TW202142810A - 水處理裝置及發電廠以及水處理方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題，在於提供一種水處理裝置，其具備有能夠小容量化並能夠抑制熱損失之去除鐵的過濾裝置。
本發明的解決手段，在於具備有：過濾裝置(22)及切換手段；該過濾裝置，是從由冷凝器(20)所導出的冷凝水將鐵成分去除，並且從低壓供水加熱器(44)所導出的排洩水將鐵成分去除；該切換手段，是選擇性地切換於：使冷凝水從冷凝器(20)朝向過濾裝置(22)流動、與使排洩水從低壓供水加熱器(44)朝向過濾裝置(22)流動。過濾裝置(22)的容量，是根據冷凝水之必要過濾流量的最大值所決定。
Description
本發明之揭示，是關於水處理裝置及發電廠以及水處理方法者。
燃煤鍋爐等之大型鍋爐，是具有成中空形狀並設置於鉛直方向的火爐，於該火爐壁有複數個燃燒器沿著火爐的周方向配設。又，燃煤鍋爐，於火爐的鉛直方向上方連結有煙道，於該煙道配置有用來產生蒸汽的熱交換器。並且，燃燒器在火爐內藉由噴射出燃料與空氣(氧化性氣體)的混合氣而形成火炎，產生燃燒氣體並流入煙道。熱交換器是設置在燃燒氣體流動的區域，將流動在構成熱交換器之傳熱管內的水或是蒸汽予以加熱而產生過熱蒸汽。
在鍋爐所產生的過熱蒸汽，被供給至蒸汽渦輪，用以旋轉驅動蒸汽渦輪。並且，藉由連結於蒸汽渦輪的發電機來進行發電。
使用於蒸汽渦輪之驅動後的蒸汽，被送入冷凝器，在冷凝器內被冷卻而成為冷凝水。在鍋爐給水系統中，作為供水被採用的冷凝水，是藉由利用來自蒸汽渦輪之抽氣的低壓供水加熱器與高壓供水加熱器而被加熱，然後被供給至鍋爐的節煤器。在節煤器再次被加熱後的供水，被供給至排列在火爐壁的蒸發管。
在鍋爐供水系統之中，特別是從低壓供水加熱器排洩系統的碳鋼系部位所溶出的鐵會與鍋爐供水一起流入蒸發管，因而會有在蒸發管內表面附著及堆積熱傳導率較小的水垢(粉末水垢)之情形。此情形時，恐有蒸發管的金屬溫度上昇而破損，造成鍋爐水洩漏之虞。
在貫流式鍋爐中，鍋爐入口供水中的鐵濃度是被規定在預定值以下(例如在JIS規格中，額定負載運轉時為5ppb以下)。因此，會在冷凝器的下游側設置冷凝水過濾裝置，對冷凝水中的鐵進行去除來保持於預定管理值以下(專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2013-245833號公報
[發明所欲解決的問題]
於專利文獻1中，是藉由冷凝水過濾裝置來處理來自供水加熱器的排洩水與冷凝水的雙方。如此實施下，必須準備能因應來自冷凝水與供水加熱器之排洩水的合計流量的大容量冷凝水過濾裝置，因此成本恐有增大之虞。
來自供水加熱器的排洩水，具有例如常溫以上的溫度(例如約80℃)，是具有在發電廠中能夠有效利用的熱量。但是，在專利文獻1中，由於是將常溫的冷凝水混合到從供水加熱器的排洩水中，所以會產生熱損失的問題。
本發明是有鑑於如此之情事而研創，其目的在於提供具備有能夠小容量化並能夠抑制熱損失之去除鐵的過濾裝置的水處理裝置及發電廠以及水處理方法。
[解決問題的技術手段]
為了解決上述課題，本揭示之一形態的水處理裝置，具備有：過濾裝置及切換手段；該過濾裝置，是用以從由冷凝器所導出的冷凝水將鐵成分去除，並且用以從加熱上述冷凝水的供水加熱器所導出的排洩水將鐵成分去除；該切換手段，是用以選擇性地切換於：使上述冷凝水從上述冷凝器朝向上述過濾裝置流動、與使上述排洩水從上述供水加熱器朝向上述過濾裝置流動。
本揭示之一形態的發電廠，是具備有：水處理裝置、及將來自上述水處理裝置所供給的冷凝水作為供水而產生蒸汽的鍋爐、以及使用藉由上述鍋爐所產生的蒸汽來進行發電的發電部；其中該水處理裝置，具備有：過濾裝置及切換手段；該過濾裝置，是用以從由冷凝器所導出的冷凝水將鐵成分去除，並且用以從供水加熱器所導出的排洩水將鐵成分去除；該切換手段，是用以選擇性地切換於：使上述冷凝水從上述冷凝器朝向上述過濾裝置流動、與使上述排洩水從上述供水加熱器朝向上述過濾裝置流動。
本揭示之一形態的水處理方法，是使用用以從來自冷凝器所導出的冷凝水將鐵成分去除，並且用以從來自供水加熱器所導出的排洩水將鐵成分去除之過濾裝置的水處理方法，並選擇性地切換於：使上述冷凝水從上述冷凝器朝向上述過濾裝置流動、與使上述排洩水從上述供水加熱器朝向上述過濾裝置流動。
[發明效果]
由於設成選擇性地將冷凝水與排洩水導引往過濾裝置，所以可以縮小過濾裝置的容量並可以使熱損失減少。
於以下參照添附圖面，對於本發明所適切的實施形態參照圖面進行說明。又，本發明並不受此實施形態所限定，又，在實施形態為複數之情形時，亦包含組合各實施形態而構成者。
於第1圖，是顯示本實施形態的發電廠1。發電廠1，是例如具備有：以煤炭為燃料的鍋爐10、及藉由在鍋爐10產生的蒸汽所旋轉驅動的蒸汽渦輪111、113、以及發電機80。
鍋爐10，是設為貫流式鍋爐，以粉碎煤炭後的微粉炭作為微粉燃料，藉由燃燒器使該微粉燃料燃燒，將藉由該燃燒產生的熱與供水或是蒸汽進行熱交換而產生過熱蒸汽。在以下的說明中，上或是上方是表示鉛直方向上側；下或是下方是表示鉛直方向下側。
