JP2018159516A - 冷却塔設備、及びその水質管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却塔設備内へのスケールの付着を抑えて、設備コスト及びランニングコストの低減を図る。
【解決手段】冷却塔設備２０は、冷却塔２１と、熱交換器１４と、冷却塔２１と熱交換器１４との間で水を循環させる循環水ライン４０と、水循環系統におけるスケール量を検出するスケール量計５５と、スケール防止剤を水循環系統に供給する薬剤注入器３３と、薬剤注入制御部６１と、を備える。スケール量計５５は、水中に配置された水晶振動子５６を有する水晶振動子マイクロバランス装置である。薬剤注入制御部６１は、スケール量に応じて、薬剤注入器３３により、スケール防止剤を水循環系統内に注入させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水を冷却する冷却塔を備える冷却塔設備、及びその水質管理方法に関する。

冷却塔設備は、一般的に、水を冷却する冷却塔と、冷却塔で冷却された水と媒体とを熱交換させて媒体を冷却する熱交換器と、冷却塔と熱交換器との間で水を循環させる循環水ラインと、を備える。このような冷却塔設備では、熱交換器の伝熱管に対するスケーリング、腐食の対策等が、熱交換器における熱交換効率の維持や熱交換器の高寿命化の観点から重要である。このため、多くの冷却塔設備では、設備内で循環する水の水質が管理されることが多い。

以下の特許文献１には、冷却塔設備における水質管理装置が記載されている。この水質管理装置は、各種センサと、処理薬品を水中に注入する薬品注入手段と、この薬品注入手段を制御する制御装置と、を備える。この特許文献１では、センサとして、水の電導率を検知する電導率計、水中の特定イオンの濃度を検知するイオン濃度計、補給水の流量を検知する補給水流量計等が例示されている。この水質管理装置では、センサで検知された各種値に応じて、薬品注入手段を駆動して、水中に処理薬品を注入する。

特開２００４−２８３７５５号公報

上記特許文献１に記載されている冷却塔設備でも、この設備内を循環する水中にスケール防止剤を注入することで、この設備、特に熱交換器の伝熱管へのスケール付着を抑制することができる。ところで、多くの冷却塔設備では、熱交換器の伝熱管にスケールがある程度付着することを前提として、熱交換器を設計し、設備内を循環する水量を定めている。このため、多くの冷却塔設備では、熱交換器や冷却塔が大型化して、設備コストがかさむと共にランニングコストもかさむ。

そこで、本発明は、設備内へのスケールの付着を抑えて、設備コスト及びランニングコストの低減を図ることができる冷却塔設備、及びその水質管理方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための発明に係る第一態様の冷却塔設備は、
流入してきた水を冷却する冷却塔と、前記冷却塔で冷却された水と媒体とを熱交換させて、前記媒体を冷却する一方で前記水を加熱する熱交換器と、前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記水を循環させる循環水ラインと、前記冷却塔と前記熱交換器と前記循環水ラインとを有して構成される水循環系統内におけるスケール量を検出するスケール量計と、薬剤であるスケール防止剤を前記水循環系統に供給する薬剤注入器と、前記スケール量計で検知された前記スケール量に応じて、前記薬剤注入器により、前記スケール防止剤を前記水循環系統内に注入させる薬剤注入制御部を有する制御装置と、を備える。前記スケール量計は、前記水中に配置された水晶振動子を有する水晶振動子マイクロバランス装置である。

多くの冷却塔設備では、熱交換器の伝熱管にスケールがある程度付着することを前提として、熱交換器を設計し、水循環系統内を循環する水量を定めている。当該冷却塔設備では、スケール量計として、水晶振動子マイクロバランス装置を用いている。この水晶振動子マイクロバランス装置は、マイクログラムからナノマイクログラムオーダーの微小な質量を検知することができる。このため、当該冷却塔設備では、スケール付着を敏感に検知することができる。当該冷却塔設備では、この水晶振動子マイクロバランス装置で検知されたスケール量に応じて、スケール防止剤が循環水中に注入される。このため、当該冷却塔設備では、伝熱管等に対するスケール発生を抑えつつ、このスケールの成長速度を抑えることができる。

よって、当該冷却塔設備では、冷却塔設備の設計過程で、伝熱管等に付着するスケール量及び水循環系統を流れる循環水の量を小さく見積もることができる。この結果、当該冷却塔設備では、熱交換器や冷却塔の小型化を図ることができ、設備コスト及びランニングコストを抑えることができる。

前記目的を達成するための発明に係る第二態様の冷却塔設備は、
前記第二態様の冷却塔設備において、前記水晶振動子マイクロバランス装置の前記水晶振動子は、前記熱交換器内で前記水が流れる領域中に配置されている。

水循環系統内でスケール付着により最も影響を受けるのは、熱交換器である。当該冷却塔設備では、この熱交換器内で水が流れる領域中に水晶振動子が配置されている。よって、当該冷却塔設備では、水循環系統内でスケール付着により最も影響を受ける熱交換器内でスケール付着を敏感に検知することができる。

前記目的を達成するための発明に係る第三態様の冷却塔設備は、
前記第二態様の冷却塔設備において、前記熱交換器は、前記冷却塔で冷却された水が流入する入水室と、前記媒体が流入してくる媒体室と、前記媒体室内に配置され前記入水室と連通している複数の伝熱管と、前記入水室から複数の前記伝熱管を経てきた水が流入する出水室と、を有する。前記水晶振動子マイクロバランス装置の前記水晶振動子は、前記出水室内に配置されている。

熱交換器の伝熱管内の循環水は、媒体との熱交換で加熱される。伝熱管を通過した循環水が出水室内に流入すると、媒体により加熱されなくなるため、この循環水の温度が低下する。スケールは、循環水の温度が低下すると、循環水から析出して水循環系統の内壁面等に付着する傾向がある。よって、当該冷却塔設備では、熱交換器内でのスケールの付着を敏感に検知することができる。

前記目的を達成するための発明に係る第四態様の冷却塔設備は、
前記第一態様の冷却塔設備において、前記循環水ラインは、前記冷却塔で冷却された水を前記熱交換器に送る冷却循環水ラインと、前記熱交換器で加熱された水を前記冷却塔に送る加熱循環水ラインと、を有する。前記水晶振動子マイクロバランス装置の前記水晶振動子は、前記加熱循環水ライン内に配置されている。

熱交換器で加熱された水は、加熱循環水ラインを流れる過程で次第に冷却される。したがって、冷却循環水ラインよりも、この加熱循環水ライン内にスケールが析出する傾向が高い。よって、当該冷却塔設備では、水循環系統内のスケールの付着を敏感に検知することができる。

前記目的を達成するための発明に係る第五態様の冷却塔設備は、
前記第一から前記第四態様のいずれかの冷却塔設備において、前記水中の前記薬剤の濃度を検知する薬剤濃度計を備える。前記薬剤注入制御部は、前記薬剤濃度計が検知した前記薬剤の濃度が予め定められた値以上になると、前記薬剤注入器による前記水への前記薬剤の注入を停止させる。

前記目的を達成するための発明に係る第六態様の冷却塔設備は、
前記第一から前記第五態様のいずれかの冷却塔設備において、前記水を前記水循環系統外に排出する排出器と、前記冷却塔内の前記水の量に応じて、補給水を前記水中に供給する補給水供給器と、を備える。

前記目的を達成するための発明に係る第七態様の冷却塔設備は、
前記第六態様の冷却塔設備において、前記水中の不純物総溶解度を検知する不純物総溶解度計を備える。前記制御装置は、前記不純物総溶解度計で検知された前記不純物総溶解度に応じて、前記排出器を駆動させる排出制御部を有する。

水中の不純溶解物質は、スケールの原因物質である。当該冷却塔設備では、不純物総溶解度に応じて、水を水循環系統外に排出する。このため、当該冷却塔設備では、スケールの発生及びスケールの成長速度を抑えることができる。

前記目的を達成するための発明に係る第八態様の冷却塔設備は、
前記第六又は第七態様の冷却塔設備において、前記水中の浮遊物質の量を検知する浮遊物質計を備える。前記制御装置は、前記浮遊物質計で検知された前記浮遊物質の量に応じて、前記排出器を駆動させる排出制御部と、前記浮遊物質計で検知された前記浮遊物質の量に応じて、スケール量が増加する旨を示すアラームを発する出力部と、のうち少なくとも一方を有する。

水中の浮遊物質は、スケールの原因物質である。当該冷却塔設備では、浮遊物質の量に応じて、水を水循環系統外に排出する、又はアラームを発する。このため、当該冷却塔設備では、スケール量の増加可能性を検知することができ、スケール量の増加に対応することができる。

