JP2009216495A - Water treatment device and water treatment method - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a water treatment technique in a nuclear power plant or a thermal power plant, and more particularly to a water treatment apparatus and a water treatment method used for secondary water in a pressurized water nuclear power plant or system water in a thermal power plant.
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。 In general, in a pressurized water power plant, a steam generator is divided into a primary system and a secondary system. The steam generator generates heat from the high-temperature high-pressure water generated in the primary reactor, and this heat-exchanged heat is generated. Thus, steam is generated from the secondary system water, the steam is sent to the secondary system steam turbine, and the steam turbine is driven to generate electricity.
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。 The steam that has driven the steam turbine is subsequently introduced into the condenser, where it is cooled and condensed in the condenser to become condensate. This condensate is subjected to demineralization treatment for removing ions with an ion exchange resin or the like in a condensate demineralizer as necessary, and then heated by a heater of a power plant system and supplied to a steam generator.
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。 Water supplied to the steam generator is injected with a chemical injection material from the viewpoint of suppressing corrosion of structural materials (piping and equipment) in the reactor secondary system of the power plant system. Among these, ammonia or an amine compound is used as a pH adjuster, and hydrazine is used as an oxygen scavenger.
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。 On the other hand, in the steam generator, impurities such as ions and corrosion products brought into the reactor secondary system, which is the power plant system, are concentrated, so corrosion of the heat transfer tubes in the steam generator and reduced heat transfer It is a factor to cause. For this reason, operation which discharges a part of water in a steam generator (blowdown) is performed.
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。 Blow-down water from the steam generator is guided and purified by existing water purification equipment such as a condensate demineralizer. After the pH adjusting agent, which is a drug injection substance contained in the blowdown water, is removed by the desalting process of the condensate demineralizer, a new drug injection substance is separately injected. Removing the pH adjusting agent with the condensate demineralizer and injecting a new drug separately increases the ion removal load in the condensate demineralizer and increases the drug injection cost.
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)。
Therefore, a condensate demineralizer (condensate demineralizer) is used as a method to reduce the ion removal from the blowdown water of the steam generator and to reduce the injection chemical cost. Means for bypassing have been proposed (
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)。 However, since the blowdown water from the steam generator is hot, the existing water purification equipment cools the blowdown water at room temperature because the heat-sensitive ion effect resin is used in the condensate demineralizer. Processing. In this way, the existing water purification equipment cools the blow-down water before treatment, and the condensate demineralizer cannot sufficiently maintain the desalting function unless the cooling operation technique is used (patents). Reference 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。 The desalting operation of blowdown water in the existing water purification equipment is intended to remove impurity ions in the blowdown water. However, among the ion species of impurities contained in the system water of the pressurized water reactor secondary system, a high concentration is a chemical such as ammonia injected as a pH adjuster.
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)。
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。 In the conventional water treatment equipment applied to the secondary system of the pressurized water nuclear power plant, the impurity ions in the blowdown water as well as the pH adjuster are removed at the same time, reducing the load on the condensate demineralizer. Although it can be achieved, it is difficult to reduce the cost of the pH adjusting agent to be injected.
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。 Moreover, in the technique of recycling the pH adjuster removed by the electric desalting apparatus, it is necessary to separate and purify impurity ions that are removed and concentrated simultaneously with the pH adjuster, which is troublesome. In Patent Document 9 in which this is improved, in order to selectively remove only the anionic impurities, the cationic impurities are reinjected together with the pH adjuster.
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。 For this reason, if it is possible to selectively remove only the impurity ions from the blow-down water and establish a desalting technique that leaves a pH adjusting agent that is injected and adjusted to a higher concentration than the impurity ions by chemical injection, condensate desorption is possible. The ion removal load in the salt device can be reduced, and the drug injection cost of the pH adjuster can be reduced, which is advantageous.
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。 In addition, blowdown water discharged from a steam generator at a high temperature is vulnerable to high temperatures in existing demineralization technology using an ion exchange resin and a conventional electric regenerative deionization apparatus using an ion exchange resin and an ion exchange membrane. From the viewpoint of heat resistance of the ion exchange resin, in order to maintain the ion exchange function, it is required to be cooled to room temperature, and cooling equipment using a heat exchanger or the like is required.