鍋爐10，具備有火爐11及燃燒裝置12。火爐11，是成為四方筒的中空形狀並沿著鉛直方向而設置。構成火爐11的火爐壁(傳熱管)，是由複數根蒸發管以及與該等連接的鰭片所構成，將藉由微粉燃料的燃燒產生的熱，藉由與供水或是蒸汽進行熱交換來抑制火爐壁的溫度上昇。
燃燒裝置12，是設置在構成火爐11之火爐壁的下部側。燃燒裝置12，具有裝設在火爐壁的複數個燃燒器。例如，燃燒器，是以沿著火爐11之周方向並以等間隔所配設者為1組，而沿著鉛直方向配置複數段。不過在此之火爐11的形狀或是在一段中之燃燒器的數量、段數，並不受此實施形態所限定。
各燃燒器，是經由微粉炭供給管而連結於複數台粉碎機(圖示省略)。該粉碎機，雖無圖示出，但例如其構成是在粉碎機的外殼內，旋轉工作台被能夠驅動旋轉地支撐，複數個壓輥與旋轉工作台的旋轉連動而能夠旋轉地被支撐在該旋轉工作台的上方。當煤炭被投入於複數個壓輥與旋轉工作台之間時，在此被粉碎成預定之微粉炭的大小，藉由搬運用氣體(一次空氣、氧化性氣體)搬運至沒有圖示出之粉碎機的外殼內的分級機，然後將被分級成預定之大小範圍內的微粉燃料從微粉炭供給管供給至燃燒器。
又，火爐11，係於各燃燒器的裝設位置設置風箱(圖示省略)，於該風箱連結有空氣管道的一端部。於空氣管道的另一端部，設置有鼓風機(FDF：Forced Draft Fan)。
從火爐11送出的燃燒氣體，是通過：蒸發器(圖示省略)、過熱器102、再熱器103、節煤器(圖示省略)，在與供水或是蒸汽之間進行熱交換。
進行了熱交換後的燃燒氣體，通過煙道，在脫硝裝置去除燃燒氣體中的氮氧化物後被導引往空氣加熱器，與燃燒用空氣進行熱交換。然後，燃燒氣體，通過電氣集塵機等之集塵裝置或是脫硫裝置後，從煙囪排出。
另一方面，當複數台粉碎機驅動時，其所產生的微粉燃料與搬運用氣體一起通過微粉炭供給管而被供給至燃燒器。又，藉由以空氣加熱器，與從鍋爐10的煙道所排出的排放氣體進行熱交換，使被加熱過的燃燒用空氣(二次空氣)從空氣管道經由風箱而被供給至燃燒裝置12的各燃燒器。如此一來，燃燒器，係將混合有微粉燃料與搬運用氣體的微粉燃料混合氣朝火爐11吹入並且將燃燒用空氣朝火爐11吹入，此時藉由點火可以形成火炎。火炎在火爐11內的下部產生，使高溫的燃燒氣體在該火爐11內上昇，朝向過熱器102等排出。
然後，燃燒氣體在蒸發器(圖示省略)、過熱器102、再熱器103、節煤器(圖示省略)進行熱交換之後，藉由脫硝裝置還元去除氮氧化物，在集塵裝置去除粒子狀物質，在脫硫裝置去除於硫氧化物之後，從煙囪排出於大氣中。又，各熱交換器對於燃燒氣體流動，不必依上述的順序來配置亦可。
藉由鍋爐10產生的蒸汽，使蒸汽渦輪111、113被旋轉驅動，藉由此等蒸汽渦輪111、113使發電機80旋轉驅動進行發電。
蒸汽渦輪111，是設為高中壓蒸汽渦輪，在過熱器102被過熱後的過熱蒸汽(主蒸汽)被導引至蒸汽渦輪111的高壓蒸汽渦輪部分。從蒸汽渦輪111所排出的蒸汽，在再熱器103成為被再過熱後的過熱蒸汽(再熱蒸汽)，然後被導引至蒸汽渦輪111的中壓蒸汽渦輪部分。蒸汽渦輪113，是設為低壓蒸汽渦輪，被導入從高中壓蒸汽渦輪111的中壓蒸汽渦輪部分所排出的蒸汽。
＜水處理裝置的構成＞
其次，對於處理從冷凝器所導入的冷凝水以及處理從供水加熱器所導入的排洩水之水處理裝置3的構成進行說明。
於低壓蒸汽渦輪113的下游側，連接有冷凝器20。在冷凝器20中，旋轉驅動低壓蒸汽渦輪113後的蒸汽藉由冷卻水(例如，海水)而被冷卻成為冷凝水(凝集水)。
於冷凝器20，設置有供給冷凝水的第1冷凝水配管21。於第1冷凝水配管21的下游端，設置有過濾裝置22。過濾裝置22，是用以去除存在於水(冷凝水或是排洩水)中的鐵成分。於第1冷凝水配管21中，在過濾裝置22的上游側設有冷凝水泵24。
於第1冷凝水配管21中，在冷凝水泵24與過濾裝置22之間，於冷凝水流動方向依順序設有：第1鐵濃度計26、冷凝水系統外吹洩配管27及冷凝水旁通配管28。
作為第1鐵濃度計26者，是採用全鐵濃度計。不過在此，也可以採用濁度計並使用事前所準備之與鐵濃度的相關關係來取得鐵濃度。第1鐵濃度計26的測量值，是朝向控制部30傳送信號。
於冷凝水系統外吹洩配管27中，設有冷凝水系統外吹洩閥27a。冷凝水系統外吹洩閥27a的開閉，是由控制部30所進行。
冷凝水旁通配管28，是以繞過過濾裝置22之方式，設在第1冷凝水配管21與連接於過濾裝置22之下游側的第2冷凝水配管32之間。於冷凝水旁通配管28中，設有冷凝水旁通閥28a。冷凝水旁通閥28a的開閉，是由控制部30所進行。
第2冷凝水配管32的下游端，是連接有冷凝水脫鹽裝置34。冷凝水脫鹽裝置34，例如是使用離子交換樹脂，來去除鈉離子等之在鍋爐的供水、蒸汽及冷凝水的各系統中會成為水垢形成或是腐蝕之主要因素的離子。冷凝水脫鹽裝置34，例如是以4塔並聯連接之方式所設置，將3塔用來作為通水用，將剩餘的1塔用來作為再生及待機預備用。預備用的塔，可依順序更換運用。
