JP6057149B2 - 取水設備 - Google Patents

Description

本発明は、海水を送水する循環ポンプに海水を送る取水設備に関する。

火力発電所や原子力発電所などの発電所には、発電で使用した蒸気を冷却する復水器へ冷却用の海水を供給する循環ポンプが設けられており、循環ポンプには取水設備を介して海水が供給される。取水設備は、海水の取込み口である取水口と、ポンプ槽と、取水口とポンプ槽とを繋ぐ取水路とを含み、循環ポンプは、取水設備の終端であるポンプ槽に設置される。ポンプ槽に繋がる取水路は、数百〜数千メートルの長さを有し、運転中は常時、海水が貯えられている。

海水中には、ムラサキイガイやフジツボなどの貝類が生息しており、それらの稚貝が取水路の壁に付着し成長して死滅すると壁から剥がれ落ちる。死滅した貝類は、海水によって運ばれ、取水設備内の海水流速が遅い場所、特に通常、取水路よりも幅広に設計されているポンプ槽に堆積する。貝類の堆積量が増えると流路面積が狭まり海水流速が速くなるため、一定の堆積量を超えると貝類がオーバーフローして最終的にはポンプ槽終端付近に設置されている循環ポンプへ流入する。貝類が循環ポンプへ流入すると、循環ポンプを介して海水といっしょに貝類が復水器へ運ばれ、復水器のチューブ破損を引き起こす。復水器のチューブ破損は、発電の停止につながるためこれを防止することが必要である。通常、取水設備では、循環ポンプの手前にスクリーンを設けて貝類等の流入を防止しているが、貝類が大量になるとスクリーンが目詰まりして運転に支障をきたすことがある。

そこで循環ポンプへの貝類流入を防止すべく、ポンプ槽内の貝類を除去する技術やポンプ槽内に貝類を貯留する技術が提案されている。例えば陸上に吸引ポンプを設置し、これと接続されている配管口をポンプ槽に設置し、堆積している貝類を吸引除去する装置がある（例えば特許文献１参照）。またポンプ槽の底部を掘り込んだ貝溜まりを設けて貝類を一定量貯留し、貝類の循環ポンプへの流入を防止する取水設備がある（例えば特許文献２参照）。

特開平６−８８３１７号公報 特開２０１１−１１１８６６号公報

特許文献１に記載されている貝類を除去する装置は、大掛かりでさらにそれ自体のメンテナンスが必要となりコストがかかる。また装置が故障した際には取水設備の運転を停止し、堆積している貝類を除去する必要がある。

特許文献２に記載されているポンプ槽の底部に貝溜まりを設ける取水設備では、貝溜まりを設ける位置が制約され、貝類の貯留量がポンプ槽の大きさに制約される。またポンプ槽内において貝類を回収する作業は、必ずしも容易ではない。

本発明の目的は、大掛かりな装置を用いることなく貝類を捕捉し、循環ポンプへの貝類流入防止を容易かつ安価に行うことのできる取水設備を提供することである。

本発明は、海水の取込み口である取水口と、送水用の循環ポンプが設置されたポンプ槽と、前記取水口と前記ポンプ槽とを繋ぐ取水路と、を含む取水設備において、前記取水路側壁の任意の場所に、海水流速を局所的に低下させて貝類を捕捉し堆積させる凹形状の側壁拡張トラップが設けられ、前記側壁拡張トラップは、平面視において外側の底辺が内側の底辺に比べて短い台形状であり、貝類の回収が容易なことを特徴とする取水設備である。

本発明によれば、海水流速を局所的に低下させて貝類を捕捉し堆積させる凹形状の側壁拡張トラップを設け、ここに貝類を堆積させることができるので、大掛かりな装置を用いることなく、循環ポンプへの貝類流入を容易に防止することができる。また側壁拡張トラップは、取水路側壁の任意の場所に設けることができるので、取水路の構造、形状等に合せ適切な場所に設置すれば効率的に貝類を捕捉し、回収作業も容易となる。
また本発明によれば、前記側壁拡張トラップは、平面視において外側の底辺が内側の底辺に比べて短い台形状であり、貝類の回収が容易であるため、定期的に行われる貝類の回収作業を効率よく実施することができる。

また本発明は、前記取水設備において、前記側壁拡張トラップは、前記ポンプ槽の入口直前に設けられており、貝類を前記ポンプ槽の入口直前で捕捉することを特徴とする。

本発明によれば、前記側壁拡張トラップは、前記ポンプ槽の入口直前に設けられており、貝類を前記ポンプ槽の入口直前で捕捉するので、前記ポンプ槽への貝類流入を最小限に抑えて前記循環ポンプへの貝類流入を防止することができる。

