JPS6336808A

JPS6336808A - ろ過装置

Info

Publication number: JPS6336808A
Application number: JP61177513A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kajiyama; 梶山　直希; Takahiro Konno; 今野　隆博; Noboru Harube; 治部　襄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-07-30
Filing date: 1986-07-30
Publication date: 1988-02-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ろ過装置のろ過水出口の複数化に係り、特に
、中空糸膜ろ過装置の有効ろ過と差圧の低減に好適なろ
過装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の原子力発電プラント、特に沸騰水型原子力発電プ
ラントを第４図に示す。原子炉冷却材浄化系を備える原
子炉圧力容器２３から発生した蒸気は、高圧タービン２
４、湿分分離器２５及び低圧タービン２６を経て復水器
２７に流入し、この復水器２７で凝縮され復水となる。

また、低圧タービン２６から一部の蒸気は抽気管２８か
ら高圧給水加熱器２９に導かれ、この高圧給水加熱器２
９からヒータドレン管８．９を経て復水器２７へ導かれ
る。

ここで、復水器２７、抽気管２８及び高圧給水加熱器７
などの機器・配管から溶出、剥離した腐食生成物（クラ
ッド）は、復水中の不純物となる。

この不純物を含んだ復水は、低圧復水ポンプ３２により
復水ろ過装置３３、復水脱塩装置！１３４へ導かれろ過
される。ろ過された復水は、低圧給水加熱器３５、原子
炉給水ポンプ３６、高圧給水加熱器２９を経て原子炉圧
力容器２３に戻る。

また、火力発電プラントにおいても、ボイラー及び給水
加熱器等で発生したクラッドは、復水器に集められ、復
水ろ過装置及び復水脱塩装置でろ過される。

例えば、上記のような火力、原子力発電プラント内にお
いては１発生したクラッドをろ過するために復水ろ過装
置を設置している。この復水ろ過装置は、最近プリュー
ト型のろ過装置に変って中空糸膜ろ過装置が採用されつ
つある。

この中空糸膜ろ過装置は、第５図に示す塔構造が一般的
であり、原液入口管３７、ろ過水出口管３８逆洗水出ロ
管３９．上Ｍ４０、胴板４１からなり、塔内部は、上蓋
４０と胴板４１により支持されたモジュール固定板４２
及びガイド４３、またこれらに装着するモジュール４４
から構成される。

クラッドを含んだ復水は、原液入口管３７より塔内に導
かれ、モジュール４４の下部及び側面からモジュール内
に束ねた中空糸膜に導かれ、中空糸膜の外表面でろ過さ
れる。この中空糸膜は、下端を密封しているため、ろ過
水は中空糸膜の内側（中空部）を通りモジュール４４の
上部から塔上部に取付けたろ過水出口管３８より塔外へ
出される。この塔は、塔内上部のモジュール固定板４２
により原液とろ過水を区分している。

また、クラッドろ過により捕捉したクラッドで中空糸膜
の差圧が一定値（約０．３ｋｇ／ａＪ）に達した場合に
は逆洗を行う。逆洗方法は、原液入口管３７を閉止し、
ろ過水出口管から塔内に水又は空気を加圧し中空糸膜の
外表面で捕捉したクラッドを逆洗する。逆洗されたクラ
ッドは、逆洗水移送管３９から廃棄物処理で処理される
。

この中空糸膜ろ過装置は、外径１ｍｍ程度の中空状の高
分子膜を用い、膜の外表面で原液をろ過する。この膜は
、長さ約２ｍで塔径２ｍ程度の塔内に数十万本使用する
ことから、膜面積が非常に広く取ることができ、膜を通
り過ぎる速度（線流速）は１時間に２０〜４０■程度で
あり、ろ過性能が優れ、また、塔の小型化が図れるとい
う特徴があり、既設プラントのように設置スペースに余
裕が少ないプラントに対しても追設可能なろ過装置とし
て注目されている。

しかし、小型化を図るためには、膜長を長く取ることが
効果的であるが、逆に長い中空糸膜による初期差圧（ク
ラットを捕捉していない状態での通水差圧）が大きくな
り、特に既設プラントに追設する場合には、低圧復水ポ
ンプの揚程の余裕が少ないため、復水ろ過が装置に与え
られる差圧が制限され、十分な運用行えない場合がある
。

