JPH08122490A - 復水ろ過装置の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】装置部分バイパス運用を容易にすると共に、装
置部分バイパス運用の活用により中空糸膜の通水期間及
び装置設計差圧の調整が容易となる復水ろ過装置を提供
する。 【構成】復水ろ過装置３と復水脱塩装置４から構成され
る二重式復水浄化系で、入口ヘッダ５と出口ヘッダ６と
の間に複数のろ過器７を並設し、ろ過器の各系列には、
差圧計１２と等差圧制御弁１３を設置する。ろ過器の差
圧は、塔内部の中空糸膜の汚れ度によって異なるが、差
圧計１２からの信号により等差圧制御弁１３の開度を調
整し差圧を加えることにより、ろ過器の各系列の差圧を
一定に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ろ過エレメントとして
中空糸膜を使用する復水ろ過装置とその下流側に復水脱
塩装置を設置する二重式復水浄化装置の運転制御方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原子力発電プラントでは、原子
炉への給水を高純度に保つために冷却水の浄化・脱塩処
理が行われる。

【０００３】例えば、沸騰水型原子力発電プラントで
は、原子炉圧力容器からの蒸気を直接タービンへ導いた
後、復水を再び原子炉圧力容器へ戻す直接サイクルであ
る。復水浄化装置は、原子炉圧力容器へ戻す復水を浄化
するために設置され、同装置で一次冷却水の水質制御が
行われている。この復水浄化装置は、初期の沸騰水型原
子力発電プラントでは、粒状の陽イオン交換樹脂・陰イ
オン交換樹脂を装荷した混床式復水脱塩装置のみを設置
し、同装置で復水中の溶解性不純物及び不溶解性不純物
を除去していた。その後、復水浄化装置の浄化能力をよ
り向上できるものとして、復水脱塩装置の上流側に別途
復水ろ過装置を設置して不溶解性不純物を主体に除去
し、復水脱塩装置では溶解性不純物を主体に除去する二
重式復水浄化装置が採用されている。

【０００４】復水ろ過装置のろ過エレメントは、初期の
プラントではナイロンエレメントまたはステンレスエレ
メントの外表面に粉末状のイオン交換樹脂をプリコート
してろ過する粉末樹脂プリコート式ろ過装置が採用され
た。図３は、粉末樹脂プリコート式復水ろ過装置を採用
した二重式復水浄化装置の概略構成を示すものである。
図３で、復水器１内の復水を復水ポンプ２で原子炉給水
系へ導く前の復水浄化用として設置される復水浄化装置
は、復水ろ過装置３と復水脱塩装置４から構成される。
復水ろ過装置３は、復水入口ヘッダ５と復水出口ヘッダ
６との間に複数のろ過器７が並設され、さらに装置バイ
パス弁８が設置される。本方式でのろ過装置の特徴は、
エレメントの差圧が通水初期の低差圧状態から通水約１
ケ月経過時点で管理差圧付近まで上昇し、比較的短期間
で大きな差圧変化が生じる(図５)ので、ろ過器各系列の
通水流量にアンバランスが生じるのを防止し、各ろ過器
の逆洗間隔を適正に保つ必要から、ろ過器各系列にろ過
器流量計１５とろ過器等流量制御弁１６を設置し、各系
列の流量が一定になるよう等流量制御弁の開度を絞り調
整する等流量制御が行われている。

【０００５】このろ過器等流量制御に関する公知例は、
例えば、特開昭57−99385 号及び特開昭59−12923 号公
報があげられるが、いずれの公知例もろ過塔間の流量偏
差の発生防止を目的として、流量計を用いた等流量制御
に関するものである。

【０００６】この粉末樹脂プリコート式ろ過装置では、
エレメントの差圧が管理差圧付近に達したら逆洗を行っ
てエレメント外表面の粉末樹脂及び鉄クラッド等の捕捉
物を除去後、エレメント外表面に粉末樹脂を再プリコー
トすることでろ過性能の維持が図られているが、逆洗廃
液中に粉末樹脂が含まれるため、放射性廃棄物の増加要
因となっている。

【０００７】この逆洗廃液中の放射性廃棄物量の低減等
を目的として、粉末樹脂等のろ過助材を使用せず、直
接、ろ過エレメント表面で不溶解性不純物を除去できる
ろ過方式として、中空糸膜（例えばポリエチレン等の高
分子材料を用いた０.１μｍ 程度のポアを無数に有する
中空糸状の膜）を数千本以上束にしてモジュール化した
エレメントを用いる中空糸膜式ろ過器が復水ろ過装置に
適用されている。

