ろ過装置および発電プラント
【課題】本発明は、１００℃を超える環境で被処理液中の懸濁物および鉄成分のろ過性能を改善し、向上させたろ過装置および発電プラントを提供する。
【解決手段】本発明に係るろ過装置は、被処理液が流入する被処理液流入ライン１１と処理液を流出させる処理液流出ライン１２とをそれぞれ接続したろ過器１３内に、被処理液をろ過する一方、１００℃を超える環境で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタ１５を設け、高温フィルタ１５の前段に不織布状あるいは繊維シート状のニッケル金属繊維を設置したものである。
【解決手段】本発明に係るろ過装置は、被処理液が流入する被処理液流入ライン１１と処理液を流出させる処理液流出ライン１２とをそれぞれ接続したろ過器１３内に、被処理液をろ過する一方、１００℃を超える環境で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタ１５を設け、高温フィルタ１５の前段に不織布状あるいは繊維シート状のニッケル金属繊維を設置したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高温水中に含まれる固形不純物を除去するろ過装置およびこのろ過装置を備えた発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントにおいては、復水器の構造材および各種配管材から生成される固形不純物（懸濁物）を除去するために、復水器から蒸気発生器に至る給水系において、給水加熱をする前にポリエチレン製中空糸膜型ろ過器が用いられている。給水加熱後には高温水中から固形不純物（懸濁物）を除去する場合、ステンレス製金属フィルタを備えたろ過器が一般に使用されている。
【０００３】
また、フィルタからの溶出物を低減したフッ素樹脂製フィルタを装着したろ過器（特許文献１参照）や、芳香族ポリエーテルケトンからなる中空糸膜フィルタを装着したろ過器（特許文献２および３参照）が提案されている。
【０００４】
さらに、給水系にチタン製フィルタやニッケル基合金製フィルタを備えたろ過器も開発されている（特許文献４および５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４６３４６号公報
【特許文献２】特開平７−１１０１０７号公報
【特許文献３】特開平８−１２２４８９号公報
【特許文献４】特開２００５−２１１８２９号公報
【特許文献５】特開２００５−２１４１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のポリエチレン製中空糸膜型ろ過器は、耐熱温度が１００℃以下であるため、給水加熱器以降に配置して使用することができない。発電プラントの給水系を流れる給水には、固形不純物（懸濁物）が給水加熱器以降でも発生する。
【０００７】
また、ステンレス製金属フィルタは化学的に不安定であり、フィルタ材である金属材料の溶出や腐食生成物の成長による酸化皮膜の形成によってフィルタ孔の閉塞の問題がある。
【０００８】
さらに、フッ素樹脂製フィルタと芳香族ポリエーテルケトン製フィルタは耐熱温度が２５０℃であるため、２５０℃を超える高温水には使用することができない。
【０００９】
さらにまた、チタン製フィルタおよびニッケル基合金製フィルタでは２００℃以下の温水で鉄イオンが多い環境ではろ過性能が低下し、低い問題があった。
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、１００℃を超える環境で被処理液中の懸濁物および鉄成分のろ過性能を改善し、良好なろ過性能が得られるろ過装置および発電プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するために、被処理液が流入する被処理液流入ラインと処理液を流出させる処理液流出ラインとをそれぞれ接続したろ過器内に、前記被処理液をろ過する一方、１００℃を超える環境で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、前記高温フィルタの前段に不織布状あるいは繊維シート状のニッケル金属繊維を設置したことを特徴とするろ過装置を提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、上述した課題を解決するために、発電プラントの復水器から蒸気発生器につながる給水系にろ過器を設け、前記ろ過器は、被処理液である高温水をろ過する一方、高温水中で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、この高温フィルタの上流側にニッケル金属繊維を設けたことを特徴とする発電プラントを提供するものである。
【００１３】
さらに、本発明は、上述した課題を解決するために、発電プラントのヒータドレン系にろ過器を設け、前記ろ過器は、被処理水である高温水をろ過する一方、高温水中で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、この高温フィルタの上流側にニッケル金属繊維を設けたことを特徴とする発電プラントを提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、高温フィルタの前段にニッケル金属繊維を使用したろ過器を設置することにより、１００℃を超える環境での懸濁物や鉄成分の除去性能を改善し、良好なろ過性能を維持して、処理液の水質を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るろ過装置の実施形態を説明する系統図。
【図２】ろ過装置に用いられる高温ろ過器の内部構造を示す図。
【図３】給水系にろ過器を設置した発電プラントの実施形態を示す系統図。
【図４】ニッケル金属繊維を用いるろ過器における高温フィルタの鉄成分に対する除染係数を示した図。
【図５】ヒータドレン系にろ過器を設置した発電プラントの第２実施形態を示す系統図。
【図６】ろ過装置の他の実施形態を示す系統図。
【図７】発電プラントの第３実施形態を示す系統図。
【図８】発電プラントの第４実施形態を示す系統図。
【図９】ろ過装置の別の実施形態を示す系統図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係るろ過装置の実施形態を示す系統図である。このろ過装置１０は、発電プラント、例えば沸騰水型原子力発電プラント、加圧水型発電プラント、火力発電プラントの復水器から蒸気発生器に接続される給水ライン（給水系）に設けられる。ろ過装置１０は、被処理水を流入させる被処理液流入ライン１１と処理水を流出させる処理液流出ライン１２とを備えたろ過器１３を有し、ろ過器１３のタンク（容器）１４内に高温水中で耐久性および耐熱性を有する高温フィルタ１５と高温フィルタ１５の前段側に純ニッケル性のニッケル金属繊維１６が設けられる。
【００１８】
高温フィルタ１５は、１００℃を超える環境で用いられ、１００℃を超え２５０℃以上の被処理液に対しても耐熱性と耐久性を有するフィルタである。高温フィルタ１５は、中空糸膜型フィルタやプリーツ（襞）型フィルタの高温フィルタ材で構成される。高温フィルタ１５は、耐熱性や耐久性を有するポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）製中空糸膜型フィルタ、フッ素樹脂製中空糸膜フィルタ、チタン焼結材で作製されたチタン製フィルタ、ニッケル基合金製繊維焼結シートで作製されたニッケル基合金製フィルタが好ましく、フィルタ孔径は４０μｍ以下の細孔が多数設けられる。
