JP2007513275A - 発電所取水口流入海洋生物の除去システム及び除去方法 - Google Patents

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Abstract

発電所取水口流入海洋生物の除去システム及び除去方法に係り、該発電所取水口流入海洋生物の除去システムは、取水口に流入される海洋生物を引き揚げる海洋生物引き揚げ装置を設置し、該海洋生物引き揚げ装置は、取水口の全部または一部を仕切ることができるように、全体的に傾斜するように設置され、上下側スプロケットホイールに噛み合って取水口の幅に合うように複数個が垂直配列され、上面チェーンガイドレールのガイドを受ける無限軌道式回転チェーンに複数個のブラシが設置され、ブラシ間に挟まったり、または載置されて移送される海洋生物を傾斜した上方に移動させるブラシ回転スクリーンと、上側スプロケットホイール部分に設置され、複数個の溝とブレードとがブラシ間に挟まったり、または載置されて移送される海洋生物をかき出すスクレーパとを備えてなり、該海洋生物排出装置は、スクリューなどを利用し、スクレーパがかき出した海洋生物を移送するコンベヤと、コンベヤにより移送された海洋生物を収集する収集箱とを備えてなることを特徴とするために、各種海洋生物の引き揚げを容易にし、大量な海洋生物の流入時にも、完璧な除去が可能なように処理容量を大きく増加させ、海水の圧力低下を減少させ、かつ海水の圧力低下を最小化し、装置の最適化を可能にする。

Description

本発明は、発電所取水口流入海洋生物の除去システム及び除去方法に係り、海水を循環冷却水として使用する原子力発電所や火力発電所の取水口に大量流入されるクラゲ、オキアミ、各種魚類及び海草類など、各種海洋生物により頻繁に発生した発電所減電運転、または運転停止事態を事前に予防する発電所取水口流入海洋生物の除去システム及び除去方法に関する。
海洋生物の取水口流入を防止するために、従来の発電所取水口設備は、バースクリーン(Bar screen)、トラッシュレーキ(Trash rake)、回転網スクリーン(TWS:Traveling Water Screen)、及びドラムスクリーン(Drum screen)のような各種機器が使われているが、かような従来の機器の海洋生物除去能力は、特に、特定時期に大量流入される海洋生物の特性に比較すれば、性能が非常に不備な水準であり、かような各種海洋生物の大量流入により、莫大な財政的浪費を引き起こす発電所減電運転ないし運転停止事態が頻繁に発生した。
すなわち、従来のバースクリーン、トラッシュレーキ、TWS及びドラムスクリーンのような装置は、取水口と海水循環ポンプとの間の海水流入部(Seawater intake)に設置され、流入される海洋生物のような異物を遮断または除去する役割を果たすものであり、かような従来の取水口装置を使用した場合、季節別、海洋生態循環期別、及び台風のような多様な時期別に、近海で大量に発生して一時的に大量に流入される海洋生物の存在を確認することができるが、しかしながら、かかる海洋生物を遮断または除去できずに発生する発電所別の各種事例があるということを確認することができる。
かような従来の取水口装置をさらに詳細に説明すれば、従来のバースクリーンは、一定間隔で棒(バー)を設置するものであり、圧力降下を防止するために、ほぼバーの間隔が200mmほどであるために、次の段階の機器保護用だけであって、実質的に流入量が多いにしても、少ないにしても、流入異物の遮断に限界を有する。
また、従来のトラッシュレーキは、バー間隔が50mmほどであり、海草類及びゴミの流入時にバーにかかれば、それをレーキで押し上げる装置であって、レーキの移送速度が非常に遅く、大量の海洋生物の流入時に、それを処理できなかった。
