JP2006084103A - 海洋生物の付着及び成長を抑制する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】冷却対象設備を海水により冷却するにあたり、海水温度の変化に応じて塩素注入量を調節し、海へ放出される海水中の塩素濃度を低く抑えつつ、効果的に海洋生物の付着及び成長を抑制することができる方法及びシステムを提供すること。
【解決手段】冷却水流路に塩素系薬剤を注入するための薬剤注入部３２と、冷却水の温度を検出する温度検出部４５と、検出した冷却水の温度に応じて冷却水流路に注入する塩素系薬剤の量を決定する薬剤注入量決定部４３と、決定した量の塩素系薬剤を薬剤注入部３２により注入させる注入制御部４６と、を備え、海水の温度変化に応じて塩素注入量を変化させることにより、適切な塩素注入を行うことができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、海水を用いて復水器などの装置を冷却するための冷却水系統内において海洋生物の付着及び成長を抑制するための方法、及びシステムに関する。

冷却水として海水を利用する火力発電所においては、海から海水を取り入れて復水器に供給する取水路や、復水器を通った海水を海へ放出するための放水路の内部に貝などの海洋生物が付着し易い。かかる海洋生物の付着量が多くなると、冷却水の流路が塞がれて冷却性能が低下するなどの不具合を招くおそれがある。そこで、従来より、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されるように、次亜塩素酸ナトリウム溶液や二酸化塩素等の塩素系薬剤を冷却水の流路に注入することにより、流路において海洋生物の付着及び成長を抑制することが行われている。
特開７−２６５８６７号公報 特開１１−３７６６６号公報

上述のように、火力発電所において冷却水として利用された後の海水は海へ放出されるが、環境保全のために、海への放出水に含まれる塩素濃度（残留塩素濃度）は一定の許容値（海に放出することが可能な、海水中に含まれる塩素濃度の協定値）以下であることが要求される。従って、海洋生物を除去するための塩素系薬剤の注入濃度も、上記の要求を満足できるように制限しなければならない。さらに、効率よく海洋生物を除去するためには、一定の塩素濃度を保つことが必要とされる。一方、気温の変化などによって海水の温度が上昇すると、塩素の分解量が増加して残留塩素濃度が小さくなるため、単に一定量の薬剤を注入したのでは、期待通りの除去効果を得ることができない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、冷却対象設備を海水により冷却するにあたり、海水温度の変化に応じて塩素注入量を調節し、海へ放出される海水中の塩素濃度を低く抑えつつ、効果的に海洋生物の付着及び成長を抑制することができる方法及びシステムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、冷却水として海から海水を取り入れて冷却対象設備に供給し、この冷却対象設備を通った後の海水を海へ放出するための冷却水流路内において海洋生物の付着、及び成長を抑制する方法であって、前記冷却水流路に塩素系薬剤を注入するための薬剤注入部を設け、前記冷却水の温度に応じて前記塩素系薬剤の注入量を決定して、前記決定した量の前記塩素系薬剤を冷却水流路に注入することを特徴とする。

本発明によれば、塩素系薬剤の注入濃度が海水の温度変化に応じて調節される。このため、海水温度が変化しても常に一定値以上の塩素濃度を保つことができ、海へ放出される海水中の塩素濃度を低く抑えつつ、海洋生物の付着及び成長を効果的に抑制できる。

また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の方法において、前記塩素系薬剤として次亜塩素酸ナトリウムを注入することを特徴とする。

また、請求項３に記載された発明は、冷却水として海から海水を取り入れて冷却対象設備に供給し、この冷却対象設備を通った後の海水を海へ放出するための冷却水流路内において海洋生物の付着及び成長を抑制するシステムであって、前記冷却水流路に塩素系薬剤を注入するための薬剤注入部と、前記冷却水の温度を検出する温度検出部と、前記検出した冷却水の温度に応じて前記冷却水流路に注入する塩素系薬剤の量を決定する薬剤注入量決定部と、前記決定した量の塩素系薬剤を前記薬剤注入部により注入させる注入制御部と、を備えることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のシステムにおいて、前記薬剤注入量決定部は、種々の温度について薬剤濃度の時間変化を表すデータを記憶した記憶部を有し、前記冷却水流路から海中へ冷却水を放出する放出口付近の薬剤濃度が所定の許容値以下となるように、前記記憶部を参照して薬剤注入量を決定することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のシステムにおいて、前記薬剤注入量決定部は、前記冷却対象設備通過前後の冷却水の温度に基づいて薬剤注入量を決定することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のシステムにおいて、前記薬剤注入量決定部は、前記所定の許容値と前記冷却対象設備より下流側の冷却水流路の温度とに基づいて前記冷却対象設備における薬剤濃度を決定し、この薬剤濃度と前記冷却対象設備よりも上流側の冷却水流路の温度とに基づいて前記薬剤注入部における薬剤濃度を決定し、この薬剤濃度に基づいて薬剤注入量を決定することを特徴とする。