【００１９】
また、高温フィルタ１５の前段側に設けられたニッケル金属繊維１６は、繊維シート状、メッシュ状で不織布または不織布状に作製される。ニッケル金属繊維は表面積をできるだけ大きくした方がよい。ニッケル金属繊維１６としては、１〜１００μｍの孔径が望ましい。
【００２０】
図２は、ろ過装置１０に用いられる高温ろ過器１３の内部構造を示すものである。
【００２１】
このろ過装置１０は、高温ろ過器１３のタンク（容器）１４内に被処理液流入ライン１１を通る高温被処理水（１００℃を超える高温水）が案内され、この被処理水は高温フィルタ１５前段設置の（純ニッケル製の）ニッケル金属繊維１６を通過して高温フィルタ１５でろ過される。ニッケル金属繊維１６から溶解するニッケルは鉄イオンと反応して固形懸濁物のニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）（ニッケル化合物）となり、高温フィルタ１５でろ過され、被処理水中に含まれる鉄分などの懸濁物は高温フィルタ１５で捕集される。ろ過された処理水はろ過器１３のタンク（容器）１４上部の処理液室１８を通り、蒸気発生器に案内される。
【００２２】
高温フィルタ１５はタンク１４内を被処理液室１７と処理液室１８に区画する封止部２０に保持される。封止部２０はフィルタ支持板を構成し、被処理液（水）と処理液（水）とを区画する隔壁として機能する。封止部２０の材質は、高温水中で耐久性、耐熱性および安定性のある材質でチタンやステンレス、インコネル、ハステロイ等が好適に使用される。特に、鉄分を含まないチタンや鉄を微量にしか含まないハステロイが望ましい。
【００２３】
高温フィルタ１５は構造材を兼ねる中空糸膜型フィルタの高温フィルタ材１５ａにニッケル金属繊維１５ｂを巻装して覆い内筒状等の筒状のフィルタモジュールを構成した例を示す。また、高温フィルタ１５は、高温フィルタ材１５ａにニッケル金属繊維１５ｂを巻き付ける代りに、高温フィルタ材１５ａを筒状のニッケル金属繊維１５ｂで覆い、多重筒構造あるいは多層構造のフィルタモジュールを構成してもよい。高温フィルタ材１５ａの直近に、ニッケル金属繊維１５ｂを設けることにより、フィルタ直近でニッケルイオン（ニッケル濃度）を高くして固形分のニッケル化合物を効率的に生成し易くして高温フィルタ材１５ａで捕捉効率を上げ、ろ過性能を向上させることができる。
【００２４】
図２に示された高温ろ過器１３では、タンク１４内にニッケル金属繊維１６と１５ｂを２段に設けた例を示したが、高温フィルタ１５の前段側に、ニッケル金属繊維１６あるいは１５ｂのどちらか一方を設けるものであってもよい。
【００２５】
次に、発電プラントにろ過器を設置した場合の実施形態を図３を参照して説明する。
【００２６】
図３に示す発電プラントは、例えば、沸騰水型原子力発電プラント、加圧水型原子力発電プラント、火力発電プラント、コンバインドサイクル発電プラントで構成される。
【００２７】
発電プラント２２は、蒸気発生器２３からの主蒸気系２４に高圧タービン２５、低圧タービン２６が順次設けられて仕事をする一方、低圧タービン２６で仕事をした蒸気は復水器２７に案内されて凝縮され復水となる。この復水は復水器２７から復水・給水系（以下、給水系という。）３０により復水脱塩設備３１に案内され、ここで脱塩処理される。脱塩処理後の給水は、続いて低圧給水加熱器（低圧ヒータ）３３、高圧給水加熱器（高圧ヒータ）３４に順次導かれ、段階的に給水加熱される。給水加熱器３３，３４で多段状に加熱された給水は蒸気発生器２３に還流される。
【００２８】
発電プラント２２の給水系３０に設けられた低圧給水加熱器３３、高圧給水加熱器３４および蒸気発生器２３の各前段（上流側）に給水ろ過器３５がそれぞれ設置される。給水ろ過器３５には、図２に示された高温ろ過器１３が用いられる。
【００２９】
給水ろ過器３５は、図２に示すように、タンク（容器）１４内に高温フィルタ１５とこのフィルタ前段にニッケル金属繊維１６が設けられる。給水系３０を通って給水ろ過器３５内に流入した給水（処理液）は、タンク１４の被処理液室１７に入り、ここで不織布あるいは不織布状（繊維シート状）のニッケル金属繊維１６を通り、高温フィルタ１５でフィルタ作用を受けて懸濁物（固形不純物）はろ過され、捕集される。被処理液はろ過された処理液となる。この処理液は、封止部２０を通って処理液室１８に案内され、続いて処理液室１８から蒸気発生器２３側に送られる。
【００３０】
なお、符号３８は、低圧タービン２６からのタービン抽気が低圧給水加熱器３３を通して給水系３０に案内される低圧ヒータドレン系であり、符号３９は高圧タービン２５からのタービン抽気が高圧給水加熱器３４を通して給水系３０に案内される高圧ヒータドレン系である。低圧ヒータドレン系３８と高圧ヒータドレン系３９からヒータドレン系４０が構成される。
【００３１】
図３に示す発電プラント２２では、給水系３０の低圧給水加熱器３３や高圧給水加熱器３４、蒸気発生器２３の各前段側（上流側）に給水ろ過器３５，３５，３５が設けられる。この給水ろ過器３５は、タンク１４内で高温フィルタ１５とこの高温フィルタ１５の前段にニッケル金属繊維１６が設けられる。ニッケル金属繊維１６は、図２に示すように、高温フィルタ１５のニッケル金属繊維１６と１５ｂとを多段（２段）に設けてもよい。タンク１４内にニッケル金属繊維１６（１５ｂ）を設けることにより、処理液（給水）の水質を良好に保つことができ、給水中の懸濁物（固形不純物）を効率よく低減させることができる。
【００３２】
発電プラント２２の給水系３０に給水ろ過器３５を設けた場合を例にとり、給水ろ過器３５の高温フィルタ１５前段にニッケル金属繊維１６を設置した場合と、ニッケル金属繊維を備えない場合において、除鉄性能の比較を図４に示す。図４は、給水温度１８０℃、圧力７ＭＰａ、線流速２４ｍ/ｈｒの条件下における固体状およびイオン状の鉄成分の除染係数（出口濃度／入口濃度）は、ニッケル金属繊維１６を備えた場合が、備えない場合に較べ、固形分で１．４倍、イオン分で１．６倍の性能があることがわかった。これらより、被処理液中の懸濁物およびイオン状の鉄成分のろ過性能を高温水中で改善できることを知見できた。
【００３３】
発電プラント給水系３０に、高温フィルタ１５の前段にニッケル金属繊維を使用した給水ろ過器３５を設置することにより、処理液の水質を良好に保つことができる。また、給水中の懸濁物を低減させることができ、さらに懸濁物に起因する配管内面でのエロージョンの低減、伝熱管表面への懸濁物付着による伝熱管阻害の低減、伝熱管洗浄の低減が可能になる。給水加熱器で発生する懸濁物を浄化することができるので、懸濁物に起因するエロージョンを低減することができる。
【００３４】
［第２実施形態］
図５は発電プラントの第２実施形態を示す系統図である。
【００３５】
第２実施形態に示された発電プラント２２Ａは、ヒータドレン系４０にヒータドレンろ過器４１，４１を備えるもので、発電プラント２２Ａの全体的構成は、ろ過器４１，４１の設置位置を除いて、図３に示す発電プラント２２の構成と異ならないので、同じ構成、作用には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００３６】
