JPH0422489A - 発電プラントの水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はたとえば火力、原子力などの発電プラントから
流出する被処理液イオン交換樹脂を使用して該被処理液
中のシリカを除去するために好適な発電プラントの水処
理方法に関する。

（従来の技術） たとえば原子力発電プラントにおいてはイオン交換樹脂
を充填した水処理装置で被処理液中の不純物を除去して
いる。この水処理装置は核プラントに有害となるイオン
をイオン交換樹脂で除去するものである。

従来の水処理装置におけるイオン交換樹脂の多くは陽イ
オン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を混合して使用してい
る。通常、発電プラントに有害となるイオンはこれらの
イオン交換樹脂により十分除去される。

しかしながら、イオン交換樹脂中に被処理液を通水して
いると他のイオンを除去するには十分な除去能力つまり
、イオン交換容量が残っているにもかかわらず、シリカ
についてはイオン交換容量が小さいため、除去されない
で処理液とともに流出している。

このことはイオン交換樹脂で処理された処理液は他のイ
オンが除去されて非常に低い不純物濃度になっているに
もかかわらず、シリカを多く含んでいる結果となってい
る。

（発明が解決しようとする課題） 従来、イオン交換樹脂で処理された処理液中のシリカを
十分に低い濃度に保持するために、薬品で再生できるイ
オン交換樹脂を使用して頬繁に再生するか、または再生
できないイオン交換樹脂を使用した場合には逆洗するた
びごとに廃棄し新しいイオン交換樹脂を充填することに
なっている。

しかしながら、シリカ以外の他のイオンを除去するのた
めには無駄な薬品を使用することになり、その薬品の作
用による廃棄物またはイオン交換樹脂の廃棄物の量が多
（発生するとともに、これらの廃棄物の処理方法が問題
となる課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、イ
オン交換樹脂に捕獲されるシリカの捕獲特性を利用し、
イオン交換樹脂を有効に活用して処理液中に含まれるシ
リカとともに他のイオンをも十分に除去でき、もって廃
棄物処理量を低減することができる発電プラントの水処
理装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は発電プラントから流出するシリカを含んだ被処
理液を通流させるための入口弁および出口弁を有する通
常時通水ラインがそれぞれ設けられ、前記入口弁の下流
側から分岐して温水ラインが、前記出目弁の上流側から
分岐して温水ラインが設けられたイオン交換樹脂塔内の
イオン交換樹脂で前記被処理液中のシリカを除去する水
処理方法において、前記入口弁および出口弁を開き、前
記温水入口ラインおよび温水出口ラインを閉じた通常時
通水状態で前記被処理液を前記通常時通水ライン入口か
ら前記イオン交換樹脂層内を通流して通常時通水処理し
たのち、前記入口弁および出口弁を閉じ、前記温水ライ
ンおよび温水出口ラインを開いた高温通水状態に切替え
て前記入口ラインから前記通常時通水処理より温度が高
温度の温水を流して前記イオン交換樹脂層内を通流し前
記出口ラインから流出させることを特徴とする。

また、通常時通水温度を４５℃以下、高温水温度５０℃
以上とすることを特徴とし、さらに高温水入口ラインに
加熱器を設けてイオン交換樹脂塔の入口温度を制御する
ことを特徴とする。

（作　用） 本発明方法ではイオン交換樹脂の温度差によるシリカの
捕獲特性の変化を利用している。第１図はイオン交換樹
脂におけるシリカの捕獲量と温度との関係を示している
。

すなわち、第１図から明らかなようにイオン交換樹脂の
シリカの捕獲容量と処理温度との関係はたとえば３０℃
の処理温度では６０”Ｃの処理温度に対してシリカの捕
獲容量は５倍近くになる。したがって、３０℃で処理し
て捕獲したイオン交換樹脂をつぎに６０℃の処理液中に
入れると４１５のシリカは放出される。この手段によっ
て薬品を使用しないでシリカを除去し、イオン交換樹脂
を再使用することができる。

（実施例） 第２図から第５図を参照しながら本発明に係る発電プラ
ントの水処理方法の各実施例を説明するが、その前に第
６図によって本発明で使用するイオン交換樹脂塔の一例
を説明する。

第６図において、符号２７は塔本体を示しており、この
塔本体２７内にはイオン交換樹脂層２８が充填されてい
る。塔本体２７の下端には通常時通水ライン２９が通水
人口弁３０を介して接続されており、一方塔本体２７の
上端には通水出口ライン３２が通水出目弁３２を介して
接続されている。通水入口ライン２９の入口弁３０の出
口側から分岐して温水入口ライン３３が温水人口弁３４
を介して接続されており、通水出口ライン３１の出口弁
の入口側から分岐して温水出口ライン３５が温水出口弁
３６を介して接続されている。通水ライン２９．３１は
常温でイオンをイオン交換樹脂層２８に捕獲させ、温水
ライン３３．３５はシリカを高温で除去するために使用
する。