本発明によれば、冷却対象設備を海水により冷却するにあたり、海水温度の変化に応じて塩素注入量を調節し、海へ放出される海水中の塩素濃度を低く抑えつつ、効果的に海洋生物の付着及び成長を抑制する方法及びシステムを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係わる火力発電所１０の概略平面図である。同図に示すように、火力発電所１０は海２に臨む敷地に建設されている。火力発電所１０には、例えば、燃料貯蔵設備１２、ＬＮＧタンク１４、発電設備１６等の各種設備が設けられている。本実施形態では、発電設備１６に設けられた復水器１８を海水で冷却するものとしており、海２から海水を取り込んで復水器１８へ供給するための取水路２０と、復水器１８を通った海水を海２へ放出するための放水路２２とが設置されている。海水は取水路２０の先端の取水口２４から取り込まれ、取水路２０を流れて復水器１８を通過し、放水路２２を流れてその先端の放水口２６から海２へ放出される。なお、取水路２０及び放水路２２が本発明の「冷却水流路」に相当する。

上記のように、取水路２０及び放水路２２には海水が流れるため、流路内には貝等の海洋生物が付着・成育しやすい。そして、流路内に多量の海洋生物が付着すると、流路が塞がれて十分な流量が得られなくなる等のために冷却性能が低下するおそれがある。特に、取水路２０については、低い水温の海水を取り込めるように、取水口２４が陸地からかなり離れた沖合に設けられるため、取水路２０は非常に長くなって、海洋生物の付着の影響を受けやすい。

そこで、本実施形態では、取水路２０の取水口２４近傍の地点で、取水路２０に、塩素系薬剤として次亜塩素酸ナトリウム溶液を注入することにより、取水路２０や放水路２２内壁面における貝などの海洋生物の付着や成長を抑制することとしている。ただし、次亜塩素酸ナトリウムに限らず、例えば、二酸化塩素などの他の塩素系薬剤を用いてもよい。

図２は、取水路２０及び放水路２２からなる冷却系統２８の模式図である。同図に示す如く、復水器１８と取水路２０との接続部には、海水ポンプ３０が設けられており、この海水ポンプ３０により海水が取水口２４から取水路２０へ吸入される。また、取水路２０の取水口２４の近傍には、薬剤注入部３２が設けられている。この薬剤注入部３２は、取水路２０の流れに沿って複数箇所に設けられてもよい。また、放水路２２の放水口２６の近傍には、海２へ放出される海水中の残留塩素濃度を検出する残留塩素濃度計３４が設けられている。残留塩素濃度計３４による検出信号は無線又は有線で陸地上に設けられた監視装置へ送られる。

図３は、薬剤注入部３２の詳細構成を示す。同図に示す如く、薬剤注入部３２は、海水温度を測定する温度検出部４５、最適な塩素注入濃度を算出するための薬剤注入量決定部４３、データを記憶する記憶部４７、海水を電気分解して注入管４０に次亜塩素酸ナトリウム溶液を供給する薬剤供給装置４２、塩素注入濃度を制御する注入制御部４６、注入管４０に設けられたバルブ４４、から構成されている。このバルブ４４の開閉は、注入制御部４６により制御される構成としてもよい。また、注入制御部４６は、薬剤注入量決定部４３が決定した薬剤注入濃度を参照して、薬剤供給装置４２の電流値を制御することにより塩素注入濃度を制御している。

