(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する除湿装置と、前記除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で分離された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気を入力し除湿して計装負荷に供給する除湿膜式除湿装置とを備え、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する前記除湿装置で除湿された圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入するようにしたことを特徴とする圧縮空気供給装置。
【請求項２】
所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する除湿装置と、前記除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で分離された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気を入力し除湿して計装負荷に供給する除湿膜式除湿装置とを備え、前記所内用空気貯槽の圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入するようにしたことを特徴とする圧縮空気供給装置。
【請求項３】
所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する冷凍式除湿装置と、前記冷凍式除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で分離された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気をフィルタを介して導入し除湿して計装負荷に供給すると共に除湿した乾燥圧縮空気をパージガスとして用いる除湿膜式除湿装置とを備え、前記所内用空気貯槽の圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入するようにしたことを特徴とする圧縮空気供給装置。
【請求項４】
所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する冷凍式除湿装置と、前記冷凍式除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で分離された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気をフィルタを介して導入し除湿して計装負荷に供給すると共に除湿した乾燥圧縮空気をパージガスとして用いる中空糸を用いた除湿膜式除湿装置とを備え、前記冷凍式除湿装置で除湿した圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入するようにしたことを特徴とする圧縮空気供給装置。
【請求項５】
所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する冷凍式除湿装置と、前記冷凍式除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で除湿された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気を入力し除湿して計装負荷に供給する除湿膜式除湿装置と、前記所内用空気貯槽の出口と前記計装用空気貯槽の入口を接続し、前記所内用空気貯槽の圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入する接続配管とを具備することを特徴とする圧縮空気供給装置。
【請求項６】
所内用圧縮空気を供給する所内用圧縮機と、前記所内用圧縮機で圧縮された圧縮空気を除湿する冷凍式除湿装置と、前記冷凍式除湿装置で除湿された圧縮空気を貯留して所内負荷に供給する所内用空気貯槽と、計装用圧縮空気を供給する計装用圧縮機と、前記計装用圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された圧縮空気の気水分離を行う気水分離器と、前記気水分離器で除湿された圧縮空気を貯留する計装用空気貯槽と、前記計装用空気貯槽から圧縮空気を入力し除湿して計装負荷に供給する除湿膜式除湿装置と、前記所内用空気貯槽の出口と前記計装用空気貯槽の入口を接続し、前記冷凍式除湿装置で除湿された圧縮空気の一部を前記計装用空気貯槽に導入する接続配管とを具備することを特徴とする圧縮空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所などにおいて所内用圧縮空気と計装用圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原子力発電所においては機器のパージ、フィルタの逆洗、流体の撹拌用等に用いる所内用圧縮空気と、計装、制御機器や空気作動弁を駆動する計装用圧縮空気を必要とする。