JP2006234358A - 脱塩処理装置及び脱塩処理装置を利用したプラント - Google Patents

Abstract

【課題】 ブローダウン配管より流入する液体がバイパス配管に流入するのを防ぐことができ、脱塩装置へ流入する液体の流量が常に所定の範囲内になるように運転することができ、脱塩ポンプが流量過多状態になるのを低減することができる脱塩処理装置を提供する。
【解決手段】 隔離弁１０が全開でバイパス弁１１が全閉であり、脱塩ポンプ１２は停止している。バイパス弁１１を予め設定されている開度になるまで開く。脱塩ポンプ１２が安定運転状態になった後、隔離弁１０を閉じる。隔離弁１０が全閉になった後に、バイパス弁１１を全開にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体機械を駆動するための蒸気に換える液体の不純物を取り除く脱塩処理装置及びこの脱塩処理装置を使用したプラントに関するものである。

原子力発電二次系統（復水系統）、火力発電、コンバインドタービンプラント等のプラントでは、配管の腐食等を防止するために、薬品を投入して該プラント内を流れる水のｐＨの調整を行っている。

図１に前記二次系統の概略配置図を示す。図１に示すプラントＰＴは、蒸気発生器ＳＧにて発生した蒸気でタービンを回すことで発電するものであり、蒸気発生器ＳＧと、高圧タービン１と、湿分分離加熱器２（ＭＳＲ）と、低圧タービン３と、復水器４と、脱塩装置５と、低圧ヒータ６と、脱気器７と、高圧ヒータ８とを有している。これらの機器は、以上に示す順番で配管を用いて接続されている。脱塩装置５と並列に配置され循環水が脱塩装置５を迂回して流すためのバイパス配管９が備えられている。

プラントＰＴにおいて、プラントＰＴ内部の循環水は蒸気発生器ＳＧ内部で加熱され蒸気になる。蒸気発生器ＳＧで発生した蒸気（ここでは主蒸気）は発電のためのタービン駆動蒸気として使用され、その一部は循環水の加熱などにも使用される。

蒸気発生器ＳＧで発生する蒸気には、循環水内の不純物の一部は含まれず、水中にほとんど残されることになることから、蒸気発生器ＳＧ内水は不純物が濃縮されることとなる。蒸気発生器ＳＧには、溜まっている循環水の一部を脱塩装置５に送るためのブローダウン配管１３が接続されている。ブローダウン配管１３は脱塩装置５と上流に設けられた隔離弁１０との間に接続している。このことにより、ブローダウン水は常に脱塩装置５に流入され不純物が取り除かれる。このように、蒸気発生器ＳＧの水の一部を脱塩装置５に送り不純物を取り除くことで、プラントＰＴ内の循環水の水質を略一定に保っている。

プラントＰＴが安定運転しているとき、循環水の水質は急激に悪くなることはないので、ブローダウン水のみ脱塩装置５に流入させておけば水質を保つことができ、復水器４から流出する循環水はバイパス配管９に流入する。循環水は定期的に又は水質が悪化したときに、脱塩装置５に流入されて不純物が取り除かれる。

プラントＰＴは主配管１００を流動する循環水及び循環水と合流するブローダウン配管１３を流動するブローダウン水を脱塩装置５に流入させ、流入する水に含まれる不純物を除去する脱塩状態と、主配管１００を流動する循環水をバイパス配管９に流入させ、ブローダウン配管１３を流動するブローダウン水及び脱塩循環配管１１０を流動する循環水に含まれる不純物を除去するバイパス状態とを切り替えて運転される。

図１４に従来のプラントにおける脱塩装置及びバイパス配管の拡大配置図を示す。図１４に示すように循環水が流動する主配管１００は脱塩装置５の上流の分岐部１４で分岐しバイパス配管９が形成されており、バイパス配管９は脱塩装置５の下流で再度合流している。分岐部１４と脱塩装置５の間には循環水がバイパス配管９を流動している間、脱塩装置５に流入しないようにする隔離弁１０が備えられている。また、バイパス配管９には循環水が脱塩装置５に流入するときに、バイパス配管９に流入しないようにするバイパス弁１１が備えられている。

蒸気発生器ＳＧからのブローダウン水は脱塩装置５で不純物が取り除かれる。蒸気発生器ＳＧからのブローダウン水が流動するブローダウン配管１３は隔離弁１０と脱塩装置５の間に接続している。これにより、隔離弁１０が閉じている場合でもブローダウン水は脱塩装置５に流入し不純物の除去が行われる。また、脱塩装置５はイオン交換樹脂であり、内部を流動する流体の線流速が所定の範囲内に入っていないと流体に含まれる不純物の除去性能が発揮できない。そこで、図１４に示しているように、脱塩装置５内を流れる循環水の流速を確保するために脱塩ポンプ１２を備えた脱塩循環配管１１０が形成されている。脱塩循環配管１１０は脱塩ポンプ１２で脱塩装置５の下流の循環水を脱塩装置５の上流に送り、ブローダウン水と合流させて流すことで脱塩装置５での循環水の線流速を所定の範囲内に収まるようにするものである。