前記目的を達成するための発明に係る第九態様の冷却塔設備は、
前記第六から前記第八態様のいずれかの冷却塔設備において、前記冷却塔で冷却され前記熱交換器で加熱される前の水の温度を検知する第一温度計と、前記熱交換器で加熱され前記冷却塔に流入する前の水の温度を検知する第二温度計と、を備える。前記制御装置は、前記第一温度計で検知された温度と前記第二温度計で検知された温度との温度差に応じて、前記排出器を駆動させる排出制御部と、前記温度差に応じて、前記熱交換器の熱交換性能が低下した又はスケール量が増加した旨を示すアラームを発する出力部と、のうち少なくとも一方を有する。

熱交換器で加熱される前の水の温度と熱交換器で加熱された後の水の温度との差が、小さくなると、伝熱管に対するスケール量が増加し、熱交換器での熱交換性能が低下していることを意味する。当該冷却塔設備では、熱交換器の熱交換性能を間接的に検知することができ、熱交換器の伝熱管に対するスケール量の増加に対応することができる。

前記目的を達成するための発明に係る第十態様の冷却塔設備の水質管理方法は、
流入してきた水を冷却する冷却塔と、前記冷却塔で冷却された水と媒体とを熱交換させて、前記媒体を冷却する一方で前記水を加熱する熱交換器と、前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記水を循環させる循環水ラインと、を備える冷却塔設備の水質管理方法である。この水質管理方法は、前記冷却塔と前記熱交換器と前記循環水ラインとを有して構成される水循環系統内におけるスケール量を検出するスケール量検知工程と、前記スケール量検知工程で検知されたスケール量に応じて、薬剤であるスケール防止剤を前記水循環系統内に注入する薬剤注入工程と、を実行する。前記スケール量検知工程では、前記水中に配置された水晶振動子を有する水晶振動子マイクロバランス装置で前記スケール量を検知する。

前記目的を達成するための発明に係る第十一態様の冷却塔設備の水質管理方法は、
前記第十態様の冷却塔設備の水質管理方法において、前記スケール量検知工程では、前記熱交換器内で前記水が流れる領域中でのスケール量を検知する。

前記目的を達成するための発明に係る第十二態様の冷却塔設備の水質管理方法は、
前記第十一態様の冷却塔設備の水質管理方法において、前記熱交換器は、前記冷却塔で冷却された水が流入する入水室と、前記媒体が流入してくる媒体室と、前記媒体室内に配置され前記入水室と連通している複数の伝熱管と、前記入水室から複数の前記伝熱管を経てきた水が流入する出水室と、を有する。前記スケール量検知工程では、前記出水室内のスケール量を検知する。

前記目的を達成するための発明に係る第十三態様の冷却塔設備の水質管理方法は、
前記第十態様の冷却塔設備の水質管理方法において、前記循環水ラインは、前記冷却塔で冷却された水を前記熱交換器に送る冷却循環水ラインと、前記熱交換器で加熱された水を前記冷却塔に送る加熱循環水ラインと、を有する。前記スケール量検知工程では、前記加熱循環水ライン内のスケール量を検知する。

前記目的を達成するための発明に係る第十四態様の冷却塔設備の水質管理方法は、
前記第十から前記第十三態様のいずれかの冷却塔設備の水質管理方法において、前記水中の前記薬剤の濃度を検知する薬剤濃度検知工程を実行する。前記薬剤注入工程では、前記薬剤濃度検知工程で検知された前記薬剤の濃度が予め定められた値以上になると、前記水への前記薬剤の注入を停止する。

前記目的を達成するための発明に係る第十五態様の冷却塔設備の水質管理方法は、
前記第十から前記第十四態様のいずれかの冷却塔設備の水質管理方法において、前記水を前記水循環系統外に排出する排出工程と、前記冷却塔内の前記水の量に応じて、補給水を前記水中に供給する補給水供給工程と、を実行する。

前記目的を達成するための発明に係る第十六態様の冷却塔設備の水質管理方法は、
前記第十五態様の冷却塔設備の水質管理方法において、前記水中の不純物総溶解度を検知する不純物総溶解度検知工程を実行する。前記排出工程では、前記不純物総溶解度検知工程で検知された前記不純物総溶解度に応じて、前記水を前記水循環系統外に排出する。

前記目的を達成するための発明に係る第十七態様の冷却塔設備の水質管理方法は、
前記第十五又は前記第十六態様の冷却塔設備の水質管理方法において、前記水中の浮遊物質の量を検知する浮遊物質量検知工程を実行する。前記排出工程では、前記浮遊物質量検知工程で検知された前記浮遊物質の量に応じて、前記水を前記水循環系統外に排出する。

前記目的を達成するための発明に係る第十八態様の冷却塔設備の水質管理方法は、
前記第十五又は前記第十六態様の冷却塔設備の水質管理方法において、前記水中の浮遊物質の量を検知する浮遊物質量検知工程と、前記浮遊物質量検知工程で検知された前記浮遊物質の量に応じて、スケール量が増加する可能性がある旨を示すアラームを発するアラーム出力工程と、を実行する。

前記目的を達成するための発明に係る第十九態様の冷却塔設備の水質管理方法は、
前記第十五から前記第十八態様のいずれかの冷却塔設備の水質管理方法において、前記冷却塔で冷却され前記熱交換器で冷却される前の水の温度と、前記熱交換器で加熱され前記冷却塔に流入する前の水の温度との温度差を検知する温度差検知工程を実行する。前記排出工程では、前記温度差検知工程で検知された前記温度差に応じて、前記水を前記水循環系統外に排出する。

前記目的を達成するための発明に係る第二十態様の冷却塔設備の水質管理方法は、
前記第十五から前記十八態様のいずれかの冷却塔設備の水質管理方法において、前記冷却塔で冷却され前記熱交換器で冷却される前の水の温度と、前記熱交換器で加熱され前記冷却塔に流入する前の水の温度との温度差を検知する温度差検知工程と、前記温度差検知工程で検知された前記温度差に応じて、前記熱交換器の熱交換性能が低下した又はスケール量が増加した旨を示すアラームを発するアラーム出力工程と、を実行する。

本発明の一態様によれば、冷却塔設備内へのスケールの付着を抑えて、設備コスト及びランニングコストの低減を図ることができる。

本発明に係る第一実施形態におけるプラントの系統図である。 本発明に係る第一実施形態における水晶振動子マイクロバランス装置の構成を示す模式図である。 本発明に係る第一実施形態における水質管理制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明に係る第一実施形態における補給水供給制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明に係る第二実施形態におけるプラントの系統図である。 本発明に係る第二実施形態における水質管理制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明に係る第三実施形態におけるプラントの系統図である。 本発明に係る第三実施形態における水質管理制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明に係る冷却塔設備を備えるプラントの各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

「第一実施形態」
本発明に係る冷却塔設備を備えるプラントの第一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

本実施形態のプラントは、図１に示すように、蒸気タービン設備１０と、冷却塔設備２０と、排液処理設備７０と、を備える。

蒸気タービン設備１０は、蒸気を発生するボイラー１１と、蒸気で駆動する蒸気タービン１２と、蒸気タービン１２の駆動で発電する発電機１３と、蒸気タービン１２から排気された蒸気を水に戻す復水器１４と、復水器１４からの水をボイラー１１に送る給水ポンプ１５と、を備える。

復水器１４は、冷却塔設備２０で冷却された循環水と蒸気タービン１２から排気された蒸気とを熱交換させる熱交換器である。この復水器１４は、入水室１４ｉと、凝縮室（媒体室）１４ｃと、複数の伝熱管１４ｔと、出水室１４ｏと、を有する。入水室１４ｉには、冷却塔設備２０で冷却された循環水が流入する。凝縮室１４ｃには、蒸気タービン１２から排気された蒸気が流入する。この凝縮室１４ｃでは、この蒸気が凝縮する。複数の伝熱管１４ｔは、凝縮室１４ｃに配置され、入水室１４ｉと連通している。出水室１４ｏは、入水室１４ｉから複数の伝熱管１４ｔを経てきた水が流入する。

ボイラー１１と蒸気タービン１２の蒸気入口とは、主蒸気ライン１６で接続されている。蒸気タービン１２の蒸気排気口と復水器１４の蒸気流入口とは、接続されている。復水器１４の凝縮室１４ｃとボイラー１１とは、給水ライン１７で接続されている。給水ライン１７には、給水ポンプ１５が設けられている。蒸気タービン設備１０では、以上の各種ライン１６,１７等により、水（気体又は液体）が循環する水循環系統が構成されている。ボイラー１１には、ボイラー１１内に流入した水の一部を排出するための排水ライン１８が接続されている。この排水ライン１８には、排出弁１９が設けられている。なお、この排水ライン１８は、給水ライン１７中で給水ポンプ１５とボイラー１１との間の位置に接続されてもよい。

冷却塔設備２０は、循環水を冷却する冷却塔２１と、循環水と蒸気とを熱交換させる復水器１４と、冷却塔２１と復水器１４との間で循環水を循環させる循環ポンプ３１と、薬液が貯められる薬液タンク３２と、薬液を循環水中に注入する薬液ポンプ（薬剤注入器）３３と、循環水中に補給水を供給する補給水ポンプ（補給水供給器）３５と、循環水を冷却塔設備２０外に排出する排出弁（排出器）３６と、を備える。

