JP2013170992A - 水質管理方法及び水質管理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水蒸気タービン2を用いる発電プラント1の水・蒸気系において、複数の水質監視計器を用いて水質管理を行う水質管理方法であって、水質管理方法は、復水器3または復水器関連機器4,14,15に由来する検水をナトリウム計19及び酸電気伝導率計18で計測し、ナトリウム及び酸電気伝導率の少なくとも一方の検査項目で異常値が検出された場合に、緊急時処置手順に従い処置を行う。
【選択図】図1
Description
また、高圧ヒータドレンは、通常の負荷運転時においては、脱気器へ回収されるが、負荷変化或は停止操作時において、高圧ヒータドレンを復水器へ回収するケースがある。従って、通常負荷運転時おいて、ドレンを通していなかった復水器へのドレン回収ライン、特に受衝板(ドレンがチューブに直接当たらないための遮蔽板)に急激な流量ショックがあるため、上述と同様に海水リークが発生することがある。
復水器には純水が供給されているため、この純水にナトリウムが混入した場合には、ナトリウム計において計測されたナトリウム値が上昇する。ここでいう純水は、導電率を1μS/cm程度以下までに下げた水のことであり、例えばイオン交換水や脱イオン水を含む。また、復水脱塩装置ではイオン交換樹脂により脱塩が行われているが、イオン交換樹脂の再生処理に使用された水酸化ナトリウム由来のナトリウムがイオン交換樹脂に残存する可能性がある。ナトリウムが残存した場合、復水脱塩装置を経由した水にナトリウムが混入し、以降に設置されたナトリウム計で計測されたナトリウム値が上昇することもある。
酸電気伝導率計は、炭酸イオンや重炭酸イオンの影響によって計測値が上昇することがある。また、酸電気伝導率計に用いられている陽イオン交換樹脂は、交換時期が近付くとイオン交換能力が低下し、不純物が混入していない場合であっても酸電気伝導率が緩やかに上昇する傾向を示す。
上記発明によれば、検水をナトリウム計及び酸電気伝導率計の2つの検査項目で監視するため、異常値を示した原因を特定し易くなる。また、一方の検査項目が計測不能となった場合であっても、他方の検査項目により海水リークなどを継続監視することが可能となる。
また、復水器に由来する検水で異常値が検出されず、復水脱塩装置に由来する検水のみで異常値が検出された場合には、陽イオン交換樹脂の交換時期を判断することもできる。
また、復水器に由来する検水で異常値が検出されず、復水脱塩装置に由来する検水のみで異常値が検出された場合には、陽イオン交換樹脂の交換時期を判断することもできる。
報知部は、ナトリウム計及び酸電気伝導率計の計測結果に基づき、対応の緊急性の有無を使用者に報知する。これにより、緊急時に判断に迷うことなく素早い対応が可能となるため、水質悪化に伴う被害の悪化を防止できるようになる。
また、復水器に由来する検水で異常値が検出されず、復水脱塩装置に由来する検水のみで異常値が検出された場合には、陽イオン交換樹脂の交換時期を判断することもできる。
また、復水器に由来する検水で異常値が検出されず、復水脱塩装置に由来する検水のみで異常値が検出された場合には、陽イオン交換樹脂の交換時期を判断することもできる。
また、ナトリウム計の測定値から推定酸電気伝導率を換算することで、炭酸イオン及び重炭酸イオンの影響を排除することができ、海水由来の不純物であると判断できる。
また、ナトリウム計の測定値から換算した推定酸電気伝導率と実際の酸電気伝導率の測定値を比較しながら監視することで海水リーク発生の有無の判断が容易になるため、素早い対応が可能となり、海水汚染の拡大を防止できる。
〔第1実施形態〕
まず、本実施形態に係る水質管理方法及び水質管理システムを適用する発電プラントについて説明する。
図1に、水質管理システムを適用した発電プラント1の概略図を示す。水質管理システムを適用した発電プラント1は、水蒸気タービン2、復水器3、復水脱塩装置4、低圧ヒータ5、脱気器6、高圧ヒータ7、節炭器8、火炉9、過熱器10、再熱器11、純水タンク12、及び純水製造装置ライン13を含む構成とされる。
なお、図1では、酸電気伝導率計18及びナトリウム計19に検水を送るポンプとして検塩ポンプ20を共用しているが、別々のポンプを用いても良い。
ナトリウム計19及び酸電気伝導率計18をX1に設置することで、海水リークが発生した場合、ダブルチェックが可能となる。また、水質監視計器が酸電気伝導率計18のセンサを含む場合には電気伝導率計よりも精度良く海水成分の流入を判断できる。