図１５に脱塩状態からバイパス状態に切り替えるときのタイミングチャートを示す。図１５に示すように、脱塩装置及びバイパス配管を流れる合計流量を確実に確保するために、バイパス弁１１を開いたのちに、隔離弁１０を閉じて循環水をバイパス配管９に導入している。
特開２００３−９０８９５号公報

図１５に示すようにバイパス弁１１を完全に開いた後、隔離弁１０を閉じ始める場合、バイパス弁１１及び隔離弁１０の両方が開いた状態になるときがある。バイパス弁１１と隔離弁１０の両方が開いている場合、循環水は圧力損失の少ない（抵抗の少ない）バイパス配管９を流れる。このとき、隔離弁１０と脱塩装置５との間に接続するブローダウン配管１３からのブローダウン水及び脱塩循環配管１１０より流入する循環水の多くが圧力損失の少ないバイパス配管９に流入する。ブローダウン水は脱塩装置５に流入しないので不純物が取り除かれない。脱塩ポンプ１２より吐出する循環水もバイパス配管９に流入するので、脱塩装置５には極くわずかしか水が流れず、脱塩装置５の線流速が低下し、不純物除去性能を発揮できない。

また、脱塩ポンプ１２にて脱塩装置５下流の水を脱塩装置５の上流に送る場合において、脱塩装置５の上流に送られた水はバイパス配管９を流動して脱塩循環配管１１０の分岐部の近くに流入する。このとき、脱塩循環配管１１０は圧力損失が小さく、ポンプ流量が大きくなりすぎ、脱塩ポンプ１２はランアウト(過電流トリップ）を起こしてしまうことがある。

このような問題を鑑みて本発明は、ブローダウン配管より流入する液体がバイパス配管に流入するのを防ぐことができる脱塩処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、脱塩装置へ流入する液体の流量が常に所定の範囲内になるように運転することができる脱塩処理装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、脱塩ポンプが流量過多状態になるのを低減することができる脱塩処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、液体が循環するための主配管と、前記循環液体に溶存している不純物を取り除く脱塩装置と、前記循環液体を加熱して高温の蒸気を発生する蒸気発生器からブローダウンして排出される液体の一部が流れ、前記脱塩装置の上流で前記主配管に合流するブローダウン配管と、前記ブローダウン配管の合流点の上流で前記主配管から分岐し前記循環液体が前記脱塩装置の下流で合流するバイパス配管と、前記脱塩装置の下流の液体を上流に送る脱塩ポンプを備え、前記バイパス配管の分岐点と前記ブローダウン配管の合流点の間で前記主配管と合流する前記脱塩循環配管と、前記バイパス配管の分岐点と前記脱塩循環配管の合流点の間に配置され、前記主配管を流動する液体が前記脱塩装置に流入するのを防止する隔離弁と、前記バイパス配管の循環液体の流動を制御するバイパス弁とを有し、前記主配管を流動する循環液体を前記脱塩装置に流入させ、前記主配管及び前記ブローダウン配管を流動する液体の脱塩処理を行う脱塩状態と、前記主配管を流動する循環液体を前記バイパス配管に流入させ、前記ブローダウン配管から流入する液体を前記脱塩装置に流入させ、該ブローダウン配管を流動する液体の脱塩処理を行うバイパス状態とを切り替えて運転するものであり、前記脱塩状態から前記バイパス状態へ及びその逆に該バイパス状態から該脱塩状態に切り替えるとき、前記隔離弁と前記バイパス弁及び前記脱塩ポンプをそれぞれ異なるタイミングで動作させることを特徴とする脱塩処理装置を提供する。

上記構成に代えて、前記脱塩状態から前記バイパス状態への切り替え時に、前記バイパス弁を開き所定の中間開度で固定した後、前記脱塩ポンプの運転を開始し該脱塩ポンプが所定の運転能力に達した後、前記隔離弁を閉じ、前記バイパス弁を全開にする構成としてもよい。また、同様に前記バイパス状態から前記脱塩状態へ切り替える時に、前記バイパス弁を閉じ所定の中間開度で固定した後、前記隔離弁を開き、前記隔離弁が全開になった時点で、前記脱塩ポンプを停止し、前記脱塩ポンプが完全停止した後に前記バイパス弁を閉じる構成であってもよい。

