JP2006084105A - 海洋生物付着量推定方法、及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】海洋生物の付着量を推定する方法及びシステムを提供すること。
【解決手段】冷却水の温度と冷却水に含まれる塩素系薬剤の濃度から、冷却水流路内各所における海洋生物の付着しやすさを表す生物付着指数を求め、生物付着指数の分布に基づいて海洋生物の付着量を推定することにより、冷却水流路内に付着した海洋生物の量を推定することができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、火力発電所の復水器などの冷却対象設備に冷却水として海水を供給する冷却水流路内における海洋生物の付着状況を推定する方法、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

しかしながら、塩素系薬剤を冷却水の流路に注入しても、海洋生物の付着を完全に抑えることはできない。これは、放出される海水に含まれる塩素濃度を協定値（海に放出することができる塩素濃度の許容値）以下に抑える必要があるため、むやみに塩素注入量を大きくすることできないからである。従って、海洋生物の付着量を推定して付着した海洋生物を除去するタイミングを図る作業をする必要がある。

そこで、本発明は、冷却水として取り入れられた海水が流通し、流路への海洋生物の付着及び成長を抑えるための塩素系薬剤の注入部を備えた冷却水流路において海洋生物の付着量を推定する方法、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、冷却水として取り入れられた海水が流通し、流路への海洋生物の付着及び成長を抑えるための塩素系薬剤の注入部を備えた冷却水流路における海洋生物の付着量を推定する方法であって、前記冷却水の温度と前記冷却水に含まれる塩素系薬剤の濃度分布から、前記冷却水流路内の海洋生物の付着しやすさを表す生物付着指数の分布を求める生物付着指数決定ステップと、前記生物付着指数決定ステップで求めた生物付着指数の分布の履歴に基づいて海洋生物の付着量を推定する生物付着量推定ステップと、を備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載された発明は、冷却水として取り入れられた海水が流通し、流路への海洋生物の付着及び成長を抑えるための塩素系薬剤の注入部を備えた冷却水流路における海洋生物の付着量を推定する方法であって、前記冷却水の温度と前記冷却水に含まれる塩素系薬剤の濃度分布から、前記冷却水流路内の海洋生物の付着しやすさを表す生物付着指数の分布を求める生物付着指数決定ステップと、前記生物付着指数決定ステップで求めた生物付着指数の分布に基づいて単位期間あたりの流路内の海洋生物の付着量を求める単位期間内付着量推定ステップと、前記単位期間内付着量推定ステップにより求めた単位期間あたりの流路内の海洋生物の付着量の履歴に基づいて前記冷却水流路に付着した海洋生物の付着量を求める生物付着量推定ステップと、を備えることを特徴とする。

請求項１または２の発明によれば、海水の温度とその海水に含まれる塩素濃度を用いて、冷却水流路内に付着した生物の量を推定することができる。

また、請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれかに記載の海洋生物の付着量を推定する方法であって、生物付着指数の分布の履歴に基づいて、前記冷却水流路内における将来の海洋生物の付着量を予測する生物付着量予測ステップを備えることを特徴とする。

また、請求項４に記載された発明は、冷却水として取り入れられた海水が流通し、流路内の海洋生物の付着及び成長を抑えるための塩素系薬剤の注入部を備えた冷却水流路における海洋生物の付着量を推定するシステムであって、前記冷却水の温度を検出する温度検出部と、前記冷却水流路における塩素系薬剤の濃度分布を判定する塩素濃度判定部と、前記検出された温度と前記冷却水に含まれる塩素系薬剤の濃度分布から、前記冷却水流路内の生物の付着しやすさを表す生物付着指数の分布を求める生物付着指数決定部と、前記生物付着指数の分布の履歴に基づいて前記冷却水流路への海洋生物の付着量を推定する生物付着量推定部と、を備えることを特徴とする。

また、請求項５に記載された発明は、請求項４に記載の海洋生物の付着量を推定するシステムであって、前記塩素濃度判定部は、前記冷却水流路への塩素系薬剤の注入量に基づいて、前記冷却水流路内の塩素系薬剤の濃度分布を判定することを特徴とする。