冷却塔２１は、循環水を外気（空気）と接触させて、循環水と外気とを熱交換させて、循環水を冷却する。冷却塔２１では、循環水と外気との熱交換の過程で、循環水の一部を蒸発させる。残りの循環水は、循環水の一部の蒸発による気化熱により、冷却される。この冷却塔２１は、ケーシング２２と、ファン２４と、散水器２５と、ルーパー２６と、を有する。ケーシング２２の下部は、冷却された循環水が溜まる水槽２３を形成する。ケーシング２２の側部には、ケーシング２２内に外気を取り込むためのルーパー２６が設けられている。ケーシング２２の頂部には、ファン２４が設けられている。ファン２４は、ルーパー２６を経てケーシング２２内に外気を流入させると共に、この外気と気化した循環水とを外部へ排気する役目を担う。散水器２５は、ケーシング２２内であって、ファン２４よりも下方で水槽２３よりも上方の位置に配置されている。散水器２５は、ケーシング２２内に循環水を散布する。水槽２３の側部には、水槽２３内に溜まった循環水の液面レベルを検知するレベル計５０が設けられている。

復水器１４は、冷却塔設備２０と蒸気タービン設備１０との共有機器である。冷却塔設備２０は、この復水器１４と冷却塔２１との間で循環水を循環させる循環水ライン４０を有する。この循環水ライン４０は、冷却塔２１の水槽２３と復水器１４の入水室１４ｉとを接続する冷却循環水ライン４１と、復水器１４の出水室１４ｏと冷却塔２１の散水器２５とを接続する加熱循環水ライン４２と、を有する。循環ポンプ３１は、冷却循環水ライン４１に設けられている。この冷却塔設備２０では、冷却塔２１と、循環水ライン４０と、循環ポンプ３１と、復水器（熱交換器）１４と、循環水ライン４０とで、水循環系統を構成する。

薬液タンク３２に貯められる薬液中の薬剤は、水循環系統内にスケールが付着するのを防止するスケール防止剤である。スケール防止剤としては、例えば、アミノトリメチレンホスホン酸遠、ホスホノブタントリカルボン酸、アクリル酸ホモポリマー、アクリル酸系コーポリマー、アクリル酸系ターポリマー、無水マレイン酸系コーポリマー、リグニンスルホン酸ナトリウム等がある。

薬液タンク３２と冷却塔２１の水槽２３とは、薬液ライン４３で接続されている。薬液ポンプ３３は、この薬液ライン４３に設けられている。なお、ここでは、薬液タンク３２から延びる薬液ライン４３を冷却塔２１の水槽２３に接続しているが、薬液を循環水に注入できれば、この薬液ライン４３を他の箇所に接続してもよい。例えば、薬液タンク３２から延びる薬液ライン４３を冷却塔２１のケーシング２２の上部や、冷却循環水ライン４１等に接続してもよい。

補給水源３４と冷却塔２１の水槽２３とは、補給水ライン４４で接続されている。補給水ポンプ３５は、この補給水ライン４４に設けられている。なお、ここでは、補給水源３４から延びる補給水ライン４４を冷却塔２１の水槽２３に接続しているが、補給水を循環水に注入できれば、この補給水ライン４４を他の箇所に接続してもよい。例えば、補給水源３４から延びる補給水ライン４４を冷却塔２１のケーシング２２の上部等に接続してもよい。

冷却循環水ライン４１中で循環ポンプ３１と復水器１４との間には、排水ライン４６が接続されている。この排水ライン４６には、排出弁３６が設けられている。

本実施形態の冷却塔設備２０は、さらに、薬剤濃度計５１と、不純物総溶解度計（以下、ＴＤＳ（Total Dissolved Solid）計）５２と、水晶振動マイクロバランス（以下、ＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance））装置５５と、制御装置６０と、を備える。

薬剤濃度計５１は、循環水中のスケール防止剤の濃度を検知する。この薬剤濃度計５１は、例えば、冷却塔２１の水槽２３に設けられている。なお、薬剤濃度計５１は、循環水中のスケール防止剤の濃度を検知できれば、基本的に、水循環系統の如何なる場所に設けてもよい。

ＴＤＳ計５２は、循環水中の不純物総溶解度（ＴＤＳ）を検知する。すなわち、ＴＤＳ計は、水に溶け込んでいる全不純物の濃度を検知する。このＴＤＳ計５２は、例えば、水に流れる電流の伝導度を検知し、この伝導度を不純物の濃度に換算して出力する。このＴＤＳ計５２は、例えば、冷却塔２１の水槽２３に設けられている。なお、ＴＤＳ計５２は、循環水中に溶け込んでいる全不純物の濃度を検知できれば、基本的に、水循環系統の如何なる場所に設けてもよい。

ＱＣＭ装置５５は、水循環系統内におけるスケール量を検出するスケール量計である。このＱＣＭ装置５５は、図２に示すように、水晶振動子５６と、この水晶振動子５６に交流電圧を印加する交流電源５７と、この水晶振動子５６の振動周波数を検知する周波数検知器５８と、を有する。水晶振動子５６は、水晶薄膜５６ａの両面に電極５６ｂを配置したものである。水晶振動子５６の振動周波数は、電極５６ｂ上の付着した物質の質量に応じて変化する。このＱＣＭ装置５５は、この現象を利用して、電極５６ｂに付着した物質の質量を検知する。本実施形態のＱＣＭ装置５５の水晶振動子５６は、水循環系統で循環水が流れる領域内に配置される。よって、本実施形態のＱＣＭ装置５５は、水晶振動子５６に付着したスケールＳＣの量を検知する。このＱＣＭ装置５５は、マイクログラムからナノマイクログラムオーダーの微小な質量を検知することができる。

水晶振動子５６は、前述したように、水循環系統で循環水が流れる領域内に配置されていれば、水循環系統内の如何なる箇所に配置されてもよい。水循環系統で、スケールの付着により最も影響を受けるのは、復水器１４である。このため、水晶振動子５６は、復水器１４内で循環水が流れる領域中に配置されていることが好ましい。復水器１４の伝熱管１４ｔ内の循環水は、蒸気との熱交換で加熱される。伝熱管１４ｔを通過した循環水が出水室１４ｏ内に流入すると、蒸気により加熱されなくなるため、この循環水の温度が低下する。スケールは、循環水の温度が低下すると、循環水から析出して水循環系統の内壁面等に付着する傾向がある。よって、スケールの付着を敏感に検知するためには、復水器１４の出水室１４ｏ内に水晶振動子５６を配置することが特に好ましい。このため、本実施形態では、図１に示すように、ＱＣＭ装置５５の水晶振動子５６を出水室１４ｏ内に配置している。また、ＱＣＭ装置５５の水晶振動子５６を加熱循環水ライン４２内に配置してもよい。

制御装置６０は、図１に示すように、薬液ポンプ３３の駆動を制御する薬剤注入制御部６１と、排出弁３６の開閉駆動を制御する排出制御部６２と、補給水ポンプ３５の駆動を制御する補給水供給制御部６３と、を有する。

薬剤注入制御部６１には、スケール量に関する閾値Ｓｓｖと、スケール防止剤の濃度に関する閾値Ｓｍｃとが格納されている。薬剤注入制御部６１は、ＱＣＭ装置５５で検知されたスケール量が閾値Ｓｓｖ以上になると、薬液ポンプ３３を駆動させ、この薬液ポンプ３３により循環水中に薬液タンク３２内の薬液を注入させる。また、薬剤注入制御部６１は、薬剤濃度計５１で検知されたスケール防止剤の濃度が閾値Ｓｍｃ以上になると、薬液ポンプ３３を停止させ、この薬液ポンプ３３による循環水中への薬液注入を停止させる。

排出制御部６２には、ＴＤＳに関する閾値Ｓｔｄｓと、水槽２３内の循環水量に関する許容最少量とが格納されている。排出制御部６２は、ＴＤＳ計５２で検知されたＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上になると、排出弁３６に開指令を出力し、排出弁３６に開動作させる。また、排出制御部６２は、レベル計５０で検知された循環水量が許容最少量になると、排出弁３６に閉指令を出力し、排出弁３６に閉動作させる。

補給水供給制御部６３は、水槽２３内の循環水量に関する許容最少量と、水槽２３内の循環水量に関する許容最大量とが格納されている。補給水供給制御部６３は、レベル計５０で検知された循環水量が許容最少量になると、補給水ポンプ３５に対してＯＮ指令を出力し、補給水ポンプ３５を駆動させる。また、補給水供給制御部６３は、レベル計５０で検知された循環水量が許容最大量になると、補給水ポンプ３５に対してＯＦＦ指令を出力し、補給水ポンプ３５を停止させる。