また本発明は、前記取水設備において、さらに貝類の堆積量を増やす凹形状の底面拡張トラップが、前記側壁拡張トラップを設けた場所の取水路底面に、前記取水路幅方向にわたって設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、さらに貝類の堆積量を増やす凹形状の底面拡張トラップが、前記側壁拡張トラップを設けた場所の取水路底面に、前記取水路幅方向にわたって設けられているので、貝類の回収頻度を低減することができる。

また本発明は、前記取水設備において、さらに貝類の流出を防ぐ邪魔板が、前記側壁拡張トラップの下流側の終端部分に前記取水路長手方向と直交し、前記取水路幅方向にわたって設けられ、前記邪魔板の上辺は、海面高さよりも低いことを特徴とする。

本発明によれば、さらに貝類の流出を防ぐ邪魔板が、前記側壁拡張トラップの下流側の終端部分に取水路幅方向にわたって設けられているので、貝類が前記側壁拡張トラップを越えて循環ポンプへ流入することを防止することができる。

本発明によれば、大掛かりな装置を用いることなく貝類を捕捉し、循環ポンプへの貝類流入防止を容易かつ安価に行うことができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態としての取水設備１の全体構成を示す横断面図である。 図１の取水設備１の側壁拡張トラップ３１近傍の縦断面図である。 本発明の第２実施形態としての取水設備２の取水路１３の横断面図である。 本発明の第３実施形態としての取水設備３の全体構成を示す横断面図である。 本発明の第４実施形態としての取水設備４の側壁拡張トラップ３１近傍の縦断面図である。 本発明の第５実施形態としての取水設備５の側壁拡張トラップ３１近傍の横断面図である。 図６の取水設備５の側壁拡張トラップ３１近傍の縦断面図である。

図１は、本発明の第１実施形態としての取水設備１の全体構成を示す横断面図である。また図２は、図１の取水設備１の側壁拡張トラップ３１近傍の縦断面図である。まず取水設備１の全体構成について説明し、その後、貝類５１の捕捉、堆積の流れについて説明する。

取水設備１は、火力発電所（図示省略）の復水器冷却水として使用する海水を取水する設備であって、海水を取込む取水口１１と、海水が流れ込むポンプ槽１２と、取水口１１とポンプ槽１２とを繋ぐ取水路１３と、を含む。取水口１１とポンプ槽１２と取水路１３とは、一体の構造物である。海水は、取水口１１から取水路１３を通りポンプ槽１２へ流れていく。そして取水路１３の側壁には、貝類５１を捕捉し、一箇所に集中して堆積させる凹形状の側壁拡張トラップ３１が設けられている。

取水口１１は、海水の取込み口であり、海に面した場所あるいは海中に設置される。取水口１１は、取水路１３の基端に接続し海水を取水路１３へ導入する。

ポンプ槽１２は、取水路１３の終端に接続し、ポンプ槽１２の終端付近には送水用の循環ポンプ２３が設置されている。ポンプ槽１２は、循環ポンプ２３を設置するため取水路１３の終端であるポンプ槽入口２１から漸拡的に広がっており、流路断面積が取水路１３に対して大きくなっている。そのためポンプ槽１２は、取水路１３に比べて海水流速が遅く、貝類５１が堆積しやすい場所となっている。またポンプ槽１２は、９０度湾曲した形状をしており、湾曲部内側流路２２では海水流速がさらに遅くなるため貝類５１が堆積しやすい。

循環ポンプ２３は、ポンプ槽１２の終端付近に設置され、発電所の復水器（図示省略）へ海水を送水する。本実施形態では循環ポンプ２３は、２台設置されているが、２台に限定されるものではない。循環ポンプ２３は、取水設備１の大きさに応じて１台又は２台以上設置される。

取水路１３は、取水口１１とポンプ槽１２とを繋ぐ海水の流路であり、縦断面形状が矩形のコンクリート製である。取水路１３の大きさは、一例を示すと、幅約３ｍ、高さ約１０ｍ、全長は数百〜数千ｍに渡る。

側壁拡張トラップ３１は、局所的に流路断面積が大きくなるように取水路側壁２４の両側一部分を凹形状に拡張して形成されており、ポンプ槽入口２１の直前に設けられている。側壁拡張トラップ３１は、ポンプ槽入口２１の直前に限定されず任意の場所に設けることができるが、ポンプ槽入口２１の直前に設けると取水路１３で発生した貝類５１が側壁拡張トラップ３１を必ず通るため、ポンプ槽１２、循環ポンプ２３への貝類５１の流入を効果的に防止することができる。