また、請求項６に記載された発明は、請求項４または５のいずれかに記載の海洋生物の付着量を推定するシステムであって、前記推定された海洋生物の付着量の履歴に基づいて将来の海洋生物の付着量を予測する予測部を備えることを特徴とする。

また、請求項７に記載された発明は、請求項４から６のいずれかに記載の海洋生物の付着量を推定するシステムであって、前記海洋生物の付着量が所定値に達した場合に警告を発する警告部を備えることを特徴とする。

また、請求項８に記載された発明は、請求項４から７のいずれかに記載の海洋生物の付着量を推定するシステムであって、少なくとも海洋生物の付着量の履歴を表示するための処理を行う表示処理部をさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、海洋生物の付着状況を予測する方法、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・繁殖しやすい。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。そのため、取水路２０への海洋生物の付着を防止する必要がある。

そこで、本実施形態では、取水路２０の取水口２４近傍の地点に薬剤注入部１９を備え、取水路２０へ塩素系薬剤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。この塩素系薬剤としては、海水を電気分解して生成した次亜塩素酸ナトリウム溶液や、二酸化塩素などを用いることができる。また、既成の塩素系薬剤を貯蔵しておいて、それを供給してもよい。

しかし、取水路２０に塩素系薬剤を注入する際には、放水口２６付近における残留塩素濃度を協定値以下に抑える必要があるため、むやみに注入量を大きくすることができない。このため、取水路２０内における海洋生物の付着を完全に防止することは難しい。そこで、取水路２０内に付着した海洋生物の量を推定し、清掃作業を行うタイミングを図る必要がある。

海洋生物の付着量は、以下詳細に説明するように、冷却水流路内の各地点における残留塩素濃度から冷却水流路における海洋生物の付着しやすさ（以下生物付着指数という）の分布を求め、それに基づいて推定することができる。まず、冷却水流路における生物付着指数の分布を求める処理について説明する。

生物付着指数の分布は、冷却水流路内の各地点における残留塩素濃度を測定し、この残留塩素濃度の分布から生物付着指数を算出することにより求めることができる。冷却水流路内の各地点における残留塩素濃度は、直接測定してもよいが、例えば、取水口２４付近の海水の温度や、塩素注入量に基づいて推定される値を用いてもよい。塩素注入量については、海水から塩素系薬剤を生成する際の電解電流値と対応関係にあるため、この電解電流値から推定することもできる。ここでは、海水の温度や塩素注入量から推定される残留塩素濃度を用いた方法について説明する。

図２は、冷却水流路に沿った残留塩素濃度の分布を示す図である。同図に示すように、残留塩素濃度は塩素注入点で最も大きく、ここから下流側となるにつれて塩素が揮発することにより次第に小さくなる。図３は、生物付着指数と残留塩素濃度との関係を示す図である。同図に示すように、生物付着指数は、残留塩素濃度に応じた値を取る。そのため、生物付着指数の分布は、図２において、縦軸の残留塩素濃度を図３の関係に従って生物付着指数に置き換えてプロットし直すことにより求めることができる。

その結果を図４に示す。同図は、塩素注入点から放水口２６までの流路に沿った生物付着指数の変化の様子を示す図である。以下、この生物付着指数の分布に基づいて、生物付着量を予測するための処理について説明する。

図５は、生物付着指数の分布を単位時間ｔ毎に求め、この生物付着指数を取水口２４から復水器１８まで（０〜４００ｍ）の範囲で積分した値（以下、取水路積分値という）の時間変化の様子を示す図である。この図から分かるように、取水路積分値は、季節変化に応じておよそ一年周期で規則的に増減している。また、同図において各プロット点は、単位時間ｔの間に付着した生物付着量を表しているので、この値をある時間範囲で積分すると、その時間範囲内に付着した海洋生物の付着量を求めることができる。

