JP2011183263A - 旋回流式ストレーナ - Google Patents

Abstract

【課題】逆洗運転時、ストレーナエレメントの外周面に付着した異物を、ストレーナエレメントの高さ方向および周方向の全体において満遍なく除去すること。
【解決手段】縦型円筒形状を呈する容器本体１１と、前記容器本体１１に同軸的に収容されて、前記容器本体１１の内周面との間に環状の旋回流れ空間２８を画成する多孔濾過部材１２とを備えた旋回流式ストレーナ１０であって、前記容器本体１１の高さ方向における上部の側面に、前記旋回流れ空間２８の上部と連通する入口管１６および第１のブロー管１８を設け、前記容器本体１１の高さ方向における中央部の側面に、前記旋回流れ空間２８の下部と連通する第２のブロー管２２を設けるとともに、前記容器本体１１の高さ方向における下部の側面に、前記容器本体１１の下部内に形成されて、前記多孔濾過部材１２の内周側に開口した濾過水受け入れ空間２９と連通する出口管２０を設けた。
【選択図】図４

Description

本発明は、火力発電所や原子力発電所等の各種プラントに使用される冷却水用の異物除去ストレーナに関し、特に金網等の多孔濾過部材の周りに被処理水を旋回させる形式の旋回流式ストレーナに関するものである。

火力発電所や原子力発電所等の各種プラントにおいては、一般に大量の冷却水が使用されるが、その量を確保するために海水や河川湖沼水が使用される。しかしながら、このような海水や河川湖沼水には、種々雑多な異物が含まれており、海水や河川湖沼水を冷却水として使用するには、これらの異物を除去しなければならない。このような目的で使用される濾過器あるいはストレーナには、できるだけ小さい異物も効率よく除去できること、目詰まり等を起こさず長期にわたって連続して使用できること、さらには、除去した異物を簡単に装置外へ排除したり、保守点検が容易である等の機能が求められる。

以上のようなニーズに対応して、種々のストレーナが提案され、使用されているが、その一例としては、例えば、特許文献１に開示された旋回流式ストレーナが知られている。

特開２０００−３３４２２３号公報

また、他の例としては、図６から図８に示す旋回流式ストレーナ５０が提案されている。
図６から図８に示すように、旋回流式ストレーナ５０は、容器本体５１と、ストレーナエレメント５２とを備えている。
容器本体５１は縦型円筒形状を呈し、底部（下端開口部）は底板５３で閉じられ、頂部（上端開口部）は取り外し自在の蓋板５４により閉じられている。また、容器本体５１の上部側面には、流入管５５に連結される入口管５６が一体的に形成され、入口管５６が形成されている側面と（略）反対の側に位置する容器本体１１の下部側面には、流出管５９に連結される出口管６０が一体的に形成され、入口管５６の下方に位置する容器本体１１の下部側面には、排出管６１に連結されるブロー管６２が一体的に形成されている。そして、流入管５５の途中にはバルブ６３が、流出管５９の途中にはバルブ６５が、排出管６１の途中にはバルブ６６がそれぞれ接続されている。

一方、容器本体５１の高さ方向における中央部の内周面には、環状の区画板６７が半径方向内側に突出するようにして設けられており、その上に縦型円筒形状を呈するストレーナエレメント（多孔濾過部材）５２が載置されるようになっている。また、ストレーナエレメント５２と容器本体５１の内周面との間には、環状の旋回流れ空間６８が画成されており、旋回流れ空間６８の上部は、入口管５６と連通（連絡）し、旋回流れ空間６８の下部は、ブロー管６２と連通（連絡）している。
なお、旋回流れ空間６８に対する入口管５６の開口方向と、ブロー管６２の開口方向と、出口管５９の開口方向との平面図的関係は図８に示すとおりである。

区画板６７よりも下方に位置する容器本体５１の内部は、濾過水受け入れ空間６９を画成しており、これは旋回流れ空間６８と同じ外径を有し、出口管６０と連通（連絡）している。
底板５３の中央部には、ドレン排出管７０に連結されるドレン管７１が一体的に形成され、ドレン管７１の途中にはバルブ７２が接続されている。一方、蓋板５４の中央部には、ベント管７３が一体的に形成され、ベント管７３の途中にはバルブ７４が接続されている。
なお、図６に示すように、通常運転時には、バルブ６３，６５，６６が開状態とされ、バルブ７２，７４が閉状態とされる。また、図７に示すように、逆洗運転時には、バルブ６５，６６が開状態とされ、バルブ６３，７２，７４が閉状態とされる。

