JP2014185892A - Dehumidification system in turbine condenser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力発電所のタービン復水器内を除湿する除湿装置に係り、特に吸湿剤がドラム状に形成されたデシカントロータを用いた除湿装置に関する。 The present invention relates to a dehumidifying device for dehumidifying the inside of a turbine condenser of a nuclear power plant, and more particularly to a dehumidifying device using a desiccant rotor in which a hygroscopic agent is formed in a drum shape.
一般的な沸騰水型原子力発電所のフローは図1に示すように、圧力容器10内で発生した蒸気によって高圧タービン20、低圧タービン30を回転させて発電機50により発電し、低圧タービン30で使用された蒸気を復水器60で水に戻した後、低圧給水加熱器110、高圧給水加熱器130によって加熱して圧力容器10に戻すよう構成されている。復水器60内には海水と熱交換するための熱交換チューブ80が設置されているが、この熱交換チューブ80の腐食対策等のメンテナンスのために復水器60を開放して作業員が内部に入って作業を行う場合がある。
As shown in FIG. 1, the flow of a general boiling water nuclear power plant is to generate power by a
この作業は、復水器60内から水を排出した状態で行われるが、開放したばかりの復水器60内の湿度は約90%と高く、そのため作業中に熱交換チューブ80の腐食が進行するのを防止すること、および作業員の作業環境改善のため、除湿と放射性塵埃対策を行う必要がある。
This operation is performed in a state where water is discharged from the
同様な環境における除湿と放射性塵埃対策としては、圧力抑制室内(サプレッションチェンバ内)の塗膜を更新する再塗装工事を対象として、特許文献1にサプレッションチェンバ内の空気を吸引して該空気に随伴する粉塵を捕捉し、粉塵除去後の空気を除湿してサプレッションチェンバ内へ送給する構成が開示されている。ただし、除湿器についての具体的な記載は無く、また、ファンの後段に除湿器が配置される押し込み方式のため、デシカントロータのように圧力損失の大きな装置の場合には空気の漏れが生じる虞がある。 As countermeasures for dehumidification and radioactive dust in a similar environment, the air in the suppression chamber is sucked into Patent Document 1 and the air is accompanied by the repainting work for renewing the coating film in the pressure suppression chamber (in the suppression chamber). The structure which capture | acquires the dust to perform, dehumidifies the air after dust removal, and is supplied in a suppression chamber is disclosed. However, there is no specific description of the dehumidifier, and because of the push-in method in which the dehumidifier is arranged after the fan, air leakage may occur in the case of a device with a large pressure loss such as a desiccant rotor. There is.
一方、特許文献2には原子炉建屋内の空気を取り込んで除湿し前記圧力抑制室内に供給する乾式の除湿装置(前記デシカントロータもその一種)と、この除湿装置の吐出側と吸込側とを接続するバイパスラインと、このバイパスラインで循環させる除湿空気量を調整することによって前記圧力抑制室内に供給する除湿空気量を制御する構成が開示されている。上記文献と同様に、除湿装置に対しては押し込み方式となり、原子炉建屋内の塵埃の少ない空気であっても漏洩の虞があり好ましくない。
On the other hand,
本発明は、上記の特許文献1および2に記載された問題点を生じないよう、デシカントロータを用いた除湿装置からの空気漏洩を生じないタービン復水器内除湿システムを提供することを課題とする。
It is an object of the present invention to provide a turbine condenser dehumidification system that does not cause air leakage from a dehumidifier using a desiccant rotor so as not to cause the problems described in
また、復水器内の空気の湿度変化によらず安定したデシカントロータの除湿効果を得ることを課題とする。 Another object is to obtain a stable desiccant rotor dehumidifying effect regardless of the humidity change of the air in the condenser.
