JP2013245833A

JP2013245833A - 発電プラント

Info

Publication number: JP2013245833A
Application number: JP2012117692A
Authority: JP
Inventors: Kenya Murakami; 建也村上; Shuji Yoda; 修二依田; Tsuneyasu Adachi; 恒康安達; Hiroyuki Katsubayashi; 浩行勝林
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-12-09

Abstract

【課題】発電プラントの脱塩装置を小容量化して設備コストを低減する。
【解決手段】ボイラ１と、該ボイラ１からの蒸気が供給される高圧タービン２及び低圧タービン４と、該タービン４からの蒸気を冷却して復水とする復水器５と、復水を処理する復水脱塩装置８Ａ及び復水濾過装置７と、復水を加熱する低圧給水加熱器１０及び高圧給水加熱器１３とを有する発電プラントにおいて、前記復水脱塩装置８Ａは、前記復水器５から復水の一部を受け入れて脱塩処理した後、脱塩処理水を該復水器５に返送するように設けられていることを特徴とする発電プラント。
【選択図】図１

Description

本発明は発電プラントに係り、特に復水脱塩装置及び復水濾過装置の設置形態を改良した発電プラントに関する。

火力発電所では、ボイラで発生させた高温・高圧の蒸気をタービンに供給し、この蒸気によりタービンを駆動して発電を行っている。タービンを駆動した後の蒸気は、復水器により冷却されて復水とされた後、再び加熱されてボイラに供給される。

従来の蒸気−復水系統の概要を図２に示す。水はボイラ１で加熱されて高温・高圧の蒸気となり、この蒸気が高圧タービン２で膨張仕事をした後、湿分分離器３を経て低圧タービン４で膨張仕事をし、復水器５で冷却されて凝縮し、復水となる。この復水は、復水配管、蒸気配管等の系統から発生する酸化鉄等の不純物が混入しているため、復水ポンプ６から復水濾過装置７及び復水脱塩装置８に送水されて処理される。この濾過及び脱塩処理された復水が、復水ブースタポンプ９から低圧給水加熱器１０で加熱され、脱気器１１、給水ポンプ１２を経て高圧給水加熱器１３で加熱され、再びボイラ１へ送られる。

前記湿分分離器３で分離されたドレンはドレン配管１４によって脱気器１１に導入される。高圧タービン２、低圧タービン４で抽気された蒸気が高圧給水加熱器１３、低圧給水加熱器１０に熱源蒸気として導入され、復水を加熱する。低圧給水加熱器１０で生じたドレンはドレン配管１５によって復水ラインに導入され、高圧給水加熱器１３で生じたドレンはドレン配管１６によって脱気器１１に導入される。

このような発電プラントの給水系統においては、炭素鋼の腐食により酸化鉄等の不純物（鉄クラッド）が発生する。

特許文献１には、この鉄クラッドを除去するための除鉄装置をドレン配管１５，１６に設けることが記載されている。

特許文献２には、鉄クラッドを除去する除鉄装置を脱気器１１と給水ポンプ１２との間に設けることが記載されている。

特開平８−４２３０７特開２００１−１７９８３

従来の発電プラントにおいては、復水脱塩装置８は、復水全量を処理するように設置されている。この復水脱塩装置には、強酸性カチオン交換樹脂および強塩基性アニオン交換樹脂の混床が充填されているのであるが、強酸性カチオン交換樹脂は、スルホン基が溶出することにより、腐食性の硫酸イオンの発生源になる。そのため、この硫酸イオンの発生量を少なくすることが望ましい。

本発明は、強酸性カチオン交換樹脂からのスルホン基の溶出に起因した硫酸イオンの発生量が少ない発電プラントを提供することを第１の目的とする。

また、脱塩装置は、復水の浄化や復水器冷却管からの海水漏洩時の脱塩を図るために設置されているが、近年、復水器冷却管へのチタン合金の採用や系統材質の品質向上により、海水漏洩対策の重要性が低くなってきており、全量濾過方式の復水濾過器は過大な設備設計になっている。

本発明は、発電プラントの脱塩装置を小容量化して設備コストを低減することを第２の目的とする。

また、上記従来の発電プラントにおいては、復水ポンプ６の下流側に復水脱塩装置８を設置しているため、復水脱塩装置８の設計耐圧が高くなっている。本発明は、発電プラントの復水脱塩装置の設計耐圧を低くすることを第３の目的とする。

上記従来の発電プラントのように除鉄装置をドレン配管や復水ラインに設けることは、設備コストがそれだけ嵩むことになる。本発明は、その一態様において復水濾過装置の配置形態を改良することにより、鉄クラッドのボイラへの持ち込みを低減させた発電プラントを提供することを第４の目的とする。