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。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and is capable of performing desalination treatment with a desalinator at a high temperature and reducing heat loss associated with cooling operation of blowdown water. An object is to provide an apparatus and a water treatment method.
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。 In addition, the present invention provides power system water that requires chemical injection into the secondary system of a pressurized water reactor or thermal power plant, has a small impurity ion desalting and purification load, consumes chemicals such as ammonia, and heat loss. An object of the present invention is to provide a water treatment apparatus and a water treatment method that can carry out water treatment with a small amount of water.
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すことを特徴とすることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a water treatment apparatus according to the present invention supplies a water supply system in which a pH adjuster is injected while supplying water to a steam generator, and condensate of steam generated from the steam generator. In a water treatment device of a power plant, comprising: a circulation system that circulates to a system; and an electric desalination device that performs desalination treatment using steam generator blowdown water discharged from the steam generator as treated water,
The electric desalination apparatus comprises a desalting part formed inside the diaphragm, an electrode disposed outside the diaphragm, and a concentration part formed between the diaphragm and the electrode, and The water to be treated is desalted at a high temperature, and the impurity desalted water containing the pH adjuster discharged from the electric desalting apparatus is returned to the water supply system.
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不純物イオンを前記電気脱塩装置の外部に排出するステップと、を有することを特徴とする。
Further, the water treatment method according to the present invention includes a water supply system in which water is supplied to the steam generator and a pH adjuster is injected, and a circulation system that circulates condensed water of steam generated from the steam generator to the water supply system. In the water treatment method of a power plant, comprising: an electric desalination apparatus for desalinating the steam generator blowdown water discharged from the steam generator as treated water,
A step of subjecting the water to be treated to a high-temperature desalination treatment in a desalination section in the electric desalination apparatus; And discharging the impurity ions from the concentrating part in the electric desalting apparatus to the outside of the electric desalting apparatus.
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。 According to the water treatment apparatus and the water treatment method of the present invention, only the impurity ions contained in the water to be treated can be efficiently removed by subjecting the blowdown water to an electrodesalting treatment at a high temperature, while the water to be treated is treated. Can be reused while retaining most of the high-concentration infused drug contained in. Furthermore, by returning the treated water containing the injected chemical to the water supply system in a high temperature and high pressure state, the amount of chemical reinjection and the water reheating load can be reduced. Since water treatment with low consumption and heat loss can be realized, the power plant can be efficiently and appropriately operated.
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。
Embodiments of a water treatment apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
The water treatment apparatus according to the present invention is applied to a pressurized water nuclear reactor secondary system (PWR secondary system) of a pressurized water nuclear power plant or system water of a thermal power plant.
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。
FIG. 1 is a configuration diagram of a water treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention.
In a pressurized water nuclear power plant, a
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。
A part of the steam supplied to the high-
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。
In the water supply system, the feed water supplied from the condensate pump 5-1 is purified by the
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)。
Further, the
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。
In the middle of the blowdown
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。
Next, the configuration and function of the
In FIG. 2, the
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。
In the first embodiment, blowdown water discharged from the
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。
By the way, the
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。
Further, it is desirable that the liquid filled in the
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。
The
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。
The
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。
In the
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。
The system water of the pressurized water reactor secondary system (hereinafter referred to as the PWR secondary system) is injected with a chemical as a pH adjuster. For example, when ammonia is used as a chemical,
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。
On the other hand, the PWR secondary system water contains impurities containing ppb order ions. That is, in the recycling mode in which impurities are removed from the steam generator blowdown water discharged from the
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。
Blowdown water is a high-temperature and high-pressure liquid (treated water) discharged from the
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。 FIG. 3 shows the ionization dependence of ammonia ionizing to ammonia ions in an environment with an ammonia ionization degree of 6 MPa. In the ammonia concentration range of 0.5 ppm or less (broken line), the proportion of ammonium ions present is 50% or more at room temperature, but the ionization degree decreases with increasing temperature. Similarly, even at an ammonia concentration of 1.0 ppm (solid line) and 10 ppm (single dotted line), the proportion of ammonium ions decreases as the temperature increases. Furthermore, the ionization degree decreases as the ammonia concentration increases.
