JP3727723B2

JP3727723B2 - Exhaust gas dryer

Info

Publication number: JP3727723B2
Application number: JP18499996A
Authority: JP
Inventors: 晴男杉崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2016-07-15
Also published as: JPH1031092A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス中に含まれる水蒸気を効果的に除去できる排ガス乾燥器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電プラントでは、いわゆるランキンサイクルを採用しており、原子炉で発生した蒸気を蒸気タービンに案内し、ここで膨張仕事をさせて動力を得、膨張仕事後の復水を給水として原子炉に還流させるようになっている。
【０００３】
原子炉から蒸気タービンに案内される蒸気には、燃料の核分裂の際、生成されるＸｅ，Ｋｒ等、炉水の放射線分解により発生するＨ_２，Ｏ_２等、炉内で放射能化されたＨ_３，Ｎ_１６，Ｏ_１９等が、配管フランジ、弁グランド部を介して炉水への侵入等の気体廃棄物が含まれている。これら放射能化された気体廃棄物（以下排ガスと記す）は、放射性気体廃棄物処理装置により安全に処理されるが、その放射性気体廃棄物処理装置には図５に示す構成のものがある。
【０００４】
原子炉１から蒸気タービン２に案内される蒸気は、膨張仕事をした後、復水器３により凝縮され、復水になる。復水に含まれる排ガスは、空気抽出器４により誘引（抽気）されて水素再結合部５に案内される。水素再結合部５に案内された排ガスは、排ガス乾燥部６、ホールドアップ部７、真空ポンプ８、スタック９を経る間に放射能を取り除き、安全な状態にして大気に放出される。
【０００５】
水素再結合部５は、排ガス予熱器５ａ、排ガス再結合器５ｂ、排ガス復水器５ｃをそれぞれ備え、空気抽出器４から案内された復水を予熱し、予熱後触媒を利用して放射線分解により発生した水素と酸素を再結合させ、再結合後の水蒸気を排ガス復水器５ｃにより凝縮させ、そのヴォリュームを減容させるようになっている。
【０００６】
また、排ガス乾燥部６は、排ガス予冷器６ａ、調節弁６ｂ、排ガス乾燥器６ｃ、調節弁６ｄをそれぞれ備え、排ガス復水器５ｃからの復水を再度冷却してドレン水を少なくし、排ガス乾燥器６ｃの活性炭によりその湿分を吸着させるようになっている。
【０００７】
また、ホールドアップ部７は、前置フィルタ７ａ、活性炭ホールドアップ塔７ｂ、空調機７ｃから構成されており、排ガス乾燥器６ｃから案内されたＸｅ，Ｋｒ等の放射性希ガスに含まれる湿分をさらに除去した後、活性炭ホールドアップ塔７ｂにより希ガスの放射能を時間減衰させて安全な状態にする一方、活性炭ホールドアップ塔７ｂの放射能減衰を高めるために空調機７ｃからダクト７ｄを介してその室内の温度コントロールを行うようになっている。
【０００８】
このように、安全状態に放射能減衰させた排ガスは、真空ポンプ８を介してスタック９から大気に放出される。
【０００９】
ところで、排ガス乾燥部６は、排ガス予冷器６ａから案内された排ガスを充分に乾燥させてホールドアップ部７に供給するため、図６に示すように、直接冷却乾燥方式が採用されている。この直接冷却乾燥方式の排ガス乾燥部６は、調節弁６ｂ、排ガス乾燥器６ｃ、冷凍機１１、調節弁６ｄをそれぞれ備えた除湿系統１３と、調節弁６ｂ、排ガス乾燥器６ｃ、冷凍機１１、調節弁６ｄをそれぞれ備えた除霜系統１４とを並列的に設けており、通常運転時、制御部１２から調節弁６ｂ，６ｄに弁開閉信号が与えられ、排ガスの流量コントロールをしながら排ガス乾燥器６ｃで冷凍機１１の冷媒の潜熱により排ガスの乾燥を行っている。また、除霜系統１４は、排ガスの乾燥の際、排ガス乾燥器６ｃの伝熱管２６に生成された着霜を除去するために使用され、伝熱管２６の着霜除去により排ガスに含まれる水蒸気をより一層除去するよう図られている。
【００１０】
このように、従来の排ガス乾燥部６は、冷凍機１１の冷凍作用により排ガス中の水蒸気を除去して排ガスの負荷を軽くし、ホールドアップに供給していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の排ガス乾燥部６は、直接冷却乾燥方式を採用しているため、その冷凍能力が１０００Kcal／ｈにも及ぶ大容量になっており、負荷調整幅が広いために据付設置時や定期保守点検後の運転調整に多くの時間とコストを費やす等の不都合・不具合があった。