於冷凝水脫鹽裝置34，連接有第3冷凝水配管36。第3冷凝水配管36的下游端，是連接於軸封蒸汽冷凝器38。在軸封蒸汽冷凝器38中，從蒸汽渦輪111、113所排出的軸封蒸汽，是與從冷凝器20藉由第3冷凝水配管36所供給的冷凝水進行熱交換而成為冷凝水(凝集水)。於第3冷凝水配管36，設有用以輸送冷凝水的冷凝水增壓泵40。又，在圖中的箭頭A1，是顯示冷凝水的流動方向。
於軸封蒸汽冷凝器38的下游側，連接有第4冷凝水配管42。於第4冷凝水配管42的下游端，連接有低壓供水加熱器(供水加熱器)44。於第4冷凝水配管42，連接有冷凝水循環配管43。冷凝水循環配管43的下游端，是連接於冷凝器20。冷凝水循環配管43，是使用在發電廠起動時之冷凝水的淨化清洗(clean-up)時。
低壓供水加熱器44，在本實施形態中，例如具備有3個低壓供水加熱器44，朝冷凝水的流動方向依順序為具備有：第1低壓供水加熱器44a、第2低壓供水加熱器44b、以及第3低壓供水加熱器44c。於各低壓供水加熱器44a、44b、44c，分別連接有從低壓蒸汽渦輪113對蒸汽進行抽氣的抽氣配管45a、45b、45c。被供給至各低壓供水加熱器44a、44b、44c之抽氣蒸汽的壓力，是依第1低壓供水加熱器44a、第2低壓供水加熱器44b、第3低壓供水加熱器44c的順序升高。
在本實施形態中，在第1低壓供水加熱器44a將冷凝水加熱後的抽氣蒸汽，是凝集而成為排洩水，並藉由第1低壓供水加熱器排洩配管46而被導引往冷凝器20。
在第3低壓供水加熱器44c將冷凝水加熱後的抽氣蒸汽，是凝集成為排洩水，並被導引往第2低壓供水加熱器44b。在第2低壓供水加熱器44b將冷凝水加熱後的抽氣蒸汽，是凝集成為排洩水，與從第3低壓供水加熱器44c所導出的排洩水一起藉由第2低壓供水加熱器排洩配管48被導引往低壓供水加熱器排洩槽50。箭頭A2，是表示流動在第2低壓供水加熱器排洩配管48之排洩水的流動方向。
於低壓供水加熱器排洩槽50，連接有第3低壓供水加熱器排洩配管52。第3低壓供水加熱器排洩配管52的下游端，是連接於過濾裝置22。於第3低壓供水加熱器排洩配管52，朝排洩水流動方向依順序設置有：低壓供水加熱器排洩泵54、及第2鐵濃度計56、及低壓供水加熱器排洩再循環配管58、及低壓供水加熱器排洩系統外吹洩配管60、以及低壓供水加熱器排洩用旁通配管62。
作為第2鐵濃度計56者，是採用全鐵濃度計。不過在此，也可以與第1鐵濃度計26同樣地，以採用濁度計來取得鐵濃度。第2鐵濃度計56的測量值，是朝向控制部30傳送信號。
低壓供水加熱器排洩再循環配管58的下游端，是連接於低壓供水加熱器排洩槽50。
於低壓供水加熱器排洩系統外吹洩配管60，設有冷凝水系統外吹洩閥60a。冷凝水系統外吹洩閥60a的開閉，是由控制部30所進行。
低壓供水加熱器排洩用旁通配管62的下游端，是以繞過過濾裝置22的方式，連接至：連接於過濾裝置22之下游側的第4低壓供水加熱器排洩配管(排洩水回送配管)64。於低壓供水加熱器排洩用旁通配管62，設有排洩用旁通閥62a。排洩用旁通閥62a的開閉，是由控制部30所進行。
第4低壓供水加熱器排洩配管64的下游端，是連接於低壓供水加熱器44的中途位置，更具體而言，是以進行匯流之方式連接於：第2低壓供水加熱器44b與第3低壓供水加熱器44c之間的冷凝水。箭頭A3，是表示排洩水的流動方向。
又，第4低壓供水加熱器排洩配管64的下游端所連接的位置，是藉由流動在第4低壓供水加熱器排洩配管64之排洩水的溫度所決定的。亦即，選定在：以與流動在第4低壓供水加熱器排洩配管64之排洩水的溫度成為同等的溫度之具有複數個位在各低壓供水加熱器44中途位置或是下游側的位置，來使排洩水對冷凝水進行匯流。因此，依發電廠1的構成並依據流動在第4低壓供水加熱器排洩配管64之排洩水的溫度，該位置可以是在第1低壓供水加熱器44a與第2低壓供水加熱器44b之間、或也可以是在第3低壓供水加熱器44c的下游側(低壓供水加熱器44的下游側)。又，所謂同等的溫度，並不必須是相同的溫度，從發電廠1減少熱損失的觀點而言，由於以小的溫度差為理想，故例如溫度差在5℃以內為佳。
於低壓供水加熱器排洩槽50與冷凝器20之間，設有低壓供水加熱器排洩循環配管66。於低壓供水加熱器排洩循環配管66，設有排洩循環閥66a、以及第3鐵濃度計67。排洩循環閥66a的開閉，是由控制部30所進行。作為第3鐵濃度計67者，是採用全鐵濃度計。不過在此，也可以與第1鐵濃度計26同樣地，以採用濁度計來取得鐵濃度。第3鐵濃度計67的測量值，是朝向控制部30傳送信號。又，發電廠1起動時，在對測量低壓供水加熱器排洩槽50的鐵濃度之用途有所限定之際，亦可省略第3鐵濃度計67而以第2鐵濃度計56的數值來代用。
從低壓供水加熱器44的出口起，是將冷凝水作為供水(鍋爐供水)來供給。於低壓供水加熱器44之供水流向的下游側，依順序設有：脫氣器70、供水泵72、供水閥74、高壓供水加熱器76。於高壓供水加熱器76，雖沒有圖示出，但被導入從高中壓蒸汽渦輪111所抽取的蒸汽。在高壓供水加熱器76所加熱後的供水，被導引往鍋爐10的節煤器。箭頭A4，是表示供水的流動方向。
於冷凝器20，連接有補給水槽78，以使純水可藉由補給水泵79來被供給。