図３に示す例では、注入管４０の先端が海水の下流側へ向けて屈曲され、その先端に注入口４１が設けられている。なお、図４に示すように、注入管４０の先端部の断面が注入口４１へむけて次第に拡がるように構成してもよい。また、図５に示すように、注入管４０を屈曲させずに、その下流側側面に設けた穴を注入口４１としてもよい。このように、注入口４１として様々な構成が考えられる。

なお、注入管４０は、取水路２０の断面の両側面及び上面に沿って配置されるものとする。このように、取水路２０の底面に注水管４０を配置しないのは、取水路２０の底部には汚泥が堆積するので、これを避けた位置で次亜塩素酸ナトリウム溶液を注入するためである。また、注入管４０は複数本設けてもよく、薬剤供給装置４２及び注入制御部４６は、薬剤注入部３２に共通に備えられる。また、薬剤注入部３２の個数は特に制限はなく、取水路２０の流れに沿って複数の薬剤注入部３２が設けられてもよい。

図６は、塩素注入濃度の異なる海水について時間経過に伴う残留塩素濃度の変化の一例を示した図である。また、図７は、温度の異なる海水について時間の経過に伴う残留塩素濃度の変化の一例を示す図である。これらの図面に示すように、海水中の残留塩素濃度は、時間の経過と共に塩素が分解することで次第に低下する。

記憶部４７は、各温度及び塩素の各初期濃度について、図６及び図７に示すような残留塩素濃度の時間変化曲線を表すデータを記憶している。そして、薬剤濃度決定部４３は、これらのデータと取水路２０及び、復水路１８を流れる海水温度とを参照して、以下に説明するように、放水口２６付近において協定値以下となるような塩素注入濃度を決定する。上述のように、塩素が注入された海水中の残留塩素濃度は、海水温度に応じた時間変化を示す。そして海水に塩素系薬剤が注入された後、放水口２６から海中へ放出されるまでの時間は定まっている。したがって、取水路２０及び放水路２２の海水温度が分かれば、記憶部４７に記憶されたデータを参照して、放水口２６での残留塩素濃度を協定値以下とするような塩素系薬剤の注入量を決定することができる。

図８は、取水口２４から放水口２６までの海水温度の変化の様子を簡略化して示した図である。同図に示すように、海水温度は復水器１８との熱交換によって温度が上昇するため、取水路２０の海水温度をＴ_０（℃）、温度上昇幅をα（℃）とすると、放水路２２の海水温度は（Ｔ_０＋α）（℃）と表される。この温度上昇幅α（℃）は、例えば、α＝＋７（℃）である。放水路２２の海水温度は、このように取水口２４付近の温度から求めることができるが、直接測定してもよい。

このようにして求められた取水路２０及び放水路２２の海水温度から、放水口２６での残留塩素濃度を協定値以下とするような、薬剤注入部による塩素系薬剤の注入量を決定する。

図９は塩素注入濃度の決定手順を説明するための図である。同図に示すように、海水温度が復水器１８の前後で上昇するため、残留塩素濃度の減少速度は、復水器１８を境に大きくなっている。このような場合、復水器１８前後の海水の温度変化を考慮して塩素系薬剤の注入量を決定する必要がある。

塩素系薬剤の注入量は、例えば、協定値以下となるように定めた放水口２６付近の塩素濃度から復水器１８付近の塩素濃度を求め、さらに、復水器１８付近でこの塩素濃度となるような塩素注入濃度を求めることにより決定する。より具体的には、復水器１８付近の塩素濃度は、放水口２６付近の海水温度（Ｔ_０＋α）と、塩素系薬剤が注入された海水が復水器１８から放水口２６へ到達するのに要する時間（ｔ_０）とが分かっているため、記憶部４７を参照して、海水が復水器１８を通過してから時間ｔ_０経過したときに、残留塩素濃度が協定値以下となるような海水温度（Ｔ_０＋α）についての曲線を見出し、その曲線の初期濃度を復水器１８における塩素濃度として決定する。塩素注入濃度についても同様に、取水口２４付近の海水温度（Ｔ_０）と、塩素系薬剤が注入された海水が復水器１８から取水口２４へ到達するのに要する時間（ｔ_１）とが分かっているので、塩素注入から時間ｔ_１経過したときに、復水器１８付近の残留塩素濃度が、先に求めた復水器１８付近の塩素濃度と等しくなるような海水温度Ｔ_０についての曲線を見出し、その曲線の初期濃度を薬剤注入部３２における塩素注入濃度として決定する。そして、この塩素注入濃度に基づいて、薬剤注入部３２からの塩素系薬剤の注入量を決定する。