【００１２】
また、原子力発電プラントでは、その定期保守点検期間が１ヶ月以上にも及ぶ長期間であり、この期間、冷凍機の圧縮機や膨張弁等の各機器の保守管理を充分に行っていないと、設計とおりの冷凍能力を出すことができない等の保守管理上、作業員の多くの労苦を必要としていた。
【００１３】
このような不都合、不具合は、原子力発電プラントの運転コストも含めて発電所内の省エネルギ化に逆行するものであり、冷凍機を使用しないで排ガスの乾燥が行える代替技術が斯界から要望されていた。
【００１４】
本発明は、このような背景に基づいてなされたもので、排ガス中の水蒸気除去装置を、冷凍機による直接冷却乾燥処理を行わなくても低コストで行うことができ、排ガス中の水蒸気をより一層効果的に除去できる排ガス乾燥器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る排ガス乾燥器は、上記目的を達成するため、請求項１に記載したように、本体胴をバッフル板および複数の区画板により軸方向に沿って順次、パージガス室、排ガス処理室、排ガス入口室、排ガス出口室に区画し、上記パージガス室にノズルを備えたパージガス導管を設け、上記排ガス処理室に上記パージガス導管のノズルに臨む案内筒を設け、この案内筒内に同芯的に中空糸膜モジュール集合体を収容し、この中空糸膜モジュール集合体の内側に上記排ガス出口室まで延びる乾燥ガス集合筒を配設するとともに、上記排ガス入口室から上記中空糸膜モジュール集合体に案内されて流動する排ガスに含まれる水蒸気を、上記ノズルから噴出するパージガスの水蒸気分圧差により誘引除去したそのパージガスを一旦集めてパージガス出口に案内する集合口を設ける一方、上記排ガス入口室に排ガス入口を、また上記排ガス出口室に上記乾燥ガス集合筒からの乾燥排ガスを案内する排ガス出口をそれぞれ備え、さらに、案内筒に収容した上記中空糸膜モジュール集合体は、軸方向に延びて両端に結合部を形成し、結合部の一方にハウジング部材を嵌挿して上記排ガス入口室に連通するよう区画板で保持する一方、上記結合部の他方にハウジング部材を嵌挿してキャップで螺着し、このキャップに押圧力を与えて支持する隆起部を上記案内筒に設けたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る排ガス乾燥器の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、例えば原子力発電プラントの放射性廃棄物処理装置に適用される排ガス乾燥器の概略縦断面図である。
【００１８】
排ガス乾燥器１５は、脚１６により支持され、多分割可能に密閉された筒状の本体胴１７を備え、この本体胴１７内をバッフル板１８および区画板１９，２０によりパージガス室２１、排ガス処理室２２、排ガス入口室２３、および排ガス出口室２４にそれぞれ区画する。また、排ガス処理室２２、排ガス入口室２３および排ガス出口室２４のそれぞれには、取付フランジ１９ａ，２０ａを備え、組立作業性、保守点検等の労力を軽減するため本体胴１７に対し着脱可能になっている。
【００１９】
パージガス室２１は、ドレン口２５およびパージガス導管２６を備え、このパージガス導管２６には複数のノズル２７が設けられる。
【００２０】
また、排ガス処理室２２は、パージガス室２１のノズル２７に臨む案内筒２８を備え、この案内筒２８に中空糸膜モジュール集合体２９を収容させる一方、パージガス室２１のノズル２７から噴出するパージガスと中空糸膜モジュール集合体２９の中を流れる排ガスとの水蒸気分圧差により排ガスの水蒸気を引き寄せ吸収したパージガスを、噴出口３０を経てパージガス出口３２に案内する集合口３１をそれぞれ備える。
【００２１】
また、排ガス入口室２３は、排ガス入口３３から流入する排ガスを、排ガス処理室２２の中空糸膜モジュール集合体２９に案内する案内口３５を備え、かつ中空糸膜モジュール集合体２９を支持する保持板３４を備える。
【００２２】
また、排ガス出口室２４は、排ガス処理室２２の中空糸膜モジュール集合体２９の中央に設置され、排ガス処理室２２から排ガス入口室２３を経て排ガス出口室２４まで延びる乾燥ガス集合筒３６を保持する筒保持部３７を備える。
【００２３】
一方、排ガス処理室２２に設置される案内筒２８、中空糸膜モジュール集合体２９および乾燥ガス集合筒３６は、図２に示すように取り付けられる。
【００２４】
案内筒２８は、一側に噴出口３０を備え、両端を開口し、開口端の一方を区画板１９に、この他端をバッフル１８に固設される。
【００２５】
また、案内筒２８に収容された中空糸膜モジュール集合体２９は、両端をエポキシ樹脂等によりポッティングされた結合部３９ａ，３９ｂに形成し、これら結合部３９ａ，３９ｂを乾燥ガス集合筒３６の周に沿って配設される。
