JP4390669B2 - 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

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量も、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。一方、上記特許文献１及び特許文献２に開示される手法では、薬剤の注入を一箇所で行っているため、注入箇所から下流にいくにつれて、塩素の分解等により塩素濃度が低下し、注入箇所から一定の範囲でしか、十分な効果を期待できない。

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、海へ放出される海水中の塩素濃度を低く抑えつつ、冷却水流路の広範囲に亘って海洋生物の付着及び成長を効果的に抑制できるように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、
前記冷却水流路に冷却水の流れの方向に沿って塩素系薬剤を注入するための複数の薬剤注入部を設け、それら複数の薬剤注入部を、前記取水路を流れる冷却水が各薬剤注入部の間を流れるのに要する時間に基づいて決定したタイミングで順次切り替えながら前記冷却水流路内へ塩素系薬剤を注入することを特徴とする。

本発明によれば、冷却水流路に冷却水の流れの方向に沿って複数の薬剤注入部が設けられ、この複数の薬剤注入部を順次切り替えながら冷却水流路内へ塩素系薬剤が注入される。従って、広範囲に亘って海洋生物の付着及び成長を抑制することができる。また、複数の薬剤注入部を、前記取水路を流れる冷却水が各薬剤注入部の間を流れるのに要する時間に基づいて決定したタイミングで順次切り替えることで、塩素系薬剤が過剰に注入されることがなくなり、海へ放出される海水の残留塩素濃度が協定値を越えるのを防ぐことができる。

また、請求項２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、
前記冷却水流路内の冷却水の流れの方向に沿って設けられた、塩素系薬剤を注入するための複数の薬剤注入部と、
前記複数の薬剤注入部を、前記取水路を流れる冷却水が各薬剤注入部の間を流れるのに要する時間に基づいて決定したタイミングで順次切り替えながら、前記冷却水流路内へ塩素系薬剤を注入させる制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、海へ放出される海水中の塩素濃度を低く抑えつつ、冷却水流路の広範囲に亘って海洋生物の付着及び成長を効果的に抑制することができる。

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を模式図的に示す。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いる。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の構成を示す。同図に示す如く、薬剤注入部３２は、取水路２０の内部に注入口４１を有する注入管４０、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、注入管４０に設けられたバルブ４４、バルブ４４の動作を制御する制御部４６により構成されている。また、制御部４６は、例えば、薬剤供給装置４２からの薬剤の流量を制御することにより、注入管４０を流れる薬剤の流速と取水路２０を流れる冷却水の流速とがほぼ同じになるようにする。薬剤供給装置４２は、海水ポンプ３０から供給された海水を電解して、次亜塩素酸ナトリウム溶液を生成する。ただし、薬剤供給装置４２は、既成の次亜塩素酸ナトリウム溶液を貯蔵しておいて、それを供給するものであってもよい。

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及び制御部４６は、薬剤注入部３２Ａ〜３２Ｃに共通に備えられる。この例では、３つの薬剤注入部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃが設けられた場合を示しているが、薬剤注入部３２の個数はこれに限らず、取水路２０の流れに沿って複数の薬剤注入部３２が設けられればよい。

次に、図６（ａ）〜図６（ｃ）を用いて本実施形態の薬剤注入方法を詳細に説明する。なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）においては、注入管４０及びバルブ４４の構成をより詳細に示している。同図に示すように、複数（同図の例では３個）の薬剤注入部３２Ａ〜３２Ｃに対応して、注入管４０Ａ〜４０Ｃが設けられており、その先端に注入口４１Ａ〜４１Ｃが設けられる。そして、以下に詳細に説明するように、注入管４０Ａ〜４０Ｃの接続状態をバルブ４４Ａ，４４Ｂによって切り替えることで、薬剤注入部３２Ａ〜３２Ｃの何れから薬剤注入を行うかを切り替えることができるようになっている。

ポンプ３０は、取水路２０から海水を汲み上げて薬剤供給装置４２に供給する。薬剤供給装置４２は、この海水を電気分解して次亜塩素酸ナトリウムを生成し、バルブ４４Ａ，４４Ｂの切替状態に応じて注入管４０Ａ〜４０Ｃの何れかの先端の注入口４１Ａ〜４１Ｃから取水路２０へ薬剤を注入する。

バルブ４４Ａは、薬剤供給装置４２を注入管４０Ａに接続させる第１の状態と、薬剤供給装置４２を注入管４０Ｂに接続させる第２の状態とを取ることができる。また、バルブ４４Ｂは、注入管４０Ｂを注入管４０Ｃ及び注入口４１Ｂに接続させる第１の状態と、注入管４０Ｂを注入管４０Ｃから切り離すと共に、注入口４１Ｂに接続させる第２の状態と、注入管４０Ｂを注入管４０Ｃに接続させると共に注入口４１Ｂから切り離す第３の状態を取ることができる。これらバルブ４４Ａ，４４Ｂの状態の切り替え動作は、制御部４６により制御される。

図６（ａ）は、薬剤注入部３２Ａから薬剤が注入される状態を示している。すなわち、この状態では、バルブ４４Ａが第１の状態とされ、バルブ４４Ｂが第１の状態とされることで、薬剤供給装置４２から注入管４０Ａを通して薬剤注入部３２Ａの注入口４１Ａから薬剤が注入される。