排液処理設備７０は、蒸気タービン設備１０から排出された水や、冷却塔設備２０から排出された循環水を処理して、これらの水中の有害物質等の濃度を環境基準値未満にしてから、プラント外に排出する設備である。この排液処理設備７０には、蒸気タービン設備１０の排水ライン１８、及び冷却塔設備２０の排水ライン４６が接続されている。

次に、以上で説明したプラントの動作について説明する。まず、蒸気タービン設備１０の動作について説明する。

ボイラー１１で発生した蒸気は、主蒸気ライン１６を介して、蒸気タービン１２に送られる。蒸気が蒸気タービン１２に供給されると、この蒸気タービン１２が駆動する。発電機１３は、この蒸気タービン１２の駆動により発電する。蒸気タービン１２を駆動させた蒸気は、復水器１４の凝縮室１４ｃ内に流入する。この蒸気は、復水器１４の複数の伝熱管１４ｔ内を流れる循環水との熱交換により、冷却されて水になる。この水は、給水ライン１７に流入し、給水ポンプ１５で昇圧される。給水ポンプ１５で昇圧された水は、給水ライン１７を介して、ボイラー１１に送られる。

次に、冷却塔設備２０の動作について説明する。

冷却塔２１の水槽２３内の循環水は、冷却循環水ライン４１に流入し、循環ポンプ３１で昇圧される。循環ポンプ３１で昇圧された水は、冷却循環水ライン４１を介して、復水器１４の入水室１４ｉに流入する。この水は、入水室１４ｉから複数の伝熱管１４ｔ内に流入する。伝熱管１４ｔ内に流入した循環水は、復水器１４の凝縮室１４ｃ内に流入した蒸気との熱交換により加熱される。加熱された循環水は、復水器１４の出水室１４ｏを経て、加熱循環水ライン４２に流入する。加熱循環水ライン４２内を流れた循環水は、冷却塔２１の散水器２５から冷却塔２１のケーシング２２内に散布される。ケーシング２２内に散布された循環水は、ルーパー２６を経てケーシング２２内に流入した外気と熱交換する。この結果、循環水の一部が気化して蒸気になる。残りの循環水は、一部の循環水の気化による気化熱により冷却される。循環水と熱交換した外気は、ファン２４により、蒸気と共にケーシング２２外に排気される。一方、冷却された循環水は、水槽２３内に一時的に溜まる。この循環水は、前述したように、冷却循環水ライン４１に流入する。

次に、冷却塔設備２０の制御動作について、図３及び図４のフローチャートを参照して説明する。

冷却塔設備２０では、図３のフローチャートに示す水質管理制御ルーチンが繰り返し実行される。

水質管理制御ルーチンでは、図３のフローチャートに示すように、まず、ＴＤＳ計５２が、循環水中のＴＤＳを検知する（Ｓ１１：ＴＤＳ検知工程）。制御装置６０の排出制御部６２は、このＴＤＳを受け付け、このＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上であるか否かを判断する（Ｓ１２：ＴＤＳ判断工程）。排出制御部６２は、ＴＤＳ計５２で検知されたＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上であると判断すると、以下で説明する排出工程（Ｓ１３）を実行する。

排出工程（Ｓ１３）では、排出制御部６２が、排出弁３６に開指令を出力し、排出弁３６に開動作させる（Ｓ１４：排出開始工程）。排出弁３６が開くと、冷却循環水ライン４１を流れている循環水の一部が、排水ライン４６を介して、排液処理設備７０に流出する。

排出制御部６２は、排出弁３６に開指令を出力した後、冷却塔２１のレベル計５０で検知された循環水量が許容最少量になったか否かを判断する（Ｓ１５：循環水量判断工程）。排出制御部６２は、レベル計５０で検知された循環水量が許容最少量になったと判断すると、排出弁３６に対して閉指令を出力して、排出弁３６に閉動作させる（Ｓ１６：排出停止工程）。排出弁３６が閉じると、循環水の排出が停止される。循環水の排出が停止されると、水質管理制御ルーチンが終了する。

排液処理設備７０は、蒸気タービン設備１０から排出された水や、冷却塔設備２０から排出された循環水を処理して、これらの水中の有害物質等の濃度を環境基準値未満にしてから、プラント外に排出する。具体的に、排液処理設備７０は、蒸気タービン設備１０から排出された水や冷却塔設備２０から排出された循環水中に含まれる灰分等の除去処理を実行する。さらに、排液処理設備７０は、流入する水中に薬剤が含まれる場合、プラント外に排出する水中の薬剤の濃度を環境基準値未満にしてから、この水をプラント外に排出する。

排出制御部６２が、ＴＤＳ判断工程（Ｓ１２）で、ＴＤＳ計５２で検知されたＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上ではないと判断すると、ＱＣＭ装置５５が、水循環系統内におけるスケール量を検出する（Ｓ２１：スケール量検知工程）。制御装置６０の薬剤注入制御部６１は、このスケール量を受け付け、このスケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ以上であるか否かを判断する（Ｓ２２：スケール量判断工程）。

薬剤注入制御部６１は、ＱＣＭ装置５５で検知されたスケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ以上ではないと判断すると、この水質管理制御ルーチンが終了する。一方、薬剤注入制御部６１は、ＱＣＭ装置５５で検知されたスケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ以上であると判断すると、以下で説明する薬剤注入工程（Ｓ２３）を実行する。

薬剤注入工程（Ｓ２３）では、薬剤注入制御部６１が、薬液ポンプ３３に対してＯＮ指令を出力し、薬液ポンプ３３を駆動させる（Ｓ２４：薬剤注入開始工程）。この薬液ポンプ３３の駆動により、薬液タンク３２内の薬液が薬液ライン４３を介して、冷却塔２１の循環水中へ注入される。

薬剤濃度計５１は、循環水中の薬剤であるスケール防止剤の濃度を検知する（Ｓ２５：薬剤濃度検知工程）。薬剤注入制御部６１は、薬液ポンプ３３に対してＯＮ指令を出力した後に、薬剤濃度計５１から薬剤濃度を受け付ける。この薬剤注入制御部６１は、この薬剤濃度が閾値Ｓｍｃ以上であるか否かを判断する（Ｓ２６：薬剤濃度判断工程）。

薬剤注入制御部６１は、薬剤濃度計５１で検知された薬剤濃度が閾値Ｓｍｃ以上ではないと判断すると、薬剤濃度計５１からの新たな薬剤濃度を受け付ける。一方、薬剤注入制御部６１は、薬剤濃度計５１で検知された薬剤濃度が閾値Ｓｍｃ以上であると判断すると、薬液ポンプ３３に対してＯＦＦ指令を出力し、薬液ポンプ３３を停止させる（Ｓ２７：薬剤注入停止工程）。この薬液ポンプ３３の停止により、冷却塔２１の循環水中への薬液の注入が停止される。

以上で、本実施形態における水質管理制御ルーチンの一連の処理が終了する。

冷却塔２１では、循環水の一部が蒸発して、外部に排気されるため、冷却塔設備２０内の循環水の量が次第に少なくなる。さらに、本実施形態の冷却塔設備２０では、水循環系統から循環水を排出する排出工程（Ｓ１３）を実行する。このため、冷却塔設備２０では、さらに、図４のフローチャートに示す補給水供給制御ルーチンが繰り返し実行される。

この補給水供給制御ルーチンでは、図４のフローチャートに示すように、まず、補給水供給制御部６３が、冷却塔２１のレベル計５０で検知された水槽２３内の循環水量が許容最少量であるか否かを判断する（Ｓ５１：循環水量判断工程）。補給水供給制御部６３は、レベル計５０で検知された循環水量が許容最少量ではないと判断すると、レベル計５０からの新たな循環水量を受け付ける。一方、補給水供給制御部６３は、レベル計５０で検知された循環水量が許容最少量であると判断すると、以下で説明する補給水供給工程（Ｓ５２）を実行する。

補給水供給工程（Ｓ５２）では、補給水供給制御部６３が、補給水ポンプ３５に対してＯＮ指令を出力し、補給水ポンプ３５を駆動させる（Ｓ５３：補給水供給開始工程）。この補給水ポンプ３５の駆動により、補給水源３４からの補給水が補給水ライン４４を介して、冷却塔２１の循環水中に供給される。

補給水供給制御部６３は、補給水ポンプ３５に対してＯＮ指令を出力した後、レベル計５０で検知された循環水量が許容最大量であるか否かを判断する（Ｓ５４：循環水量判断工程）。補給水供給制御部６３は、レベル計５０で検知された循環水量が許容最大量であると判断すると、補給水ポンプ３５に対してＯＦＦ指令を出力し、補給水ポンプ３５を停止させる（Ｓ５５：補給水供給停止工程）。この補給水の停止により、冷却塔２１の循環水中への補給水の供給が停止される。

