TW201307211A - 離子交換裝置 - Google Patents

Abstract

本發明所欲解決的課題，為將壓力損失抑制於較低的程度，使藉由離子交換體所處理的水平順的排出裝置外。為何了解決上述課題，本發明之離子交換裝置1包含：外側容器3，其具有內部空間2；以及離子交換體保持部4，其將內部空間2的至少一部分劃分為上側空間2a與下側空間2b，並且可保持填充於上側空間2a的離子交換體。離子交換體保持部4的頂面的至少一部分，至少以1個篩網所構成，該篩網在保持離子交換體的同時，具有使藉由離子交換體所處理的水往下側空間2b流通的流路。

Description

離子交換裝置

本發明係關於一種離子交換裝置，特別是關於一種火力發電廠或是核能發電廠的冷凝水處理系統中所設置的去礦質塔或是再生塔的構造。

在火力發電廠與核能發電廠當中，使用水蒸氣產生器等將給水化為蒸氣，藉由以蒸氣驅動渦輪機來進行發電。驅動渦輪機所使用的蒸氣，以冷凝器凝結後，在冷凝水處理系統中進行冷凝水處理，再次作為給水並供給至水蒸氣產生器等。在火力發電廠與核能發電廠中的冷凝水處理系統，以可大量進行冷凝水處理為前提，要求去除在冷凝水中的溶解性雜質(離子性雜質)，穩定的確保在發電設備中必要的水質。離子性雜質，在平常的運轉之外，亦會發生在冷凝器當中作為冷卻水使用的海水或湖水等，因為不慎洩漏而流入冷凝水系統的情況。

一般而言，冷凝水處理系統，具有去除在冷凝水中的離子性雜質的去礦質塔。在圖1A~1C當中，表示習知的一般使用的去礦質塔的範例。圖1A為表示在加壓水型核能發電廠以及火力發電廠中，一般使用的去礦質塔101a的剖面圖，其一例亦公開揭示於專利文獻1當中。圖1B為表示在沸騰水型核能發電廠中一般使用的去礦質塔101b的剖面圖。該等的去礦質塔，通常，具備填充陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂的混床式的樹脂填充層121a、121b。

圖1A所示的去礦質塔101a中，離子交換樹脂填充於去礦質塔101a的下部空間。在去礦質塔101a的上部當中，連接冷凝水入口配管111a，也就是進行脫鹽處理前的冷凝水的入口配管。在 離子交換樹脂的樹脂填充層121a中，設置冷凝水的集水管123，也就是進行脫鹽處理後的冷凝水的集水管。集水管123亦被過濾布所覆蓋。集水管123連接於出口配管115a，出口配管115a貫通去礦質塔101a的底部，往去礦質塔101a的外側延伸。

圖1B所示的去礦質塔101b，在去礦質塔101b的下部空間中，設置離子交換樹脂的保持板104，離子交換樹脂填充於保持板104的上方。保持板104的下方空間，並未填充離子交換樹脂，而是成為進行脫鹽處理後的冷凝水的集水空間。在下方空間當中，連接貫通去礦質塔101b的底部並且延伸出去礦質塔101b的外側的出口配管115b。圖1C為表示圖1B的A部的擴大圖，在保持板104上設置多數的開口104a，在各開口104a上設置帽狀的過濾器135。過濾器135，如專利文獻2、3中所公開揭示，在軸135a的周圍以圓周狀配置過濾器構件135b，藉由圖中未顯示的螺帽，與固定工具135c一同固定於保持板104之上。保持構件104可為平面狀，亦可為如圖1B的虛線所示，為了降低彎曲應力，往下側形成彎曲的凹狀。

[習知技術文獻] [專利文獻]

【專利文獻1】日本特開平10-351297號公報

【專利文獻2】日本特開平9-24215號公報

【專利文獻3】日本特開平7-2414069號公報

【專利文獻4】國際公開第2010/16410號冊子

像這樣的離子交換裝置，欲將藉由離子交換體所處理的水平順的往裝置外排出是有困難的。圖1A所示的去礦質塔，水通過集水管123並且流動，圖1B所示的去礦質塔，水從過濾器135的側 面通過過濾器135並且流動。也就是，因為被處理的水的流路面積容易被限制，其壓力損失有變高的傾向。

鑒於上述的課題，本發明的目的在於提供一種低壓力損失，可將藉由離子交換體所處理的水平順的往裝置外排出的離子交換裝置。

關於本發明之一實施態樣的離子交換裝置，包含具有內部空間的外側容器；以及將內部空間的至少一部分劃分為上側空間與下側空間，並且可保持被填充於上側空間當中的離子交換體的離子交換體保持部。離子交換體保持部的頂面的至少一部分，至少以1個篩網所構成，該篩網在保持離子交換體的同時，具備使藉由離子交換體所處理的水往下側空間流通的流路。

離子交換體保持部的頂面的至少一部分，因為由具備使被處理的水往下側空間流通的流路的至少1個篩網所構成，故容易確保流路面積，可將壓力損失抑制於較低的程度。

像這樣，根據本發明，提供一種離子交換裝置，其壓力損失較低，可使藉由離子交換體所處理的水平順的排出裝置外。

本發明之離子交換裝置，典型而言，可作為使用在發電設備的冷凝水處理上的去礦質塔(去礦質裝置)來使用。本發明之離子交換裝置，亦可作為使發電設備的冷凝水的處理所使用的離子交換體再生的再生塔(再生裝置)來使用，另外，亦可適用於保持離子交換體的所有的容器，以及從此容器運送離子交換體的所 有的容器。以下，以作為去礦質塔使用的離子交換裝置的實施樣態為中心進行說明。