一方、高価な装備であるTWSの負荷を減らしるために、大韓民国実用新案第20−323134号明細書(「着脱式金網が結合されるトラッシュレーキ」、2003.08.14.公告)が考案されたが、これも金網(Mesh)が有する圧力降下係数が高く、かつレーキの速度が低く、流入される海洋生物が累積されれば、機器自体の破損を誘発しうるという問題点があった。
また、従来のTWSは、大韓民国特許公開第2003−0015423号公報(「TWSのスクリーンメッシュ固定装置」、2003.02.25.公開)に記載されているように、回転するチェーンに複数のバスケット(Screen basket)を連続的に結合させ、このバスケットは、外形枠組に金網(Wire mesh)が組み合わさっている構成である。
かようなスクリーンメッシュ固定装置は、スクリーン固定装置の破損防止のための強固な固定装置に係り、従来に大量流入される海洋生物がスクリーンメッシュに累積されれば、負荷が増加し、スクリーンメッシュ及びスクリーン固定装置の破損が頻繁に発生していたということを示しており、さらに最近では、メッシュサイズが10mm×10mmの四角形スクリーンメッシュから3mm×3mmの四角形スクリーンメッシュを使用する事例が増えているので、小サイズのメッシュが流体に対する抵抗が大きいために、圧力損失も増加し、スクリーンメッシュ及びスクリーン固定装置の破損の可能性がさらに高まっている。
一方、大韓民国実用新案第0323140号明細書(「直接駆動方式のTWS」、2003.08.14.公告)で分かるように、従来のTWSは、韓国での平均使用速度3m/min、高速使用速度は6m/minであり、最大設計速度は、普通10m/minを超えられないために、処理容量が顕著に低く、大量流入海洋生物の除去失敗の場合が頻繁であり、これに対し、高速回転が可能なTWSを考案する方法として直接駆動方式を適用すれば、22m/min以上の回転線速度でもって回転網を駆動することが可能であるということを記述しているが、実際、韓国・コリの原子力発電所及び韓国・蔚山の火力発電所での台風時での流入海草量を勘案すれば、さらに速い線速度が要求される実情である。
それ以外にも、韓国・蔚珍の原子力発電所及び蔚山の火力発電所のような発電所で、従来のTWSの代わりに使われる従来のドラムスクリーンは、ドラムに金網が組み込まれる構成であり、従来のTWSとその機能及び性能が類似しているが、該ドラムスクリーンの円周線速度は、蔚珍原子力発電所の場合、2.5m/minと10m/minの二種速度で運転されるが、大量の海洋生物の流入時に、処理能力の不十分さにより、数回発電所の運転停止が起きたという事例がある。
上記のような問題点を解決するための本発明の目的は、ブラシを使用して各種海洋生物の引き揚げを容易にし、チェーンに結合されたブラシへの負荷発生を減らすと同時に、スプロケットホイールと、上面にだけ設置されるチェーンであるガイドレールとによって駆動抵抗を少なくして高速回転を可能にすることにより、大量海洋生物流入時にも完璧な除去が可能なように、処理容量を大きく増大させる発電所取水口流入海洋生物の除去システム及び除去方法を提供するところにある。
また、本発明の他の目的は、ブラシとブラシとの間の空間に海水が容易に通過して海水の圧力低下を減少させ、気泡や水流を利用して海洋生物を浮遊させ、流入海水の下部がブラシ回転スクリーンにより仕切られずに抵抗なくして開いているために、海水の圧力低下を最小化する発電所取水口流入海洋生物の除去システム及び除去方法を提供するところにある。
また、本発明のさらに他の目的は、時期別の流入海洋生物の種類と流入量とにより、海洋生物浮き上げ装置、及び海洋生物引き揚げ装置の設計、並びに適したブラシを選択して交替することができるなど、装置の最適化を可能にする発電所取水口流入海洋生物の除去システム及び除去方法を提供するところにある。
