JP2555104B2 - Nuclear power plant with hollow fiber filter - Google Patents
Nuclear power plant with hollow fiber filterInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子力プラントに係り、特に復水中の金属
イオンを酸化してクラッド化する装置を有する復水浄化
装置を備えた原子力プラントに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nuclear power plant, and more particularly to a nuclear power plant equipped with a condensate purification device having a device for oxidizing metal ions in condensate to clad.
〔従来の技術〕 従来、原子力プラント、特に沸騰水型原子炉は第４図
に示すような構成からなり、復水器１で凝縮された復水
を低圧復水ポンプ２により中空糸フィルター３に導き、
復水中のクラッドを除去する。中空糸フィルター３を出
た復水は、復水脱塩器４に導かれ、ここでイオン状不純
物を除去して高圧復水ポンプ５に送られる。高圧復水ポ
ンプ５を出た復水は、低圧給水加熱器６で加熱され、給
水ポンプ７の吸込側へ導かれる。給水ポンプ７を出た給
水は高圧給水加熱器８を経て原子炉圧力容器10に送ら
れ、原子炉内で蒸気となり、発電機13を駆動するタービ
ン12に導かれ再び復水器１で凝縮されて復水となる。[Prior Art] Conventionally, a nuclear power plant, in particular, a boiling water reactor has a configuration as shown in FIG. 4, and the condensate condensed in the condenser 1 is supplied to the hollow fiber filter 3 by the low pressure condensate pump 2. Guide,
Remove the clad in the condensate. Condensate discharged from the hollow fiber filter 3 is guided to a condensate demineralizer 4, where ionic impurities are removed and sent to a high-pressure condensate pump 5. The condensate discharged from the high-pressure condensate pump 5 is heated by the low-pressure feedwater heater 6 and guided to the suction side of the feedwater pump 7. The water supplied from the water supply pump 7 is sent to the reactor pressure vessel 10 via the high-pressure water supply heater 8, becomes steam in the reactor, is guided to the turbine 12 that drives the generator 13, and is condensed again in the condenser 1. It becomes condensate.
上述の原子力プラント復水給水系における中空糸フィ
ルター３は中空糸膜でクラッド状不純物を除去すること
を主目的としている。つまり、フィルターを構成する中
空糸膜は、中空の糸で膜面にサブミクロン径の孔があい
ており、復水が膜の外側から孔を通り内側の中空部に入
る際、孔部で不純物を物理的に除去するため、クラッド
状の不純物は除去される。しかし、イオン状不純物の除
去は目的としていない。中空糸フィルターの性能の監視
は、中空糸フィルターが規定量の不純物を捕捉したこと
をフィルター前後の差圧で検知し、差圧が所定値以上に
なると、フィルターを逆洗する。この逆洗を行うことに
より、中空糸フィルターに付着したクラッドを除去し、
フィルター入口と出口の差圧を回復させて、長時間に渡
って使用することができる。この中空糸フィルターの逆
洗方法についての従来の技術は以下の通りである。The hollow fiber filter 3 in the condensate water supply system of the nuclear power plant described above is mainly intended to remove the clad impurities by the hollow fiber membrane. In other words, the hollow fiber membrane that constitutes the filter is a hollow fiber and has pores with a submicron diameter on the membrane surface, and when condensate passes through the pores from the outside of the membrane and enters the hollow portion inside, the impurities in the pores Is removed physically, so that the clad impurities are removed. However, it is not intended to remove ionic impurities. To monitor the performance of the hollow fiber filter, the fact that the hollow fiber filter has trapped a specified amount of impurities is detected by the differential pressure before and after the filter, and when the differential pressure exceeds a predetermined value, the filter is backwashed. By performing this backwash, the clad adhering to the hollow fiber filter is removed,
It can be used for a long time by recovering the differential pressure between the filter inlet and outlet. The conventional technique for backwashing the hollow fiber filter is as follows.