圖2，係表示本發明的第1實施樣態的去礦質塔的剖面圖。去礦質塔1，具有具備內部空間2的外側容器3。去礦質塔1，又具有將內部空間2劃分為上側空間2a與下側空間2b的離子交換體保持部4。離子交換體保持部4，可以平滑面狀展開的頂面4a保持填充於上側空間2a中的離子交換體。圖2的離子交換體填充層21，表示填充離子交換體的空間。

離子交換體，可考量冷凝水的水質以進行選擇，例如，可舉粒狀離子交換樹脂(以下，稱為離子交換樹脂)、離子交換纖維、單塊狀多孔質離子交換體為例。其中，宜選擇最為通用，具備優良離子去除能力與高離子交換容量，並且容易再生的離子交換樹脂。作為離子交換樹脂，可舉陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂為例。作為陰離子交換樹脂，可舉強鹽基性陰離子交換樹脂、弱鹽基性陰離子交換樹脂為例。作為陽離子交換樹脂，可舉強酸性陽離子交換樹脂、弱酸性陽離子交換樹脂為例。該等離子交換樹脂亦可單獨使用，亦可組合2種以上使用。以下，以離子交換樹脂為例進行說明。

離子交換樹脂的填充形態，可考量冷凝水的水質與去離子水所要求的水質來決定。作為離子交換樹脂的填充形態，可使用陰離子交換樹脂的單床形態、陽離子交換樹脂的單床形態、或是陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂的混床或是複床形態。特別是，宜為陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂的混床形態，其可徹底去除作為冷凝水中的離子性雜質的陽離子成分以及陰離子成分。

去礦質塔1的外側容器3，具有容器本體3a，與可設置於容器本體3a上的上蓋3b。容器本體3a以及上蓋3b構成壓力容器的 一部分。因此，容器本體3a宜為圓筒形狀，上蓋3b宜藉由螺栓等的可承受內部壓力的機構，設置於容器本體3a上。上蓋3b，相對於容器本體3a以可拆卸(可取下)的方式設置，亦可藉由鉸件等來設置，而只能夠開啟或閉合。在上蓋3b之上，連接拆卸式的冷凝入口配管11。在容器本體3a的底面上，連接冷凝水出口配管15。

去礦質塔1，在內部空間2中具有離子交換體保持部4。圖3中，表示離子交換體保持部的分解立體圖，圖4中，表示圖3中以虛線部所示的區域的離子交換體保持部的部分分解立體圖。

離子交換體保持部4，包含：圓形的篩網5，其保持離子交換體；以及圓形的第1篩網保持板6，其位於篩網5的下方且保持篩網5。篩網5的外徑稍微小於容器本體3a的內徑，因此，篩網5構成離子交換體保持部4的頂面4a的全部的面。本實施樣態中，離子交換體保持部4的頂面4a，也就是篩網5的頂面5a，形成水平面。

篩網5由相互隔著間隔在同一方向延伸的複數的線型構件5b，以及在與線型構件5b垂直交叉的方向上延伸，並保持複數的線型構件5b的複數的支撐桿5c所構成。線型構件5b以及支撐桿5c以金屬或是樹脂作成，以金屬作成的情況使用溶接等的適當方法，以樹脂作成的情況使用接著劑等的適當方法，互相固定。線型構件5b與支撐桿5c亦可不為垂直交叉，只要可固定線型構件5b，可使用任意的角度交差。

線型構件5b的剖面形狀並無特別的限定，特別宜為以一邊位於上側的方式配置的三角形剖面，以長邊位於上側的方式配置的梯形剖面等。線型構件5b因為其上側的間隔較狹小，下側的間隔較寬大，可防止異物被截留於線型構件5b之間的間隙。作為線型 構件5b的其他剖面形狀，可舉本壘板狀的剖面、相當於圓或是橢圓的半部的剖面等為例。置於線型構件5b的頂面的間隔d，雖以避免離子交換樹脂流出來的方式選擇其間隔大小，但因為此間隔影響離子交換體保持部4的孔徑比，故宜考量必要的流量、壓力損失等來進行決定。

篩網5並不僅限於上述的構造，只要保持離子交換樹脂，且具有可使冷凝水通過的開口或是流路，可利用各式各樣的構造。作為一例，可舉編織金屬網、沖孔金屬網等的金屬網為例。

因為篩網5為具有與容器本體3a的內徑大致相等的外徑的圓板，故可全面形成流路22。在圖1A所示的習知的例子當中，因為只能在數量有限的環狀的集水管上設置數量有限的開口，故流路的剖面積被環狀的集水管的開口所限制，在集水管產生較大的差壓。在過濾布包覆集水管的情況下，發生更大的差壓。較大的差壓，特別是在以高流速供給冷凝水的情況下，導致泵的高揚程化與動力費用的增加。泵的高揚程化更進一步導致包含離子交換裝置的系統的設計壓力增加，亦使設備全體的成本增加。在圖1B所示的習知範例中，因為過濾器的配置密度有其界限，流路的剖面積因為過濾器的流路面積而被限制，產生同樣的問題。本實施樣態因為其流路面積的限制較小，對於以高流速處理冷凝水的情況，特別有效。

第1篩網保持板6的外徑與篩網5的外徑大致相同。第1篩網保持板6，因為在支持篩網5以及離子交換樹脂所產生的差壓負載之外，亦支持篩網5的自身的重量、離子交換樹脂的自身的重量，故宜使用金屬作成。第1篩網保持板6，可與篩網5一體成形，亦可為互相分離的構造。