これらの構成によると、前記隔離弁、前記バイパス弁及び前記脱塩ポンプの動作タイミングを所定のタイミングに合わせるだけでよく、それだけ、脱塩処理装置の構造を従来のものから変えなくても良い。また、既存の脱塩処理装置にも適用が可能である。

上記構成に代えて前記隔離弁と前記脱塩ポンプの吐出口が接続する部分との間に逆止弁を設け、前記脱塩状態から前記バイパス状態への切り替え時に、前記バイパス弁を開き所定の中間開度になった時点で、前記脱塩ポンプの運転を開始し、前記バイパス弁が全開になった時点で前記隔離弁を閉じる構成としてもよい。また、同様に前記隔離弁を開き隔離弁が全開になった時点で前記バイパス弁を閉じ、前記バイパス弁の開度が所定の開度になった時点で前記脱塩ポンプの動作を停止する構成としてもよい。

上記構成において前記脱塩装置に流入する液体の流量を測定する流量計を備えており、
前記バイパス弁の所定の開度は前記流量計にて測定される流量が予め決められた流量になる開度としてもよい。

上記構成に代えて、前記バイパス配管には流動抵抗が備えられているとともに、前記オリフィスを迂回するように第２バイパス配管が形成されており、前記第２バイパス配管には該第２バイパス配管に前記液体が流入するのを制御する第２バイパス弁が備えられており、前記流動抵抗は前記脱塩装置の抵抗と同じかそれよりも大きくなるように形成されており、前記バイパス状態では前記第２バイパス配管を開いて前記循環する液体が流動抵抗に流入するのを防止する構成としてもよい。

この構成によると、前記循環液体が安定して前記バイパス配管を流れているときは、第２バイパス弁を開いて抵抗が小さくなるように制御するので、配管による無駄な圧力損失を低減することができる。ここで、流動抵抗として、それには限定されないがオリフィス等の流体抵抗器を広く採用することができる。

本発明によると、前記脱塩状態から前記バイパス状態又はその逆に切り替えるときに、前記ブローダウン配管及び前記脱塩循環配管から流出する液体の前記バイパス配管への流入を防止又は抑制することができる。これにより、前記ブローダウン配管から流出する液体を前記脱塩装置に流入させることができ、前記脱塩装置に流入する液体の流量（流速）が一定の範囲内になるようにできるので、常に前記ブローダウン配管より流出する液体の脱塩処理を行うことができ、循環液体の性質が悪化するのを防止することができる。

また本発明によると、前記脱塩循環配管から流出する液体が圧力損失の少ない前記バイパス配管に流入するのを防止又は抑制することができるので、前記脱塩循環配管に備えられた前記脱塩ポンプが流量過多になるのを防ぐことができる。

このことは、常に主配管及びブローダウン配管を流動する液体又はブローダウン配管を流動する液体を脱塩処理することができ、前記循環液体の性質が悪化するのを防止することができる。

また本発明において前記逆止弁を備える構成の場合、該逆止弁にて逆流が防止されるので、前記隔離弁、前記バイパス弁及び前記脱塩ポンプの動作タイミングが難しくなく、それだけ、不具合の発生を低減することが可能である。

さらに本発明において前記流量計を備える構成の場合、該流量計によって前記脱塩装置に流入する液体の流量を測定するので、前記脱塩処理装置の動作環境等によって循環液体の流量や、温度が設定値と変化してしまっても、前記脱塩装置に流入する液体の流速を所定の流速にすることが可能である。

また本発明によると、内部に配置された配管内部を液体が流動し、前記流動する液体に溶存する不純物を取り除くプラントであって、上記各構成に示した脱塩処理装置を用いて不純物を取り除くことができるものを例示することができる。このような脱塩処理装置を採用することで、前記循環液体の性質を一定の条件に保つことが可能であり、それだけ、前記プラントの寿命を延ばすことができるとともに、運転効率を高く保つことが可能である。

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１に本発明にかかる脱塩処理装置を利用したプラントの一例の概略配置図を示す。図１に示すプラントは原子力発電設備の二次系統である。

図１に示すプラントＰＴは、蒸気発生器ＳＧにて発生した蒸気でタービンを回すことで発電するものであり、蒸気発生器ＳＧと、高圧タービン１と、湿分分離加熱器２（ＭＳＲ）と、低圧タービン３と、復水器４と、脱塩装置５と、低圧ヒータ６と、脱気器７と、高圧ヒータ８とを有している。これらの機器は、それには限定されないが、以上に示す順番で主配管１００を用いて接続されている。

