JP3723083B2 - 圧縮空気供給装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所などにおいて所内用圧縮空気と計装用圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、原子力発電所においては機器のパージ、フィルタの逆洗、流体の撹拌用等に用いる所内用圧縮空気と、計装、制御機器や空気作動弁を駆動する計装用圧縮空気を必要とする。所内負荷に供給する所内用圧縮空気は所内用圧縮空気系で生成され、計装負荷に供給する計装用圧縮空気は計装用圧縮空気系で生成される。計装用圧縮空気は、結露を防止するため所内用圧縮空気より露度を大きくしている。
【0003】
原子力発電所の所内用圧縮空気系設備は、空気圧縮機、冷却器、気水分離器、空気貯槽及びこれらを結ぶ配管を主体として構成されている。空気圧縮機で圧縮した空気を、冷却器に供給して40℃以下に冷却し、さらに気水分離器に供給して気体成分のみを分離し、この水分を除去した圧縮空気を所内用負荷に供給している。
【0004】
また、計装用圧縮空気系設備は、空気圧縮機、冷却器、気水分離器、空気貯槽、フィルタ、除湿装置及びこれらを結ぶ配管を主体として構成されている。空気圧縮機で圧縮した空気を、冷却器に供給して40℃以下に冷却し、さらに気水分離器に供給して気体成分のみを分離し、この水分を除去した圧縮空気をフィルタに供給してオイルミスト、ダスト等を除去する。フィルタから除湿装置に供給して、当該除湿装置で所定の露点まで除湿した後に発電プラントの計装負荷へ供給している。
【0005】
計装用圧縮空気系設備は、安定した稼働を行うため、空気圧縮機と除湿装置との間に空気貯槽を備えており、除湿装置に供給する前に空気貯槽で一旦貯留した後に除湿装置に導いている。
【0006】
ところで、従来、除湿装置としては吸着材を用いた吸着式除湿装置が採用されているが、使用するにつれて吸着材の吸着能が低下するため、これを再生処理して繰り返し使用する必要がある。
【0007】
所定の露点(例えば、大気圧換算でー40℃以下)にすることが可能な除湿装置として、上述の吸着材を使用する吸着式除湿装置の他に、水蒸気の透過係数が大きい除湿膜を組み込んだ除湿装置(以下、除湿膜式除湿装置と称する)が知られている。
【0008】
除湿膜式除湿装置は、湿った圧縮空気を除湿装置内の1次側に流し、除湿装置出口から分岐した乾燥した圧縮空気を減圧弁で減圧した乾燥した低圧空気を2次側に流すようにしている。以後、2次側に流す乾燥空気をパージガスと呼称する。
【0009】
除湿膜式除湿装置は、1次側と2次側の水蒸気分圧差により1次側の空気中に含まれる水蒸気が選択的に除湿膜を通過して2次側へ移動する現象を利用して、1次側の空気の除湿が行われる。そのため、吸着式除湿装置のような再生処理が必要でない為に除湿装置の簡素化が可能となる。
【0010】
近年、原子力発電所においてはこのような利点を有する除湿膜式除湿装置が用いることが提案されている。このことは、例えば、特開2000―279743号公報に記載されている。
【0011】
一方、所内用圧縮空気系は飽和状態の圧縮空気を供給しているため、結露した水分を排出するためのドレントラップが必要である。ドレントラップとして、冷凍式除湿装置を用いることが考えられている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術は、計装用圧縮空気系に吸着式除湿装置の代わりに除湿膜式除湿装置を採用するようにしている。しかし、除湿膜式除湿装置は、除湿を行うために自ら使用する乾燥空気量が吸着式除湿装置に比べ約2倍程度になり、圧縮空気の処理効率が低下するという問題点を有する。
【0013】
圧縮空気の処理効率を良くするには、除湿膜モジュールの本数を増やして1本当たりの処理流量を減らすことにより、パージ率(パージガス量/処理圧縮空気流量)を低くできる。が、しかし、除湿膜モジュールの本数が非常に多くなるのを免れない。
【0014】
本発明は上記点に対処して成されたもので、その目的とするところは除湿膜式除湿装置を用いた圧縮空気の処理効率を向上させることができる圧縮空気供給装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、所内用圧縮空気系に所内用圧縮機で生成した圧縮空気を除湿する除湿装置を設け、この除湿装置で除湿された圧縮空気の一部を計装用圧縮空気系の計装用空気貯槽に導入するようにしたことにある。
【0016】
本発明の好ましい実施の形態は除湿装置として、冷凍式除湿装置が用いられる。
【0017】