【００２６】
中空糸膜モジュール集合体２９の一端部における結合部３９ａは、ハウジング部材４０ａに嵌挿され、このハウジング部材４０ａにシール部材４１、Ｏリング４２を介装して保持板３４および区画板１９に装着される。また、中空糸膜モジュール集合体２９の他端部における結合部３９ｂは、ハウジング部材４０ｂに嵌挿され、このハウジング部材４０ｂにキャップ４３を螺着する。
【００２７】
キャップ４３は、図３（ａ）に示すように、案内筒２８の隆起部４４により押圧保持され、隆起部４４間にパージガスが中空糸膜モジュール集合体２９に向って流れるよう通路４５を形成する。
【００２８】
また、中空糸膜モジュール集合体２９の中央に設置された乾燥ガス集合筒３６は、両端を開口し、開口端の一方が中空糸膜モジュール集合体２９の結合部２９ｂに支持され、中間部が図３（ｂ）に示すように、中空糸膜モジュール集合体２９を同芯的に配設し、開口端が筒保持部３７に保持される。
【００２９】
筒保持部３７は、スペーサ４６を備え、このスペーサ４６からシール材４１、Ｏリング４２を介して乾燥ガス集合筒３６に押圧力を加え、排ガス入口室２３の排ガスの漏洩を封止する。
【００３０】
次に作用を説明する。
【００３１】
排ガス入口３３から排ガス入口室２３を経て案内口３５に流入した水蒸気を含む排ガスは、中空糸膜モジュール集合体２９の中を流れる間に、ポリイミド製の中空糸膜４７によりその一部の水蒸気が吸収される。吸収された水蒸気は中空糸膜４７中を拡散してゆき外表面に至る。ここで乾燥状態にあるパージガスによって乾燥されることにより排ガス中の水蒸気がパージガス中に移行する。
【００３２】
すなわち、パージガス導管２６からノズル２７を経て案内筒２８に供給されたパージガスは、キャップ４３の隆起部４４に設けた通路４５を経て中空糸膜モジュール集合体２９の中を流れる排ガスと対向流となって流れ、この間パージガスと排ガスとの水蒸気分圧差により排ガスの水蒸気を引き寄せ、吸収し、排ガスの水蒸気をほぼゼロに近い状態にする。
【００３３】
排ガスの水蒸気を吸収したパージガスは、案内筒２８の噴出口３０を経て集合口３１に集められ、ここからパージガス出口３２を経て外部の供給に放出される。
【００３４】
他方、パージガスにより水蒸気が吸収され、乾燥ガスとなった排ガスは、キャップ４３内を経て乾燥ガス集合筒３６に集められ、ここから排ガス出口室２４を経て排ガス出口３８から他の機器に供給される。なお、中空糸膜モジュール集合体２９に供給されるパージガスの流量および圧力は、排ガスの相対湿度に応じてパージガス導管２６の入口側の調節弁（図示せず）で調整される。
【００３５】
図４は、本発明に係る排ガス乾燥器を、原子力発電プラントの放射性気体廃棄物処理装置に適用した第２実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部品と同一部分には同一符号を付す。
【００３６】
排ガス乾燥器１５は、排ガス出口室２４に乾燥ガスをホールドアップ部に供給する乾燥ガス導入管４９を接続し、この乾燥ガス導入管４９から分岐し、調節弁５０を介装してパージガス室２１に接続するパージガス導管５１をそれぞれ備える。また、排ガス乾燥器１５は、水素再結合部の水蒸気を含む排ガスを排ガス入口室２３に接続する排ガス導管５２を備えるとともに、排ガス処理室２２のドレン水を、圧力計５３、調節弁５４を介装して復水器に供給するドレン導管５５をそれぞれ備える。
【００３７】
本実施形態は、水素再結合部から排ガス導管５２を経て排ガス入口室２３に案内された排ガスのうち、水蒸気を、案内筒２８に収容された中空糸膜モジュール集合体２９により除去し、その排ガスを乾燥ガスとして乾燥ガス集合筒３６から乾燥ガス導管４９を経てホールドアップ部に供給する。この場合、乾燥ガス導管４９を通過する乾燥ガスは、流量計５６により流量が検出されており、所定流量になると、流量計５６から調節弁５０に弁開信号が与えられ、その一部をパージガス室２１に還流し、中空糸膜モジュール集合体２９に供給し、排ガスの水蒸気を除去する。
【００３８】
一方、排ガス処理室２２で除去された水蒸気は、ドレン水としてドレン導管５５に案内され、圧力計５３が所定圧になると、調節弁５４に弁開信号が与えられ、こうしてドレン水は復水器に供給され、そのエネルギの回収が図られる。
【００３９】
