JPH0961091A - 熱交換器洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は寿命を延長させ信頼度の高い熱交換
器洗浄装置を提供することを課題としている。 【解決手段】 本発明の熱交換器洗浄装置は、入口側の
水管４から分岐して接続され予め定めたマンガン含有量
設定値より少ないマンガン成分しか含有しない不マンガ
ン水を循環させる分岐の水管５と、不マンガン水に注入
するオゾンを発生させるオゾン発生装置９と、オゾン発
生装置９と入口側の水管４との接続を開閉する弁１８と
を備えたことを特徴としている。 【効果】 本発明により熱交換器洗浄装置の信頼性を向
上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配管内に付着、繁
殖する水中生物とマンガン酸化物を容易に除去できる熱
交換器洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】海水、地下水を冷却水として熱交換器に
使用するものの水配管内壁には、適切な処理を施さない
と、海水、地下水中の藻類、貝類や微生物が付着、繁殖
し、配管径をせばめ流量低下を招いたり、伝熱面が汚染
されて、熱交換器の冷却効率を大幅に低下させる要因の
一つとなっていた。また、水中生物の付着、繁殖した周
辺での冷却水の乱流による局部腐食の増大によって、水
中生物が剥離し、配管が閉塞してしまうなどの重大な障
害を発生させる事も考えられた。

【０００３】この対策として、従来は実績を基に、定期
的な保守、サービスによって、配管内に液体窒素を注入
し、水中生物に必須な酸素を不活性化することによって
生物を死滅させる方法や、配管内に球状のスポンジを入
れてスポンジボール面と配管内壁の接触による洗浄方法
などが実施されていた。しかし、前記塩素注入では残留
塩素が、そのまま河川へ放流されることによる環境汚染
の問題があり、スポンジボール洗浄では、配管材質によ
っては腐食を促進したり配管形状の制約（例えば平板型
の熱交換器のような円形でない形状には適用できない）
もあり限られた条件での使用であった。

【０００４】そこで、環境にやさしく、防汚除去効果に
優れたオゾン含有気体を用いた洗浄方法が注目されてい
る。このオゾン注入法は、上水の浄化を目的として、古
くから広く知られており、実験による冷却水配管内に付
着、繁殖する水中生物の除去効果の確認と発電プラント
循環水系統へ適用した実施例は、特公昭５９−３４２７
９の公報に記載されたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、海水や
地下水の原水中にはマンガンが含まれることが多く、上
述のようなオゾン注入法では、この原水中のマンガンが
オゾン注入による酸化反応で、徐々に不溶化し配管内へ
沈澱される。オゾン注入で水中生物が除去できても、マ
ンガン酸化物が沈積されることで、水量低下、伝熱面の
汚染による熱交換器の性能低下を招く恐れがあった。こ
の現象は、従来の塩素注入法でも、同じように発生して
いた。