本発明は所内用圧縮空気系の除湿装置(冷凍式除湿装置)で除湿された圧縮空気の一部を計装用圧縮空気系の計装用空気貯槽に導入するようにしているので、除湿膜式除湿装置に流入する圧縮空気の湿度が低くなり、除去する湿分量が減少する。したがって、パージに使用する乾燥圧縮空気量、つまりパージガス流量を低減できるので圧縮空気の処理効率を向上させることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第1の実施形態を示したものである。
【0019】
図1において、20は所内用圧縮空気系設備を示し、また、1は計装用圧縮空気系設備を示している。所内用圧縮空気設備20と計装用圧縮空気設備1は接続配管12で接続され、所内用圧縮空気をバックアップとして計装用圧縮空気系に供給できる構成になっている。
【0020】
図1に示すように、所内用圧縮空気系設備20は、空気圧縮機22と、冷凍式除湿装置27と、空気貯槽24と、これらを結ぶ配管とを主体として構成されている。空気貯槽24は、圧縮空気を一旦貯留することにより、送出量の変動を低く抑えて安定的に空気を供給できるよう配設されたものである。
【0021】
空気圧縮機22で昇圧された圧縮空気は、冷凍式除湿装置27によりある程度(例えば、大気圧換算露点で−17℃)まで除湿され、空気貯槽24を経由して機器のパージ、フィルタの逆洗及び流体の撹拌用等の各所内負荷に供給される。
【0022】
計装用圧縮空気系設備1は、空気圧縮機2と、冷却器8と、気水分離器3と、空気貯槽4と、フィルタ5と、除湿膜式除湿装置6と、これらを結ぶ配管とを主体として構成されている。
【0023】
空気貯槽4は、圧縮空気を一旦貯留することにより、送出量の変動を低く抑えて安定的に除湿装置6に空気を供給できるよう配設されたものである。除湿装置6は、中空糸膜からなる除湿膜を備えた除湿膜モジュールを複数内蔵している除湿膜式除湿装置である。モジュールの数は、計装負荷の要求計装用圧縮空気量等に応じて設定することができる。
【0024】
空気圧縮機2で昇圧された圧縮空気は、冷却器8により40℃以下に冷却され、気水分離器3で水分を除去した後、空気貯槽4を経由して、フィルタ5でオイルミスト、ダスト等を除去される。
【0025】
フィルタ5を通過した圧縮空気は中空糸膜を使用した除湿膜式除湿装置6により所定の露点(例えば、大気圧換算露点で−40℃以下)まで除湿された後、発電プラントの計装、制御機器及び空気作動弁駆動装置等の発電所の各負荷に供給される。また、除湿装置6で処理された除湿圧縮空気(乾燥圧縮空気)は、除湿装置6の出口で分流され、一部をで減圧後にパージガスとしてパージライン11を通じて除湿装置6の2次側へ送られる。パージガス量は、除湿空気の露点に応じてパージガスライン11の流量調節弁(流調弁)17により流量調整される。
【0026】
除湿装置6内では、高圧・多湿の1次側と低圧・低湿の2次側の水蒸気分圧差により、1次側の空気中に含まれる水蒸気が選択的に除湿膜を通過して2次側へ移動することにより、1次側の空気の除湿が行われる。除湿装置6内で、1次側から水蒸気を受け取った2次側のパージガスは、排気系統より系外へ排気される。
【0027】
所内用圧縮空気設備20の空気貯槽24の出口側と計装用圧縮空気設備1の空気貯槽4の入口側とを接続配管12で連結し、所内用圧縮空気系の除湿空気を、接続配管12を経由して、計装用圧縮空気系の空気貯槽4に供給している。
【0028】
接続配管12には、常時開の弁15と逆止弁16を設置している。また、空気貯槽4には、圧力計14及び制御装置13を設置して、空気貯槽4の圧力が低くなったときに、計装用空気圧縮機系の空気圧縮機2を起動させる。これによると、除湿膜式除湿装置6に流入する圧縮空気が低湿度になるため、パージ率を低く抑えることが出来る。
【0029】
このように、本実施形態の計装用圧縮空気系設備1によれば、除湿膜モジュール本数の増加無しにパージ率が低減出来ることにより、コスト低減が可能となると共に、所内用圧縮空気系の圧縮空気が低湿度になることにより、配管内等で結露する水分が減少し、所内用圧縮空気系のドレントラップが削減できる。
【0030】
図2は本発明の第2の実施形態を示したものである。同図において、20は所内用圧縮空気系設備を示し、1は計装用圧縮空気系設備を示している。図1に示す第1の実施形態の計装用圧縮空気系設備1と共通する部分については同一符号を付し説明を省略する。
【0031】
図2に示したように、図1の第1の実施形態において、所内用圧縮空気設備20と計装用圧縮空気設備1の接続を変えた実施例である。
【0032】