次に上記構成に示したような典型的なイオン交換樹脂塔
を組込んだ発電プラントの水処理方法の第１および第２
の実施例を説明する。

第１の実施例では沸騰水型発電設備の原子炉冷却材浄化
系で使用するイオン交換樹脂装置の例について述べる。

　ここで使用するイオン交換樹脂の多くは粉末にしたイ
オン交換樹脂を使用し、薬品による再生は行わず使用後
逆流により廃棄する。

第２図によって第１の実施例を説明する。

原子炉から流出した炉水つまり、被処理液は再生熱交換
器２および非再生熱交換器３で冷却されポンプ４を通し
人口弁５Ａ、、５Ｂからろ過脱塩装置ｉ！６Ａ、６Ｂに
導かれる。ろ過脱塩装置６Ａ１６Ｂにはイオン交換樹脂
層２８が充填されており、炉水中の不純物を捕獲する。

処理された炉水は出口弁７Ａ、７Ｂを通り出口ライン８
から最後に原子炉１に戻される。

この場合、原子炉１内でのシリカ濃度は第３図に示した
ように鋸歯状の波形の変化となる。シリカ濃度が低下す
るのはイオン交換樹脂層２８を逆流し、新しいイオン交
換樹脂を充填した場合である。

そこで、上記逆流と同じ処理時間またはそれよりも速く
ろ過脱塩装ｒｉ１６Ａ、６Ｂの入口弁５Ａ。

５Ｂのどちらかを閉とする。

本実施例では入口弁５Ａを例にとる。同様に出口弁７Ａ
を閉とする。この場合、出目弁７Ａを徐々に閉とするこ
とによりろ過脱塩装置６Ａからの樹脂の剥離を防止する
とともに保持ポンプ４による流れを作っておく。次に高
温水人口弁９Ａと高温水出口弁＋ＯＡを徐々に開とし処
理水よりも高温な高温水をろ過脱塩装置内に通水し、廃
液を高温水出口弁１０Ａを通して排出する。これにより
第１図に示した如く温度差分のシリカが排出される。

その後高温水人口弁９Ａおよび高温水出口弁１０Ａを徐
々に閉とし、入口弁５Ａと出口弁７Ａを徐々に開として
元の通水状態に戻る。これを他のイオンの捕獲が十分に
なるまでの期間実施することにより効率的なシリカの除
去が可能となる。

次に第２の実施例として第４図および第５図を参照しな
がら沸騰水型原子力設備の復水脱塩装置で使用するイオ
ン交換樹脂装置について説明する。

ここで使用しているイオン交換樹脂は粒状であり陽イオ
ン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を混合したものである。

第４図において、原子炉１で発生させた蒸気は主蒸気ラ
イン１２を通りタービン１３を回転させ復水となって復
水器１４に流入する。流入した復水は低圧復水ポンプ１
５を通り復水浄化系１６で不純物が除去され、高圧復水
ポンプ１７から給水加熱器１８を通り給水ポンプ１９に
よって原子炉１に戻る一次系のサイクルを形成している
。復水浄化系１６は不純物除去の働きをする。復水浄化
系１６は発電所によりその構成が異なっており、前置フ
ィルターと脱塩装置を設置したもの、脱塩装置だけのも
の、ろ過脱塩装置だけのものなどがある。

復水器の冷却水に海水を使用するプラントでは脱塩装置
が使用されるのが普通である。ろ過脱塩装置の場合、装
置の数は異なるが原子炉冷却材浄化系の実施例と同様で
ある。

粒状のイオン交換樹脂を使用する復水脱塩装置では第５
図に示すように脱塩器を数基並列に配置して処理する。

第５図から低圧復水ポンプを流出した復水は復水脱塩装
置入口配管２０を通り人口弁２１Ａ、２］Ｂ・・・２１
Ｙ、２１Ｚから復水脱塩器２２Ａ１２２Ｂ、２２Ｙ、２
２Ｚに入り不純物を除去する。その後、出口弁２３Ａ、
　２３Ｂ・・・２３Ｙ、　２３Ｚから出口配管１４を通
り、最後に原子炉内に流入する。

復水脱塩装置の出口シリカ濃度を低くするためには処理
する脱塩器（この実施例で２２Ａとする）の入口弁２１
Ａと出口弁２３Ａを閉とする。次に高温水人口弁２５Ａ
と高温水出口弁２５Ａを開とし、高温水を流入させる。

第１図に示したように処理水と高温水の温度差によりシ
リカはイオン交換樹脂から脱離し、除去される。

本実施例により次の効果がある。

原子炉冷却材浄化系の場合、シリカを除去するだめの逆
洗頻度は約１週間であるのに対し、他のイオンの容量だ
けで約２５日〜３０日である。すなわち約３倍のイオン
交換頻度が少なくまた廃棄物量も減少する。

復水脱塩装置の場合、最近前置ろ過装置を設置したプラ
ントが増加したことからイオンのリークが減少すること
により化学薬品による再生が不要となり、また再生装置
を必要としないだけでなく薬品の廃棄物も不要となるな
どの効果がある。

