CN110067610B - 发电设备的运行方法以及火力发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供能够抑制粉垢以及白色水垢的形成的发电设备的运行方法。在本公开的几个实施方式所涉及的发电设备(1)的运行方法中，将供给水(F)的pH设定为9.8以上，以氨型运行冷凝水脱盐装置(6)，将冷凝水脱盐装置(6)的出口处的钠浓度管理为1μg/L以下。冷凝水脱盐装置(6)优选设定为具备阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂的混合床式脱盐部。

Description

发电设备的运行方法以及火力发电设备
技术领域
本发明涉及发电设备、特别是具备直流锅炉的火力发电设备的运行方法以及火力发电设备。
背景技术
在火力发电设备的主系统(锅炉·涡轮系统)中，水(设备水)通过循环，从而将锅炉产生的热能转换成汽轮机的转动能。即，水以冷凝水→锅炉供给水(供给水加热器)→锅炉导热管水(锅炉)→高温高压蒸汽→涡轮膨胀(涡轮)→冷凝水(冷凝器)进行循环。
在火力发电设备中，为了防止锅炉·涡轮系统内的腐蚀产生、水垢生成/附着、对涡轮的杂质携带(日文：キヤ少ー才ーバー)等损害，实施了设备水处理(参照专利文献1～4)。
锅炉供给水通过氧处理(OT：Oxygenated Treatment)或者挥发性物质处理(AVT：All Volatile Treatment)等来处理。
OT中，有中性水处理(NWT：Neutral Water Treatment)以及复合水处理(CWT：Combined Water Treatment)。在具备直流锅炉的火力发电设备中，适用CWT。在CWT中，为了抑制水垢附着、水垢生长速度，通过添加氨而将锅炉供给水的pH设为碱性(pH8.0～9.0)，同时添加微量的氧(O2)，从而形成导热管内表面氧化膜的保护覆膜(参照专利文献1)。
在AVT中，为了抑制系统构成材料的防腐蚀、水垢附着，通过添加氨(NH3)而将锅炉供给水的pH设为碱性(pH9.0～9.6)，同时通过肼(N2H4)的添加等来降低溶解氧浓度，从而形成导热管内表面氧化膜的保护覆膜。
另外，在火力发电设备中，在利用AVT或者OT的锅炉供给水的水处理的同时，进行利用冷凝水脱盐装置的冷凝水的处理。
冷凝水脱盐装置一般为具备阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混合床式。参照图9，对混合床式的冷凝水脱盐装置中的杂质去除的原理进行说明。混合床式的冷凝水脱盐装置在初始状态(或者刚再生后)填充有OH型阴离子交换树脂(R-OH)以及H型阳离子交换树脂(R-H)。“R”是指树脂。
若在混合床式的冷凝水脱盐装置中通过包含杂质(Na+、Cl-)的水(入口水)，则会发生式(1)、式(2)所示的反应，OH型阴离子交换树脂成为Cl型阴离子交换树脂(R-Cl)，H型阳离子交换树脂成为Na型阳离子交换树脂(R-Na)。从树脂脱离的OH-以及H+成为高纯度水(H2O)，作为出口水被排出。
R-H+Na+→R-Na+H+…(1)
R-OH+Cl-→R-Cl+OH-…(2)
如上所述，阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂通过离子交换来去除杂质离子(Na+、Cl-)。使用完的阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂由于阴离子交换树脂与阳离子交换树脂相比比重有些小，所以通过比重差被分离，分别如图10、11所示的那样通过NaOH以及酸被再生处理。
作为利用冷凝水脱盐装置的冷凝水的处理方法，已知有氢型运行以及氨型运行。
就氢型运行而言，使用H型的阳离子交换树脂，通过离子交换来去除杂质。H型的阳离子交换树脂能够去除离子选择性高于氢的阳离子(例如Na+、NH4 +)。就氢型运行而言，在大部分的离子交换树脂由H型被置换成Na型以及NH4型等后，停止运行并对阳离子交换树脂进行再生处理。
另一方面，就氨型运行而言，使用NH4型的阳离子交换树脂。虽说是氨型运行，但通常在通水开始时也实施氢型运行。冷凝水中包含用于供给水处理而添加的氨，阳离子交换树脂通过该氨而由H型转变成HN4型。就氨型运行而言，在H型的阳离子交换树脂的大部分被置换成NH4型后也继续进行通水。就近年来的火力发电设备而言，大多采用氨型运行。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-76786号公报
专利文献2：日本特公昭62-5677号公报
专利文献3：日本特开2000-218110号公报
专利文献4：日本特开2015-147189号公报
非专利文献
