JP2008178798A - 復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法 - Google Patents

Abstract

【課題】イオン交換樹脂の性能低下を抑制することが可能でかつ、復水脱塩設備を停止状態から迅速に通水可能ならしめる混床式イオン交換塔を備える復水脱塩設備のイオン交換樹脂保管方法を提供する。
【解決手段】混床式イオン交換塔からなる脱塩塔３を備える復水脱塩装置１の停止時のイオン交換樹脂保管方法であって、復水脱塩装置１が所定の期間以上継続して停止しているとき、所定の間隔で、該脱塩塔３内に滞留する水を新しい復水に置換する。水の入替えは、１週間に一度の割合で行うことが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電所等で使用される混床式イオン交換塔を備える復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法に関する。

発電プラントでは、タービンを駆動させ温度を低下させた蒸気を復水器で冷却し、これを再度ボイラへ送り給水として再利用している。この過程で復水に不純物が混入するとボイラやタービンの腐食に繋がるため、復水の純度を高度に維持する必要がある。この復水の純度を維持するために、復水器の出口に復水脱塩装置が設けられている。この復水脱塩装置には、混床式イオン交換塔が用いられ、これにより復水が処理される。混床式イオン交換塔で使用されるイオン交換樹脂は、使用するに従って性能が劣化するため、系外に設けられた再生設備により定期的に再生が行われる。

混床式イオン交換塔において、カチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂は、微量ながら水に溶解することが分っており、長時間水に保管していると、イオン交換樹脂の性能低下に繋がると共に、再度通水するに当たりイオン交換樹脂の洗浄に長時間を要する。この問題を解決するために、混床式イオン交換塔において、逆洗操作により、アニオン交換樹脂を上層に、カチオン交換樹脂を下層に成層分離し保管する方法が提案されている。さらに通水再開に当たり下向きの流通水で洗浄することで、カチオン交換樹脂から溶出するポリスチレンスルホン酸とアニオン交換樹脂との接触を回避させ、特にアニオン交換樹脂の性能低下を防止することができるとする（例えば特許文献１参照）。また、イオン交換樹脂からの溶出物の問題に対しては、イオン交換樹脂からの溶出物蓄積によるカチオン交換樹脂の脱イオン性能低下抑制を目的とし、アニオン交換樹脂の取替え時期とカチオン交換樹脂の取替え時期とを異なるようにする技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開平１１−２０７１９２号公報 特開２００４−２４９８７号公報

周知のように発電所は、運用形態によりベースロード、ミドルロード、ピークロード対応の発電所に大別される。ピークロード対応の発電所にあっては、特定の日の特定の時間のみの運転となることも多く、運転間隔も一定せず長期間停止する場合もあれば毎日運転する場合もある。また、その運転も事前に決められたものではないため、起動停止も迅速な対応が求められている。よってこのようなピークロード対応の発電所の復水脱塩装置に混床式イオン交換塔を使用する場合にあっては、イオン交換樹脂の性能劣化防止と迅速な起動が求められる。長期間停止した状態から復水脱塩装置を再起動するには、イオン交換樹脂の洗浄に長時間を要するため、これらに代わり短時間で再起動できる方法が待たれている。さらにこの新たな方法が、復水脱塩装置を長期間停止した状態であっても、イオン交換樹脂の性能が劣化しない方法であれば、なお好ましいことは言うに及ばない。

特許文献１に記載のイオン交換樹脂を分離して保管する方法は、イオン交換樹脂から溶出する溶出物が溶出元の樹脂近傍に留まること、アニオン交換樹脂の溶出有機物はカチオン交換樹脂の性能低下を生じさせにくいことを利用する技術であるが、保管が長期間にわたる場合など、イオン交換樹脂の性能低下を十分に抑制することができない場合もある。また、特許文献１及び特許文献２に記載の技術も、長期間の保管で、水中の溶出物の濃度が高くなると必然的に、溶出物のイオン交換樹脂への吸着量が増加するため、再度の使用に当たっては、イオン交換樹脂の十分な洗浄、又は再生が必要となるため、迅速な起動の点からも必ずしも十分とは言えない。

本発明の目的は、イオン交換樹脂の性能低下を抑制することが可能でかつ、復水脱塩装置を停止状態から迅速に通水可能ならしめる混床式イオン交換塔を備える復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法を提供することである。

本発明の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法は、混床式イオン交換塔からなる脱塩塔を備える復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法であって、復水脱塩装置が所定の期間以上継続して停止しているとき、所定の間隔で、該脱塩塔内に滞留する水を新しい復水に置換することを特徴とする。