報知部は、ナトリウム計19及び酸電気伝導率計18の計測結果に基づき、使用者に対応の緊急性の有無を報知する。発電プラントの水・蒸気系にて水質の異常が生じた場合、異常を検出した水質監視計器を特定する。ナトリウム計19及び酸電気伝導率計18の少なくとも一方で異常値が検出されていた場合に、報知部は対応の緊急性が有ることを使用者に報知する機能を有する。異常を検出した水質監視計器がナトリウム計19及び酸電気伝導率計18以外である場合に、報知部は対応の緊急性が無いことを使用者に報知する機能を有する。報知は、音声、画面表示などの任意の方法で行われる。
なお、「異常」とは、例えば、酸電気伝導率計18では略0.2μS/cm(0.02mS/m)以上、ナトリウム計では略5ppb以上の値が検出された場合を目安とし、それぞれの計測値の(前後の)推移と合わせて判断される。高圧ボイラ(20MPa以上)におけるボイラ給水の管理基準は、AVT処理(揮発性物質処理)で0.025mS/m以下、CWT処理(酸素処理)で0.02mS/m以下に設定されている。従って、酸電気伝導率0.2μS/cm以下という値は、測定精度的に十分管理できるレベルである。
図2及び図3に、本実施形態に係る水質管理方法のフローチャートを示す。図2では、主として対応の緊急性が高い場合の手順が示されている。図3では、主として対応の緊急性が無い場合の手順が示されている。本実施形態に係る水質管理方法はステップ11(S11)〜ステップ16(S16)、及びステップ21(S21)〜ステップ25(S25)を備えている。
発電プラントの水質監視計器が異常値を示した場合、まず、異常を検出した水質監視計器の位置、及び異常値を示した検査項目の種類を確認する。検査項目の種類としては、酸電気伝導率、ナトリウム、電気伝導率、pH、アンモニア、ヒドラジン、シリカ、溶存酸素、濁度などが挙げられる。
対応の緊急性が有ると判断した場合、まず、異常を示した水質監視計器での監視が正常に行われているか否かを確認する。確認項目の具体例を以下(a1)〜(a4)に示す。
(a1)サンプリングラインのバルブの開閉状況の確認
(a2)サンプリング量の確認
(a3)水質監視計器のセンサを確認
(a4)水質監視計器の付属設備の状況確認
上記(S12)の結果、監視が正常に行われていた場合には、引き続き緊急時の処置手順に従い処置(S14)を行う。
上記(S12)の結果、監視が正常に行われていなかった場合には、監視が正常に行われるように是正する(C)。
検出された異常の原因が海水リークであるか否かを判断する。判断は、図4に示すように、(b1)ナトリウム値及び酸電気伝導率を利用する、または、(b2)塩化物イオン分析によって行う。
異常値を示した検査項目がナトリウム及び酸電気伝導率であった場合には、海水リークが生じていると判断する。
より監視の信頼性を高めたい場合には、ナトリウム値及び酸電気伝導率を比較することで異常値を示す原因を推定する。詳細には、まず、ナトリウム計で計測したナトリウム値に基づき、検水中に含まれるナトリウムがすべてHClの形態で存在したと仮定して、ナトリウム値を推定酸電気伝導率に換算する。推定酸電気伝導率の算出は連続的に実施し、変化履歴及び数値として記録する。
推定酸電気伝導率の変化履歴が、酸電気伝導率(実測値)の変化履歴と同じように推移している場合、海水リークが生じていると判断することができる。ここで「変化履歴が同じ」とは、測定誤差などの違いを許容する。
推定酸電気伝導率の変化履歴が、酸電気伝導率(実測値)の変化履歴と異なる挙動を示す場合、海水リークは生じていないと判断し、手順(D)へと移る。
異常値を示した検査項目がナトリウムのみ、酸電気伝導率のみであった場合には、検水中の塩化物イオン分析を行う。検水中の塩素イオン濃度が閾値を超える場合には、海水リークが生じていると判断することができる。
(c)薬注設備の確認
(c1)薬注ラインのバルブの開閉状況の確認
(c2)薬注ポンプの運転状況の確認
(c3)薬注タンクのレベルの確認
(d)復水脱塩装置の運転状況の確認
(d1)通水系統(樹脂塔)の確認
(d2)樹脂塔の切り替え時期(通水時間)の確認
(e)脱気器の運転状況の確認
(e1)脱気器の蒸気投入量の確認
(e2)脱気器タンクの温度の確認
(e3)復水器への排気ラインのバルブの開閉状況の確認
上記(S11)において対応の緊急性が無い(低い)と判断した場合、まず、異常を示した水質監視計器での監視が正常に行われているか否かを確認する(S21)。確認項目は上記(S12)と同様とされる。
上記(S21)の結果、監視が正常に行われていた場合には、発電プラントの関連機器の動作状況の確認を行い、異常があった場合にはこれを是正する(S24)。確認項目は、上記(S14)の(b2)と同様とされる。
異常が解消された場合、非緊急時の処置は終了とする。水質監視計器による計測値の異常が解消されなかった場合、(S24)を実施する。
