(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計装用空気系及び所内空気系の空気圧縮機と、この空気圧縮機の下流側に配設され後部冷却器が接続された気水分離器と、この気水分離器の下流側に配設され内部に流入した空気中の湿分を除去する中空糸膜エレメントを備えた中空糸膜除湿ユニットとから構成される圧縮空気供給設備を複数系統並列に設け、さらにその下流を合流させて空気貯槽及び機器接続配管を配置し低負荷時に前記圧縮機内に滞留するドレンを連続排気する大気放出ラインと前記中空糸膜除湿装置ユニットの中空糸膜で除去された湿分を系外に放出する連続ブリードラインを前記中空糸膜除湿ユニット側に設けた原子力発電所の圧縮空気供給システムにおいて、
前記連続ブリードラインの空気圧縮機ロード及びアンロード時間からの負荷率を算定し、実際の負荷量の推移を基に前記ブリードラインのブリード量を制御することを特徴とした原子力発電所の圧縮空気供給システム。
【請求項２】
前記機器接続配管から分岐した低露点要求の高い特定負荷への接続ラインにはさらに中空糸膜除湿ユニットを設けて低露点の乾燥空気を供給することを特徴とした請求項１記載の原子力発電所の圧縮空気供給システム。
【請求項３】
前記空気貯槽に前記空気圧縮機の制御装置に接続する配管を接続し、圧縮機の制御用空気に乾燥空気を使用することを特徴とした請求項１記載の原子力発電所の圧縮空気供給システム。
【請求項４】
計装用空気系空気圧縮装置システムと所内空気系空気圧縮装置システムを１つのシステムに統合することで所内空気系供給空気が低露点の乾燥空気となることを特徴とした請求項１記載の原子力発電所の圧縮空気供給システム。
【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プラントの所内及び計装用の圧縮空気供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力プラントにおける計装用空気系（以下ＩＡ系と略す。）は主に空気作動弁及び計装制御機器の作動等にオイルレスでかつ除湿、除塵された圧縮空気を供給するための系統である。
【０００３】
また、原子力プラントにおける所内空気系（以下ＳＡ系と略す。）は主に各建屋内外の脱塩装置、濾過装置の再生・逆洗及び空気作動工具等に必要な圧縮空気を供給するための系統である。
【０００４】
そこで、まずＩＡ系の系統構成について図３を参照しながら説明する。
この系統は図に示すように並列に２系統の空気圧縮機系列を有し、それぞれの系統には空気圧縮機６と後部冷却器７が接続された気水分離器８及び機器接続配管から構成されている。気水分離器８から下流側は合流して空気貯槽９に接続され、この空気貯槽９の下流側は再び２系統に分岐して除湿装置１０に接続され、その下流側は再び合流して各負荷先へ供給する構成となっている。なお、空気貯槽９内の空気はその一部を圧縮機制御用空気２０として使用される。そして、ＩＡ系の設備仕様としては、１系列１００％容量とし片系列を予備機としている。
【０００５】
次に、ＩＡ系の運転状態はプラント通常運転中が最も負荷率が高く平均４０〜６０％程度であるが、プラント定期点検中においては負荷率が１０〜２０％程度と非常に低いため、長期間のアンロード運転状態となることから機器内にドレンが滞留し、発錆を起因とした作動不良を招く可能性がある。
この対策として、空気圧縮機６と後部冷却器７の間に連続排気する目的で大気放出ライン１８が接続されている。
【０００６】
次に、ＩＡ系除湿装置１０の機能について説明する。
ＩＡ系除湿装置１０は空気貯槽９の出口からの飽和湿り空気を中空糸膜除湿ユニット入口の濾過部１１に流入させる。この濾過部１１は流入した飽和湿り空気をプロセスの負荷である計測制御機器の使用に支障のない程度まで除塵する。濾過部１１で除塵されたプロセス空気は、中空糸膜エレメント１３を備えた除湿部に流入する。
【０００７】
除湿部は、中空糸膜エレメント１３に均一に空気を分配する中空糸膜入口エアヘッダ１２と並列に並んだ中空糸膜エレメント１３及び中空糸膜出口エアヘッダ１５で構成されている。除湿部に流入したプロセス空気は中空糸膜エレメント１３にて除湿され、乾燥空気として中空糸膜出口エアヘッダ１５に流出し、プラント内に計装用空気として供給される。この時の出口露点は露点要求の最も高い特定負荷の要求値露点−４０℃以上(低露点)を満足するようにしている。