【０００８】図４は、中空糸膜式復水ろ過装置の従来構
成の一例を示したものであり、図６は、モジュール化し
た中空糸膜の差圧変化の特徴を示したものである。図６
で、中空糸膜の差圧特性は極めて良好であり、通水初期
の低差圧状態に対し、例えば、通水約１００日経過時点
でも約０.１〜０.３kg／cm² 上昇する程度と微少であ
る。これより、同装置内に複数系列並設されるろ過器の
差圧偏差は極めて小さく、よって塔間の流量偏差も小さ
いため、図４に示すように、中空糸膜式復水ろ過装置で
は、粉末樹脂プリコート式ろ過装置で採用されている様
なろ過器等流量制御機構は設けられていない。

【０００９】また、図６に示すように、中空糸膜の逆洗
後差圧の上昇速度は穏やかであり、通水初期の低差圧状
態から徐々に上昇し、管理差圧に達したら新しい中空糸
膜に取替える運用が行われている。

【００１０】さらに、中空糸膜のクラッド除去性能は高
く、例えば、入口Ｆｅクラッド濃度１０ppb の場合、出
口Ｆｅクラッド濃度０.１ppb以下の浄化性能を有する。
この特徴を生かして、装置出口側のＦｅクラッド濃度を
装置部分バイパスでコントロールしている。

【００１１】この復水ろ過装置のバイパス流量調節によ
るＦｅクラッド濃度制御方法に関する公知例は、例え
ば、特開昭61−148394号公報がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
には、以下の課題がある。

【００１３】すなわち、従来技術では、中空糸膜式復水
ろ過装置の運転差圧が通水初期の低差圧時期と、給水中
のＦｅクラッド濃度制御のために装置部分バイパス運転
を行う時期（特にバイパス量が最大となる時期）とが重
なるため、装置部分バイパス運転に用いるバイパス弁は
復水ろ過装置最小差圧状態時に最大バイパス量を流せる
容量とする必要が生じ、大口径のバイパス弁が必要にな
る。また、装置差圧が中空糸膜の差圧特性に依存して徐
々に上昇するため、装置バイパス流量も変動し易い。

【００１４】また、加えて復水ろ過装置の設計差圧は、
中空糸膜の差圧上昇特性をベースに設定しており、装置
運転差圧が設計差圧に達したら基本的に中空糸膜を交換
する運用となるが、一般に中空糸膜自体の許容差圧は装
置設計差圧より高いため、余力のある内に中空糸膜を交
換することになる。

【００１５】本発明の第一の目的は、中空糸膜式復水ろ
過装置の運転差圧を中空糸膜の差圧特性に依存すること
無く、装置部分バイパス運転等に適した差圧に制御する
ことで、装置バイパス弁の口径縮小及び部分バイパス運
用が容易な中空糸膜式ろ過装置を提供することにある。

【００１６】本発明の第二の目的は、通水に伴い中空糸
膜の差圧が上昇し装置設計差圧付近に達しても、その時
点より復水ろ過装置の部分バイパス運用を併用すること
で復水ろ過装置の差圧上昇を抑制し、中空糸膜の通水能
力の余力を有効に利用可能な中空糸膜式復水ろ過装置を
提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
る手段として、本発明は、復水ろ過装置内のろ過器各系
列に差圧計とろ過器等差圧制御弁を設置し、差圧計から
の信号により等差圧制御弁の開度を絞り調節することに
より、各ろ過器の差圧を中空糸膜通水初期の低差圧条件
より高く、且つ装置設計差圧以下の差圧条件に一定制御
できる等差圧制御機構を設ける。なお、従来の粉末樹脂
プリコート式復水ろ過装置等で採用しているろ過塔各系
列間の流量偏差抑制を目的とした流量計及び流量制御弁
による等流量制御と比較し、本手段は装置部分バイパス
設計及び運転を容易にするためろ過器の等差圧制御を行
えるようにする。