第1篩網保持板6具備複數的開口6a。在圖5中表示，構成 篩網5的線型構件5b以及支撐桿5c，與第1篩網保持板6的開口6a的位置關係。由圖4、5可得知，通過保持在離子交換體保持部4的離子交換樹脂的冷凝水，通過互相鄰接的線型構件5b之間的間隙5d，接著，進入互相鄰接的支撐桿5c之間的空間5e，之後流入第1篩網保持板6的開口6a，往下側空間2b流出。如圖5所示，以互相鄰接的支撐桿5c圍住的空間5e，必定與任一的開口6a連通，使流入以支撐桿5c圍住的空間5e的冷凝水往下側空間2b排出。開口6a，如圖5所示，可以橫跨複數的空間5e的方式設置，亦可以僅與一個空間5e連通的方式設置。像這樣，篩網5以及第1篩網保持板6，具備使藉由離子交換樹脂所處理的水往下側空間2b流通的流路22。排出到下側空間2b的冷凝水被導入去礦質塔1的底部，從去礦質塔1的底面的冷凝水出口配管15排出去礦質塔1的外部。

若參照圖2，離子交換體保持部4被支持於容器本體3a的內圓周面，但是在本實施樣態當中，亦可藉由筒狀支持體8所支持。支持體8設置於內部空間2中，下端固定於外側容器3的底面。離子交換體保持部4為了保持離子交換樹脂，承受較大的彎曲應力。在離子交換體保持部4的中心與外圓周部的中間附近，離子交換體保持部4被支持體8所支持，藉此可將離子交換樹脂與離子交換體保持部4的自身的重量的一部分傳遞至外側容器3的底面。藉此，可使離子交換體保持部4薄壁化。在支持體8的側面，設置使水以及空氣流通用的開口8a，開口8a的大小，宜考量通過支持體8內外的水以及空氣的流量來決定。作為筒狀的支持體8的替代，亦可使用矩形等多角形剖面的柱狀體，或是可將柱狀的支持體沿著一個圓周複數設置。

離子交換體保持部4，特別是篩網5，為了異物的去除、清掃等，宜進行定期的保養。因為離子交換體保持部4為篩網5與第1篩網保持板6所組合的單純的構造，故容易保養。亦容易將篩網5 與第1篩網保持板6從去礦質塔1，一起或是個別移出。

接著，篩網5與第1篩網保持板6的至少任一方可為可分割的構造。藉由採用分割構造，可提升其保養性。圖6A~6E以示意方式表示，篩網5以及第1篩網保持板6的分割圖樣。篩網5與第1篩網保持板6，各別如圖6A、6B所示可進行分割。第1篩網保持板6，可分割為2個半圓形的內圓周部601a、601b，與環狀的外圓周部602。此時，內圓周部601a、601b的外緣部與外圓周部602的內緣部，宜以被支持板8支持的方式進行分割。篩網5，可分割成與第1篩網保持板6的2個內圓周部601a、601b相同形狀、大小的2個內圓周部501a、501b，與等分成扇形的8個外圓周部502a~502h。將篩網5的內圓周部501a與第1篩網保持板6的內圓周部601a一體化，並將內圓周部501b與內圓周部601b一體化，藉此使保養性更加向上提升。

接著，篩網5與第1篩網保持板6的至少任一方，亦可如圖6C所示，以通過中心的線分割成相同的形狀，亦可如圖6D所示，沿著複數的平行線分割，亦可如圖6E所示，以同心圓狀分割。雖並未限制分割數，但宜為4分割~18分割。分割第1篩網保持板6的情況中，宜設置保持第1篩網保持板6的束材(圖中未顯示)。

在內部空間2中，延伸設置了對篩網5的頂面5a的至少一部分(更宜係對整個面)噴水的沖淋環管12。沖淋環管12，形成在環狀的管上以一定的間隔設置噴灑噴嘴的構造。為了容易確保流量、得到廣泛的噴水範圍，噴灑噴嘴宜為實心圓錐噴霧型，亦可使用直線型、扇型、空心圓錐、葉片狀噴霧型。藉由對篩網5全面噴灑沖淋環水，使離子交換樹脂流動化，可降低排出後的殘留離子交換樹脂的量。

在內部空間2中更於冷凝水入口配管11的正下方設置整流板 9。整流板9為設置多數開口的略圓形的板狀構件，其將從冷凝水入口配管11流入的冷凝水平均分配於離子交換樹脂填充層21。

離子交換樹脂的再生，需要離子交換樹脂的抽取與填充。為了抽取離子交換樹脂，設置離子交換樹脂的抽取配管13。抽取配管13，在外側容器3的側壁上，離子交換體保持部4的頂面4a附近(離子交換樹脂填充層21的底部附近)開口。為了離子交換樹脂的填充，在離子交換樹脂填充層21的上方，設置填充離子交換樹脂的離子交換樹脂填充配管14。

一般將樹脂的抽取口設置於樹脂填充層的最下部，在圖1A的範例當中，設置於去礦質塔101a的最下部，在圖1B的範例當中設置於保持板104的正上方的位置(抽取配管113a、113b)。然而，樹脂為非常細小的粒狀體，容易滯留在去礦質塔內部。在圖1A的範例當中，樹脂容易滯留在環狀的集水管123的周圍，在圖1B的範例當中，容易滯留在過濾器135的周圍。吸附雜質的樹脂滯留在樹脂填充層的最下部的情況中，亦會有在輸水時放出雜質這樣的問題。因此，改善樹脂的回收效率成為一個課題。

