JP3558251B2 - Filtration tower and method of operating the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電プラントにおけるヒータドレン水等のように大気圧下では蒸気に変化してしまう、水温が100℃以上の高温水中から懸濁物質を除去する場合に好適に用いられる濾過塔及びその運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば、加圧水型原子力発電所や火力発電所のヒータドレン水は少なくとも100℃以上の高温水であるため、この高温水は主として復水系統へ回収され、蒸気発生用水として繰り返し使用され、復水系の熱損失を極力防止するようにしている。このような高温水は繰り返し使用する間に酸化鉄微粒子等の懸濁物質を含むようになるが、現状では高温水の濾過処理に適した濾過塔がないため、高温水は何等処理されることなく蒸気発生器あるいはボイラへ供給されている。しかしながら、高温水に含まれる酸化鉄微粒子等の懸濁物質を処理しないまま繰り返し蒸気発生用水として使用すると、蒸気発生器あるいはボイラの伝熱管の外表面にこれらの懸濁物質が付着し、それぞれの熱伝達効率を低下させる等の課題があった。
【0003】
そこで、従来から高温水用の濾過塔として金属フィルタやセラミックフィルタ等の無機フィルタを用いたものが検討されている。これらの無機フィルタは耐熱性があるためヒータドレン水のような高温水に対しても使用することができるが、懸濁物質の主成分である酸化鉄等の鉄成分は極めて微細な粒子で、フィルタの除鉄性能が不安定で、差圧が上昇し易い、あるいはフィルタ自体から不純物が溶出し易い等の問題があり、本格的に導入されるまでには至っていないのが現状である。
【0004】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、例えばヒータドレン水等の高温水中の懸濁物質を除去することができる濾過塔を提供することを目的としている。また、本発明は、例えばヒータドレン水等の高温水を濾過する場合に、高分子膜フィルタエレメントの濾過機能を損なうことなく円滑に通水し、高温水中の懸濁物質を効率良く除去することができる濾過塔及びその運転方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、高分子膜フィルタは、ポアサイズの微細化が可能であること、酸化鉄微粒子等の懸濁物質の除去性能が安定していること、及び膜自体からの不純物の溶出がないこと等の特性を有することに着目し、高分子膜フィルタを具備した濾過塔を高温水用として用いるためにその構造について種々検討した。例えば濾過塔を用いてヒータドレン水等の高温水を濾過する場合には、濾過を開始するに当たって塔本体51内で満杯となっている環境温度と略等しい水温(10〜30℃)の保有水を高温水で置換しながら濾過するが、従来の高分子膜フィルタの場合には高分子膜フィルタが高温水により熱的に劣化して本来の濾過性能を維持できない。そこで、本発明者等は、高分子膜フィルタの高分子材料を種々変更してそれぞれの加工性及び濾過性能について種々検討した結果、特定の耐熱性高分子材料が高温水用の高分子膜フィルタとして使用可能なことを知見した。
【0006】
更に、特定の高分子膜フィルタを具備した図4に示す濾過塔の濾過性能について更に検討した結果、濾過塔の構造に特別の工夫を施し、特定の運転形態を採用することによりヒータドレン水等のような高温水であっても酸化鉄微粒子等の懸濁物質を効率良くしかも安定的に除去できることを知見した。
【0007】
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、請求項1に記載の濾過塔は、塔本体内を下室と上室に区画する仕切板と、この仕切板に端部が固定され且つ上記塔本体の軸心に沿って上記下室内に配設された複数の高分子膜フィルタエレメントとを備え、流入管により上記下室内に流入した原水を上記各高分子膜フィルタエレメントによって濾過し、上記上室で集水した濾過水を流出管より流出させる濾過塔において、上記下室と上記上室とのみを連通管により連結すると共にこの連通管に仕切弁を設けたことを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明の請求項2に記載の濾過塔の運転方法は、塔本体内を下室と上室に区画する仕切板と、この仕切板に端部が固定され且つ上記塔本体の軸心に沿って上記下室内に配設された複数の高分子膜フィルタエレメントと、上記下室と上記上室とを連結する連通管と、この連通管に設けられた仕切弁とを備えた濾過塔の運転方法であって、上記濾過塔を用いて原水の濾過を開始するに先立って、上記仕切弁を開放して上記連通管により上記下室と上記上室を連通した後、上記原水を上記下室及び上記連通管を順次経由させて上記上室に供給し、上記下室内と上記上室内の圧力を均一化することを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の請求項3に記載の濾過塔の運転方法は、請求項2に記載の発明において、上記原水として100℃以上の高温水を用いることを