JP2007187548A

JP2007187548A - 復水脱塩装置の運転方法

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Publication number: JP2007187548A
Application number: JP2006005748A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ohashi; 伸一大橋; Daisuke Akutagawa; 大祐芥川; Wataru Sugino; 亘杉野
Original assignee: Japan Atomic Power Co Ltd; Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Japan Atomic Power Co Ltd; Organo Corp
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2026-01-13
Also published as: JP4673751B2

Abstract

【課題】PWR型原子力発電所においても確実に復水脱塩装置のアミンブレーク運用を実施できるようにし、併せて、アミンブレーク運用に用いるイオン交換樹脂の再生頻度を低減可能な復水脱塩装置の運転方法を提供する。
【解決手段】アミンブレーク運用を行う復水脱塩装置について、少なくとも一塔の脱塩塔をH-OH形で運用する塔に限定して全運転期間を通じてH-OH形で運用し、これ以外の脱塩塔をアミン形で運用する塔とし、定検後のクリーンアップ開始からタービン起動後一定時間経過までは、前記限定したH-OH形で運用する脱塩塔のみに復水を通水することを特徴とする復水脱塩装置の運転方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、火力発電所または加圧水型原子力発電所（以下、PWR型原子力発電所と言うこともある。）の復水脱塩装置の運転方法に関する。

火力発電所およびPWR型原子力発電所の給復水系では、プラント構成材の腐食防止のためアンモニアやエタノールアミンなどのアミン類、およびヒドラジンが添加されている。復水脱塩塔にはこれらのイオンが負荷されるため、定期的にイオン交換樹脂を薬品再生して運用されている。また、一部の火力発電所では、再生コストの削減のため、脱塩塔がアンモニア等でブレークした後も通水を継続するアンモニア形運用（以下、アミンブレーク運用あるいはアミン形運用と言う。）が行われている。

PWR型原子力発電所の復水脱塩装置および給復水系は、通常、例えば図１に示すように構成されている（例えば、特許文献１）。内部に伝熱管２を備えた蒸気発生器１は、図示しない原子炉からの高温・高圧水の供給を受けて、伝熱管２により熱交換を行ない、蒸気発生器１内部の水を加熱し、水蒸気を発生させる。蒸気発生器１には蒸気管３を通してタービン４が連結され、該タービン４に復水器５が連結されている。復水器５にて生じる凝縮水即ち復水を蒸気発生器１に還流するために、復水器５と蒸気発生器１との間に、それらを連結する復水循環路としての復水管６が設けられている。この復水管６には復水器５から蒸気発生器１に向かう方向に沿って、復水ポンプ７、複数の脱塩塔８を備えた復水脱塩装置９、脱気器１０、給水ポンプ１１、給水加熱器１２の各装置が設けられている。復水脱塩装置９に対してはバイパス路としてのバイパス管１３が設けられ、復水を復水脱塩装置９、バイパス管１３のいずれにも通水できるように構成されている。蒸気発生器１にはブローダウン水を取り出すための取出管１４が設けられ、ブローダウン水の一部を復水器５へ還流できるように構成されている。
特開平１１−４７５６０号公報特開２００１−３１４８５８号公報

上記のようなPWR型原子力発電所の給復水系においては、アミンブレーク運用時はブレーク期間内に樹脂中のNa、Cl、SO₄等がアミンで押し出され、復水脱塩装置出口のイオン不純物濃度が増加する。このため、火力発電所よりも水質基準の厳しいPWR型原子力発電所では、実質的にアミンブレーク運用の実施が困難であった。

そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、PWR型原子力発電所においても確実に復水脱塩装置のアミンブレーク運用を実施できるようにし、併せて、アミンブレーク運用に用いるイオン交換樹脂の再生頻度を低減可能な、復水脱塩装置の運転方法を提供することにある。

なお、本出願人が先に提案した特許文献２には、PWR型原子力発電所の復水処理系において、アンモニア形脱塩塔の運転と、限定したＨ−ＯＨ形脱塩塔の運転とを併用し、アンモニア形脱塩塔のイオン交換樹脂の再生をアンモニア水のみで行うようにした運転方法が記載されているが、本発明は、これとは目的、構成が基本的に異なる運転方法に関するものである。

本発明者により、アミンブレーク運用時のイオン不純物挙動を詳細に検討した結果、プラント定検後クリーンアップからタービン起動後ヒータードレン水復水器回収時のイオン負荷と、イオン交換樹脂再生時のクロスコンタミによる塩化物イオンの負荷が、主なイオン不純物負荷要因であることが判明した。

