JPH10300389A - 熱交換器の生物汚損防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器の各伝熱管に均一にオゾンを供給す
る一方、注入するオゾンが無駄に消費されるのを防ぐこ
と。 【解決手段】 復水器出口管７ａと復水器入口管６ａと
の間に三方弁８、９を介して第１循環水管１０が設けら
れ、同様に三方弁８、９を介して復水器出口管７ｂと復
水器入口管６ｂとの間に第２循環水管１１が設けられ
る。第１および第２循環水管１０、１１の共通の経路と
して構成される部分にオゾン供給装置１２が設けられ
る。このオゾン供給装置１２は熱交換器の伝熱管に付着
しようとする海洋生物を死滅させるためにオゾンを生成
するオゾン発生装置を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば発電プラ
ント等において海水を使用する熱交換器の伝熱管内で海
水中に棲息する海洋生物が成長し、汚損が進むのを防止
するのに好適な熱交換器の生物汚損防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】海水を使用する熱交換器の伝熱管壁面が
海水中に棲息する海洋生物により汚損されるのはよく知
られている。これまでこうした生物汚損を防ぐために様
々な対策が採られ、効果の高いものが稼動中の多くの熱
交換器に用いられている。最も多く用いられているのは
スポンジ製の洗浄ボールを海水の流れに乗せて循環さ
せ、伝熱管の壁面に付着する海洋生物に洗浄ボールによ
って剥ぎ取る方法で、物理的な方法として汚損防止が確
実であることが広く知られている。

【０００３】化学的な方法として薬品、たとえば海水
（循環水）中に塩素を注入し、海洋生物を死滅させる方
法が有効であることが確認されているが、排出された海
水に含まれる塩素が付近の海域を汚染させ、魚類など他
の海洋生物に害をもたらすことから海洋汚染防止上、こ
うした方法は許されず、近年、いずれも禁止されてい
る。

【０００４】一方また、オゾンの注入がこうした海洋生
物の繁殖を抑えるのに効果があることも知られている。
これは塩素と比べて殺菌効果は強いが、余剰オゾンが自
己分解し、毒性のない酸素に戻るために付近の海域を汚
染する可能性が殆どなく、他の海洋生物に対する安全性
を脅かさないという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した洗浄ボールに
よる方法は、近年、熱交換器の伝熱管に採用されるチタ
ン製伝熱管において壁面に付着する一部の海洋生物（特
に、珪藻類）を除去するのに必ずしも十分な効果が得ら
れていない。このため、単純な球形の洗浄ボールに代え
て特殊な形状の洗浄ボールを使うことがあるが、この特
殊な洗浄ボールは摩耗が激しく、適正な量の洗浄ボール
を確保するためにボール交換が頻繁に発生し、運転費用
がかさむ難点がある。

【０００６】また、海水中に注入した洗浄ボールは熱交
換器を通過した海水中から全量を回収するように適切な
弁操作を行っているにもかかわらず、海水中から全量を
回収することは困難であり、一部が海水の流れに乗って
付近の海域まで流出してしまう。この洗浄は１日に１回
ないし２回程度が普通であるが、全運転期間を通して行
うと、多量の洗浄ボールが流出することになり、海洋汚
染防止上、運転回数はこれまで以上に制限を受ける可能
性もある。

【０００７】この洗浄ボールによらない方法で伝熱管壁
面の生物汚損防止を果たすには他の海洋生物に対する影
響が少ない方法でなければならず、オゾン注入による方
法が有力である。この方法では熱交換器の伝熱管に導か
れる海水のオゾン濃度を適正な濃度に保てるか否かが問
題となる。実機における濃度管理ではオゾンが多量に含
まれる、つまり過濃部分と、オゾンが不足している、つ
まり希薄部分とが生じ易く、各伝熱管に平均して供給す
るのが困難である。