非专利文献1：铃木孝等、平成26年度火力原子力发电大会论文集“向氧处理设备的冷凝水脱盐装置氨型运行的导入评价”、p.63-69
发明内容
发明所要解决的课题
近年来，在几种CWT适用设备中，氧化铁(赤铁矿)向锅炉火炉壁导热管的内表面上的附着成为问题，判明其主要原因在于：向锅炉火炉壁导热管的铁带入量的增加。
若对锅炉的供给水中的铁浓度变高，则铁成为氧化铁(赤铁矿)，附着于导热管内表面。另外，有时铁粒子附着于冷凝水脱盐装置的阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂，若发电设备的负荷发生较大变动，则附着于树脂的铁粒子剥离，被带入锅炉导热管中，成为氧化铁(赤铁矿)。
附着于锅炉的导热管内表面的赤铁矿由于为热导率低的小粒径的多孔状，所以被称为“粉垢”。由于粉垢的导热性低，所以利用锅炉供给水的冷却被阻碍，成为火炉壁导热管金属温度上升的主要原因。若火炉壁导热管金属温度上升，则有可能从火炉壁导热管发生供给水或蒸汽的泄漏故障等。
为了减少粉垢向锅炉导热管内表面的附着，只要降低锅炉供给水的铁浓度、减少向锅炉中的铁带入量即可。为了降低铁浓度，认为增加氨的添加量、进一步提高锅炉供给水的pH而降低铁的溶解度是有效的。
然而，若增加氨的添加量，则由此阳离子交换树脂的向HN4型的转变变快。在氢型运行的情况下，冷凝水脱盐装置的再生频度变高，变得无法构建考虑了再生日程的连续运行。就氢型运行而言，稍微增加氨的添加量而将pH设定得稍高来进行运行的做法成为极限。另外，因氨添加量的增加而氨排水也增加，所以排水处理设备的负荷增加。从这样的情况出发，本发明人等认为：当为了减少粉垢向锅炉导热管内表面的附着而提高供给水中的pH时，冷凝水脱盐装置的氨型运行是必要的。
另一方面，本发明人等发现：在进行氨型运行的火力发电设备中，有时白色水垢附着于涡轮转子等。根据本发明人等的分析，白色水垢包含作为主要成分的碳酸钠(Na2CO3←NaOH+CO2)、此外还包含碳酸氢钠(NaHCO3)、氯化钠(NaCl)。
包含钠(Na)的白色水垢有可能成为应力腐蚀开裂(SCC：Stress CorrosionCracking)的主要原因，推测一个原因在于微量的钠(Na)从冷凝水脱盐装置发生泄漏。
图12中示出氨型运行时的导电率以及Na浓度的变化历程的一个例子。就混合床式的冷凝水脱盐装置的氨型运行而言，在从H型向HN4型转变时，供给水的钠浓度暂时变高。这是由于，附着有铁粒子的使用完的阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂在分别用NaOH以及酸进行再生处理时存在课题。即，在再生时将阴离子交换树脂与阳离子交换树脂通过比重差进行分离时，若铁粒子附着于阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，则比重差变小而分离效率降低。阳离子交换树脂混入阴离子交换树脂侧，进而用NaOH进行再生处理的结果是，Na吸附于阳离子交换树脂而生成Na型阳离子交换树脂。之后，当在冷凝水脱盐装置中再次继续运行时，在该Na型阳离子交换树脂通过氨等处理而转换成NH4型时，将钠泄漏。
根据JIS B 8223“锅炉的供给水以及锅炉水的水质”，以往的AVT适用设备和OT适用设备的锅炉供给水的pH的适用范围为8.5～10.0，没有关于钠的基准的记载。然而，由于在蒸汽系统中混入了钠的情况下会成为应力腐蚀开裂等构成材料的腐蚀的原因，所以尽力防止钠的混入被认为是重要的，可是由于蒸汽中的钠浓度与涡轮的腐蚀的因果关系不明确，所以没有设定管理值，停留在将以下情况视为理想情况：立足于实现经济的运转的单元的实际成绩而保持在Na：10μg/L以下。
另外，非专利文献1中，有与锅炉供给水的pH的适用范围、和冷凝水脱盐装置出口处的钠量相关的水质调查结果，且有下述记载：AVT适用设备的锅炉供给水的pH为9.5以下，OT适用设备的锅炉供给水的pH为9.1，与此相对，有若阳离子交换树脂中的钠含有率增加则钠泄漏浓度增加的关系，由于实机试验中的钠泄漏浓度为0.2～0.3μg/L，所以将钠浓度的管理基准值设定为2μg/L。
本发明是鉴于这种情况而完成的，目的是提供：能够抑制粉垢以及白色水垢的形成这两者的发电设备的运行方法以及火力发电设备。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本公开的发电设备的运行方法以及火力发电设备采用以下的手段。
本公开的几个实施方式提供一种发电设备的运行方法，该发电设备具备锅炉、将所述锅炉产生的蒸汽转换成转动能的涡轮、将从所述涡轮排出的蒸汽凝结而制成冷凝水的冷凝器、将所述冷凝水的杂质进行处理而制成供给水的冷凝水脱盐装置、和将所述供给水供给到所述锅炉的供水泵，将所述供给水的pH设定为9.8以上，以氨型运行所述冷凝水脱盐装置，将所述冷凝水脱盐装置的出口处的钠浓度管理为1μg/L以下。