控制部30，例如，是由CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、以及電腦能夠讀取的記憶媒體等所構成。並且，為了實現各種功能之一連串的處理，作為其一例，是以程式之形式被記憶在記憶媒體等，藉由CPU將該程式讀出於RAM等，並執行資訊的加工及計算處理而實現各種功能。又，程式，亦可以適用於：被預先安裝在ROM或是其他之記憶媒體的形態、或是以被記憶在電腦可讀取的記憶媒體之狀態下所提供的形態、或是經由有線或是無線的通信手段而被配送的形態等。所謂電腦可讀取的記憶媒體，是指磁碟、磁光碟、CD-ROM、DVD-ROM、半導體記憶體等。
＜過濾裝置22周圍之構成＞
於第2圖，是顯示過濾裝置22周圍管線。又，與第1圖所示之構成相同之構成者標示相同符號。
如同圖所示，過濾裝置22，在本實施形態中例如是以2塔所構成，其具備有第1塔(分割過濾部)22a以及第2塔(分割過濾部)22b。又，過濾裝置22，可由複數塔所構成，以3塔以上所構成亦可。過濾裝置22的容量，是依據發電廠1於起動時，由在將冷凝水進行通水過濾所必要之期間中的過濾流量的最大流量值所決定。例如，過濾裝置22的容量，亦即各塔的合計容量(2塔的合計容量)，是依據發電廠1之最大的通水流量(例如於起動時成為暫時性之最大通水流量為50%負載運轉時的冷凝水流量)所決定。於發電廠1之一般運轉時，切換為如後述的低壓供水加熱器44b的排洩水，由於降低過濾所必要的通水流量，所以可以以第1塔22a與第2塔22b之任一方進行運行，而將另一方作為備用。
第1塔22a及第2塔22b，相對於冷凝水或是排洩水的流體流動是成為以並聯連接之方式所設置。第1塔22a與第2塔22b，是設為同等的容量。亦即，各塔22a、22b，是設為過濾裝置容量之1/2的容量。
於第1塔22a的上游側設有第1塔上游閥22a1，於第1塔22a的下游側設有第1塔下游閥22a2。於第2塔22b的上游側設有第2塔上游閥22b1，於第2塔22b的下游側設有第2塔下游閥22b2。第1塔上游閥22a1、第1塔下游閥22a2、第2塔上游閥22b1、以及第2塔下游閥22b2，是分別藉由控制部30進行開閉。藉由第1塔上游閥22a1、第1塔下游閥22a2、第2塔上游閥22b1、以及第2塔下游閥22b2，切換成：使流體僅流入第1塔22a、或使流體僅流入第2塔22b、或使流體僅流入第1塔22a及第2塔22b之雙方。
於第1冷凝水配管21中，在冷凝水旁通配管28的分歧位置B1與過濾裝置22之間，設有冷凝水入口閥21a(在第1圖中以黑圓點表示。)。於第2冷凝水配管32中，在過濾裝置22與冷凝水旁通配管28的合流位置B2之間，設有冷凝水出口閥32a(在第1圖中以黑圓點表示。)。冷凝水入口閥21a及冷凝水出口閥32a，是分別藉由控制部30進行開閉。
於第3低壓供水加熱器排洩配管52中，在低壓供水加熱器排洩用旁通配管62的分歧位置C1與過濾裝置22之間，設有排洩水入口閥52a(在第1圖中以黑圓點表示。)。於第4低壓供水加熱器排洩配管64中，在過濾裝置22與低壓供水加熱器排洩用旁通配管62的合流位置C2之間，設有排洩水出口閥64a(在第1圖中以黑圓點表示。)。排洩水入口閥52a及排洩水出口閥64a，是分別藉由控制部30進行開閉。
藉由冷凝水入口閥21a、冷凝水出口閥32a、冷凝水旁通閥28a、以及排洩水入口閥52a、排洩水出口閥64a、排洩用旁通閥62a，構成切換手段。藉由該切換手段，可選擇：要將從冷凝器20導入的冷凝水朝向過濾裝置22流入、或是要將從第2低壓供水加熱器44b及第3低壓供水加熱器44c導入的排洩水朝向過濾裝置22流入。
＜發電廠起動時之水處理裝置的動作＞
其次，對於發電廠1在起動時之水處理裝置3的動作，使用第3圖進行說明。
首先，發電廠停止後，由於例如會有來自配管等碳鋼系部位的鐵溶出等，致使鍋爐供水系統內的鐵濃度有變高的傾向。由於鐵與鍋爐供水一起流入鍋爐10的蒸發管，會有在蒸發管內面附著並堆積熱傳導率較小的水垢(粉末水垢)之情形，所以為了起動鍋爐10之際在鍋爐點火時所進行之鍋爐供水系統的水質管理，要滿足鍋爐供水的水質基準(例如，鍋爐入口供水中的鐵濃度是依JIS規格，其規定額定負載運轉時之預定管理基準值為5ppb以下)，因此依順序實施淨化清洗(clean-up)運轉。
冷凝水淨化清洗(clean-up)是以以下的操作順序(1)及(2)來進行。
(1)系統外吹洩
當發電廠1一開始起動時，便進行系統外吹洩。具體而言，為了降低冷凝器20內的鐵濃度，因而從補給水槽78對冷凝器20內一面進行純水的供給，並將冷凝水系統外吹洩閥27a設為開啟，一面將冷凝水從冷凝水系統外吹洩配管27往系統外進行吹洩排出。該系統外吹洩，是持續進行至設置在冷凝水泵24之出口的第1鐵濃度計26所測量之冷凝水的鐵濃度，成為能夠往過濾裝置22進行通水的第1預定值以下為止。
此時，低壓供水加熱器44為停止，低壓供水加熱器44的排洩也沒有發生。又，往過濾裝置22及冷凝水脫鹽裝置34的通水也沒有進行。
又，第1預定值是依據能夠朝向過濾裝置進行通水的濃度而設定，在本實施形態中可以設為數千ppb左右(例如1000～5000ppb)。