以上で補給水供給制御ルーチンでの一連の処理が終了する。

以上で説明した補給水供給制御ルーチンの実行で循環水に補給水が補給される毎に、循環水中の不純溶解物質や浮遊物質（以下、ＳＳ（suspended solids））が増加する。また、冷却塔２１では、循環水の一部が蒸発して、外部に排気されるため、冷却塔設備２０内の循環水の量が次第に少なくなる。このように、循環水の量が少なくなると、循環水中のＴＤＳやＳＳ濃度が高まる。不純溶解物質及びＳＳは、いずれも、スケールの原因物質である。熱交換器の一種である復水器１４の伝熱管１４ｔに対するスケーリング量が多くなると、復水器１４での熱交換性能が低下する。このため、ＴＤＳ等が高まると、スケールの原因物質である不純溶解物質やＳＳを多く含む循環水を排出することが好ましい。そこで、本実施形態では、以上で説明した水質管理制御ルーチンを実行して、循環水の一部を水循環系統外に排出する。なお、この水質管理制御ルーチンの実行で、冷却塔２１内の循環水量が許容最少量になると、補給水供給制御ルーチンの実行で、循環水中に補給水が補給される。

以上のように、本実施形態では、スケールの原因物質の循環水中の濃度が高まると、循環水を排出するので、スケールの成長速度を抑えることができる。

本実施形態では、水質管理制御ルーチンの実行過程で、ＴＤＳ計５２で検知されたＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上ではないと判断されると（Ｓ１２：ＴＤＳ判断工程）、スケール量検知工程（Ｓ２１）が実行される。このスケール量検知工程（Ｓ２１）では、マイクログラムからナノマイクログラムオーダーの微小な質量を検知することができるＱＣＭ装置５５を用いて、スケール量を検知する。このため、このスケール量検知工程（Ｓ２１）では、僅かなスケール量でも検知することができる。さらに、本実施形態では、ＱＣＭ装置５５の水晶振動子が、スケールの付着により最も影響を受ける復水器１４内であって、スケールの発生傾向が高い出水室１４ｏ内に配置されている。このため、スケールの付着により最も影響を受ける復水器１４でのスケール付着を極めて敏感に検知することができる。

薬剤注入制御部６１により、ＱＣＭ装置５５で検知されたスケール量が閾値Ｓｓｖ以上あると判断されると（Ｓ２２：スケール量判断工程）、薬剤注入工程（Ｓ２３）が実行される。この薬剤注入工程（Ｓ２３）の実行により、循環水からスケールの構成物質になる炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、けい酸マグネシウム等の析出が抑えられ、伝熱管１４ｔ等に対するスケール発生及びスケールの成長速度を抑えることができる。

多くの冷却塔設備では、熱交換器の伝熱管にスケールがある程度付着することを前提として、熱交換器を設計し、水循環系統内を循環する水量を定めている。

本実施形態では、スケールの原因物質の循環水中の濃度が高まると、循環水を排出する上に、スケール付着を敏感に検知し、スケール付着が検知されると、スケール防止剤を循環水に注入する。よって、本実施形態では、伝熱管１４ｔ等に対するスケール発生を抑えつつ、このスケールの成長速度を抑えることができる。このため、本実施形態では、冷却塔設備２０の設計過程で、伝熱管１４ｔに付着するスケール量及び水循環系統を流れる循環水の量を小さく見積もることができる。この結果、本実施形態では、復水器１４（熱交換器）や冷却塔の小型化を図ることができ、設備コスト及びランニングコストを抑えることができる。

「第二実施形態」
本発明に係る冷却塔設備を備えるプラントの第二実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。

本実施形態のプラントも、第一実施形態のプラントと同様、図５に示すように、蒸気タービン設備１０と、冷却塔設備２０ａと、排液処理設備７０と、を備える。本実施形態の蒸気タービン設備１０及び排液処理設備７０は、第一実施形態の蒸気タービン設備１０及び排液処理設備７０と同一である。一方、本実施形態の冷却塔設備２０ａは、第一実施形態の冷却塔設備２０と異なる。

本実施形態の冷却塔設備２０ａは、第一実施形態の構成に加えて、浮遊物質計（以下、ＳＳ計）５３を備えている。この関係で、本実施形態の冷却塔設備２０ａにおける制御装置６０ａの構成及び動作も、第一実施形態の制御装置６０と異なる。

ＳＳ計５３は、循環水中の浮遊物質（ＳＳ）の量を検知する。ＳＳ計５３としては、例えば、液の濁度を検知する濁度計を用いることができる。濁度計には、透過散乱光方式の濁度計、表面散乱光方式の濁度計、積分球方式の濁度計等があるが、いずれの方式の濁度計を用いてもよい。このＳＳ計５３は、例えば、冷却塔２１の水槽２３に設けられている。なお、ＳＳＳ計５３は、循環水中に溶け込んでいるＳＳの量（又は濁度）を検知できれば、基本的に、水循環系統の如何なる場所に設けてもよい。

制御装置６０ａは、第一実施形態の制御装置６０と同様に、薬液ポンプ３３の駆動を制御する薬剤注入制御部６１ａと、排出弁３６の開閉駆動を制御する排出制御部６２ａと、補給水ポンプ３５の駆動を制御する補給水供給制御部６３と、を有する。さらに、本実施形態の制御装置６０ａは、出力部６４を有する。出力部６４は、表示器６５と、表示器６５を制御する表示制御部６６と、を有する。

本実施形態の冷却塔設備２０ａでも、図４を用いて説明した補給水供給制御ルーチンが繰り返し実行される。

本実施形態の冷却塔設備２０ａでは、図６のフローチャートに示す水質管理制御ルーチンが繰り返し実行される。

水質管理制御ルーチンでは、第一実施形態の水質管理制御ルーチンと同様、まず、ＴＤＳ計５２が、循環水中のＴＤＳを検知する（Ｓ１１：ＴＤＳ検知工程）。制御装置６０ａの排出制御部６２ａは、このＴＤＳを受け付け、このＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上であるか否かを判断する（Ｓ１２：ＴＤＳ判断工程）。

排出制御部６２ａが、ＴＤＳ計５２で検知されたＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上であると判断すると、ＱＣＭ装置５５が、水循環系統におけるスケール量を検出する（Ｓ２１ａ：スケール量検知工程）。排出制御部６２ａは、このスケール量を受け付け、このスケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上であるか否かを判断する（Ｓ２２ａ：スケール量判断工程）。排出制御部６２ａは、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上であると判断すると、第一実施形態で説明した排出工程（Ｓ１３）を実行する。排出工程（Ｓ１３）が終了すると、水質管理制御ルーチンが終了する。

排出制御部６２ａが、スケール量判断工程（Ｓ２２ａ）で、ＱＣＭ装置５５で検知されたスケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上ではないと判断すると、ＳＳ計５３が循環水中のＳＳ量（又は濁度）を検知する（Ｓ３１ａ：ＳＳ検知工程）。排出制御部６２ａは、このＳＳ量を受け付け、このＳＳ量が閾値Ｓｓｓ１以上であるか否かを判断する（Ｓ３２ａ：ＳＳ判断工程）。排出制御部６２ａは、ＳＳ量が閾値Ｓｓｓ１以上であると判断すると、スケール量が増加する可能性がある旨を示すアラームを出力部６４に出力させる（Ｓ３３ａ：アラーム出力工程）。又は、排出制御部６２ａは、排出工程（Ｓ３４ａ）を実行する。この排出工程（Ｓ３４ａ）は、第一実施形態で説明した排出工程（Ｓ１３）と同一の処理である。アラーム出力工程（３３ａ）又は排出工程（Ｓ３４ａ）が終了すると、水質管理制御ルーチンが終了する。

排出制御部６２ａが、ＳＳ判断工程（Ｓ３２ａ）で、ＳＳ量が閾値Ｓｓｓ１以上ではないと判断すると、排出工程等を実施することなく、水質管理制御ルーチンが終了する。

排出制御部６２ａが、ＴＤＳ判断工程（Ｓ１２）で、ＴＤＳ計５２で検知されたＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上でないと判断した場合も、ＱＣＭ装置５５が、水循環系統におけるスケール量を検出する（Ｓ２１ｂ：スケール量検知工程）。薬剤注入制御部６１ａは、このスケール量を受け付け、このスケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ２以上であるか否かを判断する（Ｓ２２ｂ：スケール量判断工程）。薬剤注入制御部６１ａは、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ２以上であると判断すると、第一実施形態で説明した薬剤注入工程（Ｓ２３）を実行する。薬剤注入工程（Ｓ２３）が終了すると、水質管理制御ルーチンが終了する。