通过制成将pH设定为9.8以上的供给水，能够满足锅炉供给水中的铁浓度1μg/L。被带入锅炉系统中的铁包括：从构成材料中溶出的铁；和附着于冷凝水脱盐装置的阴离子交换树脂上的铁粒子在负荷上升时，剥落而被带入锅炉中的铁。通过将铁浓度设定为1μg/L以下，能够抑制锅炉火炉壁导热管内的粉垢的形成，能够降低铁粒子向冷凝水脱盐装置的阴离子交换树脂上的附着量。
通过将冷凝水脱盐装置的阳离子交换树脂设定为氨型运行，从而为了调节pH而添加的氨从冷凝水脱盐装置通过，与氢型运行的情况相比能够减少再生处理的次数。例如，氢型运行的通水天数为4～7天左右，与此相对，氨型约能够使用10倍左右的时间。由此，可进行考虑了再生日程的锅炉设备的连续运行，同时能够大幅降低再生剂的使用量以及再生时产生的废液的量。
由于将冷凝水脱盐装置的出口处的钠浓度设定为1μg/L以下，所以即使将供给水pH设定为9.8以上，也能够防止涡轮内等处的包含钠的白色水垢的形成。
就本公开的一实施方式而言，理想的是：将所述冷凝水脱盐装置设定为具备阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂的混合床式脱盐部，将填充于所述冷凝水脱盐装置中的阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂通过比重差而分离，将分离出的阳离子交换树脂利用再生剂进行处理，再生后，将返回至所述冷凝水脱盐装置的所述阳离子交换树脂中的钠(Na)型阳离子交换树脂的未再生率管理为0.05％以下
若Na型阳离子交换树脂的未再生率为0.05％以下，则即使在将供给水pH设定为9.8以上的情况下，也能够使冷凝水脱盐装置的出口处的钠浓度满足1μg/L以下。
就本公开的一实施方式而言，理想的是：作为所述冷凝水脱盐装置，在所述混合床式脱盐部的下游还设置阳离子交换树脂部，按照所述混合床式脱盐部以及所述阳离子交换树脂部的顺序使冷凝水通过。
即使附着于混合床式脱盐部的阳离子交换树脂的铁粒子剥离，也能够以阳离子交换树脂部捕捉。由此，能够减少铁向锅炉供给水中的带入，能够抑制锅炉火炉壁导热管内的粉垢的形成。
另外，由于氨能够通过该冷凝水脱盐装置，所以能够抑制为了冷凝水的pH浓度调节而再次追加氨的工序。
就本公开的一实施方式而言，作为所述冷凝水脱盐装置，也可以从冷凝水的通水方向上游侧起而依次设置阳离子交换树脂部、铁去除用过滤器、阴离子交换树脂部，使冷凝水通过该冷凝水脱盐装置。
通过将阳离子交换树脂部和阴离子交换树脂部设定为独立的构成，由于使用完的阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂分别用碱(NaOH)以及酸(HCL或者H2SO4)进行再生处理，因此没有将阴离子交换树脂和阳离子交换树脂通过比重差进行分离而再生处理。因此，在阳离子交换树脂混入到阴离子交换树脂中的情况下，没有因再生处理而Na被吸附于阳离子交换树脂、并在氨等处理时漏出Na的担忧，能够防止由其导致的钠泄漏。
设置于阳离子交换树脂部与阴离子交换树脂部之间的铁去除用过滤器能够捕捉从阳离子交换树脂部出来的铁粒子，防止向阴离子交换树脂部流入。阴离子交换树脂部能够将通过了铁去除用过滤器的铁粒子以及Cl去除。其结果是，由于氨能够通过该冷凝水脱盐装置，所以能够抑制为了冷凝水的pH浓度调节而再次追加氨的工序。
本发明提供一种火力发电设备，其具备锅炉、将所述锅炉产生的蒸汽转换成转动能的涡轮、将从所述涡轮排出的蒸汽凝结而制成冷凝水的冷凝器、将所述冷凝水的杂质进行处理而制成供给水的冷凝水脱盐装置、和将所述供给水供给到所述锅炉的供水泵，所述冷凝水脱盐装置具有具备阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂的混合床式脱盐部、和设置于该混合床式脱盐部的下游的阳离子交换树脂部，按照所述混合床式脱盐部以及所述阳离子交换树脂部的顺序使冷凝水通水。
本发明提供一种火力发电设备，其具备锅炉、将所述锅炉产生的蒸汽转换成转动能的涡轮、将从所述涡轮排出的蒸汽凝结而制成冷凝水的冷凝器、将所述冷凝水的杂质进行处理而制成供给水的冷凝水脱盐装置、和将所述供给水供给到所述锅炉的供水泵，所述冷凝水脱盐装置具有从冷凝水的通水方向上游侧起依次设置的阳离子交换树脂部、铁去除用过滤器、以及阴离子交换树脂部。
发明效果
本公开的几个实施方式通过管理锅炉·供给水系统的铁浓度、以及冷凝水脱盐装置出口处的钠浓度，从而能够抑制粉垢以及白色水垢这两者的形成。
附图说明
图1是火力发电设备的示意图。
图2是表示pH与铁浓度的关系的图。
图3是描绘水质改善前后的锅炉火炉壁导热管剖面照片的图。