脱塩装置５の上流で主配管１００から分岐し、脱塩装置５をバイパスするバイパス配管９が脱塩装置５と並列に配置されている。

蒸気発生器ＳＧには、溜まっている循環水の一部を脱塩装置５に送るためのブローダウン配管１３が接続されている。ブローダウン配管１３は脱塩装置５の上流で主配管１００と合流している。ブローダウン水は循環水がバイパス配管９を通過するときであっても、脱塩装置５に流入し不純物が取り除かれる。蒸気発生器ＳＧの水の一部を脱塩装置５にブローダウン水として送り不純物を取り除くことで、プラントＰＴ内の循環水の水質を略一定に保っている。

図２に本発明にかかる脱塩処理装置の配置図を示す。図２に示す脱塩処理装置Ｃｄは脱塩装置５と脱塩装置５の上流で主配管１００から分岐し、脱塩装置５の下流で合流するバイパス配管９とを有している。バイパス配管９にはバイパス弁１１が取り付けられており、主配管１００からバイパス配管９に循環水が流入するのを制御することができる。また、脱塩装置５の上流でバイパス配管９の分岐点１４との間には隔離弁１０が備えられており、隔離弁１０を開閉することで脱塩装置５に循環水が流入するのを制御することができる。また、隔離弁１０と脱塩装置５の間には蒸気発生器ＳＧからのブローダウン水が流動するブローダウン配管１３が合流している。隔離弁１０と脱塩装置５の間にブローダウン配管１３が接続されていることで、隔離弁１０が閉じている場合でもブローダウン配管１３を流動するブローダウン水は主配管１００を介して脱塩装置５に流入し不純物が取り除かれる。

脱塩装置５はイオン交換樹脂であり、脱塩装置５で水を浄化する場合、脱塩装置５内を流動する水の線流速が所定の範囲内に入っていないと不純物除去性能が低下するので、脱塩装置５の下流を流動する循環水をブローダウン配管１３の上流に送り、強制的に脱塩装置５に所定の線流速を発生させるための脱塩ポンプ１２を備えた脱塩循環配管１１０を備えている。

脱塩循環配管１１０は脱塩装置５の下流で主配管１００と分岐し、隔離弁１０とブローダウン配管１３の合流点の間で主配管１００と合流している。ブローダウン配管１３から流出し主配管１００に流入するブローダウン水は、脱塩ポンプ１２にて送られ脱塩循環配管１１０から主配管１００に流入した流れと合流して脱塩装置５に流入するので、必要な線流速が与えられ、不純物が除去される。

脱塩処理装置Ｃｄは主配管１００を流動する循環水及び循環水と合流するブローダウン配管１３を流動するブローダウン水を脱塩装置５に流入させ、脱塩装置５に流入する水に含まれる不純物を除去する脱塩状態と、主配管１００を流動する循環水をバイパス配管９に流入させ、ブローダウン配管１３を流動するブローダウン水及び脱塩循環配管１１０を流動する循環水に含まれる不純物を脱塩装置５にて除去するバイパス状態とを切り替えて運転される。

(第１の実施形態）
図３に図２に示す脱塩処理装置の動作を示すタイミングチャートを示す。図３に示すタイミングチャートは図２に示す脱塩処理装置を脱塩状態からバイパス状態に切り替えるものである。まず、最初の状態では隔離弁１０が全開でバイパス弁１１が全閉であり、脱塩ポンプ１２は停止している（Ｐ１１）。バイパス弁１１を予め設定されている中間開度になるまで開く（Ｐ１２）。このとき、主配管１００を流動する循環水の一部はバイパス配管９に分岐して流入するが、バイパス弁１１は中間開度であるため、圧力損失により循環水全量がバイパス配管９を流れるおそれはなく、脱塩装置５にも循環水は流入するので不純物を取り除くのに必要な線流速を得ることができる流量が流れている。

バイパス弁１１の開度が一定に達した後、脱塩ポンプ１２を起動し循環水を脱塩循環配管１１０に流入させる。脱塩ポンプ１２を駆動することで、脱塩循環配管１１０を流動した循環水は主配管１００と脱塩装置５の上流で合流する。これにより、脱塩装置５に流入する循環水の流量が増加する。脱塩ポンプ１２が安定運転状態になった後、隔離弁１０を閉じる（Ｐ１３）。隔離弁１０を閉じることで循環水全量がバイパス配管９に流入する。また、ブローダウン配管１３より流入するブローダウン水が隔離弁１０で遮断されるため、バイパス配管９に逆流するのを防ぐことができる。隔離弁１０が全閉になった後に、バイパス弁１１を全開にする（Ｐ１４）。