前記課題を解決するために、本発明に係るタービン復水器内除湿システムは、復水器内の空気を吸引する吸気口と、該吸気口にダクトを介して接続したHEPAフィルタと、該HEPAフィルタの後段に接続したデシカントロータを有する除湿装置と、該除湿装置の後段に接続した送風ファンと、該送風ファンの排気側と前記復水器内に設置した排気口とを接続するダクトを有するとともに、該デシカントロータの再生部に加熱空気を供給する再生用ヒータと、該デシカントロータの再生部からの排気を吸引する再生用ファンを有することを特徴とする。これにより、デシカントロータに流入する空気は全て吸引によるためデシカントロータからの空気の漏えいは防止できる。 In order to solve the above problems, a dehumidifying system in a turbine condenser according to the present invention includes an intake port for sucking air in the condenser, a HEPA filter connected to the intake port via a duct, and the HEPA A dehumidifying device having a desiccant rotor connected to the subsequent stage of the filter, a blower fan connected to the subsequent stage of the dehumidifying device, and a duct connecting the exhaust side of the blower fan and the exhaust port installed in the condenser And a regeneration heater for supplying heated air to the regeneration portion of the desiccant rotor, and a regeneration fan for sucking exhaust gas from the regeneration portion of the desiccant rotor. Thereby, since all the air flowing into the desiccant rotor is sucked, leakage of air from the desiccant rotor can be prevented.
また、本発明に係るタービン復水器内除湿システムは、復水器内の空気を吸引する吸気口と、該吸気口にダクトを介して接続したHEPAフィルタと、該HEPAフィルタの後段に接続したデシカントロータを有する除湿装置と、該除湿装置の後段に接続した送風ファンと、該送風ファンの排気側と前記復水器内に設置した排気口とを接続するダクトと、該デシカントロータの再生部に加熱空気を供給する再生用ヒータと、該デシカントロータの再生部からの排気を吸引する再生用ファンを有するとともに、該送風ファンの上流側と該再生用ファンの上流側の差圧を計測する差圧計測器を有することを特徴とする。これにより、送風ファンの上流側の圧力を再生ファンの上流側より負圧に保つことが可能となり、タービン復水器内の空気がデシカントロータ内部を通過して再生用ファンから漏出することを防止できる。 Further, the turbine condenser dehumidification system according to the present invention is connected to an intake port for sucking air in the condenser, a HEPA filter connected to the intake port via a duct, and a subsequent stage of the HEPA filter. A dehumidifying device having a desiccant rotor, a blower fan connected to a subsequent stage of the dehumidifying device, a duct connecting an exhaust side of the blower fan and an exhaust port installed in the condenser, and a regeneration unit of the desiccant rotor A regenerative heater for supplying heated air to the regenerator and a regenerative fan for sucking exhaust from the regenerative portion of the desiccant rotor, and measuring the differential pressure between the upstream side of the blower fan and the upstream side of the regenerative fan It has a differential pressure measuring instrument. As a result, the pressure on the upstream side of the blower fan can be kept negative from the upstream side of the regeneration fan, and the air in the turbine condenser is prevented from leaking from the regeneration fan through the inside of the desiccant rotor. it can.
また、本発明に係るタービン復水器内除湿システムは、復水器内の空気を吸引する吸気口と、該吸気口にダクトを介して接続したHEPAフィルタと、該HEPAフィルタの後段に接続した空気加熱用ヒータと、該空気加熱用ヒータの後段に接続したデシカントロータを有する除湿装置と、該除湿装置の後段に接続した送風ファンと、該送風ファンの排気側と前記復水器内に設置した排気口とを接続するダクトと、該デシカントロータの再生部に加熱空気を供給する再生用ヒータと、該デシカントロータの再生部からの排気を吸引する再生用ファンを有するとともに、該送風ファンの上流側と該再生用ファンの上流側の差圧を計測する差圧計測器を有することを特徴とする。これにより、タービン復水器内の湿度が変化した場合でも空気加熱用ヒータによって湿度変化を低減できるため安定したデシカントロータの除湿効果を得ることができる。 Further, the turbine condenser dehumidification system according to the present invention is connected to an intake port for sucking air in the condenser, a HEPA filter connected to the intake port via a duct, and a subsequent stage of the HEPA filter. A heater for air heating, a dehumidifying device having a desiccant rotor connected to the subsequent stage of the air heating heater, a blower fan connected to the subsequent stage of the dehumidifying device, an exhaust side of the blower fan, and installed in the condenser A duct for connecting the exhaust port, a regeneration heater for supplying heated air to the regeneration portion of the desiccant rotor, a regeneration fan for sucking exhaust gas from the regeneration portion of the desiccant rotor, It has a differential pressure measuring device for measuring a differential pressure between the upstream side and the upstream side of the regeneration fan. Thereby, even when the humidity in the turbine condenser changes, the humidity change can be reduced by the air heating heater, so that a stable desiccant rotor dehumidifying effect can be obtained.