第１発明の発電プラントは、蒸気発生器と、該蒸気発生器からの蒸気が供給されるタービンと、該タービンからの蒸気を冷却して復水とする復水器と、復水を処理する復水脱塩装置及び復水濾過装置と、復水を加熱する低圧給水加熱器及び高圧給水加熱器とを有する発電プラントにおいて、前記復水脱塩装置は、前記復水器から復水の一部を受け入れて脱塩処理した後、脱塩処理水を該復水器又はその下流側に返送するように設けられていることを特徴とするものである。

第２発明の発電プラントは、蒸気発生器と、該蒸気発生器からの蒸気が供給されるタービンと、該タービンからの蒸気を冷却して復水とする復水器と、復水を処理する復水脱塩装置及び復水濾過装置と、復水を加熱する低圧給水加熱器及び高圧給水加熱器とを有する発電プラントにおいて、前記復水濾過装置の下流側に前記低圧給水加熱器が設けられており、該低圧給水加熱器のドレンを該復水濾過装置の上流側に返送するようにドレン配管が設けられていることを特徴とするものである。

第１発明の発電プラントにおいては、復水脱塩装置が復水器から復水の一部を受け入れて、脱塩処理した後、脱塩処理水を復水器又はその下流側に返送するように設けられており、復水の全量処理方式ではなく一部処理方式となっている。そのため、復水と復水脱塩装置の強酸性カチオン交換樹脂との接触量が少なくなり、スルホン基の溶出に起因した硫酸イオンの発生量が少なくなる。また、復水脱塩装置が小容量のもので足り、復水脱塩装置の設備コストを低減することができる。

また、この復水脱塩装置には、復水ポンプではなく、復水脱塩装置への通水用ポンプによって通水すればよいので、復水ポンプよりも送水圧の低いポンプを設置することにより、復水脱塩装置の設計耐圧を低くすることができる。

第２発明の発電プラントによると、低圧給水加熱器のドレンが復水濾過装置に導入されるので、低圧加熱器で発生するドレン中の鉄クラッドも復水濾過装置で除去することができる。そのため、ボイラ給水の水質が向上する。

実施の形態に係る発電プラントの系統図である。従来の発電プラントの系統図である。実施例のフロー図である。比較例のフロー図である。

以下、図１を参照して実施の形態について説明する。

この実施の形態では、復水器５内の復水の一部（例えば復水量全体の１０〜２０％）を復水送水用ポンプ１９によって復水脱塩装置８Ａに供給し、復水脱塩装置８Ａからの脱塩処理水を復水器５に返送するようにしている。復水脱塩装置８Ａには強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂とが充填されている。

また、復水器５からの復水は、復水ライン１７、復水ポンプ６及び復水ライン１８及び復水濾過装置１７を経て低圧給水加熱器１０及び高圧給水加熱器１３で加熱された後、ボイラ１に供給される。低圧給水加熱器１０には低圧タービン４からの抽気が熱源流体として導入され、生じたドレンはドレン配管１５によって復水濾過装置７の入口側に導入される。なお、復水濾過装置７への流入水に温度の高いドレンが添加されるところから、復水濾過装置のフィルタ材料は耐熱性の高いポリフェニルサルファイド、ポリスルホン、四フッ化エチレン、ポリビニルベニルジビリデンなどの有機素材、セラミック、焼結金属などの無機又は金属素材とされる。

高圧給水加熱器１３には高圧タービン２からの抽気が熱源流体として導入され、生じたドレンはドレン配管１６によって高圧給水加熱器１３の入口側に導入される。

このように構成された図１の発電プラントにおいては、復水脱塩装置８Ａが復水器５から復水の一部を受け入れて脱塩処理した後、脱塩処理水を復水器５に返送するように設けられており、復水の全量処理方式ではなく一部処理方式となっている。そのため、復水脱塩装置８Ａが従来の発電プラントの復水脱塩装置８に比べて小容量のもので足り、復水脱塩装置の設備コストを低減することができる。また、復水と復水脱塩装置８Ａの強酸性カチオン交換樹脂との接触量が少なく、スルホン基の溶出に起因した硫酸イオンの発生量が減少する。

また、この復水脱塩装置８Ａには、復水ポンプ６ではなく、復水脱塩装置への通水用ポンプ１９によって通水するので、復水ポンプ６よりも送水圧の低い通水用ポンプ１９を設置することにより、復水脱塩装置８Ａの設計耐圧を従来の発電プラントの復水脱塩装置８よりも低くすることができる。

この実施の形態にあっては、復水濾過装置７の入口側に低圧給水加熱器１０からのドレンを導入するので、低圧給水加熱器１０で発生する鉄クラッドも復水濾過装置７で除去することができる。そのため、ボイラ１の給水の水質が向上する。

