JP4597303B2 - 加圧空気並びに加圧窒素供給装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は共通の空気圧縮機を使用して加圧空気と加圧窒素を別の配管系統でそれぞれ負荷設備に供給する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多くの発電プラントや工場等の施設では、計装設備や洗浄設備などの負荷設備に加圧空気を供給するための空気配管系統、および装置やタンク類などの負荷設備にパ−ジ用の加圧窒素を供給するための窒素配管系統がそれぞれ設けられる。例えば原子力発電所においては、原子炉格納容器やその周辺機器類の負荷設備に加圧空気を供給する空気配管系統と共に、常用または非常用としての加圧窒素を供給する窒素配管系統がそれぞれ設けられる。
【０００３】
図４は従来の原子力発電所における非常用の加圧窒素供給装置の１例を示すプロセスフロー図である。当該装置は複数の高圧ガス認定の窒素ボンベ１を例えば２系列（１系列８〜１０本）相互接続し、その出口側に隔離弁２、減圧弁３、安全弁４およびフィルタ５を順に設けて構成されている。なお減圧弁３の入口側と出口側にはそれぞれ監視用の圧力計６が設けられる。高圧の窒素ガスは減圧弁３で所定圧まで降圧され、フィルタ５でゴミ等を除去されてから負荷設備へ窒素を供給するための配管系統に流出する。
【０００４】
図５は従来の原子力発電所における常用の加圧窒素供給装置の１例を示すプロセスフロー図である。当該装置は液体窒素貯蔵槽７の出口側に蒸発器８、加温器９、圧力調整弁１０およびフィルタ５を順に設けて構成されている。なお液体窒素貯蔵槽７にはタンクローリー等から液体窒素を供給するための供給配管１１が接続される。液体窒素は蒸発器８で減圧されて気化し、加温器９で常温に加温され圧力調整弁１０で所定圧に調整された後、フィルタ５でゴミ等を除去されてから負荷設備へ窒素を供給するための配管系統に流出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前者の加圧窒素供給装置は、高圧の窒素ボンベ１を使用することから、高圧ガス取扱技術者による管理・操作等が必須で、定期的なボンベ交換が必要になる。さらに高圧ガスから所定のガス圧に降下するための減圧弁や安全弁等を設置しなければならない。
また後者の液体窒素を使用する加圧窒素供給装置は、定期点検時に原子炉格納容器等に大量の窒素を供給できる容量の液体窒素貯蔵槽７を必要とし、冷却貯蔵に多くのエネルギーを消費するという問題がある。
さらにいずれの加圧窒素供給装置も加圧空気供給装置とは別に設ける必要があるので、設備全体の占有面積が大きくなり総合的な設備コストが高いという問題もある。
そこで本発明はこのような問題を解決することを課題とし、共通の空気圧縮機を使用して加圧空気と加圧窒素を別の配管系統で供給することができる複合気体供給装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明は、加圧空気と加圧窒素を負荷設備に供給する加圧空気並びに加圧窒素供給装置において、
空気圧縮機(21)と、空気圧縮機(21)からの加圧空気を負荷設備に供給する空気配管隔離弁(28)を備えた空気配管系統(22)と、前記空気圧縮機(21)と前記空気配管隔離弁(28)間の空気配管系統(22)から分岐され窒素配管隔離弁(29)を備えた分岐配管(23)と、分岐配管(23)に設けた窒素分離膜モジュール(24)と、分離された加圧状態の窒素を負荷設備に供給する窒素配管系統(25)とを備え、前記空気圧縮機(21)を共通の空気圧縮機とし、この共通の空気圧縮機(21)を使用して加圧空気と加圧窒素を別の配管系統によって負荷設備へ供給することを特徴とする。