このように、本実施形態は、排ガスの水蒸気を排ガス乾燥器１５で除去して乾燥ガスにし、その乾燥ガスの一部を再度排ガスの水蒸気の除去に活用するので、ホールドアップ部に供給される排ガスの放射能減衰に要する負荷を軽減することができる。また、排ガスから除去された水蒸気はドレン水として復水器に戻されるので、そのエネルギ回収を図ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明に係る排ガス乾燥器は、中空糸膜モジュール集合体の特性を利用して水蒸気分圧差によって、パージガスにより排ガスの水蒸気を吸収する吸収能力を備えているので、排ガスの水蒸気を確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排ガス乾燥器の構造を示す概略縦断面図。
【図２】図１に示す案内筒、中空糸膜モジュール集合体、乾燥ガス集合筒の取付構造を示す部分拡大図。
【図３】（ａ）は図２のＡ−Ａ矢視方向切断断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ矢視方向切断断面図。
【図４】本発明に係る排ガス乾燥器を備えた原子力発電プラントの放射性気体廃棄物処理装置の概略系統図。
【図５】従来の原子力発電プラントの放射性気体廃棄物処理装置の概略系統図。
【図６】従来の原子力発電プラントにおける除湿系統を示す概略図。
【符号の説明】
１原子炉
２蒸気タービン
３復水器
４空気抽出器
５水素再結合部
５ａ排ガス予熱器
５ｂ排ガス再結合器
５ｃ排ガス復水器
６排ガス乾燥部
６ａ排ガス予冷器
６ｂ調節弁
７ホールドアップ部
７ａ前置フィルタ
７ｂ活性炭ホールドアップ塔
７ｃ空調機
７ｄタクト
８真空ポンプ
９スタック
１０冷却管
１１冷凍機
１２制御部
１３除湿系統
１４除霜系統
１５排ガス乾燥器
１６脚部
１７本体胴
１８バッフル板
１９，２０区画板
１９ａ，２０ａフランジ
２１パージガス室
２２排ガス処理室
２３排ガス入口室
２４排ガス出口室
２５ドレン口
２６パージガス導入管
２７ノズル
２８案内筒
２９中空糸膜モジュール集合体
３０噴出口
３１集合口
３２パージガス出口
３３排ガス入口
３４保持板
３５案内口
３６乾燥ガス集合筒
３７筒保持部
３８排ガス出口
３９ａ，３９ｂ結合部
４０ａ，４０ｂハウジング部材
４１シール材
４２Ｏリング
４３キャップ
４４隆起部
４５通路
４６スペーサ
４７中空糸膜
４８ボア
４９乾燥ガス導管
５０調節弁
５１パージガス導管
５２排ガス導管
５３圧力計
５４調節弁
５５ドレン導管
５６流量計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas dryer which can effectively remove water vapor contained in the exhaust gas.
[0002]
[Prior art]
The nuclear power plant employs a so-called Rankine cycle. The steam generated in the nuclear reactor is guided to the steam turbine, where it expands to obtain power, and the condensate after expansion is supplied to the reactor as feed water. It is designed to reflux.
[0003]
The steam guided from the nuclear reactor to the steam turbine has been activated in the reactor, such as Xe, Kr, etc. generated during the nuclear fission of the fuel, and H ₂ , O _2, etc. generated by the radiolysis of the reactor water. H ₃ , N ₁₆ , O _19, etc. contain gaseous waste such as intrusion into the reactor water through the piping flange and valve gland. These radioactive gas wastes (hereinafter referred to as exhaust gas) are safely processed by a radioactive gas waste treatment apparatus. The radioactive gas waste treatment apparatus has a configuration shown in FIG.
