資料－３
平成 28 年 10 月 28 日
第 36 回環境安全委員会

水熱分解設備 スラリ供給配管の設置について
4 月に発生した水熱分解系統排気のトラブルの原因は、スラリ供給配管内のスラリの堆積・閉塞にあると判明したが、当該設備の運転状況及び、閉塞状況調査結果を踏まえ、これまでのスラリ供給配管の問題点と、新たなスラリ供給配管設置に向けて今後必要となる改善策を以下にまとめた。

１．スラリ供給装置の概要と運転状況
廃粉末活性炭スラリ供給装置は、
平成 27 年度 7 月の試運転以降、処理を実施してきた。
廃粉末活性炭スラリ供給装置の概略系統図を図－１に示す。また、試運転も含めたこれまでのスラリ投入日数と投入量を表－１に示す。

図－１ 廃粉末活性炭スラリ供給装置 概略系統
表－１ スラリ投入日数及び投入量№1 系水熱反応器
種類№2 系水熱反応器

投入日数(日)投入量(kg)

投入日数(日)投入量(kg)大阪事業所

7619,640

5616,428

北九州事業所

286,437254,408計

10426,0778120,836

２．スラリ供給停止の詳細№1 系水熱反応器においては、今回の OLM「高高」トラブルに先立って、スラリ供給において、スラリ高圧ポンプ吐出圧力低下という異常が生じていた (3 月 24 日) 。この異常が起こるまでは、スラリ供給(流量及び供給圧力等)に異常は無かった。異常な現象の内容は以下のとおりである。
1

1) №1 系スラリ高圧ポンプ吐出圧力低下の内容
1 系において、スラリ供給時にスラリ高圧ポンプの吐出圧力の低下が発生したため、停止時に行うこととしている配管洗浄 (パージ作業)を実施してスラリ供給運転を停止した。翌 3 月 24 日に再度スラリ供給操作を試みた結果、高圧ポンプ吐出圧力は正常の値に上昇したものの、スラリ流量が出なかったためスラリ供給運転を停止した。
配管の閉塞が疑われたため、遮断弁近傍のドレン管（1 次、2 次）を開けたが、流れが無く、閉塞が生じていると判断された。
2) №1 系スラリ高圧ポンプ吐出圧力低下の原因 (推定)
スラリ高圧ポンプはダイヤフラム式であり、この異常現象については以下のような現象であったと考えられる。ポンプ内に設けられたボール状の逆止機構に異物咬み込みが生じると吐出圧力の低下を起こすとされており、今回と同様の症状は PCB の供給を行う高圧ポンプ類で経験をしている。
当初、圧力低下が確認されたが、これは高圧ポンプに昇圧不良となる不具合が生じていたことを意味し、原因としてはポンプ内部の機構に異物咬み込み等が発生したことが考えられる。
その後、翌日の再起動時には吐出圧力が正常に復帰したが、停止の際に行ったパージ運転の際には液送先がスラリ投入時と異なり低圧となることから、その際に異物が取り除かれたものと考えられる。
なお、ボール状逆止機構の当たり面に摩耗が確認されたため、これについては継続して観察していく必要がある。

３．スラリ配管閉塞調査№１系及び№２系のスラリ供給配管についてスラリ入口遮断弁から反応器までの配管を切断して、内部状況を確認した。また、遮断弁フランジを取外すことで、遮断弁手前の配管についても内部状況を確認した。概略の構成を図－２に示す。

④

図－２ スラリ投入配管の概略

21) №１系の調査結果№1 系のスラリ供給配管について、各部を切断して 15 分割とし、内部の詰まり状況の目視調査及び通気確認を実施した。 (詳細は図－３参照) なお、配管の材質は水熱反応器直近から NCF690、NCF625、SUS316 を使用しており、いずれも 15A×sch160の配管を使用、内径は 12.3mm となっている。
上流側のスラリ入口遮断弁からスラリ投入管までの配管及び弁については、スラリの堆積はあるものの、詰り閉塞までに至っておらず通気を確認した。
スラリ投入管 (図－２の④)は、通気が無かったため６分割に切断して内部状況を確認した結果、先端部に 20mm の硬い固まりで閉塞を確認、その他の部位については、堆積物で詰まっており閉塞ではないが、管壁に隙間が 1mm 程度しかない物やφ2mm 程度の貫通穴しかない状態でほとんど堆積物の詰まっていることが確認された。先端部の閉塞部は、ほとんど閉塞に近い状態であったが、少ない隙間や貫通穴で流量は出ていたが、前述の吐出圧力低下異常で停止して翌日の確認運転までの間に閉塞となったもの、と考えられる。図－５にスラリ投入管の閉塞状況（№１系）を示す。
なお、この閉塞物は、流動性を失って堆積したスラリ中の廃粉末活性炭である。
2) №2 系の調査結果№1 系に引き続き、№2 系のスラリ供給配管について、各部を切断して 9 分割とし、内部の詰まり状況の目視調査及び通気確認を実施した。(詳細は図－４参照) 一部に堆積が認められたものの全体として堆積は進んでおらず、スラリの供給は確保されていた。
№１系及び№２系の主要箇所 (図－２中の①～④)での堆積・閉塞の結果を表－２にまとめた。
表－２ 配管調査結果 (№１系及び№２系のまとめ)