まず１つは、スクラビングと呼ばれる方法で、フィル
ターに逆洗用水を供給した後に、フィルターに繋がれた
空気導入ラインを経て空気を導入し、気泡を通過させる
ことにより中空糸膜フィルターを振動させて、中空糸膜
外面に付着したクラッドを除去するものである。The first is a method called scrubbing, in which after supplying backwash water to the filter, air is introduced through an air introduction line connected to the filter, and air bubbles are passed to vibrate the hollow fiber membrane filter. The clad attached to the outer surface of the hollow fiber membrane is removed.
もう一つは、エアーサージと呼ばれる方法で、フィル
ターに逆洗用水を供給した後、フィルターの復水出口側
に、圧縮空気を導入して、逆洗水を中空糸膜内側から外
側へ透過させて、中空糸膜に付着したクラッドを除去す
るものである。The other is a method called air surge, in which after supplying backwash water to the filter, compressed air is introduced to the condensate outlet side of the filter to allow the backwash water to permeate from the inside to the outside of the hollow fiber membrane. Then, the clad attached to the hollow fiber membrane is removed.
なお、この種の中空糸フィルターの逆洗方法に関連す
るものとしては、特開昭60−19002号「中空糸膜フィル
ターの逆洗方法」が挙げられる。As a method related to this type of backwashing method for hollow fiber filters, there is mentioned JP-A-60-19002, "Backwashing method for hollow fiber filters".
上記従来技術においては、復水が中空糸フィルターを
通過する際に、復水中の金属イオンが金属酸化物として
中空糸膜内側に付着，析出し、フィルター差圧が徐々に
上昇すること、及び逆洗を行っても金属酸化物が除去し
きれず、差圧回復率が低下する可能性があった。In the above-mentioned prior art, when condensate passes through the hollow fiber filter, metal ions in the condensate adhere and precipitate inside the hollow fiber membrane as metal oxides, and the filter differential pressure gradually increases, and Even after washing, the metal oxide could not be completely removed, and the differential pressure recovery rate might decrease.
本発明の目的は、中空糸膜内側に金属イオンが付着
し、酸化物として析出することを防止するために、中空
糸フィルターで処理される前に復水中の金属イオンを酸
化し、クラッド状にすることにより、中空糸フィルター
へ流入する金属イオンの量を低減することにある。An object of the present invention is to oxidize metal ions in condensate before being treated with a hollow fiber filter to prevent metal ions from adhering to the inside of the hollow fiber membrane and precipitating as an oxide, and to form a clad shape. This is to reduce the amount of metal ions flowing into the hollow fiber filter.
上記目的は、原子炉，タービン，発電機，中空糸フィ
ルター，復水脱塩器及び給水加熱器を含む原子力プラン
トにおいて、前記中空糸フィルターの上流側において、
復水中の金属イオンを酸化させてクラッド化するための
酸化剤注入装置を設けるとともに、前記金属イオン析出
装置と中空糸フィルターとの間に滞留装置を設け、かつ
滞留装置の下流から酸化剤注入点の上流側に至る再循環
ラインを設けることにより達成される。The above-mentioned object is a nuclear power plant including a nuclear reactor, a turbine, a generator, a hollow fiber filter, a condensate demineralizer and a feed water heater, on the upstream side of the hollow fiber filter,
An oxidizer injection device for oxidizing metal ions in the condensate to form a clad is provided, and a retention device is provided between the metal ion deposition device and the hollow fiber filter, and an oxidant injection point is provided from the downstream of the retention device. It is achieved by providing a recirculation line to the upstream side of the.
中空糸フィルターに流入した復水中のクラッドの大部
分は、中空糸膜の外側から内側への孔の大きさ（直径約
0.1μｍ）よりも大きいために、膜の外側に付着し、内
側に流入することはない。これに対し、金属イオンが中
空糸膜フィルターへ流入した場合には、膜の孔の大きさ
よりイオンの粒径が小さいために、膜の内側に流入して
いく。この際、金属イオンが金属酸化物として膜内面に
付着する可能性がある。従って、中空糸フィルターへ流
入する復水中の金属イオンをあらかじめ、酸化物などに
よりクラッド化することにより、膜の内側へ流入する金
属イオンの量を削減することができ、膜内側への金属酸
化物の析出を低減することが可能となる。Most of the clad in the condensate that has flowed into the hollow fiber filter is the size of the pores (diameter approximately
Since it is larger than 0.1 μm), it adheres to the outside of the membrane and does not flow into the inside. On the other hand, when the metal ions flow into the hollow fiber membrane filter, they flow inside the membrane because the particle size of the ions is smaller than the pore size of the membrane. At this time, metal ions may adhere to the inner surface of the film as metal oxides. Therefore, it is possible to reduce the amount of metal ions flowing into the inside of the membrane by clading the metal ions in the condensate flowing into the hollow fiber filter in advance with an oxide, etc. It is possible to reduce the precipitation of.