また本発明の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法は、前記構成に加え、さらに前記復水脱塩装置は、再生済みのイオン交換樹脂を保管する樹脂貯槽を備え、復水脱塩装置が所定の期間以上継続して停止しているとき、所定の間隔で、該樹脂貯槽内に滞留する水を新しい復水に置換することを特徴とする。

また本発明の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法は、前記構成に加え、前記所定の期間とは、１週間であり、前記所定の間隔とは１週間であることを特徴とする。

また本発明の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法は、前記構成に加え、前記復水脱塩装置は、運転が不定期なピークロード対応の発電所に設けられた復水脱塩装置であることを特徴とする。

本発明の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法によれば、復水脱塩装置が所定の期間以上継続して停止しているとき、所定の間隔で、混床式イオン交換塔からなる脱塩塔内に滞留する水を新しい復水に置換するので、イオン交換樹脂が長期間同じ水に接することがない。これにより、脱塩塔内の水中のイオン交換樹脂溶出物の濃度は低い値に保持され、その結果、溶出物のイオン交換樹脂への吸着が抑制される。これにより、イオン交換樹脂の性能低下を抑制することが可能となり、かつ、復水脱塩装置を停止状態から再起動するに際し、新たな洗浄操作、再生操作などが不要となるため迅速に通水を開始することができる。

また本発明の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法によれば、復水脱塩装置は、さらに再生済みのイオン交換樹脂を保管する樹脂貯槽を備え、復水脱塩装置が所定の期間以上継続して停止しているとき、所定の間隔で、樹脂貯槽内に滞留する水を新しい復水に置換するので、イオン交換樹脂が長期間同じ水に接することがない。これにより、樹脂貯槽内の水中のイオン交換樹脂溶出物の濃度は低い値に保持され、その結果、溶出物のイオン交換樹脂への吸着が抑制される。これにより、イオン交換樹脂の性能低下をさらに抑制することができる。

また、本発明の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法によれば、１週間に１度は、脱塩塔の水の入替えを行うので、脱塩塔内の水中のイオン交換樹脂溶出物の濃度を非常に低い値に保持することができる。これにより、イオン交換樹脂の性能低下を抑制することが可能となり、かつ、復水脱塩装置を停止状態から再起動するに際し、新たな洗浄操作、再生操作などが不要となるため迅速に通水を開始することができる。

また、本発明の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法によれば、所定の間隔で、混床式イオン交換塔からなる脱塩塔に滞留する水を新しい復水に置換するので、イオン交換樹脂の性能低下を抑制することが可能となり、かつ、復水脱塩装置を停止状態から再起動するに際し迅速に通水を開始することができる。よって本発明を、復水脱塩装置を停止状態から迅速に再起動することが求められる、運転が不定期なピークロード対応の発電所の復水脱塩装置に好適に使用することができる。

図１は、発電所の復水脱塩装置の概略的な構成を示すプロセスフローを示す図である。復水脱塩装置１は、復水に含まれる不純物を除去する設備であって、復水器（図示を省略）の出口に設けられている。復水脱塩装置１は、復水に含まれる不純物を除去する脱塩塔３、脱塩塔３で使用するイオン交換樹脂を再生する再生塔２、再生した樹脂を保管する樹脂貯槽４を主要機器として構成される。脱塩塔３は、内部にカチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂を保有し、これらが混合された状態で混床を形成している。管路１１を通じて復水ポンプ（図示を省略）から脱塩塔３に送水された復水は、脱塩塔３の上部から下部に向かって移動する間に、復水中に含まれるナトリウムイオン、塩素イオンなどの不純物がイオン交換樹脂により除去され、不純物が除去された復水は、脱塩塔３の下部に連結する管路１２、管路１３を介して復水昇圧ポンプ（図示を省略）へ送られる。

脱塩塔３内に充填されたイオン交換樹脂は、復水の通水の伴いイオン交換能が低下するため、通水量が所定の量に到達すると再生工程に入る。イオン交換樹脂の再生は、再生塔２で行われる。性能を低下させたイオン交換樹脂は、脱塩塔３の下部から管路１４及び管路１２を介して供給される復水で樹脂層が解きほぐされた後、管路１４、管路１２から供給される復水と共に、管路１６、管路１７を通じて再生塔２に送られる。一方、イオン交換樹脂を送り出した脱塩塔３には、再生済みのイオン交換樹脂が、管路１８及び管路１９から供給される移送用の復水と共に管路２０を介して樹脂貯槽４から送られる。