また、本発明に係るタービン復水器内除湿システムは、復水器内の空気を吸引する吸気口と、該吸気口にダクトを介して接続したHEPAフィルタと、該HEPAフィルタの後段に接続した空気加熱用ヒータと、該空気加熱用ヒータの後段に接続したデシカントロータを有する除湿装置と、該除湿装置の後段に並列に接続した複数の送風ファンと、該複数の送風ファンの排気側と前記復水器内に設置した排気口とを接続するダクトと、該デシカントロータの再生部に加熱空気を供給する再生用ヒータと、該デシカントロータの再生部からの排気を吸引する再生用ファンを有するとともに、該送風ファンの上流側と該再生用ファンの上流側の差圧を計測する差圧計測器を有することを特徴とする。これにより、タービン復水器内の塵埃によるHEPAフィルタやデシカントロータの圧力が増加した場合でも、送風ファンの運転台数を制御することで一定の送風量を得ることができるため安定したデシカントロータの除湿効果を得ることができる。 Further, the turbine condenser dehumidification system according to the present invention is connected to an intake port for sucking air in the condenser, a HEPA filter connected to the intake port via a duct, and a subsequent stage of the HEPA filter. A heater for air heating, a dehumidifying device having a desiccant rotor connected to a subsequent stage of the heater for air heating, a plurality of blower fans connected in parallel to a subsequent stage of the dehumidifying apparatus, an exhaust side of the plurality of blower fans, and the A duct connecting an exhaust port installed in the condenser, a regeneration heater for supplying heated air to the regeneration portion of the desiccant rotor, and a regeneration fan for sucking exhaust air from the regeneration portion of the desiccant rotor And a differential pressure measuring device for measuring a differential pressure between the upstream side of the blower fan and the upstream side of the regeneration fan. As a result, even when the pressure of the HEPA filter or the desiccant rotor increases due to dust in the turbine condenser, it is possible to obtain a constant amount of air flow by controlling the number of operating fans, so stable dehumidification of the desiccant rotor An effect can be obtained.
上記のような特徴を有するタービン復水器内除湿システムによれば、タービン復水器内の空気の除湿を閉ループで行うことができるため建屋内への放射性物質の拡散を防止できる。また、除湿装置の運転による湿度低下や天候の変化によるタービン復水器内の除湿変化においても安定したデシカントロータの除湿効果が得られる。 According to the turbine condenser dehumidification system having the above-described features, the air in the turbine condenser can be dehumidified in a closed loop, so that the diffusion of radioactive substances into the building can be prevented. In addition, a stable desiccant rotor dehumidifying effect can be obtained even in a dehumidifying change in the turbine condenser due to a decrease in humidity due to operation of the dehumidifying device or a change in weather.
図2は本発明の実施例1に係るタービン復水器内除湿システムの構成を示す概略図である。
復水器60内の湿度の高い空気を吸引する吸気口290と、該吸気口290にダクト300を介して接続したHEPAフィルタ220と、該HEPAフィルタ220の後段に接続したデシカントロータ240を有する除湿装置210と、該除湿装置210の後段に接続した送風ファン250と、該送風ファン250の排気側と前記復水器内に設置した排気口280とを接続するダクトを有するとともに、該デシカントロータ240の再生部245に加熱空気を供給する再生用ヒータ270と、該デシカントロータ240の再生部245からの排気を吸引する再生用ファン260を有している。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the dehumidifying system in the turbine condenser according to the first embodiment of the present invention.