例えば復水中へ酸化剤としてH2O2を注入した場合、復
水中の金属イオン、特にイオン鉄とH2O2は下記の反応を
生ずる。For example, when H 2 O 2 is injected into the condensate as an oxidant, the metal ions in the condensate, particularly ionic iron and H 2 O 2 cause the following reaction.
この反応によってイオン鉄は酸化鉄となり、クラッド
化される。上記の反応を十分進ませるために酸化剤を注
入した後、復水を滞留管へ導く。滞留管は、復水がこの
中に停滞する時間を長くし、イオン鉄の酸化反応を促進
するものであり、復水の流速を十分に下げられる様に、
容量の大きいものとする。この滞留管を経ても、復水中
にクラッド化されていないイオン鉄が残ることが考えら
れるので、滞留管出口から酸化剤注入装置の上流側に至
る再循環ラインを設けて、滞留管から出た復水の一部を
循環させる。再循環ラインを介して戻された復水は、再
び酸化剤を注入され、滞留管へ導かれるので、イオン鉄
のクラッド化効率を向上させることが可能で、さらに、
再循環ラインを流れる復水の流量を調節することによ
り、中空糸フィルターに流入する復水中の金属イオン濃
度を、ある一定濃度以下に抑制することができる。 By this reaction, ionic iron becomes iron oxide and is clad. After injecting an oxidizer to sufficiently promote the above reaction, the condensate is led to a retention pipe. The retention pipe extends the time for the condensate to stay in this for a long time and accelerates the oxidation reaction of ionic iron, so that the condensate flow rate can be sufficiently reduced.
It shall have a large capacity. Since it is possible that unclad ionized iron remains in the condensate even after passing through this retention pipe, a recirculation line from the retention pipe outlet to the upstream side of the oxidizer injection device was installed to exit the retention pipe. Circulate part of the condensate. The condensate returned through the recirculation line is injected with the oxidant again and guided to the retention pipe, so that it is possible to improve the cladization efficiency of ionic iron.
By adjusting the flow rate of the condensate flowing through the recirculation line, the concentration of metal ions in the condensate flowing into the hollow fiber filter can be suppressed to a certain level or less.
H2O2を注入した時のFe2+イオン初濃度とFe2+反応率の
関係を第５図に示す。この結果により以下の事が分る。
H2O2濃度を上げるとFe2+イオン反応率が上がる。Fe2+イ
オン初濃度が高い程Fe2+イオン反応率が上がる。Fig. 5 shows the relationship between the initial Fe 2+ ion concentration and the Fe 2+ reaction rate when H 2 O 2 was injected. From this result, the following facts are found.
Increasing the H 2 O 2 concentration increases the Fe 2+ ion reaction rate. The higher the initial Fe 2+ ion concentration, the higher the Fe 2+ ion reaction rate.
本結果より酸化剤を注入してFe2+イオンをクラッド化
できるので、中空糸フィルターへのFe2+イオンなどの金
属イオンの持ち込み量を低減でき、該フィルター内の中
空糸膜内側の面でのクラッドの生成、そして目づまりを
低減することができる。From this result, since an Fe 2+ ion can be clad by injecting an oxidizing agent, the amount of metal ions such as Fe 2+ ion carried into the hollow fiber filter can be reduced, and the inner surface of the hollow fiber membrane inside the filter can be reduced. It is possible to reduce the generation of clad and clogging.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
第１図は、酸化剤注入装置を備えた復水浄化系を示す
ものである。FIG. 1 shows a condensate purification system equipped with an oxidant injection device.