再生塔２に送られたイオン交換樹脂は、イオン交換樹脂に付着している濁質及び金属腐食物質を除去するため、管路２７から空気が供給され、管路２１を通じて排水される。この混合操作、混合ブロー操作を経た後、混合状態のカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂を分離するために管路２２、管路２３を通じて復水が供給され、逆洗操作が行われる。その後、沈静操作が行われ、比重差によりカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂は分離し、カチオン交換樹脂は下にアニオン交換樹脂は上に位置する。カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とに分離されたイオン交換樹脂は、再生塔２に接続する管路２３、管路２４及び管路２５から供給される薬剤を用いて再生される。薬注操作に引続き、薬剤の押出し操作、及び水（復水）による水洗操作を経て再生が完了する。

再生が終了したイオン交換樹脂は、再生塔２内でカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とが混合された後、管路２６を介して樹脂貯槽４に送られる。樹脂貯槽４に送られた再生済みのイオン交換樹脂は、脱塩塔３が再生工程に入るまでの間、イオン交換樹脂を貯蔵する。実際の発電プラントでは、脱塩塔は複数設置され順番に切替えながら使用され、脱塩塔３、再生塔２、及び樹脂貯槽４の間でイオン交換樹脂を移動させながら、復水の連続処理を可能としている。

発電プラントが停止すると、復水脱塩装置１も停止する。このとき脱塩塔３内は、処理途中の復水がそのままの状態で存在する。発電プラントを再起動するとそれに伴い、復水脱塩装置１も再起動され、脱塩塔３では、内部に滞留する水を、管路２８を介してブローした後、リサイクルポンプ６、管路３０を介して循環運転が行われる。その後、復水が通水される。発電プラントが連続で運転されている場合や、断続的な運転であっても、停止期間が短い場合は、脱塩塔３内の水も比較的短期間のうちに入れ替わる。しかしながら、停止期間が長い場合は、脱塩塔３には同じ水が滞留しており、イオン交換樹脂からの溶出物の濃度も必然的に高くなる。このため、イオン交換樹脂が溶出物を吸着し、性能を低下させると共に、再起動に際しイオン交換樹脂を長時間洗浄する必要が生じ、復水脱塩装置の迅速な起動を妨げる。これが従来の復水脱塩装置の停止時の問題点である。

本発明では、復水脱塩装置１が少なくとも１週間以上継続して停止しているときには、１週間に一度の頻度で脱塩塔３内の水を新しい復水に置換する。これにより、脱塩塔３内に滞留する水中のイオン交換樹脂溶出物の濃度を低い値に抑え、イオン交換樹脂の性能劣化を防止するとともに、復水脱塩装置１の迅速な再起動を可能とする。樹脂貯槽４についても、脱塩塔３と同様、復水脱塩装置１が停止している場合は、イオン交換樹脂は同じ水に浸漬しているため同じ状況にある。よって、樹脂貯槽４も脱塩塔３と同様、復水脱塩装置１が少なくとも１週間以上停止した場合には、１週間に一度の頻度で樹脂貯槽４内の水の入替えを行うことが好ましい。

図２は、脱塩塔３の水の入替え要領を説明するための図であって、図中の太線部は水の流れを示す。再生塔２は、イオン交換樹脂を再生するとき以外は、空の状態であり、脱塩塔３には、再生塔２を経由して復水を送水し、滞留する水を新しい復水に置換する。再生ポンプ３２から管路２２、管路２３を通じて再生塔２に復水を供給する。再生塔２に送られた復水は、管路１７及びこれに一端を連結し他端を管路２０に連結する管路３４、及び管路２０を通じて脱塩塔３に送られる。なお、脱塩塔３に復水を供給するに先立ち、脱塩塔３に滞留する水を脱塩塔３の下部に連結する管路１２、管路２８を通じてブローする。脱塩塔３に復水を供給しながら、供給した復水を管路１２、管路２８を通じて排出することで、残存する古い水を排出すると共にイオン交換樹脂を洗浄する。その後、脱塩塔３の上部に設けられた管路３５から復水を排出させ、脱塩塔３内を満水状態とする。これより、脱塩塔３内の水を新しい水に置換することができる。