図５に示された発電プラント２２Ａは、ヒータドレン系４０に、例えば低圧タービン２６からの低圧ヒータドレン系３８と、高圧タービン２５からの高圧ヒータドレン系３９に、ヒータドレンろ過器４１，４１をそれぞれ設置する。ヒータドレンろ過器４１は、図２に示すように、高温フィルタ１５とこのフィルタ前段にニッケル金属繊維１６とを使用した高温ろ過器が用いられる。高温フィルタ１５は１００℃を超える環境、例えば２５０℃を超える環境でも耐熱性、耐久性を有するフィルタである。
【００３７】
ヒータドレンろ過器４１は、具体的には、高温水中で耐熱性と耐久性のある高温フィルタ１５と、このフィルタの前段にニッケル金属繊維１６とを用いた高温ろ過器１３である。このろ過器１３は、低圧給水加熱器３３の前段側給水系３０に接続される低圧ヒータドレン系３８と、高圧ヒータ３４の前段側給水系３０に接続される高圧ヒータドレン系３９にそれぞれ設置される。
【００３８】
図５に示す構成により、低圧ヒータドレン系３８や高圧ヒータドレン系３９を構成するヒータドレン系４０で発生する懸濁物をヒータドレンろ過器４１，４１でそれぞれろ過し、捕捉することができるので、ヒータドレン系４０の懸濁物濃度を低下させることができる。
【００３９】
第２実施形態の発電プラント２２Ａでは、高温フィルタ１５とそのフィルタ前段にニッケル金属繊維とを使用したヒータドレンろ過器４１をヒータドレン系４０に設置することにより、処理液の水質を良好に保つことができる。さらに、ヒータドレン系４０を流れるヒータドレンの懸濁物を低減させることができ、懸濁物に起因する配管内面でのエロージョンの低減、伝熱管表面への懸濁物付着による伝熱効率の低下、伝熱管洗浄回数の低減を図ることができる。
【００４０】
［第３実施形態］
図６は、ろ過装置の他の実施形態を示す系統図である。
【００４１】
このろ過装置１０Ａは、復水器２７から蒸気発生器２３に接続される給水ライン（復水・給水ライン）３０に設置されたろ過器１３に逆洗設備４４および洗浄設備４５のうち、少なくとも一方の設備を設けたものである。
【００４２】
ろ過装置１０Ａは、図１に示されたろ過装置１０の全体的構成と超音波発生装置４６を除いて異ならないので、同じ構成には同一符号を付して重複説明を省略する。超音波発生装置４６は、ろ過器１３のタンク１４底部あるいは底部近傍に設けられる。ろ過器１３は、高温フィルタ１５とこのフィルタ前段にニッケル金属繊維１６とを用いたものである。さらに、ろ過器１３には高温フィルタ１５の表面に付着した懸濁物を落とすために、水および空気または水蒸気、もしくは超音波の振動による逆洗を可能にする逆洗設備４４が設けられる。
【００４３】
逆洗設備４４は、処理液の流量および水質を良好に維持するために、タンク入口とタンク出口、あるいは高温フィルタ１５の上流側（前段）と下流側（後段）が一定差圧に達した時点で逆洗操作が行なわれ、逆洗設備４４の作動による逆洗時には、ろ過器１３への通水が停止され、タンク１４内の処理液室１８に逆洗流体（水および空気、または水蒸気）を作用させて加圧し、逆洗することによりフィルタ表面に付着した懸濁物が取り除かれる。
【００４４】
逆洗時には、被処理液流入ライン１１からタンク１４内への通水が停止され、逆洗設備４４から水または空気を逆洗ライン４８を通してタンク１４内の処理液室１８に流入させて加圧し、高温フィルタ１５を通してドレンラインとしての逆洗液排出ライン４９から排出される。この逆洗操作により、高温フィルタ１５のフィルタ表面に付着したり、目詰まりした懸濁液は取り除かれる。逆洗液排出ライン４９ａは、タンク１４の側壁に設けてもよい。
【００４５】
また、ろ過装置１０Ａには、洗浄設備４５が設けられる。この洗浄設備４５は、バブリングガス供給設備５０を備え、バブリングガス供給設備５０からのバブリングガスはバブリングガス供給ライン５１を通してタンク（容器）１４内の被処理液室１７、好ましくはニッケル金属繊維１６の下方に供給され、ニッケル金属繊維１６および高温フィルタ１５を通り、処理液室１８からバブリングガス排出ライン５２を通って排出される。バブリングガスの排出により、高温フィルタ１５のフィルタ表面に付着した懸濁液が取り除かれる。
【００４６】
さらに、洗浄設備４５は、タンク１４内底部に超音波発生装置４６を併設して備えてもよい。超音波発生装置４６は作動により発生する超音波の振動により高温フィルタ１５のフィルタ表面に付着した懸濁物が取り除かれる。高温フィルタ１５のフィルタ表面から取り除かれ、タンク１４下部に沈降した懸濁物はドレンライン４９によりタンク外に排出される。
【００４７】
図７は、発電プラントの第３実施形態を示す系統図である。
【００４８】
第３実施形態に示された発電プラント２２Ｂは、給水ろ過器逆洗設備５５を設置したものであり、この逆洗設備５５を除いて、図３に示す発電プラント２２と構成を同じくするので、同じ構成には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００４９】
図７に示す発電プラント２２Ｂは、復水器２７から低圧給水加熱器３３、高圧給水加熱器３４を通して蒸気発生器２３へと流れる給水系３０に、給水ろ過器３５，３５，３５を設置する。給水ろ過器３５は、低圧給水加熱器３３、高圧給水加熱器３４および蒸気発生器２３の各前段側に設けられ、各給水ろ過器３５に備えられた高温フィルタ１５を逆洗する逆洗設備５５が設置される。この逆洗設備５５により高温フィルタのフィルタ表面に緩やかに捕捉された懸濁物を取り除くことができる。
【００５０】
各給水ろ過器３５には、逆洗設備５５とともに、あるいは、逆洗設備５５とは別に洗浄設備を図６に示すように設けてもよい。
【００５１】
第３実施形態に示された発電プラント２２Ｂにおいては、給水系３０を流れる給水（被処理液）は、各給水ろ過器３５，３５，３５でろ過され、被処理液に含まれる懸濁物は高温フィルタ１５のフィルタ表面に付着して捕捉される。懸濁物を処理しないままろ過作用を続けると、タンク１４内部での圧力損失が大きくなる。このため給水加熱器ろ過器３５は、タンク入口とタンク出口の差圧が大きくなり、被処理液の流れを阻害する。
【００５２】
また、給水ろ過器３５で差圧が大きくなると、懸濁物の一部が押し流され、タンク出口の水質を悪化させる要因となる。
【００５３】
給水ろ過器３５に、逆洗設備５５および洗浄設備のうち、少なくとも一方の設備を設けることにより、高温フィルタ１５を洗浄し、フィルタ表面から懸濁物を取り除くことができる。給水ろ過器３５に逆洗あるいは洗浄、または、逆洗と洗浄の双方の設備を設けることにより、高温フィルタ１５を効率的に洗浄することができ、また、高温フィルタ１５を交換することなく、繰り返し再使用でき、処理液の水質を良好に保つことができる。
【００５４】
［第４実施形態］
図８は、発電プラントの第４実施形態を示す系統図である。
【００５５】
第４実施形態に示された発電プラント２２Ｃは、ヒータドレンろ過器逆洗設備５７を設置したものであり、この逆洗設備５７を除いて図５に示す発電プラント２２Ａと構成を同じくするので、同じ構成、作用には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５６】
図８に示す発電プラント２２Ｃは、低圧タービン２６からのタービン抽気を案内する低圧ヒータドレン系３８と、高圧タービン２５からのタービン抽気を案内する高圧ヒータドレン系３９に、ヒータドレンろ過器４１，４１をそれぞれ設置する。ヒータドレンろ過器４１は、図２に示すように、高温フィルタ１５とそのフィルタの前段にニッケル金属繊維１６を用いた高温ろ過器である。
【００５７】
