JPS5895580A

JPS5895580A - 水処理方法

Info

Publication number: JPS5895580A
Application number: JP19285181A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Ebara; 江原　勝也; Kazuyuki Ito; 和行伊藤; Shigeoki Nishimura; 西村　成興; Sankichi Takahashi; 燦吉高橋; Shoji Kubota; 昌治久保田; Kazuhiko Akamine; 和彦赤嶺; Shinji Mitani; 三谷　信次
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-12-02
Filing date: 1981-12-02
Publication date: 1983-06-07

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】本発明は、火力発電又は原子力発電プラントの冷却水中
の腐食生成物を高勾配電磁フィルタにより除去する水処
理方法に関する。

火力発電所のボイラ又は原子力発電所の原子炉において
発生した蒸気は、発電タービンを作動させた後、復水器
において復水され、給水加熱器により加熱され、再びボ
イラ又は原子炉に送られて蒸気となって発電タービンを
作動する。このように、火力発電所又は原子力発電所に
おける作動流体は、閉す”イクルとなっているため、復
水中に微小に存在する作動流体系路の構造物において生
じだ鉄酸化物を主成分とする腐食生成物（以Ｆクラッド
と称す）が、ボイラ又は原子炉においてしたいに濃縮す
る。そのため、火力発電所のボイラの加熱管壁面にクラ
ッドが付着し、熱交換性能が悪化する。まだ、原子力発
電所においては、燃料棒にクラッドが付着し、燃料棒か
らの中性Ｙ−熱照射よってクラッドが放射化し、原子カ
ブランＩ・の放射能レベルを増大させる等の悪影響をも
たらす１、そこで、火力発電及び原子力発電プラントに
おいては、クラッドがボイラ又は原子炉に流入するのを
極力少なくするため、復水中のクラッドを除去する装置
を設けている。この装置は、通常粒状のイオン交換樹脂
を用いた脱塩器といわれるもので、復水器と給水加熱器
との間に設けている。

しかし、復水中のクラッドは、通常その粒径が・数ミク
ロン以下であり、しかも濃度が２０〜４０ｐｐｂと低濃
度であるため、脱塩器におけるクラッドの除去率は７０
〜９０％しか得られず、脱塩”器下流側の復水中に数ｐ
ｐｂ以上のクラッドが含まれ、ボイラ又は原子炉に流入
する。

一方、近年ボイラ又は原子炉への給水（糧水）中のクラ
ッド濃度は、１ｐｐｂ以下を目標にしており、特に、原
子炉においては放射能レベルの低下の必要から″その要
請が強い。従って、従来の脱塩器のみによっては復水中
のクラッド濃度を１ｐｐｂ以下にすることが困難である
ため、脱塩器の前に何らかのクラッド除去装置を設け、
２段処理によりクラッド濃度をＩｐｐｂ以下にすること
が考えられている。

このクラッド除去装置の１つとして第１図に示す高勾配
電磁フィルタ（以下ＨＧ　Ｍ　Ｓと称す）の使用が計画
されている。ＨＧＭＳＩＯは、本体１２の外周部に設け
られた磁石部１４と、本体１２内に収納された磁性フィ
ルタ部１６とから構成されている。この、磁石部１４は
、通常電磁コイルが用いられている。また、フィルタ部
１６は曲率半径が極めて小さな磁性媒体が用いられ、復
水中のクラッドを除去する場合には、直径５０〜１００
μｍの磁性細線、例えば、ステルススチールウールが用
いられる。そして、００Ｍ８１０は、磁石部１４におい
て２〜１０キロガウスの磁場が印加され、第１図の矢印
に示すように丁方から流入する復水中のクラッドを、磁
化したフィルタ部１２が吸着除去するようになっている
。

ところが、ＨＧＭＳｌｏは、上記のようにクラッドを除
去することができても、理論上脱塩器のようにイオンを
除去できないだめ、フィルタ部１２からイオン溶出する
という問題を生ずる。即ち、ＨＧＭＳｌｏのフィルタ部
１２における細線の充填率（フィルタ部容積に占める細
線の実容積の割合）は、通常５〜１０％である。従って
、フィルタ部１２には、５０〜２００μｍηの細線が極
めて稠密に充填されていることになり、細線の全表面積
が相当に大きな値となって、細線から復水中に溶出する
イオンの増大を無視することができない。この復水中に
溶出するイオンの量は、１１０ＭＷｅの原子力発電所の
復水処理にｌｌ０Ｍ５を用いた場合を相定して計算する
と、細線の直径を５０μｍ１細線の腐食速度を１ｍｇ／
Ｉｄｍ２−月と［７て、およそ０．５ｐｐｂ−となる。