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。
In the
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。
In the first embodiment, the impurity demineralized treated
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。
At that time, the supply location of the impurity demineralized
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。
Moreover, when the drain system which supplies the drain water of the high pressure feed water heater which uses the turbine extraction (high pressure steam) from the
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。
In addition, ammonium ions contained in the water to be treated 12 and removed and concentrated as some ions tend to have a lower ionization degree as the ammonia concentration is higher as shown in FIG. 3, making it difficult to hold ions by an electric field. . For this reason, ammonium ions are converted into ammonia in the
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。
Therefore, in the
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。
From the ionization degree characteristic of ammonia shown in FIG. 3 (when desalting is performed with the
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。
Moreover, the
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)。
As described above, the desalting operation at a high temperature of the
In addition, as a form of the desalination apparatus operate | moved under high temperature / high pressure, it is not limited to what is shown in FIG. 2, The apparatus structure of various desalination apparatuses is employable (patent documents 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。
Moreover, the
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。
On the steam generator blowdown
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。 Moreover, although the example which used ammonia as a pH adjuster was demonstrated in this 1st Embodiment, it is not limited to ammonia, Besides, ethanolamine, morpholion, etc. can be used as an injection | pouring medicine. . These agents also have a tendency to decrease the ionization characteristics at a high temperature like ammonia.
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。 As described above, according to the water treatment apparatus and the method thereof according to the first embodiment, only the impurity ions contained in the water to be treated can be efficiently removed by subjecting the blowdown water to the electrical desalination treatment at a high temperature. On the other hand, most of the high-concentration infusion drug contained in the water to be treated can be reused while being retained. Furthermore, by returning the treated water containing the injected chemical to the water supply system in a high temperature and high pressure state, the amount of chemical reinjection and the water reheating load can be reduced. Water treatment with low consumption and heat loss can be realized, and a nuclear power plant can be efficiently and appropriately operated.
[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。
[Second Embodiment]
A water treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 that are the same as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions of the configurations are omitted.
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。
The water treatment apparatus shown in the second embodiment is applied to a PWR secondary system, and is an impurity-concentrated wastewater discharged from an
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。
A
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。
A plurality of
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。
In this way, the condensate and the impurity-concentrated
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。
According to the water treatment apparatus of the second embodiment, the concentrated impurity ions in the impurity-concentrated
[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。
[Third Embodiment]
A water treatment apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the same parts as those in FIG.
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。
The water treatment apparatus according to the third embodiment shown in FIG. 5 is a steam generator downstream of the desalinized treated
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。
The
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。
In the third embodiment, in order to remove the solid component of impurities contained in the steam generator blowdown water (treated water) 12, by providing the
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。
In this 3rd Embodiment, the
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。
The
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。
Further, a plurality of
In addition, you may arrange | position the
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。
According to the third embodiment, the solid content of impurities accumulated in the PWR secondary
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。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
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、前記被処理水を前記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すことを特徴とする水処理装置。 A water supply system that supplies water to the steam generator and is injected with a pH adjuster, a circulation system that circulates the condensed water of the steam generated from the steam generator to the water supply system, and a high-temperature exhaust that is discharged from the steam generator. In a water treatment device of a power plant having an electrical desalination device that desalinates the steam generator blowdown water in a state as treated water,
The electric desalination apparatus comprises a desalting part formed inside the diaphragm, an electrode disposed outside the diaphragm, and a concentration part formed between the diaphragm and the electrode, and A water treatment device, wherein the water to be treated is desalted in the high temperature state, and the impurity desalted water containing the pH adjuster discharged from the electric desalting device is returned to the water supply system.
前記高温の状態の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不純物イオンを前記電気脱塩装置の外部に排出するステップと、を有することを特徴とする水処理方法。 A water supply system that supplies water to the steam generator and is injected with a pH adjuster, a circulation system that circulates the condensed water of the steam generated from the steam generator to the water supply system, and a high-temperature exhaust that is discharged from the steam generator. In a water treatment method for a power plant having an electrical desalination device for desalinating the steam generator blowdown water in a state as treated water,
A step of subjecting the water to be treated in a high temperature to a high temperature desalting process in a desalting unit in the electric desalting apparatus, and supplying the impurity desalted water containing the pH adjuster discharged from the desalting unit A water treatment method comprising: returning to a system; and discharging impurity ions from the concentration unit in the electric desalting apparatus to the outside of the electric desalting apparatus.
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