JP3614995B2 - 復水脱塩装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒状の陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が充填されている復水脱塩塔を有する復水脱塩装置に関する。
【0002】
【従来の枝術】
従来の復水脱塩装置を沸騰水型原子力発電プラントを例に説明する。
【0003】
沸騰水型原子力発電プラントでは原子炉内を常に清浄な状態にしておかなければならないので、復水器から原子炉内へ流入する復水を復水ろ過装置及び復水脱塩装置により浄化処理して高純度に浄化した後、原子炉の冷却水として利用している。
【0004】
図4は従来の沸騰水型原子力発電プラントの構成を示す図である。
【0005】
原子炉圧力容器1内で発生した蒸気は主蒸気管2を介してタービン3に送られ、このタービン3を駆動した蒸気は復水器4で凝縮され復水となる。この復水は低圧復水ポンプ5によって昇圧され空気抽出器6、グランド蒸気復水器7を介し、復水浄化系に設置されている復水ろ過装置8、復水脱塩装置9により不純物が除去される。
【0006】
そして、上記復水脱塩装置9で浄化された復水は、高圧復水ポンプ10でさらに昇圧され、低圧給水加熱器11に送られて加熱される。そして、さらに給水ポンプ12により昇圧され高圧給水加熱器13を通過して加熱され原子炉圧力容器1内に給水される。
【0007】
ところで、上記復水脱塩装置9には粒状のイオン交換樹脂が充填されている複数の脱塩塔が設置されており、そのうち1塔は予備とされている。脱塩塔の中のイオン交換樹脂は陽イオン不純物を捕獲する陽イオン交換樹脂と陰イオン不純物を捕獲する陰イオン交換樹脂が混合されたものであり、脱塩塔を通過する過程で復水中の不溶解性および溶解性不純物が除去される。復水脱塩装置の不純物除去能力が低下した場合には、当該脱塩塔を系統から取り外し、待機状態にある脱塩塔を系統に投入して連続的に復水の浄化を行う。
【0008】
次に図5により粒状のイオン交換樹脂の再生方法を説明する。
【0009】
復水脱塩塔20に充填されている粒状のイオン交樹脂21の不純物除去能力が低下した場合、予備の脱塩塔を採水状態とした後、再生を行う脱塩塔が採水から切り離される。
【0010】
この脱塩塔20より樹脂取出配管26を経由してイオン交換樹脂21が陽イオン樹脂再生塔28へ移送される。陽イオン樹脂再生塔28へ移送された粒状のイオン交換樹脂21は所内空気配管38より導かれた所内空気によりバブリング作用をうけ不溶解性不純物が剥離、除去される。
【0011】
そして、不溶解性不純物の除去されたイオン交換樹脂は補給水配管39を通じて陽イオン樹脂再生塔28下部より注水される補給水により逆洗展開され、陽及び陰イオン交換樹脂の比重の違いを利用して下層に陽イオン交換樹脂、上層に陰イオン交換樹脂に分離される。上層の陰イオン交換樹脂は陰イオン交換樹脂抜出配管30を通じ陰イオン樹脂再生塔29へ移送される。次に、陽イオン樹脂再生塔28に、再生薬剤として酸通薬配管31を通じて酸が、また陰イオン樹脂再生塔29には、アルカリ通薬配管32を通じて苛性ソーダが通薬され、陽及び陰イオン交換樹脂の再生が行われる。
【0012】
再生された陰イオン交換樹脂は陰イオン交換樹脂返送配管33を通じ、陽イオン交換樹脂再生塔28へ移迭される。陽イオン交換樹脂再生塔28で所内空気及び補給水による陽及び陰イオン交換樹脂の混合、洗浄が行われた後、樹脂戻し配管34を通じ脱塩塔20へ返送され予備脱塩塔として待機状態となる。
【0013】
再生時に発生する廃液は、廃液移送配管35を通り、ドレンストレーナ36を経由して廃棄物処理系37へ移送され処理される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
近年のプラントでは復水脱塩装置上流の材質改善や復水ろ過装置の設置により復水脱塩装置入口の不純物が低下し化学再生を行わない運用がおこなわれている。 この場合、極力、脱塩塔内の陽及び陰イオン交換樹脂が均一に混合されていることが必要である。しかし陽、陰イオン交換樹脂の比重が異なることから再生後、脱塩塔に返送した時に分離し易く、脱塩塔の下部に陽イオン交換樹脂が堆積し易く、通水時に出口側に捕獲したイオンをリークまたは、陽イオン交換樹脂が酸化劣化により樹脂自体から溶出されるTOC(全有機炭素)成分をリークし、水質が悪化するという問題がある。
【0015】
また、復水脱塩装置の主な目的は復水器に海水リークが発生した場合、下流の機器健全性維持のため、海水成分のNaClを所定時間除去することにあるが、通常運転時のイオン負荷は金属イオン(火力発電所の場合はpHコントロール用のアンモニア等の微量薬品)であり陽イオン不純物が主要なものとなっている。このため、通常時には余り使用しない陰イオン交換樹脂を多く保有することとなり陰イオン交換樹脂が利用効率がわるいという問題があった。