この図６（ａ）に示す状態から、バルブ４４Ａを第２の状態に切り替えると共に、バルブ４４Ｂを第２の状態に切り替えると、薬剤供給装置４２が薬剤注入部３２Ａから切り離されると共に、注入管４０Ｂを介して注入口４１Ｂに接続される。これにより、薬剤注入部３２Ｂの注入口４１Ｂから薬剤が注入される（図６（ｂ）参照）。

さらに、この状態からバルブ４４Ｂを第３の状態に切り替えると、薬剤供給装置４２が注入口４１Ｂから切り離されると共に、注入管４０Ｂ及び注入管４０Ｃを介して注入口４１Ｃに接続される。これにより、薬剤注入部３２Ｃの注入口４１Ｃから薬剤が注入される（図６（ｃ）参照）。

このように、バルブ４４Ａ，４４Ｂの状態を切り替えることにより、薬剤注入部３２Ａ〜３２Ｃを順次切り替えて薬剤注入を行うことができる。なお、各状態において、薬剤注入が行われていない注入管４０は、ポンプ３０によって汲み上げられた海水でパージされている。また、注入管４０を流れる次亜塩素酸ナトリウムの流速は、例えば、取水口２４を流れる海水の流速と等しくなるように設定されている。このように両者の流速を等しくしておけば、次亜塩素酸ナトリウム溶液が、上流側と下流側との両方から重複して注入されることがない。例えば、取水路２０内の冷却水が薬剤注入部３２Ａから薬剤注入部３２Ｂまで流れるのに時間Ｔだけかかるとすると、図６（ａ）に示すように薬剤が薬剤注入部３２Ａから注入されていた状態から、図６（ｂ）に示すようにバルブを切り替えた場合、バルブを切り替えてから薬剤注入部３２Ｂによる薬剤注入が始まるまでの時間もＴとなる。このため、上流側の薬剤注入部３２Ａで薬剤が注入された冷却水が下流側の薬剤注入部３２Ｂを通過するまで薬剤注入部３２Ｂによる薬剤注入は行われず、冷却水の同じ部分に両方の薬剤注入部３２Ａ，３２Ｂから重複して薬剤が注入されて塩素濃度が過剰となるのを防止できるのである。そのため、協定値を越える残留塩素濃度を有する海水が、海２へ放出されるのを防ぐことができる。

図７は、薬剤注入部３２の他の構成例を示す。この例では、注入管４０から取水路２４へ至る流路が複数設けられており、各流路にはバルブ４４（Ａ〜Ｃ）が設けられている。そしてこれらのバルブ４４（Ａ〜Ｃ）の開閉は、制御部４６により制御されている。このような構成として、バルブ４４（Ａ〜Ｃ）をタイミングよく開閉し、薬剤を注入するような構成としても同様の効果を得ることができる。

以上のように、薬剤注入部３２の構成として様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。

図８は、取水路２０に設けられた薬剤注入部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを、流れに沿って順次切り替えて次亜塩素酸ナトリウム溶液を注入したときの冷却水系統２８の各部における残留塩素の濃度分布を示す図である。同図に示すように、薬剤注入部３２Ａから次亜塩素酸ナトリウム溶液が注入されると、取水路２０の取水口２４での残留塩素濃度は高くなる。この濃度は下流側へ向かうにつれて次第に低下し、やがて効果的な除去効果が得られなくなる。本発明は、このような下流側での除去効果の低減を防ぐために、流れに沿って順次次亜塩素酸ナトリウムを注入して、残留塩素濃度を一定値以上に保つことが可能な範囲（つまり、生物付着防止効果の得られる範囲）を拡大している。一方、放出口２６から海２へ放出される海水の残留塩素濃度は、例えば、注入する次亜塩素酸ナトリウム溶液の濃度や注入位置などの諸条件を決定して、協定値以下に設定できる。

このように、本実施形態では、取水路２０の流れに沿って設けた薬剤注入部３２を順次切り替えて次亜塩素酸ナトリウム溶液を注入することにより、海２へ放出される海水中の塩素濃度を低く抑えつつ、冷却水流路の広範囲に亘って海洋生物の付着及び成長を効果的に抑制できるようにする
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。 取水路に設けられた複数の薬剤注入部の構成例を示す図である。 取水路に設けられた複数の薬剤注入部の他の構成例を示す図である。 冷却水系統各部における残留塩素濃度と取水路内の距離との関係を示す図である。

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 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（３２Ａ〜３２Ｃ） 薬剤注入部
３４ 残留塩素濃度計
４０（４０Ａ〜４０Ｃ） 注入管
４１（４１Ａ〜４１Ｃ） 注入口
４２ 薬剤供給装置
４４（４４Ａ〜４４Ｃ） バルブ
４６ 制御部

Claims (2)

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、
   前記冷却水流路に冷却水の流れの方向に沿って塩素系薬剤を注入するための複数の薬剤注入部を設け、それら複数の薬剤注入部を、前記取水路を流れる冷却水が各薬剤注入部の間を流れるのに要する時間に基づいて決定したタイミングで順次切り替えながら前記冷却水流路内へ塩素系薬剤を注入することを特徴とする方法。
2. 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、
   前記冷却水流路内の冷却水の流れの方向に沿って設けられた、塩素系薬剤を注入するための複数の薬剤注入部と、
   前記複数の薬剤注入部を、前記取水路を流れる冷却水が各薬剤注入部の間を流れるのに要する時間に基づいて決定したタイミングで順次切り替えながら、前記冷却水流路内へ塩素系薬剤を注入させる制御部と、を備えることを特徴とするシステム。

Images