そのため、アミンブレーク運用時の復水脱塩装置出口水を良好に保つためには、アミンブレーク運用塔へのイオン不純物の負荷を極力低減することが必須である。本発明者は、このイオン負荷の低減方法について検討した結果、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る復水脱塩装置の運転方法は、アミンブレーク運用を行う復水脱塩装置について、少なくとも一塔の脱塩塔をH-OH形で運用する塔に限定して全運転期間を通じてH-OH形で運用し、これ以外の脱塩塔をアミン形で運用する塔とし、定検後のクリーンアップ開始からタービン起動後一定時間経過までは、前記限定したH-OH形で運用する脱塩塔のみに復水を通水することを特徴とする方法からなる。

つまり、H-OH形で運用する塔を少なくとも１塔、望ましくは２塔以上限定し、全運転期間を通じてH-OH形で運用する。アミンブレーク運用を行う塔についてはイオン負荷が大きい定検後クリーンアップ開始からタービン起動後に一定時間経過するまでは通水せず、この期間は、H-OH形運用塔にて全復水量を処理する。

この復水脱塩装置の運転方法においては、上記定検後クリーンアップ開始からタービン起動後に一定時間経過に関して、アミン形で運用する脱塩塔の通水を、タービン起動後の発電機出力15％以上となった時点で開始することが好ましい。すなわち、アミンブレーク運用塔の通水開始は、給水加熱器ドレン水によるイオン負荷を避けるため、発電機出力15％到達後、望ましくは高圧給水加熱器や湿分分離過熱器のドレン水が発生する発電機出力25％到達後の時期とすることが好ましい。

H-OH形運用塔による復水全量処理は、各ヒータードレン水の復水器回収が終了するまで継続することが望ましい。また、アミンブレーク運用塔は各ヒータードレン水の復水器回収が終了した時点で通水する。本運用により、アミンブレーク塔へのイオン負荷はほとんど無くなり、復水中の微量の炭酸のみとなる。

この微量の炭酸を除去するため、アミン形で運用する脱塩塔の再生は、塔内に充填されていたイオン交換樹脂分離後アニオン交換樹脂の一部を抜き出し、該アニオン交換樹脂のみを薬品再生することが好ましい。すなわち、アミンブレーク運用塔は定期的にアニオン交換樹脂のみを再生して通水を継続し、カチオン交換樹脂は非再生運用として、クロスコンタミによる塩化物イオンの負荷を防止するのである。

また、H-OH形運用を行う脱塩塔として、通水線流速にて150m/h以上の流速での通水が可能な塔構造を有する脱塩塔を用いることが好ましい。これによってH-OH形運用塔の数が少なくても復水処理量を大きくとることができ、タービン起動後のアミンブレーク運用塔の通水開始を遅らせることができる。

本発明に係る復水脱塩装置の運転方法によれば、H-OH形運用塔とアミンブレーク運用塔を明確に区別することにより、アミンブレーク運用塔へのイオン負荷がほとんど無くなるため、復水脱塩装置出口のイオン不純物濃度はブレーク直後をピークとして徐々に減少する傾向となる。従ってプラント装荷時のイオン交換樹脂中のイオン不純物濃度を低減しておくことができ、従来は実施が困難であったPWR型原子力発電所でもアミンブレーク運用を行うことが可能となる。

また、この運用によりアミンブレーク運用塔にはイオン負荷がほとんど無くなるため、再生頻度を大幅に低減することができる。再生頻度は復水中の炭酸濃度に依存するが、１〜２回／年の再生頻度で運用可能となる。従来はH-OH形通水期間とアミンブレーク後の通水期間を合わせても60日／回程度の再生頻度であるため、約1/3の再生頻度とすることができる。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明における、復水脱塩装置を含む復水処理系としては、例えば前述の図１に示した系統を用いることができる。本発明では、アミンブレーク運用を行う復水脱塩装置において、少なくとも一塔の、好ましくは二塔以上の脱塩塔をH-OH形で運用する塔に限定して全運転期間を通じてH-OH形で運用し、これ以外の脱塩塔はアミン形で運用する塔とする。そして、定検後のクリーンアップ開始からタービン起動後一定時間経過までは、上記限定したH-OH形で運用する脱塩塔のみに復水を通水し、アミンブレーク運用を行う塔についてはイオン負荷が大きい定検後クリーンアップ開始からタービン起動後に一定時間経過するまでは通水しない。この期間は、H-OH形運用塔にて全復水量を処理する。