ヒータドレン系４０に設置されたヒータドレンろ過器４１には、逆洗設備および洗浄設備のうち、少なくとも一方の設備を備えたヒータドレンろ過器逆洗設備５７が設けられる。このヒータドレンろ過器４１，４１にヒータドレンろ過器逆洗設備５７を設置することにより、ろ過器４１のろ過性能を長期間良好に維持することができる。
【００５８】
第４実施形態に示された発電プラント２２Ｃでは、低圧タービン２６からタービン抽気を低圧給水加熱器３３を通して給水系３０に導く低圧ヒータドレン系３８にヒータドレンろ過器４１を設置する一方、高圧タービン２５からのタービン抽気を高圧給水加熱器３４を通して給水系３０に導く高圧ヒータドレン系３９にもヒータドレンろ過器４１を設置する。
【００５９】
そして、ヒータドレン系４０に設置された各ヒータドレンろ過器４１，４１にヒータドレンろ過逆洗設備５７を設置し、この逆洗設備５７により高温フィルタのフィルタ表面に付着した懸濁物の汚れを落とすことができる。また、高温フィルタのフィルタ表面にルーズに付着した懸濁物は、水および空気による逆洗操作や洗浄操作により取り除くことができる。
【００６０】
第４実施形態の発電プラント２２Ｃにおいては、ヒータドレンろ過器４１に、逆洗設備および洗浄設備の少なくとも一方の設備を備えたヒータドレンろ過器逆洗設備５７により、ろ過器４１に備えられるろ材（高温フィルタ）を洗浄することができ、ろ材を交換することなく、再使用でき、ろ過性能を長期間維持することができる。したがって、ヒートドレンろ過器４１で処理される処理液の水質を良好に保つことができる。
【００６１】
［第５実施形態］
図９は、ろ過装置の別の実施形態を示す系統図である。
【００６２】
この実施形態に示されたろ過装置１０Ｂは、発電プラントの給水系３０およびヒータドレン系４０の少なくとも一方に設けられる。ろ過装置１０Ｂは、ろ過器のタンク１４内で高温フィルタ１５とこのフィルタ前段にニッケル金属繊維１６が設置され、ろ過器の後段に粉末状酸化チタンを用いたものである。図９に示す高温ろ過器１３では、ろ過器後段側に酸化チタン充填容器６０、また、ろ過器タンク１４内に酸化チタン層６１を設けた例を示すが、酸化チタン充填容器６０および酸化チタン層６１はこれらのいずれか一方または両方を設けてもよい。酸化チタンの形状は、粒子系が１００μｍ以下のチタン粉末を用いることが好ましい。ろ過装置１０Ｂは高温フィルタ１５後段側に粉末状酸化チタンを用いることにより、ニッケルイオン成分を低下させることができた。
【００６３】
図９に示すろ過装置１０Ｂでは、高温ろ過器１３のタンク１４内において、高温フィルタ１５の前段にニッケル金属繊維１６を設置することにより、ニッケル金属繊維１６から溶解するニッケルは、鉄と反応してニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）となり、高温フィルタ１５の表面またはろ過器１３内に捕捉される。
【００６４】
（反応式１）
２Ｆｅ（ＯＨ）２＋ＮｉＯ＝Ｈ２＋Ｈ２Ｏ＋ＮｉＦｅＯ４
ΔＧ−４０ｋｊ／ｍｏｌ ａｔ２００℃ ……（式１）
また、余剰のニッケルは給水に残されるので、酸化チタンと反応してチタン酸ニッケル（ＮｉＴｉＯ３）として捕捉される。
（反応式２）
ＮｉＯ＋ＴｉＯ２＝ＮｉＴｉＯ３
ΔＧ−１７．４ｋｊ／ｍｏｌ ａｔ２００℃ ……（式２）
ここにおいて、実験では、ニッケル金属繊維１６と高温フィルタ１５の面積比が、Ｎｉ：１に対し、高温フィルタ：７の割合で実験を行なった。
【００６５】
図９に示されるろ過装置１０Ｂにおいては、高温フィルタ１５を通過して余剰のニッケル分は、給水に残され、酸化チタン層６１や酸化チタン充填容器６０を通る際、酸化チタン（ＴｉＯ２）と反応してチタン酸ニッケル（ＮｉＴｉＯ３）として捕捉される。このため、被処理液である給水中に含まれる鉄成分は、ニッケル成分の濃度を高くすることなく、ろ過される。
【００６６】
図９に示されたろ過装置によれば、被処理液中の鉄成分のろ過性能をニッケル成分の濃度を高くすることなく改善することができ、高温水中のイオン鉄を除去することができるので、高温ろ過器１３に酸化チタン層６１を設けたり、あるいは高温ろ過器３１の後段に酸化チタン充填容器６０を設置することにより、発電プラントの給水中または炉水およびヒータドレンの懸濁物やイオン成分を低減することができる。
【００６７】
このため、懸濁物やイオン成分に起因する配管内面でのエロージョンを低減することができ、低圧ヒータや高圧ヒータ等の伝熱管表面への懸濁物付着による伝熱阻害の低減や伝熱管洗浄の低減が可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１，１０Ａ，１０Ｂ…ろ過装置、１１…被処理液流入ライン、１２…処理液流出ライン、１３…ろ過器（高温ろ過器）、１４…タンク（容器）、１５…高温フィルタ、１５ａ…高温フィルタ材、１５ｂ…ニッケル金属繊維、１６…ニッケル金属繊維、１７…被処理液室、１８…処理液室、２０…封止部、２２，２２Ａ…発電プラント、２３…蒸気発生器、２５…高圧タービン、２６…低圧タービン、２７…復水器、３０…給水系（復水・給水系）、３１…復水脱塩設備、３３…低圧給水加熱器（低圧ヒータ）、３４…高圧給水加熱器（高圧ヒータ）、３５…給水ろ過器、３８…低圧ヒータドレン系、３９…高圧ヒータドレン系、４０…ヒータドレン系、４１…ヒータドレンろ過器、４４…逆洗設備、４５…洗浄設備、４６…超音波発生装置、４８…逆洗ライン、４９…逆洗液排出ライン（ドレンライン）、５０…バブリングガス供給設備、５１…バブリングガス供給ライン、５２…バブリングガス排出ライン、５５…給水ろ過器逆洗設備、５７…ヒータドレンろ過器逆洗設備、６０…酸化チタン充填容器、６１…酸化チタン層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は高温水中に含まれる固形不純物を除去するろ過装置およびこのろ過装置を備えた発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントにおいては、復水器の構造材および各種配管材から生成される固形不純物（懸濁物）を除去するために、復水器から蒸気発生器に至る給水系において、給水加熱をする前にポリエチレン製中空糸膜型ろ過器が用いられている。給水加熱後には高温水中から固形不純物（懸濁物）を除去する場合、ステンレス製金属フィルタを備えたろ過器が一般に使用されている。
【０００３】
また、フィルタからの溶出物を低減したフッ素樹脂製フィルタを装着したろ過器（特許文献１参照）や、芳香族ポリエーテルケトンからなる中空糸膜フィルタを装着したろ過器（特許文献２および３参照）が提案されている。
【０００４】
さらに、給水系にチタン製フィルタやニッケル基合金製フィルタを備えたろ過器も開発されている（特許文献４および５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４６３４６号公報
【特許文献２】特開平７−１１０１０７号公報
【特許文献３】特開平８−１２２４８９号公報
【特許文献４】特開２００５−２１１８２９号公報
【特許文献５】特開２００５−２１４１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のポリエチレン製中空糸膜型ろ過器は、耐熱温度が１００℃以下であるため、給水加熱器以降に配置して使用することができない。発電プラントの給水系を流れる給水には、固形不純物（懸濁物）が給水加熱器以降でも発生する。