そこで、長いろ過材（例えば中空糸膜）を用いても差圧
を低くできるろ過装置が必要となるが。

これまでその対策について配慮されていなかった。

なお、この種の装置として関連するものには、例えば、
特開昭５９−８７０９２等が挙げられる。しかし、この
方法では、コンパクトでしかも膜面積を広くするために
膜長を長くすると、初期差圧が高くなるため、逆洗間隔
が短かくなり運用上従車的ではない。

また、ろ過水を一方向から出すことによりろ過水出口部
に近い部分にかたよりが生じ股全体を有効に使用するこ
とができないという欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術の中空糸膜ろ過装置においては、ろ膜面積
を広くし、なおかつ塔の小型化を図るために、中空糸膜
の長さを長くし、小さい塔径でろ膜面積を広く取る方法
を採用している。このため、原子力発電プラントの復水
ろ過装置では約２ｍの中空糸膜を使用する。

膜が長ければ、差圧に対するクラッド捕捉量は増し、第
６図のモジュール長（膜長）による差圧と負荷鉄量の関
係に示すように差圧０．３　　ｋｇ／、ｎに対して、１
ｍでのクラッド捕捉量は３．８ｋｇ／ｄであるのに対し
、２ｍでは５　、２　ｇ　／　ｍと多い。

しかし、初期差圧の上昇は、第７図に示すモジュール長
（膜長）によるろ過流速と初期差圧の関係かられかるよ
うに、ろ過流速を０　、２６　ｍ　／　ｈとした場合に
、１ｍでは４．８ｋｇ／ａｌｌであるのに対し、２ｍで
は６．８ｋｇ／ｃｆｆｌと高い。さらに、第８図に示す
モジュール長（膜長）による差圧上昇度は、ろ過流速０
．２６ｍ／ｈ　　に対し、１ｍでは４．８　Ｘ　１０−
２ｋｇ／ｉ／　ｇ／ｍ２であるが２ｍでは６．４　Ｘ　
１０−２ｋｇ／　ｉ／　ｇ　／　ｍ２となる。

これらの試験結果から、モジュール長は短い方が差圧の
立上りはゆるやかであり、差圧制限下において、逆洗繰
返しによる初期差圧の上昇分に余裕を持つことができ、
膜寿命が長くなる。

また第９図に示する過流速とリーク率の関係を見ると、
膜の上端部でのリーク率が多く、下端部ではほとんどな
いことから、ろ過の際、クラッド捕捉のほとんどが膜上
端部により行われていることがわかる。したがって、膜
のろ過部分に偏りが生じ、膜全体を使って均一にろ過が
行えず膜の有効利用ができない。

これらの事象から、長い膜に対する対策が必要となるが
、従来技術ではこれらの対策について配慮されておらず
、既設プラントへの追設に当たり差圧制限の問題に対し
て対応が困難であった。

本発明の目的は、この問題を解決すべく、長い膜に対し
ても差圧を低減させるとともにろ通商の有効利用を図る
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、ろ過装置に構造を変えることにより達成
される。具体的には、まず、原液を塔の横側から入れ、
中空糸膜モジュールを経て、ろ過水を中空糸膜の内側か
らモジュールの上下二方向に出し、塔の上下に設けたろ
過水出口から塔外へ出すことにより、中空糸膜の通水方
向を分流させろ過装置全体の差圧を低減させることがで
きる。

このためには、塔の内部構造において、まず、モジュー
ルが上下２方向へろ過水を出せる構造であることが必要
である。次に、塔内の下部においても原液とろ過水を区
分させるために、塔内上部のモジュール固定板と同様に
、塔内下部にもモジュールを固定させる装置を設置する
必要がある。

また、逆洗水が塔内にたまらず、逆洗移送管より塔外へ
流せるように下部固定板に勾配を持たせる必要がある。

この際に、塔内に組込むモジュールが同一長さのもので
あることが要求され下部固定板のモジュールを接合する
位置から、上部固定板のモジュール装着部までの長さを
一定にする構造とすることが必要である。したがってこ
れらの要求事項を満たすことにより問題点を解決し、目
的を達成することができる。