取水路の構造上、側壁拡張トラップ３１をポンプ槽入口２１の直前に設けることができず、ポンプ槽入口２１の上流側に側壁拡張トラップ３１を設けたような場合には、側壁拡張トラップ３１よりも下流側で発生した貝類５１は、側壁拡張トラップ３１で捕捉されることなくポンプ槽１２へ流入する。このような場合、少なくともポンプ槽１２へ流入する貝類５１の量がポンプ槽１２から循環ポンプ２３へオーバーフローする量まで達しないように側壁拡張トラップ３１の場所を設定する。これにより循環ポンプ２３への貝類５１の流入を防止することができる。

側壁拡張トラップ３１の大きさは、貝類５１を滞留させる程度に海水流速を遅くすることが可能で、貝類５１を長期間堆積させておくことのできる大きさとし、貝類５１の発生量、定期清掃の頻度によって適宜決めればよい。次回の定期清掃までに発生する貝類５１全てを堆積できる大きさとすれば、ポンプ槽１２、循環ポンプ２３への貝類５１の流入を効果的に防止することができる。

側壁拡張トラップ３１をコストや物理的な制約により十分大きくすることができないときは、側壁拡張トラップ３１から貝類５１がオーバーフローしてポンプ槽１２へ流入するが、少なくともポンプ槽１２へ流入する貝類５１の量がポンプ槽１２から循環ポンプ２３へオーバーフローする量まで達しないように側壁拡張トラップ３１の大きさを設定する。これにより循環ポンプ２３への貝類５１の流入を防止することができる。

また上記のように側壁拡張トラップ３１を十分大きくすることができないときは、側壁拡張トラップ３１よりも上流側に側壁拡張トラップ３１をもう一箇所設けることで、貝類５１の堆積量を補うこともできる。

側壁拡張トラップ３１は、平面視において外側底辺４１が内側の底辺に比べて短い台形状に設けられており、取水路側壁２４と上流側傾斜面４２、下流側傾斜面４３との成す角がそれぞれ鈍角となっている。側壁拡張トラップ３１の平面視形状は、台形状に限定されるものではないが、台形状とすれば貝類５１の回収が容易となり好ましい。このとき取水路側壁２４と上流側傾斜面４２との角度は、側壁拡張トラップ３１において剥離流れによる渦が発生する角度にすると貝類５１をより捕捉しやすくなるが、回収の容易さと合わせて検討し適宜決めればよい。

次に、本発明の取水設備１における貝類５１の捕捉、堆積の流れについて説明する。取水口１１から取り込まれる海水には、多数の稚貝が含まれており、それらが取水路１３の壁面全域に付着する。付着した稚貝は、成長して死滅すると剥がれ落ちる。剥がれ落ちた貝類５１は、海水によってポンプ槽１２へ向かって運ばれ側壁拡張トラップ３１に到達する。側壁拡張トラップ３１では、流路断面積が大きくなっているので海水流速が遅くなり貝類５１が堆積する。

堆積した貝類５１は、定期的に回収される。貝類５１は、側壁拡張トラップ３１に集中して堆積しており、また側壁拡張トラップ３１は、台形状になっているので水中ロボット（図示省略）や水中ポンプ（図示省略）等を使って集中的かつ容易に回収することができ、取水設備１を停止せずに回収することができる。

このように本取水設備１を用いると貝類５１を一箇所に集中して堆積させることができ、堆積した貝類５１の回収を容易に行うことができる。そのためポンプ槽１２、循環ポンプ２３への貝類５１の流入を効果的に防止することができる。

これに対して側壁拡張トラップ３１がない場合、貝類５１は、取水路１３を通過しポンプ槽１２へ流入する。ポンプ槽１２は、取水路１３に比べて幅広であるため、海水流速が遅く貝類５１が堆積しやすい。貝類５１が堆積すると徐々に流路断面積が狭まり海水流速が速くなる。そして一定量堆積した時点で貝類５１がオーバーフローして循環ポンプ２３へ流入する。ポンプ槽１２において貝類５１が堆積する場所は、広範囲に亘るため容易に特定することができず、回収時には取水設備１を停止している。

またポンプ槽１２の湾曲部内側流路２２では、さらに海水流速が遅くなり貝類５１が大量に堆積する。湾曲部内側流路２２が堆積した貝類５１で塞がると、他の流路の海水流速が速くなり、循環ポンプ２３へ貝類５１が流入してしまう。