パージ回収遮断弁（図-2 の①）【堆積なし】

スラリ入口遮断弁上流側（図-2 の②）【堆積あり】
2mm 程度の堆積を確認した。

スラリ入口遮断弁下流側（図-2 の③）【閉塞なし】
水平部に 2～5mm 程度の堆積を確認した。

【堆積なし】【堆積あり】
1mm 程度の堆積を確認した。

【閉塞なし】
わずかに付着はあったが固形物の堆積はなかった。

№１系

№２系

3

スラリ投入管
（図-2 の④）【閉塞あり】
スラリ投入管先端部に 20mm の硬い固まりで閉塞を確認した。
【閉塞なし】
固形物の堆積・閉塞はなかった。

45

図－５ スラリ投入管の閉塞状況 (№1 系)

４．スラリ液の調査
トラブル発生時に送液していたスラリ液に、堆積・閉塞をもたらすような性状面での問題がなかったのかを確認するため、スラリタンク内の液の分析を行った。分析の結果を表－３に示す。スラリの性状分析は、各項目で計画値を下回っており、堆積の原因をスラリ性状の変化に帰することはできない。
表－３

スラリの性状PCB 濃度

活性炭濃度

比重

固形分粒度

粘度(50℃)

(%)

(%)

計画値

6～724～260.9

200 ㎛以上 4%以下

14

ｽﾗﾘﾀﾝｸ A (北九州)

3.920.80.92

40 ㎛全量パス

10.2

ｽﾗﾘﾀﾝｸ B (北九州)

2.920.20.91

141 ㎛全量パス

9.8(mPa・s)

また、活性炭、希釈油、分散剤(北九州のみ)の調合比率については、スラリ液を静置した時の分散状況を調査した結果、従来より選定している値で問題ないことを確認した。
(詳細を表－４に、結果を表－５に示す) なお、この調査により、一旦流動性を失って堆積したスラリは強い粘着性を持ち再流動しにくい性質であることが再確認された。

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表－５ スラリ分散状況試験結果

活性炭 ： 希釈油 ： 分散剤
大阪事業所

3：6：1

北九州事業所

3：7：-５．スラリ供給設備の問題点
1) 配管内スラリ堆積の原因
スラリ供給配管系の不具合について原因調査を行った結果、問題となる 1 系の配管等の堆積状況を見ると、スラリ入口遮断弁上流側には堆積がなく、スラリ入口遮断弁下流側には堆積が確認された。このことから配管内の堆積の違いは、パージの方法・内容に原因があると考えられる。
配管内のパージには、スラリ入口遮断弁～水熱反応器の管部では、反応器内で分解反応が起こることから油パージは最小限に抑えて行っていた。また、パージのタイミングの問題として、スラリ入口遮断弁下流側についてはパージ待機状態となる間にスラリの滞留・堆積の可能性があると考えられる。
このように、スラリ入口遮断弁の下流側に有効なパージが出来ていなかったことが、№１系のスラリ投入配管の閉塞や配管内堆積の原因と考えられる。
また、投入管先端部の硬い閉塞物については、水熱反応器内の高温・高圧環境下に長時間さらされていたために変質した可能性がある。
図－６にスラリ配管のパージ状態図を、表－６にパージ内容を示す。

図－６ スラリ配管パージ状態8表－６ パージ内容

スラリ入口遮断弁上流側

スラリ入口遮断弁下流側

パージ流量70kg/h

14kg/h

パージ時間

17 分間

5 分間

パージ量

配管容積の３倍パージ①として、スラリ投入停止後、直ちに実施。

配管容積の１倍
パージ②として、スラリ投入停止後、１７分間そのまま待機した後、実施。

パージのタイミング

2）再発防止対策
前述のようにスラリ供給配管系については、パージの内容・方法に問題点のあったことが分かった。このため、新設するスラリ供給配管系に対しては、堆積を防止するために新たな観点で設計し製作することが必要である。
この新たな対策の中心は、次の二点である。
①スラリ供給配管を処理液投入管に繋ぎ込むこと、②スラリ入口遮断弁下流側の配管系のパージ液を油から水に変更する
スラリ供給配管系の問題点とそれに対する対策を表－７に示す。
表－７ スラリ供給配管系の問題点と対策