薬剤注入制御部６１ａが、スケール量判断工程（Ｓ２２ｂ）で、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ２以上ではないと判断すると、ＳＳ計５３が循環水中のＳＳ量（又は濁度）を検知する（Ｓ３１ｂ：ＳＳ検知工程）。排出制御部６２ａは、このＳＳ量を受け付け、このＳＳ量が閾値Ｓｓｓ２以上であるか否かを判断する（Ｓ３２ｂ：ＳＳ判断工程）。排出制御部６２ａは、ＳＳ量が閾値Ｓｓｓ２以上であると判断すると、スケール量が増加する可能性がある旨を示すアラームを出力部６４に出力させる（Ｓ３３ｂ：アラーム出力工程）。又は、排出制御部６２ａは、排出工程（Ｓ３４ｂ）を実行する。この排出工程（Ｓ３３ｂ）は、第一実施形態で説明した排出工程（Ｓ１３）と同一の処理である。アラーム出力工程（３３ｂ）又は排出工程（Ｓ３４ｂ）が終了すると、水質管理制御ルーチンが終了する。

排出制御部６２ａが、ＳＳ判断工程（Ｓ３２ｂ）で、ＳＳ量が閾値Ｓｓｓ２以上ではないと判断すると、排出工程等を実施することなく、水質管理制御ルーチンが終了する。

以上で、本実施形態における水質管理制御ルーチンでの一連の処理が終了する。

以上のように、本実施形態では、ＴＤＳ判断工程（Ｓ１２）で、ＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上であると判断された場合でも、第一実施形態のように、直ちに、排出工程（Ｓ１３）が実行されない。本実施形態では、ＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上であると判断された後、スケール量判断工程（Ｓ２２ａ）で、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上であるか否かが判断される。そして、本実施形態では、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上であると判断された場合に、排出工程（Ｓ１３）が実行される。すなわち、本実施形態では、ＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上である上に、実際にスケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上である場合に、排出工程（Ｓ１３）が実行させる。よって、本実施形態では、第一実施形態よりも、循環水の排出を厳格に管理するため、排出による循環水の減少が少なくなり、冷却塔設備のランニングコストを抑えることができる。

本実施形態では、スケール量判断工程（Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂ）で、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１又はＳｓｖ２以上ではないと判断された場合でも、第一実施形態のように、直ちに水質管理制御ルーチンを終了しない。本実施形態では、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１又はＳｓｖ２以上ではないと判断された後、ＳＳ判断工程（Ｓ３２ａ，Ｓ３２ｂ）で、スケールの原因物質であるＳＳ量が閾値Ｓｓｓ１又はＳｓｓ２以上であるか否かが判断される。そして、本実施形態では、ＳＳ量が閾値Ｓｓｓ１又はＳｓｓ２以上であると判断された場合に、アラーム出力工程（３３ａ，３３ｂ）又は排出工程（Ｓ３４ａ，Ｓ３４ｂ）が実行される。このため、本実施形態では、スケール量の増加可能性を察知し、スケール量の増加に対応することができる。

なお、スケール量判断工程（Ｓ２２ａ）で用いるスケール量に関する閾値Ｓｓｖ１と、スケール量判断工程（Ｓ２２ｂ）で用いるスケール量に関する閾値Ｓｓｖ２とは、異なっていてもよい。この場合、スケール量判断工程（Ｓ２２ａ）で用いる閾値Ｓｓｖ１が、スケール量判断工程（Ｓ２２ｂ）で用いる閾値Ｓｓｖ２より小さくてもよい。

また、ＳＳ判断工程（Ｓ３２ａ）で用いるＳＳ量に関する閾値Ｓｓｓ１と、ＳＳ判断工程（Ｓ３２ｂ）で用いるＳＳ量に関する閾値Ｓｓｓ２とは、異なっていてもよい。この場合、ＳＳ判断工程（Ｓ３２ａ）で用いる閾値Ｓｓｓ１が、ＳＳ判断工程（Ｓ３２ｂ）で用いる閾値Ｓｓｓ２より小さくてもよい。

「第三実施形態」
本発明に係る冷却塔設備を備えるプラントの第三実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。

本実施形態のプラントも、第一実施形態のプラントと同様、図７に示すように、蒸気タービン設備１０と、冷却塔設備２０ｂと、排液処理設備７０と、を備える。本実施形態の蒸気タービン設備１０及び排液処理設備７０は、第一実施形態の蒸気タービン設備１０及び排液処理設備７０と同一である。一方、本実施形態の冷却塔設備２０ｂは、第一実施形態の冷却塔設備２０と異なる。

本実施形態の冷却塔設備２０ｂは、第一実施形態の構成に加えて、第一温度計５４ｉ及び第二温度計５４ｏを備えている。この関係で、本実施形態の冷却塔設備２０ｂにおける制御装置６０ｂの構成及び動作も、第一実施形態の制御装置と異なる。

第一温度計５４ｉは、冷却塔２１で冷却され復水器１４で加熱される前の循環水の温度を検知する。この第一温度計５４ｉは、冷却循環水ライン４１に設けられている。なお、この第一温度計５４ｉは、復水器１４の入水室１４ｉに設けられてもよい。第二温度計５４ｏは、復水器１４で加熱され冷却塔２１に流入する前の循環水の温度を検知する。この第二温度計５４ｏは、加熱循環水ライン４２に設けられている。なお、この第二温度計５４ｏは、復水器１４の出水室１４ｏに設けられてもよい。

制御装置６０ｂは、第一実施形態の制御装置６０と同様に、薬液ポンプ３３の駆動を制御する薬剤注入制御部６１ｂと、排出弁３６の開閉駆動を制御する排出制御部６２ｂと、補給水ポンプ３５の駆動を制御する補給水供給制御部６３と、を有する。さらに、本実施形態の制御装置６０ｂは、出力部６４を有する。出力部６４は、表示器６５と、表示器６５を制御する表示制御部６６と、を有する。

本実施形態の冷却塔設備２０ｂでも、図４を用いて説明した補給水供給制御ルーチンが繰り返し実行される。

本実施形態の冷却塔設備２０ｂでは、図８のフローチャートに示す水質管理制御ルーチンが繰り返し実行される。

水質管理制御ルーチンでは、第一実施形態の水質管理制御ルーチンと同様、まず、ＴＤＳ計５２が、循環水中のＴＤＳを検知する（Ｓ１１：ＴＤＳ検知工程）。制御装置６０ｂの排出制御部６２ｂは、このＴＤＳを受け付け、このＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上であるか否かを判断する（Ｓ１２：ＴＤＳ判断工程）。

排出制御部６２ｂが、ＴＤＳ計５２で検知されたＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上であると判断すると、ＱＣＭ装置５５が、水循環系統におけるスケール量を検出する（Ｓ２１ａ：スケール量検知工程）。排出制御部６２ｂは、このスケール量を受け付け、このスケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上であるか否かを判断する（Ｓ２２ａ：スケール量判断工程）。排出制御部６２ｂは、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上であると判断すると、第一実施形態で説明した排出工程（Ｓ１３）を実行する。排出工程（Ｓ１３）が終了すると、水質管理制御ルーチンが終了する。

排出制御部６２ｂが、スケール量判断工程（Ｓ２２ａ）で、ＱＣＭ装置５５で検知されたスケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上ではないと判断すると、第一温度計５４ｉが循環水の温度を検知すると共に、第二温度計５４ｏが循環水の温度を検知する。排出制御部６２ｂは、各温度計５４ｉ，５４ｏで検知された温度を受け付け、両温度の温度差を求める（Ｓ４１ａ：温度差検知工程）。排出制御部６２ｂは、この温度差ΔＴが閾値Ｓｔ１以下であるか否かを判断する（Ｓ４２ａ：温度差判断工程）。この温度差は、復水器１４で加熱される前の循環水の温度と復水器１４で加熱された後の循環水の温度との温度差であるため、この温度差が小さくなると、復水器１４の伝熱管１４ｔに対するスケール量が増加し、復水器１４での熱交換性能が低下していることを意味する。そこで、排出制御部６２ｂは、温度差が閾値Ｓｔ１以下であると判断すると、復水器１４の熱交換性能が低下した又はスケール量が増加した旨を示すアラームを出力部６４に出力させる（Ｓ４３ａ：アラーム出力工程）。又は、排出制御部６２ｂは、排出工程（Ｓ４４ａ）を実行する。この排出工程（Ｓ４４ａ）は、第一実施形態で説明した排出工程（Ｓ１３）と同一の処理である。アラーム出力工程（４３ａ）又は排出工程（Ｓ４４ａ）が終了すると、水質管理制御ルーチンが終了する。

排出制御部６２ｂが、温度差判断工程（Ｓ４２ａ）で、温度差が閾値Ｓｔ１以下ではないと判断すると、排出工程等を実施することなく、水質管理制御ルーチンが終了する。

排出制御部６２ｂが、ＴＤＳ判断工程（Ｓ１２）で、ＴＤＳ計５２で検知されたＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上でないと判断した場合も、ＱＣＭ装置５５が、水循環系統におけるスケール量を検出する（Ｓ２１ｂ：スケール量検知工程）。薬剤注入制御部６１ｂは、このスケール量を受け付け、このスケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ２以上であるか否かを判断する（Ｓ２２ｂ：スケール量判断工程）。薬剤注入制御部６１ｂは、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ２以上であると判断すると、第一実施形態で説明した薬剤注入工程（Ｓ２３）を実行する。薬剤注入工程（Ｓ２３）が終了すると、水質管理制御ルーチンが終了する。