図６は、取水路積分値を、前回の取水路清掃時点から現在までの時間範囲で積分した値の時間変化を示す図である。すなわち、同図は、前回の取水路清掃時点から現在に至るまでの期間内に付着した海洋生物の量の時間変化を表している。この図から分かるように、生物付着量は、清掃により海洋生物を除去しない限り時間の経過とともに単調に増加する。また、例えば、清掃により付着した海洋生物を除去した場合は、除去した生物の重量を減じればよい。

また、将来の生物付着量は、海洋生物の付着量が増加すると仮定すると、例えば、予測される将来の取水路積分値を用いて将来の生物付着量を求めることができる。具体的には、例えば、図５に破線で示すように、取水路積分値の過去一定期間の平均値を求めて、この値を将来における取水路積分値と仮定する。そして、この取水路積分値を用いて将来の生物付着量を求める。

その結果を図６中に破線で示す。このようにして将来の生物付着量を予測すれば、生物付着量が取水路清掃の必要な量に達する時期を知ることができるので、次回の冷却水流路の清掃を行うタイミングを図ることができる。

次に、図７を参照して生物付着量予測システム２７の構成について説明する。生物付着量予測システム２７は、取水路２０に注入された塩素系薬剤の濃度分布から、生物の付着量を予測するシステムである。この薬剤注入は、放水口付近で協定値以下となるように、例えば、温度に応じて注入している。

同図において、生物付着量予測システム２７は、温度検出器２８、塩素系薬剤の濃度分布を判定する塩素濃度判定部３０、生物付着指数の分布を求める生物付着指数決定部３２、海洋生物の付着量を推定する生物付着量推定部３４、表示処理部３６、表示装置３８を備えている。このシステムは、ＣＰＵを備えるコンピュータによって構成されており、塩素濃度判定部３０、生物付着指数決定部３２、生物付着量推定部３４、表示処理部３６は、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現されている。生物付着指数決定部３２は、温度検出器２８から提供される海水温度情報と、塩素注入部から注入された塩素系薬剤の残留塩素濃度を判定する塩素濃度判定部３０から提供される濃度情報とを基に生物付着指数の分布を決定し、この生物付着指数分布情報を生物付着量推定部３４に提供する。

また、この生物付着量予測システム２７は、例えば、取水路積分値の過去の一定期間の平均値を用いて将来の海洋生物の付着量を予測する予測部３５を備えてもよい。また、警告部３９を備えて、例えば、生物付着量が所定値に達した場合にメッセージやアラームなどの警告を発して清掃タイミングを認識できるようにしてもよい。

また、生物付着量予測システム２７は、生物付着量を推定するために必要な各種データを表示させるために、表示処理部３６により図８や図９に示す表示画面を作成して、表示装置３８に表示させるようにしてもよい。

生物付着量推定部３４は、このようにして得られた生物付指数の分布情報を、先に説明した処理方法で処理することにより、生物付着量を推定している。すなわち、生物付着指数の分布を単位時間ｔ毎に記録して取水路積分値の履歴を求めた後（図５参照）、この取水路積分値を前回の取水路清掃時点から現在までの時間範囲で積分した値を単位時間ｔ毎に記録する（図６参照）。

図８に例示する画面では、取水路２０内の残留塩素濃度の分布、及び生物付着指数の分布を表示している。かかる表示画面によれば、取水路２０内の残留塩素濃度及び生物付着指数の分布を知ることができる。また、図９に例示する画面では、取水路積分値や生物付着量の履歴を表示している。かかる表示画面によれば、生物付着状況などの履歴を知ることができるとともに、将来の生物付着量を予測することができる。

また、上記実施形態では、取水路２０のみについて生物付着量の推定、及び将来の生物付着量の予測を行ったが、冷却水路全体、または冷却水流路内の一部の領域についても同様に適用することができる。さらに、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。

火力発電所の全体構成を示す図である。 冷却水流路に沿った残留塩素濃度の変化の様子を示す図である。 残留塩素濃度と塩素注入点からの距離との関係を示す図である。 生物付着指数と塩素注入点からの距離との関係を示す図である。 取水路積分値の時間変化を示す図である。 海洋生物付着量の時間変化を示す図である。 生物付着量予測システムの構成を示すブロック図である。 表示装置に表示された画面の一例を示す図である。 表示装置に表示された画面の一例を示す図である。