上記目的を達成するための本発明の発電所取水口流入海洋生物の除去システムは、発電所の取水口に設置され、クラゲのような流入海洋生物を除去する発電所取水口流入海洋生物の除去システムを構成するにあたり、前記取水口に流入される海洋生物を引き揚げる海洋生物引き揚げ装置と、前記海洋生物引き揚げ装置により引き揚げられた海洋生物を外部に排出する海洋生物排出装置とを設置し、前記海洋生物引き揚げ装置は、前記取水口の全部または一部を仕切ることができるように、全体的に傾斜するように設置され、上下側スプロケットホイールに噛み合って取水口の幅に合うように複数個が垂直配列され、上面チェーンガイドレールのガイドを受ける無限軌道式回転チェーンに複数個のブラシが設置され、ブラシ間に挟まったり、または載置されて移送される海洋生物を傾斜した上方に移動させるブラシ回転スクリーンと、上側スプロケットホイール部分に設置され、複数個の溝とブレードとが前記ブラシ間に挟まったり、または載置されて移送される海洋生物をかき出すスクレーパとを備えてなり、前記海洋生物排出装置は、スクリューなどを利用し、前記スクレーパがかき出した海洋生物を移送するコンベヤと、前記コンベヤにより移送された海洋生物を収集する収集箱とを備えてなることを特徴とする。
また、前記ブラシ回転スクリーンのサイドへの海水流入を防止するために、前記海洋生物引き揚げ装置のブラシ回転スクリーンの両側には、流入海水がブラシ回転スクリーンにガイドされ、取水口に取り込まれるようにガイド板が設置されることが望ましい。
また、機器の適用性を向上させるために、前記ブラシ回転スクリーンのブラシは、海洋生物の大きさや種類により、その断面が半円型、逆三角形、三角形など多様に形成され、時期別の流入海洋生物の種類と流入量とに適したブラシを選択して交替することができるように、前記回転チェーンと着脱自在でありうる。
一方、本発明の発電所取水口流入海洋生物の除去システムは、前記海洋生物引き揚げ装置の前方、前記取水口底面に設置され、前記取水口の上側一部を仕切る前記海洋生物引き揚げ装置のブラシ回転スクリーンの位置まで取水口に流入される海洋生物を浮上させる海洋生物浮き上げ装置をさらに備えてなり、前記海洋生物浮き上げ装置は、空気が注入される少なくとも一列以上の列に配列される配管、及び前記配管に複数個が反復設置され、注入された空気を分散させるノズルを備えてなる気泡発生装置;ポンプやプロペラなど海水の圧力差を利用して水流を発生させる水流発生装置;及びそれらの組み合わせのうち、いずれか一つを選択してなりうる。
一方、上記目的を達成するための本発明の発電所取水口流入海洋生物の除去方法は、取水口に流入される海洋生物を浮上させる海洋生物浮き上げ装置、無限軌道を利用し、前記取水口に海洋生物を引き揚げる海洋生物引き揚げ装置、及び引き揚げられた海洋生物を外部に排出する海洋生物排出装置を具備してなる発電所取水口流入海洋生物の除去システムを利用した海洋生物除去方法において、取水口に流入される海水の圧力降下を減らすことができるように取水口に流入される海洋生物を気泡や水の流れを利用して所定高さに浮上させる海洋生物浮き上げ段階と、気泡や水の流れにより浮き上がった海洋生物を傾斜した無限軌道を利用して水面上に引き揚げる海洋生物引き揚げ段階と、水面上に引き揚げられた海洋生物を移送処理が容易なように外部に排出させる海洋生物排出段階とを含んでなることを特徴とする。
本発明の発電所取水口流入海洋生物の除去システム及び除去方法によれば、各種海洋生物の引き揚げを容易にし、大量な海洋生物の流入時にも、完璧な除去が可能なように処理容量を大きく増加させ、かつ海水の圧力低下を減少させ、また海水の圧力低下を最小化させ、装置の最適化を可能にする。
以下、本発明の望ましいさまざまな実施形態による発電所取水口流入海洋生物の除去システム及び除去方法を図面を参照しつつ、詳細に説明する。
まず、図1及び図2に図示されているように、本発明の望ましい一実施形態による発電所取水口流入海洋生物の除去システムは、発電所の取水口1の前方に設置され、クラゲ2のような流入海洋生物を除去するものであり、大きく見て、海洋生物引き揚げ装置10及び海洋生物排出装置20を備えてなり、これらに追加的に、海洋生物浮き上げ装置30をさらに備えてなりうる構成である。