第１図において、不純物を含む復水を中空糸フィルタ
ー３と復水脱塩器４とで処理する構成は第４図に示す従
来例と同じである。第１図は、低圧復水ポンプ２の吐出
部に金属イオンを除去するための酸化剤注入装置を設け
た原子力プラントの復水給水系の全体構成を示すもので
ある。金属イオンを酸化し、クラッド化する為の酸化剤
注入装置は、酸化剤貯蔵タンク14,酸化剤注入ポンプ15,
流量計16,流量調節弁17,逆止弁18等より構成され、低圧
復水ポンプ２と滞留管19の間に所定量の酸化剤を注入す
る。ここで、復水中の金属イオン量調整は、酸化剤の注
入量により行う。流量計16,流量調節弁17は注入する酸
化剤の流量を調節するためのもので、流量計16にて流量
を検出し、調整装置27を介して流量調節弁17の開度を変
化させることにより流量調節を行うことができ、この流
量設定は、中空糸フィルター３の入口サンプリングによ
り行う。酸化剤が注入された復水は、滞留管19へ導か
れ、この中に停滞している間に、復水中の金属イオンは
酸化しクラッド化する。例えば、イオン鉄に対し酸化剤
としてH2O2を使用した場合、イオン鉄Fe2+は、下記反応
を起こし、酸化鉄として復水中に存在することになる。In FIG. 1, the configuration in which condensate containing impurities is treated by the hollow fiber filter 3 and the condensate demineralizer 4 is the same as the conventional example shown in FIG. FIG. 1 shows an overall configuration of a condensate water supply system of a nuclear power plant in which a discharge portion of the low-pressure condensate pump 2 is provided with an oxidizer injection device for removing metal ions. The oxidant injection device for oxidizing metal ions to form a clad is an oxidant storage tank 14, an oxidant injection pump 15,
It is composed of a flow meter 16, a flow control valve 17, a check valve 18, etc., and injects a predetermined amount of oxidant between the low pressure condensate pump 2 and the retention pipe 19. Here, the amount of metal ions in the condensate is adjusted by adjusting the amount of oxidant injected. The flow meter 16 and the flow rate control valve 17 are for adjusting the flow rate of the oxidant to be injected, and the flow rate is detected by the flow meter 16 and the opening degree of the flow rate control valve 17 is changed via the adjusting device 27. The flow rate can be adjusted by adjusting the flow rate by sampling the inlet of the hollow fiber filter 3. The condensate in which the oxidizer is injected is guided to the retention pipe 19, and the metal ions in the condensate are oxidized and clad while remaining in the retention pipe 19. For example, when H 2 O 2 is used as an oxidant for ionic iron, the ionic iron Fe 2+ causes the following reaction and is present in the condensate as iron oxide.
以上の方法により、復水中の金属イオンをクラッド化
してイオン量を低減させた後、中空糸フィルター３へ導
くことにより、多量の金属イオンが中空糸膜フィルター
に流入することを防止し、中空糸膜内側に金属酸化物が
付着析出することを抑制する効果がある。 By the method described above, the metal ions in the condensate are clad to reduce the amount of the ions, and then the metal fibers are guided to the hollow fiber filter 3 to prevent a large amount of the metal ions from flowing into the hollow fiber membrane filter. It has the effect of suppressing the deposition of metal oxide on the inside of the film.
第２図は、本発明の実施例を示し、滞留管19出口から
低圧復水ポンプ２の吸込部への再循環ライン20を配置し
た復水浄化装置の構成を示す。この実施例では、再循環
ライン20は、低圧復水ポンプ２の吸込側に接続したが、
酸化剤が注入される点の上流側であれば良い。第２図の
実施例で滞留管19を出た復水の一部を、再循環ライン20
を経て低圧復水ポンプ２吸込部へ戻すことにより、酸化
剤と金属イオンとの反応時間をより長くするとともに、
ポンプ２による攪拌効果の相乗作用により酸化効率の向
上を図ることができる。また、再循環する復水にも再び
酸化剤が注入され、滞留管19へ導かれる為、中空糸フィ
ルター３へ復水が流入する時点では、金属イオン濃度を
低減することができ、より高い効率で金属イオンをクラ
ッド化することができる。FIG. 2 shows an embodiment of the present invention and shows the configuration of a condensate purification device in which a recirculation line 20 from the outlet of the retention pipe 19 to the suction part of the low-pressure condensate pump 2 is arranged. In this embodiment, the recirculation line 20 was connected to the suction side of the low pressure condensate pump 2,
It may be on the upstream side of the point where the oxidant is injected. A part of the condensate that has left the retention pipe 19 in the embodiment of FIG.