本実施形態に係る水質管理方法及び水質管理システムは、ナトリウム値及び酸電気伝導率をそれぞれ塩化物イオン濃度に換算して比較監視する以外は、第1実施形態と同様とされる。
計算部は、ナトリウム計で計測した検水のナトリウム値、及び、酸電気伝導率計で計測した検水の酸電気伝導率を、それぞれ塩化物イオン濃度N及び塩化物イオン濃度Aに換算する。
まず、ナトリウム計で計測したナトリウム値及び酸電気伝導率計で計測した酸電気伝導率を、それぞれ塩化物イオン濃度(Cl濃度)N及び塩化物イオン濃度(Cl濃度)Aに換算する。各塩化物イオン濃度(Cl濃度)の算出は連続的に実施し、変化履歴及び数値として記録する。
塩化物イオン濃度Nの変化履歴が、塩化物イオン濃度Aの変化履歴と同じように推移している場合、海水リークが生じていると判断することができる。ここで「変化履歴が同じ」とは、測定誤差などの違いを許容する。
塩化物イオン濃度Nの変化履歴が、塩化物イオン濃度Aの変化履歴と異なる挙動を示す場合、海水リークは生じていないと判断し、手順(D)へと移る。
2 水蒸気タービン
3 復水器
4 復水脱塩装置(復水器関連機器)
5 低圧ヒータ
6 脱気器
7 高圧ヒータ
8 節炭器
9 火炉
10 過熱器
11 再熱器
12 純水タンク
13 純水製造装置ライン
14 復水ポンプ(復水器関連機器)
15 復水昇圧ポンプ(復水器関連機器)
16,17 給水ポンプ
18 酸電気伝導率計(検塩計)
19 ナトリウム計
20 検塩ポンプ
Claims (10)
- 水蒸気タービンを用いる発電プラントの水・蒸気系において、複数の水質監視計器を用いて水質管理を行う水質管理方法であって、
復水器または復水器関連機器に由来する検水をナトリウム計及び酸電気伝導率計で計測し、ナトリウム及び酸電気伝導率の少なくとも一方の検査項目で異常値が検出された場合に、緊急時処置手順に従い処置を行う水質管理方法。 - 異常が検出された水質監視計器における監視が正常に実施されているか否かを確認する確認工程を備える請求項1に記載の水質管理方法。
- 前記前記緊急時処置手順が、
前記検水において、異常値が検出された検査項目がナトリウム及び酸電気伝導率であった場合に、前記ナトリウム計で計測した前記検水のナトリウム値に基づき、推定酸電気伝導率を算出し、
前記推定酸電気伝導率を、前記酸電気伝導率計で計測した前記検水の酸電気伝導率と比較する比較工程を含む請求項1または請求項2に記載の水質管理方法。 - 前記緊急時処置手順が、
前記検水において、異常値が検出された検査項目がナトリウム及び酸電気伝導率であった場合に、前記ナトリウム計で計測した前記検水のナトリウム値、及び、前記酸電気伝導率計で計測した前記検水の酸電気伝導率を、それぞれ塩化物イオン濃度N及び塩化物イオン濃度Aに換算し、前記塩化物イオン濃度N及び前記塩化物イオン濃度Aを比較する比較工程を含む請求項1または請求項2に記載の水質管理方法。 - 前記緊急時処置手順が、
前記検水において、異常値が検出された検査項目がナトリウムまたは酸電気伝導率のいずれか一方であった場合に、前記検水の塩化物イオン分析を実施する塩化物イオン分析工程を含む請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の水質管理方法。 - 発電プラントの水・蒸気系において、複数の水質監視計器を用いて水質管理を行う水質管理システムであって、
復水器または復水器関連機器の少なくとも一方に由来する検水を計測可能なナトリウム計及び酸電気伝導率計と、
前記ナトリウム計及び前記酸電気伝導率計の計測結果に基づき、使用者に対応の緊急性の有無を報知する報知部と、
を備え、
前記報知部は、ナトリウム計及び酸電気伝導率計の少なくとも一方で異常値が検出された場合に、対応の緊急性が有ることを報知する水質管理システム。 - 前記対応の緊急性の有無に対応する処置手順を、使用者にガイドするガイド部を備える請求項6に記載の水質管理システム。
- 前記ナトリウム計で計測した前記検水のナトリウム値を、推定酸電気伝導率に換算する計算部を備え、
前記推定酸電気伝導率及び前記酸電気伝導率計で計測した前記検水の酸電気伝導率の変化履歴を比較できる請求項6または請求項7に記載の水質管理システム。 - 前記ナトリウム計で計測した前記検水のナトリウム値、及び、前記酸電気伝導率計で計測した前記検水の酸電気伝導率を、それぞれ塩化物イオン濃度N及び塩化物イオン濃度Aに換算する計算部を備え、
前記塩化物イオン濃度N及び前記塩化物イオン濃度Aの変化履歴を比較できる請求項6または請求項7に記載の水質管理システム。 - 前記検水の塩化物イオン分析を実施する塩化物イオン分析装置を備える請求項6乃至請求項9のいずれかに記載の水質管理システム。
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