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明の請求項4に記載の濾過塔の運転方法は、請求項2または請求項3に記載の発明において、上記仕切弁を全開状態から全閉状態まで徐々に閉じることを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の請求項5に記載の濾過塔の運転方法は、請求項4に記載の発明において、上記仕切弁を全開状態から全閉状態まで徐々に閉じるまでの弁操作時間を、少なくとも上記塔本体内の保有水を上記原水で置換するまでに要する時間よりも長くすることを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の請求項6に記載の濾過塔の運転方法は、請求項2〜請求項5のいずれか1項に記載の発明において、上記原水の濾過を停止するに先立って、上記連通管の仕切弁を開放することを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図4に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図1は本発明の濾過塔が適用された発電プラントを示すフロー図、図2は図1に示す発電プラントに適用された本発明の濾過塔の一実施形態を示す構成図、図3は図2に示す濾過塔の高分子膜フィルタエレメントとして用いられた中空糸膜モジュールを示す断面図、図4は本発明の濾過塔の運転方法に好適に用いることができる濾過塔を示す構成図である。尚、図1において実線は水の配管ラインであり、破線は蒸気の配管ラインである。
【0015】
まず、本実施形態の濾過塔を適用した発電プラントについて図1を参照しながら概説する。発電プラントは図1に示すように高温高圧蒸気を用いてタービンを回転させ発電するシステムである。即ち、蒸気発生器1において高温高圧蒸気が発生すると、この高温高圧蒸気は高圧タービン2に供給され、高圧タービン2を介して発電機を駆動する。高圧タービン2においてエネルギー消費された蒸気は主として湿分分離器3において水分が分離される。水分が分離された蒸気は蒸気発生器1で発生した蒸気の一部を利用してリヒータ4において再加熱される。再加熱された蒸気は低圧タービン5に供給され、低圧タービン5を介して発電機を駆動する。低圧タービン5においてエネルギー消費された蒸気は主として復水器6に供給され、復水器6において冷却されて復水になる。この復水はポンプ7によって復水脱塩装置8へ供給され、復水中に混入した金属イオン等の不純物イオンが復水脱塩装置8において除去される。尚、図示してないが復水脱塩装置8の前段には濾過塔が設置されている場合があり、その場合には濾過塔において酸化鉄微粒子等の懸濁物質を除去するようにしてある。
【0016】
復水脱塩装置8において不純物イオンが除去された復水はポンプ9によって低圧ヒータ10に供給される。この低圧ヒータ10では低圧タービン5から蒸気の一部を受給し、復水脱塩装置8から供給された復水を加熱する。そして、低圧ヒータ10において生成したヒータドレン水は低圧ヒータ10で加熱された復水と合流し、脱気器11へ供給される。脱気器11において復水中に溶解している酸素等が脱気された復水はポンプ12によって高圧ヒータ13に供給される。この高圧ヒータ13では高圧タービン2から蒸気の一部を受給し、脱気器11から受給した復水を加熱し、高温になった復水は再び蒸気発生器1へ供給され、循環使用される。尚、脱気器11では復水脱塩装置8からの復水以外にリヒータ4及び高圧ヒータ13のヒータドレン水及び湿分分離器3において生成したドレン水をそれぞれ受給し、蒸気発生用として使用するようにしてある。
【0017】
さて、上記脱気器11に供給される復水のうち、湿分分離器3において分離された湿分分離器ドレン水及び高圧ヒータ13のヒータドレン水はいずれも高圧タービン2から流出したもので、それぞれの水中には酸化鉄微粒子等の懸濁物質が含まれているため、そのまま蒸気発生器1へ供給することは好ましくなく、濾過塔を用いて事前に各ドレン水中の懸濁物質を除去しておく必要がある。これらのドレン水はいずれも100℃以上の高温水であるため、本実施形態では湿分分離器3及び高圧ヒータ13と脱気器11を連結する配管14、15の途中に図2に示す本実施形態の濾過塔20を用いた。配管14に配置された濾過塔20は湿分分離器3からのドレン水(以下、「湿分分離器ドレン水」と称す。)を濾過し、配管15に配置された濾過塔20は高圧ヒータ13からのドレン水(以下、「高圧ヒータドレン水」と称す。)を濾過するものであり、これら両者は基本的には同一構成を有している。これらのドレン水はいずれも100℃以上に達し、更に150℃以上、200℃以上に達することが通常である。従って、本実施形態の濾過塔20は、100℃以上の高温水下で好ましく用いられ、150℃以上、更に200℃以上の上述の各ドレン水下においても好ましく用いられる。
【0018】
そこで、高圧ヒータドレン水用の濾過塔20を例に挙げて説明する。この濾過塔20は、図2に示すように、塔本体21と、この塔本体21内を下室22と上室23に区画する仕切板24と、この仕切板24に上端が固定され且つ下端が下室22側へ垂下する複数の高分子膜フィルタエレメント25とを備え、高圧ヒータドレン水が配管15及び流入管26を介して下室22内に導かれ、下室22内の高分子膜フィルタエレメント25によって濾過され、酸化鉄微粒子等の懸濁物質を高圧ヒータドレン水から除去した後、濾過水が流出管27及び配管15を介して脱気器11へ供給される。