篩網5的頂面5a與離子交換體保持部4的頂面4a一致，因此構成離子交換體保持部4的頂面4a。離子交換體被以平滑的面狀展開的頂面所保持。以平滑的面狀展開的頂面，在其輪廓面上並不存在凹凸的情況。具體而言，離子交換體保持部4，具有保持離子交換體的篩網5，篩網5的頂面5a，構成離子交換體保持部4的頂面4a的至少一部分。也就是篩網5的頂面5a，與離子交換體保持部4的頂面4a一致。篩網5的頂面5a，因此形成離子交換體保持部4的頂面4a之無凹凸的平滑的水平面，故在抽取離子交換樹脂時，不會阻斷離子交換樹脂的移動，可平順的排出離子交換樹脂。離子交換體，可在離子交換體保持部的頂面，不被凹凸等的障礙物所干擾而進行移動，相較於以往，可提高回收效率。

又，在圖1A的範例當中，集水管123，以沿著去礦質塔101a的底面的方式以3維的形狀配置，在集水管123與去礦質塔101a的底面之間，為了設置集水管123，需要一定的空間。樹脂亦填充於此空間。然而，因為脫鹽過的水主要通過集水管123的上方的樹脂，流入集水管123，填充於此空間的樹脂並未充分的貢獻脫鹽的功能，在設計上作為對脫鹽無貢獻的無效樹脂125a來處理。在圖1B的範例當中，過濾器135以突出保持部104的方式配置。樹脂雖亦填充於過濾器135的側部，脫鹽過的水主要從過濾器135的上部流入過濾器135的內部。因此，填充於過濾器135側部的樹脂並未充分的貢獻脫鹽的功能，在設計上作為對脫鹽無貢獻的無效樹脂125b來處理。因此，在習知技術的任何構造當中，均會產生無效樹脂，而被要求從運轉成本面進行改善。

在本實施樣態當中，因為篩網5的頂面5a與離子交換體保持部4的頂面4a一致，可降低無效的離子交換體的量，提高離子交換體的利用效率。

離子交換體保持部4的頂面，亦可具有如圖2中以虛線所示的往下側彎曲的凹狀面(頂面4b)，也就是碗狀的形狀。此情況下，離子交換樹脂的抽取配管13’連接於凹狀面最下部，可貫通離子交換體保持部4，延伸出至去礦質塔1的外部。篩網5以及第1篩網保持板6，同時形成往下側彎曲的大致相同的碗狀的形狀。因為以碗狀的形狀形成而降低彎曲應力，其具有可省略支持體8的情況。當然，亦可設置支持體8。離子交換體保持部4的頂面4b形成無凹凸的平滑的凹狀面，在抽取離子交換樹脂時，不阻斷離子交換樹脂的移動，而且，因為在凹狀面的最下部設置離子交換樹脂的抽取配管13’，故離子交換樹脂更加平順的排出。

圖7為表示，離子交換體保持部4的剖面圖。第1篩網保持 板6上安裝複數的管17。管17可藉由焊接等固定在第1篩網保持板6上，亦可為可從第1篩網保持板6拆卸的設置。圖8為離子交換體保持部4(第1篩網保持板6)的底面圖，其省略開口6a的圖式。在下側空間2b，設置配管18，該配管18將從外側容器3的外部供給的空氣分配至篩網5的複數的位置，具體而言細分配至複數的管17。配管18為，與空氣供給源(圖中未顯示)連接的主管18a，以及從主管18a分支出來的複數的枝管18b，所構成的空氣供給機構。全部的管17與主管18a或任一的枝管18b連接，並且被供給空氣供給源的空氣。在主管18a上設置閥18c，冷凝水的處理時，閥18c關閉，防止已處理的冷凝水流入空氣供給源。配管的構成並不僅限於此，亦可為直徑相異的環狀的配管以同心圓狀配置，且該等配管相互連接的構造。管17亦可與開口6a連接，此情況下，管17在冷凝水輸水時，發揮作為冷凝水的流路的功能，在空氣供給時，發揮作為空氣供給機構的功能。

在排出離子交換樹脂時，閥18c開啟，對篩網5的複數的位置，也就是複數的管17供給向上的空氣流。空氣在管17、互相鄰接的支撐桿5c之間的空間5e、互相鄰接的線型構件5b之間的開口5d(圖7中未顯示)之中流通。空氣通過開口5d，從篩網5的頂面5a形成上升流，從篩網5的複數的位置排出。因為盡可能設置多數的篩網5的線型構件5b，故可從篩網5的頂面5a的幾乎全部的面均勻的排出空氣流。因此，離子交換樹脂從篩網5的頂面5a上被抬升，協同從上方供給的沖淋環水，使離子交換樹脂平順的的移動，排出去礦質塔1的外部。

在圖1A中所示的習知的構造的情況中，可將環管作為空氣供給源使用。然而，因為空氣的流出位置僅限於環管，對離子交換樹脂均勻的供給空氣是有困難。在圖1B中所示的習知的構造的情況中，雖可較均勻的供給空氣，因為無法對保持板104與離子交換樹脂的接觸面直接供給空氣，故無法使最下層的離子交換樹脂 充分的流動。本實施樣態，可對最下層的離子交換樹脂較為均勻的供給空氣。

上述的空氣供給機構，亦可使用於離子交換樹脂的逆洗。逆洗，為離子交換樹脂在水中的狀態下，從離子交換體保持部4的下方向上供給空氣的操作。被供給的空氣，在通過離子交換體保持部4的時候形成氣泡，在離子交換樹脂填充層21內上升。此時藉由氣泡的上升流，進行離子交換樹脂的空氣洗滌洗淨，使離子交換樹脂的表面的附著物剝離。

