KR101891906B1

KR101891906B1 - 해수 전해 시스템 및 전해액 주입 방법

Info

Publication number: KR101891906B1
Application number: KR1020167020739A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 다카나미; 다츠야 마츠무라; 히로시 미즈타니
Original assignee: 미츠비시 쥬코 칸쿄 카가쿠 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2018-08-24
Also published as: CN105939969A; JP6318444B2; JP2015150483A; WO2015122435A1; CN105939969B; KR20160103119A

Abstract

이 해수 전해 시스템 (1) 은, 해수 (W) 가 순환하는 리사이클 라인 (10) 과, 리사이클 라인 (10) 도중에 해수 (W) 를 전기 분해하는 해수 전해 장치 (7) 와, 리사이클 라인 (10) 으로부터 일부 전해액 (E) 을 주해수 (M) 가 흐르는 주해수 라인 (3) 에 공급하는 주입 라인 (13) 과, 주입 라인 (13) 에 형성되고, 주해수 (M) 의 유량에 따라 전해액 주입량을 조정하는 유량 조정 밸브 (19) 를 갖는다.

Description

해수 전해 시스템 및 전해액 주입 방법{SEAWATER ELECTROLYSIS SYSTEM AND ELECTROLYTIC SOLUTION INFUSION METHOD}

본 발명은, 해수에 전기 분해를 실시함으로써 하이포아염소산나트륨을 발생시키는 해수 전해 장치를 구비한 해수 전해 시스템 및 전해액 주입 방법에 관한 것이다.

본원은, 2014년 2월 13일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2014-025425호에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 해수를 다량으로 사용하는 화력 발전소, 원자력 발전소, 해수 담수화 플랜트, 화학 플랜트 등에 있어서는, 그 취수구나 배관, 복수기 (復水器), 각종 냉각기 등의 해수와 접하는 부분의 해조류나 조개류의 부착 번식이 문제가 되었다.

이 문제를 해결하기 위해서, 천연 해수에 전기 분해를 실시함으로써 하이포아염소산나트륨 (염소, 하이포아염소산소다) 을 생성하고, 하이포아염소산나트륨을 함유하는 전해액을 취수구 내에 주입함으로써 해양 생물의 부착을 억제하는 해수 전해 시스템이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

도 3 에 나타내는 바와 같이, 종래의 해수 전해 시스템 (101) 은, 해수를 수용하여 저류함과 함께 반응시키는 수액조 (受液槽) (6) 와, 해수 (W) 를 전기 분해하여 하이포아염소산나트륨을 발생시키는 해수 전해 장치 (7) 와, 해수 전해 장치 (7) 에서 생성된 전해 처리수 (E) (전해액) 를 순환시키는 리사이클 라인 (10) (순환 라인) 을 갖는 리사이클 방식이다.

해수 전해 장치 (7) 는, 통형상체를 이루는 전해조 (8) 내에 전극으로서의 양극·음극이 배치된 구성으로, 전해조 (8) 내에 해수 (W) 가 유통된다. 해수 (W) 중에는 염화물 이온 및 수산화 이온이 존재하기 때문에, 양극·음극 사이에 전류를 통전시키면, 양극에서는 염소가 생성되고, 음극에서는 수산화나트륨이 생성된다. 그리고, 염소와 수산화나트륨이 반응함으로써, 해양 생물의 부착 억제 효과를 갖는 하이포아염소산나트륨이 생성된다.

플랜트 (P) 에서 사용되는 해수인 주해수 (M) (취수 해수) 는, 복수의 주해수 펌프 (2) 에 의해 주해수 라인 (3) 에 도입된다. 해수 전해 시스템 (101) 에는, 해수 공급 펌프 (4) 에 의해 해수 (W) 가 공급된다.

그리고, 해수 전해 장치 (7) 에 의해 생성된 하이포아염소산나트륨을 함유하는 전해 처리수 (E) 는, 주입 라인 (13) 을 통해서 주해수 라인 (3) 에 도입된다. 이로써, 플랜트 (P) 에 있어서는, 그 취수구나 배관, 복수기, 각종 냉각기 등의 해수와 접하는 부분의 해초류나 조개류의 부착 번식이 억제된다.

일본 공개특허공보 평10-85750호

그런데, 종래의 해수 전해 시스템 (101) 에 있어서는, 주해수 펌프 (2) 의 가동 대수 감소에 따라 취수되는 주해수 (M) 의 유량이 변화하는 경우, 그 변화량에 대하여 해수 전해 장치 (7) 의 직류 전원 장치 (9) 의 출력 전류값을 변화시켜 주입액인 하이포아염소산나트륨의 농도를 조정하였다.

즉, 도 4 의 라인 a 에 나타내는 바와 같이, 주해수 펌프의 대수가 감소한 시점 D 에서 직류 전원 장치 (9) 의 출력 전류값 C (A) 를 조정하였다. 이로써, 라인 b 에 나타내는 바와 같이, 리사이클 라인 (10) 내의 전해 처리수 (E) 의 염소 농도 LRTEC (mg/ℓ) 가 서서히 감소한다. 한편, 주입 라인 (13) 을 통해서 주해수 라인 (3) 에 주입되는 전해 처리수 (E) 의 유량 CLSFR (㎥/h) 은, 라인 c 에 나타내는 바와 같이 일정하다.