【０００６】本発明は、上記事情を鑑みてなされたもの
であり、その目的は、水経路の冷却効率を監視し、マン
ガンを含まない水とオゾンを効率よく供給することで、
配管内に沈積されたマンガン酸化物と付着する水中生物
を、容易に除去できる熱交換器洗浄装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器洗浄装
置は、内部に配列された冷却管に冷却水を通水して熱交
換する熱交換器と、熱交換器の入口側に接続されて冷却
水を導入する入口側の水管と、熱交換器の出口側に接続
されて冷却水を排出する出口側の水管と、入口側の水管
に分岐接続され、マンガン含有量が予め定めたマンガン
含有量設定値より少ない不マンガン水を熱交換器に循環
させる分岐の水管と、不マンガン水に注入するオゾンを
発生させるオゾン発生装置と、を備え、熱交換器を含む
冷却水水管に不マンガン水を置換した状態で、オゾン発
生装置からのオゾンを供給することを特徴としている。
また、請求項２に記載した熱交換器洗浄装置は、熱交換
器の入口側に設置されて冷却水の温度を測定する入口側
の温度計と、熱交換器の出口側に設置されて冷却水の温
度を測定する出口側の温度計と、入口側の温度計と出口
側の温度計によって温度差を判定する温度の判定回路
と、熱交換器の入口側に設置されて冷却水の流量を測定
する入口側の流量計と、熱交換器の出口側に設置されて
冷却水の流量を測定する出口側の流量計と、入口側の流
量計と出口側の流量計によって流量差を判定する流量の
判定回路と、温度の判定回路または流量の判定回路から
の出力信号によって弁の開閉を制御する操作プログラム
回路とを備えたことを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に本発明の熱交換器洗浄装置の
実施の形態を説明する。図１において、熱交換器１は内
部に配列された冷却管８に冷却水を通水して熱交換する
装置である。入口側の水管４は熱交換器１の入口側に接
続されて冷却水を導入する配管である。出口側の水管６
は熱交換器１の出口側に接続されて冷却水を排出する配
管である。分岐の水管５は入口側の水管４から分岐して
接続され予め定めたマンガン含有量設定値より少ないマ
ンガン成分しか含有しない不マンガン水を循環させる配
管である。オゾン発生装置９は不マンガン水に注入する
オゾンを発生させる装置である。弁１８はオゾン発生装
置９と入口側の水管４との接続を開閉する装置である。

【０００９】図２において、入口側の温度計２４は熱交
換器１の入口側に設置されて冷却水の温度を測定する。
出口側の温度計２５は熱交換器１の出口側に設置されて
冷却水の温度を測定する。温度の判定回路３０は入口側
の温度計２４と出口側の温度計２５に接続され、温度計
２４の温度測定値と温度計２５の温度測定値によって温
度差を判定する。入口側の流量計２２は熱交換器１の入
口側に設置されて冷却水の流量を測定する。出口側の流
量計２３は熱交換器１の出口側に設置されて冷却水の流
量を測定する。流量の判定回路２９は入口側の流量計２
２と出口側の流量計２３に接続され、流量計２２の流量
測定値と流量計２３の流量測定値によって流量差を判定
する。操作プログラム回路３３、３４は温度の判定回路
３２または流量の判定回路３１からの出力信号によって
弁１８の開閉を制御する回路である。

【００１０】即ち、図１は、従来の海水を用いた発電プ
ラントの循環水系統に、本発明を応用した装置の一例で
ある。

【００１１】復水器などの熱交換器１は、図示しない蒸
気タービンから排出された蒸気を、海水で冷却し復水に
する。これに必要な冷却水は、循環ポンプ２によって、
海水を取水し入口側の水管４を経て送水され熱交換器１
を通過後、出口側の水管６を経て放流される。海水中よ
り魚、くらげ、海草、更に石、木片などの比較的大きな
固形物は約２メッシュの網目状のスクリーン７で除かれ
る。貝類などの幼生あるいは微生物、藻類など比較的小
さなものはスクリーン７を通過し、入口側の水管４、熱
交換器１の冷却管８の内壁に付着し、繁殖または生育す
ることや、また、この水中生物の除去のために酸化剤
（従来の塩素注入法やオゾン注入法）を注入していた
が、海水中に含まれるマンガンが酸化反応により、マン
ガン酸化物として水管４、６、冷却管８の内壁に沈殿、
付着して熱交換器１の冷却効率低下も招いていた。

【００１２】そこで、本発明は循環ポンプ３によって取
水された不マンガン水（例えば河川水）を入口側の水管
５を経て水管４を経由して熱交換器１へ送水する。次
に、空気または酸素を原料として、オゾンを発生するオ
ゾン発生装置９を設置し、不マンガン水と同様に水管４
と熱交換器１へオゾン含有気体を注入して、配管内壁に
付着する水中生物やマンガン酸化物と接触させる。

【００１３】オゾン発生装置９は電圧、周波数、気体流
量の変化でオゾン濃度の調整ができるが、原料気体は高
い乾燥度と低温度を要求されるため、低濃度のオゾン含
有気体を得るには、外気より希釈用空気を得て混合した
方が有利である。そのためオゾン発生装置９の出口付近
に気体導入管１０を設ける。