また、図４に図２に示す脱塩処理装置をバイパス状態から脱塩状態に切り替える動作のタイミングチャートを示す。脱塩処理装置Ｃｄは初期状態でバイパス配管９が全開、隔離弁１０が全閉であり、脱塩ポンプ１２が安定運転中である。まず、バイパス弁１１を所定の中間開度になるまで閉じる。バイパス弁１１が所定の中間開度になった状態で、隔離弁１０を開く（Ｐ２１）。隔離弁１０が全開になった状態で脱塩ポンプ１２の動作を停止し（Ｐ２２）、脱塩ポンプ１２が停止した後（Ｐ２３）、バイパス弁１１を全閉にする（Ｐ２４）。

このように、隔離弁１０、バイパス弁１１及び脱塩ポンプ１２の動作タイミングを最適化することで、別途部材を追加することなく循環水が脱塩装置５に流入している状態からバイパス配管９に流入する状態に、或いは、循環水がバイパス配管９を流れている状態から脱塩装置５に流入する状態に切り替えることができる。また、制御方法を変えるだけなので既存の装置にも容易に適用が可能である。上述のバイパス弁１１の所定開度は脱塩装置５に流入する水の線流速が所定の範囲に入るように予め決定されたものである。隔離弁１０、バイパス弁１１及び脱塩ポンプ１２の動作タイミングは時間を基に制御してもよい。

（第２の実施形態）
図５は第２の実施形態にかかる脱塩処理装置の配置図であり、図６は図５に示す脱塩処理装置を脱塩状態からバイパス状態に切り替える動作のタイミングチャートである。図５に示す脱塩処理装置Ｃｄ２は脱塩装置５に流入する主配管１００に流量計１５が備えられている。それ以外は図２に示す脱塩処理装置Ｃｄと同じ構成であり、実質上同じ部分には同一の符合が付してある。まず、バイパス弁１１を開く（Ｐ３１）。このとき、流量計１５にて測定される流量が所定の流量ｑ１（循環水の脱塩装置５での線流速が不純物を性能通り除去するのに必要な範囲になる流量）になるとバイパス弁１１を開く動作を止め中間開度を維持する（Ｐ３２）。その後、脱塩ポンプ１２を駆動し、脱塩ポンプ１２の動作が安定すると隔離弁１０を閉じる（Ｐ３３）。隔離弁１０が全閉になった後、中間開度を維持していたバイパス弁１１を全開にする（Ｐ３４）。

また、図７に図５に示す脱塩処理装置をバイパス状態から脱塩状態に切り替える動作のタイミングチャートを示す。脱塩処理装置Ｃｄ２は初期状態でバイパス弁１１が全開、隔離弁１０が全閉であり、脱塩ポンプ１２が安定運転中である。まず、隔離弁１０を流量計１５にて測定される流量が増加して所定の流量ｑ２（循環水の脱塩装置５での線流速が不純物を性能通り除去するのに必要な範囲になる流量）になるまで開く（Ｐ４１）。隔離弁１０が中間開度を維持している状態で、脱塩ポンプ１２の動作を停止する（Ｐ４２）。次にバイパス弁を全閉とし（Ｐ４３）、隔離弁１０を全開とする（Ｐ４４）。

脱塩装置５に流入する循環水の流量を計測して、隔離弁１０、バイパス弁１１及び脱塩ポンプ１２の動作タイミングを最適化するので、循環水が脱塩装置５に流入している状態からバイパス配管９に流入する状態に、或いは、循環水がバイパス配管を流れている状態から脱塩装置５に流入する状態に、予想し得ない外乱が発生した場合でも循環水の脱塩装置５での線流速が所定の範囲内に入るように切り替えることができる。

（第３の実施形態）
図８は第３の実施形態にかかる脱塩処理装置の配置図であり、図９（Ａ）、図９（Ｂ）は図８に示す脱塩処理装置の動作を示すタイミングチャートである。図８に示す脱塩処理装置Ｃｄ３は隔離弁１０の下流側に隔離弁１０から脱塩装置５へ流れる逆止弁１６が備えられている。脱塩ポンプ１２で送られる水は逆止弁１６の下流側で合流する。ブローダウン配管１３は脱塩ポンプ１２で送られる水が合流する点よりもさらに下流で合流している。

図９（Ａ）に示すタイミングチャートは図８に示す脱塩処理装置を脱塩状態からバイパス状態に切り替えるものである。バイパス弁１１を開く（Ｐ５１）。このときバイパス弁１１が中間開度の時に脱塩ポンプ１２を起動する（Ｐ５２）。脱塩ポンプ１２を起動する中間開度は脱塩ポンプ１２を駆動したときに、脱塩装置５に流れる水の線流速が脱塩装置５で不純物除去性能を確保できる線流速の範囲を超えないように設定された開度である。その後、隔離弁１０を閉じる（Ｐ５３）。