【０００８】さらに、従来、熱交換器の上流側で海水中
にオゾンないしオゾン液を注入しているが、海水の流速
が早いため壁面の海洋生物を死滅させ、あるいは棲息を
遅らせるまでに多量のオゾンを連続して供給し続ける必
要があり、全運転期間を通してこうした運転を実施した
場合、無駄に消費されるオゾン量が増大してしまう。

【０００９】そこで、本発明の目的は熱交換器の各伝熱
管に均一にオゾンを供給する一方、注入するオゾンが無
駄に消費されるのを防ぐようにした熱交換器の生物汚損
防止装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は各々複数本の伝熱管からなる第１および第２
管束を備え、これらの第１および第２管束の各伝熱管に
冷却水としての海水を導き、かつそこから排出するよう
に、第１管束の入口水室および出口水室に入口および出
口系統をそれぞれ接続すると共に、第２管束の入口水室
および出口水室に入口および出口系統をそれぞれ接続し
てなる熱交換器において、第１管束用の出口系統と入口
系統との間に海水を再循環させる切り換え手段を備えた
第１循環水系統および第２管束用の出口系統と入口系統
との間に海水を再循環させる切り換え手段を備えた第２
循環水系統をそれぞれ設けると共に、熱交換器の運転
中、第１管束および第２管束のいずれか一方あるいは双
方に海洋生物を死滅させるオゾンを供給するように第１
および第２循環水系統の双方と連絡するオゾン供給装置
を設けたことを特徴とするものである。

【００１１】第１管束用の第１循環水系統と第２管束用
の第２循環水系統とに連絡するオゾン供給装置からオゾ
ンを供給するにあたり、たとえば第１管束へ供給するに
は第２管束は運転状態のまま、第１循環水系統にオゾン
が流れるように切り換え手段を操作する。オゾン供給装
置で生成されるオゾンは海水の流れに乗って第１管束に
向かい、第１循環水系統から入口系統、入口水室を経て
第１管束に流れ、内部を流動する。このとき、オゾンの
殺菌作用で壁面に付着しようとしている海洋生物は幼性
が弱まり、発育が阻害される。

【００１２】オゾンは繰り返し循環することで、オゾン
濃度が希薄なため殺菌効果の低い部分も次第に解消し、
すべての伝熱管に均一にオゾンを供給することが可能に
なる。

【００１３】さらに、本発明は、望ましくはオゾン供給
装置はオゾンを生成するオゾン発生装置とオゾンを海水
中に注入する手段と、オゾンを含む海水を昇圧して系内
を循環させる循環ポンプとを備える。

【００１４】また、本発明は、望ましくは切り換え手段
は第１循環水系統もしくは第２循環水系統に介装される
複数個の三方弁で構成される。

【００１５】さらに、本発明は、望ましくは切り換え手
段は第１循環水系統および第２循環水系統にそれぞれ介
装される複数個の再循環弁で構成される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１７】（実施の形態−１）図１において、復水器
１は本体胴２と、この本体胴２の両側に配置される入口
水室３ａ、３ｂおよび出口水室４ａ、４ｂとを備える。
また、本体胴２内には多数の伝熱管からなる第１管束５
ａおよび第２管束５ｂが設けられている。入口水室３ａ
と出口水室４ａとは第１管束５ａによって互いに結ば
れ、また、入口水室３ｂと出口水室４ｂとは第２管束５
ｂによって互いに結ばれている。図示しない取水管と結
ばれた復水器入口管６ａ、６ｂは入口水室３ａ、３ｂと
接続されると共に、出口水室４ａ、４ｂと結ばれた復水
器出口管７ａ、７ｂは図示しない放水管と接続されてい
る。

【００１８】さらに、復水器出口管７ａと復水器入口管
６ａとの間に三方弁８、９を介して第１循環水管１０が
設けられている。また、同様に三方弁８、９を介して復
水器出口管７ｂと復水器入口管６ｂとの間を結ぶ第２循
環水管１１が設けられている。また、本実施の形態の第
１循環水管１０の一部経路は第２循環水管１１と共通の
経路として構成される。この共通の経路にオゾン供給装
置１２と、入口弁１３および出口弁１４とが設けられて
いる。