また、本実施形態では、復水器１８を境に温度条件の異なる残留塩素濃度の時間変化のデータを用いて塩素系薬剤の注入量を決定しているが、あらかじめ復水器１８における温度変化を考慮したデータを記憶部４７に記憶しておき、このデータを用いて薬剤注入量を決定してもよい。

また、上記実施形態では、火力発電所の復水器を冷却対象設備として冷却するものとしたが、本発明は復水器に限らず、海水を用いて各種設備を冷却する場合に広く適用が可能である。

本発明の一実施形態に係わる火力発電所の概略平面図である。 取水路、放水路からなる冷却水系統を模式的に示す図である。 薬剤注入部の詳細構成を示す図である。 注入管の注入口の構成例を示す図である。 注入管の注入口の別の構成例を示す図である。 各注入濃度における次亜塩素酸ナトリウム溶液の残留塩素濃度の時間関係に伴う変化の様子を示した図の一例である。 各海水温度における次亜塩素酸ナトリウム溶液の残留塩素濃度の時間関係に伴う変化の様子を示した図の一例である。 取水口から放水口までの海水温度の変化の様子を簡略化して示した図である。 取水口から放水口までの残留塩素濃度と分解時間との関係を簡略化して示す図である。

符号の説明

２ 海
１０ 火力発電所 １２ 燃料貯蔵設備
１４ ＬＮＧタンク １６ 発電設備
１８ 復水器 ２０ 取水路
２２ 放水路 ２４ 取水口
２６ 放水口 ２８ 冷却水系統
３０ 海水ポンプ ３２ 薬剤注入部
３４ 残留塩素濃度計 ４０ 注入管
４１ 注入口 ４２ 薬剤供給装置
４３ 薬剤注入量決定部 ４４ バルブ
４５ 温度検出部 ４６ 注入制御部
４７ 記憶部

Claims (6)

1. 冷却水として海から海水を取り入れて冷却対象設備に供給し、この冷却対象設備を通った後の海水を海へ放出するための冷却水流路内において海洋生物の付着及び成長を抑制する方法であって、
   前記冷却水流路に塩素系薬剤を注入するための薬剤注入部を設け、前記冷却水の温度に応じて前記塩素系薬剤の注入量を決定して、前記決定した量の前記塩素系薬剤を前記冷却水流路に注入することを特徴とする方法。
2. 前記塩素系薬剤として次亜塩素酸ナトリウムを注入することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 冷却水として海から海水を取り入れて冷却対象設備に供給し、この冷却対象設備を通った後の海水を海へ放出するための冷却水流路内において海洋生物の付着及び成長を抑制するシステムであって、
   前記冷却水流路に塩素系薬剤を注入するための薬剤注入部と、
   前記冷却水の温度を検出する温度検出部と、
   前記検出した冷却水の温度に応じて前記冷却水流路に注入する塩素系薬剤の量を決定する薬剤注入量決定部と、
   前記決定した量の塩素系薬剤を前記薬剤注入部により注入させる注入制御部と、を備えることを特徴とするシステム。
4. 請求項３に記載のシステムにおいて、
   前記薬剤注入量決定部は、種々の温度について薬剤濃度の時間変化を表すデータを記憶した記憶部を有し、前記冷却水流路から海中へ冷却水を放出する放出口付近の薬剤濃度が所定の許容値以下となるように、前記記憶部を参照して薬剤注入量を決定することを特徴とするシステム。
5. 請求項４に記載のシステムにおいて、
   前記薬剤注入量決定部は、前記冷却対象設備通過前後の冷却水の温度に基づいて薬剤注入量を決定することを特徴とするシステム。
6. 請求項５に記載のシステムにおいて、
   前記薬剤注入量決定部は、前記所定の許容値と前記冷却対象設備より下流側の冷却水流路の温度とに基づいて前記冷却対象設備における薬剤濃度を決定し、この薬剤濃度と前記冷却対象設備よりも上流側の冷却水流路の温度とに基づいて前記薬剤注入部における薬剤濃度を決定し、この薬剤濃度に基づいて薬剤注入量を決定することを特徴とするシステム。
   
   

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