図９（Ｂ）に示すタイミングチャートは図８に示す脱塩処理装置をバイパス状態から脱塩状態に切り替えるものである。図９に示すタイミングチャートと反対の手順で隔離弁１０、バイパス弁１１及び脱塩ポンプ１２を運用すればよい。まず、隔離弁１０を開く（Ｐ７１）。隔離弁１０が全開になっても逆支弁１６が配置されているので、循環水及びブローダウン水はバイパス配管９側に逆流しない。隔離弁１０が全開になった時点でバイパス弁１１を閉じる（Ｐ７２）。バイパス弁１１が所定の中間開度になったとき脱塩ポンプ１２を停止する（Ｐ７３）。脱塩ポンプ１２を停止するバイパス弁１１の中間開度は脱塩ポンプ１２を停止したときに脱塩装置５に流れる循環水の線流速が脱塩装置５で不純物除去性能を確保できる線流速の範囲を超えないように設定されている。その後、循環ポンプ１２を完全に停止させ、さらに、バイパス弁１１を完全に閉じる。脱塩ポンプ１２の動作のタイミングをバイパス弁１１の開度を基に決定しているが、時間を基に動作タイミングを決定してもよい。

（第４の実施形態）
図１０に第４の実施形態にかかる脱塩処理装置の配置図を示す。図１０に示す脱塩処理装置Ｃｄ４は、ブローダウン配管１３が合流する部分と脱塩装置５との間に流量計１５を備えている。それ以外は、図８に示す脱塩処理装置Ｃｄ３と同じ構成であり、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に図１０に示す脱塩処理装置の動作を示すタイミングチャートを示す。

図１１（Ａ）に示すタイミングチャートは図１０に示す脱塩処理装置を脱塩状態からバイパス状態に切り替えるものである。まず、バイパス弁１１を開く（Ｐ６１）。バイパス弁１１が全閉状態から全開状態になる間に、流量計１５にて流量を測定しておき、流量計１５の流量（脱塩装置５に流入する流量）が低下して所定の流量ｑ３になった時点で脱塩ポンプ１２を起動する（Ｐ６２）。これは、脱塩装置５に流入する流量が大きいうちに脱塩ポンプ１２を起動すると、脱塩装置５に流れる水の流量が多くなりすぎてしまい、水の線流速が適正な範囲を超えてしまうからである。その後、バイパス弁１１が全開になった段階で隔離弁１０を閉じる（Ｐ６３）。

図１１（Ｂ）に示すタイミングチャートは図１０に示す脱塩処理装置を脱塩状態からバイパス状態に切り替えるものである。図１１（Ａ）に示すタイミングチャートと反対の手順で隔離弁１０、バイパス弁１１及び脱塩ポンプ１２を運用すればよい。まず、隔離弁１０を開く（Ｐ８１）。隔離弁１０が全開になった時点でバイパス弁１１を閉じる（Ｐ８２）。バイパス弁１１が全開状態から全閉状態になる間に流量計１５にて流量を測定する。脱塩装置５に流入する循環水が所定の流量ｑ４になった時点で脱塩ポンプ１２を停止する（Ｐ８３）。脱塩装置５に流入する循環水の流量が小さいうちに脱塩ポンプ１２の運転を停止すると、脱塩装置５に流れる水の流速が小さくなりすぎてしまい、水の線流速が適正な範囲を超えてしまうからである。その後、脱塩ポンプ１２が完全に停止し、バイパス弁１１を全閉にして切り替えを完了する。

脱塩装置５に流入する循環水の流量を計測して、隔離弁１０、バイパス弁１１及び脱塩ポンプ１２の動作タイミングを最適化するので、予想し得ない外乱が発生した場合でも循環水の脱塩装置５での線流速が所定の範囲内に入るように切り替えることができる。

（第５の実施形態）
図１２に第５の実施形態にかかる脱塩処理装置の配置図を示す。図１２に示す脱塩処理装置Ｃｄ５はバイパス配管９以外の部分は図２に示す脱塩処理装置Ｃｄと同一の構造を有しており、実質上同じ部分には同一の符号が付してある。図１２に示す脱塩処理装置Ｃｄ５のバイパス配管９にはオリフィス１７が取り付けられている。また、循環水をオリフィス１７を迂回して流すための第２バイパス配管１８を備えている。また、第２バイパス配管１８には制御弁１９が設けられており、第２バイパス配管１８への循環水の流れを遮断することが可能である。