【００１９】オゾン供給装置１２はオゾンを用いて海洋
生物を死滅させるために後に詳述されるようにオゾン発
生装置、オゾン圧縮機、オゾンタンク等から構成されて
いる。

【００２０】また、復水器入口管６ａ、６ｂには復水器
入口弁１５ａ、１５ｂがそれぞれ設けられると共に、復
水器出口管７ａ、７ｂには復水器出口弁１６ａ、１６ｂ
が各々設けられる。

【００２１】一方、オゾン供給装置１２の詳細を図２に
示している。このオゾン供給装置１２はオゾン発生装置
１７、オゾン圧縮機１８、オゾンタンク１９およびオゾ
ン供給弁２０を有し、これらの機器は１本の導管２１に
よって結ばれている。オゾン発生装置１７はオゾンを生
成し、オゾン圧縮機１８に供給する。オゾン圧縮機１８
はオゾンを所定の圧力に昇圧してオゾンタンク１９に供
給する。オゾンタンク１９は器内にオゾンを蓄え、圧力
上昇に合わせてオゾン供給弁２０を開放して第１および
第２循環水管１０、１１内を流れる海水中に供給する。

【００２２】また、第１および第２循環水管１０、１１
の経路に海水を昇圧して復水器入口管６ａ、６ｂ内を流
れる海水に送り込む循環ポンプ２２が設けられる。さら
に、第１および第２循環水管１０、１１にはストレーナ
２３ａ、２３ｂが設けられる。なお、符号２４はオゾン
供給装置１２各機器を制御する制御盤を示している。

【００２３】本実施の形態は上記構成からなり、復水器
１の運転中、たとえば復水器入口弁１５ｂおよび復水器
出口弁１６ｂを全開させたまま、冷却水としての海水を
入口水室３ｂに導き、第２管束５ｂを用いた１系列だけ
の運転に移行する。他の１系列にオゾンを供給するため
に第１循環水管１０の三方弁８、９を復水器出口管７ａ
と復水器入口管６ａとを連絡させるように開ける。ここ
で、循環ポンプ２２を起動すると、海水は復水器出口管
７ａから第１循環水管１０に流れ、三方弁８を通って生
物汚損防止装置１２に流入する。必要な循環量が系内に
導かれた後、復水器入口弁１５ａおよび復水器出口弁１
６ａを閉止する。

【００２４】オゾン供給装置１２内ではオゾン発生装置
１７で生成されるオゾンがオゾンタンク１９内に蓄えら
れており、オゾン供給弁２０を開放することで、オゾン
が海水中に注入される。オゾンは海水の流れに乗って三
方弁９を通って復水器入口管６ａに達し、入口水室３ａ
を通って第１管束５ａの各伝熱管に流れて内部を流動す
る。このとき、オゾンの殺菌作用で壁面に付着しようと
している海洋生物は幼性が弱まり、発育が阻害される。

【００２５】さらに、オゾンを含む海水は出口水室４ａ
を通って復水器出口管７ａに達し、再び第１循環水管１
０に流入して上述した系統を経る循環を繰り返す。一定
の時間オゾン供給弁２０を開けてオゾンを供給し続ける
ことで、オゾン濃度が希薄なため殺菌効果の低い部分も
次第に解消し、すべての伝熱管に均一にオゾンを供給す
ることができる。

【００２６】オゾン供給弁２０の閉止後も、一定の時間
海水の循環を続け、オゾン濃度の低下を待って循環ポン
プ２２を停止する。そして、復水器入口弁５ａおよび復
水器出口弁１６ａを全開して、復水器の正常な運転に復
帰させる。