所内負荷に供給する所内用圧縮空気は所内用圧縮空気系で生成され、計装負荷に供給する計装用圧縮空気は計装用圧縮空気系で生成される。計装用圧縮空気は、結露を防止するため所内用圧縮空気より露度を大きくしている。
【０００３】
原子力発電所の所内用圧縮空気系設備は、空気圧縮機、冷却器、気水分離器、空気貯槽及びこれらを結ぶ配管を主体として構成されている。空気圧縮機で圧縮した空気を、冷却器に供給して４０℃以下に冷却し、さらに気水分離器に供給して気体成分のみを分離し、この水分を除去した圧縮空気を所内用負荷に供給している。
【０００４】
また、計装用圧縮空気系設備は、空気圧縮機、冷却器、気水分離器、空気貯槽、フィルタ、除湿装置及びこれらを結ぶ配管を主体として構成されている。空気圧縮機で圧縮した空気を、冷却器に供給して４０℃以下に冷却し、さらに気水分離器に供給して気体成分のみを分離し、この水分を除去した圧縮空気をフィルタに供給してオイルミスト、ダスト等を除去する。フィルタから除湿装置に供給して、当該除湿装置で所定の露点まで除湿した後に発電プラントの計装負荷へ供給している。
【０００５】
計装用圧縮空気系設備は、安定した稼働を行うため、空気圧縮機と除湿装置との間に空気貯槽を備えており、除湿装置に供給する前に空気貯槽で一旦貯留した後に除湿装置に導いている。
【０００６】
ところで、従来、除湿装置としては吸着材を用いた吸着式除湿装置が採用されているが、使用するにつれて吸着材の吸着能が低下するため、これを再生処理して繰り返し使用する必要がある。
【０００７】
所定の露点（例えば、大気圧換算でー４０℃以下）にすることが可能な除湿装置として、上述の吸着材を使用する吸着式除湿装置の他に、水蒸気の透過係数が大きい除湿膜を組み込んだ除湿装置（以下、除湿膜式除湿装置と称する）が知られている。
【０００８】
除湿膜式除湿装置は、湿った圧縮空気を除湿装置内の１次側に流し、除湿装置出口から分岐した乾燥した圧縮空気を減圧弁で減圧した乾燥した低圧空気を２次側に流すようにしている。以後、２次側に流す乾燥空気をパージガスと呼称する。
【０００９】
除湿膜式除湿装置は、１次側と２次側の水蒸気分圧差により１次側の空気中に含まれる水蒸気が選択的に除湿膜を通過して２次側へ移動する現象を利用して、１次側の空気の除湿が行われる。そのため、吸着式除湿装置のような再生処理が必要でない為に除湿装置の簡素化が可能となる。
【００１０】
近年、原子力発電所においてはこのような利点を有する除湿膜式除湿装置が用いることが提案されている。このことは、例えば、特開２０００―２７９７４３号公報に記載されている。
【００１１】
一方、所内用圧縮空気系は飽和状態の圧縮空気を供給しているため、結露した水分を排出するためのドレントラップが必要である。ドレントラップとして、冷凍式除湿装置を用いることが考えられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術は、計装用圧縮空気系に吸着式除湿装置の代わりに除湿膜式除湿装置を採用するようにしている。しかし、除湿膜式除湿装置は、除湿を行うために自ら使用する乾燥空気量が吸着式除湿装置に比べ約２倍程度になり、圧縮空気の処理効率が低下するという問題点を有する。
【００１３】
圧縮空気の処理効率を良くするには、除湿膜モジュールの本数を増やして１本当たりの処理流量を減らすことにより、パージ率（パージガス量／処理圧縮空気流量）を低くできる。が、しかし、除湿膜モジュールの本数が非常に多くなるのを免れない。
【００１４】
本発明は上記点に対処して成されたもので、その目的とするところは除湿膜式除湿装置を用いた圧縮空気の処理効率を向上させることができる圧縮空気供給装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、所内用圧縮空気系に所内用圧縮機で生成した圧縮空気を除湿する除湿装置を設け、この除湿装置で除湿された圧縮空気の一部を計装用圧縮空気系の計装用空気貯槽に導入するようにしたことにある。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態は除湿装置として、冷凍式除湿装置が用いられる。
