JP6318444B2 - 海水電解システム及び電解液注入方法 - Google Patents
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Description
この課題を解決するために、天然の海水に電気分解を施すことで次亜塩素酸ナトリウム(塩素、次亜塩素酸ソーダ)を生成し、次亜塩素酸ナトリウムを含む電解液を取水口中に注入することにより海洋生物の付着を抑制する海水電解システムが提案されている(例えば特許文献1参照)。
構成であり、電解槽8内に海水Wが流通されるようになっている。海水W中には塩化物イオン及び水酸化イオンが存在するため、陽極・陰極間に電流を通電させると、陽極では塩素が生成され、陰極では水酸化ナトリウムが生成される。そして、塩素と水酸化ナトリウムが反応することによって、海洋生物の付着抑制効果を有する次亜塩素酸ナトリウムが生成される。
そして、海水電解装置7によって生成された次亜塩素酸ナトリウムを含む電解処理水Eは、注入ライン13を介して主海水ライン3に導入される。これにより、プラントPにおいては、その取水口や配管、復水器、各種冷却器などの海水と接する部分の藻類や貝類の付着繁殖が抑制される。
即ち、図4のラインaに示すように、主海水ポンプの台数が減少した時点Dで直流電源装置9の出力電流値を調整していた。これにより、ラインbに示すように、リサイクルライン10内の電解処理水Eの塩素濃度が徐々に減少する。一方、注入ライン13を介して主海水ライン3に注入される電解処理水Eの流量は、ラインcに示すように一定である。
このような構成によれば、主海水の流量減少に伴い電解液注入量が減少した場合においても注入ラインの流量低下によるスケール堆積を防止することができる。
このような構成によれば、注入ラインを流れる流体の流速が確保されるため、注入ラインの流量低下によるスケール堆積を防止することができる。
このような構成によれば、より容易に主海水の流量を検知することができる。
このような構成によれば、より正確に主海水の流量を検知することができる。
このような構成によれば、排水に含まれる残留塩素を低減することができる。
図1は本発明の実施形態に係る海水電解システム1の概要を示す模式図である。海水電解システム1は、主海水Mが流通する取水用水路である主海水ライン3から海水Wを取水し、海水電解装置7にて海水Wを電気分解した後、電解処理水E(電解液)を主海水ライン3に注入するシステムである。主海水ライン3の主海水Mは、火力及び原子力発電所、海水淡水化プラント、化学プラント、製鉄プラントなどのプラントPに導入されて使用される。
主海水ライン3には、複数の主海水ポンプ2(取水ポンプ)によって、主海水Mが導入される。主海水ライン3に導入される主海水Mの流量は、主海水ポンプ2の稼働台数に応じて変動する。
リサイクルライン10は、第一リサイクルライン11と第二リサイクルライン12とから構成されている。
受液槽6は、システムを循環する電解処理水Eと、海水供給ポンプ4から供給される海水Wとを貯留する槽である。
受液槽6と、電解槽8の流入口15とは、第一リサイクルライン11で接続されている。即ち、受液槽6内の電解処理水Eは、第一リサイクルライン11を介して電解槽8に導入される。第一リサイクルライン11上には、注入ポンプ17が設けられている。注入ポンプ17は、循環する電解処理水Eを電解槽8に供給するとともに、電解処理水Eを注入ライン13に移送するポンプである。
注入ライン13の下流側端部には、注入ノズル(図示せず)が設けられている。注入ノズルを設けることによって、海水電解装置7で生成された次亜塩素酸ナトリウムを主海水ライン3へ効率よく拡散させることができる。
分岐ライン21上には、分岐ライン21を流れる海水Wの流量を調整するための海水分岐流量調整弁22が設けられている。
さらに、制御装置は、主海水Mの流量減少に伴って、海水分岐流量調整弁22を操作することによって分岐ライン21を流れる海水Wの流量を増加させる機能を有している。
主海水ライン3には、主海水ポンプ2によって主海水Mが導入される。主海水Mは、プラントPに導入されて例えば炉の冷却などに使用される。
海水供給工程においては、主海水ライン3を流通する海水Wのうちの一部が、海水供給ライン5を介して受液槽6に導入される。