图4是表示反洗前后的混合床式脱盐部内的树脂的状态的示意图。
图5是对附着有铁粒子的树脂进行说明的图。
图6是表示基于pH的未再生率与钠泄漏浓度的关系的图。
图7是第二实施方式所涉及的冷凝水脱盐装置的杂质去除的示意图。
图8是第三实施方式所涉及的冷凝水脱盐装置的杂质去除的示意图。
图9是说明混合床式的冷凝水脱盐装置的杂质去除的原理的图。
图10是对阳离子交换树脂的再生处理进行说明的图。
图11是对阴离子交换树脂的再生处理进行说明的图。
图12是表示氨型运行时的导电率以及钠浓度的变化历程的图。
具体实施方式
本公开中，对发电设备中的火力发电设备以及其运行方法进行说明。图1是应用本公开的几个实施方式所涉及的运行方法的火力发电设备的示意图。
火力发电设备1具备直流锅炉(以下、锅炉)2、涡轮3、冷凝器4、冷凝水泵5、冷凝水脱盐装置6、增压泵7、低压供给水加热器8、脱气器9、供水泵10、高压供给水加热器11、药液注入部12以及钠检测器13。火力发电设备的各构成通过配管而连接，按照一边使配管内流通蒸汽S、冷凝水C以及供给水F等流体一边使其循环的方式配置。
在图1的火力发电设备中，由锅炉2产生高温高压的蒸汽S，该蒸汽S在涡轮3内膨胀而使涡轮转子旋转驱动。涡轮3上连结有未图示的发电机等，通过对发电机供给涡轮3的旋转动力来进行发电。从涡轮3出来的蒸汽S在冷凝器4中被冷却、凝结，作为冷凝水C而被回收。冷凝水C通过冷凝水泵5被送出到冷凝水脱盐装置6。冷凝水脱盐装置6至少具备阳离子交换树脂，冷凝水中的杂质从冷凝水脱盐装置6通过而被去除。
从冷凝水中去除了杂质而成的供给水F1通过增压泵7被送至低压供给水加热器8。增压泵7在冷凝水泵5的排出压高于规定的值的情况下也可以省略。供给水F1在低压供给水加热器8中使温度上升而成为供给水F2后，用脱气器9除去气体而成为供给水F3。去除了气体的供给水F3通过供水泵10被送至高压供给水加热器11，进一步使温度上升而成为供给水F4。供给水F4从高压供给水加热器11出来后，被供给到锅炉2。
本公开的几个实施方式所涉及的发电设备的运行方法的特征在于，(i)将供给水F1的pH设定为9.8以上，(ii)以氨型来运行冷凝水脱盐装置6的阳离子交换树脂，(iii)将冷凝水脱盐装置6的出口处的钠浓度管理为1μg/L以下。
(i)供给水pH
从药液注入部12向供给水中添加氨(氨溶液)，按照成为pH9.8(25℃)以上的方式进行调整。供给水的pH优选设定为11.0以下。本公开的“pH”全部为在25℃下测量的值。
供给水的pH例如可以通过未图示的pH调节部来维持。pH调节部由设置于冷凝水脱盐装置6出口的未图示的电导率计、设置于脱气器9入口或锅炉2入口的未图示的电导率计的值推断pH的值，并计算在供给水中需要追加的氨量。氨由位于药液注入部12的未图示的氨罐使用输送泵在增压泵7的上游侧向供给水系统内供给规定浓度的氨溶液而能够维持供给水系统水的pH。
通过将供给水的pH设定为9.8以上，能够降低铁的溶解度而将供给水中的铁浓度抑制为1μg/L以下。能够减少铁向锅炉供给水中的带入，能够抑制锅炉火炉壁导热管内的粉垢的形成。另外，由于若供给水的pH超过11.0而逐渐提高，则以某个值为界而铁的溶解度变成上升，所以为了将供给水中的铁浓度抑制为1μg/L以下，优选为11.0以下。另外，为了使用氨而将pH设定为11以上，需要相当大量的氨，是不现实的。
作为一个例子，在表1中示出在火力发电设备的实机中调整供给水的pH时的锅炉入口处的铁量(g/hr)。
[表1]
供给水pH 铁量(g/hr)
9 13
9.3 10
9.5 9
根据表1，确认通过提高供给水的pH而铁浓度降低。虽然表1中没有记载，但冷凝水泵5出口、增压泵7出口、低压供给水加热器8排水出口、脱气器9入口以及出口、高压供给水加热器11排水出口等处铁浓度也降低。
另外，根据图2(出处：Y.Shoda et al、“FlowAccelerated Corrosion StudyUsing Rotating Disc Specimen and The Outline of Iron Distribution EvaluationCode”、Proceeding of the International Conference on Water Chemistry ofNuclear Reactor System、Jeju(2006))，若将pH从9.0提高至9.8，则铁浓度降低1位数。即表示：在锅炉入口温度水平即150℃～250℃左右的供给水中，通过将pH提高至9.8，能够大大减少供给水中的铁的溶解度。
另外，在别的火力发电设备的实机中，将供给水的pH从9.0改善为9.3，测定锅炉入口的供给水的铁浓度，结果是在改善前(pH9.0)为3μg/L的铁浓度在改善后(pH9.3)变成0.5μg/L以下。