【０００８】
一方、中空糸膜除湿ユニットを経て乾燥した空気の一部は、中空糸膜で除去された湿分を系外に放出するために必要とされるブリード（大気放出）用空気としてブリード用空気制御部１６に分岐される。ブリード用空気量は定格除湿流量に対して１５〜２０％程度必要となる。
【０００９】
ブリード用空気制御部１６はブリード用空気遮断弁１４と中空糸膜エレメントにブリード用空気を供給するためのブリード用空気配管にて構成され、ブリード用空気配管を経て中空糸膜エレメントにブリード空気が供給され、中空糸膜で除去された湿分と共にブリード（大気放出）ライン１９から系外に放出される。
【００１０】
次にＳＡ系の系統構成について図３を参照しながら説明する。
この系統は図に示したように並列に２系統の空気圧縮機系列を有し、各々の系統には空気圧縮機１と後部冷却器２が接続された気水分離器３及び機器接続配管から構成されている。気水分離器３から下流側は合流し空気貯槽４を経て各負荷先へ供給する構成となっている。なお、空気貯槽４の空気はその一部を圧縮機制御用空気５として使用される。そして、ＳＡ系の設備仕様としては、１系列５０％容量とし２系列１００％容量としており、片系列を常用待機機（負荷率の上昇に伴い、片系列自動起動）としている。
【００１１】
ＳＡ系の運転状態は、ＩＡ系と逆にプラント通常運転は負荷率が低く一台当たり平均５〜１０％程度でしかなく、プラント定期点検中においては最大負荷率が１台目が１００％であり、２台目が１０〜４０％程度まで上昇する。プラント通常運転中は長期間のアンロード運転状態となることから機器内にドレンが滞留し、発錆を起因とした作動不良を招く可能性がある。
この対策として、ＩＡ系と同様に空気圧縮機と後部冷却器の間に連続排気する目的で大気放出ライン１７が接続されている。
【００１２】
なお、ＩＡ系，ＳＡ系の空気圧縮機は貯槽内圧力にて加圧（ロード運転）／無負荷（アンロード運転）の運転制御が行われている。さらに、ＩＡ系とＳＡ系は各々のバックアップとして、空気貯槽４，９の下流側を弁２１を介してバックアップ配管２２にて接続されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＳＡ系の運転負荷率はプラント運転中において非常に低いため、長期間のアンロード運転状態となることから機器内にドレンが滞留し、発錆を起因とした作動不良を招く可能性がある。また、ＩＡ系はＳＡ系とは逆にプラント定検中の運転負荷率が非常に低いため、長期間のアンロード運転状態となることから機器内にドレンが滞留し、発錆を起因とした作動不良を招く可能性がある。
【００１４】
さらに、錆による影響として従来の空気圧縮機の制御用空気は空気貯槽から分岐された乾燥前の飽和湿り空気を使用しており、空気貯槽内面からの錆等が混入し圧縮機自体の動作不良を招く可能性がＩＡ系，ＳＡ系両方にある。
【００１５】
ＩＡ系除湿装置の露点性能は、露点要求の最も高い特定負荷の露点−４０℃以上(低露点)を満足するようにしているが、本負荷は全体の数パーセントでしかなく、他の負荷の露点要求は−１０℃程度であり、設備仕様としては不経済なものになっている。
【００１６】
またＩＡ系中空糸膜除湿装置は、定格除湿流量の２０％程度のブリード空気が常時一定に消費されるため、現状構成では低負荷時においても定格除湿流量の２０％程度のブリード空気が系外に放出されることになり、ブリード量としても不経済なものになっている。
【００１７】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、その課題は、ＩＡ系，ＳＡ系供給設備の信頼性向上と供給設備の設備仕様及び運転性の経済性を同時に向上可能な原子力発電所の圧縮空気供給システムを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１は、計装用空気系及び所内空気系の空気圧縮機と、この空気圧縮機の下流側に配設され後部冷却器が接続された気水分離器と、この気水分離器の下流側に配設され内部に流入した空気中の湿分を除去する中空糸膜エレメントを備えた中空糸膜除湿ユニットとから構成される圧縮空気供給設備を複数系統並列に設け、さらにその下流を合流させて空気貯槽及び機器接続配管を配