【００２７】第２管束５ｂへのオゾン供給も三方弁８、
９を第２循環水管１１と連絡を保つように切り換えるこ
とで同様に実施することができる。勿論、この場合、復
水器１は第１管束５ａを用いた１系列だけの運転が可能
である。

【００２８】このように本実施の形態においては復水器
の各伝熱管に均一にオゾンを供給することができ、海洋
生物が各伝熱管の壁面に付着して清浄な伝熱面が失われ
るのを確実に防ぐことが可能である。

【００２９】また、各伝熱管を流れたオゾンを含む海水
を繰り返し利用するので、無駄に消費されるオゾン量を
少なく保つことができる。経済性を高めることが可能に
なる。

【００３０】（実施の形態−２）さらに、本発明の他の
実施の形態を説明する。なお、本実施の形態の大部分の
構成は上記の実施の形態と同一であり、これらについて
は同一の符号を付して説明を省略する。図３において、
第１循環水管１０には三方弁に代えて復水器出口管７ａ
と接続される側に第１再循環弁２５ａが、また、復水器
入口管６ａと接続される側に第２再循環弁２６ａがそれ
ぞれ設けられている。さらに、第２循環水管１１には復
水器出口管７ｂと接続される側に第１再循環弁２５ｂ
が、また、復水器入口管６ａと接続される側に第２再循
環弁２６ｂがそれぞれ設けられている。復水器入口管６
ａは取水管２７ａと結ばれる循環水ポンプ２８ａと、復
水器入口管６ｂは取水管２７ｂと結ばれる循環水ポンプ
２８ｂとそれぞれ接続されている。さらに、復水器出口
管７ａは放水管２９ａと結ばれ、復水器出口管７ｂは放
出管２９ｂと結ばれている。

【００３１】また、本実施の形態では図４に示すように
第１および第２循環水管１０を流れる海水のオゾン濃度
を測定するオゾン濃度検出器３０が設けられる。このオ
ゾン濃度検出器３０で検出される濃度信号は制御盤２４
に送られてこれと設定値との比較により循環ポンプ２２
に対する起動、停止信号が出力されるようなっている。

【００３２】本実施の形態は上記構成からなり、復水器
１の運転中、たとえば復水器入口弁１５ｂおよび復水器
出口弁１６ｂを全開させたまま、冷却水としての海水を
入口水室３ｂに導いて第２管束５ｂを用いた１系列だけ
の運転に移行する。

【００３３】他の１系列にオゾンを供給するために第１
循環水管１０の第１再循環弁２５ａおよび第２再循環弁
２６ａを開け、復水器出口管７ａと復水器入口管６ａと
を連絡する。ここで、循環ポンプ２２を起動すると、海
水は復水器出口管７ａから第１再循環弁２５ａを通って
第１循環水管１０に流れ、オゾン供給装置１２に流入す
る。必要な循環量が系内に導かれた後、復水器入口弁１
５ａおよび復水器出口弁１６ａを閉止する。

【００３４】予め、オゾン供給装置１２のオゾンタンク
１９にはオゾンが蓄えられ、このオゾンを供給するため
にオゾン供給弁２０を開放する。オゾンは第１循環水管
１０内を流れる海水中に注入され、第２再循環弁２６ａ
を通って復水器入口管６ａに達し、入口水室３ａを通っ
て第１管束５ａの各伝熱管に流れて内部を流動する。こ
のとき、オゾンの殺菌作用で壁面には付着しようとして
いる海洋生物は幼性が弱まり、発育が阻害される。

【００３５】さらに、オゾンを含む海水は出口水室４ａ
を通って復水器出口管７ａに達し、再び第１循環水管１
０に流入して上述した系統を経る循環を繰り返す。この
間、オゾン検出器３０でオゾン濃度を検出し、一定濃度
に保持する。一定の時間が経過した後、オゾン供給弁２
０を閉止し、さらに海水の循環を続け、オゾン濃度の低
下を待って循環ポンプ２２を停止する。そして、復水器
入口弁１５ａおよび復水器出口弁１６ａを全開し、復水
器１の正常な運転に復帰させる。