さらにポンプ槽１２は、循環ポンプ２３の故障原因となる空気の混入を防止するために循環ポンプ２３での吸い込み渦の原因となる回転流が発生しないように設計されている。ポンプ槽１２内に貝類５１が堆積すると、予期せぬ回転流が発生して循環ポンプ２３に空気が混入する恐れがある。そのためポンプ槽１２に貝類５１が堆積している状態は、好ましいとは言えない。

図３は、本発明の第２実施形態としての取水設備２の取水路１３の横断面図である。第１実施形態に示す取水設備１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施形態に示す取水設備２の構成は、第１実施形態に示す取水設備１と基本的に同じであるが、側壁拡張トラップの設置位置、数が異なる。取水設備２の取水路１３には、間隔を空けて複数の側壁拡張トラップ３１ａ、３１ｂ、３１ｃが設けられている。ここで使用する側壁拡張トラップ３１ａ、３１ｂ、３１ｃの構造、形状は、第１実施形態に示した側壁拡張トラップ３１と同様とすることができる。

側壁拡張トラップ３１ａは、取水口１１から側壁拡張トラップ３１ａの間で発生した貝類５１を堆積させる。同様に側壁拡張トラップ３１ｂは、側壁拡張トラップ３１ａから側壁拡張トラップ３１ｂの間で発生した貝類５１を堆積させ、側壁拡張トラップ３１ｃは、側壁拡張トラップ３１ｂから側壁拡張トラップ３１ｃの間で発生した貝類５１を堆積させる。

このように側壁拡張トラップ３１を複数設けると貝類５１を分散して堆積させることができる。この結果、第１実施形態の取水設備１の側壁拡張トラップ３１に比べてそれぞれの側壁拡張トラップ３１ａ、３１ｂ、３１ｃを小さくすることができる。

本実施形態のように取水路１３に複数の側壁拡張トラップ３１ａ、３１ｂ、３１ｃを設けると、各々の側壁拡張トラップにおける貝類５１の堆積量を確認することで貝類５１が発生しやすい区間を推定することができる。一方で貝類５１の堆積、回収場所を一箇所に集約できなくなるため回収作業に手間がかかる。側壁拡張トラップ３１の設置数は、特定の数に限定されないので、その数は、コストや上記メリットとデメリットとを比較検討し適宜決めればよい。

図４は、本発明の第３実施形態としての取水設備３の全体構成を示す横断面図である。第１実施形態に示す取水設備１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

第３実施形態に示す取水設備３の構成は、第１実施形態に示す取水設備１と基本的に同じであるが、取水路１３の形状が異なる。また側壁拡張トラップ３２の構造、形状も、第１実施形態の側壁拡張トラップ３１と異なる。

第３実施形態に示す取水設備３には、側壁拡張トラップ３２が取水路側壁２４の片側のみに設けられている。側壁拡張トラップをコストや物理的な制約により取水路側壁２４の両側に設けることができない場合は、本実施形態のように側壁拡張トラップ３２を取水路側壁２４の片側のみに設けてもよい。特に、図４に示すように取水路１３が湾曲している場合は、湾曲部の内側で流速が遅くなるので、湾曲部の内側のみに側壁拡張トラップ３２を設けても効果的に貝類５１を捕捉、堆積させることができる。

図５は、本発明の第４実施形態としての取水設備４の側壁拡張トラップ３１近傍の縦断面図である。第１実施形態に示す取水設備１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

第４実施形態に示す取水設備４には、第１実施形態に示す取水設備１に加えて側壁拡張トラップ３１を設けた場所の取水路底面２５に貝類５１の堆積量を増やすための底面拡張トラップ３３が、取水路１３の幅方向にわたって凹形状に設けられている。

底面拡張トラップ３３の大きさは、側壁拡張トラップ３１と同様、少なくとも次回の定期清掃まで貝類５１がオーバーフローして循環ポンプ１２へ流入しないように適宜決めればよい。底面拡張トラップ３３を設けると、その容積分だけ貝類５１の堆積量を増やすことができ、結果的に側壁拡張トラップ３１を小さくすることができる。

底面拡張トラップ３３は、貝類５１の回収を容易にするため縦断面形状において外側底辺４４が内側の底辺に比べて短い台形状に設けられており、取水路底面２５と上流側傾斜面４５、下流側傾斜面４６との成す角がそれぞれ鈍角となっているが、側壁拡張トラップ３１と同様、台形状に限定されるものではない。

図６は、本発明の第５実施形態としての取水設備５の側壁拡張トラップ３１近傍の横断面図であり、図７は、図６の取水設備５の側壁拡張トラップ３１近傍の縦断面図である。第１実施形態に示す取水設備１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

