(57)【要約】【課題】大幅な設備変更及び電力消費の増加を必要とせず、排ガス再結合器の入口温度を２００℃以上に昇温できて、排ガス再結合器における再結合反応を促進可能な気体廃棄物処理設備を提供する。【解決手段】沸騰水型原子力発電所に備えられた主復水器１の出口蒸気から水素及び酸素を含む排ガスを抽出する蒸気式空気抽出器２と、この蒸気式空気抽出器２によって抽出された排ガスを昇温する排ガス予熱器３と、排ガス予熱器３にて昇温された排ガスを導入して、該排ガス中に含まれる水素と酸素とを再結合させる排ガス再結合器６とを備えた気体廃棄物処理設備において、所内ボイラ５から供給される過熱蒸気を蒸気圧縮機４にて加圧して、排ガス予熱器３に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素及び酸素を含む排ガスを昇温する排ガス予熱器と、該排ガス予熱器に排ガスを昇温するための過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給手段と、前記排ガス予熱器にて昇温された排ガス中の水素と酸素とを再結合させる排ガス再結合器とを備えた気体廃棄物処理設備において、前記過熱蒸気供給手段に、過熱蒸気の蒸気圧縮機を設け、該蒸気圧縮機により加圧された過熱蒸気を、前記排ガス予熱器に供給することを特徴とする気体廃棄物処理設備。
【請求項２】
前記過熱蒸気供給手段として、プラントの所内ボイラを用いたことを特徴とする請求項１に記載の気体廃棄物処理設備。
【請求項３】
前記過熱蒸気供給手段として、前記排ガス再結合器の出口蒸気を用いたことを特徴とする請求項１に記載の気体廃棄物処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子力発電所や化学プラント等に設置される気体廃棄物処理設備に係り、特に、排ガス中の水素と酸素とを再結合反応により除去する排ガス再結合器を備えた気体廃棄物処理設備における再結合反応率の改善手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に、従来より沸騰水型原子力発電所に備えられている気体廃棄物処理設備の一例を示す。この図から明らかなように、本例の気体廃棄物処理設備は、沸騰水型原子力発電所に備えられた主復水器１の出口蒸気から水素及び酸素を含む排ガスを抽出する蒸気式空気抽出器２と、この蒸気式空気抽出器２によって抽出された排ガスを昇温する排ガス予熱器３と、この排ガス予熱器３に排ガス昇温用の過熱蒸気を供給する所内ボイラ５と、排ガス予熱器３によって昇温された排ガスを導入して、該排ガス中に含まれる水素と酸素とを再結合させる排ガス再結合器６と、排ガス再結合器６により水素及び酸素が除去された排ガスを冷却する排ガス復水器７と、排ガス復水器７を出た排ガスから水分を除去する除湿冷却器８と、除湿冷却器８により冷却除湿された排ガス中に含まれる希ガスを所定時間以上保持する活性炭式希ガスホールドアップ装置９と、この装置９に所定時間以上保持した結果、放出放射能が基準値以下となった希ガスを大気中に放出する排気筒１０とから構成されている（例えば、特許文献１参照。）
蒸気式空気抽出器２によって抽出される排ガスには、原子炉冷却水の放射線分解によって発生した水素及び酸素と、燃料要素からリークした放射能を帯びた希ガスと、主復水器１に漏れ込んだ空気が含まれるので、このままの状態で大気中に放出することはできない。排ガス再結合器６は、再結合反応により排ガス中の水素と酸素とを再結合させて水に戻し、爆発性の水素を除くもので、排ガス予熱器３から導入される排ガスが高温であるほど効率良く再結合反応を生じさせることができる。そこで、図４に示す従来技術においては、所内ボイラ５からの過熱蒸気を排ガス予熱器３に供給し、排ガス再結合器６に導入する排ガス温度を昇温している。
【０００３】