圖9表示空氣供給機構的其他的範例。在外側容器3的側面(亦可為底面)上，設置向下側空間2b開口的空氣供給噴嘴16。離子交換體保持部4的第1篩網保持板6，設置了往下側空間2b延伸的複數的管27。該等的管27，與上述的實施樣態相同，亦可藉由焊接等固定在第1篩網保持板6上，亦可為可從第1篩網保持板6拆卸的設置。管27與圖7、8所示的管17為大略相同的構造，在各別的管27的側面的一部分設置開口27a。從空氣供給噴嘴16所供給的空氣滯留在第1篩網保持板6的底面附近，相應於開口27a的壓力損失形成空氣層，空氣從開口27a流入管27的內部(參照圖9的箭號)。特別是空氣供給噴嘴16在外側容器3的側面開口的情況下，為了避免從空氣供給噴嘴16供給的空氣只集中並且流入特定的管27，管27的下端宜位於較空氣供給噴嘴16的下端更下方的位置。

在排出離子交換樹脂時，從空氣供給噴嘴16往下側空間2b供給空氣。下側空間2b被殘留的水、沖淋環水等的水填滿，供給的空氣在第1篩網保持板6的底面6b附近滯留。藉由適當的選擇空氣流量，以與第1篩網保持板6的底面6b的幾乎全面接觸的方式形成空氣層22。空氣層22的空氣通過各管27的開口27a流入管27的內部，沿著與前述實施樣態相同的路徑，從篩網5的頂面 5a形成上升流並且排出。

圖10係本發明的第2實施樣態的去礦質塔之離子交換體保持部的立體圖。圖11係離子交換體保持部的部分剖面圖。在本實施樣態當中，離子交換體保持部34，具有複數的相互間隔配置的篩網35。各篩網35由與第1實施樣態相同的線型構件35b與支撐桿35c所構成，全體形成圓形。篩網35由皿狀的篩網承受構件35d所保持，篩網承受構件35d的底面中央形成開口35e。與前述的管17或27具有相同構造的管37被連接於此開口35e之上。管37可由焊接等固定於篩網承受構件35d上，亦可以可從篩網承受構件35d上拆卸的方式安裝。管37宜為兼具冷凝水的流路與空氣的供給路徑的構造。

離子交換體保持部34更具有第2篩網保持板36。第2篩網保持板36為與第1篩網保持板6相同的圓形構件，其具有可插入篩網承受構件35d的複數的開口36a。將設置了篩網35的篩網承受構件35d插入開口36a時，篩網35的頂面35a，與第2篩網保持板36的頂面36a一致。像這樣，複數的篩網35藉由相對應的複數的開口36a所保持，各篩網35，以篩網35的頂面35a構成離子交換體保持部34的頂面34a的一部分的方式，與第2篩網保持板36的頂面36a一致。本實施樣態，可作為如圖1B所示的習知構造的改良構造而適當應用。

即使是本實施例，第2篩網保持板36亦可為向下側彎曲的碗狀的形狀。此情況下，以第2篩網保持板36的頂面36a形成平滑曲面的方式，將篩網35沿著第2篩網保持板36的頂面36a斜向安裝，為較佳的態樣。

即使在本實施樣態當中，亦可設置參照圖7~9所說明的空氣供給機構。

圖12係本發明的第3實施樣態之去礦質塔41的部分剖面圖。本實施樣態的去礦質塔41，為在內部空間的一部分具有濾材部的冷凝水去礦質塔。具體而言，去礦質塔41的內部空間藉由內壁42，在半徑方向上區分成內圓周部與外圓周部，內圓周部形成配置了過濾材50，構成濾材部的過濾室43，外圓周部形成構成脫鹽部的脫鹽室44。以下所述的實施樣態，為使藉由離子交換樹脂處理前的水通過濾材部，惟亦可使藉由離子交換樹脂所處理的水通過濾材部。

內壁42在本實施樣態中為略圓筒形狀，與外側容器45以同心圓狀設置。內壁42在上下方向延伸至外側容器45的底面，脫鹽室44的下部，形成填充離子交換樹脂的離子交換樹脂填充層46。內壁42，下端以整個圓周到達外側容器45的底部，完全區分內壁42的外側與內側。對此，內壁42的上端在內部空間中形成終端。因此，過濾室43與脫鹽室44，透過位於內壁42上方的外側容器45的上部空間47連通。

內壁42與外側容器45相比，可為薄壁之構造。這是因為，本實施樣態當中，因為過濾室43透過內壁42，配置於脫鹽室44的內側，故內壁42，事實上，僅承受相當於在過濾室43以及脫鹽室44所產生的壓力損失的差壓。因此，減少內壁42的質量，可降低冷凝水去礦質塔的設備成本。

由於內壁42僅承受微小的差壓，其形狀的自由度高，因應需求採用三角剖面、四角剖面、六角剖面、八角剖面等的多角形剖面形狀也比較容易。但是，從確保對於差壓的耐壓性，與平順的產生後述離子交換樹脂的沖洗水流的觀點來看，內壁42宜為圓筒形或與其相近的多角形剖面形狀。

分隔板48被內壁42的上端所支持。分隔板48，覆蓋內壁42的內側空間，劃分出過濾室43的頂面。在內壁42的下部部分固定著劃分出過濾室43的底部的分散板49。分散板49，例如，設置與過濾材50相等數量的貫通孔49a，為圓形的構件。分散板49的下方形成外側容器45的底部的中央區域，設置連接在可供給冷凝水的入口配管51上的入口噴嘴52。作為過濾材50，特別適合使用中空纖維薄膜模組。冷凝水從入口噴嘴52流入外側容器45的內部，透過中空纖維薄膜至中空纖維薄膜的內部(中空孔)。冷凝水接著從各中空纖維薄膜的上端面通過流出口流出上部空間47。