〔作用〕ろ過装置の塔の上下二方向からろ過水を出すことにより
、ろ過材は、１本につき、長さ半分のろ過材を２本用い
たのと同様な初期差圧となり、また、不純物は、ろ過材
の一部分に集中してろ過されることはなく、ろ過材に均
等に捕捉されるので初期差圧の減少、クラッド捕捉量増
大、逆洗頻度減少、均一なろ過、ろ過材の長寿命化が図
れ、ろ過装置の機能が向上する。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図、第２図、第３図によ
り説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す沸騰水型原子炉の復
水ろ過装置として適用するための中空糸膜ろ過装置の塔
の断面図である。

この塔による原子炉−次系である復水のろ過方法は、原
液入口管１から復水を入れ、胴板１０と上Ｍ９により支
持されるモジュール固定板１１と塔内下部の胴板１０に
あるブラケット１５に溶接したモジュール案内管１２と
一体の案内管固定板１３との間に装着したモジュール１
６の中に束ねた中空糸膜でろ過する。ろ過された復水（
ろ過水）は、中空糸膜の内側（中空部を通り、モジュー
ル１６の上部と下部の二方向から出す。それぞれ、塔の
上下に分散されたろ過水は、塔上部のろ過水出口管３及
び塔下部のろ過水出口管４より塔外へ出る。この時、逆
洗水移送管７に取付けた弁８は閉じておく。

この塔は、モジュール１６の下部を支持するモジュール
案内管１２と一体化した凹型の案内管固定板１３と塔内
下部に設けたことにより、ろ過水を上下二方向へ分流す
ることを可能としている。

モジュール案内管１２は、案内管固定板１３の凹型の形
状に合わせて、それぞれの長さを変え。

上部のモジュール固定板１１から下部のモジュール案内
管１２のモジュール挿入部までの長さを同一にしている
。これにより、塔内へ装着するモジュールは、すべて同
一長さにすることができる。

また、案内管固定板は、凹型の形状をとることより、逆
洗の際に逆洗した不純物（クラッド）が塔内にたまるこ
となく、逆洗水移送管７より塔外へ移送されるようにし
ている。

逆洗の方法は、原液入口管１の弁２を閉じ、まず、塔内
下部の案内管固定板１１に達するまでろ過水出口管５よ
り水を漏る。この状箱でろ過水出口管５の弁６を閉じる
。次に、塔上部のろ過水出口管３より水または空気で加
圧する。この操作により、中空糸膜の外面で捕捉したク
ラッドは、加圧水または加圧空気により逆洗され、案内
管固定板１１の中央部（凹型の最もへこんだ部分）につ
ないだ逆洗水移送ｃ′ｆｆ７を経て廃棄物処理系へ移送
され処理される。

以上のろ過及び逆洗方法を行うためには、モジュール１
６の構造を考慮するとともに、モジュール１６が挿入さ
れるモジュール案内管１２との接合する部分の構造を考
慮する必要がある。

第２図に、本発明に含まれる中空糸膜モジュールの断面
図及び外形図を示す。

このモジュールの構造は、モジュール１６の側面に多数
の原液流入孔１７を設けである。復水は、この原液流入
孔を経てモジュール内部に束ねた中空糸膜２２の膜外面
でろ過され、ろ過水は、中空糸膜２２の内側（中空部）
からモジュールの上部１８及びモジュールの下部１９の
出口部を経てそれぞれ分流して出る。

モジュールの上部１８及び下部１９では、原液とろ過水
との区分及び中空糸膜２２をモジュールに固定するため
、充填材２１で固定されておく。

モジュール１６の塔内への組込みは、塔上部の上蓋９を
外し、胴板１０と上蓋９により支持されるモジュール固
定板１１に装着する。このモジュール固定板１１には、
モジュール取付用の穴がおいており、この穴を介してモ
ジュール１６を塔内に入れ、モジュール案内管１２の挿
入部にモジュール下部を挿入する。挿入後、押え板１４
により上部のモジュール固定板を押え、上Ｍ９を胴板１
０に取付はモジュール固定板を支持する。

第３図に、本発明に含まれるモジュールとモジュール案
内管の接合部の詳細を示す。

モジュール下部１９には、パツキン４２を二重に取付け
、モジュール案内管１２に挿入した際に原液とろ過水を
区分できるようにシールする。また、モジュール案内’
１？１２の上部は、上からモジュールを挿入する際に挿
入しやすくするためにテーパーを持たせ広げである。