Dehumidification having an
復水器60を開放した後、メンテナンス作業の前にタービン復水器60内の水は排出されるが、多少なりとも水分が残留することから復水器60内の湿度は約90%(温度は30〜40℃)と高い状態にあり、また、復水器60内には放射性の塵埃も存在する。そこで、復水器60内の空気をHEPAフィルタ220及び除湿装置210を含む上記系統に通過させて除湿と塵埃除去を行うことで、徐々に湿度を25%程度まで低下させるとともに塵埃濃度も低下させて作業環境を改善する。デシカントロータ240は円形のドラム状に吸着剤が成形されたもので、空気中の水分を吸着して乾燥空気を作る吸着部と、吸着した水分を熱風によって放出する再生部とにシール構造によって区分されており、1時間に約8回転のゆっくりとした速度で回転している。
After the
上記シール構造には回転する吸着剤との間に僅かな隙間を有することから、送風ファン250によって復水器60内に戻す空気が再生用ファン260によって排出される系統に漏れ出さないよう送風ファン250側をより負圧に維持している。
The seal structure has a slight gap between the rotating adsorbent and the blower fan so that the air returned into the
HEPAフィルタ220は定格風量で粒径が0.3μmの粒子に対して99.97%以上の粒子捕集率を有するものであるが、捕集されなかった粒子はデシカントロータ240に付着する可能性がある。そのため、再生用の加熱空気を押し込み式にすると除湿装置のケーシングから加熱空気とともにデシカントロータ240に付着した放射性塵埃が除湿装置の周辺に漏出する可能性があるため、再生用ファン260は吸引による方式とすることが望ましい。
Although the
図3は本発明の実施例2に係るタービン復水器内除湿システムの構成を示す概略図である。
復水器60内の空気を吸引する吸気口290と、該吸気口290にダクト300を介して接続したHEPAフィルタ220と、該HEPAフィルタ220の後段に接続したデシカントロータ240を有する除湿装置210と、該除湿装置210の後段に接続した送風ファン250と、該送風ファン250の排気側と前記復水器60内に設置した排気口280とを接続するダクトと、該デシカントロータ240の再生部245に加熱空気を供給する再生用ヒータ270と、該デシカントロータ240の再生部245からの排気を吸引する再生用ファン260を有するとともに、該送風ファン250の上流側と該再生用ファン260の上流側の差圧を計測する差圧計測器310を有している。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a turbine condenser dehumidification system according to
A
実施例1との構成の違いは差圧計測器310を有する点である。送風ファン250と再生用ファン260それぞれの風量と圧力をパラメータとする運転条件をあらかじめ設定しておくことも考えられるが、前記のように復水器60内の空気の湿度は種々の要因で変化するためリアルタイムで送風ファン250の上流側と再生用ファン260の上流側の差圧を計測して送風ファン250側をより負圧に維持することが有効である。なお、両者の負圧関係の維持のために送風ファン250の運転条件を変化させると復水器60内への乾燥空気の供給量が変化するため、好ましくは再生用ファン260の運転条件を変化させると良いが、これに伴い再生用ヒータ270の運転条件も調整することになる。
A difference in configuration from the first embodiment is that a differential
図4は本発明の実施例3に係るタービン復水器内除湿システムの構成を示す概略図である。
復水器60内の空気を吸引する吸気口290と、該吸気口290にダクト300を介して接続したHEPAフィルタ220と、該HEPAフィルタ220の後段に接続した空気加熱用ヒータ230と、該空気加熱用ヒータ230の後段に接続したデシカントロータ240を有する除湿装置210と、該除湿装置210の後段に接続した送風ファン250と、該送風ファン250の排気側と前記復水器60内に設置した排気口280とを接続するダクトと、該デシカントロータ240の再生部245に加熱空気を供給する再生用ヒータ270と、該デシカントロータ240の再生部245からの排気を吸引する再生用ファン260を有するとともに、該送風ファン250の上流側と該再生用ファン260の上流側の差圧を計測する差圧計測器310を有している。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a turbine condenser dehumidification system according to
An
実施例2との構成の違いは、空気加熱用ヒータ230を有する点である。前記のように復水器60内の空気の湿度が変化することから、デシカントロータ240(例えば1時間に約8回転の回転数)、再生用ヒータ270(例えば熱量)、および再生用ファン260(例えば流量)などの機器の運転条件を変化させることが必要であるが、それぞれの運転効率が高い定格値近辺で一定に保つことが望ましい。そのためには、除湿装置210に流入する空気の湿度を一定にすることが有効であり、空気加熱用ヒータ230によって復水器60内の空気の湿度が大きく変動しないよう制御して、除湿システム全体の運転効率を向上させている。
The difference from the configuration of the second embodiment is that an
図5は本発明の実施例4に係るタービン復水器内除湿システムの構成を示す概略図である。
復水器60内の空気を吸引する吸気口290と、該吸気口290にダクト300を介して接続したHEPAフィルタ220と、該HEPAフィルタ220の後段に接続した空気加熱用ヒータ230と、該空気加熱用ヒータ230の後段に接続したデシカントロータ240を有する除湿装置210と、該除湿装置210の後段に並列に接続した複数の送風ファン250と、該複数の送風ファン250の排気側と前記復水器60内に設置した排気口280とを接続するダクトと、該デシカントロータ240の再生部245に加熱空気を供給する再生用ヒータ270と、該デシカントロータ240の再生部245からの排気を吸引する再生用ファン260を有するとともに、該送風ファン250の上流側と該再生用ファン260の上流側の差圧を計測する差圧計測器310を有している。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a dehumidifying system in a turbine condenser according to a fourth embodiment of the present invention.
