JP6730543B1 - 塩素注入濃度管理装置、塩素注入濃度管理方法、及び塩素注入濃度管理プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
〔1 第1実施形態〕
〔1.1 発明の概要〕
後述の試験データに示すように、発電所の実機において復水器入口に連続式の残留塩素濃度分析計を設置し、塩素注入口から注入する塩素の注入率、すなわち1時間当たりの注入塩素量を変化させながら、復水器入口における残留塩素濃度を分析した所、どの季節、どの水温でも、注入率と残留塩素濃度の関係を指数近似できることが判明した。すなわち、注入率を横軸に、残留塩素濃度を縦軸にグラフ化した場合、片対数グラフを用いれば、注入率と残留塩素濃度との関係を直線で示すことが可能となる。
図1は、本実施形態に係る塩素注入濃度管理装置1の機能ブロック図である。塩素注入濃度管理装置1は、制御部11、残留塩素分析部12、及び記憶部13を備える。
より詳細には、海水電解装置において、電解電流値を上げれば注入塩素量が上がる。この電解電流値と注入塩素量の関係は数式化されているが、電極の劣化、電極へのカルシウムの付着、洗浄の実施などにより、長期的には数式は変化する。そこで、特定の電解電流値における手分析の残留塩素濃度を計測して、数式を定期的に見直す。当該定期的に見直される数式に対し電解電流値を適用することにより、注入率を算出する。
第2のステップとして、ユーザは、入力欄d21に変更後の塩素注入率を入力し、入力欄d22に塩素注入率を変更してから所定時間後の復水器入口における残留塩素濃度を入力する。
第3のステップとして、ユーザは、入力欄t1に現在の水温を入力する。
第4のステップとして、ユーザは、入力欄o1に、復水器入口における残留塩素濃度の目標値を入力する。
第5のステップとして、ユーザは、入力欄p1に、参考として表示する過去の指数近似曲線の日付を指定する。
これにより、表示欄m1に、塩素注入率と復水器入口における残留塩素濃度の指数近似曲線、復水器入口における残留塩素濃度の目標値、当初の復水器入口における残留塩素濃度、塩素注入率を変更した後の復水器入口における残留塩素濃度、指定した過去の指数近似曲線が表示される。
更に、表示欄r1に、復水器入口で目標濃度となる最適塩素注入率が表示される。
図3は、塩素注入濃度管理装置1の動作を示すフローチャートである。
ステップS11において、データ取得部111は、塩素注入口から注入する塩素の注入率と、当該注入率で塩素注入口から塩素を注入してから所定時間後の、復水器の入口における残留塩素濃度とからなる1組目のデータを取得する。
〔1.4.1 実地試験〕
岡山県倉敷市に立地する玉島発電所実機において、塩素を注入する取水口から約500m下流に位置する復水器入口に連続分析計を設置し、塩素の注入率と、塩素を注入してから約10分後相当の復水器入口における残留塩素濃度との関係を測定した。
図4Bは、2018年8月8日に測定した、塩素の設定注入率と復水器入口における残留塩素濃度の時系列変化を示すグラフである。
図4Cは、2018年9月14日に測定した、塩素の設定注入率と復水器入口における残留塩素濃度の時系列変化を示すグラフである。
図4Dは、2018年11月7日に測定した、塩素の設定注入率と復水器入口における残留塩素濃度の時系列変化を示すグラフである。
図5は、各平均値を縦軸(対数軸)に、当該平均値に対応する設定注入率を横軸にプロットした片対数グラフである。
図5から明らかなように、2018年7月5日、2018年8月8日、2018年9月14日、2018年11月7日のいずれの日に測定したデータを用いても、注入率を横軸、残留塩素濃度を縦軸(対数軸)とする片対数グラフ上に直線で示されることから、注入率と残留塩素濃度の関係は、指数近似可能であることが示された。
室内において、フラスコに海水を採取して塩素(次亜塩素酸ソーダ)を注入すると共に、塩素の注入から10分後の残留塩素濃度を測定した。試験は、2005年7月26日、2005年9月26日、2005年12月2日、2006年1月24日に山口県柳井市周辺海域において採取した海水について実施した。また、試験は水温10℃、20℃、30℃の3種類の温度設定をした海水に対して実施した。