【０００７】
また、ステンレス製金属フィルタは化学的に不安定であり、フィルタ材である金属材料の溶出や腐食生成物の成長による酸化皮膜の形成によってフィルタ孔の閉塞の問題がある。
【０００８】
さらに、フッ素樹脂製フィルタと芳香族ポリエーテルケトン製フィルタは耐熱温度が２５０℃であるため、２５０℃を超える高温水には使用することができない。
【０００９】
さらにまた、チタン製フィルタおよびニッケル基合金製フィルタでは２００℃以下の温水で鉄イオンが多い環境ではろ過性能が低下し、低い問題があった。
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、１００℃を超える環境で被処理液中の懸濁物および鉄成分のろ過性能を改善し、良好なろ過性能が得られるろ過装置および発電プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するために、被処理液が流入する被処理液流入ラインと処理液を流出させる処理液流出ラインとをそれぞれ接続したろ過器内に、前記被処理液をろ過する一方、１００℃を超える環境で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、前記高温フィルタの前段に不織布状あるいは繊維シート状のニッケル金属繊維を設置したことを特徴とするろ過装置を提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、上述した課題を解決するために、発電プラントの復水器から蒸気発生器につながる給水系にろ過器を設け、前記ろ過器は、被処理液である高温水をろ過する一方、高温水中で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、この高温フィルタの上流側にニッケル金属繊維を設けたことを特徴とする発電プラントを提供するものである。
【００１３】
さらに、本発明は、上述した課題を解決するために、発電プラントのヒータドレン系にろ過器を設け、前記ろ過器は、被処理水である高温水をろ過する一方、高温水中で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、この高温フィルタの上流側にニッケル金属繊維を設けたことを特徴とする発電プラントを提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、高温フィルタの前段にニッケル金属繊維を使用したろ過器を設置することにより、１００℃を超える環境での懸濁物や鉄成分の除去性能を改善し、良好なろ過性能を維持して、処理液の水質を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るろ過装置の実施形態を説明する系統図。
【図２】ろ過装置に用いられる高温ろ過器の内部構造を示す図。
【図３】給水系にろ過器を設置した発電プラントの実施形態を示す系統図。
【図４】ニッケル金属繊維を用いるろ過器における高温フィルタの鉄成分に対する除染係数を示した図。
【図５】ヒータドレン系にろ過器を設置した発電プラントの第２実施形態を示す系統図。
【図６】ろ過装置の他の実施形態を示す系統図。
【図７】発電プラントの第３実施形態を示す系統図。
【図８】発電プラントの第４実施形態を示す系統図。
【図９】ろ過装置の別の実施形態を示す系統図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係るろ過装置の実施形態を示す系統図である。このろ過装置１０は、発電プラント、例えば沸騰水型原子力発電プラント、加圧水型発電プラント、火力発電プラントの復水器から蒸気発生器に接続される給水ライン（給水系）に設けられる。ろ過装置１０は、被処理水を流入させる被処理液流入ライン１１と処理水を流出させる処理液流出ライン１２とを備えたろ過器１３を有し、ろ過器１３のタンク（容器）１４内に高温水中で耐久性および耐熱性を有する高温フィルタ１５と高温フィルタ１５の前段側に純ニッケル性のニッケル金属繊維１６が設けられる。
【００１８】
高温フィルタ１５は、１００℃を超える環境で用いられ、１００℃を超え２５０℃以上の被処理液に対しても耐熱性と耐久性を有するフィルタである。高温フィルタ１５は、中空糸膜型フィルタやプリーツ（襞）型フィルタの高温フィルタ材で構成される。高温フィルタ１５は、耐熱性や耐久性を有するポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）製中空糸膜型フィルタ、フッ素樹脂製中空糸膜フィルタ、チタン焼結材で作製されたチタン製フィルタ、ニッケル基合金製繊維焼結シートで作製されたニッケル基合金製フィルタが好ましく、フィルタ孔径は４０μｍ以下の細孔が多数設けられる。
【００１９】
また、高温フィルタ１５の前段側に設けられたニッケル金属繊維１６は、繊維シート状、メッシュ状で不織布または不織布状に作製される。ニッケル金属繊維は表面積をできるだけ大きくした方がよい。ニッケル金属繊維１６としては、１〜１００μｍの孔径が望ましい。
【００２０】
図２は、ろ過装置１０に用いられる高温ろ過器１３の内部構造を示すものである。
【００２１】
このろ過装置１０は、高温ろ過器１３のタンク（容器）１４内に被処理液流入ライン１１を通る高温被処理水（１００℃を超える高温水）が案内され、この被処理水は高温フィルタ１５前段設置の（純ニッケル製の）ニッケル金属繊維１６を通過して高温フィルタ１５でろ過される。ニッケル金属繊維１６から溶解するニッケルは鉄イオンと反応して固形懸濁物のニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）（ニッケル化合物）となり、高温フィルタ１５でろ過され、被処理水中に含まれる鉄分などの懸濁物は高温フィルタ１５で捕集される。ろ過された処理水はろ過器１３のタンク（容器）１４上部の処理液室１８を通り、蒸気発生器に案内される。
【００２２】
高温フィルタ１５はタンク１４内を被処理液室１７と処理液室１８に区画する封止部２０に保持される。封止部２０はフィルタ支持板を構成し、被処理液（水）と処理液（水）とを区画する隔壁として機能する。封止部２０の材質は、高温水中で耐久性、耐熱性および安定性のある材質でチタンやステンレス、インコネル、ハステロイ等が好適に使用される。特に、鉄分を含まないチタンや鉄を微量にしか含まないハステロイが望ましい。
【００２３】
高温フィルタ１５は構造材を兼ねる中空糸膜型フィルタの高温フィルタ材１５ａにニッケル金属繊維１５ｂを巻装して覆い内筒状等の筒状のフィルタモジュールを構成した例を示す。また、高温フィルタ１５は、高温フィルタ材１５ａにニッケル金属繊維１５ｂを巻き付ける代りに、高温フィルタ材１５ａを筒状のニッケル金属繊維１５ｂで覆い、多重筒構造あるいは多層構造のフィルタモジュールを構成してもよい。高温フィルタ材１５ａの直近に、ニッケル金属繊維１５ｂを設けることにより、フィルタ直近でニッケルイオン（ニッケル濃度）を高くして固形分のニッケル化合物を効率的に生成し易くして高温フィルタ材１５ａで捕捉効率を上げ、ろ過性能を向上させることができる。
【００２４】
図２に示された高温ろ過器１３では、タンク１４内にニッケル金属繊維１６と１５ｂを２段に設けた例を示したが、高温フィルタ１５の前段側に、ニッケル金属繊維１６あるいは１５ｂのどちらか一方を設けるものであってもよい。
【００２５】
次に、発電プラントにろ過器を設置した場合の実施形態を図３を参照して説明する。