An
実施例3との構成の違いは、送風ファン250を複数台並列に接続した点である。前記のように復水器60内の湿度に応じて空気加熱用ヒータ230を制御すると湿度の変動は低減できるが空気の温度とともに風量が変化する。また、HEPAフィルタ220での塵埃捕集の影響で圧力損失が増加するなどにより運転時間の増加とともに風量が低下する。そのため、送風ファン250の風量(出力)を変化させる必要があるが、送風ファン250の定格運転条件からはずれて運転効率が下がる場合があるため、送風ファン250を並列運転することでシステム全体の効率向上を達成している。
The difference from the third embodiment is that a plurality of
図6は実施例4を行った際のタービン復水器内除湿システムの平面配置を示したものであり、低圧タービン(復水器)の数だけ同様に配置される。復水器60の寸法は縦横数十メートル規模であり、この空間内の空気を効率良く除湿するため対角線上に吸気口290と排気口280を配置している。また、吸気口290からHEPAフィルタ220までの経路には放射性塵埃が含まれるためこの経路は極力短くすることが好ましい。そのため、吸気口290は除湿装置210などが配置される場所に近いところに配置し、排気口280はその対角線上(除湿装置210から遠い位置)に配置している。なお、再生用ファン260からの排気は建屋自体の換気系統の吸気口(図示せず)の近辺とすることで、湿分を多く含む空気が建屋内に残留することを防止できる。
FIG. 6 shows a planar arrangement of the dehumidifying system in the turbine condenser when the fourth embodiment is performed, and the arrangement is the same as the number of low-pressure turbines (condensers). The size of the
10………圧力容器、20………高圧タービン、30………低圧タービン、40………低圧タービン、50………発電機、60………復水器、70………循環ポンプ、80………熱交換チューブ、90………給水配管、95………排水配管、100………復水ポンプ、110………低圧給水加熱器、120………給水ポンプ、130………高圧給水加熱器、200………燃料棒、210………除湿装置、220………HEPAフィルタ、230………空気加熱用ヒータ、240………デシカントロータ、245………再生部、250………送風ファン、260………再生用ファン、270………再生用ヒータ、280………排気口、290………吸気口、300………ダクト、310………差圧計測器。 10 ......... pressure vessel, 20 ......... high pressure turbine, 30 ......... low pressure turbine, 40 ......... low pressure turbine, 50 ......... generator, 60 ......... condenser, 70 ......... circulation pump, 80 ......... Heat exchange tube, 90 ......... Water supply piping, 95 ......... Drain piping, 100 ......... Condensate pump, 110 ......... Low pressure feed water heater, 120 ......... Water supply pump, 130 ......... High pressure feed water heater, 200 ......... Fuel rod, 210 ......... Dehumidifier, 220 ......... HEPA filter, 230 ...... Heater for air heating, 240 ......... Desicant rotor, 245 ......... Regeneration unit, 250 ......... Blower fan, 260 ......... Regeneration fan, 270 ......... Regeneration heater, 280 ...... Exhaust port, 290 ...... Intake port, 300 ...... Duct, 310 ...... Differential pressure measuring instrument .
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