冷凝水，是指從冷凝器20所導出的水，而並非只有意指從蒸汽所凝集的水。因此，即便發電廠1在起動時雖並非凝集水但仍為冷凝水。
(2)循環運轉
冷凝水的鐵濃度在藉由上述(1)的系統外吹洩而到達第1預定值以下之後，便移轉為循環運轉。循環運轉，是將冷凝水系統外吹洩閥27a設為關閉，使來自冷凝器20的冷凝水通水至過濾裝置22及冷凝水脫鹽裝置34。於第4A圖，是顯示此時的通水狀態。於同圖中，以塗黑的閥表示關閉，以白色的閥表示開啟。如同圖所示，冷凝水入口閥21a及冷凝水出口閥32a為開啟，排洩水入口閥52a及排洩水出口閥64a為關閉。藉此，冷凝水朝向過濾裝置22的第1塔22a及第2塔22b進行通水。又，冷凝水流量較小時，也可以以使用第1塔22a或是第2塔22b之其中任一方的方式來進行。
通過冷凝水脫鹽裝置34後的冷凝水，是以經由冷凝水循環配管43而返回至冷凝器20來進行循環。藉由如此地進行冷凝水的循環，由於使得殘留存在於比冷凝水系統外吹洩配管27的分歧點更下游側之配管中的殘留鐵可經由冷凝器20而在過濾裝置22及冷凝水脫鹽裝置34被去除，所以可以謀得水質的淨化。又，即使在循環運轉中，來自冷凝器20之冷凝水的鐵濃度上昇之情形時，由於可以藉由過濾裝置22來降低冷凝水脫鹽裝置34入口的鐵濃度，因此沒有必要進行使用冷凝水系統外吹洩配管27的系統外吹洩。
(3)其他機器的淨化清洗
如上所述般地，於冷凝水清洗結束之後，一面在脫氣器70將冷凝水加熱脫氣，一面進行低壓供水加熱器44及脫氣器70的低壓淨化清洗。然後，起動供水泵72，進行高壓供水加熱器76的高壓淨化清洗。
此等的淨化清洗程序也是進行系統外吹洩或是循環運轉，進行鍋爐供水系統的水質管理。高壓淨化清洗結束後經過通風系統的起動後，開始進行往鍋爐10的供水。
(4)鍋爐點火
往鍋爐10供水開始後，對鍋爐10點火起動鍋爐。
(5)發電廠運轉開始
將藉由鍋爐10之起動所產生的蒸汽通氣至蒸汽渦輪111、113，經由升溫、升速、及併網，開始發電廠的發電運轉。
(6)發電廠負載上昇
於預定之發電廠負載(例如，15%負載)到達後，使用抽氣配管45a、45b、45c將流動在低壓蒸汽渦輪113之蒸汽的一部分予以抽氣，並開始供給至低壓供水加熱器44。各抽氣蒸汽，是在複數個低壓供水加熱器44a、44b、44c與供水進行熱交換而凝集成為低壓供水加熱器排洩水，在第1低壓供水加熱器44a所產生的排洩水被送往冷凝器20，在第2低壓供水加熱器44b及第3低壓供水加熱器44c所產生的排洩水被回收至低壓供水加熱器排洩槽50。
(7)低壓供水加熱器排洩淨化清洗
發電廠停止後，低壓供水加熱器44之排洩系統內的鐵濃度會處於變高的傾向，於抽氣蒸汽被開始供給至低壓供水加熱器44來開始進行低壓供水加熱器44的工作時是鐵濃度最高的狀態。在此，在抽氣蒸汽開始供給後，是以以下的順序(a)及(b)進行低壓供水加熱器44之排洩系統的淨化清洗來執行水質管理。
(a)系統外吹洩(例如，發電廠負載為15%負載～20%負載)
在第2低壓供水加熱器44b及第3低壓供水加熱器44c所產生的排洩水，是被回收至低壓供水加熱器排洩槽50，並在以第2鐵濃度計56所測量之排洩水的鐵濃度至第2預定值以下為止，是經由低壓供水加熱器排洩系統外吹洩配管60而朝向系統外被排出。在本實施形態中的第2預定值可設為數百ppb左右(例如300～800ppb)。
(b)循環運轉(例如，發電廠負載為20%負載～50%負載)
藉由上述(a)的系統外吹洩，使排洩水的鐵濃度到達第2預定值之後，將冷凝水系統外吹洩閥60a設為關閉，並將排洩循環閥66a設為開啟，經由低壓供水加熱器排洩循環配管66進行將排洩水回收至冷凝器20的循環，來將排洩水的鐵濃度降低至第3預定值以下。在本實施形態中的第3預定值可以設為數十ppb左右(例如30～80ppb)。
此時，一面進行低壓供水加熱器排洩泵54的最小流動運轉(經由低壓供水加熱器排洩再循環配管58)，一面進行以第2鐵濃度計56的測量。又，也能夠以設置在低壓供水加熱器排洩循環配管66的第3鐵濃度計67直接進行測量。
第1低壓供水加熱器44a的排洩水，是經由第1低壓供水加熱器排洩配管46朝向冷凝器20供給而循環，藉此進行淨化清洗。
(8)朝向過濾裝置22之通水的切換(例如，發電廠負載為50%負載～100%負載)
在排洩水的鐵濃度到達第3預定值以下之後，結束上述(b)之排洩水的循環運轉，並將朝向過濾裝置22的通水切換到從冷凝水的排洩水。亦即，從第4A圖的狀態切換到第4B圖的狀態。於第4B圖中亦與第4A圖同樣地，以塗黑的閥表示關閉，以白色的閥表示開啟。從第2低壓供水加熱器44b及第3低壓供水加熱器44c所導出之排洩水中的鐵成分，是在過濾裝置22被去除，而可以符合鍋爐供水的水質基準。
冷凝水，是在將冷凝水旁通閥28a開啟之後，將冷凝水出口閥32a關閉，然後將冷凝水入口閥21a關閉，經由冷凝水旁通配管28旁通過過濾裝置22而通水於冷凝水脫鹽裝置34。此時，存在於冷凝水中之鐵成分的濃度由於已降低至第2預定值以下，冷凝水中的鐵成分是在冷凝水脫鹽裝置34被去除，而可以符合鍋爐供水的水質基準。