【００１７】
本発明は所内用圧縮空気系の除湿装置（冷凍式除湿装置）で除湿された圧縮空気の一部を計装用圧縮空気系の計装用空気貯槽に導入するようにしているので、除湿膜式除湿装置に流入する圧縮空気の湿度が低くなり、除去する湿分量が減少する。したがって、パージに使用する乾燥圧縮空気量、つまりパージガス流量を低減できるので圧縮空気の処理効率を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態を示したものである。
【００１９】
図１において、２０は所内用圧縮空気系設備を示し、また、１は計装用圧縮空気系設備を示している。所内用圧縮空気設備２０と計装用圧縮空気設備１は接続配管１２で接続され、所内用圧縮空気をバックアップとして計装用圧縮空気系に供給できる構成になっている。
【００２０】
図１に示すように、所内用圧縮空気系設備２０は、空気圧縮機２２と、冷凍式除湿装置２７と、空気貯槽２４と、これらを結ぶ配管とを主体として構成されている。空気貯槽２４は、圧縮空気を一旦貯留することにより、送出量の変動を低く抑えて安定的に空気を供給できるよう配設されたものである。
【００２１】
空気圧縮機２２で昇圧された圧縮空気は、冷凍式除湿装置２７によりある程度（例えば、大気圧換算露点で−１７℃）まで除湿され、空気貯槽２４を経由して機器のパージ、フィルタの逆洗及び流体の撹拌用等の各所内負荷に供給される。
【００２２】
計装用圧縮空気系設備１は、空気圧縮機２と、冷却器８と、気水分離器３と、空気貯槽４と、フィルタ５と、除湿膜式除湿装置６と、これらを結ぶ配管とを主体として構成されている。
【００２３】
空気貯槽４は、圧縮空気を一旦貯留することにより、送出量の変動を低く抑えて安定的に除湿装置６に空気を供給できるよう配設されたものである。除湿装置６は、中空糸膜からなる除湿膜を備えた除湿膜モジュールを複数内蔵している除湿膜式除湿装置である。モジュールの数は、計装負荷の要求計装用圧縮空気量等に応じて設定することができる。
【００２４】
空気圧縮機２で昇圧された圧縮空気は、冷却器８により４０℃以下に冷却され、気水分離器３で水分を除去した後、空気貯槽４を経由して、フィルタ５でオイルミスト、ダスト等を除去される。
【００２５】
フィルタ５を通過した圧縮空気は中空糸膜を使用した除湿膜式除湿装置６により所定の露点（例えば、大気圧換算露点で−４０℃以下）まで除湿された後、発電プラントの計装、制御機器及び空気作動弁駆動装置等の発電所の各負荷に供給される。また、除湿装置６で処理された除湿圧縮空気（乾燥圧縮空気）は、除湿装置６の出口で分流され、一部をで減圧後にパージガスとしてパージライン１１を通じて除湿装置６の２次側へ送られる。パージガス量は、除湿空気の露点に応じてパージガスライン１１の流量調節弁（流調弁）１７により流量調整される。
【００２６】
除湿装置６内では、高圧・多湿の１次側と低圧・低湿の２次側の水蒸気分圧差により、１次側の空気中に含まれる水蒸気が選択的に除湿膜を通過して２次側へ移動することにより、１次側の空気の除湿が行われる。除湿装置６内で、１次側から水蒸気を受け取った２次側のパージガスは、排気系統より系外へ排気される。
【００２７】
所内用圧縮空気設備２０の空気貯槽２４の出口側と計装用圧縮空気設備１の空気貯槽４の入口側とを接続配管１２で連結し、所内用圧縮空気系の除湿空気を、接続配管１２を経由して、計装用圧縮空気系の空気貯槽４に供給している。
【００２８】
接続配管１２には、常時開の弁１５と逆止弁１６を設置している。また、空気貯槽４には、圧力計１４及び制御装置１３を設置して、空気貯槽４の圧力が低くなったときに、計装用空気圧縮機系の空気圧縮機２を起動させる。これによると、除湿膜式除湿装置６に流入する圧縮空気が低湿度になるため、パージ率を低く抑えることが出来る。
【００２９】
このように、本実施形態の計装用圧縮空気系設備１によれば、除湿膜モジュール本数の増加無しにパージ率が低減出来ることにより、コスト低減が可能となると共に、所内用圧縮空気系の圧縮空気が低湿度になることにより、配管内等で結露する水分が減少し、所内用圧縮空気系のドレントラップが削減できる。
【００３０】
図２は本発明の第２の実施形態を示したものである。同図において、２０は所内用圧縮空気系設備を示し、１は計装用圧縮空気系設備を示している。図１に示す第１の実施形態の計装用圧縮空気系設備１と共通する部分については同一符号を付し説明を省略する。
【００３１】
図２に示したように、図１の第１の実施形態において、所内用圧縮空気設備２０と計装用圧縮空気設備１の接続を変えた実施例である。