【0019】
上記下室22内の底部近傍の中央にはバッフルプレート28が高圧ヒータドレン水の流入口に対向させて配設され、このバッフルプレート28によって下室22内へ流入したヒータドレン水を分散するようにしてある。また、このバッフルプレート28と中空糸膜モジュール25下端との間には分配機構29が配設され、この分配機構29によってバッフルプレート28からの高圧ヒータドレン水を一旦受け、引き続き各中空糸膜モジュール25へ高圧ヒータドレン水を分配するようにしてある。
【0020】
更に、本実施形態の濾過塔20には下室22の上端部と上室23とを連通する連通管30が設けられ、この連通管30には仕切弁31が設けられている。そして、仕切弁31を開閉することにより下室22と上室23を連通し、あるいは遮断するようにしてある。この連通管30は濾過開始時に本発明の運転方法を実施する際に使用するものである。濾過塔20が一旦定常運転に入ると、仕切弁31を閉じて連通管30を使用しないようにしてある。また、連通管30の一端を下室22の上端部に接続することにより下室22内の保有水を高温水に優先して上室23へ確実に押し出すことができる。
【0021】
そして、高分子膜フィルタエレメント25としては、例えば、中空糸膜型、プリーツ型、スパイラル型の高分子膜フィルタを用いることができる。そこで、本実施形態では高分子膜フィルタエレメント25として例えば中空糸膜モジュールを用いた場合について説明する。従って、以下では高分子膜フィルタエレメント25を図3に示す中空糸膜モジュール25として説明する。尚、図2において、15Aは配管15のバイパス管、15Bはバイパス管15Aのバルブである。
【0022】
次に、上記中空糸膜モジュール25について図3を参照しながら説明する。この中空糸膜モジュール25は、同図に示すように、100〜50000本前後の中空糸膜フィルタ251と、これらの中空糸膜フィルタ251を束ねて収納する保護筒252とを備えて構成されている。各中空糸膜フィルタ251は、例えば0.01〜0.3μの微細孔を有する樹脂薄膜により外径0.3〜5mm、内径0.2〜4mmの中空糸として形成されている。また、保護筒252の上端部にはフランジ部252Aが形成され、このフランジ部252Aで上記仕切板24に垂下するようにしてある。
【0023】
また、保護筒252の下端部にはスカート部252Bが形成され、このスカート部252Bで洗浄時に流入した気体を捕集するようにしてある。そして、保護筒252の上端部で各中空糸膜フィルタ251の上端部を接着剤等により束ねて接合固定した上部接合部253が形成され、その下端部で各中空糸膜フィルタ251の下端部を上端部と同様に接合固定した下部接合部254が形成されている。上部接合部253では各中空糸膜フィルタ251は開口し、下部接合部254では各中空糸膜フィルタ251は閉塞し、濾過水が中空糸膜フィルタ251の開口から流出して上室23内で集水するようにしてある。各中空糸膜フィルタ251の両端から集水する場合には、下端部も上端部と同様に開口した状態にし下部集水室(図示せず)を設けておく。また、下部接合部254には逆洗用空気が流入する流通孔254Aが形成され、流通孔254Aを介してスカート部252Bに捕集した逆洗用空気が中空糸膜モジュール25内へ流入するようにしてある。更に、上記保護筒252の上部接合部253のやや下方と、下部接合部254のやや上方にはそれぞれ流通孔252C、252Dが形成され、これらの流通孔252C、252Dを介して高圧ヒータドレン水が中空糸膜モジュール25内へ流入するようにしてある。
【0024】
ところで、上述した湿分分離器ドレン系や高圧給水加熱器ドレン系はいずれも100〜300℃の高温に達するため、上記中空糸膜フィルタ251に用いられる高分子材料はこのような高温水に対する耐熱性が要求される。耐熱性高分子材料として代表的なものとして高温水中で実質的に加水分解しない耐熱性高分子樹脂により成形されているもので、例えば、ポリエーテルケトン系、ポリテトラフルオロエチレン系、ポリフェニレンスルフィド系、ポリスルホン系等の重合化合物や、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリエーテルイミド系等の脱水重縮合化合物が挙げられるが、本実施形態では熱劣化、特に高温水による加水分解を考慮しなくてはならない。この点を考慮すると、耐熱性高分子樹脂としては前者のポリエーテルケトン系、ポリテトラフルオロエチレン系、ポリフェニレンスルフィド系、ポリスルホン系等の重合化合物が特に高温水中の耐熱性に優れているので好ましく、更にフィルムへの加工性を考慮するとポリエーテルケトン系、ポリテトラフルオロエチレン系がより好ましい。本発明において、高温水中で実質的に加水分解しないとは、高温水中で全く加水分解しないというのではなく、高温水中で長時間(例えば5年程度)使用した場合に僅かではあるが加水分解するが、濾過性能に影響がでない程度の加水分解は含まれることを意味する。