図３は、樹脂貯槽４の水の入替え要領を説明するための図であって、図中の太線部は水の流れを示す。樹脂貯槽４には、脱塩塔３と同様、再生塔２を経由して復水を送水し、滞留する水を新しい復水に置換する。再生ポンプ３２から管路２２、管路２３を通じて再生塔２に復水を供給する。再生塔２に送られた復水は、管路２６を通じて樹脂貯槽４に送られる。なお、樹脂貯槽４に復水を供給するに先立ち、樹脂貯槽４に滞留する水を樹脂貯槽４の下部に連結する管路１９、管路３７を通じてブローする。樹脂貯槽４に復水を供給しながら、供給した復水を管路１９、管路３７を通じて排出することで、残存する古い水を排出すると共にイオン交換樹脂を洗浄する。その後、樹脂貯槽４の上部に設けられた管路３８から復水を排出させ、樹脂貯槽４内を満水状態とする。これより、樹脂貯槽４内の水を新しい水に置換することができる。

以上のように本発明の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法は、非常に簡単な方法であり、既存の装置、設備にも容易に適用することができる。本発明の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法は、復水脱塩装置が長期間停止した状態であっても、脱塩塔内の水中のイオン交換樹脂溶出物の濃度を常時低い濃度に抑えることで、イオン交換樹脂の性能劣化の防止と復水脱塩装置の迅速な再起動を可能とする。このことから復水脱塩装置を備える多くの発電プラントに本発明を使用することが可能であり、特に運転が不規則なピーク対応の発電所などに好適に使用することができる。また、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合状態で使用する混床式イオン交換塔を使用する半導体純水製造設備、ボイラ給水純水製造設備などであって、これら設備が保守点検などで長期間停止する場合などにも適用することができる。なお、実績として弊社発電所の復水脱塩装置１が少なくとも１週間以上継続して停止しているとき、１週間に一度の頻度で脱塩塔内の水を新しい復水に置換することで、良好な結果を得ている。

本実施形態では、脱塩塔３及び樹脂貯槽４に供給する新しい復水を再生塔２経由で行う例を示したけれども、この方法に限定されるものではない。脱塩塔３及び樹脂貯槽４内に滞留する水を排出し、代わりに新たな水が供給できれば、他の方法であってもよい。また、本発明の実施形態では、一塔の再生塔でカチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂を再生する復水脱塩装置を例に採り説明したけれども、カチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂とを別々の再生塔で再生する場合にあっても、本発明を適用することができることは当然である。また、イオン交換樹脂も特定のイオン交換樹脂に限定されるものではなく、カチオン交換樹脂は、強酸性、弱酸性のカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂は、強塩基性、弱塩基性のアニオン交換樹脂など、特定の種類のイオン交換樹脂に限定されることなく使用することができる。なお、本発明の実施形態では、復水脱塩装置１が少なくとも１週間以上継続して停止しているときには、１週間に一度の頻度で脱塩塔３内の水を新しい復水に置換する例を示したけれども、イオン交換樹脂の水への溶出量は、イオン交換樹脂の特性によって異なることが想定されるため、イオン交換樹脂の特性に応じて脱塩塔３内の水の入替え間隔を変更してもよい。樹脂貯槽４も同様である。

発電所の復水脱塩装置１の概略的な構成を示すプロセスフローを示す図である。 本発明の復水脱塩装置１の停止時のイオン交換樹脂保管方法である脱塩塔３の水の入替え要領を説明するための図である。 本発明の復水脱塩装置１の停止時のイオン交換樹脂保管方法である樹脂貯槽４の水の入替え要領を説明するための図である。

符号の説明

１ 復水脱塩装置
２ 再生塔
３ 脱塩塔
４ 樹脂貯槽
３２ 再生ポンプ

Claims (4)

1. 混床式イオン交換塔からなる脱塩塔を備える復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法であって、
   復水脱塩装置が所定の期間以上継続して停止しているとき、所定の間隔で、該脱塩塔内に滞留する水を新しい復水に置換することを特徴とする復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法。
2. さらに前記復水脱塩装置は、再生済みのイオン交換樹脂を保管する樹脂貯槽を備え、
   復水脱塩装置が所定の期間以上継続して停止しているとき、所定の間隔で、該樹脂貯槽内に滞留する水を新しい復水に置換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停止時のイオン交換樹脂保管方法。
3. 前記所定の期間とは、１週間であり、前記所定の間隔とは１週間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法。
4. 前記復水脱塩装置は、運転が不定期なピークロード対応の発電所に設けられた復水脱塩装置であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の復水脱塩装置の停止時のイオン交換樹脂保管方法。

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