在結束冷凝水之切換到冷凝水旁通配管28之後，從低壓供水加熱器44所導出的排洩水，係在將排洩水入口閥52a開啟，然後將排洩水出口閥64a開啟之後，將排洩用旁通閥62a關閉，而朝向過濾裝置22進行供給。如第4B圖所示，由於排洩水的流量比冷凝水還小，所以對1個塔進行通水即可，例如可以僅使用第1塔22a。第2塔22b作為預備用，可以一面進行再生一面與第1塔22a交互地使用。
通過過濾裝置22後的排洩水，是經由第4低壓供水加熱器排洩配管64返回作為低壓供水加熱器44之被加熱流體的冷凝水來供給。
如上述般地，藉由選擇性地進行通水的切換，以使從冷凝器20所導出的冷凝水，與從第2低壓供水加熱器44b及第3低壓供水加熱器44c所導出之排洩水的各流體，不會同時對過濾裝置22進行通水。
以上說明之本實施形態的作用效果如以下所述。
過濾裝置22，是用以從來自冷凝器20所導出的冷凝水將鐵成分去除，並且用以從來自低壓供水加熱器44所導出的排洩水將鐵成分去除。如此地，是以共同的過濾裝置22來進行冷凝水及排洩水的鐵成分去除處理。而且，選擇性地將冷凝水及排洩水朝向過濾裝置22進行導引。藉此，利用將過濾裝置22共同化而可以降低設備費用，並且藉由選擇性導引冷凝水及排洩水而不必要使過濾裝置22的容量大幅增加。又，由於不會使具有預定之熱量的排洩水與作為常溫的冷凝水混合，而是在與排洩水之溫度為同等溫度之低壓供水加熱器44的中途位置或是下游側的位置進行匯流，所以可以使發電廠1的熱損失減少。
由於設成選擇性地將冷凝水及排洩水導引往過濾裝置22，所以過濾裝置22的容量不必根據冷凝水所必須過濾的期間中之冷凝水最大流量與排洩水最大流量的合計量來設置。由於流量是冷凝水比排洩水更大，所以例如可以根據發電廠在起動時之冷凝水會對過濾裝置22成為最大之必要通水流量來決定過濾裝置22的容量。
將過濾裝置22以成為並聯連接之方式來設置複數個塔22a、22b。藉此，在流通冷凝水時，是使冷凝水流入已分割成並聯之所有的塔22a、22b，另一方面，在流通排洩水時，由於其流量比冷凝水小，所以將排洩水僅流向其中一方的塔22a、22b。沒有排洩水流通的塔22b、22a，可以以成為預備用之方式來運用。在此，流通冷凝水時，是只要於鍋爐起動時之暫時性的預定期間，對過濾裝置進行通水即可，而沒必要設置預備用之過濾裝置的塔。另一方面，排洩水，是在發電廠起動後，在作為由低壓供水加熱器進行加熱之期間的一般運轉中，由於必須過濾，所以考慮預備用而必須一面交互地進行再生，一面進行運用。
冷凝水脫鹽裝置34，雖是用於去除鈉等之離子者，不過也可以去除鐵成分。因此，即使在冷凝水沒有對過濾裝置22通水的情形時，由於藉由冷凝水脫鹽裝置34可以去除鐵成分，所以可以抑制冷凝水中的鐵濃度上昇，而符合鍋爐供水的水質基準。
在過濾裝置22被過濾的排洩水，是藉由第4低壓供水加熱器排洩配管64而匯流於低壓供水加熱器44的中途位置，亦即第2低壓供水加熱器44b與第3低壓供水加熱器44c之間。藉此，可以使具有預定熱量的排洩水，以成為同等溫度程度流經供水加熱器的冷凝水之方式匯流於低壓供水加熱器44之下游側的位置，因而可以降低發電廠1的熱損失。
於排洩水的鐵濃度成為第3預定值以下之情形時，設成將流至過濾裝置22的流體從冷凝水切換到排洩水。藉此，可以適切地處理排洩水。冷凝水的鐵成分去除，由於可以藉由設在過濾裝置22之下游側的冷凝水脫鹽裝置34來進行，所以可以符合鍋爐供水的水質基準。
以上所說明之各實施形態所記載的水處理裝置及發電廠以及水處理方法，是例如以如下方式被理解。
本揭示之一形態中的水處理裝置，是具備有：過濾裝置(22)及切換手段(21a、32a、28a、52a、64a、62a)；該過濾裝置，是用以從由冷凝器(20)所導出的冷凝水將鐵成分去除，並且用以從由供水加熱器(44)所導出的排洩水將鐵成分去除；該切換手段，是用以選擇性地切換於：使上述冷凝水從上述冷凝器(20)朝向上述過濾裝置(22)流動、與使上述排洩水從上述供水加熱器(44)朝向上述過濾裝置(22)流動。
過濾裝置，是用以從由冷凝器所導出的冷凝水將鐵成分去除，並且用以從由供水加熱器所導出的排洩水將鐵成分去除。如此地，設成藉由共同的過濾裝置來進行冷凝水及排洩水的鐵去除處理。並且，藉由切換手段，以選擇性地將冷凝水及排洩水導引往過濾裝置之方式設置。藉此，藉由將過濾裝置共同化而可以降低設備費用，並且藉由選擇性地導引冷凝水及排洩水而沒必要大幅增加過濾裝置的容量。又，由於不會使具有預定熱量的排洩水與作為常溫的冷凝水混合，所以可以使發電廠的熱損失減少。
又，冷凝水，是指從冷凝器所導出的水，而並非只有意指從蒸汽所凝集的水。因此，即便發電廠在起動時雖並非凝集水但仍為冷凝水。
在本揭示之一形態的水處理裝置中，上述過濾裝置(22)的容量，是根據上述冷凝水成為朝向上述過濾裝置流動時之必要過濾流量的最大值所決定。
由於設成藉由切換手段選擇性地將冷凝水及排洩水導引往過濾裝置，所以過濾裝置的容量不必根據冷凝水所必須過濾的期間中之冷凝水最大流量與排洩水最大流量的合計量來設置。於一般情形，在任意的發電廠負載中，由於冷凝水的流量會比低壓供水加熱器之排洩水的流量更大，所以只要根據在將冷凝水通水至過濾裝置的期間中之必要過濾流量的最大值來決定過濾裝置的容量即可。