【0025】
次に、本発明の濾過塔の運転方法の一実施形態について説明する。例えば高圧ヒータドレン水を受給する直前には濾過塔20の塔本体21内は環境温度と略等しい水温の保有水で満水になっている。この濾過塔20で高圧ヒータドレン水を濾過する場合には、バイパス管15Aのバルブ15Bを閉じた状態で以下の操作を行う。まず、連通管30の仕切弁31を全開にした後、流入管26のバルブ26A、流出管27のバルブ27Aを順次開き、高圧ヒータ13において生成した高圧ヒータドレン水を下室22内へ導く。すると、下室22内の保有水は高圧ヒータドレン水によって下室22から徐々に押し出される。この時、中空糸膜モジュール25の流通抵抗が大きいため、下室22内の保有水は中空糸膜モジュール25を殆ど通ることなく、流通抵抗が小さい連通管30を介して徐々に上室23へ押し出され、脱気器11へ供給される。
【0026】
上述の操作により下室22と上室23を連通管30を介して連通するため、下室22内の圧力と上室23内の圧力が略等しくなって両室22、23内の圧力が均一化されると共に下室22内に流入する高圧ヒータドレン水によって下室22及び上室23内の保有水の水温が徐々に上昇する。このように両室22、23内の圧力が略均一になったら連通管30の仕切弁31を例えば20%閉じて80%開いた状態にすると、連通管30の流通抵抗が大きくなった分だけ下室22内の水は部分的に中空糸膜モジュール25によって濾過され、濾過水が上室23に流出する。この時、下室22と上室23との間には殆ど差圧がないため、中空糸膜モジュール25が損傷することはなく、しかも、下室22と上室23における水圧は高圧ヒータドレン水の飽和蒸気圧より高い状態であるため、中空糸膜モジュール25内の中空糸膜フィルタ251の膜面に蒸気が付着することがなく中空糸膜モジュール25が正常に機能し、下室22内の水が円滑に濾過される。
【0027】
その後、下室22内の水が高圧ヒータドレン水で全量置換されるのを待ち、全量置換された時点で連通管30の仕切弁31を徐々に閉じて行くと、中空糸膜モジュール25の負荷が漸増し、最終的に仕切弁31を全閉すると、高圧ヒータドレン水が中空糸膜モジュール25によって完全に濾過される。仕切弁31を閉じた後には濾過塔20は定常運転状態になる。また、濾過塔20の運転を停止する時には、停止に先立って連通管30の仕切弁31を開く。この操作により下室22と上室23間の圧力を均一化して上述した膜面等における蒸気の発生を防止することができ、次の濾過処理を円滑に実施することができる。
【0028】
尚、連通管30のバルブ操作は手動操作でも、コントローラによる自動制御操作でも良い。また、高圧ヒータドレン水を濾過塔20に導入する際に、流入管26のバルブ26Aの開弁速度を制御して連通管30の通水量を徐々に増加させるようにしても良い。
【0029】
以上説明したように本実施形態によれば、塔本体21内の下室22と上室23を連通する連通管30を設けると共にこの連通管30に仕切弁31を設けたため、高圧ヒータドレン水の濾過を開始するに先立って、仕切弁31を開放して連通管30により下室22と上室23を連通した後、高圧ヒータドレン水を下室22及び連通管30を順次経由させて上室23に供給し、下室22と上室23内の圧力を均一化することができるため、高圧ヒータドレン水の導入時に中空糸膜モジュール25に対して過大な圧力が掛かる虞がなく、中空糸膜モジュール25の損傷を防止することができ、しかも中空糸膜モジュール25の膜面あるいは膜内の微細孔において蒸気が発生することがなく、中空糸膜モジュール25の濾過機能を損なうことなく高圧ヒータドレン水を円滑に濾過して懸濁物質を確実に除去することができ、しかも中空糸膜モジュール25が乾燥する虞もない。
【0030】
また、本実施形態によれば、仕切弁31を全開状態から全閉状態まで徐々に閉じるようにしたため、中空糸膜モジュール25の負荷を漸増させながら最終的に本来の濾過機能を確実に発揮させることができる。この際、仕切弁31を全開状態から全閉状態まで徐々に閉じるまでの弁操作時間を、塔本体21内の保有水を高圧ヒータドレン水で置換するまでに要する時間よりも長くすると、下室22内の水温が一気に上昇することがなく、中空糸膜モジュール25の膜面あるいは膜内の微細孔における蒸気の発生を確実に防止することができ、中空糸膜モジュール25本来の濾過機能を完全に確保することができる。また、高圧ヒータドレン水の濾過の停止するに先立って、連通管30の仕切弁31を開放することにより、下室22と上室23間の圧力を均一化し、次の濾過を円滑に実施することができる。
【0031】
次に、図3に示す中空糸膜モジュール25と同一の耐熱性高分子材料で構成された高分子膜フィルタを図4に示す構造の濾過塔50に適用した場合について説明する。この濾過塔50は、例えば同図に示すように、塔本体51内を下室52と上室53に区画する仕切板54と、この仕切板54に上端部が固定され且つ塔本体51の軸心に沿って垂下するように下室52内に配設された複数の高分子膜フィルタエレメント55と、下室52に接続された流入管56と、上室53に接続された流出管57とを備え、高分子膜フィルタエレメント55の膜フィルタの高分子材料を除き、従来の濾過塔に準じて構成されている。尚、56Aは流入管56のバルブ、57Aは流出管57のバルブ、58は原水の母管、59は濾過水の母管、60はバイパス管、60Aはバイパス管60のバルブである。
