調整剤が注入される給水系統と、前記蒸気発生器から発生する蒸気の凝縮水を前記給水系統へ循環する循環系統と、前記蒸気発生器から排出される１００℃以上の高温の状態の蒸気発生器ブローダウン水を被処理水として脱塩処理する電気脱塩装置と、を有する発電プラントの水処理装置において、前記電気脱塩装置は、隔膜の内側に形成された脱塩部と、前記隔膜の外側に配置された電極と、前記隔膜と前記電極の間に形成された濃縮部と、からなるとともに、前記被処理水を高温の状態で脱塩処理し、前記電気脱塩装置から排出される前記ｐＨ調整剤を含む不純物脱塩処理水を前記給水系統に戻し、前記電気脱塩装置から排出された不純物イオン濃縮水を前記給水系統中の復水器下流側に配置された復水脱塩器に導入することを特徴とする。

また、本発明に係る水処理方法は、蒸気発生器に給水するとともにアンモニア、エタノールアミン又はモルフォリオンからなるｐＨ調整剤が注入される給水系統と、前記蒸気発生器から発生する蒸気の凝縮水を前記給水系統へ循環する循環系統と、前記蒸気発生器から排出される１００℃以上の高温の状態の蒸気発生器ブローダウン水を被処理水として脱塩処理する電気脱塩装置と、を有する発電プラントの水処理方法において、前記被処理水を前記電気脱塩装置内の脱塩部で高温脱塩処理するステップと、前記脱塩部から排出された前記ｐＨ調整剤を含む不純物脱塩処理水を前記給水系統に戻すステップと、前記電気脱塩装置内の濃縮部から排出された不純物イオン濃縮水を前記給水系統中の復水器下流側に配置された復水脱塩器に導入するステップと、を有することを特徴とする。

本発明に係る水処理装置及び水処理方法によれば、ブローダウン水を高温下で電気脱塩処理することにより、被処理水に含まれる不純物イオンのみを効率的に除去できる一方、被処理水に含まれる高濃度の注入薬剤の大部分を保持しつつ再利用することができる。さらに、注入薬剤が含まれる処理水を給水系に高温高圧のまま返送することで、薬剤の再注入量と給水再加熱負荷を軽減することができ、その結果、不純物イオン脱塩浄化負荷と薬剤消費、および熱損失の少ない水処理が実現できるので、発電プラントを効率よく適切に運用することができる。

本発明に係る水処理装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
本発明に係る水処理装置は、加圧水型原子力発電所の加圧水型原子炉２次系（ＰＷＲ２次系）や火力発電所の系統水に適用される。

図１は本発明の第１の実施形態に係る水処理装置の構成図である。
加圧水型原子力発電所では、蒸気発生器１が発電システム系統に設けられ、この蒸気発生器１により加圧水型原子炉１次系と２次系に分けられる。原子炉（図示せず）で発生した高温高圧水は蒸気発生器１に送られ、ここで蒸気発生器１に供給される給水と熱交換される。蒸気発生器１で発生した蒸気は循環系統により給水系統に循環されるが、その間、蒸気は、高圧タービン２、湿分分離器３を経由して低圧タービン４に供給され、高圧タービン２および低圧タービン４をタービン駆動させて発電する。

高圧タービン２へ供給された蒸気の一部は、高圧抽気２−１として、高圧給水加熱器９の熱源に用いたのち、配管２−２を介して蒸気発生器１の給水系統へ、また、湿分分離器３にて蒸気から除去された水分は、配管３−１を介して蒸気発生器１の給水系統へ、さらに、低圧タービン４から抽気された低圧抽気４−１は、低圧給水加熱器７の熱源に用いられた後に配管４−２を介して蒸気発生器１の給水系統へ、それぞれ導入される。また、低圧タービンから排出される主蒸気は復水器５で水になり、復水ポンプ５−１を介して、蒸気発生器１の給水系統へ導入される。なお図１中の破線矢印は蒸気の流れを、実線の矢印は水の流れを示している。