課 題
問 題 点
反応器内温度の スラリ供給位置が PCB 液供給
ハンチング防止位置よりも高い場所にある。
対策
スラリ堆積防止対 スラリ投入管での配管閉塞の防止策(反応器内部への挿入状態)

スラリ高圧ポンプの不具合対策

対策
スラリ供給位置について、PCB 液供給位置と同一の高さとする。さらに、既設の処理液ラインへスラリ供給管を繋ぎ込む。
スラリ配管を常に水熱反応器に供給されている 25A の処理液投入管(平均投入量 1,200kg/時)に接続する。これにより、処理水は水熱反応器に常時供給されているため、スラリ供給停止時にも、反応器投入箇所はパージ状態となる。
スラリ入口遮断弁下流側のパ スラリ入口遮断弁下流側の配管部パージ液ージ流量が少ない。
を油から水に変更する。
処理液配管から新たに分岐の配管を設け、スラリ供給停止時に入口遮断弁上流側と同一流量の水パージができるようにする。
スラリ入口遮断弁下流側にあ スラリ入口遮断弁下流部分においても、スラったパージ開始までの待機時 リ供給停止直後に水パージが出来るように間をなくす。
配管と遮断弁を設ける。
現状のドレン管は全て下向きドレン管の分岐・設置を水平方向とすることでに設置されているため、スラリ 閉塞防止を図る。（高圧配管範囲で全て実施の堆積・閉塞が生じる。
する）
低圧配管で配置上困難なものについては、閉塞解除は容易であり、解除の手順の作業標準化を図る。
ダイヤフラムポンプであり、ポ ポンプの異物咬み込み時には、配管パージンプ内部にスラリ供給停止にによる異物除去が有効であるので、緊急対つながる異物咬み込みの起き 応として作業標準化を図る。不具合が解消さることが考えられる。
れない場合には、点検整備により問題解消を図る。(ポンプメーカに点検整備の結果を反映した改善対策を検討させる。)

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６．新設スラリ供給配管の検討
1) 新設スラリ供給配管系統の構成
新たなスラリ供給配管系統を設置するに際しては、表－７で述べた対策に基づき設計を行う。主な設計内容は次のようになる。 (図－７参照)(1) 水熱反応器へのスラリ投入部については、スラリ配管を処理液投入管(平均投入量1,200kg/h)に接続し、処理水をキャリアとして使用する。
(2) スラリ配管のパージについては、スラリ入口遮断弁を境にして二種類に分けることとし、スラリ入口遮断弁上流側は従来と同様にパージ油によりスラリタンクヘ戻す。一方、スラリ入口遮断弁下流側は処理水によるパージとし、処理液配管から一部分岐をし、スラリ入口遮断弁の上流側に接続する。

図－７ 新設スラリ供給配管系統

2) 新設スラリ供給配管系統のパージ方式
新たなスラリ供給配管系統のパージについては、やはり表－７で述べた対策に基づき実施するものとする。主な内容は次のとおりである。
(1) 実施時期
実施の時期については、従来と同様に以下のとおりとする。
一日一回、 スラリ供給の停止時、 一週間毎 (一週間以上のスラリ供給停止時)(2) 実施内容
新たな配管と遮断弁を設けて、スラリ配管の全体を同時にパージできるようにする。(図－８参照)

10パージ時には、次のような油、処理水の流れとなる。
油パージ
処理水パージ

スラリ入口遮断弁(図中の①)を閉、パージ回収遮断弁(図中の②)を開けて、①の上流側配管内を油によりパージする。
新たに設ける遮断弁(図中の③、④)を共に開けて、③から水熱反応器に至る配管内をパージする。

②①③

①③④②④

図－８ 新設スラリ供給配管の通常処理とパージの方法

3) 整備スケジュール
設置時期については、平成 28 年の年末に予定している水熱反応器の循環冷却系統設置工事による停止時に併せて実施するよう、作業を進めている。(表－８参照)
表－８ 新設スラリ配管の概略整備スケジュール

項目

7月

8月

9月

28

年

10 月

11 月

設備設計
機器製作・設置工事
設備再稼働

11度
12 月

１月

２月

３月