このような構造を有するストレーナ５０においては、通常運転時、海水が矢印Ａ（図６および図８参照）に示すように流入管５５から入口管５６に流れ込み、ストレーナエレメント５２に衝突し、かつ、容器本体５１の内周面に案内されて旋回流ａ（図８参照）となり、ストレーナエレメント５２の周辺、すなわち、旋回流れ空間６８内を図８において時計方向に回転しながら下降した後、ストレーナエレメント５２の（半径方向）外側から（半径方向）内側に流れ込んで、濾過水受け入れ空間６９を通って出口管６０から流出管５９に流れ込み、冷却水冷却器４（図２参照）に供給されることになる。

一方、このような構造を有するストレーナ５０においては、逆洗運転時、海水が矢印Ｂ（図７および図８参照）に示すように流出管５９から出口管６０に流れ込み、濾過水受け入れ空間６９を通ってストレーナエレメント５２の（半径方向）内側から（半径方向）外側に流れ込んで、ストレーナエレメント５２の外周面に付着した異物をストレーナエレメント５２の外周面から引き剥がし、ストレーナエレメント５２の外周面から引き剥がされた異物とともにブロー管６２から排出管６１に流れ込み、系外に排出されることになる。
なお、通常運転時および逆洗運転時、バルブ６６は連続的（あるいは間欠的）に開かれて、流入管５５から入口管５６に流れ込んだ海水あるいは流出管５９から出口管６０に流れ込んだ海水が異物とともにブロー管６２から排出管６１に流れ込み、系外に排出されることになる。

しかしながら、図６から図８に示す旋回流式ストレーナ５０では、図７中に二点鎖線で示すように、逆洗運転時、出口管６０から流入した海水が、ストレーナエレメント５２の下部のみをストレーナエレメント５２の（半径方向）内側から（半径方向）外側に流れてブロー管６２に流入するおそれがある。そのため、図６から図８に示す旋回流式ストレーナ５０では、ストレーナエレメント５２の上部、すなわち、ストレーナエレメント５２の高さ方向における中間位置よりも上方に淀みができて、ストレーナエレメント５２の上部外周面に付着した異物が除去されずに残ってしまうおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、逆洗運転時、ストレーナエレメントの外周面に付着した異物を、ストレーナエレメントの高さ方向および周方向の全体において満遍なく除去することができる旋回式ストレーナを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る旋回流式ストレーナは、縦型円筒形状を呈する容器本体と、前記容器本体に同軸的に収容されて、前記容器本体の内周面との間に環状の旋回流れ空間を画成する多孔濾過部材とを備えた旋回流式ストレーナであって、前記容器本体の高さ方向における上部の側面に、前記旋回流れ空間の上部と連通する入口管および第１のブロー管が設けられ、前記容器本体の高さ方向における中央部の側面に、前記旋回流れ空間の下部と連通する第２のブロー管が設けられているとともに、前記容器本体の高さ方向における下部の側面に、前記容器本体の下部内に形成されて、前記多孔濾過部材の内周側に開口した濾過水受け入れ空間と連通する出口管が設けられている。

本発明に係る旋回流式ストレーナによれば、逆洗運転時、海水が出口管から濾過水受け入れ空間を通って多孔濾過部材の（半径方向）内側から（半径方向）外側に流れ込んで、多孔濾過部材の外周面に付着した異物を多孔濾過部材の外周面から引き剥がすとともに、容器本体の内周面に案内されて第１のブロー管に導かれ、多孔濾過部材の外周面から引き剥がされた異物とともに、第１のブロー管から系外に排出されることになる。
これにより、逆洗運転時、多孔濾過部材の外周面に付着した異物を、多孔濾過部材の高さ方向および周方向の全体において満遍なく除去することができる。

本発明に係る発電プラントは、上記旋回流式ストレーナを具備している。

本発明に係る発電プラントによれば、逆洗運転時、多孔濾過部材の外周面に付着した異物が、多孔濾過部材の高さ方向および周方向の全体において満遍なく除去されることになる。
これにより、逆洗運転を行うことにより旋回流式ストレーナの圧損を元の状態（最も良好な状態）に戻すことができて、発電プラントの熱効率を向上させることができる。

本発明に係る旋回流式ストレーナによれば、逆洗運転時、多孔濾過部材の外周面に付着した異物を、多孔濾過部材の高さ方向および周方向の全体において満遍なく除去することができるという効果を奏する。