[0004]
The steam guided from the nuclear reactor 1 to the steam turbine 2 performs expansion work and is then condensed by the condenser 3 to become condensate. The exhaust gas contained in the condensate is attracted (extracted) by the air extractor 4 and guided to the hydrogen recombination section 5. The exhaust gas guided to the hydrogen recombination unit 5 is released into the atmosphere in a safe state by removing the radioactivity while passing through the exhaust gas drying unit 6, the hold-up unit 7, the vacuum pump 8, and the stack 9.
[0005]
The hydrogen recombination section 5 includes an exhaust gas preheater 5a, an exhaust gas recombiner 5b, and an exhaust gas condenser 5c. The hydrogen recombination unit 5 preheats the condensate guided from the air extractor 4, and uses a preheated catalyst to perform radiolysis. The hydrogen and oxygen generated by the above are recombined, the water vapor after recombination is condensed by the exhaust gas condenser 5c, and the volume thereof is reduced.
[0006]
Further, the exhaust gas drying unit 6 includes an exhaust gas precooler 6a, a control valve 6b, an exhaust gas dryer 6c, and a control valve 6d, and again cools the condensate from the exhaust gas condenser 5c to reduce the drain water. The moisture is adsorbed by the activated carbon of the dryer 6c.
[0007]
The hold-up unit 7 includes a pre-filter 7a, an activated carbon hold-up tower 7b, and an air conditioner 7c. The hold-up unit 7 removes moisture contained in radioactive noble gases such as Xe and Kr guided from the exhaust gas dryer 6c. After further removal, the activated carbon hold-up tower 7b attenuates the radioactivity of the rare gas over time to make it safe, while the activated carbon hold-up tower 7b increases the radioactivity attenuation from the air conditioner 7c through the duct 7d. The temperature inside the room is controlled.
[0008]
In this way, the exhaust gas whose radiation has been attenuated to the safe state is released from the stack 9 to the atmosphere via the vacuum pump 8.
[0009]
By the way, as shown in FIG. 6, the exhaust gas drying unit 6 employs a direct cooling drying method in order to sufficiently dry the exhaust gas guided from the exhaust gas precooler 6a and supply it to the hold-up unit 7. The exhaust gas drying unit 6 of the direct cooling drying system includes a dehumidification system 13 including a control valve 6b, an exhaust gas dryer 6c, a refrigerator 11, and a control valve 6d, a control valve 6b, an exhaust gas dryer 6c, a refrigerator 11, The defrosting system 14 provided with the control valve 6d is provided in parallel. During normal operation, a control signal is given from the control unit 12 to the control valves 6b and 6d, and the exhaust gas is dried while controlling the flow rate of the exhaust gas. The exhaust gas is dried by the latent heat of the refrigerant of the refrigerator 11 in the vessel 6c. The defrosting system 14 is used to remove frost generated on the heat transfer tube 26 of the exhaust gas dryer 6c when drying the exhaust gas. The defrosting of the heat transfer tube 26 removes water vapor contained in the exhaust gas. It is intended to be further removed.
[0010]
Thus, the conventional exhaust gas drying unit 6 removes water vapor in the exhaust gas by the freezing action of the refrigerator 11 to lighten the load of the exhaust gas, and supplies it to the hold-up.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional exhaust gas drying section 6 employs a direct cooling drying method, its refrigeration capacity is a large capacity up to 1000 Kcal / h, and the load adjustment range is wide so that it can be installed or installed periodically. There were inconveniences and problems, such as spending a lot of time and cost on operation adjustment after maintenance inspection.
[0012]
In addition, in a nuclear power plant, the periodic maintenance inspection period is a long period of more than one month, and during this period, maintenance management of each device such as a compressor of a refrigerator and an expansion valve is not sufficiently performed. Many maintenance efforts were required for maintenance, such as the inability to produce the refrigeration capacity as designed.
[0013]
Such inconveniences and malfunctions go against energy savings in the power plant including the operating cost of the nuclear power plant, and there has been a demand for an alternative technology that can dry exhaust gas without using a refrigerator. .