図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に図１２に示す脱塩処理装置の動作のタイミングチャートを示す。図１３（Ａ）に示すタイミングチャートは図１２に示す脱塩処理装置を脱塩状態からバイパス状態に切り替えるものである。脱塩処理装置Ｃｄ５は初期状態で隔離弁１０が全開で、バイパス弁１１が全閉、制御弁１９が全閉になっている。まず、バイパス弁１１を開く。このとき、バイパス配管９は制御弁１９を閉じているので循環水はオリフィス１７が設けられた配管を流動するので圧力損失が大きく、流入量が少ない。バイパス弁１１が全開になった状態で脱塩ポンプ１２を起動し、隔離弁１０を閉じる。隔離弁１０が全閉になった後、制御弁１９を開く。制御弁１９を開くことで、循環水はオリフィス１７が設けられたバイパス配管９よりも圧力損失の少ない第２バイパス配管１８を流動するので、循環水が効率よく流動する。

図１３（Ｂ）に示すタイミングチャートは循環水をバイパス配管９に流入させる状態から脱塩装置５に流入させている状態に切り替えるものである。初期状態で隔離弁１０が全閉で、バイパス弁１１が全開、制御弁１９が全開になっている。まず、制御弁１９を閉じる。制御弁を閉じることで循環水は第２バイパス配管１８よりも圧力損失の大きなオリフィス１７が設けられたバイパス配管９を流動する。その後、隔離弁１０を開く。隔離弁１０を開くと、バイパス配管９は圧力損失が大きいので、循環水は圧力損失の少ない脱塩装置５に流入する。その後、脱塩ポンプ１２を停止し、最後にバイパス弁１１を閉じる。

バイパス配管９にオリフィス１７が取り付けられていることで、循環水の流れる方向を切り替えるときにバイパス配管９に圧力損失を持たせることができ、バイパス弁１１及び隔離弁１０が両方全開の場合でも、脱塩ポンプ１２より吐出される水、ブローダウン配管１３から流入する水がバイパス配管９に流入するのを防ぐことができる。また、オリフィス１７が設けられている部分には第２バイパス配管１８が設けられ、第２バイパス配管１８には制御弁１９が備えられているので、バイパス配管９に圧力損失が必要なときと不要なときそれぞれに対応することができる。オリフィス１７の圧力損失は、それには限定されないが脱塩装置５の圧力損失よりも大きいものを採用することができる。また、オリフィスに限定されるものではなく、圧力損失を発生させることができるものを広く採用することができる。

上述の各実施例で脱塩処理装置の動作について示しているが、これらに限定されるものではなく、各実施の装置構成において、脱塩装置に流入する水の線流速が常に不純物除去性能を確保できる線流速の範囲内になるように動作させるものを広く採用することができる。

上述の実施例は原子力発電プラントの二次系統を例に説明しているが、それに限定されるものではなく、プラント内部に設けられた配管内部を液体が循環し、該液体に含まれる不純物を取り除く脱塩処理装置に広く採用することができる。

本発明にかかる脱塩処理装置を利用したプラントの一例の概略配置図である。 本発明にかかる脱塩処理装置の配置図である。 図２に示す脱塩処理装置を脱塩状態からバイパス状態に切り替える動作のタイミングチャートである。 図２に示す脱塩処理装置をバイパス状態から脱塩状態に切り替える動作のタイミングチャートである。 第２の実施形態にかかる脱塩処理装置の配置図である。 図５に示す脱塩処理装置を脱塩状態からバイパス状態に切り替える動作のタイミングチャートである。 図５に示す脱塩処理装置をバイパス状態から脱塩状態に切り替える動作のタイミングチャートである。 第３の実施形態にかかる脱塩処理装置の配置図である。 図（Ａ）は図８に示す脱塩処理装置を脱塩状態からバイパス状態に切り替える動作を示すタイミングチャートであり、図（Ｂ）はバイパス状態から脱塩状態に切り替える動作を示すタイミングチャートである。 第４の実施例にかかる脱塩処理装置の配置図である。 図（Ａ）は図１０に示す脱塩処理装置を脱塩状態からバイパス状態に切り替える動作を示すタイミングチャートであり、図（Ｂ）はバイパス状態から脱塩状態に切り替える動作を示すタイミングチャートである。 第５の実施形態にかかる脱塩処理装置の配置図である。 図（Ａ）は図１２に示す脱塩処理装置を脱塩状態からバイパス状態に切り替える動作を示すタイミングチャートであり、図（Ｂ）はバイパス状態から脱塩状態に切り替える動作を示すタイミングチャートである。 従来のプラントにおける脱塩装置及びバイパス配管の拡大配置図である。 循環水の流路を脱塩装置側からバイパス配管側に切り替えたときのタイミングチャートである。