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 １９ 薬剤注入部
２０ 取水路 ２２ 放水路
２４ 取水口 ２６ 放水口
２７ 生物付着量予測システム ２８ 温度検出器
３０ 塩素濃度判定部 ３２ 生物付着指数決定部
３４ 生物付着量推定部 ３５ 予測部
３６ 表示処理部 ３８ 表示装置
３９ 警告部

Claims (8)

1. 冷却水として取り入れられた海水が流通し、流路への海洋生物の付着及び成長を抑えるための塩素系薬剤の注入部を備えた冷却水流路における海洋生物の付着量を推定する方法であって、
   前記冷却水の温度と前記冷却水に含まれる塩素系薬剤の濃度分布から、前記冷却水流路内の海洋生物の付着しやすさを表す生物付着指数の分布を求める生物付着指数決定ステップと、
   前記生物付着指数決定ステップで求めた生物付着指数の分布の履歴に基づいて海洋生物の付着量を推定する生物付着量推定ステップと、を備えることを特徴とする方法。
2. 冷却水として取り入れられた海水が流通し、流路への海洋生物の付着及び成長を抑えるための塩素系薬剤の注入部を備えた冷却水流路における海洋生物の付着量を推定する方法であって、
   前記冷却水の温度と前記冷却水に含まれる塩素系薬剤の濃度分布から、前記冷却水流路内の海洋生物の付着しやすさを表す生物付着指数の分布を求める生物付着指数決定ステップと、
   前記生物付着指数決定ステップで求めた生物付着指数の分布に基づいて単位期間あたりの流路内の海洋生物の付着量を求める単位期間内付着量推定ステップと、
   前記単位期間内付着量推定ステップにより求めた単位期間あたりの流路内の海洋生物の付着量の履歴に基づいて前記冷却水流路に付着した海洋生物の付着量を求める生物付着量推定ステップと、を備えることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２のいずれかに記載の海洋生物の付着量を推定する方法であって、生物付着指数の分布の履歴に基づいて、前記冷却水流路内における将来の海洋生物の付着量を予測する生物付着量予測ステップを備えることを特徴とする方法。
4. 冷却水として取り入れられた海水が流通し、流路内の海洋生物の付着及び成長を抑えるための塩素系薬剤の注入部を備えた冷却水流路における海洋生物の付着量を推定するシステムであって、
   前記冷却水の温度を検出する温度検出部と、
   前記冷却水流路における塩素系薬剤の濃度分布を判定する塩素濃度判定部と、
   前記検出された温度と前記冷却水に含まれる塩素系薬剤の濃度分布から、前記冷却水流路内の生物の付着しやすさを表す生物付着指数の分布を求める生物付着指数決定部と、
   前記生物付着指数の分布の履歴に基づいて前記冷却水流路への海洋生物の付着量を推定する生物付着量推定部と、を備えることを特徴とするシステム。
5. 請求項４に記載の海洋生物の付着量を推定するシステムであって、
   前記塩素濃度判定部は、前記冷却水流路への塩素系薬剤の注入量に基づいて、前記冷却水流路内の塩素系薬剤の濃度分布を判定することを特徴とするシステム。
6. 請求項４または５のいずれかに記載の海洋生物の付着量を推定するシステムであって、前記推定された海洋生物の付着量の履歴に基づいて将来の海洋生物の付着量を予測する予測部を備えることを特徴とするシステム。
7. 請求項４から６のいずれかに記載の海洋生物の付着量を推定するシステムであって、前記海洋生物の付着量が所定値に達した場合に警告を発する警告部を備えることを特徴とするシステム。
8. 請求項４から７のいずれかに記載の海洋生物の付着量を推定するシステムであって、少なくとも海洋生物の付着量の履歴を表示するための処理を行う表示処理部をさらに備えることを特徴とするシステム。
   
   

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