置し低負荷時に前記圧縮機内に滞留するドレンを連続排気する大気放出ラインと前記中空糸膜除湿装置ユニットの中空糸膜で除去された湿分を系外に放出する連続ブリードラインを前記中空糸膜除湿ユニット側に設けた原子力発電所の圧縮空気供給システムにおいて、前記連続ブリードラインの空気圧縮機ロード及びアンロード時間からの負荷率を算定し、実際の負荷量の推移を基に前記ブリードラインのブリード量を制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項１によると、圧縮機と後部冷却器間に設けていた大気放出ラインの機能と中空糸除湿装置ユニットの中空糸膜で除去された湿分を系外に放出するために必要とされる連続ブリードラインの機能を中空糸膜除湿ユニット側に統合することになり、設備構成の簡略化が図られる。
【００２１】
また、中空糸除湿装置ユニットの中空糸膜で除去された湿分を系外に放出するために必要とされる連続ブリードライン（大気放出）の機能に対して、除湿ユニット出口の露点推移をもしくは空気圧縮機ロード・アンロード時間からの実際の負荷量の推移を基にブリードラインのブリード量を制御することで効率の良いブリード量制御が図られる。
【００２２】
また、ＩＡ系負荷先の必要露点に合わせて乾燥空気を供給することで除湿装置の仕様を下げ、かつ効率の良い乾燥空気の使用が図られる。
【００２３】
請求項２は、請求項１記載の原子力発電所の圧縮空気供給システムにおいて、前記機器接続配管から分岐した低露点要求の高い特定負荷への接続ラインにはさらに中空糸膜除湿ユニットを設けて低露点の乾燥空気を供給することを特徴とする。
【００２４】
請求項２によると、空気圧縮機の制御用空気は、これまで圧縮空気系空気貯槽からの空気（飽和湿り空気）を用いていたが、乾燥空気を使用することになるため、制御機器側の信頼性が向上する。
【００２５】
請求項３は、請求項１記載の原子力発電所の圧縮空気供給システムにおいて、前記空気貯槽に前記空気圧縮機の制御装置に接続する配管を接続し、圧縮機の制御用空気に乾燥空気を使用することを特徴とする。
請求項３によると、ＳＡ系供給空気が低露点の乾燥空気となることで、供給配管内の発錆低減が図られる。
【００２６】
請求項４は、請求項１記載の原子力発電所の圧縮空気供給システムにおいて、計装用空気系空気圧縮装置システムと所内空気系空気圧縮装置システムを１つのシステムに統合することで所内空気系供給空気が低露点の乾燥空気となることを特徴とする。
請求項４によると、ＩＡ系空気圧縮装置システムとＳＡ系空気圧縮装置システムを１つのシステムに統合し、設備構成を簡略化できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施形態の構成図である。
【００２８】
図に示すように、ＩＡ，ＳＡ系統合の空気圧縮機２６にて加圧された空気は、後部冷却器２７で冷却されてドレンが発生し、そのドレンは気水分離器２８にて処理される。飽和湿り空気となったＩＡ，ＳＡ供給空気は片系列の中空糸膜除湿ユニット２９に流入する。中空糸膜除湿ユニット２９にはフィルタが内蔵されており、流入した飽和湿り空気はフィルタ部でプロセスの負荷である計測制御機器の使用に支障のない程度まで除塵される。
【００２９】
フィルタ部で除塵されたプロセス空気は、中空糸膜エレメント３０を備えた除湿部に流入する。除湿部は中空糸膜エレメント３０へ均一に空気を分配する中空糸膜入口エアヘッダ３１と並列に並んだ中空糸膜エレメント３０及び中空糸膜出口エアヘッダ３２にて構成される。除湿部に流入したプロセス空気は中空糸膜エレメント３０にて除湿され乾燥空気として中空糸膜出口エアヘッダ３２に流出し、さらに合流してＩＡ，ＳＡ系空気貯槽３３に流入する。一方、中空糸膜除湿ユニット２９を経て乾燥した空気の一部は、ブリード用空気としてブリード空気流量調節弁４５を介してブリード用空気制御部３９に分岐される。
【００３０】
この除湿装置のブリード空気は、ブリード用空気配管を経て中空糸膜エレメント３０に供給され、中空糸膜で除去された湿分と共にブリードライン４１から系外に放出されることから従来の技術で示した圧縮機の発錆を起因とした作動不良防止用の空気圧縮機、後部冷却器間の連続排気の機能も兼ねている。また、ブリードされる空気量は除湿装置出口に設けられる露点計４６で出口露点を検出し、検出された露点推移を基に演算器４７からの出力信号４７ａでブリード空気流量調節弁４５の開度を制御しブリード流量を最適値に制御する。