すなわち、本発明の海洋生物引き揚げ装置10は、取水口1の全部を仕切って海洋生物を引き揚げることも可能であるが、望ましくは、取水口1に流入される海水の圧力低下を減らすことができるように、取水口1の上方一部だけを仕切り、海洋生物が海洋生物引き揚げ装置10が設置された位置まで浮上できるように、海洋生物浮き上げ装置30を設置できる。
かような本発明の海洋生物引き揚げ装置10は、取水口1に流入されるクラゲ2のような海洋生物を引き揚げるものであり、大きく見て、ブラシ回転スクリーン11及びスクレーパ12を備えてなる構成である。
すなわち、ブラシ回転スクリーン11は、図2に図示されているように、取水口1の上方一部を仕切ることができるように、全体的に所定角度傾斜するように設置され、上下側スプロケットホイール13,14に噛み合って取水口1の幅に合うように複数個が垂直配列され、上面チェーンガイドレール(図示せず)のガイドを受ける、図4ないし図6の無限軌道式回転チェーン15に複数個のブラシ16が設置され、ブラシ16間に挟まったり、または載置されて移送される海洋生物を傾斜した上方に移動させる装置である。
ここで、ブラシ回転スクリーン11の設置される水面深さは、後述の海洋生物浮き上げ装置30により、空気や水流により上部に浮き上がった海洋生物を十分に引き揚げられる深さに設置される。
また、スクレーパ12は、図2の「A」部分に設置され、図7及び図8に図示されているように、ブラシ回転スクリーン11の上側スプロケットホイール13の部分に設置され、複数個の溝とブレードとのあるスクレーパ12が、ブラシ16間に挟まったり、または載置されて移送される海洋生物を直接的にかき出すことができる装置である。
かようなスクレーパ12は、逆洗浄のような不確実な方法でない直接的な接触による方法で、すなわち、図2の従動軸14aが設置される下側スプロケットホイール14と反対方向に設置され、図7の駆動軸13aが設置される上側スプロケットホイール13の部分に設置されることにより、ブラシ16上に載置されて移送される海洋生物を全部分離除去できるのである。
一方、図1及び図2に図示されているように、本発明の海洋生物排出装置20は、海洋生物引き揚げ装置10により引き揚げられた海洋生物を外部に排出する装置であり、スクリュー21などを利用し、スクレーパ12がかき出した海洋生物を移送するコンベヤ22、及びコンベヤ22により移送された海洋生物を収集する収集箱23を備えてなる。
また、図1及び図2に図示されているように、ブラシ回転スクリーン11のサイドに海水が流入されることを防止するために、海洋生物引き揚げ装置10のブラシ回転スクリーン11の両側には、流入海水がブラシ回転スクリーン11にガイドされて取水口1に取り込まれるように、それぞれガイド板3が設置される。
一方、図2に図示されているように、本発明の望ましい一実施形態による発電所取水口流入海洋生物の除去システムは、海洋生物引き揚げ装置10の前方、取水口1の底面(海底)に設置され、取水口1の上側一部を仕切る海洋生物引き揚げ装置10のブラシ回転スクリーン11の位置まで取水口1に流入される海洋生物を浮上させる海洋生物浮き上げ装置30をさらに備えてなり、海洋生物浮き上げ装置30は、図2に図示されているように、空気が注入される少なくとも一列以上の列に配列される配管31、及び配管31に複数個が反復設置され、注入された空気を分散させるノズル32を備えてなる気泡発生装置33が設置されるか、または図3に図示されているように、ポンプ(図示せず)やプロペラ(図示せず)など海水の圧力差を利用して水流を発生させる水流発生装置34が設置されうる。また、図示してはいないが、図2の気泡発生装置33及び図3の水流発生装置34を同時に設置することも可能である。
ここで、発電所取水口1前方の流入海水の底部分に設置される気泡発生装置33は、配管31が海水の流れ方向に直角に配置され、ほぼ500mmの間隔で三個ないし10個の配管31が反復配置され、流入海水に含まれて流入されるクラゲ及びオキアミのような海洋生物に十分な空気を含ませ、空気を包み込んだ海洋生物を海水表面側に浮上させるのである。