【0032】
本実施形態の濾過塔50に用いられる高分子膜フィルタエレメント55は、上記実施形態と同様の耐熱性高分子材料によって形成された高分子膜フィルタを有し、高分子膜フィルタが例えば中空糸膜型、プリーツ型、スパイラル型に形成されている。このような高分子膜フィルタエレメント55を用いることで、高温水による膜フィルタの加水分解をうけることなく、高温水中で本来の濾過性能を維持することができる。
【0033】
そして、本実施形態の濾過塔を用いて例えば100℃以上のヒータドレン水等の高温水を濾過して懸濁物質を除去する場合には、バイパス管60のバルブ60Aを閉じた状態でまず流入管56のバルブ56A及び流出管57のバルブ57Aを徐々に開き、流入管56から下室52内へ高温水を徐々に供給して下室22内の水圧を漸増させながら保有水と置換した後、定常運転にはいる。ここで、保有水を高温水と一気に置換しようとすると、高分子膜フィルタエレメント55に対して一気に過大な差圧が掛かり、高分子膜フィルタエレメント55が損傷する虞があり、好ましくない。
【0034】
仮に、高温水を一気に下室52内に導入すると、高分子膜フィルタエレメント55に対して一気に過大な差圧が掛かり、高分子膜フィルタエレメント55を損傷する虞がある。更に、高温水を下室52内へ導入した時点で下室52及び上室53の内圧が高温水の飽和蒸気圧よりも低いと、下室52内で蒸気が発生して高分子膜フィルタエレメント55に付着し、その結果、高分子膜フィルタエレメント55の微細孔が蒸気で塞がれて有効濾過面積が低下し、下室52と上室53間の差圧が益々過大になって高分子膜フィルタエレメント55の損傷を助長する虞がある。また、高分子膜フィルタエレメント55は一旦乾燥すると、濾過機能が著しく損なわれるという性質を有している。従って、例えば上述したように通水初期に膜差圧、システム差圧、あるいは水温等の関係で濾過水側の飽和蒸気圧が高温水である原水側の飽和蒸気圧より低くなった場合には、高温水は高分子膜フィルタの膜面あるいは膜厚部内の微細孔において蒸気を発生し、微細孔を塞ぎ、蒸気の熱で高分子膜フィルタが乾燥して高分子膜フィルタの濾過機能を喪失する虞がある。そこで、保有水を高温水で徐々に置換しながら下室52及び上室53の内圧が高温水の飽和蒸気圧よりも高く設定し、濾過塔50を運転すれば良い。
【0035】
尚、上記実施形態では原水として発電所プラントの高圧ヒータドレン水及び湿分分離器ドレン水等の復水の高温水系を例に挙げて説明したが、本発明は復水系に限らず、これら以外の高温水を濾過する場合にも好ましく適用することができ、更に、高温水以外についても広く適用することができる。濾過塔に連通管を設けた場合には、濾過塔への通水初期に高分子膜フィルタへの過負荷を軽減し、高分子膜フィルタの損傷を防止することができる。また、高分子膜フィルタエレメントとして中空糸膜モジュール25を用いた場合について説明したが、高分子膜フィルタエレメントとしてプリーツ型高分子膜フィルタ、スパイラル型高分子膜フィルタ等を用いても良いことは云うまでもない。また、濾過塔20の運転方法も上記実施形態に何等制限されるものではない。
【0036】
【発明の効果】
本発明の請求項1に記載の発明によれば、例えばヒータドレン水等の高温水を濾過する場合であっても、濾過運転開始時に高分子膜フィルタエレメントの損傷を防止することができると共に、高分子膜フィルタエレメントの濾過機能を損なうことなく円滑に通水し、高温水中の懸濁物質を効率的に除去することができる濾過塔を提供することができる。
【0037】
また、本発明の請求項2〜請求項6に記載の発明によれば、例えばヒータドレン水等の高温水を濾過する場合であっても、運転開始時に高分子膜フィルタエレメントの損傷を防止することができると共に、高分子膜フィルタエレメントの濾過機能を損なうことなく円滑に通水し、高温水中の懸濁物質を効率的に除去することができる濾過塔の運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の濾過塔が適用された発電プラントを示すフロー図である。
【図2】図1に示す発電プラントに適用された本発明の濾過塔の一実施形態を示す構成図である。
【図3】図2に示す濾過塔の高分子膜フィルタエレメントとして用いられた中空糸膜モジュールを示す断面図である。
【図4】本発明の濾過塔の運転方法に好適に用いることができる濾過塔を示す構成図である。
【符号の説明】
20、50 濾過塔
21、51 塔本体
22、52 下室
23、53 上室
24、54 仕切板
25、55 中空糸膜モジュール(高分子膜フィルタエレメント)
26、56 流入管
27、57 流出管
30 連通管