이로써, 라인 f 에 나타내는 바와 같이, 리사이클 라인 (10) 을 갖는 리사이클 방식의 해수 전해 시스템 (101) 에서는, 주입액인 전해 처리수 (E) 의 염소 농도 C_Cl 이 출력 전류값에 걸맞는 설정값이 될 때까지, 장시간을 갖는다. 즉, 예를 들어, 주해수 펌프 (2) 의 가동 대수가 감소하여 주해수 (M) 의 유량이 급격히 감소한 경우, 주입액의 염소 농도가 순간적으로 다 대응할 수 없기 때문에, 도 4 에 EI 로 나타내는 바와 같이, 일시적으로 주입점에서의 해수 중의 염소 농도가 설정값보다 초과한다는 과제가 있었다.

본 발명은, 리사이클 방식의 해수 전해 시스템에 있어서, 주해수 라인에 도입되는 염소를 함유하는 전해액의 유량을 조정함으로써, 주해수의 염소 농도를 일정하게 유지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 해수 전해 시스템은, 해수가 순환하는 리사이클 라인과, 상기 리사이클 라인 도중에 해수를 전기 분해하는 해수 전해 장치와, 상기 리사이클 라인으로부터 일부 전해액을 주해수가 흐르는 주해수 라인에 공급하는 주입 라인과, 상기 주입 라인에 설치되고, 상기 주해수의 유량에 따라 전해액 주입량을 조정하는 유량 조정 밸브를 갖는다.

이러한 구성에 따르면, 주입 라인에 유량 조정 밸브를 형성함으로써, 염소를 함유하는 전해액의 유량을 조정할 수 있다. 이로써, 주해수의 염소 농도를 일정하게 유지할 수 있다.

상기 해수 전해 시스템에 있어서, 상기 유량 조정 밸브는, 상기 주해수의 유량 감소에 따라 상기 전해액 주입량을 감소시키는 구성으로 해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 주해수의 유량이 감소한 경우에, 염소가 주해수 라인에 과잉으로 주입되는 것을 방지할 수 있다.

상기 해수 전해 시스템에 있어서, 상기 리사이클 라인에 해수를 공급하는 해수 공급 라인의 해수의 일부를 상기 주입 라인에 분기하는 분기 라인을 갖는 구성으로 해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 분기 라인을 통해서 주입 라인에 해수를 도입함으로써, 주입 라인의 유량 저하로 의한 스케일 퇴적을 방지할 수 있다.

상기 해수 전해 시스템에 있어서, 상기 분기 라인을 흐르는 해수의 유량을 조정하는 해수 분기 유량 조정 밸브를 갖고, 상기 해수 분기 유량 조정 밸브는, 상기 주해수의 유량 감소에 따라 해수 분기 유량을 증가시키는 구성으로 해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 주해수의 유량 감소에 따라 전해액 주입량이 감소한 경우에도 주입 라인의 유량 저하로 인한 스케일 퇴적을 방지할 수 있다.

상기 해수 전해 시스템에 있어서, 상기 해수 분기 유량 조정 밸브는, 상기 주입 라인을 흐르는 유체의 유속이 소정값 이상이 되도록 해수 분기 유량을 증가시키는 구성으로 해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 주입 라인을 흐르는 유체의 유속이 확보되기 때문에, 주입 라인의 유량 저하로 인한 스케일 퇴적을 방지할 수 있다.

상기 해수 전해 시스템에 있어서, 상기 주해수의 유량은 상기 주해수 라인에 해수를 공급하는 주해수 펌프의 대수에 의해 검지되는 구성으로 해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 보다 용이하게 주해수의 유량을 검지할 수 있다.

상기 해수 전해 시스템에 있어서, 상기 주해수의 유량은 상기 주해수 라인에 해수를 공급하는 주해수 펌프의 구동 전력에 의해 검지하는 구성으로 해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 보다 정확히 주해수의 유량을 검지할 수 있다.

상기 해수 전해 시스템에 있어서, 상기 주해수 라인으로부터의 배수의 잔류 염소 함유량을 감시하고, 상기 잔류 염소 함유량이 소정값 이상이 된 경우에 전해액 주입량을 감소시키는 구성으로 해도 된다.

이러한 구성에 따르면, 배수에 포함되는 잔류 염소를 저감시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 전해액 주입 방법은, 고리형 리사이클 라인에 해수를 공급하는 해수 공급 공정과, 상기 리사이클 라인 도중에 상기 해수를 전기 분해하여 전해액을 상기 리사이클 라인에서 순환시키는 전해액 순환 공정과, 주입 라인을 통해서 상기 리사이클 라인으로부터 일부 전해액을 주해수가 흐르는 주해수 라인에 공급하는 전해액 주입 공정과, 상기 주해수의 유량에 따라 전해액 주입량을 조정하는 주입량 조정 공정을 갖는다.