特に、クラゲ2の場合、遊泳速度が海水流入速度に比べて顕著に遅く、水流によって流れ方向が容易に変わりうるために、図2の気泡発生装置33の代わりとして、図3の水流発生装置34を適用することも望ましい。
ここで、気泡発生装置33や水流発生装置34は、それぞれその作用量、流入海水の速度、及び設置深さなどを考慮し、取水口1から離れた位置と、配管31及びノズル32の数量とが流入海洋生物の浮上効果が極大化するように最適化されて決定されうる。
また、十分に小さい海洋生物も引き揚げられる範囲内で、ブラシ回転スクリーン11のブラシ16設置間隔を大きくし、海洋生物浮き上げ装置30により、取水口1のブラシ回転スクリーン11により仕切られていない部分の面積を大きくしたり、またはブラシ回転スクリーン11の水面下設置深さを浅くする場合、取水口1に引き込まれる海水の圧力降下を減らすことができ、かようなブラシ16の設置形態やブラシ回転スクリーン11の設置位置などは、海洋生物の大きさや種類及び取水口1に流入される海水の必要量によって最適化設計されうる。
一方、図4乃至図6に図示されているように、ブラシ回転スクリーン11のブラシ16は、海洋生物の大きさや種類により、その断面が図4の上方が丸い半円型、図5の上方が平らな逆三角形、図6の上方が尖っている三角形など、非常に多様に形成でき、かようなブラシ16は、時期別の流入海洋生物の種類と流入量とに適したブラシ16を選択して交替することができるように、回転チェーン15と着脱自在に設置されることが望ましい。
従って、かような本発明の発電所取水口流入海洋生物の除去システムを利用し、発電所の取水口に流入される海洋生物を除去する方法を説明すれば、まず取水口に流入される海水の圧力降下を減らすことができるように、取水口1に流入される海洋生物を気泡や水の流れを利用して所定高さに浮上させ、気泡や水の流れにより浮き上がった海洋生物を傾斜した無限軌道を利用して水面上に引き揚げた後、水面上に引き揚げられた海洋生物を移送処理が容易なように外部に排出させる段階によりなるのである。
従って、かような本発明の発電所取水口流入海洋生物の除去システム及び除去方法を適用すれば、ブラシ16の回転線速度は、チェーン15が結合されたブラシ16に負荷発生が少なく、上側スプロケットホイール13が設置される駆動軸13aと、下側スプロケットホイール14が設置される従動軸14aとの間に、上面にだけチェーンガイドレール(図示せず)が設置されても十分であるために、これによる駆動抵抗が少なく、かつ高速回転(理論的に、60ないし80m/min)が可能であり、従来のTWSの線速度である22m/minと、ドラムスクリーンの線速度である10m/minとに比べ、処理能力を大きく向上させられる。
本発明は、前述の実施形態に限定されず、本発明の思想を損なわない範囲内で、当業者による変形が可能であるということは、いうまでもない。
例えば、本発明の実施形態では、海洋生物浮き上げ装置の形態や、ブラシの形態や、スクリューを利用した海洋生物排出装置などが図面に限定されているが、それ以外にも、本発明の技術的思想を外れない範囲内で、非常に多様な形態の海洋生物浮き上げ装置や、ブラシや、海洋生物排出装置などが適用されうる。
従って、本発明で権利を請求する範囲は、詳細な説明の範囲内で決まるものではなく、特許請求の範囲とその技術的思想とによってのみ限定されるものである。
本発明の望ましい一実施形態による発電所取水口流入海洋生物の除去システムを表す正面図である。 図1の側面図である。 図2の海洋生物浮き上げ装置の他の一例を表す側面図である。 図2の海洋生物引き揚げ装置のブラシ回転スクリーンのIV−IV線による断面図を表す一例である。 図4のブラシの他の一例である。 図4のブラシのさらに他の一例である。 図2の「A」部分の拡大図面である。 図7を背面から見た拡大背面図である。

Claims (7)

  1. 発電所の取水口に設置され、クラゲのような流入海洋生物を除去する発電所取水口流入海洋生物の除去システムを構成するにあたり、