このように構成することにより、高圧の窒素ボンベを使用する際に必要とされた高圧ガス取扱技術者や高圧ガス降下用の減圧弁、安全弁等が不要となり、ボンベ交換の煩わしさもなくなるので、設備コストおよび運転コストを共に低くすることができる。また液体窒素を使用する際のように、設備が大型になったり多量のエネルギーを消費することもない。さらに、共通の空気圧縮機を使用して加圧空気と加圧窒素を負荷設備に供給できるので、装置全体の占有面積が小さくなり、総合的な設備コストを低くすることができる。しかも、空気配管系統(22)と窒素配管系統(25)とは、空気配管隔離弁(28)と窒素配管隔離弁(29)とにより互いに隔離されているので、互いに影響を及ぼし合うことがない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は本発明の複合気体供給装置の１例を示すプロセスフロー図である。本発明の複合気体供給装置２０は、共通の空気圧縮機２１、空気圧縮機２１からの加圧空気を図示しない負荷設備に供給する空気配管系統２２、空気配管系統２２から分岐された分岐配管２３、分岐配管２３に設けた複数の窒素分離膜モジュール２４、および分離された加圧状態の窒素を図示しない負荷設備に供給する窒素配管系統２５とを備えている。なお５はフィルタ、２６はプレフィルタ、２７はミストセパレータであり、２８、２９は系統を分離する隔離弁、３０、３１は開閉弁である。
【０００８】
図２は窒素分離膜モジュール２４の部分縦断面図である。窒素分離膜モジュール２４は透明な合成樹脂からなる筒状の本体３２とその端部に結合した入口側キャップ３３、出口側キャップ３４を有し、本体３２内に多数の中空糸分離膜３５が収容されている。入口側キャップ３３から矢印のように流入した加圧空気は、中空糸分離膜３５の内側を通過する際に、含まれている酸素および水蒸気等が膜の浸透性により膜の外側に分離除去される。そして残った加圧窒素は出口側キャップ３４から矢印のように外部に流出する。このような中空糸分離膜３５は多数の微細孔を有する高分子樹脂膜、例えばポリイミド膜からなる中空糸により構成される。市販されている窒素分離膜モジュール２４としては、例えば宇部興産株式会社のＮＭ−Ｃ１０Ａ型分離膜モジュールやプレミア社（Ｐｒｅｍｅａ社、米国）のＰＰＡ−２３０Ａ型分離膜モジュールがある。
【０００９】
図３は中空糸分離膜３５による窒素分離を模式的に示す説明図である。流入する加圧空気は約２１％の酸素（Ｏ2 ）、約７９％の窒素（Ｎ2 ）および微量のアルゴンや二酸化炭素を含むが、酸素や水蒸気等は中空糸分離膜３５の浸透性により膜壁３５ａを通過して外部に除去され、結果として９９．９％以上の純度の加圧窒素が分離取得される。
【００１０】
次に図１の装置の作用を説明すると、空気圧縮機２１からの加圧空気は空気配管系統２２から図示しない負荷設備に供給される。加圧空気の一部は分岐配管２３から流出し、プレフィルタ２６で微細なゴミ等が除去され、さらにミストセパレータ２７で混入した油分が除去され、清浄な加圧空気として各窒素分離膜モジュール２４に導入される。各窒素分離膜モジュール２４で加圧空気から酸素や水蒸気が分離され、残った加圧窒素が窒素配管系統２５より図示しない負荷設備に供給される。
【００１１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の加圧空気並びに加圧窒素供給装置は空気圧縮機と、空気圧縮機からの加圧空気を負荷設備に供給する空気配管隔離弁を備えた空気配管系統と、空気圧縮機と空気配管隔離弁間の空気配管系統から分岐され窒素配管隔離弁を備えた分岐配管と、分岐配管に設けた窒素分離膜モジュールと、分離された加圧状態の窒素を負荷設備に供給する窒素配管系統とを備え、空気圧縮機を共通の空気圧縮機とし、この共通の空気圧縮機を使用して加圧空気と加圧窒素を別の配管系統によって負荷設備へ供給することを特徴とする。
そのため従来のように高圧の窒素ボンベを使用する際に必要とされた高圧ガス取扱技術者や高圧ガス降下用の減圧弁、安全弁等が不要となり、ボンベ交換の煩わしさもなくなるので設備コストや運転コストを低くできる。また従来の液体窒素を使用する際のように、設備が大型になったり多量のエネルギーを消費することもない。
さらに共通の空気圧縮機を使用して加圧空気と加圧窒素を負荷設備に供給できるので、装置全体の占有面積が小さくなり、総合的な設備コストを低くすることができる。しかも、空気配管系統(22)と窒素配管系統(25)とは、空気配管隔離弁(28)と窒素配管隔離弁(29)とにより互いに隔離されているので、互いに影響を及ぼし合うことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合気体供給装置の１例を示すプロセスフロー図。
【図２】図１に示す窒素分離膜モジュール２４の部分縦断面図。
【図３】図２に示す窒素分離膜モジュール２４において、中空糸分離膜３５による窒素分離を模式的に示すための説明図。