【００１８】また、上記第二の目的を達成する手段とし
て、本発明は、装置への復水入口，出口ヘッダの間に差
圧計と装置等差圧制御弁を設け、中空糸膜の差圧が通水
により上昇し、ろ過器各系列に設置のろ過器等差圧制御
弁での制御差圧に達した場合、装置差圧が装置設計差圧
まで上昇しないよう、復水入口，出口ヘッダ間の差圧計
からの信号により装置等差圧制御弁を開操作して復水ろ
過装置に流入する復水の部分バイパスを行い、これによ
り装置差圧の上昇を抑制して中空糸膜の通水能力の余力
を有効に利用可能な等差圧制御機構を設ける。

【００１９】

【作用】以上のように構成した本発明では、復水ろ過装
置の差圧は、中空糸膜の通水初期よりろ過器各系列に設
置されたろ過器等差圧制御弁で装置運用に適した差圧条
件に一定制御される。この一定制御差圧を高めに設定す
ることにより、復水ろ過装置バイパス弁の口径縮小が可
能となる。また、装置差圧が一定となるため、給水中の
Ｆｅクラッド濃度制御時等の装置部分バイパス運転時の
流量調整が容易となる。

【００２０】さらに、中空糸膜の差圧が通水，逆洗等に
より徐々に上昇し、ろ過器各系列に設置したろ過器等差
圧制御弁の制御限界に達した場合、復水ろ過装置への復
水入口，出口ヘッダとの間に設置した装置等差圧制御弁
で装置部分バイパス運転を開始し、ろ過器側への通水流
量を下げた運転を行うことにより、装置差圧の上昇を抑
え、且つ中空糸膜の通水期間の延長が可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２によ
り説明する。

【００２２】本実施例の中空糸膜式復水ろ過装置を備え
た復水浄化系を図１に示す。図１で、復水浄化系は、復
水器１からの復水中の不溶解性不純物を除去する復水ろ
過装置３と復水中の溶解性不純物を主に除去する復水脱
塩装置４から構成される。ここで、復水ろ過装置３は、
中空糸膜を装荷したろ過器７，各ろ過器の入口弁９，各
ろ過器の出口弁１０，ろ過器各系列に浄化する復水を分
配するための復水入口ヘッダ５，ろ過器各系列で浄化し
た復水を集合させるための復水出口ヘッダ６，装置差圧
を監視するために復水入口ヘッダと復水出口ヘッダとの
間に設置する装置差圧計１１，ろ過塔逆洗，給水中のＦ
ｅクラッド濃度制御運転時等に使用する装置バイパス弁
８から成る従来構成で、ろ過器各系列にろ過器差圧計１
２と各系列の差圧を一定に調節可能な等差圧制御弁１３
を有し、更に復水入口ヘッダ５と復水出口ヘッダ６との
間にも等差圧制御弁１４を有する。なお、図３に示す従
来の粉末樹脂プリコート式復水ろ過装置におけるろ過器
流量計１５を用いた等流量制御と比較し、本実施例では
等差圧制御のため差圧計１２と等差圧制御弁１３を設
け、さらに装置入口，出口ヘッダ間にも等差圧制御弁１
４を設ける。

【００２３】復水ろ過装置における装置差圧の制御方法
を図１及び図２により説明する。図１で、ろ過器は、中
空糸膜でのクラッド等の捕捉により逆洗時期に達した
ら、装置バイパス弁８を開けた後、ろ過器の入口弁９及
び出口弁１０を閉止して隔離し、中空糸膜の捕捉物を除
去するための逆洗操作を行う。逆洗操作終了後は、ろ過
器の入口弁９及び出口弁１０を開後、装置バイパス弁８
を閉止することで、ろ過器は、浄化運転状態に戻され
る。なお、ろ過器逆洗時の塔切替運転方法は、装置バイ
パス弁８を使用せずに予備のろ過器を設置し、逆洗塔隔
離前に予備のろ過器を運転に入れて逆洗を行う構成もあ
る。復水ろ過装置は、この浄化運転・逆洗の繰返しによ
り、不純物捕捉により上昇した中空糸膜の差圧を回復さ
せながら浄化運転が継続されるが、従来は浄化運転・逆
洗の繰返し運転による中空糸膜の差圧変化に応じて各
ろ過器及び復水ろ過装置の差圧も変動していた。