外側容器45的側壁與內壁42的外側面之間，設置具有與脫鹽室44相同剖面的環狀的離子交換體保持部53。離子交換體保持部53，外緣沿著外側容器45的側壁，內緣沿著內壁42，在圓周方向上連續延伸。離子交換體保持部53的內側緣部，以焊接等方式固定於內壁42的下部部分。離子交換體保持部53，在界定出脫鹽室44的底面的同時，其頂面保持離子交換樹脂，形成離子交換樹脂填充層46。離子交換體保持部53的下方形成外側容器45的底部的外圓周區域，並設置與出口配管62相連接的出口噴嘴64。

離子交換體保持部53，可為與第1實施樣態以及第2實施樣態相同的構造。前者的情況中，在環狀的離子交換體保持板之上設置環狀的篩網。此情況下，為了容易進行離子交換體保持部53的保養，篩網宜為分割構造，特別宜將環狀的篩網分割成同一形狀的扇形。後者的情況中，在設置多數開口的環狀的離子交換體保持板上，透過開口設置多數的圓形的篩網。此情況下，為了容易進行離子交換體保持部53的保養，特別宜將設置了篩網的環狀的離子交換體保持板分割成同一形狀的扇形。

在本實施樣態中，亦可同樣設置前述的空氣供給機構。在圖 12所示的實施樣態當中，外側容器45的側壁上，設置在抽取離子交換樹脂以及逆洗時，對離子交換體保持部53的下方空間供給空氣的空氣供給噴嘴57，離子交換體保持部53具備與管27相同的管58。

在外側容器45的側壁與內壁42的外側面之間，在離子交換體保持部53的上方，設置劃分出脫鹽室44的頂面的整流板54。整流板54，在外側容器45的側壁與內壁42之間，外緣沿著外側容器45的側壁，內緣沿著內壁42，沿著圓周方向連續的延伸，為與離子交換體保持部53相同的環狀構造物。整流板54設置於較分隔板48稍微下方的位置。因此，從過濾室43出來的冷凝水，從分隔板48的流出口流出之後，溢流至位於分隔板48的外側的整流板54。流入整流板54的冷凝水，在整流板54的頂面分散且暫時滯留，其液面大致被平均分散。在整流板54上設置複數的開口，使暫時滯留於整流板54的頂面的冷凝水，從各開口向脫鹽室44以大約均等的量落下。

為了抽取離子交換樹脂，設置離子交換樹脂的抽取配管61。抽取配管61在離子交換體保持部53的頂面開口，向下方延伸。亦可代替抽取配管61，在外側容器45的側壁上，設置在離子交換體保持部53的頂面附近(離子交換樹脂填充層46的底部附近)開口的抽取配管61’。此情況下，宜在離子交換體保持部53的上方，設置在外側容器45的側壁開口的沖洗噴嘴56。沖洗噴嘴56，在排出離子交換樹脂時，供給從外側容器45的側壁側在水平方向上送出，使離子交換樹脂沿著離子交換體保持部53的頂面在圓周方向上推移的水流。在脫鹽室的上部，設置與第1實施樣態相同的沖淋環管63。

為了填充離子交換樹脂，在整流板54的下方、離子交換樹脂填充層46的上方設置填充離子交換樹脂的離子交換樹脂填充配管 55。離子交換樹脂填充配管55在脫鹽室44的上部位置開口。為了盡量使離子交換樹脂平坦的填充，亦可具備樹脂面平坦化噴嘴59。在圖12中以虛線所示，樹脂面平坦化噴嘴59，在脫鹽室44的側面位置，在外側容器45上開口，在略水平方向上供給空氣流。

在外側容器45的側壁上，設置與過濾室43的下方空間連接的空氣供給配管65，以及與過濾室43的上部連接的空氣排出配管60。空氣供給配管65以及空氣排出配管60在過濾材50的逆洗時，向過濾室43流通空氣。

離子交換體保持部53的頂面亦可如圖13所示，朝向離子交換樹脂的排出配管61向下傾斜。由於離子交換體保持部53的頂面為無凹凸的平滑表面，且重力的效果也會產生，故容易回收離子交換樹脂。傾斜的離子交換體保持部亦可採用第1以及第2實施樣態。

本發明雖以冷凝水處理系統的去礦質塔為例進行說明，本發明亦可適用於前述的再生塔。再生塔的基本的構造與圖2所示的去礦質塔相同。再生塔的內部填充從去礦質塔回收的使用過的離子交換樹脂，代替冷凝水，注入酸或是鹼的藥劑，藉由離子交換的原理，讓使用過的離子交換樹脂再生。再生塔具備與設置於去礦質塔上相同的離子交換體保持部，可具有與上述相同的構造。

特別是，再生塔係將陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂一起供給至塔內，並利用比重比分離兩者。此時，也會從離子交換體保持部的下方供給空氣流，進行與逆洗同樣的操作。若根據本發明，因為可對離子交換樹脂均勻的供給空氣流，故可提升分離效率。