【図４】従来の原子力発電所における非常用の加圧窒素供給装置の１例を示すプロセスフロー図。
【図５】従来の原子力発電所における常用の加圧窒素供給装置の１例を示すプロセスフロー図。
【符号の説明】
１ 窒素ボンベ
２ 隔離弁
３ 減圧弁
４ 安全弁
５ フィルタ
６ 圧力計
７ 液体窒素貯蔵槽
８ 蒸発器
９ 加温器
１０ 圧力調整弁
１１ 供給配管
２０ 複合気体供給装置
２１ 空気圧縮機
２２ 空気配管系統
２３ 分岐配管
２４ 窒素分離膜モジュール
２５ 窒素配管系統
２６ プレフィルタ
２７ ミストセパレータ
２８ 隔離弁
２９ 隔離弁
３０ 開閉弁
３１ 開閉弁
３２ 本体
３３ 入口側キャップ
３４ 出口側キャップ
３５ 中空糸分離膜
３５ａ 膜壁
【発明の属する技術分野】
本発明は共通の空気圧縮機を使用して加圧空気と加圧窒素を別の配管系統でそれぞれ負荷設備に供給する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多くの発電プラントや工場等の施設では、計装設備や洗浄設備などの負荷設備に加圧空気を供給するための空気配管系統、および装置やタンク類などの負荷設備にパ−ジ用の加圧窒素を供給するための窒素配管系統がそれぞれ設けられる。例えば原子力発電所においては、原子炉格納容器やその周辺機器類の負荷設備に加圧空気を供給する空気配管系統と共に、常用または非常用としての加圧窒素を供給する窒素配管系統がそれぞれ設けられる。
【０００３】
図４は従来の原子力発電所における非常用の加圧窒素供給装置の１例を示すプロセスフロー図である。当該装置は複数の高圧ガス認定の窒素ボンベ１を例えば２系列（１系列８〜１０本）相互接続し、その出口側に隔離弁２、減圧弁３、安全弁４およびフィルタ５を順に設けて構成されている。なお減圧弁３の入口側と出口側にはそれぞれ監視用の圧力計６が設けられる。高圧の窒素ガスは減圧弁３で所定圧まで降圧され、フィルタ５でゴミ等を除去されてから負荷設備へ窒素を供給するための配管系統に流出する。
【０００４】
図５は従来の原子力発電所における常用の加圧窒素供給装置の１例を示すプロセスフロー図である。当該装置は液体窒素貯蔵槽７の出口側に蒸発器８、加温器９、圧力調整弁１０およびフィルタ５を順に設けて構成されている。なお液体窒素貯蔵槽７にはタンクローリー等から液体窒素を供給するための供給配管１１が接続される。液体窒素は蒸発器８で減圧されて気化し、加温器９で常温に加温され圧力調整弁１０で所定圧に調整された後、フィルタ５でゴミ等を除去されてから負荷設備へ窒素を供給するための配管系統に流出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前者の加圧窒素供給装置は、高圧の窒素ボンベ１を使用することから、高圧ガス取扱技術者による管理・操作等が必須で、定期的なボンベ交換が必要になる。さらに高圧ガスから所定のガス圧に降下するための減圧弁や安全弁等を設置しなければならない。
また後者の液体窒素を使用する加圧窒素供給装置は、定期点検時に原子炉格納容器等に大量の窒素を供給できる容量の液体窒素貯蔵槽７を必要とし、冷却貯蔵に多くのエネルギーを消費するという問題がある。
さらにいずれの加圧窒素供給装置も加圧空気供給装置とは別に設ける必要があるので、設備全体の占有面積が大きくなり総合的な設備コストが高いという問題もある。
そこで本発明はこのような問題を解決することを課題とし、共通の空気圧縮機を使用して加圧空気と加圧窒素を別の配管系統で供給することができる複合気体供給装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明は、加圧空気と加圧窒素を負荷設備に供給する加圧空気並びに加圧窒素供給装置において、
空気圧縮機(21)と、空気圧縮機(21)からの加圧空気を負荷設備に供給する空気配管隔離弁(28)を備えた空気配管系統(22)と、前記空気圧縮機(21)と前記空気配管隔離弁(28)間の空気配管系統(22)から分岐され窒素配管隔離弁(29)を備えた分岐配管(23)と、分岐配管(23)に設けた窒素分離膜モジュール(24)と、分離された加圧状態の窒素を負荷設備に供給する窒素配管系統(25)とを備え、前記空気圧縮機(21)を共通の空気圧縮機とし、この共通の空気圧縮機(21)を使用して加圧空気と加圧窒素を別の配管系統によって負荷設備へ供給することを特徴とする。