前記給水系統では、復水ポンプ５−１から供給された給水は、復水脱塩器６にて水質浄化され、薬剤注入２０にて水質調整し、低圧給水加熱器７で温度調節され、脱気器８で気液分離され、次いで、高圧給水加熱器９で温度調節が行われた後、蒸気発生器１へ給水される。

また、蒸気発生器１には、蒸気発生器１内の伝熱管の腐食や伝熱性能低下を防止するために、蒸気発生器１中の２次系の水の一部を排出する蒸気発生器ブローダウン水排出経路１０が配置される。このブローダウン水排出経路１０は復水器５側に延び、復水器５または復水器５から復水脱塩器６上流側の配管に接続される（図示せず）。

ブローダウン水排出経路１０の途中には、蒸気発生器１のブローダウン水がバイパスされるバイパス経路１０−１を有する電気脱塩装置１１が設けられている。電気脱塩装置１１は、図２に模式図で示すように構成され、高温で脱塩操作が行われるようになっている。

次に、図２を用いて電気脱塩装置１１の構成・機能を詳細に説明する。
図２において、電気脱塩装置１１は、被処理水１２の導入経路と、不純物脱塩処理水１３の排出経路を有し、電気脱塩装置１１の筐体に、１対の等間隔に配置される隔膜１４と、隔膜外側に配される直流印加のための電極１７が配置され、隔膜間に脱塩部１５、各隔膜と各電極間に濃縮部１６が形成される。被処理水１２は脱塩部１５に導入され、脱塩処理後、脱塩処理水１３として排出される一方、濃縮部１６からは除去不純物の濃縮水である不純物濃縮排水１８が矢印１９のように排出される。

本第１の実施形態では、蒸気発生器１から排出されるブローダウン水が、蒸気発生器ブローダウン水排出経路１０より被処理水１２として導入され、脱塩処理水１３は蒸気発生器１の給水系統へと送られる。

ところで、蒸気発生器ブローダウン水排出経路１０に設けられた電気脱塩装置１１は、図２に示したように電極１７に直流印加を行うことで脱塩処理が行われる。その際、電気脱塩装置１１の筐体と電極１７や、電気脱塩装置１１の筐体と隔膜１４、電極１７と隔膜１４、および対をなす隔膜１４同士はそれぞれ互いに電気的に絶縁することが望ましい。

また、電気脱塩装置１１内の脱塩部１５および濃縮部１６に満たされる液は、電気脱塩装置１１の内部において、隔膜１６以外の場所からの液体が混ざり合わないことが望ましい。電極１７は、脱塩時に不純物脱塩処理水１３に電極１７の構成成分が溶出しにくい材質で構成され、電気脱塩装置１１の運用温度、電流安定域で安定に使用できる材料が選定される。

電気脱塩装置１１内を脱塩部１５と濃縮部１６とを仕切る隔膜１４は、対を成して対向配置され、互いに等間隔に、電極１７と平行に配置される。隔膜１４は、金属、合金、セラミックス、あるいは耐熱性樹脂系等の素材で構成され、その構成成分が、蒸気発生器ブローダウン水である高温の被処理水であっても、脱塩処理運用環境で溶出、腐食しにくい材料が選定されて利用される。隔膜１４の配置は、例えば、平板（プレート）状の隔膜を平行に配置する構成、又は同心円筒状（楕円筒状、角筒状も含む）の隔膜を配置する構成等が考えられる。

電気脱塩装置１１は、脱塩部１５に導入された被処理水１２に（蒸気発生器ブローダウン水）含まれるイオン成分を、電気脱塩装置１１の内部で電極１７によって印加される電位勾配によって、脱塩部１５と接する隔膜１４を透過して脱塩部１５の外へ電気泳動により移動する。その結果、脱塩部１５から電気脱塩装置１１によりイオン除去された処理水が不純物脱塩処理水１３として排出される。