接著，本發明不僅是發電設備的冷凝水處理系統，亦可應用 於所有的水處理用的離子交換裝置。

在本發明當中，離子交換體保持部的頂面宜為水平面或是往下方突出的彎曲的凹狀面，惟亦可例如圖14A~14H所示的，多少具有高低差。該等的圖表示離子交換體保持部的概略剖面圖，影線所表示的部位為篩網4。圖14A中，中央部往上方突出，凸部的頂面形成篩網。圖14B中，中央部往下方突出，凹部的頂面形成篩網。圖14C中，中央部往上方突出，凸部的頂面以及側面形成篩網。圖14D中，中央部往下方突出，凹部的頂面以及側面形成篩網。圖14E中，中央部往上方突出，頂面全部的區域形成篩網。圖14F中，中央部往下方突出，頂面全部的區域形成篩網。圖14G中，中央部在上方突出，頂面全部的區域以及側面形成篩網。圖14H中，中央部往下方突出，頂面全部的區域以及側面形成篩網。

離子交換體保持部的頂面，亦可如圖14I~14L，形成曲面。圖14I中，中央部往上方突出，頂面全部的區域形成篩網。圖14J中，中央部往下方突出，頂面全部的區域形成篩網。圖14K中，中央部往上方突出，中央的凸部的頂面形成篩網。圖14L中，中央部往下方突出，中央的凹部的頂面形成篩網。

離子交換體保持部的頂面，亦可如圖14M~14T，形成圓錐形或是截頭圓錐形。圖14M中，圓錐的中央部往上方突出，中央的凸部的頂面形成篩網。圖14N中，圓錐的中央部往下方突出，中央的凹部的頂面形成篩網。圖14O中，圓錐的中央部往上方突出，頂面全部的區域形成篩網。圖14P中，圓錐的中央部往下方突出，頂面全部的區域形成篩網。圖14Q中，截頭圓錐的中央部往上方突出，中央的凸部的頂面形成篩網。圖14R中，截頭圓錐的中央部往下方突出，中央的凹部的頂面形成篩網。圖14S中，截頭圓 錐的中央部往上方突出，頂面全部的區域形成篩網。圖14T中，截頭圓錐的中央部往下方突出，頂面全部的區域形成篩網。

在該等的各圖14A~14T中，為了提高離子交換體保持部的回收效率，降低無效的離子交換體的量，高低差h宜盡可能減小，具體而言宜為離子交換體保持部的厚度的2倍以下。

1、41、101a、101b‧‧‧去礦質塔

2‧‧‧內部空間

2a‧‧‧上側空間

2b‧‧‧下側空間

3、45‧‧‧外側容器

3a‧‧‧容器本體

3b‧‧‧上蓋

4、34、51、53‧‧‧離子交換體保持部

4a、34a‧‧‧離子交換體保持部的頂面

4b‧‧‧離子交換體保持部的頂面(凹狀面)