【００２４】本発明は、中空糸膜の差圧変動に応じて各
ろ過器の差圧が変動するのを抑制するため、ろ過器各系
列に設けたろ過器差圧計１２とろ過器等差圧制御弁１３
により、各塔の差圧を等差圧に一定制御する。このろ
過器等差圧制御設定値は、装置設計差圧より低めに設
定し、中空糸膜の差圧がろ過器等差圧制御設定値付近に
達したら、装置設計差圧まで上昇するのを防止するた
め、復水入口ヘッダ５と復水出口ヘッダ６との間に設置
した装置差圧計１１からの信号により装置等差圧制御弁
１４を開作動させて装置部分バイパス運転へ移行させ、
装置差圧の上昇を抑制する。なお、ろ過器等差圧制御設
定値を引き下げて、装置等差圧制御弁の作動開始時期
を早めることにより、装置設計差圧を従来より低めに
設定することも可能である。

【００２５】なお、この装置部分バイパス運転への切替
制御により、復水の一部が復水ろ過装置で浄化されない
で復水脱塩装置に達することになるが、復水脱塩装置で
も不溶解性不純物を捕捉可能であり、復水浄化系として
の浄化性能は維持できるため、機能上何ら不都合は無
い。

【００２６】本実施例によれば、復水ろ過装置の差圧
は、中空糸膜の差圧が通水初期の低差圧状態でも、等差
圧制御弁で高めに一定制御されるため、復水ろ過装置バ
イパス弁の設計流量に対する差圧条件を高めることがで
き、バイパス弁の口径縮小が可能となる。また、給水中
のＦｅクラッド濃度制御のための装置部分バイパス運転
時等で、装置差圧が変動しないためバイパス流量が安定
するなど、装置部分バイパス運転が容易となる。

【００２７】さらに、初期の沸騰水型原子力プラント等
の復水脱塩装置単独設置プラントで、復水浄化系性能改
善等のため中空糸膜式復水ろ過装置を追設する場合、等
差圧制御弁による装置部分バイパス運用の併用により、
従来技術と比べて復水ろ過の設計差圧を低めに設定でき
るため、追設が容易となる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、従来技術の中空糸膜の
差圧特性に依存した装置差圧の管理方法と比較して、復
水ろ過装置の差圧は、ろ過器各系列に設置した等差圧制
御弁で一定制御されるため、装置バイパス弁の設計及び
運用が容易となる。また、中空糸膜の差圧が上昇し、等
差圧制御弁の制御圧力に達した場合、従来技術では基本
的にその時点が中空糸膜の交換時期となったが、本発明
ではそれ以降の運用を等差圧制御弁による装置部分バイ
パス運転へ切替制御することにより、差圧の上昇を抑制
すると共に、中空糸膜の通水能力の余力を有効に利用可
能となり、中空糸膜の交換時期の調整運用が容易とな
る。

【００２９】なお、特に復水浄化系として復水脱塩装置
のみを設置している初期の沸騰水型原子力発電プラント
で、復水浄化系性能改善等のため中空糸膜式復水ろ過装
置の追設を行う場合、一般的に既設プラントへの追設の
ため装置設計差圧を低めに設定する必要があるので、複
数の等差圧制御弁の相互運用時期の調整により装置設計
差圧の引下げ調整が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す系統図。

【図２】本発明の一実施例を示す特性図。

【図３】従来技術の実施例を示す系統図。

【図４】従来技術の実施例を示す系統図。

【図５】粉末樹脂プリコート式復水ろ過器の差圧特性
図。

【図６】中空糸膜式復水ろ過器の差圧特性図。

【符号の説明】

１…復水器、２…復水ポンプ、３…復水ろ過装置、４…
復水脱塩装置、５，６…ヘッダ、７…ろ過器、８…バイ
パス弁、９…入口弁、１０…出口弁、１１，１２…差圧
計、１３，１４…等差圧制御弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 風間 誠一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ろ過エレメントとして中空糸膜を使用する
   復水ろ過装置において、同装置内に複数系列設置される
   ろ過器の各系列に等差圧制御機構を設け、前記ろ過エレ
   メントの汚れ状態に関わらずろ過器各系列の通水差圧を
   一定制御することを特徴とする中空糸膜式復水ろ過装
   置。
2. 【請求項２】請求項１において、装置への復水入口，出
   口ヘッダ間に等差圧制御機構を設け、装置差圧が規定値
   に達したら復水ろ過装置に流入する復水の一部をバイパ
   スさせ、前記装置差圧の上昇を抑制する中空糸膜式復水
   ろ過装置。