在本揭示之一形態的水處理裝置中，上述過濾裝置(22)，是具備有以成為並聯的方式而分割成複數的分割過濾部(22a、22b)。
將過濾裝置以成為並聯之方式分割成複數即可。藉此，只有在發電廠起動時之暫時性的期間中，於流通過濾所必要的冷凝水時，使冷凝水流入被分割成並聯之所有的過濾部，而於另一方面，發電廠起動後，藉由低壓供水加熱器進行加熱之一般運轉的期間中，於流通過濾所必要的排洩水時，由於其流量比冷凝水小，因此可使排洩水僅流通於一部分(單方)的分割過濾部。而排洩水沒有流通之另一方的分割過濾部，可以再生以作為預備用之方式來運用。
例如，使用設為相同容量的2個分割過濾部。
在本揭示之一形態的水處理裝置中，設有冷凝水脫鹽裝置(34)，其係被導入從上述過濾裝置(22)所流出的上述冷凝水。
冷凝水脫鹽裝置，雖是用於去除鈉等之離子者，不過也可以去除鐵成分。因此，即使藉由切換手段使冷凝水不對過濾裝置通水的情形時，由於可藉由冷凝水脫鹽裝置去除鐵成分，因而可以符合鍋爐供水的水質基準。
在本揭示之一形態的水處理裝置中，具備有排洩水回送配管(64)，其係使從上述過濾裝置(22)流出的上述排洩水，匯流於上述供水加熱器(44)的中途位置或是下游。
在過濾裝置過濾後的排洩水，是藉由排洩水回送配管而匯流於供水加熱器的中途位置或是下游。藉此，可以使具有預定熱量的排洩水，以成為同等溫度程度流經供水加熱器的冷凝水之方式匯流於低壓供水加熱器44之下游側的位置，因而可以降低發電廠的熱損失。
例如，供水加熱器以串聯分割為複數之情形時，可將排洩水回送配管連接於分割後的供水加熱器之間。
在本揭示之一形態的水處理裝置中，具備有：鐵濃度計(56)及控制部(30)；該鐵濃度計，是用以檢測出被導引往上述過濾裝置(22)之上述排洩水的鐵濃度；該控制部，是在上述鐵濃度計(56)的測量值已成為預定值以下之情形時，藉由上述切換手段(21a、32a、28a、52a、64a、62a)將被導引往上述過濾裝置(22)的流體從上述冷凝水切換為上述排洩水。
藉由設成在排洩水的鐵濃度已成為預定值以下之情形時，將流往過濾裝置的流體從冷凝水切換為排洩水。藉此，可以適切地處理排洩水。
於過濾裝置的下游側設有冷凝水脫鹽裝置之情形時，由於冷凝水之鐵成分的去除可以在冷凝水脫鹽裝置進行，因此特別地有效。
在本揭示之一形態的水處理裝置中，上述控制部(30)，係在具備有上述供水加熱器(44)的發電廠(1)起動時，將被導引往上述過濾裝置(22)的流體從上述冷凝水切換為上述排洩水。
於發電廠起動時，藉由供水加熱器開始進行供水的加熱之時點起就會產生排洩水，藉由進行排洩系統的淨化清洗來將系統內淨化使排洩水的鐵濃度降低。因此，發電廠起動時可以一面確認排洩水之鐵濃度的減少，一面適切地將流往過濾裝置的流體從冷凝水切換為排洩水。
本揭示之一形態的發電廠，是具備有：上述任一項所述的水處理裝置、及將來自上述水處理裝置所供給的冷凝水作為供水而產生蒸汽的鍋爐(10)、以及使用藉由上述鍋爐(10)所產生的蒸汽來進行發電的發電部。
本揭示之一形態的水處理方法，是使用用以從來自冷凝器(20)所導出的冷凝水將鐵成分去除，並且用以從來自供水加熱器(44)所導出的排洩水將鐵成分去除之過濾裝置(22)的水處理方法，其中，選擇性地切換：使上述冷凝水從上述冷凝器(20)朝向上述過濾裝置(22)流動、與使上述排洩水從上述供水加熱器(44)朝向上述過濾裝置(22)流動。
又，在上述的實施形態中，鍋爐10雖設為燃煤鍋爐，但作為固體燃料者，也可以使用在精製生質燃料或石油時所產生的PC(石油焦碳：Petroleum Coke)燃料，石油殘渣等的鍋爐。又，作為燃料者並不限於固體燃料，也可以使用石油、重油、工場廢液等之液體燃料，再者，作為燃料者也可以使用氣體燃料(天然氣、石油氣、製鐵過程等當中的副產氣體等)。而且，亦可以適用於此等燃料的混燃式鍋爐。
1:發電廠
3:水處理裝置
10:鍋爐
11:火爐
12:燃燒裝置
20:冷凝器
21:第1冷凝水配管
21a:冷凝水入口閥
22:過濾裝置
22a:第1塔(分割過濾部)
22a1:第1塔上游閥
22a2:第1塔下游閥
22b:第2塔(分割過濾部)
22b1:第2塔上游閥
22b2:第2塔下游閥
24:冷凝水泵
26:第1鐵濃度計
27:冷凝水系統外吹洩配管
27a:冷凝水系統外吹洩閥
28:冷凝水旁通配管
28a:冷凝水旁通閥
30:控制部
32:第2冷凝水配管
32a:冷凝水出口閥
34:冷凝水脫鹽裝置
36:第3冷凝水配管
38:軸封蒸汽冷凝器
40:冷凝水增壓泵
42:第4冷凝水配管
43:冷凝水循環配管
44:低壓供水加熱器(供水加熱器)
44a:第1低壓供水加熱器
44b:第2低壓供水加熱器
44c:第3低壓供水加熱器
45a,45b,45c:抽氣配管
46:第1低壓供水加熱器排洩配管
48:第2低壓供水加熱器排洩配管
50:低壓供水加熱器排洩槽
52:第3低壓供水加熱器排洩配管
52a:排洩水入口閥