そのため、ＨＧＭＳ　１０を脱塩器の前にクラッド除去
装置として使用するときは、脱塩器の負荷を著しく上昇
させる。また、前述した如く原子炉への給水中の鉄分濃
度を１ｐｐｂ以下とするには、ＨＧ　Ｍ　Ｓにおいて０
．５　ｆ）　ｐｂのイオン溶出が生じることは大きな問
題である。従って、ＨＧＭＳを使用する場合には、フィ
ルタ部１６に腐食の少ない磁性材料を用いる必要がある
ばかりでなく、フィルタに使用する細線の効果的な腐食
防止対策をする必要がある。

なお、原子力発電プラントの給水加熱部における配管材
料の腐食防止をするために、例えば、Ｕ、８．ＰＡＴ、
３６６３７２５に示されているように、脱塩器の下流側
において復水中に酸素を注入し、復水中の溶存酸素濃度
を適当濃度とする方法が知られている。これは、高温水
中の酸素溶存濃度が２０〜１０００ｐｐ　ｂの範囲にあ
ると、炭素鋼の腐食速度が著しくイ氏乍するという実験
事実に基づいている。第２図に示したのは、１００Ｃに
おける水中の溶存酸素濃度と炭素鋼の腐食速度□との関
係、　を示している。図から明らかな如く水中の溶存酸
素濃度が２０ｐｐｂ以下のときの腐食速度は、溶存酸素
濃度が２０〜１０００１）　ｐｂのときの腐食速度の１
０倍以上となっている。これは、水中の酸素溶存濃度が
２０〜１０００　ｐｐｂの範囲内において最も効果的に
酸化被膜を鋼の表面に形成するためである。

そこで、発電プラントの給水（復水）のように溶存酸素
濃度が数ｐｐｂと低い場合５には、配管材料の腐食が激
しいため、給水中に適当量の酸素を注入し溶存酸素濃度
を上昇させ、配管材料表面に酸化被膜を形成させて配管
材料の腐食を防止している。そして、上記水中の溶存酸
素濃度に基づく炭素鋼表面における酸化被膜は、高温状
態においてのみ形成され、温度の低い状態では形成され
ないとされていた。そのため、温度が４０１ｒ以下と低
い復水中への酸素の注入は効果がないものとされ、脱塩
器の下流側において酸素を注入し、給水加熱部における
配管材料の腐食防止を図っていた。

しかし、発明者らは、復水のように温度が４０Ｃ以下と
低い場合においても、溶存酸素濃度をコントロールした
状態を長時間保つことにより、腐食を防止できることを
見い出した。その実験結果を第３図に示す。第３図は、
温度３５Ｃにおける水中の溶存酸素５濃度と炭素鋼の腐
食速度との関係を示したもので、溶存酸素濃度が３０ｐ
Ｉ）ｂ以上になると明らかに腐食速度が著しく低下する
。

本発明は、上記新事実を見い出したことに基づきなされ
たもので、ＨＧＭＳの腐食を防止することができる水処
理方法を提供することを目的とする。

本発明は、高勾配電磁フィルタを通る腐食生成物を含む
水の中に酸素又は過酸化水素を注入し、水中の溶存酸素
濃度を３０〜ｔｏｏｏｐｐｂとすることに、より、高勾
配電磁フィルタの腐食を防止することができるように構
成したものである。

以下本発明に係る水処理方法の好ましい実施例を添付図
面に従って詳説する。

第４図は、本発明に係る水処理方法の一実施例を示す系
統図である。第４図において図示し雇い管路を介してタ
ービン１８に連結した復水器２０は、復水送水管２２が
配管され、復水ポンプ２４を介してＨＧＭＳ　１０に連
通している。そして、復水ポンプ２４とＨＧＭＳＩＯと
の間の送水管２２には、注入口２６が形成され、ｔｌＧ
Ｍｓｌｏの上流側、即ち、ＨＧＭＳＩＯの入口側におい
て酸素又は過酸化水素を復水中に注入できるようになっ
ている。　　　− また、ＨＧＭＳＩＯの出口側には、脱塩器２８の入口側
に達している接続管３０が設けられている。そして、脱
塩器２８の出口側には、給水管３２の一端が配管されて
おシ、この給水管３２は、給水ポンプ３４．複数の給水
加熱器３６．３８を介して末端が原子炉４０に接続され
ている。

なお、原子炉４０には、原子炉４０において発生した蒸
気をタービン１８に導く蒸気用配管４２が取り付けられ
ている。

上記の如く構成された実施例の作用は、次の通シである
。

原子炉４０において発生した蒸気は、蒸気用配管４２に
よって複数のタービン１８に導かれ作動させた後復水器
２０に導かれる。復水器２０に入った蒸気は、冷却され
て凝縮し、復水となって復水ポンプ２４によって吸引さ
れ、昇圧されて）ＩＧＭＳＩＯに送られる。この際、復
水には送水−管２２に形成された注入口２６より酸素又
は過酸化水素が注入され、復水中の溶存酸素濃度は３０
〜１ｏｏｏｐｐｂの値に制御される。このため、ＨＧＭ
ＳＩＯに入った復水け、第１図に示しだフィルタ部１６
に充填されている磁性細線の表面に酸化被膜を形成し、
磁性細線の腐食を押える。従って、磁性細線の腐食速度
は、第３図に示されるように通常の復水中における腐食
速度の１１５〜１／１０となシ、磁性細線から溶出する
イオン量を大幅に低下することができる。