图3中示出描绘该火力发电设备实机的水质改善前后的锅炉火炉壁导热管剖面照片的图。在该图中，(A)为改善前(pH9.0)的剖面，(B)为改善后(pH9.3)的剖面。根据图3，通过提高pH，粉垢(赤铁矿)向火炉壁导热管内的附着量减少。
(ii)冷凝水脱盐装置6的氨型运行
供给水的pH取决于氨浓度。例如，在25℃下，pH9.0的供给水的氨浓度为0.3mg/L。pH9.3的供给水的氨浓度为0.7mg/L。pH9.5的供给水的氨浓度为1.5mg/L。
若提高供给水的pH，则氨浓度也上升。若氨浓度提高，则在早期阳离子交换树脂从H型向NH4型的转换饱和，但在本公开中，通过将冷凝水脱盐装置6设定为氨型运行，从而与氢型运行相比能够降低树脂的再生频度。由此，减少氨排水量，降低排水处理设备(未图示)的负荷。
(iii)冷凝水脱盐装置6的出口处的钠浓度管理
在冷凝水脱盐装置6的出口处，用钠检测器13连续监视钠浓度。钠离子可以通过利用玻璃电极法等进行检测来连续监视。在通水时，冷凝水脱盐装置6出口的钠浓度设定为1μg/L以下。在冷凝水脱盐装置6出口的钠浓度超过1μg/L的情况下，停止通水，进行阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂的再生处理。
[第一实施方式]
在本实施方式中，将冷凝水脱盐装置6设定为具备阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂的混合床式脱盐部。填充到混合床式脱盐部中的阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂在规定的时机进行再生处理。
“规定的时机”包含冷凝水脱盐装置6的出口处的钠浓度超过1μg/L的时刻。“规定的时机”也包含：在规定量的冷凝水在冷凝水脱盐装置6中被通水时，冷凝水脱盐装置6的压力损耗达到规定值并超过规定值的时刻等。另外，也可以包含：设置于冷凝水脱盐装置6的出口的未图示的电导率计等持续显示不为通常范围的异常的值的时刻。
在再生处理后，确认阳离子交换树脂的未再生率(R-Na％)，将返回至冷凝水脱盐装置6的阳离子交换树脂的未再生率管理为0.05％以下。
以下，对于再生处理以及未再生率的确认进行详细说明。
(再生处理)
在再生处理中，首先，将使用后的阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂(未图示)移送至阳离子再生塔(未图示)。利用水和空气实施清洗(洗涤)后，进行反洗，通过比重差而分级为阴离子交换树脂层和阳离子交换树脂层。
图4中示出表示反洗前后的混合床式脱盐部内的树脂的状态的示意图。在该图中，(A)为通常运转时反洗前的状态，(B)为反洗后的状态。在反洗前，阴离子交换树脂21以及阳离子交换树脂22如图4(A)那样混合存在。在图4(B)中，按照纸面上下方向成为铅直上下方向的方式设置，从下侧起流通水洗水流而实施反洗。
关于阴离子交换树脂21以及阳离子交换树脂22的比重，若是使用了例如表观密度为0.82-0.92g/ml的阳离子交换树脂22、和例如0.8-0.9g/ml的阴离子交换树脂21的混合床式脱盐部，则各树脂粒因水流而向上游侧流动化，从而理论上在进行反洗后，如图4(B)那样较重的阳离子交换树脂层24因比重差而被配置于铅直下侧，被分级为阴离子交换树脂层23和阳离子交换树脂层24。
在铁粒子25附着于阴离子交换树脂21和阳离子交换树脂22的情况下，两者的比重差变小，分级效率降低。若分级效率降低，则如图5所示的那样，附着有铁粒子25的阴离子交换树脂21混入阳离子交换树脂层。
在之后的再生时，以在阴离子交换树脂层中混入了阳离子交换树脂22的状态通过NaOH而被再生处理，结果是：Na被吸附于阳离子交换树脂22，生成Na型阳离子交换树脂，在阴离子交换树脂层中混入Na型阳离子交换树脂。那样的话，若在冷凝水脱盐装置中再次继续运行，则在该Na型阳离子交换树脂通过氨等处理而转换成NH4型时，担心会泄漏钠。
在本实施方式中，将供给水pH设定为9.8以上，将供给水中的铁浓度设定为1μg/L以下。由此，减少了附着于阴离子交换树脂21和阳离子交换树脂22的铁粒子量，所以结果是，能够抑制阴离子交换树脂21与阳离子交换树脂22的分级效率的降低。
在分级后，将阴离子交换树脂21移送至阴离子再生塔(未图示)。另外，图4(B)所示的阴离子交换树脂层23与阳离子交换树脂层24接触的边界部分M的树脂(中间树脂)另外移送至中间树脂贮槽(未图示)。移送的中间树脂量只要按照树脂制造商的推荐来设定即可。移送的中间树脂通过1次后的再生处理循环而返回至反洗前的混合树脂，抑制Na型阳离子交换树脂的生成。
在阴离子再生塔中，向分离后的阴离子交换树脂21通液阴离子再生剂，使离子交换能力再生。之后，为了冲洗阴离子再生剂而进行水洗。阴离子再生剂为氢氧化钠(NaOH)。