所内用圧縮空気設備20の空気貯槽24の入口側と計装用圧縮空気設備1の空気貯槽4の入口側とを接続配管12で連結し、所内用圧縮空気系20の除湿空気を、接続配管12を経由して、計装用圧縮空気系の空気貯槽4に供給している。
【0033】
図2の実施形態の計装用圧縮空気系設備1によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られる。即ち、除湿膜モジュール本数の増加無しにパージ率が低減出来ることにより、コスト低減が可能となると共に、所内用圧縮空気系の圧縮空気が低湿度になることにより、配管内等で結露する水分が減少し、所内用圧縮空気系のドレントラップが削減できる。
【0034】
図3は、本発明に係る第3の実施形態を示したものである。図3は冷凍式除湿装置を計装用圧縮空気系に設けたものである。
【0035】
図3において、1は計装用圧縮空気系設備を示している。なお、図1の第1実施形態の計装用圧縮空気系設備1と共通する部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【0036】
図3に示したように、計装用圧縮空気系設備1は、空気圧縮機2と、冷凍式除湿装置7と、空気貯槽4と、フィルタ5と、除湿膜式除湿装置6と、これらを結ぶ配管とを主体として構成されている。
【0037】
空気圧縮機2で昇圧された圧縮空気は冷凍式除湿装置7により、ある程度(例えば、大気圧換算露点で−17℃)まで除湿され、空気貯槽4を経由して、フィルタ5でオイルミスト、ダスト等を除去され、中空糸膜を使用した除湿膜式除湿装置6により所定の露点(例えば、大気圧換算露点で−40℃以下)まで除湿された後、発電プラントの計装、制御機器及び空気作動弁駆動装置等の発電所の各負荷に供給される。
【0038】
冷凍式除湿装置7は大気圧換算露点で約−17℃まで除湿可能であり、除湿後の圧縮空気は除湿前の湿潤圧縮空気と熱交換して、周囲温度と同程度まで再熱される。そのため、冷凍式除湿装置7で除湿した空気は、低湿度であり、結露の心配がないため、気水分離器は必要ない。
【0039】
また、除湿膜式除湿装置6に流入する圧縮空気が低湿度になるため、パージ率を低く抑えることが出来る。例えば、冷凍式除湿装置により大気圧換算露点で約−17℃まで除湿した場合、従来の冷却器で40℃以下に冷却した場合と比較すると、除湿膜モジュール1本当たりの処理流量を減らすことなく、パージ率は半分以下に低減可能である。
【0040】
このように、本実施形態の計装用圧縮空気系設備1によれば、第1及び第2の実施形態と同様に除湿膜モジュール本数の増加無しにパージ率が低減出来ると共に、計装用圧縮空気系に気水分離器が不要となり、コスト低減が可能となる。
【0041】
以上のようにして所内用圧縮空気と計装用圧縮空気を供給するのであるが、所内用圧縮空気系の除湿装置(冷凍式除湿装置)で除湿された圧縮空気の一部を計装用圧縮空気系の計装用空気貯槽に導入するようにしているので、除湿膜式除湿装置に流入する圧縮空気の湿度が低くなり、除去する湿分量が減少する。したがって、パージに使用する乾燥圧縮空気量、つまりパージガス流量を低減できるので圧縮空気の処理効率を向上させることができる。
【0042】
また、所内圧縮空気を供給する所内用圧縮空気系の空気圧縮機の下流に冷凍式除湿装置を設けているので、所内用圧縮空気系の圧縮空気の湿度が低くなるため、配管内等で結露する水分が減少し、ドレントラップが削減できる。
【0043】
【発明の効果】
本発明は所内用圧縮空気系の除湿装置(冷凍式除湿装置)で除湿された圧縮空気の一部を計装用圧縮空気系の計装用空気貯槽に導入するようにしているので、除湿膜式除湿装置に流入する圧縮空気の湿度が低くなり、除去する湿分量が減少する。したがって、パージに使用する乾燥圧縮空気量、つまりパージガス流量を低減できるので圧縮空気の処理効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す構成図である。
【図2】本発明の第2の実施形態を示す構成図である。
【図3】本発明の第2の実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
1:計装用圧縮空気系設備,2,22:空気圧縮機,3:気水分離器,
4,24:空気貯槽,5:フィルタ,6,6:除湿膜式除湿装置,
7,27:冷凍式除湿装置,8:冷却器,9:換気空調補機常用冷却水系,
10:タービン建屋,11:パージガスライン,12:接続配管,
13:制御装置,14:圧力計,20:所内用圧縮空気系設備
Claims (6)
