成果報告書詳細
管理番号20130000000803
タイトル*平成24年度中間年報 最先端PG(Mega-ton Water System)100万m3/日規模大型プラント構成最適化 インテリジェントメガトンモジュールシステム(H22-H25)
公開日2014/1/10
報告書年度2012 - 2012
委託先名株式会社日立プラントテクノロジー
プロジェクト番号P09025
部署名環境部
和文要約(1)インテリジェントメガトンモジュールシステム
・大規模ROプラント概念設計、モジュール組み立て短納期工法の開発
造水量100万m3/日規模のメガトンROプラント建設における短工期工法として原子力プラント建設で実施されたモジュール工法の適用を検討し、高圧ポンプからROユニットまでを範囲としたモジュール標準形状を決定した。また、これらモジュールパターンへの選定フローを作成した。モジュールはベッセル、架構、配管、配管サポート、弁、歩廊、階段の組み合わせから(1) ベッセルとベッセルを設置する架構、配管を一体化したROモジュール、(2) 配管と配管サポート架構を一体化した配管モジュール、(3) 配管と弁を一体化した配管・弁モジュール、(4) 配管と弁と配管サポート架構を一体化した配管・弁・架構モジュール、(5)歩廊と階段を一体化した架台モジュール、(6)機器に配管を一体化した機器モジュールの6パターンに分類した。各モジュールについて具体的な仕様を検討し、設置及び輸送に問題ないことを確認した。
・膜交換ツール開発
16インチの大型RO膜エレメントの交換作業を容易にするため膜エレメントを移送する装置とベッセル内へ装填する装置の2機を開発し、実機適用に向けてブラッシュアップを図った。またRO膜エレメント交換作業の一部であるベッセル端板取外し・取付けを行うための冶具を製作した。更に、上記装填装置を用いてRO膜エレメントを取り出すための冶具を製作した。
これら装置・冶具を北谷実証試験装置の16インチRO膜エレメント交換作業に適用し、性能を確認した。
・施工管理システム
 大規模ROプラントの建設施工時における現場状況把握を容易にすることを目的に、現地画像と3D-CADに時間軸(工程情報)を付加した施工進捗可視化システムを検討した。本検討では施工進捗の可視化としてAR(Augmented Reality)技術を採用した。まず、現場画像に対して画像処理によりカメラの位置・姿勢を推定し、3D-CADや工程情報を画像上の適正位置に重畳表示させることで、ROプラント配管施工の進捗を可視化できることを確認した。
(2) 多目的RO実証実験
・北谷実証実験装置
 各サブテーマの研究成果の実証に用いる多目的RO実証実験設備において、新型ERD、高耐久性樹脂配管の評価を開始した。新型ERDの評価においては、比較のために、まず標準プロセスであるPXを用いたシステムのRO運転条件(フラックス、回収率)とERD特性(エネルギー回収効率、ミキシング率)の関係を取得した。
・耐食性配管試験
原海水、UF前処理水、RO濃縮水の3種環境下での各種配管材料の腐食速度や孔食性評価等を取得した。また、電気防食を施すことにより隙間腐食や孔食を防げる見通しを得たことから、H25年度は引き続き防食条件の抽出と最も腐食性の高い中東海域の海水条件を再現し、耐食性評価を進める。
(3) 100万m3/日規模大型プラントの具体的設計、システム最適化
・全体システムのコスト・エネルギー試算及び設計
 メガトンプロジェクトにおける各要素技術を導入することによる100万m3/日規模大型ROプラントのCAPEX低減効果を試算した。その結果、10万m3/日規模ROプラントのCAPEX比に対し約70%に削減できる見通しを得た。25年度には更に詳細な検証を進める。
英文要約The modular construction process, which was adopted for the construction of a nuclear power plant, was studied for reducing the construction term of the RO desalination plant which capacity is 100,000 m3/day. A standard modular configuration for an RO unit including a high-pressure pump was determined. The modules were classified into the six patterns based on the combination of vessels, frames, piping, pipe supports, valves, corridors, and staircases. Specific specifications of each module were studied to make sure that no problems would arise in installation and transportation.
To facilitate replacement of a 16-inch RO membrane element, the device for transferring the RO element and the device for loading the RO element into a vessel were developed. In addition, a jig for extruding the RO element out of the vessel using the above loading device was created. These devices and jig were applied to the replacement of the 16-inch RO membrane element of the Chatan verification test facilities, and performances were confirmed.
To facilitate assessing the onsite construction status of a large-scale RO plant, adoption of a progress status visualizing system using onsite images and a technology with the temporal axis (process information) added to 3D-CAD was studied. To visualize the progress in construction, the augmented reality (AR) technology was adopted in this study. It was confirmed that the progress of RO plant piping work could be visualized by assuming the position and the orientation of cameras based on image processing of local images first, and then by displaying 3D-CAD and process data at appropriate positions on the images as augmented reality.
A new-type ERD and high-durability resin pipes were began assessments using the multi-purpose RO demonstration experimental facilities. For assessment of a new-type ERD, the relation between RO operation conditions (flux and recovery rate) and ERD characteristics (energy recovery efficiency and mixing rate) of the standard process using a PX system was checked periodically first.
Corrosion rate, pitting property, etc. were checked using the following three types of water: [1] raw seawater, [2] water pretreated using an UF membrane, and [3] RO concentrated water. Furthermore, since electric protection was found to prevent crevice corrosion and pitting, anti-corrosion conditions will be determined in 2013 also, and highly corrosive seawater conditions in the Middle East will be reproduced, to keep assessing anti-corrosion performance.
Capital expenditure (CAPEX) reduction effect of each elemental technology was calculated in the mega-ton water project. As a result, it was found that the CAPEX could be reduced at present to approximately 70% of a 100,000 m3/day RO plant. Verification will be implemented further in detail in 2013.
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