【００１４】発電プラントの通常運転において、熱交換
器の冷却効率低下の要因となる水中生物の付着、繁殖お
よびマンガン酸化物の沈積が問題視されるのは循環水系
統中で熱交換器１とここに流入する循環水の上流の配管
系統である。従って、不マンガン水とオゾン含有気体は
冷却管８の上流側で処理することが最も効果的である。

【００１５】また、不マンガン水とオゾン発生装置９で
効果的な処理を行うために、循環水系統の弁の操作によ
り、対象となる部分を分割したり、オゾンと不マンガン
水の操作手順を変えたりする事ができる。海水より不マ
ンガン水とオゾン注入に切り替える方法を以下に説明す
る。

【００１６】循環ポンプ３を運転し、弁１３を開とし、
不マンガン水を水管４へ送水する。その後に循環ポンプ
２を止めて、弁１２を閉じて海水の送水を一時中止す
る。それ以降の状態は通常運転と同じで弁１１、１４は
開のままで不マンガン水が水管４、冷却管８、水管６を
通して放流される。海水が十分に抜ける状態を考慮し、
ある任意の送水時間（総循環経路の体積の３倍以上の時
間）を経てから循環ポンプ３を停止させ、弁１３、１４
を閉じてオゾン発生装置９により弁１８、１９を開いて
オゾンを注入する。

【００１７】具体的には、まず小容量のオゾン発生装置
９の場合で説明する。入口側の水管４を処理する場合に
は弁１１を閉じて、ドレン弁１５を開いて排水する。弁
１８を開ければ負圧となりオゾン含有気体が導入され
る。オゾン含有気体を不マンガン水と置換した後、弁１
５、１８を閉じ水中生物の死滅するまで放置し、次に弁
１１を開き循環ポンプ２を運転させれば処理後のオゾン
含有気体は復水器１へ送られ空気弁２０経由で活性炭な
どを充填したオゾン分解塔２１へ入り未反応オゾンに分
解させ、毒性をなくしてから大気へ解放される。また、
熱交換器１の処理においては、循環ポンプ２を止め不マ
ンガン水を満たした状態から、弁１１、１４を閉じ、ド
レン弁１６、１７を開き排水する時、弁１９を開きオゾ
ン含有気体を導入し不マンガン水と置換できる。処理後
の排気は前述の通り行なえば良い。

【００１８】これに対し、大容量のオゾン発生装置９で
あれば、弁１１を閉じなくても弁１２、１４を閉じてド
レン弁１５、１６、１７を開くことで入口側の水管４と
熱交換器１の処理が同時に行うことができる。

【００１９】以上の方法にすることで海水から不マンガ
ン水に置換する状態でも、通常のプラント運転が可能
で、作業効率の面で良い方法である。但し、不マンガン
水が十分に供給できる設備であることが条件であり、不
マンガン水を十分に供給できない設備では、多少作業効
率が低下するが、いったん循環系統の海水を完全に抜い
てから不マンガン水を送水し、その後オゾンを注入する
方法もある。設備仕様によって選択とする。

【００２０】次に海水より不マンガン水へ切り替えるタ
イミングの検出方法について異常監視装置２６を図２に
よって説明する。

【００２１】熱交換器１の冷却効率を監視する目的で、
熱交換器１の入口側と出口側付近の循環水管内に各々流
量計２２、２３、温度計２４、２５を取り付け、この検
出器信号を異常監視装置２６へ取り込む。この異常監視
装置２６内は、上記検出器の信号を受けて熱交換器１の
入口側と出口側の循環流量差、循環水温度差を測定する
測定回路２９、３０と熱交換器１の入口側と出口側の許
容流量差、許容温度差を設定する設定回路２７、２８と
測定回路２９、３０からの出力信号が許容値内かどうか
を判断する判定回路３１、３２と、判定回路３１、３２
からの出力信号により実行する操作プログラム回路３
３、３４を設けている。