【0016】
すなわち、本発明の目的は、これらの問題のない復水脱塩装置を提供することを目的とする。
【0017】
本発明の目的は、復水脱塩塔の上層に粒状の第1の陽イオン交換樹脂が、その下層に前記第1の陽イオン交換樹脂より比重が大きく、かつ、それぞれ比重がほぼ等しい粒状の第2の陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が、それぞれ充填されてなることを特徴とする復水脱塩装置により達成される。
【0018】
イオン交換樹脂の移送、分離、混合に使用する水としては脱気水を使用することが望ましく、再生に使用する気体としては窒素ガスのような不活性ガスを使用することが望ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の復水脱塩装置においては、イオン交換で容量を消費される脱塩塔上層部の陽イオン交換樹脂のみ化学再生し、下層の陽及び陰イオン交換樹脂を均一に混合した樹脂は非化学再生の運用が可能となり、イオン交換樹脂を有効に使用することにより長期間、良好な出口水質を維持することができる。
【0020】
図1は、この作用を概念的に示したものである。
【0021】
すなわち、従来の復水脱塩装置では、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の比重が異なるため、再生後、脱塩塔に返送した時に、一部陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が分離して、脱塩塔の下部には陽イオン交換樹脂が堆積し、陽及び陰イオン交換樹脂混在ゾーンの下に陽イオン交換樹脂ゾーンが形成されている。 そして、陽及び陰イオン交換樹脂混在ゾーンでは、通水するにつれて入口側から出口側に向けて順に陽イオン不純物と陰イオン不純物がイオン交換樹脂に捕獲されていき、また出口側に堆積した陽イオン交換樹脂ゾーンでも陽イオンが捕獲されるが、やがて出口側の陽イオン交換樹脂ゾーンでは捕獲したイオンがリークするようになり、さらに陽イオン交換樹脂自体も酸化劣化し溶出するTOC(全有機炭素)成分がリークして水質が悪化するという問題がある。
【0022】
一方、本発明の復水脱塩装置では、上層に比重の小さい陽イオン交換樹脂ゾーンがあるため、ここからの微少な陽イオン不純物のリークは下層の陽及び陰イオン樹脂ゾーンで捕獲されることとなる。また、下層のイオン交換樹脂は陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の比重がほぼ同一なことから完全混合状態となり、脱塩塔下部に陽イオン樹脂が堆積することは無く安定した水質を維持することが可能となる。
【0023】
また、化学再生は主要な陽イオン不純物を捕獲する上層のみ行うことにより化学再生時の廃液を低減することも可能である。
【0024】
なお、イオン交換樹脂は樹脂再生時に空気及び高溶存酸素濃度の水を使用するため樹脂の酸化劣化が進行し樹脂自体より有機不純物を溶出し易くなる傾向があるが、再生時に使用する逆洗用空気・水をそれぞれ、窒素等の不活性ガス及び脱気水を使用することにより樹脂の酸化劣化を防止することができる。
【0025】
図2は、脱気水を用いた場合のTOC溶出量を高溶存酸素水を用いた場合と対比して示したグラフであり、縦軸は樹脂からのTOC溶出量を示し、横軸は通水時間を示している。
【0026】
このグラフから、実線で示した脱気水を用いた場合の方が破線で示した高溶存酸素水を用いた場合よりもTOC溶出量が著しく低く、従って脱気水の方が樹脂酸化劣化防止の観点から有効であることがわかる。
【0027】
【実施例】
次に、図3を用いて本発明の実施例を説明する。
【0028】
復水入口配管123より導入された復水は復水脱塩塔により浄化され復水出口配管124、樹脂ストレーナ125を経由し下流側に供給される。復水脱塩塔120に充填されている上層のイオン交樹脂121は陽イオン交換樹脂からなり、下層のイオン交換樹脂122は上層より比重が大きく、かつ、比重の均等な陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを均一に混合したもので構成されている。上層のイオン交換樹脂121は主要な陽イオン不純物を捕獲し、下層のイオン交換樹脂122は微量の陰イオン不純物および上層から一部リークしてくる陽イオン不純物を除去する。 復水脱塩塔120の不純物除去能力が低下した場合には、予備の脱塩塔を採水状態とした後脱塩塔を採水から切り離して脱塩操作を行う。
【0029】
脱塩操作をする場合には、まず、脱塩塔120よりイオン交換樹脂121、122が樹脂取出配管126を経由して樹脂貯槽128へ移送される。