[0014]
The present invention has been made based on such a background, and the apparatus for removing water vapor in exhaust gas can be performed at low cost without performing direct cooling and drying treatment with a refrigerator, and more water vapor in exhaust gas can be obtained. It aims at providing the exhaust gas dryer which can be removed more effectively.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an exhaust gas dryer according to the present invention has a main body cylinder in a sequential manner along the axial direction by a baffle plate and a plurality of partition plates, as described in claim 1, a purge gas chamber, an exhaust gas treatment chamber, The exhaust gas inlet chamber and the exhaust gas outlet chamber are partitioned, a purge gas conduit provided with a nozzle is provided in the purge gas chamber, a guide cylinder facing the nozzle of the purge gas conduit is provided in the exhaust gas treatment chamber, and concentrically within the guide cylinder A hollow fiber membrane module assembly is accommodated, a dry gas assembly cylinder extending to the exhaust gas outlet chamber is disposed inside the hollow fiber membrane module assembly, and guided from the exhaust gas inlet chamber to the hollow fiber membrane module assembly. The purge gas, which has been attracted and removed by the partial pressure difference of the purge gas ejected from the nozzle, is once collected by collecting the purge gas. While providing a set port for guiding to the outlet, equipped with an exhaust gas inlet to the exhaust gas inlet chamber and exhaust gas outlet for guiding the drying gas from the drying gas gathering tube to the exhaust gas outlet chamber, respectively, further, it was housed in the guide tube The hollow fiber membrane module assembly extends in the axial direction to form coupling portions at both ends, and a housing member is fitted into one of the coupling portions and held by the partition plate so as to communicate with the exhaust gas inlet chamber, while the coupling The guide member is provided with a raised portion that is fitted with a housing member on the other side and screwed with a cap, and is supported by applying a pressing force to the cap.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas dryer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an exhaust gas dryer applied to, for example, a radioactive waste treatment apparatus of a nuclear power plant.
[0018]
The exhaust gas dryer 15 is provided with a cylindrical main body cylinder 17 supported by legs 16 and hermetically sealed so as to be divided into multiple parts, and the inside of the main body cylinder 17 is purged by a baffle plate 18 and partition plates 19 and 20, and an exhaust gas treatment. The chamber 22, the exhaust gas inlet chamber 23, and the exhaust gas outlet chamber 24 are each partitioned. Further, each of the exhaust gas treatment chamber 22, the exhaust gas inlet chamber 23, and the exhaust gas outlet chamber 24 is provided with mounting flanges 19a and 20a, which can be attached to and detached from the main body cylinder 17 in order to reduce labor such as assembly workability and maintenance inspection. It has become.
[0019]
The purge gas chamber 21 includes a drain port 25 and a purge gas conduit 26, and the purge gas conduit 26 is provided with a plurality of nozzles 27.
[0020]
The exhaust gas treatment chamber 22 includes a guide tube 28 facing the nozzle 27 of the purge gas chamber 21, and the guide tube 28 accommodates the hollow fiber membrane module assembly 29, while the purge gas ejected from the nozzle 27 of the purge gas chamber 21 Each has a collecting port 31 that guides the purge gas that has attracted and absorbed the water vapor of the exhaust gas due to the difference in water vapor partial pressure with the exhaust gas flowing through the hollow fiber membrane module assembly 29 to the purge gas outlet 32 through the jet port 30.
[0021]
The exhaust gas inlet chamber 23 includes a guide port 35 that guides the exhaust gas flowing in from the exhaust gas inlet 33 to the hollow fiber membrane module assembly 29 in the exhaust gas treatment chamber 22, and holds the hollow fiber membrane module assembly 29. A plate 34 is provided.
[0022]
The exhaust gas outlet chamber 24 is installed in the center of the hollow fiber membrane module assembly 29 in the exhaust gas treatment chamber 22 and holds a dry gas collection cylinder 36 extending from the exhaust gas treatment chamber 22 through the exhaust gas inlet chamber 23 to the exhaust gas outlet chamber 24. A cylinder holding part 37 is provided.
[0023]
On the other hand, the guide tube 28, the hollow fiber membrane module assembly 29, and the dry gas assembly tube 36 installed in the exhaust gas treatment chamber 22 are attached as shown in FIG.
[0024]
The guide tube 28 is provided with a spout 30 on one side, opens at both ends, one end of the opening is fixed to the partition plate 19, and the other end is fixed to the baffle 18.
[0025]
The hollow fiber membrane module assembly 29 accommodated in the guide tube 28 is formed with joint portions 39a and 39b potted with epoxy resin or the like at both ends, and these joint portions 39a and 39b are formed around the periphery of the dry gas assembly tube 36. It is arranged along.
[0026]
The coupling portion 39a at one end of the hollow fiber membrane module assembly 29 is fitted into the housing member 40a, and the housing member 40a is attached to the holding plate 34 and the partition plate 19 via the seal member 41 and the O-ring 42. Is done. Further, the coupling portion 39b at the other end of the hollow fiber membrane module assembly 29 is fitted into the housing member 40b, and the cap 43 is screwed onto the housing member 40b.