【００３６】第２管束５ｂへのオゾンの供給も第１およ
び第２再循環弁２５ｂ、２６ｂを操作して同様に実施す
ることができる。この場合、復水器１は第１管束５ａを
用いた１系列だけの運転が可能である。

【００３７】このように本実施の形態においても復水器
の各伝熱管に均一にオゾンを供給することができ、清浄
な伝熱面が失われるのを防ぐことが可能である。

【００３８】また、オゾンを含む海水を繰り返し利用す
るので、無駄に消費されてしまうオゾン量を少なくする
ことができ、経済性を向上させることが可能になる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明はそれぞれの
管束に海水を再循環させるように第１循環水系統および
第２循環水系統を設け、さらにこれらの循環水系統の双
方と連絡するようにオゾン供給装置を設けているので、
熱交換器の各伝熱管にオゾンを均一に供給することがで
き、伝熱管の壁面に付着しようとする海洋生物を死滅さ
せて清浄な伝熱面が失われるのを確実に防ぐことが可能
であって、熱交換器の性能を良好に保つことができる。
また、オゾンを含む海水を繰り返し利用するので、無駄
に消費されるオゾン量を少なくすることができ、経済性
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱交換器の生物汚損防止装置の実
施の形態を示す系統図。

【図２】本発明に係るオゾン供給装置の詳細を示す系統
図。

【図３】本発明の他の実施の形態を示す系統図。

【図４】他の実施の形態に係るオゾン供給装置を示す系
統図。

【符号の説明】 １ 復水器 ５ａ 第１管束 ５ｂ 第２管束 ６ａ、６ｂ 復水器入口管 ７ａ、７ｂ 復水器出口管 ８、９ 三方弁 １０ 第１循環水管 １１ 第２循環水管 １２ オゾン供給装置 １７ オゾン発生装置 ２２ 循環ポンプ ２５ａ、２５ｂ 第１再循環弁 ２６ａ、２６ｂ 第２再循環弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各々複数本の伝熱管からなる第１および
   第２管束を備え、これらの第１および第２管束の各伝熱
   管に冷却水としての海水を導き、かつそこから排出する
   ように、前記第１管束の入口水室および出口水室に入口
   および出口系統をそれぞれ接続すると共に、前記第２管
   束の入口水室および出口水室に入口および出口系統をそ
   れぞれ接続してなる熱交換器において、前記第１管束用
   の該出口系統と入口系統との間に海水を再循環させる切
   り換え手段を備えた第１循環水系統および前記第２管束
   用の該出口系統と入口系統との間に海水を再循環させる
   切り換え手段を備えた第２循環水系統をそれぞれ設ける
   と共に、熱交換器の運転中、前記第１管束および前記第
   ２管束のいずれか一方あるいは双方に海洋生物を死滅さ
   せるオゾンを供給するように前記第１および第２循環水
   系統の双方と連絡するオゾン供給装置を設けたことを特
   徴とする熱交換器の生物汚損防止装置。
2. 【請求項２】 前記オゾン供給装置がオゾンを生成する
   オゾン発生装置と、オゾンを海水中に注入する手段と、
   オゾンを含む海水を昇圧して系内を循環させる循環ポン
   プとを備えることを特徴とする請求項１記載の熱交換器
   の生物汚損防止装置。
3. 【請求項３】 前記切り換え手段が前記第１循環水系統
   または前記第２循環水系統に介装される複数個の三方弁
   からなることを特徴とする請求項１記載の熱交換器の生
   物汚損防止装置。
4. 【請求項４】 前記切り換え手段が前記第１循環水系統
   および前記第２循環水系統にそれぞれ介装される複数個
   の再循環弁からなることを特徴とする請求項１記載の熱
   交換器の生物汚損防止装置。