- 所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する除湿装置と、前記除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で分離された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気を入力し除湿して計装負荷に供給する除湿膜式除湿装置とを備え、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する前記除湿装置で除湿された圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入するようにしたことを特徴とする圧縮空気供給装置。
- 所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する除湿装置と、前記除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で分離された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気を入力し除湿して計装負荷に供給する除湿膜式除湿装置とを備え、前記所内用空気貯槽の圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入するようにしたことを特徴とする圧縮空気供給装置。
- 所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する冷凍式除湿装置と、前記冷凍式除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で分離された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気をフィルタを介して導入し除湿して計装負荷に供給すると共に除湿した乾燥圧縮空気をパージガスとして用いる除湿膜式除湿装置とを備え、前記所内用空気貯槽の圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入するようにしたことを特徴とする圧縮空気供給装置。
- 所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する冷凍式除湿装置と、前記冷凍式除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で分離された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気をフィルタを介して導入し除湿して計装負荷に供給すると共に除湿した乾燥圧縮空気をパージガスとして用いる中空糸を用いた除湿膜式除湿装置とを備え、前記冷凍式除湿装置で除湿した圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入するようにしたことを特徴とする圧縮空気供給装置。
- 所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する冷凍式除湿装置と、前記冷凍式除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で除湿された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気を入力し除湿して計装負荷に供給する除湿膜式除湿装置と、前記所内用空気貯槽の出口と前記計装用空気貯槽の入口を接続し、前記所内用空気貯槽の圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入する接続配管とを具備することを特徴とする圧縮空気供給装置。
- 所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する冷凍式除湿装置と、前記冷凍式除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で除湿された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気を入力し除湿して計装負荷に供給する除湿膜式除湿装置と、前記所内用空気貯槽の出口と前記計装用空気貯槽の入口を接続し、前記冷凍式除湿装置で除湿された圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入する接続配管とを具備することを特徴とする圧縮空気供給装置。
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