在阳离子再生塔中，向阳离子交换树脂22通液阳离子再生剂，使离子交换能力再生。之后，为了冲洗阴离子再生剂而进行水洗。阳离子再生剂为硫酸或者盐酸。阳离子再生剂不仅使离子交换能力再生，而且能够将附着于阳离子交换树脂上的铁粒子25(Fe2O3)溶解·去除。因此，阳离子交换树脂22的再生率高。
(未再生率确认)
从水洗后的阳离子交换树脂22取样一部分来测定未再生率。关于测定，采集阳离子交换树脂并添加到酸溶液中，照射电磁波将阳离子交换树脂溶解，分析溶解有阳离子交换树脂的溶液中的离子浓度，基于所得到的离子浓度来计算未再生率。“未再生率”为再生处理后的离子交换树脂(阴离子交换树脂21以及阳离子交换树脂22)中的Na型阳离子交换树脂(R-Na)含有率(摩尔比率)，通过式(3)来计算。
未再生率(摩尔比率)＝Na型阳离子交换树脂(R-Na)含量/
(再生处理后的离子交换树脂量(阳离子交换树脂))…(3)
在未再生率为0.05％以下的情况下，将水洗后的阴离子交换树脂移送到阳离子再生塔，与再生处理后的阳离子交换树脂混合，制成混合树脂。混合树脂在水洗后，返回至冷凝水脱盐装置。
在未再生率超过0.05％的情况下，阳离子交换树脂以及阴离子交换树脂没有返回至冷凝水脱盐装置(混合床式脱盐部)6，再次供于再生处理。
就未再生率超过0.05％时的再生处理而言，在再生剂之前，可以通过浸渍(浸泡)于包含除锈剂的清洗液(25℃)而将附着于树脂表面的铁粒子25去除。
这是由于，阴离子再生塔中的用于阴离子交换树脂21的阴离子再生剂为氢氧化钠(NaOH)，无法将附着于阴离子交换树脂21的铁粒子25(Fe2O3)溶解·去除。因此，阴离子交换树脂21的比重增加，与阳离子交换树脂22的比重差变少，阳离子交换树脂22的分离效率降低。由于在阴离子交换树脂21中混入了阳离子交换树脂22，因而，因NaOH而在再生处理时生成Na吸附于阳离子交换树脂22的Na型阳离子交换树脂，未再生率上升。
因此，在再生处理中，在再生剂之前，通过浸渍(浸泡)于包含除锈剂的清洗液(25℃)中而对附着于树脂表面的铁粒子25(Fe2O3)实施溶解·去除处理。
除锈剂是螯合剂、还原剂、或者螯合剂与还原剂的混合剂。螯合剂例如为：EDTA、BAPTA、DOTA、EDDS、INN、NTA、DTPA、HEDTA、TTHA、PDTA、DPTA-OH、HIDA、DHEG、GEDTA、CMGA、EDDS等氨基羧酸或它们的盐等氨基羧酸系螯合剂、柠檬酸、葡糖酸、羟基乙酸等羟基羧酸或它们的盐等羟基羧酸系螯合剂、ATMP、HEDP、NTMP、PBTC、EDTMP等有机磷酸或它们的盐等有机磷系螯合剂。还原剂例如为Fe2+、Sn2+等各种金属离子、亚硫酸钠等亚硫酸盐、草酸、甲酸、抗坏血酸、连苯三酚等有机化合物、肼、氢等。包含除锈剂的清洗液的pH为4～8，优选pH为5～7。在螯合剂与还原剂的混合剂的情况下，在螯合剂为3～5重量％、还原剂为1.5～2.5重量％之间选定适当条件即可。
也可以在除锈剂中添加防腐剂。为了获得所希望的清洗力以及清洗时间，清洗液中的螯合剂、还原剂以及防腐剂的浓度被适当调整。清洗液可以包含用于防止发泡的消泡剂，也可以不包含消泡剂。在本实施方式中，可以使用公知的消泡剂。
这里，对未再生率与冷凝水脱盐装置6出口处的钠泄漏量的关系进行说明。图6中示出由pH的不同引起的未再生率(R-Na％)与钠泄漏浓度的关系。在该图中，横轴为未再生率(树脂中的钠含有率)，纵轴为钠泄漏量(μg/kg)。根据图6，若为相同的未再生率，则pH越高则钠泄漏量越增加。
冷凝水脱盐装置6出口处的钠泄漏量(μg/kg)可以通过指定未再生率([RNa]％)和pH，由利用以下的式子计算的钠浓度([Na]mol/L)来换算。
K[Na/NH4]＝([RNa]/[RNH4])×([NH4]/[Na])…(4)
[RNa]＝1-[RNH4]…(5)
根据(4)式、(5)式
[Na]＝(1/[RNH4]-1)×([NH4]/K[Na/NH4])…(6)
K为选择系数，通过指定pH而推算。选择系数以树脂的交联剂含量为前提。
根据上述式(6)，在例如pH9.6下，R-Na％为0.08％时钠泄漏量超过1μg/L。
根据上述式(6)，在例如pH9.8下，若未再生率(R-Na％)为0.06％则钠泄漏量为1.2μg/L，若未再生率为0.05％则钠泄漏量变成1.0μg/L。
在本实施方式中，通过由式(3)计算未再生率(R-Na％)并管理为0.05％以下，能够使氨型运行时的冷凝水脱盐装置6出口处的钠浓度为1μg/L以下。
通过发明人等，在涡轮转子等上确认白色水垢的附着而担心SCC的发生的火力发电设备中，测定冷凝水脱盐装置出口的钠浓度，结果恒定的钠浓度为约2μg/L。另外，在该火力发电设备中将冷凝水脱盐装置6出口的钠浓度管理为1μg/L以下，结果白色水垢的附着消失，能够消除SCC的发生的担心。