【００３２】
所内用圧縮空気設備２０の空気貯槽２４の入口側と計装用圧縮空気設備１の空気貯槽４の入口側とを接続配管１２で連結し、所内用圧縮空気系２０の除湿空気を、接続配管１２を経由して、計装用圧縮空気系の空気貯槽４に供給している。
【００３３】
図２の実施形態の計装用圧縮空気系設備１によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。即ち、除湿膜モジュール本数の増加無しにパージ率が低減出来ることにより、コスト低減が可能となると共に、所内用圧縮空気系の圧縮空気が低湿度になることにより、配管内等で結露する水分が減少し、所内用圧縮空気系のドレントラップが削減できる。
【００３４】
図３は、本発明に係る第３の実施形態を示したものである。図３は冷凍式除湿装置を計装用圧縮空気系に設けたものである。
【００３５】
図３において、１は計装用圧縮空気系設備を示している。なお、図１の第１実施形態の計装用圧縮空気系設備１と共通する部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３６】
図３に示したように、計装用圧縮空気系設備１は、空気圧縮機２と、冷凍式除湿装置７と、空気貯槽４と、フィルタ５と、除湿膜式除湿装置６と、これらを結ぶ配管とを主体として構成されている。
【００３７】
空気圧縮機２で昇圧された圧縮空気は冷凍式除湿装置７により、ある程度（例えば、大気圧換算露点で−１７℃）まで除湿され、空気貯槽４を経由して、フィルタ５でオイルミスト、ダスト等を除去され、中空糸膜を使用した除湿膜式除湿装置６により所定の露点（例えば、大気圧換算露点で−４０℃以下）まで除湿された後、発電プラントの計装、制御機器及び空気作動弁駆動装置等の発電所の各負荷に供給される。
【００３８】
冷凍式除湿装置７は大気圧換算露点で約−１７℃まで除湿可能であり、除湿後の圧縮空気は除湿前の湿潤圧縮空気と熱交換して、周囲温度と同程度まで再熱される。そのため、冷凍式除湿装置７で除湿した空気は、低湿度であり、結露の心配がないため、気水分離器は必要ない。
【００３９】
また、除湿膜式除湿装置６に流入する圧縮空気が低湿度になるため、パージ率を低く抑えることが出来る。例えば、冷凍式除湿装置により大気圧換算露点で約−１７℃まで除湿した場合、従来の冷却器で４０℃以下に冷却した場合と比較すると、除湿膜モジュール１本当たりの処理流量を減らすことなく、パージ率は半分以下に低減可能である。
【００４０】
このように、本実施形態の計装用圧縮空気系設備１によれば、第１及び第2の実施形態と同様に除湿膜モジュール本数の増加無しにパージ率が低減出来ると共に、計装用圧縮空気系に気水分離器が不要となり、コスト低減が可能となる。
【００４１】
以上のようにして所内用圧縮空気と計装用圧縮空気を供給するのであるが、所内用圧縮空気系の除湿装置（冷凍式除湿装置）で除湿された圧縮空気の一部を計装用圧縮空気系の計装用空気貯槽に導入するようにしているので、除湿膜式除湿装置に流入する圧縮空気の湿度が低くなり、除去する湿分量が減少する。したがって、パージに使用する乾燥圧縮空気量、つまりパージガス流量を低減できるので圧縮空気の処理効率を向上させることができる。
【００４２】
また、所内圧縮空気を供給する所内用圧縮空気系の空気圧縮機の下流に冷凍式除湿装置を設けているので、所内用圧縮空気系の圧縮空気の湿度が低くなるため、配管内等で結露する水分が減少し、ドレントラップが削減できる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は所内用圧縮空気系の除湿装置（冷凍式除湿装置）で除湿された圧縮空気の一部を計装用圧縮空気系の計装用空気貯槽に導入するようにしているので、除湿膜式除湿装置に流入する圧縮空気の湿度が低くなり、除去する湿分量が減少する。したがって、パージに使用する乾燥圧縮空気量、つまりパージガス流量を低減できるので圧縮空気の処理効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１：計装用圧縮空気系設備，２，２２：空気圧縮機，３：気水分離器，
４，２４：空気貯槽，５：フィルタ，６,６：除湿膜式除湿装置，
７，２７：冷凍式除湿装置，８：冷却器，９：換気空調補機常用冷却水系，
１０：タービン建屋，１１：パージガスライン，１２：接続配管，
１３：制御装置，１４：圧力計，２０：所内用圧縮空気系設備
【図１】
0003723083.tif 000002
【図２】
0003723083.tif 000003
【図３】
0003723083.tif 000004