    前記取水口に流入される海洋生物を引き揚げる海洋生物引き揚げ装置と、前記海洋生物引き揚げ装置により引き揚げられた海洋生物を外部に排出する海洋生物排出装置とを設置し、
    前記海洋生物引き揚げ装置は、
    前記取水口の全部または一部を仕切ることができるように、全体的に傾斜するように設置され、上下側スプロケットホイールに噛み合って取水口の幅に合うように複数個が垂直配列され、上面チェーンガイドレールのガイドを受ける無限軌道式回転チェーンに複数個のブラシが設置され、ブラシ間に挟まったり、または載置されて移送される海洋生物を傾斜した上方に移動させるブラシ回転スクリーンと、
    上側スプロケットホイール部分に設置され、複数個の溝とブレードとが前記ブラシ間に挟まったり、または載置されて移送される海洋生物をかき出すスクレーパとを備えてなることを特徴とする発電所取水口流入海洋生物の除去システム。
  2. 前記海洋生物排出装置は、
    スクリューなどを利用し、前記スクレーパがかき出した海洋生物を移送するコンベヤと、
    前記コンベヤにより移送された海洋生物を収集する収集箱とを備えてなることを特徴とする請求項1に記載の発電所取水口流入海洋生物の除去システム。
  3. 前記海洋生物引き揚げ装置のブラシ回転スクリーンの両側には、流入海水がブラシ回転スクリーンにガイドされ、取水口に取り込まれるようにガイド板が設置されることを特徴とする請求項1に記載の発電所取水口流入海洋生物の除去システム。
  4. 前記ブラシ回転スクリーンのブラシは、海洋生物の大きさや種類により、その断面が三角形、逆三角形、半円型など多様に形成され、時期別流入海洋生物の種類と流入量とに適したブラシを選択して交替することができるように、前記回転チェーンと着脱自在であることを特徴とする請求項1に記載の発電所取水口流入海洋生物の除去システム。
  5. 前記海洋生物引き揚げ装置の前方、前記取水口底面に設置され、前記取水口の上側一部を仕切る前記海洋生物引き揚げ装置のブラシ回転スクリーンの位置まで取水口に流入される海洋生物を浮上させる海洋生物浮き上げ装置をさらに備えてなり、
    前記海洋生物浮き上げ装置は、
    空気が注入される少なくとも一列以上の列に配列される配管、及び前記配管に複数個が反復設置され、注入された空気を分散させるノズルを備えてなる気泡発生装置;ポンプやプロペラなど海水の圧力差を利用して水流を発生させる水流発生装置;及びそれらの組み合わせのうち、いずれか一つを選択してなることを特徴とする請求項1に記載の発電所取水口流入海洋生物の除去システム。
  6. 前記取水口に引き込まれる海水の圧力降下を減らすことができるように、前記ブラシ回転スクリーンのブラシ設置間隔や、前記海洋生物浮き上げ装置により、前記取水口の前記ブラシ回転スクリーンにより仕切られていない部分の面積や、前記ブラシ回転スクリーンの水面下設置深さなどを最適化することを特徴とする請求項5に記載の発電所取水口流入海洋生物の除去システム。
  7. 取水口に流入される海洋生物を浮上させる海洋生物浮き上げ装置、無限軌道を利用し、前記取水口に海洋生物を引き揚げる海洋生物引き揚げ装置、及び引き揚げられた海洋生物を外部に排出する海洋生物排出装置を具備してなる発電所取水口流入海洋生物の除去システムを利用した海洋生物除去方法において、
    取水口に流入される海水の圧力降下を減らすことができるように取水口に流入される海洋生物を気泡や水の流れを利用して所定高さに浮上させる海洋生物浮き上げ段階と、
    気泡や水の流れにより浮き上がった海洋生物を傾斜した無限軌道を利用して水面上に引き揚げる海洋生物引き揚げ段階と、
    水面上に引き揚げられた海洋生物を移送処理が容易なように外部に排出させる海洋生物排出段階とを含んでなることを特徴とする発電所取水口流入海洋生物の除去方法。
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