【００３１】
ＩＡ，ＳＡ系空気貯槽３３の出口ラインは、ＳＡ供給ライン３４及びＩＡ供給ライン３５に分割され、さらにＩＡ供給ライン３５上から低露点要求の特定負荷へ供給するために分岐された専用供給ライン３６には低露点の乾燥空気を発生させるための中空糸膜除湿ユニット３７が設置されている。なお、ＩＡ，ＳＡ系空気貯槽３３内の空気の一部は圧縮機制御用空気４２として使用される。
【００３２】
従って、ＩＡ系には計測制御機器の使用に支障のない程度まで除湿された高露点の乾燥空気が、ＳＡ系にも高露点の乾燥空気が、さらに移動式炉心内計装パージ装置等の特定負荷には必要露点を満足した低露点の乾燥空気が各々に供給されることになる。
【００３３】
なお、従来のＩＡ，ＳＡ系空気圧縮機の容量は同じであるため、各供給空気の負荷率としては、
プラント運転中
ＩＡ（４０〜６０％）／台 ＋ＳＡ（５〜１０％）／台
＝４５〜７０％／台   at 圧縮機１台運転
プラント定検中
ＩＡ（１０〜２０％）／台＋
ＳＡ[１台目（１００％）、２台目（１０〜４０％）]
＝１台目（１００％）+２台目（２０〜６０％）
at 圧縮機２台運転
となり、ＩＡ，ＳＡ系全体を１つの供給システムで賄うことができる。
【００３４】
また、空気貯槽３３内面は常時、低露点乾燥空気の雰囲気となり、空気貯槽内面の発錆が抑制され、圧縮機制御用としての空気も錆混入の可能性の低い、清浄な乾燥空気が供給されることになる。さらに、空気圧縮機２６，２６および中空糸膜除湿ユニット２９，２９の各々の一台運転の場合は除湿装置切替ライン４０の切替弁４０ａおよび供給ライン切替弁４３，４４を適宜開閉させることによって、切替運転を行うことができる。
【００３５】
図２は本発明の第２実施形態の構成図である。
本実施形態が図１の第１実施形態と相違する構成は、ブリードされる空気量を圧縮機本体にロード時間とアンロード時間を検出し、その各測定時間から実際の負荷率及び負荷量を算定する演算器４８を設けている点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００３６】
本実施形態によると、演算器４８からの負荷量推移の出力信号を基に、ブリード空気流量調節弁４５の開度を制御し、ブリード流量を最適値に制御することができる。なお、圧縮機負荷量の算定式は下記のとおりである。すなわち、
圧縮機負荷量＝
ロード時間／（ロード時間＋アンロード時間）×圧縮機定格流量
となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ＩＡ系，ＳＡ系供給設備の信頼性向上と供給設備の設備仕様及び運転経済性の向上可能な原子力発電所の圧縮空気供給システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成図。
【図２】本発明の第２実施形態の構成図。
【図３】従来の原子力プラントにおける圧縮空気供給システムの構成図。
【符号の説明】
１…ＳＡ系空気圧縮機、２…後部冷却器、３…気水分離器、４…空気貯槽、５…圧縮機制御空気、６…ＩＡ系空気圧縮機、７…後部冷却器、８…気水分離器、９…空気貯槽、１０…ＩＡ系除湿装置、１１…濾過部、１２…中空糸膜入口エアヘッダ、１３…中空糸膜エレメント、１４…ブリード用空気遮断弁、１５…中空糸膜出口エアヘッダ、１６…ブリード用空気制御部、１９…ブリード（大気放出）ライン、２６…ＩＡ，ＳＡ系空気圧縮機、２７…後部冷却器、２８…気水分離器、２９…中空系膜除湿ユニット、３０…中空糸膜エレメント、３１…中空糸膜入口エアヘッダ、３２…中空糸膜出口エアヘッダ、３３…ＩＡ，ＳＡ系空気貯槽、３４…ＳＡ供給ライン、３５…ＩＡ供給ライン、３６…専用供給ライン、３７…中空糸膜除湿ユニット、３９…ブリード用空気制御部、４０…除湿装置切替ライン、４１…ブリードライン、４３，４４…供給ライン切替弁、４５…ブリード空気流量調節弁、４６…露点計、４７…演算器（露点温度信号−弁開度信号変換）、４８…演算器（圧縮機負荷量信号−弁開度信号変換）。
【図１】
0004398608.tif 000002
【図２】
0004398608.tif 000003
【図３】
0004398608.tif 000004