【００２６】
図３に示す発電プラントは、例えば、沸騰水型原子力発電プラント、加圧水型原子力発電プラント、火力発電プラント、コンバインドサイクル発電プラントで構成される。
【００２７】
発電プラント２２は、蒸気発生器２３からの主蒸気系２４に高圧タービン２５、低圧タービン２６が順次設けられて仕事をする一方、低圧タービン２６で仕事をした蒸気は復水器２７に案内されて凝縮され復水となる。この復水は復水器２７から復水・給水系（以下、給水系という。）３０により復水脱塩設備３１に案内され、ここで脱塩処理される。脱塩処理後の給水は、続いて低圧給水加熱器（低圧ヒータ）３３、高圧給水加熱器（高圧ヒータ）３４に順次導かれ、段階的に給水加熱される。給水加熱器３３，３４で多段状に加熱された給水は蒸気発生器２３に還流される。
【００２８】
発電プラント２２の給水系３０に設けられた低圧給水加熱器３３、高圧給水加熱器３４および蒸気発生器２３の各前段（上流側）に給水ろ過器３５がそれぞれ設置される。給水ろ過器３５には、図２に示された高温ろ過器１３が用いられる。
【００２９】
給水ろ過器３５は、図２に示すように、タンク（容器）１４内に高温フィルタ１５とこのフィルタ前段にニッケル金属繊維１６が設けられる。給水系３０を通って給水ろ過器３５内に流入した給水（処理液）は、タンク１４の被処理液室１７に入り、ここで不織布あるいは不織布状（繊維シート状）のニッケル金属繊維１６を通り、高温フィルタ１５でフィルタ作用を受けて懸濁物（固形不純物）はろ過され、捕集される。被処理液はろ過された処理液となる。この処理液は、封止部２０を通って処理液室１８に案内され、続いて処理液室１８から蒸気発生器２３側に送られる。
【００３０】
なお、符号３８は、低圧タービン２６からのタービン抽気が低圧給水加熱器３３を通して給水系３０に案内される低圧ヒータドレン系であり、符号３９は高圧タービン２５からのタービン抽気が高圧給水加熱器３４を通して給水系３０に案内される高圧ヒータドレン系である。低圧ヒータドレン系３８と高圧ヒータドレン系３９からヒータドレン系４０が構成される。
【００３１】
図３に示す発電プラント２２では、給水系３０の低圧給水加熱器３３や高圧給水加熱器３４、蒸気発生器２３の各前段側（上流側）に給水ろ過器３５，３５，３５が設けられる。この給水ろ過器３５は、タンク１４内で高温フィルタ１５とこの高温フィルタ１５の前段にニッケル金属繊維１６が設けられる。ニッケル金属繊維１６は、図２に示すように、高温フィルタ１５のニッケル金属繊維１６と１５ｂとを多段（２段）に設けてもよい。タンク１４内にニッケル金属繊維１６（１５ｂ）を設けることにより、処理液（給水）の水質を良好に保つことができ、給水中の懸濁物（固形不純物）を効率よく低減させることができる。
【００３２】
発電プラント２２の給水系３０に給水ろ過器３５を設けた場合を例にとり、給水ろ過器３５の高温フィルタ１５前段にニッケル金属繊維１６を設置した場合と、ニッケル金属繊維を備えない場合において、除鉄性能の比較を図４に示す。図４は、給水温度１８０℃、圧力７ＭＰａ、線流速２４ｍ/ｈｒの条件下における固体状およびイオン状の鉄成分の除染係数（出口濃度／入口濃度）は、ニッケル金属繊維１６を備えた場合が、備えない場合に較べ、固形分で１．４倍、イオン分で１．６倍の性能があることがわかった。これらより、被処理液中の懸濁物およびイオン状の鉄成分のろ過性能を高温水中で改善できることを知見できた。
【００３３】
発電プラント給水系３０に、高温フィルタ１５の前段にニッケル金属繊維を使用した給水ろ過器３５を設置することにより、処理液の水質を良好に保つことができる。また、給水中の懸濁物を低減させることができ、さらに懸濁物に起因する配管内面でのエロージョンの低減、伝熱管表面への懸濁物付着による伝熱管阻害の低減、伝熱管洗浄の低減が可能になる。給水加熱器で発生する懸濁物を浄化することができるので、懸濁物に起因するエロージョンを低減することができる。
【００３４】
［第２実施形態］
図５は発電プラントの第２実施形態を示す系統図である。
【００３５】
第２実施形態に示された発電プラント２２Ａは、ヒータドレン系４０にヒータドレンろ過器４１，４１を備えるもので、発電プラント２２Ａの全体的構成は、ろ過器４１，４１の設置位置を除いて、図３に示す発電プラント２２の構成と異ならないので、同じ構成、作用には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００３６】
図５に示された発電プラント２２Ａは、ヒータドレン系４０に、例えば低圧タービン２６からの低圧ヒータドレン系３８と、高圧タービン２５からの高圧ヒータドレン系３９に、ヒータドレンろ過器４１，４１をそれぞれ設置する。ヒータドレンろ過器４１は、図２に示すように、高温フィルタ１５とこのフィルタ前段にニッケル金属繊維１６とを使用した高温ろ過器が用いられる。高温フィルタ１５は１００℃を超える環境、例えば２５０℃を超える環境でも耐熱性、耐久性を有するフィルタである。
【００３７】
ヒータドレンろ過器４１は、具体的には、高温水中で耐熱性と耐久性のある高温フィルタ１５と、このフィルタの前段にニッケル金属繊維１６とを用いた高温ろ過器１３である。このろ過器１３は、低圧給水加熱器３３の前段側給水系３０に接続される低圧ヒータドレン系３８と、高圧ヒータ３４の前段側給水系３０に接続される高圧ヒータドレン系３９にそれぞれ設置される。
【００３８】
図５に示す構成により、低圧ヒータドレン系３８や高圧ヒータドレン系３９を構成するヒータドレン系４０で発生する懸濁物をヒータドレンろ過器４１，４１でそれぞれろ過し、捕捉することができるので、ヒータドレン系４０の懸濁物濃度を低下させることができる。
【００３９】
第２実施形態の発電プラント２２Ａでは、高温フィルタ１５とそのフィルタ前段にニッケル金属繊維とを使用したヒータドレンろ過器４１をヒータドレン系４０に設置することにより、処理液の水質を良好に保つことができる。さらに、ヒータドレン系４０を流れるヒータドレンの懸濁物を低減させることができ、懸濁物に起因する配管内面でのエロージョンの低減、伝熱管表面への懸濁物付着による伝熱効率の低下、伝熱管洗浄回数の低減を図ることができる。
【００４０】
［第３実施形態］
図６は、ろ過装置の他の実施形態を示す系統図である。
【００４１】
このろ過装置１０Ａは、復水器２７から蒸気発生器２３に接続される給水ライン（復水・給水ライン）３０に設置されたろ過器１３に逆洗設備４４および洗浄設備４５のうち、少なくとも一方の設備を設けたものである。
【００４２】
ろ過装置１０Ａは、図１に示されたろ過装置１０の全体的構成と超音波発生装置４６を除いて異ならないので、同じ構成には同一符号を付して重複説明を省略する。超音波発生装置４６は、ろ過器１３のタンク１４底部あるいは底部近傍に設けられる。ろ過器１３は、高温フィルタ１５とこのフィルタ前段にニッケル金属繊維１６とを用いたものである。さらに、ろ過器１３には高温フィルタ１５の表面に付着した懸濁物を落とすために、水および空気または水蒸気、もしくは超音波の振動による逆洗を可能にする逆洗設備４４が設けられる。
【００４３】
逆洗設備４４は、処理液の流量および水質を良好に維持するために、タンク入口とタンク出口、あるいは高温フィルタ１５の上流側（前段）と下流側（後段）が一定差圧に達した時点で逆洗操作が行なわれ、逆洗設備４４の作動による逆洗時には、ろ過器１３への通水が停止され、タンク１４内の処理液室１８に逆洗流体（水および空気、または水蒸気）を作用させて加圧し、逆洗することによりフィルタ表面に付着した懸濁物が取り除かれる。