31 仕切弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a filtration tower which is preferably used when removing suspended substances from high-temperature water having a water temperature of 100 ° C. or higher, which changes into steam under atmospheric pressure, such as heater drain water in a power plant, and its operation. About the method.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
For example, since the heater drain water of a pressurized water nuclear power plant or a thermal power plant is high temperature water of at least 100 ° C., this high temperature water is mainly recovered to a condensing system and repeatedly used as steam generation water, and the heat of the condensing system is We try to prevent loss as much as possible. Such high-temperature water contains suspended substances such as iron oxide fine particles during repeated use, but at present, there is no filtration tower suitable for high-temperature water filtration, so high-temperature water must be treated at all. Is supplied to the steam generator or boiler. However, if suspended materials such as iron oxide fine particles contained in high-temperature water are repeatedly used as water for steam generation without treatment, these suspended materials adhere to the outer surface of the steam generator or the heat transfer tube of the boiler, and the respective suspended materials adhere to each other. There were problems such as lowering the heat transfer efficiency.
[0003]
Therefore, conventionally, a filter using an inorganic filter such as a metal filter or a ceramic filter has been studied as a filtration tower for high-temperature water. Since these inorganic filters have heat resistance, they can be used for high-temperature water such as heater drain water, but the iron component such as iron oxide, which is the main component of the suspended substance, is extremely fine particles. However, there is a problem that the iron removal performance is unstable, the differential pressure easily rises, or impurities are easily eluted from the filter itself, so that it has not yet been fully introduced.
[0004]