在本实施方式中，通过将供给水pH设定为9.8以上，而使供给水中的铁浓度为1μg/L以下，由此抑制粉垢向锅炉导热管内表面上的附着。另外，通过使铁浓度为1μg/L以下，从而抑制冷凝水脱盐装置6的阴离子交换树脂21与阳离子交换树脂22的分级效率的降低，维持再生处理后的性能恢复。关于此时的再生处理的恢复状况，通过计算未再生率并将其管理为0.05％以下，而能够将冷凝水脱盐装置6出口的钠浓度管理为1μg/L以下，能够抑制白色水垢的形成。
将供给水pH设定为9.8以上，降低供给水中的铁浓度而抑制粉垢向锅炉导热管内表面上的附着。此时如图6中所示的那样，若pH变高达9.8以上，则冷凝水脱盐装置6出口的钠泄漏浓度变得容易增加。因此，通过将未再生率管理为0.05％以下，能够将冷凝水脱盐装置6出口的钠浓度设定为1μg/L以下，抑制白色水垢的形成。即，通过同时进行粉垢的附着的抑制、和白色水垢的形成的抑制，能够在火力发电设备1的运行中同时进行极其重要的管理，因此进一步优选。
(第二实施方式)
在本实施方式中，作为冷凝水脱盐装置，在混合床式脱盐部的下游设置有阳离子交换树脂部这点与第一实施方式不同。
图7是本实施方式所涉及的冷凝水脱盐装置26中的杂质去除的示意图。在本实施方式中，混合床式脱盐部27、阳离子交换树脂部28的顺序使冷凝水通水。在混合床式脱盐部27中，Na以及Cl的大部分、和Fe的一部分被去除。通过了混合床式脱盐部27的Fe的大部分能够用阳离子交换树脂部28来去除。氨从混合床式脱盐部27通过，被阳离子交换树脂部28去除。
填充于混合床式脱盐部27的阴离子交换树脂(未图示)以及阳离子交换树脂(未图示)与第一实施方式同样地进行再生处理。阳离子交换树脂部28可以用筒等对更换式的阳离子交换树脂进行更换，也可以进行再生处理而再利用。在将阳离子交换树脂部28设定为更换式的情况下，也可以基于火力发电设备1的运转计划，例如每几个月定期地进行更换。
阳离子交换树脂部28仅填充有阳离子交换树脂。因此，在再生处理时，不用担心Na型阳离子交换树脂混入阴离子交换树脂中。由于没有混入阴离子交换树脂21中的阳离子交换树脂22，所以将阴离子交换树脂21用NaOH进行再生处理的结果是，由于没有生成Na型阳离子交换树脂，所以在转换成NH4型时，不会泄漏钠。另外，由于阳离子交换树脂的再生剂能够将铁(铁粒子25)溶解·去除，所以阳离子交换树脂的比重没有改变，阳离子交换树脂22没有混合到阴离子交换树脂21中，将阴离子交换树脂21用NaOH进行再生处理的结果是，由于没有生成Na型阳离子交换树脂，所以在转换成NH4型时，不会泄漏钠。即，在再生处理后不可能成为铁以及钠的泄漏主要原因。
阳离子交换树脂部28能够将没有被混合床式脱盐部27去除尽的一部分Na以及Cl去除。另外，即使附着于混合床式脱盐部的离子交换树脂的铁粒子25因负荷变动而剥落，也能够用阳离子交换树脂部28捕捉。由此，能够防止铁向锅炉供给水的流入，能够抑制锅炉火炉壁导热管内的粉垢的形成。
另外，由于容易维持冷凝水脱盐装置26的再生处理后的性能恢复，所以能够管理冷凝水脱盐装置26出口的钠浓度，能够抑制白色水垢的形成。
需要说明的是，由于氨能够从该冷凝水脱盐装置26通过，所以能够抑制为了锅炉供给水的pH浓度调节而再次追加氨的工序。
(第三实施方式)
在本实施方式中，作为冷凝水脱盐装置，从冷凝水的通水方向上游起依次设置阳离子交换树脂部、铁去除用过滤器以及阴离子交换树脂部。
图8是本实施方式所涉及的冷凝水脱盐装置36中的杂质去除的示意图。在本实施方式中，按照阳离子交换树脂部37、铁去除用过滤器38、阴离子交换树脂部39的顺序使冷凝水通水。在阳离子交换树脂部37中，Na的大部分和Fe的一部分被去除。通过了阳离子交换树脂部37的Fe的大部分被铁去除用过滤器去除。通过了铁去除用过滤器38的铁以及Cl的大部分被阴离子交换树脂部39去除。由于氨从阳离子交换树脂部37、铁去除用过滤器38、以及阴离子交换树脂部39通过，所以从冷凝水脱盐装置36的出口排出包含氨的供给水。另外，由于氨能够从该冷凝水脱盐装置36通过，所以能够抑制：为了冷凝水的pH浓度调节而再次将氨通过药液注入部12从氨罐使用输送泵来供给、在增压泵7的上游侧向供给水系统内供给规定浓度的氨溶液来调整供给水系统水的pH的情形。
铁去除用过滤器38可以设为聚丙烯系褶皱型组件等更换式过滤器。在将铁去除用过滤器38设定为更换式的情况下，可以基于火力发电设备1的运转计划，例如每几个月定期地进行更换，也可以在铁去除用过滤器38的压力损耗达到规定值并超过规定值的时刻等时机进行更换，还可以在进行阴离子交换树脂和/或阳离子交换树脂的再生处理的时机进行更换。