5、35‧‧‧篩網

5a、35a‧‧‧頂面

5b、35b‧‧‧線型構件

5c、35c‧‧‧支撐桿

5d、35d‧‧‧間隙

5e‧‧‧空間

6‧‧‧第1篩網保持板

6a、8a、27a、35e、36a‧‧‧開口

6b‧‧‧底面

8‧‧‧支持體

8‧‧‧支持板

9‧‧‧整流板

11、111a‧‧‧冷凝水入口配管

12‧‧‧沖洗管

13、13’、61、61’、113a、113b‧‧‧抽取配管

14、55‧‧‧離子交換樹脂填充配管

15‧‧‧冷凝水出口配管

17、27、37、58‧‧‧管

18‧‧‧主管

18a‧‧‧主管

18b‧‧‧枝管

18c‧‧‧閥

21、46‧‧‧離子交換樹脂填充層

22‧‧‧流路

22‧‧‧空氣層

30

31

32

36‧‧‧第2篩網保持板

42‧‧‧內壁

43‧‧‧過濾室

44‧‧‧去礦質室

47‧‧‧上部空間

48‧‧‧分隔板

49‧‧‧分散板

49a‧‧‧貫通孔

50‧‧‧過濾器

51‧‧‧入口配管

52‧‧‧入口噴嘴

54‧‧‧整流板

56‧‧‧沖洗噴嘴

57、65‧‧‧空氣供給噴嘴

59‧‧‧樹脂面平坦化噴嘴

60‧‧‧空氣排出配管

62、115a、115b‧‧‧出口配管

63‧‧‧沖洗管

64‧‧‧出口噴嘴

104‧‧‧保持板

104a‧‧‧開口

121a、121b‧‧‧樹脂填充層

125a、125b‧‧‧無效樹脂

123‧‧‧集水管

135‧‧‧過濾器

135a‧‧‧軸

135b‧‧‧過濾器構件

135c‧‧‧固定工具

501a、501b、601a、601b‧‧‧內圓周部

502a~502h、602‧‧‧外圓周部

d‧‧‧間隔

16‧‧‧噴嘴

【圖1A】係表示習知的去礦質塔之範例的剖面圖。

【圖1B】係表示習知的去礦質塔之範例的剖面圖。

【圖1C】係表示習知的去礦質塔之範例的剖面圖。

【圖2】係關於本發明之第1實施樣態的去礦質塔的剖面圖。

【圖3】係為離子交換體保持部的分解立體圖。

【圖4】係為圖3中以虛線部表示的區域的離子交換體保持部的部分分解立體圖。

【圖5】係表示篩網與第1篩網保持板的開口的位置關係的平面圖。

【圖6A】係表示篩網與第1篩網保持板的分割圖樣的示意圖。

【圖6B】係表示篩網與第1篩網保持板的分割圖樣的示意圖。

【圖6C】係表示篩網與第1篩網保持板的分割圖樣的示意圖。

【圖6D】係表示篩網與第1篩網保持板的分割圖樣的示意圖。

【圖6E】係表示篩網與第1篩網保持板的分割圖樣的示意圖。

【圖7】係為離子交換體保持部的剖面圖。

【圖8】係為離子交換體保持部(第1篩網保持板)的仰視圖。

【圖9】係表示空氣供給機構的其他的範例的剖面圖。

【圖10】係關於本發明的第2實施樣態的去礦質塔之離子交換體保持部立體圖。

【圖11】係表示圖10所示的離子交換體保持部的部分剖面圖。

【圖12】係表示本發明的第3實施樣態的去礦質塔(冷凝水 去礦質塔)的部分剖面圖。

【圖13】係表示圖12所示的去礦質塔的離子交換體保持部之變形實施例的示意圖。

【圖14A】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14B】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14C】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14D】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14E】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14F】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14G】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14H】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14I】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14J】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14K】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14L】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14M】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14N】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14O】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14P】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14Q】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14R】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14S】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

【圖14T】係為另一實施樣態之離子交換體保持部的剖面圖。

1‧‧‧去礦質塔

2‧‧‧內部空間

2a‧‧‧上側空間

2b‧‧‧下側空間

3‧‧‧外側容器

3a‧‧‧容器本體

3b‧‧‧上蓋

4‧‧‧離子交換體保持部

4a‧‧‧離子交換體保持部的頂面

4b‧‧‧離子交換體保持部的頂面(凹狀面)

8‧‧‧支持體

8a‧‧‧開口

9‧‧‧整流板

11‧‧‧冷凝水入口配管

12‧‧‧沖淋環管

13‧‧‧離子交換樹脂的抽取配管

13’‧‧‧離子交換樹脂的抽取配管

14‧‧‧離子交換樹脂填充配管

15‧‧‧冷凝水出口配管

21‧‧‧離子交換樹脂填充層

Claims (19)

1. 一種離子交換裝置，其特徵為包含：外側容器，其具有內部空間；以及離子交換體保持部，其將該內部空間的至少一部分劃分為上側空間與下側空間，並且可保持填充於該上側空間的離子交換體；該離子交換體保持部的頂面的至少一部分，至少由一個篩網所構成，該篩網在保持該離子交換體的同時，具有使藉由該離子交換體所處理的水往該下側空間流通的流路。
2. 如申請專利範圍第1項之離子交換裝置，其中，該離子交換體保持部的該頂面為水平面。
3. 如申請專利範圍第1項之離子交換裝置，其中，該離子交換體保持部的該頂面為往下方突出的彎曲的凹狀面。
4. 如申請專利範圍第1項之離子交換裝置，其中，該離子交換體保持部的該頂面具有該離子交換體保持部的厚度的2倍以下的高低差。
5. 如申請專利範圍第1項之離子交換裝置，其中，該離子交換體保持部的該頂面具有該離子交換體的排出口，該離子交換體保持部的該頂面，朝向該排出口向下傾斜。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任1項之離子交換裝置，其中，該離子交換體保持部包含：該篩網，其構成該離子交換體保持部的該頂面的全部的面；以及篩網保持板，其保持該篩網。
7. 如申請專利範圍第6項之離子交換裝置，其中，該篩網的至少一部份與該篩網保持板的至少一部分形成一體。
8. 如申請專利範圍第6項之離子交換裝置，其中，該篩網與該篩網保持板的至少任一方以可分割的方式所構 成。
9. 如申請專利範圍第1至5項中任1項之離子交換裝置，其中，該離子交換體保持部包含：複數的該篩網，其各別構成該離子交換體保持部的該頂面的一部分；以及篩網保持板，其具備各別保持該各篩網的複數的開口。
10. 如申請專利範圍第1至9項中任1項之離子交換裝置，其中，該篩網包含：複數的線型構件，其之間相互隔著間隔並在同一方向上延伸；以及複數的支撐桿，其在與該線型構件交叉的方向上延伸，保持該複數的線型構件。
11. 如申請專利範圍第1至10項中任1項之離子交換裝置，其中更包含：空氣供給機構，其對該至少1個篩網的複數的位置供給向上的空氣流。
12. 如申請專利範圍第11項之離子交換裝置，其中，該空氣供給機構包含：配管，其位於該下側空間，將從該外側容器的外部所供給的空氣分配至該複數的位置。
13. 如申請專利範圍第11項之離子交換裝置，其中，該空氣供給機構包含：空氣供給噴嘴，其從該外側容器向該下側空間開口；以及複數的管，其從該離子交換體保持部向該下側空間延伸；該複數的管，在各自與該篩網連通的同時，在各自的側面的一部分上開口。
14. 如申請專利範圍第13項之離子交換裝置，其中，該複數的管與該離子交換體保持部形成一體。
15. 如申請專利範圍第1至14項中任1項之離子交換裝置，其中，該離子交換體保持部被該外側容器的內圓周面支持，同時被位於該內部空間，下端固定於該外側容器的底面的至少1個支持體所支持。
16. 如申請專利範圍第1至15項中任1項之離子交換裝置，其中更包含：對該篩網的該頂面噴水的機構。
17. 如申請專利範圍第1至16項中任1項之離子交換裝置，其中，在該內部空間的一部分，具有濾材部，藉由該離子交換體所處理的水或藉由該離子交換體處理前的水通過該濾材部。
18. 如申請專利範圍第1至17項中任1項之離子交換裝置，其中，使用於發電設備的冷凝水的處理。
19. 如申請專利範圍第1至16項中任1項之離子交換裝置，其中，使用在用於發電設備的冷凝水處理的離子交換體的再生。