なお、所内ボイラ５からの過熱蒸気を排ガス予熱器３に供給する構成に代えて、又はこれに加えて、排ガス予熱器３と排ガス再結合器６とを接続する排ガス配管に電気ヒータを備え、この電気ヒータの発熱で排ガス再結合器６に導入する排ガス温度を昇温する技術も従来提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４８８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、所内ボイラ５からの過熱蒸気を排ガス予熱器３に供給して排ガス再結合器６に導入する排ガス温度を昇温する沸騰水型原子力発電所の気体廃棄物処理設備は、至近の運転実績によると、新しい知見として、排ガス再結合器６内に備えられた触媒の性能が低下した場合に、排ガス再結合器６の出口水素濃度が上昇する事例が報告されている。特に、原子炉起動時などは、水素の発生量が少なく、排ガス再結合器６による反応熱を再結合反応に利用できないため、再結合反応が安定しないこととも相俟って、排ガス再結合器６の出口水素濃度が上昇しやすい傾向にある。かかる不都合は、排ガス予熱器３から排ガス再結合器６に導入される排ガスの温度を高めることによって抑制できる。
【０００６】
一方、電気ヒータを利用し、排ガス予熱器３内の排ガスを昇温することは可能であるが、膨大な電力消費が必要になるので、現実的には実機に応用することが困難である。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、大幅な設備変更及び電力消費の増加を必要とせず、排ガス再結合器の入口温度を昇温できて、排ガス再結合器における再結合反応を促進可能な気体廃棄物処理設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記目的を達成するため、水素及び酸素を含む排ガスを昇温する排ガス予熱器と、該排ガス予熱器に排ガスを昇温するための過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給手段と、前記排ガス予熱器にて昇温された排ガス中の水素と酸素とを再結合させる排ガス再結合器とを備えた気体廃棄物処理設備において、前記過熱蒸気供給手段に、過熱蒸気の蒸気圧縮機を設け、該蒸気圧縮機により加圧された過熱蒸気を、前記排ガス予熱器に供給するという構成にした。
【０００９】
かかる構成によると、蒸気圧縮機により加圧された過熱蒸気を排ガス予熱器内に供給するので、断熱圧縮過程によって過熱蒸気のエンタルピが増加し、排ガス予熱器における熱交換量を増加させることができる。また、蒸気圧縮機を追加するだけであるので、大幅な設備変更を伴わず、また、排ガス予熱器の出口蒸気をヒータで昇温する場合に比べて消費電力の増加を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明は、前記構成の気体廃棄物処理設備において、前記過熱蒸気供給手段として、プラントの所内ボイラを用いるという構成にした。
【００１１】
かかる構成によると、既存設備に蒸気圧縮機を追加するだけであるので、安価かつ容易に実施することができる。
【００１２】
さらに、本発明は、前記構成の気体廃棄物処理設備において、前記過熱蒸気供給手段として、前記排ガス再結合器の出口蒸気を用いるという構成にした。
【００１３】
かかる構成によると、所内ボイラに代えて、排ガス再結合器の出口蒸気を加熱蒸気供給手段として利用するので、より一層の消費エネルギの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、蒸気圧縮機により加圧された過熱蒸気を排ガス予熱器内に供給して、排ガス再結合器に導入される排ガスの温度を昇温するので、蒸気圧縮機を備えない場合に比べて排ガス予熱器における熱交換量を増加させることができ、排ガス再結合器に導入される排ガスの温度をより高く昇温することができて、排ガス再結合器における水素と酸素の再結合反応を促進することができる。また、既存の設備に蒸気圧縮機を追加するだけであるので、大幅な設備変更を伴わず、また、排ガス予熱器の出口蒸気をヒータで昇温する場合に比べて消費電力の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係る気体廃棄物処理設備の概略系統図である。
【図２】実施例１に係る気体廃棄物処理設備の効果を示すグラフ図である。
【図３】実施例２に係る気体廃棄物処理設備の概略系統図である。