このように構成することにより、高圧の窒素ボンベを使用する際に必要とされた高圧ガス取扱技術者や高圧ガス降下用の減圧弁、安全弁等が不要となり、ボンベ交換の煩わしさもなくなるので、設備コストおよび運転コストを共に低くすることができる。また液体窒素を使用する際のように、設備が大型になったり多量のエネルギーを消費することもない。さらに、共通の空気圧縮機を使用して加圧空気と加圧窒素を負荷設備に供給できるので、装置全体の占有面積が小さくなり、総合的な設備コストを低くすることができる。しかも、空気配管系統(22)と窒素配管系統(25)とは、空気配管隔離弁(28)と窒素配管隔離弁(29)とにより互いに隔離されているので、互いに影響を及ぼし合うことがない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は本発明の複合気体供給装置の１例を示すプロセスフロー図である。本発明の複合気体供給装置２０は、共通の空気圧縮機２１、空気圧縮機２１からの加圧空気を図示しない負荷設備に供給する空気配管系統２２、空気配管系統２２から分岐された分岐配管２３、分岐配管２３に設けた複数の窒素分離膜モジュール２４、および分離された加圧状態の窒素を図示しない負荷設備に供給する窒素配管系統２５とを備えている。なお５はフィルタ、２６はプレフィルタ、２７はミストセパレータであり、２８、２９は系統を分離する隔離弁、３０、３１は開閉弁である。
【０００８】
図２は窒素分離膜モジュール２４の部分縦断面図である。窒素分離膜モジュール２４は透明な合成樹脂からなる筒状の本体３２とその端部に結合した入口側キャップ３３、出口側キャップ３４を有し、本体３２内に多数の中空糸分離膜３５が収容されている。入口側キャップ３３から矢印のように流入した加圧空気は、中空糸分離膜３５の内側を通過する際に、含まれている酸素および水蒸気等が膜の浸透性により膜の外側に分離除去される。そして残った加圧窒素は出口側キャップ３４から矢印のように外部に流出する。このような中空糸分離膜３５は多数の微細孔を有する高分子樹脂膜、例えばポリイミド膜からなる中空糸により構成される。市販されている窒素分離膜モジュール２４としては、例えば宇部興産株式会社のＮＭ−Ｃ１０Ａ型分離膜モジュールやプレミア社（Ｐｒｅｍｅａ社、米国）のＰＰＡ−２３０Ａ型分離膜モジュールがある。
【０００９】
図３は中空糸分離膜３５による窒素分離を模式的に示す説明図である。流入する加圧空気は約２１％の酸素（Ｏ2 ）、約７９％の窒素（Ｎ2 ）および微量のアルゴンや二酸化炭素を含むが、酸素や水蒸気等は中空糸分離膜３５の浸透性により膜壁３５ａを通過して外部に除去され、結果として９９．９％以上の純度の加圧窒素が分離取得される。
【００１０】
次に図１の装置の作用を説明すると、空気圧縮機２１からの加圧空気は空気配管系統２２から図示しない負荷設備に供給される。加圧空気の一部は分岐配管２３から流出し、プレフィルタ２６で微細なゴミ等が除去され、さらにミストセパレータ２７で混入した油分が除去され、清浄な加圧空気として各窒素分離膜モジュール２４に導入される。各窒素分離膜モジュール２４で加圧空気から酸素や水蒸気が分離され、残った加圧窒素が窒素配管系統２５より図示しない負荷設備に供給される。
【００１１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の加圧空気並びに加圧窒素供給装置は空気圧縮機と、空気圧縮機からの加圧空気を負荷設備に供給する空気配管隔離弁を備えた空気配管系統と、空気圧縮機と空気配管隔離弁間の空気配管系統から分岐され窒素配管隔離弁を備えた分岐配管と、分岐配管に設けた窒素分離膜モジュールと、分離された加圧状態の窒素を負荷設備に供給する窒素配管系統とを備え、空気圧縮機を共通の空気圧縮機とし、この共通の空気圧縮機を使用して加圧空気と加圧窒素を別の配管系統によって負荷設備へ供給することを特徴とする。
そのため従来のように高圧の窒素ボンベを使用する際に必要とされた高圧ガス取扱技術者や高圧ガス降下用の減圧弁、安全弁等が不要となり、ボンベ交換の煩わしさもなくなるので設備コストや運転コストを低くできる。また従来の液体窒素を使用する際のように、設備が大型になったり多量のエネルギーを消費することもない。