残留塩素濃度は、オルト―トリジン法により発色させ、吸光度を測定し求めた。事前に残留塩素標準比色液(クロム酸カリウム−二クロム酸カリウム溶液とリン酸塩緩衝液の混合)の吸光度から検量線を求め、これにより濃度を算出した。このときの測定波長は440nmを用いた。
図6Bは、2005年7月26日、2005年9月26日、2005年12月2日、及び2006年1月24日の各々における、水温20℃の海水に塩素注入をした場合の注入率を横軸に、塩素注入から10分後の残留塩素濃度を縦軸(対数軸)にプロットした片対数グラフである。
図6Cは、2005年7月26日、2005年9月26日、2005年12月2日、及び2006年1月24日の各々に採水した海水における、水温30℃の海水に塩素注入をした場合の注入率を横軸に、塩素注入から10分後の残留塩素濃度を縦軸(対数軸)にプロットした片対数グラフである。
いずれのグラフにおいても、注入率を横軸、残留塩素濃度を縦軸(対数軸)とする片対数グラフ上に直線で示されることから、注入率と残留塩素濃度の関係は、指数近似可能であることが示された。
〔2.1 発明の概要〕
上記のように第1実施形態に係る塩素注入濃度管理装置1は、ある注入率と、当該注入率で塩素を注入してから所定時間後の復水器入口における残留塩素濃度との組、及び、これとは異なる注入率と、当該注入率で塩素を注入してから所定時間後の復水器入口における残留塩素濃度との組、以上二組のデータに基づいて、注入率と残留塩素濃度との関係を導き出し、この関係と、復水器入口における残留塩素濃度の目標値とから、注入率の最適値を算出するものであった。
図7は、本実施形態に係る塩素注入濃度管理装置1Aの機能ブロック図である。なお、図7では、塩素注入濃度管理装置1Aが備える構成要素のうち、塩素注入濃度管理装置1が備える構成要素と同一の構成要素については同一の符号を用いて示し、以下ではその機能の説明は基本的に省略する。
復水器入口での残留塩素濃度に対する放水口での残留塩素濃度の減衰は、一次反応式で説明できると仮定する。ここで、放水口における残留塩素濃度をC、復水器入口における残留塩素濃度をC0、反応速度定数をk、流下時間をtとすると、以下の数式(1)が成り立ち、数式(1)から数式(2)が導かれる。
上記実施形態に係る塩素注入濃度管理装置によれば、以下の効果が奏される。
これにより、従来技術に比較して、煩雑な手続を必要とせずに、復水器入口での残留塩素濃度を目標値に合わせることが可能となる。
これにより、塩素注入濃度管理装置のユーザは、手分析によらず自動的に、復水器入口における残留塩素濃度を測定することが可能となる。
これにより、塩素注入濃度管理装置のユーザは、放水口での残留塩素濃度を環境保全協定値に維持するための最適な注入率を把握することが可能となる。
これにより、塩素注入濃度管理装置のユーザは、放水口での残留塩素濃度の予測値を実現するために最適な注入率で塩素を注入していながら、放水口での残留塩素の実測値と、当該予測値との間に一定以上のかい離がある場合に、このかい離を認識することが可能となる。かい離を認識した際は復水器入口目標値を見直す必要があることになる。
上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態に本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を施した形態での実施が可能である。
第1実施形態に係る塩素注入濃度管理装置1は残留塩素分析部12を備え、第2実施形態に係る塩素注入濃度管理装置1Aは、更に第二残留塩素分析部14を備えるとしたが、これには限定されない。例えば、残留塩素分析部12及び/又は第二残留塩素分析部14を必須の構成要素とせず、その代わりに、塩素注入濃度管理装置1又は1Aのユーザは、例えば手分析で測定された残留塩素濃度を、塩素注入濃度管理装置1又は1Aに対して手入力してもよい。