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a filtration tower capable of removing suspended substances in high-temperature water such as, for example, heater drain water. Further, the present invention, for example, when filtering high-temperature water such as heater drain water, it is possible to smoothly pass water without impairing the filtration function of the polymer membrane filter element, and to efficiently remove suspended substances in the high-temperature water. It is an object of the present invention to provide a filter tower and a method of operating the same.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have found that the polymer membrane filter is capable of reducing the pore size, has a stable performance of removing suspended substances such as iron oxide fine particles, and has no elution of impurities from the membrane itself. Focusing on having such characteristics, various studies were made on the structure of a filtration tower equipped with a polymer membrane filter for use in high-temperature water. For example, in the case of filtering high-temperature water such as heater drain water using a filtration tower, when starting filtration, water having a water temperature (10 to 30 ° C.) substantially equal to the ambient temperature that is full in the
[0006]
Furthermore, as a result of further study on the filtration performance of the filtration tower shown in FIG. 4 equipped with a specific polymer membrane filter, special contrivance was applied to the structure of the filtration tower, and by adopting a specific operation mode, the heater drain water and the like were removed. It has been found that even in such high-temperature water, suspended substances such as iron oxide fine particles can be efficiently and stably removed.
[0007]
The present invention has been made based on the above findings, and the filtration tower according to claim 1 has a partition plate for partitioning the inside of the tower body into a lower chamber and an upper chamber, and an end is fixed to the partition plate and A plurality of polymer membrane filter elements disposed in the lower chamber along the axis of the tower body, By inflow pipe The raw water flowing into the lower chamber is filtered by the respective polymer membrane filter elements, and the filtered water collected in the upper chamber is filtered. From the outflow pipe In the filtration tower to be discharged, Only the lower chamber and the upper chamber were connected by a communication pipe, and a gate valve was provided in this communication pipe. It is characterized by the following.