第５実施形態に示す取水設備５には、第１実施形態に示す取水設備１に加えて側壁拡張トラップ３１の下流側終端部分の取水路底面２５に、貝類５１の流出を防ぐ邪魔板３４が取水路１３の長手方向と直交し、取水路１３の幅方向にわたって設けられている。

邪魔板３４は、堆積した貝類５１の重量や海水の流れによって動かないようにしっかりと固定されている。また邪魔板３４は、海水流路全体を塞がないよう邪魔板上面４７が海面高さよりも低くなるように設けられている。

また邪魔板３４は、海水で腐食しない材質とする。本実施形態において邪魔板３４は、板状であるが、さらに上流側に側板と底板が設けられているような、ちりとり様の形状としてもよい。

邪魔板３４を設けることで、側壁拡張トラップ３１における貝類５１のオーバーフローを邪魔板３４の高さまで阻止することができる。また海水流速が突発的に速くなったときに側壁拡張トラップ３１からの貝類５１の流出を防止することができる。

取水設備５には、さらに貝類５１を回収する際に使用できるメンテナンス口３５が側壁拡張トラップ３１を設けている場所の取水路天井部２６に設けられている。メンテナンス口３５は、作業員が取水路１３内に入るために取水路天井部２６に設けられているが、メンテナンス口３５と側壁拡張トラップ３１とを同じ場所に設けることでメンテナンス口３５から容易に貝類５１の回収を行うことができる。

以上、第１から第５実施形態の取水設備１、２、３、４、５により本発明の取水設備を説明したけれども本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で種々の形態に変更し使用することができる。例えば、底面拡張トラップ３３と邪魔板３４とは、併用してもよい。またポンプ槽１２は、取水路１３と幅が同一でもよく、直線形状でもよい。取水路１３は、取水路天井部２６がなく縦断面がコの字形状となるものでもよい。

上記実施形態では側壁拡張トラップ３１の形状は、台形状であったが、側壁拡張トラップ３１の形状は、局所的に海水流速を遅くして貝類を捕捉できれば三角形や円弧形状等でもよい。また側壁拡張トラップ３１の上流側傾斜面４２と下流側傾斜面４３とは、取水路側壁２４に対する角度がそれぞれ異なるものであってもよい。

また側壁拡張トラップ３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２に堆積した貝類５１の堆積量を検知する超音波計測器等を用いた検知手段を設置し、貝類５１が回収すべき堆積量に達した時点で、警報を発するようにしてもよい。

さらに側壁拡張トラップ３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２に堆積した貝類５１を自動で回収する水中ロボット、水中ポンプ又はプロベスター等の回収装置を設置し、貝類５１を自動で回収するようにしてもよい。なお回収装置が故障しても、貝類５１は、側壁拡張トラップ３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２により引き続き捕捉、堆積されるため、取水設備の運転を即停止する必要はない。

１、２、３、４、５ 取水設備
１１ 取水口
１２ ポンプ槽
１３ 取水路
２１ ポンプ槽入口
２３ 循環ポンプ
２４ 取水路側壁
２５ 取水路底面
３１、３２ 側壁拡張トラップ
３３ 底面拡張トラップ
３４ 邪魔板
４１ 外側底辺
４２ 上流側傾斜面
４３ 下流側傾斜面
４７ 邪魔板上面
５１ 貝類

Claims (4)

1. 海水の取込み口である取水口と、送水用の循環ポンプが設置されたポンプ槽と、前記取水口と前記ポンプ槽とを繋ぐ取水路と、を含む取水設備において、
   前記取水路側壁の任意の場所に、海水流速を局所的に低下させて貝類を捕捉し堆積させる凹形状の側壁拡張トラップが設けられ、
   前記側壁拡張トラップは、平面視において外側の底辺が内側の底辺に比べて短い台形状であり、貝類の回収が容易なことを特徴とする取水設備。
2. 前記側壁拡張トラップは、前記ポンプ槽の入口直前に設けられており、貝類を前記ポンプ槽の入口直前で捕捉することを特徴とする請求項１に記載の取水設備。
3. さらに貝類の堆積量を増やす凹形状の底面拡張トラップが、前記側壁拡張トラップを設けた場所の取水路底面に、前記取水路幅方向にわたって設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の取水設備。
4. さらに貝類の流出を防ぐ邪魔板が、前記側壁拡張トラップの下流側の終端部分に前記取水路長手方向と直交し、前記取水路幅方向にわたって設けられ、前記邪魔板の上面は、海面高さよりも低いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の取水設備。

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