薬剤注入制御部６１ｂが、スケール量判断工程（Ｓ２２ｂ）で、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ２以上ではないと判断すると、第一温度計５４ｉが循環水の温度を検知すると共に、第二温度計５４ｏが循環水の温度を検知する。排出制御部６２ｂは、各温度計５４ｉ，５４ｏで検知された温度を受け付け、両温度の温度差を求める（Ｓ４１ｂ：温度差検知工程）。排出制御部６２ｂは、この温度差ΔＴが閾値Ｓｔ２以下であるか否かを判断する（Ｓ４２ｂ：温度差判断工程）。この温度差が小さくなると、前述したように、復水器１４の伝熱管１４ｔに対するスケール量が増加し、復水器１４での熱交換性能が低下していることを意味する。そこで、排出制御部６２ｂは、温度差が閾値Ｓｔ２以下であると判断すると、復水器１４の熱交換性能が低下した又はスケール量が増加した旨を示すアラームを出力部６４に出力させる（Ｓ４３ｂ：アラーム出力工程）。又は、排出制御部６２ｂは、排出工程（Ｓ４４ｂ）を実行する。この排出工程（Ｓ４４ｂ）は、第一実施形態で説明した排出工程（Ｓ１３）と同一の処理である。アラーム出力工程（４３ｂ）又は排出工程（Ｓ４４ｂ）が終了すると、水質管理制御ルーチンが終了する。

排出制御部６２ｂが、温度差判断工程（Ｓ４２ｂ）で、温度差ΔＴが閾値Ｓｔ２以下ではないと判断すると、排出工程等を実施することなく、水質管理制御ルーチンが終了する。

以上で、本実施形態における水質管理制御ルーチンでの一連の処理が終了する。

以上のように、本実施形態では、ＴＤＳ判断工程（Ｓ１２）で、ＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上であると判断された場合でも、第一実施形態のように、直ちに、排出工程（Ｓ１３）が実行されない。本実施形態では、第二実施形態度と同様、ＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上であると判断された後、スケール量判断工程（Ｓ２２ａ）で、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上であるか否かが判断される。そして、本実施形態では、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上であると判断された場合に、排出工程（Ｓ１３）が実行される。すなわち、本実施形態では、ＴＤＳが閾値Ｓｔｄｓ以上である上に、実際にスケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１以上である場合に、排出工程（Ｓ１３）が実行させる。よって、本実施形態でも、第二実施形態と同様、第一実施形態よりも、循環水の排出を厳格に管理するため、排出による循環水の減少が少なくなり、冷却塔設備のランニングコストを抑えることができる。

本実施形態では、第二実施形態と同様、スケール量判断工程（Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂ）で、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１又はＳｓｖ２以上ではないと判断された場合でも、第一実施形態のように、直ちに水質管理制御ルーチンを終了しない。本実施形態では、スケール量ＳＶが閾値Ｓｓｖ１又はＳｓｖ２以上ではないと判断された後、温度差判断工程（Ｓ４２ａ，Ｓ４２ｂ）で、温度差ΔＴが閾値Ｓｔ１又はＳｔ２以下であるか否かが判断される。そして、本実施形態では、温度差ΔＴが閾値Ｓｔ１又はＳｔ２以下であると判断された場合に、アラーム出力工程（４３ａ，４３ｂ）又は排出工程（Ｓ４４ａ，Ｓ４４ｂ）が実行される。このため、本実施形態では、復水器１４の伝熱管１４ｔに対するスケール量の増加を察知し、スケール量の増加に対応することができる。

なお、本実施形態でも、第二実施形態で説明したように、スケール量判断工程（Ｓ２２ａ）で用いるスケール量に関する閾値Ｓｓｖ１と、スケール量判断工程（Ｓ２２ｂ）で用いるスケール量に関する閾値Ｓｓｖ２とは、異なっていてもよい。

また、温度差判断工程（Ｓ４２ａ）で用いる温度差に関する閾値Ｓｔ１と、温度差判断工程（Ｓ４２ｂ）で用いる温度差に関する閾値Ｓｔ２とは、異なっていてもよい。この場合、温度差判断工程（Ｓ４２ａ）で用いる閾値Ｓｔ１が、温度差判断工程（Ｓ４２ｂ）で用いる閾値Ｓｔ２より大きくてもよい。

以上のように、本実施形態では、復水器１４の熱交換性能を間接的に検知して、復水器１４の伝熱管１４ｔに対するスケール量の増加に対応できるようにしている。このため、灰分除去等の処理がまったく施されていない水を循環水として用いる場合に、本実施形態の冷却塔設備２０ｂを採用することが好ましい。

また、第二実施形態では、ＳＳ成分を検知し、このＳＳ成分に応じて、スケール量の増加に対応できるようにしているが、本実施形態のように、復水器１４の熱交換性能を間接的に検知していない。このため、水処理が施されているものの、この処理が十分でない水、又は地下水等で、ＳＳ成分の除去が不十分な水を循環水として用いる場合に、第二実施形態の冷却塔設備２０ａを採用することが好ましい。

また、第一実施形態では、ＳＳ成分の検知、復水器１４の熱交換性能の間接的な検知を行わない。このため、灰分が適切に除去された上水や工業用水等を循環水として用いる場合に、第一実施形態の冷却塔設備２０を採用することが好ましい。

なお、本実施形態の冷却塔設備２０ｂは、第一実施形態の構成に、第一温度計５４ｉ及び第二温度計５４ｏを追加したものであるが、さらに、第二実施形態で説明したＳＳ計５３を追加してもよい。この場合、第二実施形態におけるＳＳ検知工程（Ｓ３１ａ）及びＳＳ判断工程（Ｓ３２ａ）を、本実施形態における温度差検知工程（Ｓ４１ａ）及び温度差判断工程（Ｓ４２ａ）と同時に又は前後して実行し、第二実施形態におけるＳＳ検知工程（Ｓ３１ｂ）及びＳＳ判断工程（Ｓ３２ｂ）を、本実施形態における温度差検知工程（Ｓ４１ｂ）及び温度差判断工程（Ｓ４２ｂ）と同時に又は前後して実行するとよい。

「変形例」
以上の各実施形態の補給水供給器は、補給水ポンプ３５、レベル計５０、及び補給水供給制御部６３を有して構成されている。しかしながら、補給水供給器は、例えば、水槽２３内の液面レベルの変化に応じて上下動するフロートと、このフロートの上下動に応じて開閉動作する弁と、を有するフロート弁で、補給水供給器を構成してもよい。

以上の各実施形態及び各変形例の薬剤注入器は、薬液ポンプ３３を有して構成されている。しかしながら、薬剤注入器は、薬液ライン４３に設けられた弁で、構成してもよい。

以上の各実施形態の排出器は、排出弁３６を有して構成されている。しかしながら、排出器は、排水ライン４６に設けられたポンプで、構成してもよい。

以上の各実施形態の冷却塔設備は、いずれも、復水器１４で加熱された循環水を冷却する設備である。しかしながら、本発明の冷却塔設備は、復水器１４で加熱された循環水を冷却する設備に限定されない。本発明の冷却塔設備は、例えば、冷凍機の凝縮器で冷媒との熱交換で加熱された循環水を冷却する設備であってもよい。

１０：蒸気タービン設備
１１：ボイラー
１２：蒸気タービン
１３：発電機
１４：復水器（熱交換器）
１４ｃ：凝縮室（媒体室）
１４ｉ：入水室
１４ｏ：出水室１４ｏ
１４ｔ：伝熱管１４ｔ
１５：給水ポンプ
１６：主蒸気ライン
１７：給水ライン
１８：排水ライン
１９：排出弁
２０，２０ａ，２０ｂ：冷却塔設備
２１：冷却塔
２２：ケーシング
２３：水槽
２４：ファン
２５：散水器
２６：ルーパー
３１：循環ポンプ
３２：薬液タンク
３３：薬液ポンプ（薬剤注入器）
３４：補給水源
３５：補給水ポンプ（補給水供給器）
３６：排出弁（排出器）
４０：循環水ライン
４１：冷却循環水ライン
４２：加熱循環水ライン
４３：薬液ライン
４４：補給水ライン
４６：排水ライン
５０：レベル計
５１：薬剤濃度計
５２：不純物総溶解度計（ＴＤＳ計）
５３：浮遊物質計（ＳＳ計）
５４ｉ：第一温度計
５４ｏ：第二温度計
５５：水晶振動マイクロバランス装置（ＱＣＭ装置、スケール量計）
５６：水晶振動子
５６ａ：水晶薄膜
５６ｂ：電極
５７：交流電源
５８；周波数検知器
６０，６０ａ，６０ｂ：制御装置
６１，６１ａ，６１ｂ：薬剤注入制御部
６２，６２ａ，６２ｂ：排出制御部
６３：補給水供給制御部
６４：出力部
６５：表示器
６６：表示制御部
７０：排液処理設備

