JP3834781B2

JP3834781B2 - 小口径海水管用の電解防汚装置および方法

Info

Publication number: JP3834781B2
Application number: JP27496997A
Authority: JP
Inventors: 忠彦大庭; 英智臼井; 貴弘梶山
Original assignee: 株式会社ナカボーテック
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JPH1190380A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラント等の冷却用海水を送水する小口径海水管の内壁面に付着する海生生物の着生を抑制または防止する装置および方法に関する。詳しくは、大口径海水管から分岐した長い小口径海水管に直列に電解装置を挿入して、該小口径管の内面に付着する海生生物の着生を抑制または防止する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、海水を通水する配管（海水管）において、その内壁面に付着する海生生物の着生を防止する方法としては、電解槽と処理する海水を圧入させるためのポンプを持った大型の海水電解装置により、配管の取水溝に電解で生成した塩素イオンを供給し、もって多量の海水系全体を塩素処理して海生生物の付着防止を図ってきた。しかし、環境問題により多量の海水の塩素処理は規制の方向にある。
【０００３】
近時、塩素を供給しない代わりに、取水溝への防汚塗料の塗布や、有毒イオンの生成を伴わない鉄鋼等の遷移金属の無害イオン生成に伴う該金属の電解活性溶解による方法等が開発され、一部では実用に供されている。
【０００４】
これらの方法は、大口径の海水管やコンクリート壁面に対しては適用できるが、大口径の海水管から分岐した小口径でラインの長い管に対しては、人力による機械的内面清掃に頼っているのが実情である。或いは、大口径の海水管におけると同様に、バイパスさせて別途電解槽を設けて海水電解で生成した塩素イオンを小口径海水管内に注入している。しかし、バイパスや電解槽設置のためのスペースの確保が必要であり、また取水口から電解槽までの配管に海生生物が付着し、脱落して電解槽を詰まらせるのを防ぐために、ストレーナーを設けている。更にストレーナーの他にも、該電解槽の設置にはポンプ、電極、配線、電源あるいはバイパス用接続海水管等多くの付帯部品や装置を必要とする。
【０００５】
一方、復水器の細管洗浄にスポンジボールが広く用いられているが、該ボールの回収管の防汚にあたっては、特にスポンジボールが通過する途中の管内面に突起物のないようにすることが必要である。また、該細管に海水が流入する手前の大口管或いはバイパス内に設置した海水電解用電極（主として白金被覆チタン）の表面が、スポンジボールによる洗浄で摩耗しやすいため、これを防ぐ必要がある。
【０００６】
本発明に類似した先行技術として、特公平０６−７２４１０号公報「防汚方法」、特公平０７−２４８２２号公報「防汚方法および防汚装置」、特公平０７−３８９８１号公報「防汚装置」、特開平０４−３１３３７９号公報「防汚装置」および特開平０１−１２６４９４号公報「海生生物付着防止用二重管」等がある。
【０００７】
前４件は、海水に接する海洋構造物の防汚技術に関する種々の対象構造物の例として、小口径鋼管（１００ｍｍφ）内面の防汚方法および装置について開示している。この装置は、フランジ付鋼管の内面に直接、ゴムまたは熱可塑性樹脂をバインダーとして、導電材としてグラファイト、カーボンブラック、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｐｔ金属およびその酸化物等の粉体から選んで混合した導電性樹脂をライニング被覆して陽極とし、一方主鋼管とのフランジ接合部にフランジ径に合わせたＰｔ被覆Ｔｉ基ドーナツ型円形材を介在させて接合して陰極とした電解装置であって、塩素の発生を抑制させるため陽極の電位を規定の範囲に保持するのに直流電源のほかにポテンショスタットと基準電極を付加している。塩素の発生は陽極ライニングの劣化や破損の虞があるものと考えられる。配管への適用テストでは、１００ｍｍφ、１ｍＬ管に対して陽極電位を０．８〜１．２Ｖ（ＳＣＥ）に保持する旨が記載されている。すなわち、定電位制御による電解防汚装置である。
【０００８】
該導電性陽極ライニングは直接流水と接し、且つ鋼管に直に接しているので、流水中の異物との接触等による該ライニングの摩耗や破損防止対策が施されておらず、破損部の鋼管の界面からの流出電流が避けられないため、１年ぐらいの短期間ならともかく３年、５年といった長期間の防汚効果は期待し難い。従ってこのような装置は、メンテナンスに相当の配慮が必要である。