電気脱塩装置１１において、脱塩部１５での電位勾配によって脱塩部１５および隔膜１４の外に配置される濃縮室１６へ移動したイオン成分は、不純物濃縮排水１８として電気脱塩装置１１外に排出される。

加圧水型原子炉２次系（以下、ＰＷＲ２次系という。）の系統水には、ｐＨ調整剤として薬剤注入を行っており、例えばアンモニアが薬剤として用られた場合、発電システム系統を構成するＰＷＲ２次系の系統水をｐＨ９〜１０程度に調整するためには、アンモニア濃度を約１〜１０ｍｇ／Ｌに調整する必要がある。

一方、ＰＷＲ２次系系統水中には、ｐｐｂオーダーのイオン分を含む不純物が含有されている。つまり蒸気発生器１から排出される蒸気発生器ブローダウン水中から、不純物を除去し、アンモニアをリサイクルしてＰＷＲ２次系へ返送するリサイクル形態においては、アンモニアを添加したアンモニア水から、ｐｐｂオーダーの不純物を除去することが求められる。

ブローダウン水は、蒸気発生器１から排出される高温高圧の液体（被処理水）である。水中におけるアンモニアがアンモニウムイオンに電離（イオン化）する解離定数は、アンモニア濃度、温度、水の密度に依存することが明らかになっている。アンモニアは、高温高圧になると、電離の割合（電離度）が図３に示すように低下する。電気脱塩装置１１では、薬剤注入物質に由来するアンモニアを含む被処理水１２は、被処理水中１２に含まれるアンモニウムイオンを除く他の少なくとも１種のイオン種により電解度が大きい条件で脱塩操作される。

図３は、アンモニア電離度が６ＭＰａの環境下においてアンモニアがアンモニアイオンに電離する電離依存性を示している。アンモニア濃度０．５ｐｐｍ以下（破線）の範囲ではアンモニウムイオンで存在する割合は常温で５０％以上であるが、温度増加と共に電離度は低下する。また、アンモニア濃度１．０ｐｐｍ（実線）や、１０ｐｐｍ（一点破線）でも同様に、高温になるほどアンモニウムイオンの割合が小さくなる。さらに、アンモニア濃度が高濃度になるほど、電離度が小さくなる。

図２に示される電気脱塩装置１１では、被処理水１２である蒸気発生器ブローダウン水をより高温で処理するほど、アンモニアはイオンとならないため、電気的に除去されにくい。このため、電気脱塩装置１１では、高温で操作するほど、被処理水１３中のアンモニア濃度が増加するとともに、蒸気発生器ブローダウン水（被処理水１２）は高温のまま被処理水１３としてＰＷＲ２次系系統へ返送することで、アンモニアと熱を有効に再利用することができる。処理温度は、１００℃以上になると各種不純物イオンの移動度が高くなることから、電気脱塩装置１１における処理温度を１００℃以上にすることが望ましい。

本第１の実施形態では、電気脱塩装置１１から排出された不純物脱塩処理水１３は、給水系の例えば脱気器８下流側に戻され、蒸気発生器１に還流される。還流された処理水１３は蒸気発生器１で原子炉からの高温高圧水と熱交換されて蒸気化され、高圧タービン２、低圧タービン４に供給される。

その際、不純物脱塩処理水１３の供給箇所は、電気脱塩装置１１に供給される被処理水温度に応じて選定すればよいが、不純物脱塩処理水１３が、特に、高温で脱塩処理した処理水である場合は、高温での運用可能な箇所を選定することが望ましい。不純物脱塩処理水１３の給水系への供給には、供給先の温度圧力等を考慮し、任意にポンプ等の機器を設置して接続される。

また、高圧タービン２からのタービン抽気（高圧蒸気）を熱源として用いる高圧給水加熱器のドレン水をＰＷＲ２次系へ供給するドレン系統が配置されている場合、このドレン系統へ不純物脱塩処理水１３を供給してもよい。