【００４４】
逆洗時には、被処理液流入ライン１１からタンク１４内への通水が停止され、逆洗設備４４から水または空気を逆洗ライン４８を通してタンク１４内の処理液室１８に流入させて加圧し、高温フィルタ１５を通してドレンラインとしての逆洗液排出ライン４９から排出される。この逆洗操作により、高温フィルタ１５のフィルタ表面に付着したり、目詰まりした懸濁液は取り除かれる。逆洗液排出ライン４９ａは、タンク１４の側壁に設けてもよい。
【００４５】
また、ろ過装置１０Ａには、洗浄設備４５が設けられる。この洗浄設備４５は、バブリングガス供給設備５０を備え、バブリングガス供給設備５０からのバブリングガスはバブリングガス供給ライン５１を通してタンク（容器）１４内の被処理液室１７、好ましくはニッケル金属繊維１６の下方に供給され、ニッケル金属繊維１６および高温フィルタ１５を通り、処理液室１８からバブリングガス排出ライン５２を通って排出される。バブリングガスの排出により、高温フィルタ１５のフィルタ表面に付着した懸濁液が取り除かれる。
【００４６】
さらに、洗浄設備４５は、タンク１４内底部に超音波発生装置４６を併設して備えてもよい。超音波発生装置４６は作動により発生する超音波の振動により高温フィルタ１５のフィルタ表面に付着した懸濁物が取り除かれる。高温フィルタ１５のフィルタ表面から取り除かれ、タンク１４下部に沈降した懸濁物はドレンライン４９によりタンク外に排出される。
【００４７】
図７は、発電プラントの第３実施形態を示す系統図である。
【００４８】
第３実施形態に示された発電プラント２２Ｂは、給水ろ過器逆洗設備５５を設置したものであり、この逆洗設備５５を除いて、図３に示す発電プラント２２と構成を同じくするので、同じ構成には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００４９】
図７に示す発電プラント２２Ｂは、復水器２７から低圧給水加熱器３３、高圧給水加熱器３４を通して蒸気発生器２３へと流れる給水系３０に、給水ろ過器３５，３５，３５を設置する。給水ろ過器３５は、低圧給水加熱器３３、高圧給水加熱器３４および蒸気発生器２３の各前段側に設けられ、各給水ろ過器３５に備えられた高温フィルタ１５を逆洗する逆洗設備５５が設置される。この逆洗設備５５により高温フィルタのフィルタ表面に緩やかに捕捉された懸濁物を取り除くことができる。
【００５０】
各給水ろ過器３５には、逆洗設備５５とともに、あるいは、逆洗設備５５とは別に洗浄設備を図６に示すように設けてもよい。
【００５１】
第３実施形態に示された発電プラント２２Ｂにおいては、給水系３０を流れる給水（被処理液）は、各給水ろ過器３５，３５，３５でろ過され、被処理液に含まれる懸濁物は高温フィルタ１５のフィルタ表面に付着して捕捉される。懸濁物を処理しないままろ過作用を続けると、タンク１４内部での圧力損失が大きくなる。このため給水加熱器ろ過器３５は、タンク入口とタンク出口の差圧が大きくなり、被処理液の流れを阻害する。
【００５２】
また、給水ろ過器３５で差圧が大きくなると、懸濁物の一部が押し流され、タンク出口の水質を悪化させる要因となる。
【００５３】
給水ろ過器３５に、逆洗設備５５および洗浄設備のうち、少なくとも一方の設備を設けることにより、高温フィルタ１５を洗浄し、フィルタ表面から懸濁物を取り除くことができる。給水ろ過器３５に逆洗あるいは洗浄、または、逆洗と洗浄の双方の設備を設けることにより、高温フィルタ１５を効率的に洗浄することができ、また、高温フィルタ１５を交換することなく、繰り返し再使用でき、処理液の水質を良好に保つことができる。
【００５４】
［第４実施形態］
図８は、発電プラントの第４実施形態を示す系統図である。
【００５５】
第４実施形態に示された発電プラント２２Ｃは、ヒータドレンろ過器逆洗設備５７を設置したものであり、この逆洗設備５７を除いて図５に示す発電プラント２２Ａと構成を同じくするので、同じ構成、作用には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５６】
図８に示す発電プラント２２Ｃは、低圧タービン２６からのタービン抽気を案内する低圧ヒータドレン系３８と、高圧タービン２５からのタービン抽気を案内する高圧ヒータドレン系３９に、ヒータドレンろ過器４１，４１をそれぞれ設置する。ヒータドレンろ過器４１は、図２に示すように、高温フィルタ１５とそのフィルタの前段にニッケル金属繊維１６を用いた高温ろ過器である。
【００５７】
ヒータドレン系４０に設置されたヒータドレンろ過器４１には、逆洗設備および洗浄設備のうち、少なくとも一方の設備を備えたヒータドレンろ過器逆洗設備５７が設けられる。このヒータドレンろ過器４１，４１にヒータドレンろ過器逆洗設備５７を設置することにより、ろ過器４１のろ過性能を長期間良好に維持することができる。
【００５８】
第４実施形態に示された発電プラント２２Ｃでは、低圧タービン２６からタービン抽気を低圧給水加熱器３３を通して給水系３０に導く低圧ヒータドレン系３８にヒータドレンろ過器４１を設置する一方、高圧タービン２５からのタービン抽気を高圧給水加熱器３４を通して給水系３０に導く高圧ヒータドレン系３９にもヒータドレンろ過器４１を設置する。
【００５９】
そして、ヒータドレン系４０に設置された各ヒータドレンろ過器４１，４１にヒータドレンろ過逆洗設備５７を設置し、この逆洗設備５７により高温フィルタのフィルタ表面に付着した懸濁物の汚れを落とすことができる。また、高温フィルタのフィルタ表面にルーズに付着した懸濁物は、水および空気による逆洗操作や洗浄操作により取り除くことができる。
【００６０】
第４実施形態の発電プラント２２Ｃにおいては、ヒータドレンろ過器４１に、逆洗設備および洗浄設備の少なくとも一方の設備を備えたヒータドレンろ過器逆洗設備５７により、ろ過器４１に備えられるろ材（高温フィルタ）を洗浄することができ、ろ材を交換することなく、再使用でき、ろ過性能を長期間維持することができる。したがって、ヒートドレンろ過器４１で処理される処理液の水質を良好に保つことができる。
【００６１】
［第５実施形態］
図９は、ろ過装置の別の実施形態を示す系統図である。
【００６２】
この実施形態に示されたろ過装置１０Ｂは、発電プラントの給水系３０およびヒータドレン系４０の少なくとも一方に設けられる。ろ過装置１０Ｂは、ろ過器のタンク１４内で高温フィルタ１５とこのフィルタ前段にニッケル金属繊維１６が設置され、ろ過器の後段に粉末状酸化チタンを用いたものである。図９に示す高温ろ過器１３では、ろ過器後段側に酸化チタン充填容器６０、また、ろ過器タンク１４内に酸化チタン層６１を設けた例を示すが、酸化チタン充填容器６０および酸化チタン層６１はこれらのいずれか一方または両方を設けてもよい。酸化チタンの形状は、粒子系が１００μｍ以下のチタン粉末を用いることが好ましい。ろ過装置１０Ｂは高温フィルタ１５後段側に粉末状酸化チタンを用いることにより、ニッケルイオン成分を低下させることができた。
【００６３】
図９に示すろ過装置１０Ｂでは、高温ろ過器１３のタンク１４内において、高温フィルタ１５の前段にニッケル金属繊維１６を設置することにより、ニッケル金属繊維１６から溶解するニッケルは、鉄と反応してニッケルフェライト（ＮｉＦｅ２Ｏ４）となり、高温フィルタ１５の表面またはろ過器１３内に捕捉される。
【００６４】
（反応式１）
２Ｆｅ（ＯＨ）２＋ＮｉＯ＝Ｈ２＋Ｈ２Ｏ＋ＮｉＦｅＯ４