本発明に係る旋回流式ストレーナを適用することができる原子力発電所の補機冷却系統の概要を示す系統図である。 図１に示す補機冷却系統のうち、海水系統のみを示す系統図である。 本発明の一実施形態に係る旋回流式ストレーナの断面図である。 本発明の一実施形態に係る旋回流式ストレーナの断面図である。 図３および図４に示す旋回流式ストレーナを平面的に示した図である。 従来の旋回流式ストレーナの断面図である。 従来の旋回流式ストレーナの断面図である。 図６および図７に示す旋回流式ストレーナを平面的に示した図である。

以下、本発明の一実施形態に係る旋回流式ストレーナについて、図１から図５を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る旋回流式ストレーナを適用することができる原子力発電所の補機冷却系統の概要を示す系統図、図２は図１に示す補機冷却系統のうち、海水系統のみを示す系統図、図３は本実施形態に係る旋回流式ストレーナの断面図、図４は本実施形態に係る旋回流式ストレーナの断面図、図５は図３および図４に示す旋回流式ストレーナを平面的に示した図である。

本実施形態に係る旋回流式ストレーナ（以下、「海水ストレーナ」という。）１０は、例えば、図１に示すような原子力発電所の補機冷却系統（以下、「補機冷却系統」という。）１に適用されるものである。
図１に示すように、補機冷却系統１は、補機冷却水系統２と、海水系統３とを備えている。
補機冷却水系統２は、冷却水冷却器（熱交換器）４と、補機冷却水ポンプ５と、１次系補機（１次系に設置しているポンプや冷却器等の総称であり、具体的には余熱除去ポンプや高圧注入ポンプ等を指す。）６とを備えており、閉サイクルとされた系内を、補機冷却水ポンプ５→冷却水冷却器４→１次系補機６→補機冷却水ポンプ５の順に、（補機）冷却水が循環するようになっている。

図２に示すように、海水系統３は、海水ポンプ（本実施形態では４台の海水ポンプ）７と、海水ストレーナ（本実施形態では２台の海水ストレーナ）１０と、冷却水冷却器（本実施形態では４台の冷却水冷却器）４とを備えており、海水ポンプ７により汲み上げられた海水（被処理水）は、海水ポンプ７→海水ストレーナ１０→冷却水冷却器４を通って放水路に導かれた後、海に戻されるようになっている。

図３から図５に示すように、海水ストレーナ１０は、容器本体１１と、ストレーナエレメント（多孔濾過部材）１２とを備えている。
容器本体１１は縦型円筒形状を呈し、底部（下端開口部）は底板１３で閉じられ、頂部（上端開口部）は取り外し自在の蓋板１４により閉じられている。また、容器本体１１の高さ方向における上部の側面には、流入管１５に連結される入口管１６が一体的に形成され、入口管１６が形成されている側面と（略）反対の側に位置する容器本体１１の高さ方向における上部の側面には、主排出管（第１の排出管）１７に連結される主ブロー管（第１のブロー管）１８が一体的に形成されている。さらに、主ブロー管１８の下方に位置する容器本体１１の高さ方向における下部（底部）の側面には、流出管１９に連結される出口管２０が一体的に形成され、入口管１６の下方に位置する容器本体１１の高さ方向における中央部の側面には、副排出管（第２の排出管）２１に連結される副ブロー管（第２のブロー管）２２が一体的に形成されている。そして、流入管１５の途中にはバルブ２３が、主排出管１７の途中にはバルブ２４が、流出管１９の途中にはバルブ２５が、副排出管２１の途中にはバルブ２６がそれぞれ接続されている。

一方、容器本体１１の高さ方向における中央部の内周面には、環状の区画板２７が半径方向内側に突出するようにして設けられており、その上に縦型円筒形状を呈するストレーナエレメント１２が載置されるようになっている。また、ストレーナエレメント１２と容器本体１１の内周面との間には、環状の旋回流れ空間２８が画成されており、旋回流れ空間２８の上部は、入口管１６および主ブロー管１８と連通（連絡）し、旋回流れ空間２８の下部は、副ブロー管２２と連通（連絡）している。
なお、旋回流れ空間２８に対する入口管１６の開口方向と、主ブロー管１８の開口方向と、副ブロー管２２の開口方向と、出口管１９の開口方向との平面図的関係は図５に示すとおりである。

