JP5116248B2 - 溶融炉における煙道配管の閉塞状況監視システム及び閉塞状況判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、雑固体廃棄物の溶融炉における煙道配管の清掃時期検知方法に関するものである。

原子力発電所で発生する低レベル放射性廃棄物のうち雑固体廃棄物は、ドラム缶に詰められ、モルタル等の充填材にて充填されて所定の埋設場に埋設処分されるが、埋設場の広さには限りがあるので、雑固体廃棄物を減容し、埋設されるドラム缶の数を少なくすることが好ましい。そこで、雑固体廃棄物の減容方法として、例えば、高周波誘導加熱方式による溶融減容設備が導入されている。

具体的には、溶融減容設備は、雑固体廃棄物を溶融炉内にセットしたキャニスタ内で溶融して減容し、固化させた後、キャニスタごとドラム缶に詰め、モルタル等の固形化材料を充填して廃棄体とするものである。

溶融炉の上部付近には、排気排出用の煙道が開口されており、煙道には煙道配管が接続され、この煙道配管はフィルターを介して排ガスブロワ及び排気処理装置に接続されている。排ガスブロワの吸引動作により常時炉内を負圧に保って排気の外部拡散を防止し、排ガスブロワにより吸引された排気は、排気中の粉塵をフィルターで濾過し、排気処理装置を通過させて無害化して大気中に放出される。

しかしながら、溶融炉にて発生する排気は溶融炉の煙道出口付近の煙道配管部において冷却され、その結果、排気中の気体状の金属成分の一部が固体化して煙道配管内面に付着し、煙道配管を閉塞状態にする。

排気を炉内に封じ込める観点から、常時溶融炉内が負圧となるように管理されているが、煙道配管の閉塞が進行すると、溶融炉内の負圧を維持することが難しくなるという問題点があった。

また、溶融対象物を構成する雑固体廃棄物の種類は毎回異なるために、溶融対象物によっては、短期間で煙道配管が閉塞する場合もあれば、逆に長期間全く閉塞しない場合がある。したがって、経験的に１０日に一回の頻度で定期清掃作業を行っているが、付着物が少なく清掃作業が必要無い場合もあり、清掃作業を行う２日間は溶融炉を停止しなければならず溶融炉の稼働率が低下するという問題点があった。

ところで、本出願人は、煙道配管の閉塞の初期状態では、煙道配管内における溶融炉出口付近の上流側とフィルター付近の下流側とでは圧力差がほとんど無いが、閉塞の進行に伴い圧力差が大きくなる知見を得た。

そこで、本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、この圧力差を常時計測して煙道配管の閉塞状況を監視し、不慮の煙道閉塞を未然に防止し、かつ、不必要な清掃作業を無くすことが可能であり、もって溶融設備の稼働率を向上させる溶融炉における煙道配管の閉塞状況監視システム及び閉塞状況判定方法を提供するものである。

上記問題を解決するために、本発明の溶融炉における煙道配管の閉塞状況監視システムは、排ガスブロワの吸引動作により内部が常時−２ＫＰａの負圧に保たれ、排気の外部拡散が防止される溶融炉と、該溶融炉の上端部と該溶融炉内において原子力発電施設にて発生する低レベル放射性廃棄物の雑固体廃棄物を溶融し減容化する際に発生する排気中に含まれる粉塵を捕捉するフィルターとの間に接続され、前記溶融炉で発生した排気を前記フィルターに導く煙道配管の閉塞状況を監視する溶融炉における煙道配管の閉塞状況監視システムであって、前記煙道配管の前記溶融炉の出口付近の上流側の圧力と前記フィルターの入口付近の下流側の圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、該差圧検出手段が検出した差圧が１．２ＫＰａに達したときに、警報を発する警報手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の溶融炉における煙道配管の閉塞状況判定方法は、請求項１に記載の溶融炉における煙道配管の閉塞状況監視システムを使用した溶融炉における煙道配管の閉塞状況判定方法であって、前記差圧検出手段が検出した差圧が１．２ＫＰａに達したときに、前記煙道配管内が前記排気中の金属成分で閉塞されていると判定することを特徴とする。

以上、説明したように、本発明の溶融炉における煙道配管の閉塞状況監視システム及び溶融炉における煙道配管の閉塞状況判定方法によれば、煙道配管内における溶融炉出口付近の上流側の圧力とフィルターの入口付近の下流側の圧力との差圧を検出手段により検出し、この差圧が１．２ＫＰａに達したときに、警報手段により警報を発し、煙道配管内が排気中の金属成分で閉塞されていると判定するように構成したので、不慮の煙道閉塞を未然に防止できるとともに、不必要な煙道配管の清掃作業をなくことができ、溶融設備の稼働率を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態における放射性廃棄物処理設備の全体構成を示す図である。この雑固体廃棄物溶融設備は、雑固体廃棄物を仕分けする前処理設備１と、仕分けされた雑固体廃棄物のうち溶融可能な廃棄物を溶融するための溶融設備２と、溶融終了後の溶融廃棄物を収納したドラム缶に、モルタルを充填して充填固化体とするモルタル固化設備３と、充填固化体を一時保管する保管設備４からなる。

前処理設備１にて、原子力発電施設にて発生する多種類の性状（材質、寸法、形状等）の異なる低レベル放射性廃棄物の雑固体廃棄物は処理対象外廃棄物６、直接充填物７、溶融対象物８の３区分に分別される。

前処理設備１にて分別される溶融対象物８は、溶融により減容化がはかれる、例えば、炭素鋼、ステンレス等の金属類、コンクリート、保温材、ガラスの無機物類の不燃物であり、手作業又はコンベア等の収納手段１３により投入容器１１又はキャニスタ１２に収納され、クレーン又はコンベア等の搬出手段１４により溶融設備２へ搬出される。