【００２２】このような構成での動作説明をする。流量
計２２、２３の信号を測定回路２９へ取り込み、ここで
熱交換器の入口側付近と出口側付近の循環水流量差を測
定する。測定回路２９からの出力信号は判定回路３１へ
入力される。また、判定回路３１には、設定回路２７の
出力信号である流量差Ｐの許容設定値が入力され、ここ
で循環水流量差が許容値内かどうか判定される。同様に
温度計２４、２５の信号を測定回路３０へ取り込み、こ
こで温度差Ｔが測定され、測定回路３０の温度差と設定
回路２８の許容設定値信号により、判定回路３２で循環
水温度差が許容値内かどうか判定される。判定回路３
１、３２の判定回路からの出力信号のいずれかが許容値
を越えた場合には、論理回路４１を介して操作プログラ
ム回路３４の異常時のプログラムを動作し安全側のシー
ケンスが実行される。必要により、図示していない外部
監視盤などへ出力し、オペレータに警告できる回路とし
ても良い。判定回路３１、３２の判定回路からの出力信
号がどちらとも許容値内であれば、論理回路４１を介し
て操作プログラム回路３３へ入力され、ここで通常の運
転が継続される。

【００２３】以上のように本実施例によれば、任意に決
めた負荷状態まで運転ができ、熱交換器の冷却構造に制
約されず冷却効率の低下の一つの要因である循環水管の
内壁に付着する水中生物とマンガン酸化物が容易に除去
できたことで特に生産性、保守性の効果があげられる。
そして、請求項１の方法では、従来の定期的なライン停
止による保守、サービスを実施することなく、熱交換器
の異常監視ができることにより生産性と操作性の効果が
あげられる。請求項２の方法では、従来の塩素処理法や
オゾンを注入する酸化剤注入法で発生していた、循環水
管内壁に付着していたマンガン酸化物が比較的容易に除
去することができたことで、設備の信頼性の効果があげ
られる。

【００２４】

【発明の効果】本発明により、熱交換器の寿命を延長さ
せることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す熱交換器洗浄装置の構
成図である。

【図２】異常監視制御のフローを示す説明図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２、３ 循環ポンプ ４〜６ 水管 ７ スクリーン ８ 冷却管 ９ オゾン発生装置 １０ 気体導入管 １１〜２０ 弁 ２２、２３ 流量計 ２４、２５ 温度計 ２６ 異常監視装置 ２７、２８ 設定回路 ２９、３０ 測定回路 ３１、３２ 判定回路 ３３、３４ 操作プログラム回路 ４１、４２ 論理回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に配列された冷却管に冷却水を通水
   して熱交換する熱交換器と、この熱交換器の入口側に接
   続されて前記冷却水を導入する入口側の水管と、前記熱
   交換器の出口側に接続されて前記冷却水を排出する出口
   側の水管と、前記入口側の水管に分岐接続され、マンガ
   ン含有量が予め定めたマンガン含有量設定値より少ない
   マンガン成分しか含有しない不マンガン水を熱交換器に
   循環させる分岐水管と、前記不マンガン水に注入するオ
   ゾンを発生させるオゾン発生装置と、を備え、前記熱交
   換器を含む冷却水水管に不マンガン水を置換した状態
   で、オゾン発生装置からのオゾンを供給することを特徴
   とする熱交換器洗浄装置。
2. 【請求項２】 前記熱交換器の入口側に設置されて前記
   冷却水の温度を測定する入口側の温度計と、前記交換器
   の出口側に設置されて前記冷却水の温度を測定する出口
   側の温度計と、これら入口側の温度計と出口側の温度計
   によって温度差を判定する温度の判定回路と、前記熱交
   換器の入口側に設置されて前記冷却水の流量を測定する
   入口側の流量計と、前記熱交換器の出口側に設置されて
   前記冷却水の流量を測定する出口側の流量計と、これら
   入口側の流量計と出口側の流量計によって流量差を判定
   する流量の判定回路と、前記温度の判定回路または前記
   流量の判定回路からの出力信号によって前記弁の開閉を
   制御する操作プログラム回路と、を具備してなる熱交換
   器洗浄装置。