電解液循環工程において、海水Wは、第一リサイクルライン11、電解槽8、及び第二リサイクルライン12に導入され、循環される。この工程において、海水Wは第一リサイクルライン11を介して電解槽8に導入される。これにより、電解槽8内の電極が海水Wに浸漬される。
即ち、陽極においては、下記(1)式に示すように、海水W中の塩化物イオンから電子eが奪われ酸化が起こり、塩素が生成される。
2Cl− → Cl2 + 2e− …(1)
一方、陰極においては、下記(2)式に示すように、海水W中の水に電子が与えられて還元が起こり、水酸化イオンと水素ガスが生成される。
2H2O + 2e− → 2OH− + H2 …(2)
2Na+ + 2OH− → 2NaOH …(3)
Cl2 + 2NaOH → NaClO + NaCl + H2O …(4)
このように、海水Wの電気分解に基づいて、海洋生成物の付着に対して抑制効果を有する次亜塩素酸ナトリウムが生成される。
次亜塩素酸ナトリウムの濃度は、海水Wの塩化物イオン濃度が30,000〜40,000mg/lまで高められていることから、2,500〜5,000ppmとされることが好ましい。
電解液注入工程において、受液槽6に貯留された電解処理水Eは注入ポンプ17によって注入ライン13に導入され、次いで、主海水ライン3に注入される。即ち、次亜塩素酸ナトリウムを含んだ電解処理水Eが、注水ポンプが稼動することによって注水ラインを介して主海水ライン3に注入される。
具体的には、図2のラインaに示すように、主海水ポンプ2の台数が減少した時点Dで、海水電解装置7にて生成される次亜塩素酸ナトリウムを減少させるように電流値を制御する。これにより、図2のラインbに示すように、受液槽6内(リサイクルライン10内)の電解処理水Eの塩素濃度が徐々に減少する。即ち、塩素濃度は急激に減少することはない。
具体的には、図2のラインcに示すように、主海水ポンプ2の台数が減少した時点Dで、注入ライン13を介して主海水ライン3に導入される電解処理水Eの流量が少なくなるように、流量調整弁19を制御する。即ち、リサイクルライン10を循環する電解処理水Eの塩素濃度が、主海水Mの流量の急激な減少に対応できないため、制御装置は、注入ライン13を流れる電解処理水Eの流量を絞る。
ただし、注入ライン13を流れる海水Wの流量は、略一定にする必要はなく、流体の流速が0.7m/s以上であればよい。
ただし、塩素の注入率は略一定とする必要はなく、主海水ライン3に注入される塩素が過剰とならなければよい。制御装置は、残留塩素測定装置25によって検出される残留塩素含有量を監視し、残留塩素含有量が所定値以上となった場合に電解液注入量を減少させる。
また、主海水ライン3からの排水の残留塩素含有量を監視することによって、排水に含まれる残留塩素を低減することができる。
また、主海水Mの流量は、主海水流量センサ24によって検出してもよい。
2 主海水ポンプ
3 主海水ライン
4 海水供給ポンプ
5 海水供給ライン
6 受液槽
7 海水電解装置
8 電解槽
9 直流電源装置
10 リサイクルライン
11 第一リサイクルライン
12 第二リサイクルライン
13 注入ライン
15 流入口
16 流出口
17 注入ポンプ
18 流量センサ
19 流量調整弁
21 分岐ライン
22 海水分岐流量調整弁
24 主海水流量センサ
25 残留塩素測定装置
E 電解処理水(電解液)
M 主海水
P プラント
W 海水
Claims (12)
- 海水が循環するリサイクルラインと、
前記リサイクルラインの途中で海水を電気分解する海水電解装置と、
前記リサイクルラインから一部の電解液を主海水が流れる主海水ラインへ供給する注入ラインと、
前記注入ラインに設けられて、前記主海水の流量により電解液注入量を調整する流量調整弁であって、前記主海水の流量減少に伴って前記電解液注入量を減少させる流量調整弁と、
前記リサイクルラインへ海水を供給する海水供給ラインの海水の一部を前記注入ラインへ分岐する分岐ラインと、を有することを特徴とする海水電解システム。 - 前記分岐ラインを流れる海水の流量を調整する海水分岐流量調整弁を有し、