区画板２７よりも下方に位置する容器本体１１の内部は、濾過水受け入れ空間２９を画成しており、これは旋回流れ空間２８と同じ外径を有し、出口管２０と連通（連絡）している。
底板１３の中央部には、ドレン排出管３０に連結されるドレン管３１が一体的に形成され、ドレン管３１の途中にはバルブ３２が接続されている。一方、蓋板１４の中央部には、ベント管３３が一体的に形成され、ベント管３３の途中にはバルブ３４が接続されている。
なお、図３に示すように、通常運転時には、バルブ２３，２５，２６が開状態とされ、バルブ２４，３２，３４が閉状態とされる。また、図４に示すように、逆洗運転時には、バルブ２４，２５，２６が開状態とされ、バルブ２３，３２，３４が閉状態とされる。

このような構造を有するストレーナ１０においては、通常運転時、海水が矢印Ａ（図３および図５参照）に示すように流入管１５から入口管１６に流れ込み、ストレーナエレメント１２に衝突し、かつ、容器本体１１の内周面に案内されて旋回流ａ（図５参照）となり、ストレーナエレメント１２の周辺、すなわち、旋回流れ空間２８内を図５において時計方向に回転しながら下降した後、ストレーナエレメント１２の（半径方向）外側から（半径方向）内側に流れ込んで、濾過水受け入れ空間２９を通って出口管２０から流出管１９に流れ込み、冷却水冷却器４に供給されることになる。

一方、このような構造を有するストレーナ１０においては、逆洗運転時、海水が矢印Ｂ（図４および図５参照）に示すように流出管１９から出口管２０に流れ込み、濾過水受け入れ空間２９を通ってストレーナエレメント１２の（半径方向）内側から（半径方向）外側に流れ込んで、ストレーナエレメント１２の外周面に付着した異物をストレーナエレメント１２の外周面から引き剥がすとともに、容器本体１１の内周面に案内されて主ブロー管１８に導かれ、ストレーナエレメント１２の外周面から引き剥がされた異物とともに、主ブロー管１８から主排出管１７に流れ込み、系外に排出されることになる。
なお、通常運転時および逆洗運転時、バルブ２６は連続的（あるいは間欠的）に開かれて、流入管１５から入口管１６に流れ込んだ海水あるいは流出管１９から出口管２０に流れ込んだ海水が異物とともに副ブロー管２２から副排出管２１にも流れ込み、系外に排出されることになる。

本実施形態に係る海水ストレーナ１０によれば、逆洗運転時、海水が出口管１９から濾過水受け入れ空間２９を通ってストレーナエレメント１２の（半径方向）内側から（半径方向）外側に流れ込んで、ストレーナエレメント１２の外周面に付着した異物をストレーナエレメント１２の外周面から引き剥がすとともに、容器本体１１の内周面に案内されて主ブロー管１８に導かれ、ストレーナエレメント１２の外周面から引き剥がされた異物とともに、主ブロー管１８から系外に排出されることになる。
これにより、逆洗運転時、ストレーナエレメント１２の外周面に付着した異物を、ストレーナエレメント１２の高さ方向および周方向の全体において満遍なく除去することができる。

また、本実施形態に係る海水ストレーナ１０を具備した原子力発電プラントによれば、逆洗運転時、ストレーナエレメント１２の外周面に付着した異物が、ストレーナエレメント１２の高さ方向および周方向の全体において満遍なく除去されることになる。
これにより、逆洗運転を行うことにより海水ストレーナ１０の圧損を元の状態（最も良好な状態）に戻すことができて、原子力発電プラントの熱効率を向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
また、入口管１６、主ブロー管１８、出口管２０、副ブロー管２２の延出方向は、図５に示す方向に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変更可能である。

１０ 旋回流式ストレーナ
１１ 容器本体
１２ ストレーナエレメント（多孔濾過部材）
１６ 入口管
１８ 主ブロー管（第１のブロー管）
２０ 出口管
２２ 副ブロー管（第２のブロー管）
２８ 旋回流れ空間
２９ 濾過水受け入れ空間

Claims (2)

1. 縦型円筒形状を呈する容器本体と、
   前記容器本体に同軸的に収容されて、前記容器本体の内周面との間に環状の旋回流れ空間を画成する多孔濾過部材とを備えた旋回流式ストレーナであって、
   前記容器本体の高さ方向における上部の側面に、前記旋回流れ空間の上部と連通する入口管および第１のブロー管が設けられ、前記容器本体の高さ方向における中央部の側面に、前記旋回流れ空間の下部と連通する第２のブロー管が設けられているとともに、前記容器本体の高さ方向における下部の側面に、前記容器本体の下部内に形成されて、前記多孔濾過部材の内周側に開口した濾過水受け入れ空間と連通する出口管が設けられていることを特徴とする旋回流式ストレーナ。
2. 請求項１に記載の旋回流式ストレーナを具備していることを特徴とする発電プラント。

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