[0027]
As shown in FIG. 3A, the cap 43 is pressed and held by the raised portion 44 of the guide tube 28, and a passage 45 is formed between the raised portions 44 so that the purge gas flows toward the hollow fiber membrane module assembly 29. .
[0028]
The dry gas collecting cylinder 36 installed at the center of the hollow fiber membrane module assembly 29 is open at both ends, one of the open ends is supported by the coupling portion 29b of the hollow fiber membrane module assembly 29, and the intermediate portion is As shown in FIG. 3 (b), the hollow fiber membrane module assembly 29 is disposed concentrically and the open end is held by the tube holding portion 37.
[0029]
The cylinder holding part 37 includes a spacer 46, and applies a pressing force from the spacer 46 to the dry gas collecting cylinder 36 through the sealing material 41 and the O-ring 42 to seal the exhaust gas leakage in the exhaust gas inlet chamber 23.
[0030]
Next, the operation will be described.
[0031]
While the exhaust gas containing water vapor flowing into the guide port 35 from the exhaust gas inlet 33 through the exhaust gas inlet chamber 23 flows through the hollow fiber membrane module assembly 29, a part of the water vapor is caused by the polyimide hollow fiber membrane 47. Absorbed. The absorbed water vapor diffuses through the hollow fiber membrane 47 and reaches the outer surface. Here, the water vapor in the exhaust gas is transferred to the purge gas by being dried with the purge gas in a dry state.
[0032]
That is, the purge gas supplied from the purge gas conduit 26 to the guide cylinder 28 via the nozzle 27 becomes a counter flow with the exhaust gas flowing through the hollow fiber membrane module assembly 29 via the passage 45 provided in the raised portion 44 of the cap 43. During this time, the water vapor of the exhaust gas is attracted and absorbed by the difference in water vapor partial pressure between the purge gas and the exhaust gas, and the water vapor of the exhaust gas is brought to a state close to zero.
[0033]
The purge gas that has absorbed the water vapor of the exhaust gas is collected at the collecting port 31 through the jet port 30 of the guide tube 28 and is discharged from there to the external supply through the purge gas outlet 32.
[0034]
On the other hand, the exhaust gas that has absorbed water vapor by the purge gas and has become a dry gas is collected in the dry gas collecting cylinder 36 through the cap 43, and is supplied from there through the exhaust gas outlet chamber 24 to other equipment. . The flow rate and pressure of the purge gas supplied to the hollow fiber membrane module assembly 29 are adjusted by a control valve (not shown) on the inlet side of the purge gas conduit 26 according to the relative humidity of the exhaust gas.
[0035]
FIG. 4 is a schematic system diagram showing a second embodiment in which the exhaust gas dryer according to the present invention is applied to a radioactive gas waste treatment apparatus of a nuclear power plant. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
[0036]
The exhaust gas dryer 15 is connected to the exhaust gas outlet chamber 24 with a dry gas introduction pipe 49 for supplying a dry gas to the hold-up unit, branches from the dry gas introduction pipe 49, and is connected to the purge gas chamber 21 via a control valve 50. And a purge gas conduit 51 connected to each. The exhaust gas dryer 15 includes an exhaust gas conduit 52 that connects exhaust gas containing water vapor from the hydrogen recombination section to the exhaust gas inlet chamber 23, and drain water from the exhaust gas treatment chamber 22 through a pressure gauge 53 and a control valve 54. A drain conduit 55 is provided for supplying to the condenser.
[0037]
In this embodiment, water vapor is removed from the hydrogen gas recombined portion through the exhaust gas conduit 52 to the exhaust gas inlet chamber 23 by the hollow fiber membrane module assembly 29 accommodated in the guide tube 28, and the exhaust gas is removed. Is supplied as dry gas from the dry gas collecting cylinder 36 through the dry gas conduit 49 to the hold-up unit. In this case, the flow rate of the dry gas passing through the dry gas conduit 49 is detected by the flow meter 56. When the flow rate reaches a predetermined flow rate, a valve opening signal is given from the flow meter 56 to the control valve 50, and a part of the dry gas is purged. It returns to the chamber 21 and is supplied to the hollow fiber membrane module assembly 29 to remove water vapor from the exhaust gas.