前記海水分岐流量調整弁は前記主海水の流量減少に伴って海水分岐流量を増加させることを特徴とする請求項1に記載の海水電解システム。 - 前記海水分岐流量調整弁は、前記注入ラインを流れる流体の流速が所定値以上になるように海水分岐流量を増加させることを特徴とする請求項2に記載の海水電解システム。
- 海水が循環するリサイクルラインと、
前記リサイクルラインの途中で海水を電気分解する海水電解装置と、
前記リサイクルラインから一部の電解液を主海水が流れる主海水ラインへ供給する注入ラインと、
前記注入ラインに設けられて、前記主海水の流量により電解液注入量を調整する流量調整弁であって、前記主海水の流量減少に伴って前記電解液注入量を減少させる流量調整弁と、を有し、
前記主海水の流量は前記主海水ラインに海水を供給する主海水ポンプの台数によって検知されることを特徴とする海水電解システム。
- 海水が循環するリサイクルラインと、
前記リサイクルラインの途中で海水を電気分解する海水電解装置と、
前記リサイクルラインから一部の電解液を主海水が流れる主海水ラインへ供給する注入ラインと、
前記注入ラインに設けられて、前記主海水の流量により電解液注入量を調整する流量調整弁であって、前記主海水の流量減少に伴って前記電解液注入量を減少させる流量調整弁と、を有し、
前記主海水の流量は前記主海水ラインに海水を供給する主海水ポンプの駆動電力により検知することを特徴とする海水電解システム。 - 前記主海水ラインからの排水の残留塩素含有量を監視し、前記残留塩素含有量が所定値以上となった場合に電解液注入量を減少させることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の海水電解システム。
- 環状のリサイクルラインに海水を供給する海水供給工程と、
前記リサイクルラインの途中で前記海水を電気分解して電解液を前記リサイクルラインにて循環させる電解液循環工程と、
注入ラインを介して前記リサイクルラインから一部の電解液を主海水が流れる主海水ラインへ供給する電解液注入工程と、
前記主海水の流量により電解液注入量を調整する注入量調整工程であって、前記主海水の流量減少に伴って前記電解液注入量を減少させる注入量調整工程と、を有し、
前記海水供給工程において供給される海水の一部を前記注入ラインへ供給する海水分岐工程を有することを特徴とする電解液注入方法。 - 前記海水分岐工程において、前記主海水の流量減少に伴って海水分岐流量を増加させることを特徴とする請求項7に記載の電解液注入方法。
- 前記海水分岐工程において、前記注入ラインを流れる流体の流速が所定値以上になるように前記海水分岐流量を増加させることを特徴とする請求項8に記載の電解液注入方法。
- 環状のリサイクルラインに海水を供給する海水供給工程と、
前記リサイクルラインの途中で前記海水を電気分解して電解液を前記リサイクルラインにて循環させる電解液循環工程と、
注入ラインを介して前記リサイクルラインから一部の電解液を主海水が流れる主海水ラインへ供給する電解液注入工程と、
前記主海水の流量により電解液注入量を調整する注入量調整工程であって、前記主海水の流量減少に伴って前記電解液注入量を減少させる注入量調整工程と、を有し、
前記主海水の流量は前記主海水ラインに海水を供給する主海水ポンプの台数によって検知することを特徴とする電解液注入方法。 - 環状のリサイクルラインに海水を供給する海水供給工程と、
前記リサイクルラインの途中で前記海水を電気分解して電解液を前記リサイクルラインにて循環させる電解液循環工程と、
注入ラインを介して前記リサイクルラインから一部の電解液を主海水が流れる主海水ラインへ供給する電解液注入工程と、
前記主海水の流量により電解液注入量を調整する注入量調整工程であって、前記主海水の流量減少に伴って前記電解液注入量を減少させる注入量調整工程と、を有し、
前記主海水の流量は前記主海水ラインに海水を供給する主海水ポンプの駆動電力により検知することを特徴とする電解液注入方法。 - 前記注入量調整工程において、前記主海水ラインからの排水の残留塩素含有量を監視し、前記残留塩素含有量が所定値以上となった場合に前記電解液注入量を減少させることを特徴とする請求項7から請求項11のいずれか一項に記載の電解液注入方法。
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