【0030】
移送されたイオン交換樹脂121、122は所内空気配管138より導かれた所内空気によるバブリング作用をうけ不溶解性不純物が剥離、除去される。
【0031】
そして、不溶解性不純物の除去されたイオン交換樹脂は補給水配管139を通じて樹脂貯槽128下部より注水される補給水により逆洗展開され比重の均等な陽及び陰イオン交換樹脂及びこれより比重の小さい陽イオン交換樹脂の、両者の比重の違いを利用して下層に比重のほぼ等しい陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂、上層にこれより比重の小さい陽イオン交換樹脂に分離される。上層の陽イオン交換樹脂は陽イオン交換樹脂抜出配管130を通じ陽イオン樹脂再生塔129へ移送される。
【0032】
陽イオン交換樹脂が陽イオン樹脂再生塔129に移送されると、陽イオン樹脂再生塔129には再生薬剤として酸通薬配管131を通じて酸が通薬され、陽イオン交換樹脂の再生が行われる。再生された陽イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂返送配管133を通じ樹脂貯槽128へ移送される。
【0033】
そして、所内空気及び補給水による混合、洗浄が行われた後、逆洗展開され、下層に比重のほぼ等しい陽及び陰イオン交換樹脂、上層にこれより比重の小さい陽イオン交換樹脂となるよう分離される。しかる後、樹脂戻し配管134を通じ脱塩塔120へ返送され予備脱塩塔として待機状態となる。
【0034】
再生時に発生する廃液は廃液移送配管135を通りドレンストレーナ136を経由し廃棄物処理系137へ移送し処理される。
【0035】
また、所内空気配管138より空気ではなく、窒素等の不活性ガスを逆洗時に使用することにより樹脂の酸化劣化が可能となり樹脂の長期使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の作用を模式的に示す図
【図2】本発明の一実施例の効果を示すグラフ。
【図3】本発明の一実施例の系統図。
【図4】従来の復水脱塩装置の系統図。
【図5】従来の復水脱塩装置の再生装置を示す系統図。
【符号の説明】
1………原子炉圧力容器、2………主蒸気管、3………タービン、4………復水器、5………低圧復水ポンプ、6………空気抽出器、7………グランド蒸気復水器、8………復水ろ過装置、9………復水脱塩装置、10………高圧復水ポンプ、11………低圧給水加熱器、12………給水ポンプ、13………高圧給水加熱器、20………復水脱塩塔、21………イオン交換樹脂層、23………復水入口配管、24………復水出口配管、25………樹脂ストレーナ、26………樹脂取出配管、27………再生系、28………陽イオン交換樹脂再生塔、29………陰イオン交換樹脂再生塔、30………陰イオン交換樹脂抜出配管、31………酸通薬配管、32………アルカリ通薬配管、33………陰イオン交換樹脂返送配管、34………樹脂戻し配管、35………廃棄物処理系、36………ドレンストレーナ、37………放射性廃液処理装置、38………所内空気配管、39………補給水配管、120………復水脱塩塔、121………陽イオン交換樹脂層、122………陽+陰イオン交換樹脂層、123………復水入口配管、124………復水出口配管、125………樹脂ストレーナ、126………樹脂取出配管、127………再生系、128………樹脂貯槽、129………陽イオン交換樹脂再生塔、130………陽イオン交換樹脂抜出配管、131………酸通薬配管、133………陽イオン交換樹脂返送配管、134………樹脂戻し配管、135………廃液移送配管、136………ドレンストレーナ、137………廃棄物処理系、138………所内空気配管、139………補給水配管
Claims (4)
- 復水脱塩塔の上層に粒状の第1の陽イオン交換樹脂が、その下層に前記第1の陽イオン交換樹脂より比重が大きく、かつ、それぞれ比重がほぼ等しい粒状の第2の陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が、それぞれ充填されてなることを特徴とする復水脱塩装置。
- 粒状のイオン交換樹脂の移送、分離、混合ならびに再生機能をもつ再生装置を備えたことを特徴とする請求項1記載の復水脱塩装置。
- 粒状のイオン交換樹脂の移送、分離、混合ならびに再生に使用する水および気体として、脱気水および不活性ガスを使用することを特徴とする請求項1又は2記載の復水脱塩装置。
- 再生装置は、比重の小さい粒状の陽イオン樹脂のみを分離して化学再生を行う機構を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の復水脱塩装置。
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