【０００９】
後者の１件は、防汚用金属であるＣｕ−Ｎｉ合金製でｌｍｍ厚の条を、その長手方向を管軸方向とし、断面が円形となるように曲げ加工し、管軸方向にスリット状の開口部を形成して内管とし、その外周面にＦＲＰ製の外管を被覆した二重管を開示している。二重管という点では本発明に類似しているが、先行技術に係る内管がＣｕ−Ｎｉ合金製の防汚金属であるのに対して、本発明に係る内管は後述する様に不溶性金属からなる海水電解用陽極であり、防汚作用は全く異なる。まして本発明電解装置の対極（陰極）や陽極表面保護の絶縁スリーブ等については開示されていない。従って、共に二重管の構成であることが類似しているのみで構成材料および作用は異なるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述の様に、大口径の主海水管は、ストレーナー本体に電気防食（管内の腐食防止方法）用の白金チタンからなる不溶性電極が取付けられているので、該電極周辺は塩素の発生があり、海生生物の付着も抑制される。管内清掃にスポンジボールが広く使用されているが、該ボール回収用の細管（８０ｍｍφ以下）にまで防汚効果を与えるには多量の塩素の生成が必要であり、過剰の塩素濃度になりやすい。従って、最小限の塩素イオンの生成で防汚効果を得るためには、小口径管のライン内に直接何らかの海水電解装置を設置する事が必要である。
【００１１】
また前述の如く、冷却用海水を通水する小口径（２００ｍｍφ以下）海水管の内面には、防汚塗料の塗布や鉄板等のライニングが困難である。また、バイパス方式の電解装置では、取水口から電解槽までの途中で海生生物が付着したり、それがための付属設備や部品が多くそれだけ手間もコストも掛かる。
【００１２】
本発明は、プラント冷却用海水系の取水溝の入口から系外排水溝までの全体を防汚処理（海生生物付着防止処理を称する）するのが狙いではなく、小口径海水管を防汚することを目的とする。詳しくは、大口径の海水管から分岐した小口径海水管ラインの該分岐点近傍に、該ラインと直列に海水電解装置を組み込んで、該分岐点から下流に流れる少ない量の海水にのみ塩素類を供給し、海水系全体として環境への負担をできる限り少なくする小口径海水管内面への海生生物付着防止電解装置およびその方法を提供するのが目的である。
さらには、陽極の破損がなく長寿命であり、かつ電解電流が均一に流れる小口径海水管内面への海生生物付着防止電解装置およびその方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、以下に示す電解装置および電解方法により達成できる。すなわち、本発明の小口径海水管の電解防汚装置は、小口径海水管と接続できるフランジを有し少なくとも表面が絶縁性であるパイプ、該パイプの内面に張り巡らせた不溶性金属からなる陽極であって、該陽極が前記パイプの内面に沿って略円筒状に丸めた板であり、該陽極の表面に設けた多孔性絶縁スリーブ、該スリーブ上にＴ字の横棒を前記パイプの軸方向に沿って設置した陰極電流密度を１０Ａ／ｍ ² 以上としたＴ字型陰極、および直流電源からなる。
【００１４】
また、本発明の小口径海水管の電解防汚方法は、小口径海水管ラインの一部に、該ラインと直列に本発明の電解防汚装置を組み込み、該装置が海水を電解して生成する塩素類によって、該海水管への海生生物の付着を抑制または防止する。なお、本発明において塩素類とは主に次亜塩素酸イオンや塩素イオン等のイオンを意味するが、塩素ガスを含むこともある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、冷却用水として海水を使用している発電所の復水器、熱交換器等の配管内面を防汚するのに適用できる。配管には大別して大口径と小口径の海水管がある。本発明の対象となる海水管は、大口径管ではなく小口径の海水管である。つまり、本発明の対象は、長い小口径管内の防汚であって、前段の大口径管や取水溝の入口から排水口に至る全海水系の防汚を主対象にしたものではない。
【００１６】
ここで小口径海水管は、管径が凡そ２００ｍｍ以下であって、多くの場合１００ｍｍ以下である。下限は特に問わないが、５０ｍｍ以上が好ましい。かかる細管は、防汚塗装やメッキによる被覆が容易でなく、まして再被覆は事実上コスト的に見合わず、新管と取替えるのが普通である。管内に付着した海生生物は、機械的に除去しているが、管径が細く、長尺のため作業が捗らない。放置して置くと海生生物による管の閉塞や管の腐食の要因となる。
【００１７】
次に、本発明の電解防汚装置の好ましい構成、組み立て方法について説明する。