また、被処理水１２に含まれ、一部イオンとして除去濃縮されたアンモニウムイオンは、図３に示すようにアンモニア濃度が高いほど電離度が低下する傾向にあり、電場によるイオン保持が困難となる。このため、電気脱塩装置１１内でアンモニウムイオンがアンモニアとなって濃縮部１６から拡散し、脱塩部１５に戻ることとなる。

したがって、図２に示される電気脱塩装置１１では、不純物イオン濃度よりも高濃度なアンモニアを含有する被処理水１２から、不純物イオンの選択的な脱塩が行なわれ、脱塩部１５でアンモニアが残存した処理水が不純物脱塩処理水１３として得られる。

電気脱塩装置１１は、図３に示されたアンモニアの電離度特性から（図２に示された電気脱塩装置１１で脱塩する場合）、常温に比べ高温で操作することによって、不純物イオンに比べ、アンモニアの選択的残存が可能となる。電気脱塩装置１１を構成する素材は、この意味から高温下で運用可能な素材であることが望ましい。また、処理温度は前述したように１００℃以上が望ましい。

また、電気脱塩装置１１は、高温での不純物イオン脱塩操作により、従来の水処理装置において必要であった蒸気発生器ブローダウン水処理時の冷却操作が不要となり、冷却のためのエネルギー消費を低減させることができる。

このように、図２に示された、電気脱塩装置１１の高温での脱塩操作によって、蒸気発生器ブローダウン水が持つ熱量と、アンモニア量を低減させることなく、蒸気発生器１へ供給する熱及びアンモニアのリサイクルと、不純物イオン浄化を効率よく達成することができる。
なお、高温高圧下で運用する脱塩装置の形態としては、図２に示すものに限定されず、種々の脱塩装置の装置構成を採用することができる（特許文献７〜９）。

また、電気脱塩装置１１は、同一形態の装置を複数台配置し、蒸気発生器１のブローダウン水を連続浄化実施時における、水質浄化と電気脱塩装置１１内の洗浄操作を切り替えて実施してもよく、複数台配置により、ＰＷＲ２次系系統水の浄化を常時安定に実施するために有効である。

この蒸気発生器ブローダウン水排出経路１０の経路上には、フラッシュタンクや熱交換器、等の機器を、必要に応じて配置して良く、この機器構成等については、既存の技術を用いればよい。しかし、電気脱塩装置１１へ送られるブローダウン水の水量や温度の変動が少なくなるように構成・運用することが望ましい。

また、本第１の実施形態では、ｐＨ調整剤としてアンモニアを用いた例を説明したが、アンモニアに限定されることはなく、他に、エタノールアミン、モルフォリオン等も注入薬剤として用いることができる。これらの薬剤も、アンモニアと同様に高温で電離特性が低下する傾向を有している。

以上、本第１の実施形態に係る水処理装置及びその方法によれば、ブローダウン水を高温下で電気脱塩処理することにより、被処理水に含まれる不純物イオンのみを効率的に除去できる一方、被処理水に含まれる高濃度の注入薬剤の大部分を保持しつつ再利用することができる。さらに、注入薬剤が含まれる処理水を給水系に高温高圧のまま返送することで、薬剤の再注入量と給水再加熱負荷を軽減することができ、その結果、不純物イオン脱塩浄化負荷と薬剤消費、および熱損失の少ない水処理が実現でき、原子力発電プラントを効率よく適切に運用することができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る水処理装置を、図４を用いて説明する。なお、図４において図１と同一部分には同一符号を付し、構成の説明は省略する。

第２の実施形態に示された水処理装置は、ＰＷＲ２次系に適用され、ＰＷＲ２次系の蒸気発生器ブローダウン水排出経路１０上に配した電気脱塩装置１１より排出される不純物濃縮排水１８を、既設の復水浄化設備である復水脱塩器６に供給するものである。