By returning to the suction part of the low-pressure condensate pump 2 via the, the reaction time between the oxidant and the metal ions is made longer and
The synergistic effect of the stirring effect of the pump 2 can improve the oxidation efficiency. In addition, since the oxidant is again injected into the recirculated condensate and is guided to the retention pipe 19, the metal ion concentration can be reduced at the time when the condensate flows into the hollow fiber filter 3, resulting in higher efficiency. Can clad metal ions.
第３図は、本発明の他の実施例を示すもので、再循環
ライン20における流量を、中空糸フィルター３へ流入す
る復水中の金属イオン濃度に応じて調節する機構を設け
た復水浄化装置の構成を示す。まず、酸化剤注入前後に
おける鉄イオン濃度を評価するために、低圧復水ポンプ
出口23と滞留管出口22にサンプリング点を続けて、各々
の点における金属イオン濃度を測定する。酸化剤注入前
後における鉄イオン濃度の減少率と、再循環ライン20上
に設けた流量計25にて検出した流量の情報とを循環量調
整装置26に入力する。この調整装置26の出力信号によっ
て、金属イオン濃度の減少率が小さい場合には、再循環
流量を増すよう、減少率が大きい場合には、再循環流量
を減らすように、再循環ライン20上の流量調整弁24の開
度を調節する。この機構の設備により、中空糸フィルタ
ー３へ流入する復水中の金属イオン濃度を、常に一定の
値以下に保つことができる。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. Condensate purification provided with a mechanism for adjusting the flow rate in the recirculation line 20 according to the concentration of metal ions in the condensate flowing into the hollow fiber filter 3. The structure of an apparatus is shown. First, in order to evaluate the iron ion concentration before and after the oxidant injection, sampling points are continued at the low-pressure condensate pump outlet 23 and the retention tube outlet 22, and the metal ion concentration at each point is measured. The reduction rate of the iron ion concentration before and after the oxidant injection and the information of the flow rate detected by the flow meter 25 provided on the recirculation line 20 are input to the circulation amount adjusting device 26. According to the output signal of the adjusting device 26, if the decrease rate of the metal ion concentration is small, the recirculation flow rate is increased, and if the decrease rate is large, the recirculation flow rate is decreased. The opening degree of the flow rate adjusting valve 24 is adjusted. With the equipment of this mechanism, the metal ion concentration in the condensate flowing into the hollow fiber filter 3 can be always kept below a certain value.
本発明によれば、中空糸フィルターへ流出する復水中
の金属イオン濃度を低減することにより中空糸膜内側へ
の金属イオン付着，金属酸化物の析出を抑制し、中空糸
膜の孔の閉塞を防止することができるので、中空糸膜フ
ィルター逆洗時の差圧回復率を向上させ、且つ、中空糸
膜フィルターの寿命を長期化できる効果がある。According to the present invention, by reducing the metal ion concentration in the condensate flowing out to the hollow fiber filter, metal ion adhesion to the inside of the hollow fiber membrane and metal oxide precipitation are suppressed, and the pores of the hollow fiber membrane are blocked. Since this can be prevented, there is an effect that the differential pressure recovery rate at the time of backwashing with the hollow fiber membrane filter can be improved and the life of the hollow fiber membrane filter can be prolonged.