図１では復水脱塩装置８Ａからの脱塩処理水を復水器５に戻しているが、復水ライン１７又は１８に導入してもよい。

なお、上記実施の形態では蒸気発生器としてボイラを設置しているが、原子炉などその他の蒸気発生器であってもよい。

［実施例１］
本発明のタービン系統の水バランスを模擬した試験を行った。図３に試験系統図を示す。１０００Ｌの純水を原水タンク２０に入れ、脱塩装置（強酸性カチオン交換樹脂／強塩基性アニオン交換樹脂１：２の混床１塔。直径３０ｍｍ。充填高さ６００ｍｍ）２４を設置した。脱塩装置２４への供給水量は、２００Ｌ／Ｈｒとし、処理水を原水タンク２０に戻した。原水を濾過器２３にポンプ２２によって１０００Ｌ／Ｈｒで通液し、濾過処理水（戻り水）を原水タンク２０に返送した。

原水タンクに、酸化第二鉄粉末（２００ｐｐｍ鉄換算）溶液をタンク２１から１Ｌ／Ｈｒで連続注入した。また、原水タンクから、ポンプ２６を有したバイパスライン２７によって原水の一部を１Ｌ／Ｈｒで抜き取り、濾過器２３の入口配管に合流させた。配管材質は、炭素鋼とした。

原水タンク２０内の原水と、サンプルライン２８で採取した戻り水の水質分析を行った結果を表１，２に示す。

＜結果・考察＞
この模擬試験において、原水タンク２０の水質は復水の水質を示し、脱塩装置２４からの戻り水の水質はボイラー給水の水質を示す。表１，２に示されるように、ＳＳ及び鉄の除去性能、並びにその他の水質はいずれも良好である。

［比較例１］
タービン系統の水バランスを模擬した試験を行った。図４に試験系統図を示す。１０００Ｌの純水を原水タンク２０に入れ、実施例１と同じ濾過器２３の後段に、実施例１の脱塩装置２４の樹脂カラムを５系列に増強し（強酸性カチオン交換樹脂／強塩基性アニオン交換樹脂１：２混床５塔。直径３０ｍｍ。充填高さ６００ｍｍ）、濾過水の全量を通液した。濾過器２３には原水を１０００Ｌ／Ｈｒで通液した。原水タンクに、酸化第二鉄粉末（２００ｐｐｍ鉄換算）溶液をタンク２１から１Ｌ／Ｈｒで連続注入した。原水タンク２０内の原水の一部をバイパスライン２７によって１Ｌ／Ｈｒで抜き取り、脱塩装置２４の出口配管に合流させた。配管材質は、炭素鋼とした。

原水タンク２０内の原水と、サンプルライン２８で採取した戻り水の水質分析を行った結果を表３，４に示す。

＜結果・考察＞
この模擬試験においても、原水タンク２０の水質は復水の水質を示し、脱塩装置２４からの戻り水の水質はボイラー給水の水質を示す。表３，４に示されるように、実施例１に比べてＳＳ及び鉄濃度が上昇している。また、ＮａとＣｌの処理水質は良好であるが、硫酸イオン濃度が上昇した。硫酸イオンはイオン交換樹脂からの溶出物由来と推察される。

１ボイラ
７復水濾過装置
８，８Ａ復水脱塩装置
１０低圧給水加熱器
１３高圧給水加熱器

Claims

蒸気発生器と、該蒸気発生器からの蒸気が供給されるタービンと、該タービンからの蒸気を冷却して復水とする復水器と、復水を処理する復水脱塩装置及び復水濾過装置と、復水を加熱する低圧給水加熱器及び高圧給水加熱器とを有する発電プラントにおいて、
前記復水脱塩装置は、前記復水器から復水の一部を受け入れて脱塩処理した後、脱塩処理水を該復水器又はその下流側に返送するように設けられていることを特徴とする発電プラント。
請求項１において、前記復水濾過装置の下流側に前記低圧給水加熱器が設けられており、該低圧給水加熱器のドレンを該復水濾過装置の上流側に返送するようにドレン配管が設けられていることを特徴とする発電プラント。
蒸気発生器と、該蒸気発生器からの蒸気が供給されるタービンと、該タービンからの蒸気を冷却して復水とする復水器と、復水を処理する復水脱塩装置及び復水濾過装置と、復水を加熱する低圧給水加熱器及び高圧給水加熱器とを有する発電プラントにおいて、
前記復水濾過装置の下流側に前記低圧給水加熱器が設けられており、該低圧給水加熱器のドレンを該復水濾過装置の上流側に返送するようにドレン配管が設けられていることを特徴とする発電プラント。