[0009]
In addition, the
[0010]
In addition, the
[0011]
In addition, the present invention Claim 4 The operation method of the filtration tower described in
[0012]
In addition, the present invention Claim 5 The operation method of the filtration tower described in Claim 4 In the invention described in the above, the valve operation time for gradually closing the gate valve from the fully open state to the fully closed state is longer than at least the time required for replacing the water retained in the tower body with the raw water. It is characterized by the following.
[0013]
In addition, the
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS. In each of the drawings, FIG. 1 is a flowchart showing a power plant to which the filtration tower of the present invention is applied, and FIG. 2 is a configuration showing one embodiment of the filtration tower of the present invention applied to the power plant shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view showing a hollow fiber membrane module used as a polymer membrane filter element of the filtration tower shown in FIG. 2, and FIG. Filtration tower that can be suitably used for the operation method FIG. In FIG. 1, the solid line is a water piping line, and the broken line is a steam piping line.
[0015]
First, a power plant to which the filtration tower of the present embodiment is applied will be outlined with reference to FIG. The power plant is a system that generates power by rotating a turbine using high-temperature and high-pressure steam as shown in FIG. That is, when high-temperature and high-pressure steam is generated in the steam generator 1, the high-temperature and high-pressure steam is supplied to the high-
[0016]
The condensate from which the impurity ions have been removed in the
[0017]
Now, of the condensate supplied to the deaerator 11, the moisture separator drain water separated in the
[0018]
Therefore, the
[0019]
A
[0020]
Further, the
[0021]
As the polymer
[0022]
Next, the hollow
[0023]
Further, a
[0024]
By the way, since the above-mentioned moisture separator drain system and high-pressure feed water heater drain system both reach a high temperature of 100 to 300 ° C., the polymer material used for the hollow
[0025]
Next, an embodiment of the method for operating the filtration tower of the present invention will be described. For example, immediately before receiving high-pressure heater drain water, the inside of the tower
[0026]
Since the
[0027]
Thereafter, the system waits for the entire amount of water in the
[0028]
The valve operation of the
[0029]
As described above, according to the present embodiment, since the
[0030]
In addition, according to the present embodiment, the
[0031]
Next, a case where a polymer membrane filter made of the same heat-resistant polymer material as the hollow
[0032]
The polymer
[0033]
In the case where high-temperature water such as heater drain water having a temperature of 100 ° C. or more is filtered to remove suspended substances by using the filtration tower of the present embodiment, the inflow pipe is first opened with the
[0034]
If high-temperature water is introduced into the
[0035]
In the above embodiment, the high-temperature water system of the condensate such as the high-pressure heater drain water and the moisture separator drain water of the power plant as the raw water has been described as an example. The present invention can be preferably applied to a case where high-temperature water is filtered, and can be widely applied to other than high-temperature water. When a communication pipe is provided in the filtration tower, an overload on the polymer membrane filter can be reduced in the initial stage of water flow to the filtration tower, and damage to the polymer membrane filter can be prevented. Further, the case where the hollow
[0036]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, for example, high-temperature water such as heater drain water Even when filtration is performed, damage to the polymer membrane filter element can be prevented at the start of the filtration operation, water can flow smoothly without impairing the filtration function of the polymer membrane filter element, and suspension in high-temperature water can be performed. Efficient removal of suspended matter A filtration tower that can be provided.
[0037]
In addition, according to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a power plant to which a filtration tower of the present invention is applied.
FIG. 2 is a configuration diagram showing one embodiment of a filtration tower of the present invention applied to the power plant shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a hollow fiber membrane module used as a polymer membrane filter element of the filtration tower shown in FIG.
FIG. 4 shows the filtration tower of the present invention. Filtration tower that can be suitably used for the operation method FIG.
[Explanation of symbols]
20, 50 filtration tower
21, 51 Tower body
22, 52 Lower chamber
23, 53 Upper room
24, 54 Partition plate
25, 55 Hollow fiber membrane module (polymer membrane filter element)
26, 56 Inflow pipe
27, 57 Outflow pipe
30 communicating pipe
31 Gate valve
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