在本实施方式中，通过设为阳离子交换树脂部37与阴离子交换树脂部39独立的构成，从而使用完的阳离子交换树脂部37以及阴离子交换树脂部39分别用NaOH以及酸进行再生处理，因此，不用将阴离子交换树脂与阳离子交换树脂通过比重差分离而进行再生处理。因此，阳离子交换树脂不会混入阴离子交换树脂中，在阳离子交换树脂混入阴离子交换树脂的情况下，在再生处理中Na被吸附于阳离子交换树脂，不用担心在氨等处理时漏出钠。
关于被铁去除用过滤器38捕捉的铁粒子，不会因锅炉·供给水系统的负荷变动而使所捕捉的铁剥落，并流向阴离子交换树脂部39。由此，能够减少流入阴离子交换树脂部39中的铁量。因此，在对阴离子交换树脂部39进行再生的情况下，虽然作为阴离子再生剂的氢氧化钠(NaOH)无法将附着于阴离子交换树脂上的铁粒子(Fe2O3)溶解·去除，但由于可减少流入阴离子交换树脂部39中的铁量，所以能够延长直至再生为止的时间。此外，由于向阴离子交换树脂部39流入的Cl的大部分即使长期不进行再生也能够继续处理，所以能够进一步延长直至再生为止的时间。
另外，能够防止铁向锅炉供给水中的流入，能够抑制锅炉火炉壁导热管内的粉垢的形成。
由于容易维持冷凝水脱盐装置36的再生处理后的性能恢复，所以能够管理冷凝水脱盐装置36出口的钠浓度，能够抑制白色水垢的形成。
需要说明的是，阴离子交换树脂部39能够将通过了铁去除用过滤器38后的铁粒子以及Cl去除。其结果是，由于氨能够通过该冷凝水脱盐装置36，所以能够抑制为了冷凝水的pH浓度调节而再次追加氨的工序。
阴离子交换树脂部可以将更换式的阴离子交换树脂进行更换，也可以进行再生处理而再利用。若为新品的阴离子交换树脂，则由于没有Na型的阳离子交换树脂的混入，所以也不会产生起因于此的钠泄漏。
符号的说明
1 火力发电设备(发电设备)
2 直流锅炉(锅炉)
3 涡轮
4 冷凝器
5 冷凝水泵
6、26、36 冷凝水脱盐装置
7 增压泵
8 低压供给水加热器
9 脱气器
10 供水泵
11 高压供给水加热器
12 药液注入部
21 阴离子交换树脂
22 阳离子交换树脂
23 阴离子交换树脂层
24 阳离子交换树脂层
25 铁粒子
27 混合床式脱盐部
28、37 阳离子交换树脂部
38 铁去除用过滤器
39 阴离子交换树脂部

Claims (6)

1.一种发电设备的运行方法，所述发电设备具备：锅炉、将所述锅炉产生的蒸汽转换成转动能的涡轮、将从所述涡轮排出的蒸汽凝结而制成冷凝水的冷凝器、将所述冷凝水的杂质进行处理而制成供给水的冷凝水脱盐装置、和将所述供给水供给到所述锅炉的供水泵，
将所述供给水的pH设定为9.8以上，
以氨型运行所述冷凝水脱盐装置，
将所述冷凝水脱盐装置的出口处的钠浓度管理为1μg/L以下。
2.根据权利要求1所述的发电设备的运行方法，其中，将所述冷凝水脱盐装置设定为具备阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂的混合床式脱盐部，
将填充于所述冷凝水脱盐装置中的所述阴离子交换树脂以及所述阳离子交换树脂通过比重差而分离，将分离出的所述阳离子交换树脂利用再生剂进行处理，
再生后，将返回至所述冷凝水脱盐装置的所述阳离子交换树脂中的钠型阳离子交换树脂的未再生率管理为0.05％以下。
3.根据权利要求2所述的发电设备的运行方法，其中，作为所述冷凝水脱盐装置，在所述混合床式脱盐部的下游还设置阳离子交换树脂部，按照所述混合床式脱盐部以及所述阳离子交换树脂部的顺序使所述冷凝水通过。
4.根据权利要求1所述的发电设备的运行方法，其中，作为所述冷凝水脱盐装置，从冷凝水的通水方向上游侧起而依次设置阳离子交换树脂部、铁去除用过滤器、阴离子交换树脂部，使冷凝水通过该冷凝水脱盐装置。
5.一种火力发电设备，其具备：锅炉、将所述锅炉产生的蒸汽转换成转动能的涡轮、将从所述涡轮排出的蒸汽凝结而制成冷凝水的冷凝器、将所述冷凝水的杂质进行处理而制成供给水的冷凝水脱盐装置、和将所述供给水供给到所述锅炉的供水泵，
所述冷凝水脱盐装置具有：具备阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂的混合床式脱盐部、和设置于该混合床式脱盐部的下游的阳离子交换树脂部，
所述阳离子交换树脂部仅填充有阳离子交换树脂，
按照所述混合床式脱盐部以及所述阳离子交换树脂部的顺序使所述冷凝水通水。
6.一种火力发电设备，其具备：锅炉、将所述锅炉产生的蒸汽转换成转动能的涡轮、将从所述涡轮排出的蒸汽凝结而制成冷凝水的冷凝器、将所述冷凝水的杂质进行处理而制成供给水的冷凝水脱盐装置、和将所述供给水供给到所述锅炉的供水泵，
所述冷凝水脱盐装置具有从所述冷凝水的通水方向上游侧起依次设置的阳离子交换树脂部、铁去除用过滤器、以及阴离子交换树脂部。
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