【図４】従来例に係る気体廃棄物処理設備の概略系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る気体廃棄物処理設備の実施形態を、図を参照しながら説明する。
【００１７】
実施例１に係る気体廃棄物処理設備も、基本的構成に関しては図４に示した従来例に係る気体廃棄物処理設備と同じであり、図１に示すように、沸騰水型原子力発電所に備えられた主復水器１の出口蒸気から水素及び酸素を含む排ガスを抽出する蒸気式空気抽出器２と、この蒸気式空気抽出器２によって抽出された排ガスを昇温する排ガス予熱器３と、この排ガス予熱器３に排ガス昇温用の過熱蒸気を供給する所内ボイラ５と、排ガス予熱器３によって昇温された排ガスを導入して、該排ガス中に含まれる水素と酸素とを再結合させる排ガス再結合器６と、排ガス再結合器６により水素及び酸素が除去された排ガスを冷却する排ガス復水器７と、排ガス復水器７を出た排ガスから水分を除去する除湿冷却器８と、除湿冷却器８により冷却除湿された排ガス中に含まれる希ガスを所定時間以上保持する活性炭式希ガスホールドアップ装置９と、この装置９に所定時間以上保持した結果、放出放射能が基準値以下となった希ガスを大気中に放出する排気筒１０とを有している。
【００１８】
そして、実施例１に係る気体廃棄物処理設備の特徴とするところは、所内ボイラ５から供給される過熱蒸気を加圧するための蒸気圧縮機４を更に備え、この蒸気圧縮機４にて加圧された過熱蒸気を排ガス予熱器３に供給することにある。
【００１９】
図２に、従来例に係る気体廃棄物処理設備と比較した実施例１に係る気体廃棄物処理設備の効果を示す。図２は、過熱蒸気の遷移状態図であり、横軸は過熱蒸気の比エンタルピ（ＫＪ／Ｋｇ）、縦軸は過熱蒸気の圧力（Ｐａ）である。また、図中の曲線は、黒点よりも右側が過熱蒸気線であり、左側が過冷却液線である。この図から明らかなように、従来例に係る気体廃棄物処理設備は、Ｐ１で表される低圧の過熱蒸気が排ガス予熱器３に供給されるので、比エンタルピの変化がＩ〜IIに制限されるのに対して、実施例１に係る気体廃棄物処理設備は、所内ボイラ５から供給される過熱蒸気を蒸気圧縮機４にて圧力Ｐ２まで加圧して排ガス予熱器３に供給するので、比エンタルピの変化がＩ〜IVに増加する。よって、排ガス予熱器３における熱交換量を増加させることができ、蒸気圧縮機４による加圧の程度によっては、排ガス予熱器３内の排ガスをより高く昇温することができて、排ガス再結合器６における水素と酸素の再結合反応を促進することができる。また、蒸気圧縮機４を追加するだけであるので、大幅な設備変更を伴わず、また、排ガス予熱器３の出口蒸気をヒータで昇温する場合に比べて消費電力の増加を抑制することができる。
【００２０】
次に、本発明の実施例２に係る気体廃棄物処理設備について説明する。本例の気体廃棄物処理設備は、過熱蒸気供給手段として、所内ボイラ５を用いる構成に代えて、図３に示すように、排ガス再結合器６の出口蒸気を用い、この排ガス再結合器６の出口蒸気を蒸気圧縮機４にて加圧して排ガス予熱器３に供給することを特徴とする。その他については、実施例１に係る気体廃棄物処理設備と同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。
【００２１】
本例の気体廃棄物処理設備は、過熱蒸気供給手段として排ガス再結合器６の出口蒸気を用いるので、何ら特別な過熱蒸気供給手段を備える必要がなく、より一層の消費エネルギの低減を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、原子力発電設備や化学プラントに備えられる気体廃棄物処理設備に適用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１    主復水器
２    蒸気式空気抽出器
３    排ガス予熱器
４    蒸気蒸気圧縮機
５    所内ボイラ
６    排ガス再結合器
７    排ガス復水器
８    除湿冷却器
９    希ガスホールドアップ装置
１０    排気筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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