この供給経路１８−１上には、必要に応じて熱交換機器等の熱回収装置３０が配置される。熱回収装置３０の運用・形式等については、既存の技術を用いればよく、特にその形態等は限定しないが、熱回収装置３０で回収された熱は、ＰＷＲ２次系、例えば給水系で再利用されることが好ましい。

復水脱塩器６は、復水脱塩器６の内部に充填されるイオン交換樹脂のメンテナンス等のために複数台並列配置され、供給経路を切り替えることが可能な形態をとる。電気脱塩装置１１から排出される不純物イオンを濃縮した不純物濃縮排水１８は、複数配置する復水脱塩器６のうち、復水を浄化中の復水脱塩器以外の脱塩器へ導入し、濃縮した不純物イオンを浄化する。

このように復水と不純物濃縮排水１８を区別して、復水脱塩器６で浄化することは、復水脱塩器６にて浄化する被処理水の量ならびに質を区別することにより、復水脱塩器６に充填されているイオン交換樹脂の性能や、復水脱塩器６から排出され蒸気発生器１へ供給する原水質を維持するために有効である。また、電気脱塩装置１１から排出される不純物濃縮排水１８中の不純物を浄化し、水の再利用を行うことによって、ＰＷＲ２次系系統水の補給水量を削減することができる。

本第２実施形態の水処理装置によれば、電気脱塩装置１１から排出される不純物濃縮排水１８中の濃縮した不純物イオンを復水脱塩器を利用してさらに浄化することにより、濃縮不純物排水を安定に浄化することにより給水系水質の維持を可能とすることで、不純物イオンに対し高濃度で存在するアンモニアの大部分を保持でき、リサイクルしつつ不純物の除去を行うことができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る水処理装置を、図５を用いて説明する。なお、図５において、図１と同一部分には同一符号を付し、その部分の構成の説明は省略する。

図５に示された第３の実施形態に係る水処理装置は、蒸気発生器ブローダウン水排出経路１に設けられる電気脱塩装置１１の脱塩処理水１３下流側であって、蒸気発生器１給水経路上の高圧給水加熱器９の上流側に、ろ過装置３１を設けたことを特徴とする。

電気脱塩装置１１は、蒸気発生器１に蓄積されたイオン成分の高温状態で除去する一方、不純物の電気脱塩装置１１で脱塩処理された不純物脱塩処理水１３は、発電システム系統の給水系を経て蒸気発生器１１に還流される。

本第３の実施形態では、蒸気発生器ブローダウン水（被処理水）１２に含まれる不純物の固体成分を除去するために、そのろ過装置３１を設けることにより、高温での不純物イオンならびに固形分を除去し、還流先である蒸気発生器１や高圧給水加熱器９といった熱供給機器の防汚や伝熱性能を健全に維持できる。

本第３の実施形態では、ろ過器３１を給水系での高温部に該当する高圧給水加熱器９の入口に配置する。本構成により、蒸気発生器１のブローダウン水および復水器由来の給水中に含まれる固形物を、同一のろ過装置を用いて同時に除去することができる。

ろ過装置３１は、ろ過装置３１へ供給される被処理水の温度、水質に併せた材質で構成されるろ過機器を使用すればよく、高温下で運用されるろ過装置では、例えば、特許文献１０又は１１に開示されたろ過装置が用いられる。

また、ろ過装置３１を複数台並列に接続配置し、ろ過装置とろ過差圧上昇時の逆洗操作工程とを独立して並行させるように構成してもよい。この場合には、複数のろ過装置３１で水処理を連続的に行うことができる。
なお、ろ過装置３１は電気脱塩装置１１の前段側に配置してもよい。