本発明装置の本体であるパイプは、接続する小口径海水管と同径であり、該小口径管と接続するためのフランジをその軸方向の両端に有する。該フランジ付パイプは少なくともその表面が絶縁性であり、材質はＦＲＰ製、またはプラスチックライニングで被覆する場合には内部は鋼管、ステンレス鋼管またはチタン管等である。
【００１８】
該パイプ内面には、不溶性金属板状導電体（陽極）を該小口径管の内径に合わせて円筒状に成形加工したものを張り合わせる。陽極としてはチタンまたはチタン合金の表面に白金または白金族金属合金を被覆したものが用いられる。該陽極は、板状物をフランジ付パイプの内面に沿って略円筒状に丸めたものであるから、該パイプの内部に挿入することによって、端部切り欠き（スリット）を有する陽極はスプリングバック作用で該パイプの内面に密着する。一方、該パイプの壁面には開孔を設け、そこに絶縁および水密のコマを嵌め、該コマに陽極端子を挿入して、これを外部直流電源の正極に接続する。
【００１９】
次いで、該円筒状陽極の表面上に、全表面に任意の形状および大きさの複数の開孔を有するプラスチック製絶緑スリーブを設ける。多孔性の絶縁スリーブは、円筒状陽極が陰極等の他の導体と短絡するのを防止するため、また該陽極の海水中の異物との接触による損傷防止、或いは該電極からの流出電流が一様になるようにするために必要である。
【００２０】
該スリーブを敷設後、角柱状または円柱状でＴ字型の鉄鋼製導電体を陰極として設置する。設置向きは、Ｔ字の横軸を該パイプの軸方向に沿わせ、一方Ｔ字の縦軸は、該パイプの壁面に開孔を設け、絶縁および水密のコマを嵌め、該コマに挿入して外部直流電源の負極に接続する。
このように組み立てたパイプ状電解装置は、大口径の主海水管から分岐した小口径管ラインの該分岐点近傍に、該パイプのフランジ取合わせで小口径管と直接接続し、ラインの中に直列に挿入する。
【００２１】
本発明の装置を構成するパイプは、長さ２００〜３００ｍｍであり、前記絶縁被覆や、端部切り欠きを有する円筒状陽極板等の取付加工は容易に行える。また、該パイプ径が主小口径管と同じであるから、フランジ取合いで直列配置が容易にできる。従って、主海水管とは別に電解槽の設置やバイパス配管等の工事が不要になる。
【００２２】
本発明の防汚作用は、海水電解による塩素および塩素系イオンの生成にある。また大口径の母管が対象ではなく、母管から分岐した枝管を対象として直接該枝管と同径のフランジ付管状海水電解装置を接続する。母管の海水流量に対して枝管の流量は１／５００〜１／１０００であり、枝管への塩素注入量を３ｐｐｍに保持する（定電流制御であるから、塩素の生成量は通電量に比例するので容易にコントロールできる）と、出口での最大残留塩素濃度は０．００６〜０．００３ｐｐｍとなり、実質的に検出されない範囲に維持される。放出口では、時間と距離の関係でさらに低い濃度となる。一方、陰極は、陰極電流密度が１０Ａ／ｍ²以上になるように設計することにより、エレクトロコーティングは軟弱な析出物となり、流速や洗浄用ボールとの接触で容易に剥離する。
【００２３】
【実施例】
本発明の管状電解防汚装置を洗浄ボール捕集器系に適用した例について以下に述べる。本発明の技術思想は本例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に属する技術を包含する。
【００２４】
図１は、本発明の管状電解防汚装置をその管軸方向に切断したときの断面構造を示す。
同図中、１はフランジ付の８０Ａ×２００ｍｍＬ管状電解防汚装置；２はフランジ付ＦＲＰ製管本体；３はＴ字型陰極で、管２の軸に沿って細長い６ｍｍφのＳＵＳ３０４製であり、管２の壁外に露出させたＴ字の縦軸部分は、直流電源（図示せず）の負極に接続する端子；４は管２の軸方向に切り欠き（スリット）を有する円筒板状の白金被覆チタン陽極；５は陽極４を該直流電源の正極に接続するチタン製陽極端子；６は陽極端子５を保護するチタン製カバー；７は複数の開孔を有するＰＶＣ製保護管であり、陽極４の表面を保護する。
【００２５】
陽極４は１．５Ｔ×２４０Ｗ×２１０Ｌ（ｍｍ）の板状であって、８０Ａ管に内接するよう幅方向に円筒状に丸めたものである。この陽極は端部スリットを有する割形になっているので、管２内に挿入すると、バネ性を有する素材であるからスプリング・バックが働いて該管に内接する。
【００２６】
防汚対象の管は、管内洗浄用ボール捕集器系であるから、流水（海水）中に様々な固形物が存在し、これが流水と共に陽極４の表面に接触して該陽極の損傷の要因となる。それ故、図２の基本的な本実施例装置の管構造（拡大、誇張してある）に示すごとく、陽極４表面を保護するためにＰＶＣ保護管（スリーブ）７で覆ってある。該スリーブには直径が凡そ１０ｍｍの複数の孔を設けてある。これによって陽極４の損耗を防ぎ、寿命を伸長できる。また、板状電極からの流出電流は該電極の端部に集中しやすいが、孔開きスリーブを用いることで流出電流の均一流出が確保される。