符号の説明

１ 高圧タービン
２ 湿分分離加熱器
３ 低圧タービン
４ 復水器
５ 脱塩装置
５１ 薬品投入ポンプ
６ 低圧ヒータ
７ 脱気器
７１ 脱気器タンク
８ 高圧ヒータ
９ バイパス配管
１０ 隔離弁
１１ バイパス弁
１２ 脱塩ポンプ
１３ ブローダウン配管
１４ 分岐点
１５ 流量計
１６ 逆止弁
１７ オリフィス
１８ 第２バイパス配管
１９ 制御弁
ＳＧ 蒸気発生器

Claims (8)

1. 液体が循環するための主配管と、
   前記循環液体に溶存している不純物を取り除く脱塩装置と、
   前記循環液体を加熱して高温の蒸気を発生する蒸気発生器からブローダウンして排出される液体の一部が流れ、前記脱塩装置の上流で前記主配管に合流するブローダウン配管と、
   前記ブローダウン配管の合流点の上流で前記主配管から分岐し、前記脱塩装置の下流で合流するバイパス配管と、
   前記脱塩装置の下流の液体を上流に送る脱塩ポンプを備え、前記バイパス配管の分岐点と前記ブローダウン配管の合流点の間で前記主配管と合流する前記脱塩循環配管と、
   前記バイパス配管の分岐点と前記脱塩循環配管の合流点の間に配置され、前記主配管を流動する液体が前記脱塩装置に流入するのを防止する隔離弁と、
   前記バイパス配管の循環液体の流動を制御するバイパス弁とを有し、
   前記主配管を流動する循環液体を前記脱塩装置に流入させ、前記主配管及び前記ブローダウン配管を流動する液体の脱塩処理を行う脱塩状態と、前記主配管を流動する循環液体を前記バイパス配管に及び前記ブローダウン配管及び前記脱塩循環配管を流動する液体を前記脱塩装置に流入させ、前記ブローダウン配管及び前記脱塩循環配管を流動する液体の脱塩処理を行うバイパス状態とを切り替えて運転するものであり、
   前記脱塩状態から前記バイパス状態へ及びその逆に該バイパス状態から該脱塩状態に切り替えるとき、前記隔離弁と前記バイパス弁及び前記脱塩ポンプをそれぞれ異なるタイミングで動作させることを特徴とする脱塩処理装置。
2. 前記脱塩状態から前記バイパス状態への切り替え時に、前記バイパス弁を開き所定の中間開度で固定した後、前記脱塩ポンプの運転を開始し該脱塩ポンプが所定の運転能力に達した後、前記隔離弁を閉じ、前記バイパス弁を全開にすることを特徴とする請求項１に記載の脱塩処理装置。
3. 前記バイパス状態から前記脱塩状態へ切り替える時に、前記バイパス弁を閉じ所定の中間開度で固定した後、前記隔離弁を開き、前記隔離弁が全開になった時点で、前記脱塩ポンプを停止し、前記脱塩ポンプが完全停止した後に前記バイパス弁を閉じることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の脱塩処理装置。
4. 前記隔離弁と前記脱塩循環配管の合流点との間に逆止弁が設けられており、
   前記脱塩状態から前記バイパス状態への切り替え時に、前記バイパス弁を開き所定の中間開度になった時点で、前記脱塩ポンプの運転を開始し、前記バイパス弁が全開になった時点で前記隔離弁を閉じることを特徴とする請求項１に記載の脱塩処理装置。
5. 前記隔離弁と前記脱塩循環配管のとの間に逆止弁が設けられており、
   前記隔離弁を開き隔離弁が全開になった時点で前記バイパス弁を閉じ、前記バイパス弁の開度が所定の開度になった時点で前記脱塩ポンプの動作を停止することを特徴とする請求項１又は請求項５に記載の脱塩処理装置。
6. 前記脱塩装置に流入する液体の流量を測定する流量計を備えており、
   前記バイパス弁の所定の開度は前記流量計にて測定される流量が予め決められた流量になる開度であることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の脱塩処理装置。
7. 前記バイパス配管には前記脱塩装置の抵抗と同じかそれよりも大きくなるように形成された流動抵抗が備えられているとともに、前記流動抵抗を迂回するように第２バイパス配管が形成されており、前記第２バイパス配管には該第２バイパス配管の前記循環液体の流動を制御する第２バイパス弁が備えられており、
   前記バイパス状態では前記第２バイパス配管を開いて前記循環液体が前記流動抵抗に流入するのを防止することを特徴とする請求項１に記載の脱塩処理装置。
8. 内部に配置された配管内部を液体が流動し、前記流動する液体に溶存する不純物を取り除くプラントであって、
   請求項１から請求項７のいずれかに記載の脱塩処理装置を用いて不純物を取り除くことを特徴とするプラント。

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