[0038]
On the other hand, the water vapor removed in the exhaust gas treatment chamber 22 is guided to the drain conduit 55 as drain water, and when the pressure gauge 53 reaches a predetermined pressure, a valve opening signal is given to the control valve 54, and thus the drain water is condensed into the condenser. The energy is recovered.
[0039]
As described above, in this embodiment, the water vapor of the exhaust gas is removed by the exhaust gas dryer 15 to obtain a dry gas, and a part of the dry gas is used again for removing the water vapor of the exhaust gas, so that it is supplied to the hold-up unit. It is possible to reduce the load required for attenuation of the exhaust gas radiation. Further, since the water vapor removed from the exhaust gas is returned to the condenser as drain water, energy recovery can be achieved.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, the exhaust gas dryer according to the present invention has an absorption capability of absorbing the water vapor of the exhaust gas by the purge gas due to the partial pressure difference of the water vapor using the characteristics of the hollow fiber membrane module assembly. Water vapor can be reliably removed .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of an exhaust gas dryer according to the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view showing a mounting structure of the guide tube, hollow fiber membrane module assembly, and dry gas assembly tube shown in FIG.
3A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 4 is a schematic system diagram of a radioactive gas waste treatment apparatus of a nuclear power plant equipped with an exhaust gas dryer according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic system diagram of a radioactive gas waste treatment apparatus of a conventional nuclear power plant.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a dehumidification system in a conventional nuclear power plant.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Steam turbine 3 Condenser 4 Air extractor 5 Hydrogen recombination part 5a Exhaust gas preheater 5b Exhaust gas recombiner 5c Exhaust gas condenser 6 Exhaust gas drying part 6a Exhaust gas precooler 6b Control valve 7 Hold-up part 7a Before Placement filter 7b Activated carbon hold-up tower 7c Air conditioner 7d Tact 8 Vacuum pump 9 Stack 10 Cooling pipe 11 Refrigerator 12 Control unit 13 Dehumidification system 14 Defrost system 15 Exhaust gas dryer 16 Leg 17 Body trunk 18 Baffle plates 19, 20 Plates 19a, 20a Flange 21 Purge gas chamber 22 Exhaust gas treatment chamber 23 Exhaust gas inlet chamber 24 Exhaust gas outlet chamber 25 Drain port 26 Purge gas introduction pipe 27 Nozzle 28 Guide tube 29 Hollow fiber membrane module assembly 30 Jet port 31 Collecting port 32 Purge gas outlet 33 Exhaust gas Inlet 34 Holding plate 35 Guide port 36 Dry gas collecting cylinder 37 Cylinder holding part 3 8 Exhaust gas outlets 39a, 39b Joints 40a, 40b Housing member 41 Sealing material 42 O-ring 43 Cap 44 Raised portion 45 Passage 46 Spacer 47 Hollow fiber membrane 48 Bore 49 Drying gas conduit 50 Control valve 51 Purge gas conduit 52 Exhaust gas conduit 53 Pressure gauge 54 Control valve 55 Drain conduit 56 Flow meter

Claims

The main body cylinder is sequentially partitioned in the axial direction by a baffle plate and a plurality of partition plates into a purge gas chamber, an exhaust gas treatment chamber, an exhaust gas inlet chamber, an exhaust gas outlet chamber, and a purge gas conduit having a nozzle is provided in the purge gas chamber, A guide cylinder facing the nozzle of the purge gas conduit is provided in the exhaust gas treatment chamber, and the hollow fiber membrane module assembly is accommodated concentrically in the guide cylinder, and the exhaust gas outlet chamber is located inside the hollow fiber membrane module assembly. Along with an extended dry gas collecting cylinder, the water vapor contained in the exhaust gas flowing from the exhaust gas inlet chamber guided to the hollow fiber membrane module assembly is attracted and removed by the water vapor partial pressure difference of the purge gas ejected from the nozzle. A collecting port is provided for collecting the purge gas once and guiding it to the purge gas outlet, while the exhaust gas inlet is connected to the exhaust gas inlet chamber and the exhaust gas is discharged. Provided to the scan outlet chamber an exhaust gas outlet for guiding the drying gas from the drying gas gathering tube respectively, further, the hollow fiber membrane module assembly was housed in the guide tube, the coupling portion is formed at both ends extending in the axial direction The housing member is inserted into one of the connecting portions and held by the partition plate so as to communicate with the exhaust gas inlet chamber, while the housing member is inserted into the other connecting portion and screwed with the cap, and the pressing force is applied to the cap. An exhaust gas dryer, characterized in that a raised portion is provided on the guide tube for supporting it .