本第３の実施形態によれば、ＰＷＲ２次系の蒸気発生器１に蓄積する不純物の固形分除去と同時に、不純物イオンに対し、高濃度で存在するアンモニアの大部分を保持し、リサイクルしつつ、不純物の除去を行い、同時に、高温下での脱塩運用によって、不純物イオン脱塩浄化負荷と薬剤注入物質であるアンモニア消費や熱損失の少ない水処理を実現することができ、原子力プラントを効率よく適切に運用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る水処理装置の構成図。本発明の第１の実施形態に係る水処理層で用いられる脱塩装置の模式図。アンモニア電離度と温度の関係図。本発明の第２の実施形態に係る水処理装置の構成図。本発明の第３の実施形態に係る水処理装置の構成図。

符号の説明

１…蒸気発生器、２…高圧タービン（蒸気タービン）、２−１…高圧抽気、３…湿分分離器、４…低圧タービン（蒸気タービン）、４−１…低圧抽気、５…復水器、５−１…復水ポンプ、６…復水脱塩器、７…低圧給水加熱器（低圧ヒータ）、８…脱気器、９…高圧給水加熱器（高圧ヒータ）、１０…蒸気発生器ブローダウン水（排出経路）、１０−１…蒸気発生器ブローダウン水バイパス経路、１１…電気脱塩装置、１２…被処理水、１３…不純物脱塩処理水、１４…隔膜、１５…脱塩部、１６…濃縮部、１７…電極、１８…不純物濃縮排水（排出経路）、１８−１…不純物濃縮排水の復水脱塩器供給経路、２０…薬剤注入、３０…熱回収装置、３１…ろ過装置。

Claims

蒸気発生器に給水するとともにアンモニア、エタノールアミン又はモルフォリオンからなるｐＨ調整剤が注入される給水系統と、前記蒸気発生器から発生する蒸気の凝縮水を前記給水系統へ循環する循環系統と、前記蒸気発生器から排出される１００℃以上の高温の状態の蒸気発生器ブローダウン水を被処理水として脱塩処理する電気脱塩装置と、を有する発電プラントの水処理装置において、
前記電気脱塩装置は、隔膜の内側に形成された脱塩部と、前記隔膜の外側に配置された電極と、前記隔膜と前記電極の間に形成された濃縮部と、からなるとともに、前記被処理水を高温の状態で脱塩処理し、前記電気脱塩装置から排出される前記ｐＨ調整剤を含む不純物脱塩処理水を前記給水系統に戻し、前記電気脱塩装置から排出された不純物イオン濃縮水を前記給水系統中の復水器下流側に配置された復水脱塩器に導入することを特徴とする水処理装置。
前記電気脱塩装置は、少なくとも２つ以上が並列配置されたことを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
前記復水脱塩器を複数配置し、前記復水器の蒸気凝縮水の浄化と前記不純物イオン濃縮水の浄化を、それぞれ独立して行うことを特徴とする請求項１又は２記載の水処理装置。
前記不純物脱塩処理水を低圧給水加熱器出口と高圧給水加熱器出口との間に戻すことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の水処理装置。
前記不純物脱塩処理水を蒸気発生器へ給水する経路上にろ過器を配置することを特徴とする請求項４記載の水処理装置。
請求項１乃至５いずれか１項に記載の水処理装置を原子炉二次系系統に備えたことを特徴とする加圧水型原子力発電プラント。
蒸気発生器に給水するとともにアンモニア、エタノールアミン又はモルフォリオンからなるｐＨ調整剤が注入される給水系統と、前記蒸気発生器から発生する蒸気の凝縮水を前記給水系統へ循環する循環系統と、前記蒸気発生器から排出される１００℃以上の高温の状態の蒸気発生器ブローダウン水を被処理水として脱塩処理する電気脱塩装置と、を有する発電プラントの水処理方法において、
前記被処理水を前記電気脱塩装置内の脱塩部で高温脱塩処理するステップと、前記脱塩部から排出された前記ｐＨ調整剤を含む不純物脱塩処理水を前記給水系統に戻すステップと、前記電気脱塩装置内の濃縮部から排出された不純物イオン濃縮水を前記給水系統中の復水器下流側に配置された復水脱塩器に導入するステップと、を有することを特徴とする水処理方法。