ΔＧ−４０ｋｊ／ｍｏｌ ａｔ２００℃ ……（式１）
また、余剰のニッケルは給水に残されるので、酸化チタンと反応してチタン酸ニッケル（ＮｉＴｉＯ３）として捕捉される。
（反応式２）
ＮｉＯ＋ＴｉＯ２＝ＮｉＴｉＯ３
ΔＧ−１７．４ｋｊ／ｍｏｌ ａｔ２００℃ ……（式２）
ここにおいて、実験では、ニッケル金属繊維１６と高温フィルタ１５の面積比が、Ｎｉ：１に対し、高温フィルタ：７の割合で実験を行なった。
【００６５】
図９に示されるろ過装置１０Ｂにおいては、高温フィルタ１５を通過して余剰のニッケル分は、給水に残され、酸化チタン層６１や酸化チタン充填容器６０を通る際、酸化チタン（ＴｉＯ２）と反応してチタン酸ニッケル（ＮｉＴｉＯ３）として捕捉される。このため、被処理液である給水中に含まれる鉄成分は、ニッケル成分の濃度を高くすることなく、ろ過される。
【００６６】
図９に示されたろ過装置によれば、被処理液中の鉄成分のろ過性能をニッケル成分の濃度を高くすることなく改善することができ、高温水中のイオン鉄を除去することができるので、高温ろ過器１３に酸化チタン層６１を設けたり、あるいは高温ろ過器３１の後段に酸化チタン充填容器６０を設置することにより、発電プラントの給水中または炉水およびヒータドレンの懸濁物やイオン成分を低減することができる。
【００６７】
このため、懸濁物やイオン成分に起因する配管内面でのエロージョンを低減することができ、低圧ヒータや高圧ヒータ等の伝熱管表面への懸濁物付着による伝熱阻害の低減や伝熱管洗浄の低減が可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１，１０Ａ，１０Ｂ…ろ過装置、１１…被処理液流入ライン、１２…処理液流出ライン、１３…ろ過器（高温ろ過器）、１４…タンク（容器）、１５…高温フィルタ、１５ａ…高温フィルタ材、１５ｂ…ニッケル金属繊維、１６…ニッケル金属繊維、１７…被処理液室、１８…処理液室、２０…封止部、２２，２２Ａ…発電プラント、２３…蒸気発生器、２５…高圧タービン、２６…低圧タービン、２７…復水器、３０…給水系（復水・給水系）、３１…復水脱塩設備、３３…低圧給水加熱器（低圧ヒータ）、３４…高圧給水加熱器（高圧ヒータ）、３５…給水ろ過器、３８…低圧ヒータドレン系、３９…高圧ヒータドレン系、４０…ヒータドレン系、４１…ヒータドレンろ過器、４４…逆洗設備、４５…洗浄設備、４６…超音波発生装置、４８…逆洗ライン、４９…逆洗液排出ライン（ドレンライン）、５０…バブリングガス供給設備、５１…バブリングガス供給ライン、５２…バブリングガス排出ライン、５５…給水ろ過器逆洗設備、５７…ヒータドレンろ過器逆洗設備、６０…酸化チタン充填容器、６１…酸化チタン層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液が流入する被処理液流入ラインと処理液を流出させる処理液流出ラインとをそれぞれ接続したろ過器内に、前記被処理液をろ過する一方、１００℃を超える環境で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、
前記高温フィルタの前段に不織布状あるいは繊維シート状のニッケル金属繊維を設置したことを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記ろ過器は、被処理液中でニッケル金属繊維からの溶出ニッケルと前記被処理液中に存在する鉄イオンとを反応させて生成される固形物を前記高温フィルタで捕集する請求項１に記載のろ過装置。
【請求項３】
前記高温フィルタは、中空糸膜型フィルタのフィルタ材を筒状のニッケル金属繊維で覆いフィルタモジュールを構成した請求項１または２に記載のろ過装置。
【請求項４】
前記ろ過器に逆洗設備および洗浄設備のうち少なくとも一方の設備を設けた請求項１に記載のろ過装置。
【請求項５】
前記ろ過器は、前記高温フィルタの上流側にニッケル金属繊維を設置し、前記高温フィルタの下流側に酸化チタンを設置した請求項１に記載のろ過装置。
【請求項６】
発電プラントの復水器から蒸気発生器につながる給水系にろ過器を設け、
前記ろ過器は、被処理液である高温水をろ過する一方、高温水中で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、この高温フィルタの上流側にニッケル金属繊維を設けたことを特徴とする発電プラント。
【請求項７】
発電プラントのヒータドレン系にろ過器を設け、
前記ろ過器は、被処理水である高温水をろ過する一方、高温水中で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、この高温フィルタの上流側にニッケル金属繊維を設けたことを特徴とする発電プラント。
【請求項８】
前記ろ過器に逆洗設備および洗浄設備のうち少なくとも一方の設備を設けた請求項６または７に記載の発電プラント。
【請求項１】
被処理液が流入する被処理液流入ラインと処理液を流出させる処理液流出ラインとをそれぞれ接続したろ過器内に、前記被処理液をろ過する一方、１００℃を超える環境で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、
前記高温フィルタの前段に不織布状あるいは繊維シート状のニッケル金属繊維を設置したことを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記ろ過器は、被処理液中でニッケル金属繊維からの溶出ニッケルと前記被処理液中に存在する鉄イオンとを反応させて生成される固形物を前記高温フィルタで捕集する請求項１に記載のろ過装置。
【請求項３】
前記高温フィルタは、中空糸膜型フィルタのフィルタ材を筒状のニッケル金属繊維で覆いフィルタモジュールを構成した請求項１または２に記載のろ過装置。
【請求項４】
前記ろ過器に逆洗設備および洗浄設備のうち少なくとも一方の設備を設けた請求項１に記載のろ過装置。
【請求項５】
前記ろ過器は、前記高温フィルタの上流側にニッケル金属繊維を設置し、前記高温フィルタの下流側に酸化チタンを設置した請求項１に記載のろ過装置。
【請求項６】
発電プラントの復水器から蒸気発生器につながる給水系にろ過器を設け、
前記ろ過器は、被処理液である高温水をろ過する一方、高温水中で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、この高温フィルタの上流側にニッケル金属繊維を設けたことを特徴とする発電プラント。
【請求項７】
発電プラントのヒータドレン系にろ過器を設け、
前記ろ過器は、被処理水である高温水をろ過する一方、高温水中で耐熱性および耐久性を有する高温フィルタを設け、この高温フィルタの上流側にニッケル金属繊維を設けたことを特徴とする発電プラント。
【請求項８】
前記ろ過器に逆洗設備および洗浄設備のうち少なくとも一方の設備を設けた請求項６または７に記載の発電プラント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２２８６７６（Ｐ２０１２−２２８６７６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９８３２（Ｐ２０１１−９９８３２）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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