そして、磁性細線は、ＨＧＭＳ　１０の磁石部１４によ
り印加された磁場のもとに磁化し、復水中のクラッドを
吸着除去する。クラッドを除去された復水は、脱塩器２
８に流入しイオンとクラッドとが除去された後、給水ポ
ンプ３４によってさらに加圧されて複数の給水加熱器３
６．３８において段階的に上昇された後、原子炉４０に
供給される。このようにして原子炉４０に給水される復
水は、再び原子炉４０において蒸発し、上記過程が繰り
返される。

このようにしてＨＧＭＳ　１０の磁性細線の腐食が防止
されることによシ、ＨＧＭＳ　１０の寿命を延ばすこと
ができるばかりでなく、磁性細線からのイオンの溶出を
低減できることにより、脱塩器２８の負荷を減少させ、
復水中のクラッド、イオンの低下を容易にすることがで
きる。

第５図は、復水のクラッドを除去する系統と原子炉への
給水系統とが分離されている、いわゆるサイドストリー
ム方式における実施例を示したものである。第５図にお
いて復水器４４の内部は、タービン１８を作動させた蒸
気が凝縮して復水となる復水室４６と、クラッドを除去
しだ復水を原子炉４０への給水として貯える供水室４８
とに分割されている。この復水器４４の復水室４６には
、送水管５０−が配管されていて復水ポンプ２４によつ
て復水をＨＧＭＳＩＯ，脱塩器２８を介して復水器４４
の給水室４８に送るようになっている。

そして、給水室４８の給水は、給水室４８に接続された
給水管５２によって原子炉４０に供給されるようになっ
ている。なお、本実施例においては、酸素又は過酸化水
素の注入がＨＧＭＳ　１０の入口側の注入口２６からば
かりでなく、給水ポンプ３４の出口側の注入口５４から
も行なわれる。これは、注入口２６において注入された
酸素又は過酸化水素によシ溶存濃度が高められた復水中
の酸素は、復水が再び復水器４４に入った際に脱気され
るだめである。従って、給水加熱器３６．３８の部分に
おける配管材料の腐食を防止するためには、給水加熱器
３６の入口側の注入口５４から酸素又は過酸化水素を供
給する必要がある。

第６図は、給水加熱器のドレン系統にＨＧＭＳを使用し
た場合の実施例を示す系統図である。給水加熱器３６．
３８の熱源は、第６図に示すように支管５６によって導
かれた原子炉４０からの蒸気である。そして、蒸気は、
給水加熱器３６゜３８に熱を与え凝縮しドレン管５８に
導かれ、ドレンポンプ６０によって復水器２０に送られ
る。

そこで、ドレン管５８において生ずるクラッドを除去す
るため、ＨＧＭＳｌｏをドレンポンプ６０と復水器２０
との間のドレン管５８に設けている。

また、ＨＧＭＳ　１０の入口側には、注入口６２を形成
し、ドレン中に酸素又は過酸化水素を注入してＨＧＭＳ
　１０の腐食を防止できるようにしたものである。

以上説明したように本発明によれば、）ＩＧＭＳ（高勾
配電磁フィルタ）を通る水中に酸素又は過酸化水素を注
入し、水中の溶存酸素濃度を３０〜１０００ｐｐｂにす
ることによシ、ＨＧＭＳの腐食を防止することができる
。なお、復水器２０から原子炉４０に至る給水系統は、
第１図−と同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＨＧＭＳの構造を示す図面、第２図は１００Ｃ
における水中の溶存酸素濃度と炭素鋼の腐食速度との関
係を示す図、第３図は３５ｒにおける水中の溶存酸素濃
度と炭素鋼の腐食速度との関係を示す図、第４図は本発
明に係る水処理方法の一実施例の系統図、第５図はサイ
トス）　ＩＪ−ム方式における本発明に係る水処理方法
の実施例の系統図、第６図はドレン系における本発明に
係る水処理方法の実施例の系統図である。１０・・・ＨＧＭＳ、２０・・・復水器、２６，５４゜
６２・・・注入口、２８・・・脱塩器、３６．３８・・
・給水箭２（２）溶す酸ｔＪＩ！、　（Ｐβｂ）第１頁の続き０発　明　者　三谷信次東京都千代田区丸の内−丁目５番１号株式会社日立製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

１、水を高勾配電磁フィルタに通して水中の腐食生成物
を除去する水処理方法において、前記高勾配電磁フィル
タを通る前記水中に酸素又は過酸化水素を注入し、前記
水中の溶存酸素濃度を３０〜１０００ｐ　ｐ　ｂとする
ことを特徴とする水処理方法。