図２は本実施形態における閉塞状況監視システムを備えた溶融設備を示す図である。図２に示すとおり、溶融設備２は、円筒形状を有し、内側表面の下部分に高周波誘導コイル２０が螺旋状に巻回されている溶融炉２１と、溶融炉２１の下部側から初期装荷として予め溶融対象物８を詰め込んだキャニスタ１２を上昇させ、高周波誘導コイル２０の内側に装填し、溶融終了後はキャニスタ１２を下降させ、冷却装置２２まで移動させる移動装置２３と、初期装荷した溶融対象物８が溶融して減容するとキャニスタ１２内に余裕ができるので、溶融対象物８を溶融炉２１の上部側から投入容器１１を降下させ、この下部のゲートを開けることでキャニスタ１２内に溶融対象物８を投入する投入装置２４と、キャニスタ１２の内部の溶融状況を常時監視する監視カメラ２５と、溶融炉２１から発生する排気を排出する煙道２６と、排気中の粉塵を濾過するフィルター２７と、排気を吸引する排ガスブロワと、排ガスブロワにより吸引した排気を無害化する排気処理装置２９と、煙道配管３０内における溶融炉２１出口付近の上流側とフィルター２７付近の下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段が検出する差圧が所定値に達すると異常を示す警報手段とを備える。

溶融炉内は、排ガスブロワの吸引動作により常時負圧に保たれ、排気の外部拡散を防止している。そして、排気は、排気中の粉塵がフィルター２７で濾過された後、排気処理装置２９を通過させることで無害化された後、大気中に放出される。

差圧検出手段は、煙道配管３０内における溶融炉２１出口付近の上流側とフィルター２７付近の下流側とにそれぞれ設置された圧力センサ３８、３９と、監視制御室１００内に設置され、両圧力センサ３８、３９の検出値Ｅ１、Ｅ２をそれぞれ圧力データＰ１、Ｐ２に変換するＡ／Ｄ変換器１０１、１０２と、圧力データＰ１、Ｐ２を表示すると同時に、圧力データＰ１とＰ２との差圧｜Ｐ１−Ｐ２｜を演算し、この差圧と所定値（本実施形態では１．２ＫＰａ）とを比較し、所定値より小さければ検出動作を続行し、所定値以上となれば警報用信号を警報手段に発するＰＣとを備える。

そして、煙道配管３０内で閉塞がある程度進行すると溶融炉２１内の負圧は急速に低下し、両圧力データＰ１とＰ２との差圧が１．２ＫＰａ以上となると急速に閉塞が進行する。

ＰＣからの警報信号を受信する警報手段は、差圧が所定値に達した場合においてＰＣから発せられる警報発令の信号を受け、例えば「溶融炉出口差圧高」などの警報、ランプなどの点灯により管理者に清掃時期である旨を知らせる警報出力部１０３を備える。

排ガスブロワを稼働して溶融炉２１の負圧をマイナス２ＫＰａに保っており、煙道配管３０内における溶融炉２１出口付近の上流側とフィルター２７付近の下流側とにそれぞれ設置された圧力センサ３８と圧力センサ３９との差圧は通常０．２〜１．０ＫＰａである。

なお、本実施形態では、完全に閉塞する状態よりやや前に警報を発する方法を示したが、差圧に応じて段階的に警報を発する方法も可能であり、また、警報が発された以後の溶融炉の稼働を自動的に停止する手段を組込む方法も可能である。

本実施形態における放射性廃棄物処理設備の全体構成を示す図である。 本実施形態における閉塞状況監視システムを備えた溶融設備を示す図である。

符号の説明

１ 前処理設備 ２ 溶融設備 ３ モルタル固化設備
４ 保管設備 ５ 雑固体廃棄物 ６ 処理対象外廃棄物
７ 直接充填物 ８ 溶融対象物 １１ 投入容器
１２ キャニスタ １３ 収納手段 １４ 搬出手段
２０ 高周波誘導コイル ２１ 溶融炉 ２２ 冷却装置
２３ 移動装置 ２４ 投入装置 ２５ 監視カメラ
２６ 煙道 ２７ フィルター ２９ 排気処理装置
３０ 煙道配管 ３２ ドラム缶 ３８、３９ 圧力センサ
１００ 監視制御室 １０１、１０２ Ａ／Ｄ変換器 １０３ 警報出力部
Ｅ１、Ｅ２ 検出値 Ｐ１、Ｐ２ 圧力データ

Claims (2)

1. 排ガスブロワの吸引動作により内部が常時−２ＫＰａの負圧に保たれ、排気の外部拡散が防止される溶融炉と、該溶融炉の上端部と該溶融炉内において原子力発電施設にて発生する低レベル放射性廃棄物の雑固体廃棄物を溶融し減容化する際に発生する排気中に含まれる粉塵を捕捉するフィルターとの間に接続され、前記溶融炉で発生した排気を前記フィルターに導く煙道配管の閉塞状況を監視する溶融炉における煙道配管の閉塞状況監視システムであって、
   前記煙道配管の前記溶融炉の出口付近の上流側の圧力と前記フィルターの入口付近の下流側の圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、該差圧検出手段が検出した差圧が１．２ＫＰａに達したときに、警報を発する警報手段とを備えたことを特徴とする溶融炉における煙道配管の閉塞状況監視システム。
2. 請求項１に記載の溶融炉における煙道配管の閉塞状況監視システムを使用した溶融炉における煙道配管の閉塞状況判定方法であって、
   前記差圧検出手段が検出した差圧が１．２ＫＰａに達したときに、前記煙道配管内が前記排気中の金属成分で閉塞されていると判定することを特徴とする溶融炉における煙道配管の閉塞状況判定方法。

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