第1実施形態に係る塩素注入濃度管理装置1及び第2実施形態に係る塩素注入濃度管理装置1Aの関係演算部112は、少なくとも二組の、塩素の注入率と復水器の入口における残留塩素濃度との組のデータに基づいて、塩素の注入率と復水器の入口における残留塩素濃度との関係を指数近似するとしたがこれには限定されない。例えば、関係演算部112は、一組の塩素の注入率と復水器の入口における残留塩素濃度との組のデータと、ゼロ点、すなわち注入率と残留塩素濃度との双方がゼロのデータ、あるいは、注入率がゼロで、残留塩素濃度が所定値(例えば0.01mg/L)のデータを用いて、上記の関係を指数近似してもよい。
11 11A 制御部
12 残留塩素分析部
13 記憶部
14 第二残留塩素分析部
15 警報部
111 データ取得部
112 関係演算部
113 目標濃度取得部
114 最適塩素注入率算出部
115 予測値算出部
Claims (6)
- 海水利用プラントのための塩素注入濃度管理装置であって、
前記海水利用プラントにおける塩素注入口から注入する塩素(次亜塩素酸ソーダ)の1時間当たりの注入塩素量である注入率と、前記注入から所定時間後の、前記海水利用プラントに設置される復水器の入口における残留塩素濃度との組のデータを取得するデータ取得部と、
少なくとも二組の前記注入率と前記残留塩素濃度とのデータに基づいて、前記注入率と前記残留塩素濃度との関係を指数近似する関係演算部と、
前記残留塩素濃度の目標値を取得する目標濃度取得部と、
前記残留塩素濃度の目標値と、指数近似された前記関係とに基づいて、前記注入率の最適値を算出する最適塩素注入率算出部と、
を備える、塩素注入濃度管理装置。 - 前記復水器の入口において前記残留塩素濃度を連続的に測定し、前記残留塩素濃度の実測値を前記データ取得部に出力する残留塩素分析部を更に備える、請求項1に記載の塩素注入濃度管理装置。
- 前記残留塩素濃度の目標値と前記復水器の出口または放水口の水温とに基づいて、前記海水利用プラントに設置される放水口での残留塩素濃度の予測値を算出する予測値算出部を更に備える、請求項1又は2に記載の塩素注入濃度管理装置。
- 前記放水口での残留塩素濃度を連続的に測定する第二残留塩素分析部と、
前記第二残留塩素分析部によって測定された前記残留塩素濃度と、前記予測値との差分が所定値を超えた場合に警報を発報する警報部と、
を更に備える、請求項3に記載の塩素注入濃度管理装置。 - 海水利用プラントのための塩素注入濃度管理方法であって、
前記海水利用プラントにおける塩素注入口から注入する塩素(次亜塩素酸ソーダ)の1時間当たりの注入塩素量である注入率と、前記注入から所定時間後の、前記海水利用プラントに設置される復水器の入口における残留塩素濃度との組のデータを取得するデータ取得ステップと、
少なくとも二組の前記注入率と前記残留塩素濃度とのデータに基づいて、前記注入率と前記残留塩素濃度との関係を指数近似する関係演算ステップと、
前記残留塩素濃度の目標値を取得する目標濃度取得ステップと、
前記残留塩素濃度の目標値と、指数近似された前記関係とに基づいて、前記注入率の最適値を算出する最適塩素注入率算出ステップと、
を有する、塩素注入濃度管理方法。 - 海水利用プラントのための塩素注入濃度管理プログラムであって、
前記海水利用プラントにおける塩素注入口から注入する塩素(次亜塩素酸ソーダ)の1時間当たりの注入塩素量である注入率と、前記注入から所定時間後の、前記海水利用プラントに設置される復水器の入口における残留塩素濃度との組のデータを取得するデータ取得ステップと、
少なくとも二組の前記注入率と前記残留塩素濃度とのデータに基づいて、前記注入率と前記残留塩素濃度との関係を指数近似する関係演算ステップと、
前記残留塩素濃度の目標値を取得する目標濃度取得ステップと、
前記残留塩素濃度の目標値と、指数近似された前記関係とに基づいて、前記注入率の最適値を算出する最適塩素注入率算出ステップと、
をコンピュータに実行させるための、塩素注入濃度管理プログラム。
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