Claims (20)

1. 流入してきた水を冷却する冷却塔と、
   前記冷却塔で冷却された水と媒体とを熱交換させて、前記媒体を冷却する一方で前記水を加熱する熱交換器と、
   前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記水を循環させる循環水ラインと、
   前記冷却塔と前記熱交換器と前記循環水ラインとを有して構成される水循環系統内におけるスケール量を検出するスケール量計と、
   薬剤であるスケール防止剤を前記水循環系統に供給する薬剤注入器と、
   前記スケール量計で検知された前記スケール量に応じて、前記薬剤注入器により、前記スケール防止剤を前記水循環系統内に注入させる薬剤注入制御部を有する制御装置と、
   を備え、
   前記スケール量計は、前記水中に配置された水晶振動子を有する水晶振動子マイクロバランス装置である、
   冷却塔設備。
2. 請求項１に記載の冷却塔設備において、
   前記水晶振動子マイクロバランス装置の前記水晶振動子は、前記熱交換器内で前記水が流れる領域中に配置されている、
   冷却塔設備。
3. 請求項２に記載の冷却塔設備において、
   前記熱交換器は、前記冷却塔で冷却された水が流入する入水室と、前記媒体が流入してくる媒体室と、前記媒体室内に配置され前記入水室と連通している複数の伝熱管と、前記入水室から複数の前記伝熱管を経てきた水が流入する出水室と、を有し、
   前記水晶振動子マイクロバランス装置の前記水晶振動子は、前記出水室内に配置されている、
   冷却塔設備。
4. 請求項１に記載の冷却塔設備において、
   前記循環水ラインは、前記冷却塔で冷却された水を前記熱交換器に送る冷却循環水ラインと、前記熱交換器で加熱された水を前記冷却塔に送る加熱循環水ラインと、を有し、
   前記水晶振動子マイクロバランス装置の前記水晶振動子は、前記加熱循環水ライン内に配置されている、
   冷却塔設備。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却塔設備において、
   前記水中の前記薬剤の濃度を検知する薬剤濃度計を備え、
   前記薬剤注入制御部は、前記薬剤濃度計が検知した前記薬剤の濃度が予め定められた値以上になると、前記薬剤注入器による前記水への前記薬剤の注入を停止させる、
   冷却塔設備。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の冷却塔設備において、
   前記水を前記水循環系統外に排出する排出器と、
   前記冷却塔内の前記水の量に応じて、補給水を前記水中に供給する補給水供給器と、
   を備える、
   冷却塔設備。
7. 請求項６に記載の冷却塔設備において、
   前記水中の不純物総溶解度を検知する不純物総溶解度計を備え、
   前記制御装置は、前記不純物総溶解度計で検知された前記不純物総溶解度に応じて、前記排出器を駆動させる排出制御部を有する、
   冷却塔設備。
8. 請求項６又は７に記載の冷却塔設備において、
   前記水中の浮遊物質の量を検知する浮遊物質計を備え、
   前記制御装置は、前記浮遊物質計で検知された前記浮遊物質の量に応じて、前記排出器を駆動させる排出制御部と、前記浮遊物質計で検知された前記浮遊物質の量に応じて、スケール量が増加する旨を示すアラームを発する出力部と、のうち少なくとも一方を有する、
   冷却塔設備。
9. 請求項６から８のいずれか一項に記載の冷却塔設備において、
   前記冷却塔で冷却され前記熱交換器で加熱される前の水の温度を検知する第一温度計と、
   前記熱交換器で加熱され前記冷却塔に流入する前の水の温度を検知する第二温度計と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記第一温度計で検知された温度と前記第二温度計で検知された温度との温度差に応じて、前記排出器を駆動させる排出制御部と、前記温度差に応じて、前記熱交換器の熱交換性能が低下した又はスケール量が増加した旨を示すアラームを発する出力部と、のうち少なくとも一方を有する、
   冷却塔設備。
10. 流入してきた水を冷却する冷却塔と、前記冷却塔で冷却された水と媒体とを熱交換させて、前記媒体を冷却する一方で前記水を加熱する熱交換器と、前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記水を循環させる循環水ラインと、を備える冷却塔設備の水質管理方法において、
    前記冷却塔と前記熱交換器と前記循環水ラインとを有して構成される水循環系統内におけるスケール量を検出するスケール量検知工程と、
    前記スケール量検知工程で検知されたスケール量に応じて、薬剤であるスケール防止剤を前記水循環系統内に注入する薬剤注入工程と、
    を実行し、
    前記スケール量検知工程では、前記水中に配置された水晶振動子を有する水晶振動子マイクロバランス装置で前記スケール量を検知する、
    冷却塔設備の水質管理方法。
11. 請求項１０に記載の冷却塔設備の水質管理方法において、
    前記スケール量検知工程では、前記熱交換器内で前記水が流れる領域中でのスケール量を検知する、
    冷却塔設備の水質管理方法。
12. 請求項１１に記載の冷却塔設備の水質管理方法において、
    前記熱交換器は、前記冷却塔で冷却された水が流入する入水室と、前記媒体が流入してくる媒体室と、前記媒体室内に配置され前記入水室と連通している複数の伝熱管と、前記入水室から複数の前記伝熱管を経てきた水が流入する出水室と、を有し、
    前記スケール量検知工程では、前記出水室内のスケール量を検知する、
    冷却塔設備の水質管理方法。
13. 請求項１０に記載の冷却塔設備の水質管理方法において、
    前記循環水ラインは、前記冷却塔で冷却された水を前記熱交換器に送る冷却循環水ラインと、前記熱交換器で加熱された水を前記冷却塔に送る加熱循環水ラインと、を有し、
    前記スケール量検知工程では、前記加熱循環水ライン内のスケール量を検知する、
    冷却塔設備の水質管理方法。
14. 請求項１０から１３のいずれか一項に記載の冷却塔設備の水質管理方法において、
    前記水中の前記薬剤の濃度を検知する薬剤濃度検知工程を実行し、
    前記薬剤注入工程では、前記薬剤濃度検知工程で検知された前記薬剤の濃度が予め定められた値以上になると、前記水への前記薬剤の注入を停止する、
    冷却塔設備の水質管理方法。
15. 請求項１０から１４のいずれか一項に記載の冷却塔設備の水質管理方法において、
    前記水を前記水循環系統外に排出する排出工程と、
    前記冷却塔内の前記水の量に応じて、補給水を前記水中に供給する補給水供給工程と、
    を実行する、
    冷却塔設備の水質管理方法。
16. 請求項１５に記載の冷却塔設備の水質管理方法において、
    前記水中の不純物総溶解度を検知する不純物総溶解度検知工程を実行し、
    前記排出工程では、前記不純物総溶解度検知工程で検知された前記不純物総溶解度に応じて、前記水を前記水循環系統外に排出する、
    冷却塔設備の水質管理方法。
17. 請求項１５又は１６に記載の冷却塔設備の水質管理方法において、
    前記水中の浮遊物質の量を検知する浮遊物質量検知工程を実行し、
    前記排出工程では、前記浮遊物質量検知工程で検知された前記浮遊物質の量に応じて、前記水を前記水循環系統外に排出する、
    冷却塔設備の水質管理方法。
18. 請求項１５又は１６に記載の冷却塔設備の水質管理方法において、
    前記水中の浮遊物質の量を検知する浮遊物質量検知工程と、
    前記浮遊物質量検知工程で検知された前記浮遊物質の量に応じて、スケール量が増加する可能性がある旨を示すアラームを発するアラーム出力工程と、
    を実行する、
    冷却塔設備の水質管理方法。
19. 請求項１５から１８のいずれか一項に記載の冷却塔設備の水質管理方法において、
    前記冷却塔で冷却され前記熱交換器で冷却される前の水の温度と、前記熱交換器で加熱され前記冷却塔に流入する前の水の温度との温度差を検知する温度差検知工程を実行し、
    前記排出工程では、前記温度差検知工程で検知された前記温度差に応じて、前記水を前記水循環系統外に排出する、
    冷却塔設備の水質管理方法。
20. 請求項１５から１８のいずれか一項に記載の冷却塔設備の水質管理方法において、
    前記冷却塔で冷却され前記熱交換器で冷却される前の水の温度と、前記熱交換器で加熱され前記冷却塔に流入する前の水の温度との温度差を検知する温度差検知工程と、
    前記温度差検知工程で検知された前記温度差に応じて、前記熱交換器の熱交換性能が低下した又はスケール量が増加した旨を示すアラームを発するアラーム出力工程と、
    を実行する、
    冷却塔設備の水質管理方法。

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