54:低壓供水加熱器排洩泵
56:第2鐵濃度計
58:低壓供水加熱器排洩再循環配管
60:低壓供水加熱器排洩系統外吹洩配管
60a:冷凝水系統外吹洩閥
62:低壓供水加熱器排洩用旁通配管
62a:排洩用旁通閥
64:第4低壓供水加熱器排洩配管(排洩水回送配管)
64a:排洩水出口閥
66:低壓供水加熱器排洩循環配管
66a:排洩循環閥
67:第3鐵濃度計
70:脫氣器
72:供水泵
74:供水閥
76:高壓供水加熱器
78:補給水槽
79:補給水泵
80:發電機
102:過熱器
103:再熱器
111:蒸汽渦輪(高中壓蒸汽渦輪)
113:蒸汽渦輪(低壓蒸汽渦輪)
A1:冷凝水的流動方向
A2:在第2低壓供水加熱器排洩配管48之排洩水的流動方向
A3:排洩水的流動方向
A4:供水的流動方向
[第1圖]是顯示本揭示之一實施形態之發電廠的概略構成圖。
[第2圖]是顯示第1圖之過濾裝置周圍的概略構成圖。
[第3圖]是顯示本揭示之水處理程序的圖。
[第4A圖]是顯示發電廠起動時，將冷凝水對過濾裝置通水之狀態的概略構成圖。
[第4B圖]是顯示發電廠運轉時，將排洩水對過濾裝置通水之狀態的概略構成圖。
1:發電廠
10:鍋爐
11:火爐
12:燃燒裝置
20:冷凝器
21:第1冷凝水配管
21a:冷凝水入口閥
22:過濾裝置
24:冷凝水泵
26:第1鐵濃度計
27:冷凝水系統外吹洩配管
27a:冷凝水系統外吹洩閥
28:冷凝水旁通配管
28a:冷凝水旁通閥
30:控制部
32:第2冷凝水配管
32a:冷凝水出口閥
34:冷凝水脫鹽裝置
36:第3冷凝水配管
38:軸封蒸汽冷凝器
40:冷凝水增壓泵
42:第4冷凝水配管
43:冷凝水循環配管
44:低壓供水加熱器(供水加熱器)
44a:第1低壓供水加熱器
44b:第2低壓供水加熱器
44c:第3低壓供水加熱器
45a,45b,45c:抽氣配管
46:第1低壓供水加熱器排洩配管
48:第2低壓供水加熱器排洩配管
50:低壓供水加熱器排洩槽
52:第3低壓供水加熱器排洩配管
52a:排洩水入口閥
54:低壓供水加熱器排洩泵
56:第2鐵濃度計
58:低壓供水加熱器排洩再循環配管
60:低壓供水加熱器排洩系統外吹洩配管
60a:冷凝水系統外吹洩閥
62:低壓供水加熱器排洩用旁通配管
62a:排洩用旁通閥
64:第4低壓供水加熱器排洩配管(排洩水回送配管)
64a:排洩水出口閥
66:低壓供水加熱器排洩循環配管
66a:排洩循環閥
67:第3鐵濃度計
70:脫氣器
72:供水泵
74:供水閥
76:高壓供水加熱器
78:補給水槽
79:補給水泵
80:發電機
102:過熱器
103:再熱器
111:蒸汽渦輪(高中壓蒸汽渦輪)
113:蒸汽渦輪(低壓蒸汽渦輪)
A1:冷凝水的流動方向
A2:在第2低壓供水加熱器排洩配管48之排洩水的流動方向
A3:排洩水的流動方向
A4:供水的流動方向
Claims (9)
- 一種水處理裝置，其特徵為具備有：過濾裝置及切換手段； 該過濾裝置，是用以從由冷凝器所導出的冷凝水將鐵成分去除，並且用以從加熱上述冷凝水的供水加熱器所導出的排洩水將鐵成分去除； 該切換手段，是用以選擇性地切換於：使上述冷凝水從上述冷凝器朝向上述過濾裝置流動、與使上述排洩水從上述供水加熱器朝向上述過濾裝置流動。
- 如請求項1所述的水處理裝置，其中， 上述過濾裝置的容量，是根據上述冷凝水成為朝向上述過濾裝置流動時之必要過濾流量的最大值所決定。
- 如請求項2所述的水處理裝置，其中， 上述過濾裝置，是具備有以成為並聯的方式而分割成複數的分割過濾部。
- 如請求項1至3中之任一項所述的水處理裝置，其中， 設有冷凝水脫鹽裝置，其係被導入從上述過濾裝置所流出的上述冷凝水。
- 如請求項1至3中之任一項所述的水處理裝置，其中， 具備有排洩水回送配管，其係使從上述過濾裝置流出的上述排洩水，匯流於上述供水加熱器的中途位置或是下游。
- 如請求項1至3中之任一項所述的水處理裝置，其中， 具備有：鐵濃度計及控制部； 該鐵濃度計，是用以檢測出被導引往上述過濾裝置之上述排洩水的鐵濃度； 該控制部，是在上述鐵濃度計的測量值已成為預定值以下之情形時，藉由上述切換手段將被導引往上述過濾裝置的流體從上述冷凝水切換為上述排洩水。
- 如請求項6所述的水處理裝置，其中， 上述控制部，係在具備有上述供水加熱器的發電廠起動時，將被導引往上述過濾裝置的流體從上述冷凝水切換為上述排洩水。
- 一種發電廠，其特徵為，具備有： 請求項1至7中之任一項所述的水處理裝置、及 將來自上述水處理裝置所供給的冷凝水作為供水而產生蒸汽的鍋爐、以及 使用藉由上述鍋爐所產生的蒸汽來進行發電的發電部。
- 一種水處理方法，是使用用以從來自冷凝器所導出的冷凝水將鐵成分去除，並且用以從來自供水加熱器所導出的排洩水將鐵成分去除之過濾裝置的水處理方法，其特徵為： 選擇性地切換於：使上述冷凝水從上述冷凝器朝向上述過濾裝置流動、與使上述排洩水從上述供水加熱器朝向上述過濾裝置流動。
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