さらに共通の空気圧縮機を使用して加圧空気と加圧窒素を負荷設備に供給できるので、装置全体の占有面積が小さくなり、総合的な設備コストを低くすることができる。しかも、空気配管系統(22)と窒素配管系統(25)とは、空気配管隔離弁(28)と窒素配管隔離弁(29)とにより互いに隔離されているので、互いに影響を及ぼし合うことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合気体供給装置の１例を示すプロセスフロー図。
【図２】図１に示す窒素分離膜モジュール２４の部分縦断面図。
【図３】図２に示す窒素分離膜モジュール２４において、中空糸分離膜３５による窒素分離を模式的に示すための説明図。
【図４】従来の原子力発電所における非常用の加圧窒素供給装置の１例を示すプロセスフロー図。
【図５】従来の原子力発電所における常用の加圧窒素供給装置の１例を示すプロセスフロー図。
【符号の説明】
１ 窒素ボンベ
２ 隔離弁
３ 減圧弁
４ 安全弁
５ フィルタ
６ 圧力計
７ 液体窒素貯蔵槽
８ 蒸発器
９ 加温器
１０ 圧力調整弁
１１ 供給配管
２０ 複合気体供給装置
２１ 空気圧縮機
２２ 空気配管系統
２３ 分岐配管
２４ 窒素分離膜モジュール
２５ 窒素配管系統
２６ プレフィルタ
２７ ミストセパレータ
２８ 隔離弁
２９ 隔離弁
３０ 開閉弁
３１ 開閉弁
３２ 本体
３３ 入口側キャップ
３４ 出口側キャップ
３５ 中空糸分離膜
３５ａ 膜壁
Claims (1)
- 加圧空気と加圧窒素を負荷設備に供給する加圧空気並びに加圧窒素供給装置において、
空気圧縮機(21)と、空気圧縮機(21)からの加圧空気を負荷設備に供給する空気配管隔離弁(28)を備えた空気配管系統(22)と、前記空気圧縮機(21)と前記空気配管隔離弁(28)間の空気配管系統(22)から分岐され窒素配管隔離弁(29)を備えた分岐配管(23)と、分岐配管(23)に設けた窒素分離膜モジュール(24)と、分離された加圧状態の窒素を負荷設備に供給する窒素配管系統(25)とを備え、前記空気圧縮機(21)を共通の空気圧縮機とし、この共通の空気圧縮機(21)を使用して加圧空気と加圧窒素を別の配管系統によって負荷設備へ供給することを特徴とする加圧空気並びに加圧窒素供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048258A JP4597303B2 (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 加圧空気並びに加圧窒素供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048258A JP4597303B2 (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 加圧空気並びに加圧窒素供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001232175A JP2001232175A (ja) | 2001-08-28 |
| JP4597303B2 true JP4597303B2 (ja) | 2010-12-15 |
Family
ID=18570377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000048258A Expired - Lifetime JP4597303B2 (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 加圧空気並びに加圧窒素供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4597303B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08230991A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-10 | Shigeo Sato | 窒素ガス自動供給装置 |
-
2000
- 2000-02-24 JP JP2000048258A patent/JP4597303B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001232175A (ja) | 2001-08-28 |
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