【００２７】
本発明の装置は、現場作業での組み立てではなく予め工場で製作が可能である。現場では復水器系の点検の合間を利用して、本装置を容易に取付けることができる。
【００２８】
図３は、冷却海水系統における本実施例の装置（小口径海水管電解防汚装置）を設置したボール捕集器系の位置関係を示したものである。
取水路３１を経由して流入した冷却用海水は、６００Ａ母管３２を通って復水器３３に入り、通常は排水口３４に出ていく。復水器３３管内の汚損物沈積（海生生物を含む）を除去するため、スポンジボールを該水路管に投入して管内の清浄を図っている。管内清浄が終われば該ボールを捕集しなくてはならない。そこで復水器３３を出た冷却水を排水口３４に導く配水管路の途中にバイパスを設けて、ボール捕集用の系路３５が設置されている。ボール捕集器系３５の管は、管径２００ｍｍ以下（多くの場合１００ｍｍ以下）の鋼管、ステンレス管またはチタン管である。ボール捕集器系３５はボール分離器３６、複数のヴァルブ、ポンプ３７およびボール容器３８からなり、ボールを分離した海水は主管（母管）３２に戻る。
【００２９】
本発明の電解防汚装置１は、ボール捕集器系３５の管（８０ｍｍφ）にフランジ座を設けて図３に示す位置に設置した。海生生物が活動し始める３月に設置し９月までの約６か月間稼働した。大型汚損生物の付着防止には冷却海水中の残留塩素が０．２ｐｐｍ連続注入が必要である。本防汚装置１での塩素発生量を０．５ｐｐｍに保持するため、１２．６Ａ（流量３６ｍ³／ｈ）の電流を流した。図３のＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤの点で残留塩素の濃度を測定した結果、Ａ点の取水口で０．０ｐｐｍ、Ｂ点の本装置近傍で０．４５ｐｐｍ、Ｃ点の本ラインの出口で０．４０ｐｐｍおよびＤ点の排水口で０．０１ｐｐｍ以下となった。６か月稼働後の海生生物の付着量は、本装置を運用したＢおよびＣ点ではＡおよびＤ点に対して１／１００以下となり、防汚効果が明白であった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の電解防汚装置および方法は、詳述した如く冷却用海水を送水する海水管の内壁面に付着する海生生物の付着を抑制し、メインである大口径管から分岐した小口径海水管を対象とする。対象である小口径海水管ラインと直列に、該小口径管と同寸法の管径を有する本発明の電解装置を組み込むことによって、大口径管を含めた全海水を対象とした電解防汚に比して少ない量の海水の電解で防汚を可能ならしめるので、装置が小型で、簡単であり、余剰のスペースを必要とせず、長期運転が可能であり、加えて塩素類の生成も最小限に抑えることができるので、海水系全体として環境への負担を最小限に抑えることができる。
【００３１】
さらに、本発明の電解防汚装置の本体であるパイプは少なくともその表面が絶縁性なので、該パイプからの電流の流出はない。陽極は絶縁スリーブで保護してあるので、海水中の異物との接触による摩耗や破損が抑えられる。該絶縁スリーブは多孔を有し、また陰極はパイプに沿って延びているので、陽極−陰極間に均一な電流が流れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の小口径海水管電解防汚装置の断面構造を示す図。
【図２】本発明装置の管構造を示す図。
【図３】冷却海水系統における本装置を設置したボール捕集器系の位置関係を示す図。
【符号の説明】
１：小口径海水管用電解防汚装置、２：フランジ付管、３：Ｔ字型陰極、４：円筒板状陽極、５：陽極端子、６：陽極端子保護用カバー、７：複数の開孔を有する陽極保護管、３１：取水路、３２：母管（６００Ａ）、３３：復水器、３４：排水口、３５：ボール捕集器系、３６：ボール分離器、３７：ポンプ、３８：ボール容器。

Claims

小口径海水管と接続できるフランジを有し少なくとも表面が絶縁性であるパイプ、該パイプの内面に張り巡らせた不溶性金属からなる陽極であって、該陽極が前記パイプの内面に沿って略円筒状に丸めた板であり、該陽極の表面に設けた多孔性絶縁スリーブ、該スリーブ上にＴ字の横棒を前記パイプの軸方向に沿って設置した陰極電流密度を１０Ａ／ｍ ² 以上としたＴ字型陰極、および直流電源からなる、小口径海水管の電解防汚装置。
前記小口径海水管の直径が５０〜２００ｍｍである請求項１記載の電解防汚装置。
小口径海水管ラインの一部に、該ラインと直列に請求項１または２に記載の電解防汚装置を組み込み、該装置が海水を電解して生成する塩素類によって、該海水管への海生生物の付着を抑制または防止する小口径海水管の電解防汚方法。