第１図は金属イオンをクラッド化する酸化剤注入装置を
備えた復水浄化装置を有する原子力プラントの構成図、
第２図は、本発明の実施例であり再循環ラインを設けた
復水浄化装置の構成図、第３図は、本発明の他の実施例
であり再循環ラインに流量調節機構を設けた復水浄化装
置の構成図、第４図は、従来の原子力プラント復水給水
系の全体構成を示す図、第５図は本発明の実施例におけ
るFe2+イオン初濃度とFe2+イオン反応率の関係を示すグ
ラフである。 １……復水器、２……低圧復水ポンプ、３……中空糸フ
ィルター、４……復水脱塩器、５……高圧復水ポンプ、
６……低圧給水加熱器、７……給水ポンプ、８……高圧
給水加熱器、９……原子炉給水配管、10……原子炉、11
……主蒸気配管、12……タービン、13……発電機、14…
…酸化剤注入タンク、15……酸化剤注入ポンプ、16,25
……流量計、17,24……流量調節弁、18,21……逆止弁、
19……滞留管、20……再循環ライン、22……滞留管出口
サンプリング点、23……低圧復水ポンプ出口サンプリン
グ点、26……循環量調整装置、27……調整装置、28……
給水再循環ライン、29……復水再循環ライン。FIG. 1 is a configuration diagram of a nuclear power plant having a condensate purification device equipped with an oxidizer injection device for cladting metal ions,
FIG. 2 is a block diagram of a condensate purification device which is an embodiment of the present invention and which is provided with a recirculation line, and FIG. 3 is another embodiment of the present invention, which is provided with a flow rate adjusting mechanism in the recirculation line. Condensate purification device configuration diagram, FIG. 4 is a diagram showing the overall configuration of a conventional nuclear power plant condensate feed water system, and FIG. 5 is the Fe 2+ ion initial concentration and Fe 2+ ion reaction in the embodiment of the present invention. It is a graph which shows the relationship of a rate. 1 ... Condenser, 2 ... Low pressure condensate pump, 3 ... Hollow fiber filter, 4 ... Condensate demineralizer, 5 ... High pressure condensate pump,
6 ... Low-pressure feed water heater, 7 ... Feed water pump, 8 ... High-pressure feed water heater, 9 ... Reactor feed water pipe, 10 ... Reactor, 11
...... Main steam piping, 12 …… Turbine, 13 …… Generator, 14…
… Oxidizer injection tank, 15 …… Oxidizer injection pump, 16,25
...... Flowmeter, 17,24 …… Flow control valve, 18,21 …… Check valve,
19 …… Stay tube, 20 …… Recirculation line, 22 …… Stay tube outlet sampling point, 23 …… Low-pressure condensate pump exit sampling point, 26 …… Circulation amount adjusting device, 27 …… Adjusting device, 28 ……
Water supply recirculation line, 29 ... Condensate recirculation line.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩沢 義博 茨城県日立市幸町３丁目２番１号 日立 エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−4289（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshihiro Shiozawa 3-2-1, Sachimachi, Hitachi, Ibaraki Hitachi Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-64-4289 (JP, A)
Claims (1)
ター，復水脱塩器及び給水加熱器を含む原子力プラント
において、前記中空糸フィルターの上流側に金属イオン
を酸化させるための酸化剤注入装置を設けると共に、前
記酸化剤注入装置と中空糸フィルターとの間に滞留装置
を設け、かつ該滞留装置の下流から前記酸化剤注入装置
の上流側へ戻す再循環ラインを設けたことを特徴とする
原子力プラント。1. An oxidizer for oxidizing metal ions upstream of the hollow fiber filter in a nuclear power plant including a nuclear reactor, a turbine, a condenser, a hollow fiber filter, a condensate demineralizer and a feed water heater. An injection device is provided, a retention device is provided between the oxidant injection device and the hollow fiber filter, and a recirculation line for returning from a downstream of the retention device to an upstream side of the oxidant injection device is provided. Nuclear power plant.
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|---|---|---|---|
| JP62285372A JP2555104B2 (en) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | Nuclear power plant with hollow fiber filter |
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| JPH01127998A JPH01127998A (en) | 1989-05-19 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2555104B2 (en) * | 1987-11-13 | 1996-11-20 | 株式会社日立製作所 | Nuclear power plant with hollow fiber filter |
-
1987
- 1987-11-13 JP JP62285372A patent/JP2555104B2/en not_active Expired - Lifetime
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