この構造により、中空糸膜の外面でろ過された復水は、
ろ過水として中空糸膜２２の内側（中空部）を通り、モ
ジュール案内管１２を経て塔下部に導かれる。

本実施例によれば、ろ過水を塔の上下二方向に分流して
出すことができることから、２ｍの中空糸膜を使用した
場合、膜に費やす初期差圧が１ｍの中空糸膜を使用した
場合と同程度となり初期差圧が半減する。したがって、
低圧復水ポンプの揚程に余裕がない既設の沸騰水型原子
力発電プラン）・に追設する際に、低圧復水ポンプの揚
程アップのための改造や交換を行わずにろ過装置が設置
できる。また、中空糸膜のろ通商全体で均一にろ過でき
ることにより膜の有効利用が図れる等の効果がある。

本発明は、ろ過装置の差圧を低減させるとともにろ過材
の有効利用、長寿命化を図るための考案であり、中空糸
膜ろ過装置のみではなく、プリコート型のエレメントを
用いたろ過装置を含めた広範囲のろ過装置に適用できる
ものであり、原子力発電プラントの復水ろ過装置はもと
より、火力発電プラント並びに一般産業用のみ過装置に
も適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ろ過装置のろ過水出口を上下２方向に
分けることにより、以下の効果がある。

（１）ろ過材での初期差圧が半減する。

（２）同じ長さのろ過材でも差圧上昇に対する不純物の
捕捉量が増加する。（約２倍）（３）逆洗り頻度が減り、ろ過装置運用上の簡素化が図
れる。（逆洗間隔が５日〜１０日延びる。）（４）逆洗
による初期差圧の上昇に対して許容値までの上昇分の余
裕が増し、ろ過材の寿命が延びる。（１年〜２年）（５）ろ通函全体により、均一なろ過が行え、ろ過材の
有効利用が図れる。

（６）ポンプの揚程に余裕の少ない系統でも、ポンプの
改造及び交換なしにろ過装置を設置することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の中空糸膜ろ過装置の塔の断
面図、第２図は本発明に含まれる中空糸膜モジュールの
断面図及び外形図、第３図は本発明に含まれるモジュー
ルとモジュール案内管接合部の詳細図、第４図は沸騰水
型原子力発電プラントの系ａ図、第５図は従来の中空糸
膜ろ過装置の断面図、第６図はモジュール長による差圧
と負荷鉄量の関係を示すグラフ、第７図はモジュール長
によるろ過流速と初期差圧の関係を示したグラフ、第８
図はモジュール長によるろ過流速と差圧上昇速度の関係
を示したグラフ、第９図は、ろ過流速とリーク率の関係
を示したグラフ。１・・・原液入口管、２・・・弁、３・・・ろ過水出口
管、４・・・弁、５・・・ろ過水出口管、６・・弁、７
・・逆洗水移送管、８・・・弁、９・・・上蓋、１０・
・・胴板、１１・・・モジュール固定板、１２・・・モ
ジュール案内管、１３・・・案内管固定板、１４・・・
押え板、１５・・ブラケット、１６・・・モジュール、
１７・・・原液流入孔、１８・・・モジュール上部、１
９・・・モジュール下部、２０・・・パツキン、２１・
・・充填剤、２２・・・中空糸膜、２３・・・原子炉圧
力容器、２４・・・高圧タービン、２５・・・湿分分離
器、２６・・・低圧タービン、２７・・復水器、２８・
・・抽気管、２９・・・高圧給水加熱器、３０．３１・
・・ヒータドレン管、３２・・低圧復水ポンプ、３３・
・・復水ろ過装置、３４・・・復水脱塩装置５３５・・
・低圧給水加熱器、３６・・・給水ポンプ、３７・・・
原液入口管、３８・・・ろ過水出口管、３９・・・逆洗
水移送管、４０・・・上蓋、４１・・・胴板、４２・・
・モジュール固定板、４３・・・ガイド、４４・・・モ
ジュール。

Claims

【特許請求の範囲】１、少なくとも原液入口管、ろ過水出口管、逆洗水出口
管、胴板、上蓋、エレメントおよび中空糸膜モジュール
固定板から構成するろ過装置の塔構造において、塔内下
部にエレメントおよび中空糸膜モジュールを固定し、原
液とろ過水を区分する下部固定板を設置することにより
、ろ過水を上下二方向へ分流して出すことを特徴とする
ろ過装置。２、エレメントおよび中空糸膜モジュールは、上部と下
部の二方向からろ過水を出すことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のろ過装置。