上記一定時間経過後の時期としては、給水加熱器ドレン水によるイオン負荷を避けるため、発電機出力15％到達後、望ましくは高圧給水加熱器や湿分分離過熱器のドレン水が発生する発電機出力25％到達後の時期とする。

例えば、上記H-OH形運用塔による復水全量処理は、各ヒータードレン水の復水器回収が終了するまで継続する。また、アミンブレーク運用塔は各ヒータードレン水の復水器回収が終了した時点で通水開始する。このような運用により、アミンブレーク塔へのイオン負荷はほとんど無くなり、復水中の微量の炭酸のみとなる。この微量の炭酸を除去するため、アミンブレーク運用塔は定期的にアニオン交換樹脂のみを再生して通水を継続し、カチオン交換樹脂は非再生運用として、クロスコンタミによる塩化物イオンの負荷を防止する。これにより、再生頻度は前述の如く、従来の約1/3まで低減できる。

また、H-OH形運用を行う脱塩塔として、好ましくは、通水線流速にて150m/h以上の流速での通水が可能な塔構造を有する脱塩塔を用いる。例えば図２に示すような構造の脱塩塔を用いることができる。図２に示す脱塩塔２０においては、塔上部に復水入口管２１および樹脂入口管２２が設けられるとともに、バッフルプレート２３、整流板２４が設けられている。塔内下部側にイオン交換樹脂２５が充填され、塔下部に、集水機構２６、復水出口管２７、樹脂出口管２８が設けられている。整流板２４の整流効果により復水入口管２１より流入した復水が塔内に均一に分散され、線流速にて150m/h以上の高流速通水が可能となっている。このような構造の脱塩塔を用いることで、H-OH形運用塔の数が少なくても復水処理量を大きくとることができ、タービン起動後のアミンブレーク運用塔の通水開始を遅らせることができる。

このような系統および脱塩塔を用いて本発明方法を実施することで、アミンブレーク運用塔へのイオン負荷をほとんど無くすることができ、復水脱塩装置出口のイオン不純物濃度を低減して、PWR型原子力発電所でもアミンブレーク運用を確実に行うことが可能となる。また、この運用によりアミンブレーク運用塔にはイオン負荷がほとんど無くなるため、イオン交換樹脂の再生頻度を大幅に低減することができる。

本発明に係る復水脱塩装置の運転方法は、火力発電所または原子力発電所の復水処理系に適用することができ、とくにPWR型原子力発電所に好適なものである。

本発明を適用可能なPWR型原子力発電所の復水処理系の概略機器系統図である。本発明に用いて好適な脱塩塔の概略構成図である。

符号の説明

１蒸気発生器
２伝熱管
３蒸気管
４タービン
５復水器
６復水管
７復水ポンプ
８脱塩塔
９復水脱塩装置
１０脱気器
１１給水ポンプ
１２給水加熱器
１３バイパス管
１４ブローダウン水取出管
２０脱塩塔
２１復水入口管
２２樹脂入口管
２３バッフルプレート
２４整流板
２５イオン交換樹脂
２６集水機構
２７復水出口管
２８樹脂出口管

Claims

アミンブレーク運用を行う復水脱塩装置について、少なくとも一塔の脱塩塔をH-OH形で運用する塔に限定して全運転期間を通じてH-OH形で運用し、これ以外の脱塩塔をアミン形で運用する塔とし、定検後のクリーンアップ開始からタービン起動後一定時間経過までは、前記限定したH-OH形で運用する脱塩塔のみに復水を通水することを特徴とする、復水脱塩装置の運転方法。
アミン形で運用する脱塩塔の通水を、タービン起動後の発電機出力15％以上となった時点で開始することを特徴とする、請求項１に記載の復水脱塩装置の運転方法。
アミン形で運用する脱塩塔の再生は、塔内に充填されていたイオン交換樹脂分離後アニオン交換樹脂の一部を抜き出し、該アニオン交換樹脂のみを薬品再生することを特徴とする、請求項１または２に記載の復水脱塩装置の運転方法。
H-OH形運用を行う脱塩塔として、通水線流速にて150m/h以上の流速での通水が可能な塔構造を有する脱塩塔を用いることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の復水脱塩装置の運転方法。
加圧水型原子力発電所の復水脱塩装置について実施する、請求項１〜４のいずれかに記載の復水脱塩装置の運転方法。