上記各実施例ではイオン交換樹脂を使用する装置の代表
として、粉末イオン交換樹脂によるろ過脱塩装置および
粒状イオン交換樹脂による復水脱塩装置の例で説明した
が、イオン交換樹脂を使用する装置にはすべて適用でき
るものである。

また高温水をつくる方法としては種々の方法が考えられ
、とくに限定するものではない。

すなわち、原子炉冷却材浄化系では第２図より上流の非
再生熱交換器３の冷却水流量を制御することにより高温
水および被処理液の温度調整が可能である。たとえば、
処理中は被処理液温度を低めに調整し、高温水を流す場
合には冷却水量を減少させて水温を上昇させる表ともに
、入口弁５Ａおよび５Ｂを開の状態とし、出目弁７Ａお
よび７Ｂを閉または中間開度とし、高温水出口弁１０Ａ
およびＩＯＢの開により被処理液を一部廃棄することに
よってシリカの除去が可能となる。この場合、高温水入
口ライン１１および高温水人口弁９Ａ１９Ｂは不要であ
る。

また、復水脱塩装置では高温水として第５図より下流の
給水加熱器で加熱し、適切な温度にある水を使用するこ
とも可能である。さらに、高温水を低温水と混合するこ
とも可能である。

なお、復水脱塩装置では従来から再循環ラインが存在し
ているので、このラインを利用することにより高温ライ
ンを形成することが可能である。

たとえば再循環ライン入口に加熱器を設置するがまたは
高温水を流入させこのラインを利用して脱塩器内のシリ
カを除去し、再循環ラインの出口ラインを分岐して廃棄
物ラインとすることもできる。

［発明の効果コ 本発明によればイオン交換樹脂を有効に利用して水中に
含まれているシリカはもとより他のイオンを効率よく除
去すことができるとともに廃棄物量を減少させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の原理を説明するためのイオン交換
樹脂中のシリカの吸着量と温度との関係を示す特性図、
第２図は本発明の第１の実施例を説明するための原子カ
プラントを示す配管系統図、第３図は第２図におけるプ
ラントを使用した炉水中のシリカの濃度と時間との関係
を示す波形図、第４図および第５図は本発明の第２の実
施例をそれぞれ説明するための配管系統図、第６図は本
発明で使用するイオン交換樹脂塔を示す概略図である。 １・・・原子炉、　　２・・・再生熱交換器、　　３・
・・非再生熱交換器、　　４・・・ポンプ、　　　５Ａ
・５Ｂ・・・入口弁。 ６Ａ・６Ｂ・・・ろ過脱塩装置、　　　７Ａ・７Ｂ・・
・出口ライン、　　　９Ａ・９Ｂ・・・高温水人口弁、
　　１０Ａ・１０Ｂ・・・高温水出口弁、　　　Ｉ＋・
・・高温水入口ライン。 １２・・・主蒸気ライン、１３・・・タービン。 １４・・・復水器、１５・・・低圧復水ポンプ、１６・
・・復水浄化系、１７・・・高圧復水ポンプ、１８・・
・給水加熱器。 １９・・・給水ポンプ、２０・・・入口配管、２１・・
・入口弁。 ２２・・・復水脱塩装置、２３・・・出口弁、２４・・
・出口配管、２５・・・高温水人口弁、２６・・・高温
水出口弁。 ２７・・・塔本体　２８・・・イオン交換樹脂層　２９
・・・通水入口ライン、　　３０・・・通水人口弁、　
　３１・・・通水出口ライン、３２・・・通水出口弁、
３３・・・温水入口ライン。 ３４・・・温水人口弁、３５・・・温水出口ライン、３
６・・・温水出口弁。 （８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ばか　
１名） 声１ｇ−ｒｃ＋ 箒 図 第 菌 哨冒荀 茅 深 箒 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発電プラントから流出するシリカを含んだ被処理液を通
   流させるための入口弁および出口弁を有する通常時通水
   ラインが設けられ、前記入口弁の下流側から分岐して温
   水入口ラインが、前記出口弁の上流側から分岐して温水
   出口ラインがそれぞれ設けられたイオン交換樹脂塔内の
   イオン交換樹脂で前記被処理液中のシリカを除去する水
   処理方法において、前記入口弁および出口弁を開き、前
   記温水入口ラインおよび温水出口ラインを閉じた通常時
   通水状態で前記被処理液を前記通常時通水ライン入口か
   ら前記イオン交換樹脂層内を通流して通常時通水処理し
   たのち、前記入口弁および出口弁を閉じ、前記温水入口
   ラインおよび温水出口ラインを開いた高温水通水状態に
   切替えて前記入口ラインから前記通常時通水処理より高
   温度の温水を流して前記イオン交換樹脂層内を通流し前
   記出口ラインから流出させることを特徴とする発電プラ
   ントの水処理方法。