상기 전해액 주입 방법에 있어서, 상기 주입량 조정 공정에 있어서는, 상기 주해수의 유량 감소에 따라 상기 전해액 주입량을 감소시키는 구성으로 해도 된다.

상기 전해액 주입 방법에 있어서, 상기 해수 공급 공정에 있어서 공급되는 해수의 일부를 상기 주입 라인에 공급하는 해수 분기 공정을 갖는 구성으로 해도 된다.

상기 전해액 주입 방법에 있어서, 상기 해수 분기 공정에 있어서는, 상기 주해수의 유량 감소에 따라 해수 분기 유량을 증가시키는 구성으로 해도 된다.

상기 전해액 주입 방법에 있어서, 상기 해수 분기 공정에 있어서는, 상기 주입 라인을 흐르는 유체의 유속이 소정값 이상이 되도록 상기 해수 분기 유량을 증가시키는 구성으로 해도 된다.

상기 전해액 주입 방법에 있어서, 상기 주해수의 유량은 상기 주해수 라인에 해수를 공급하는 주해수 펌프의 대수에 의해 검지하는 구성으로 해도 된다.

상기 전해액 주입 방법에 있어서, 상기 주해수의 유량은 상기 주해수 라인에 해수를 공급하는 주해수 펌프의 구동 전력에 의해 검지하는 구성으로 해도 된다.

상기 전해액 주입 방법에 있어서, 상기 주입량 조정 공정에 있어서는, 상기 주해수 라인으로부터의 배수의 잔류 염소 함유량을 감시하고, 상기 잔류 염소 함유량이 소정값 이상이 된 경우에 상기 전해액 주입량을 감소시키는 구성으로 해도 된다.

상기한 해수 전해 시스템 및 전해액 주입 방법에 따르면, 주입 라인을 흐르는 유체의 유량을 조정함으로써, 염소를 함유하는 전해액의 유량을 조정할 수 있다. 이로써, 주해수의 염소 농도를 일정하게 유지할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시 형태의 해수 전해 시스템의 개요를 나타내는 모식도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 형태의 해수 전해 시스템에 있어서의, 주해수 펌프의 가동 대수가 감소한 경우의 제어를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3 은 종래의 해수 전해 시스템의 개요를 나타내는 모식도이다.
도 4 는 종래의 해수 전해 시스템에 있어서의, 주해수 펌프의 가동 대수가 감소한 경우의 제어를 설명하기 위한 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 실시 형태에 관련된 해수 전해 시스템 (1) 의 개요를 나타내는 모식도이다. 해수 전해 시스템 (1) 은, 주해수 (M) 가 유통되는 취수 용 수로인 주해수 라인 (3) 으로부터 해수 (W) 를 취수하고, 해수 전해 장치 (7) 에서 해수 (W) 를 전기 분해한 후, 전해 처리수 (E) (전해액) 를 주해수 라인 (3) 에 주입하는 시스템이다. 주해수 라인 (3) 의 주해수 (M) 는, 화력 및 원자력 발전소, 해수 담수화 플랜트, 화학 플랜트, 제철 플랜트 등의 플랜트 (P) 에 도입되어 사용된다.

이 해수 전해 시스템 (1) 은, 전기 분해에 필요한 해수 (W) 를 도입하는 해수 공급 펌프 (4) 와, 수액조 (6) 와, 해수 전해 장치 (7) 와, 전해 처리수 (E) (해수 (W)) 를 순환시키는 고리형 리사이클 라인 (10) (순환 유로) 과, 리사이클 라인 (10) 을 순환하는 전해 처리수 (E) 를 주해수 라인 (3) 에 주입하는 주입 라인 (13) 을 갖고 있다.

주해수 라인 (3) 에는, 복수의 주해수 펌프 (2) (취수 펌프) 에 의해 주해수 (M) 가 도입된다. 주해수 라인 (3) 에 도입되는 주해수 (M) 의 유량은, 주해수 펌프 (2) 의 가동 대수에 따라 변동된다.

리사이클 라인 (10) 은, 제 1 리사이클 라인 (11) 과 제 2 리사이클 라인 (12) 으로 구성되어 있다.

해수 공급 펌프 (4) 는, 주해수 라인 (3) 으로부터 해수 (W) 를 퍼 올리는 구성으로 해도 되고, 해양으로부터 직접 해수 (W) 를 퍼 올리는 구성으로 해도 된다.

수액조 (6) 는, 시스템을 순환하는 전해 처리수 (E) 와, 해수 공급 펌프 (4) 로부터 공급되는 해수 (W) 를 저류하는 조이다.

해수 전해 장치 (7) 는, 리사이클 라인 (10) 도중에 해수 (W) 를 전기 분해한다. 해수 전해 장치 (7) 는, 전해조 (8) 와 직류 전원 장치 (9) 를 갖고 있다. 해수 전해 장치 (7) 는, 해수 (W) 를 전기 분해함으로써, 하이포아염소산나트륨 (염소, 하이포아염소산소다) 을 생성한다. 전해조 (8) 는, 복수의 전극 (도시 생략) 과, 전해조 (8) 의 내부에 전해 처리수 (E) 를 도입하는 유입구 (15) 와, 전해조 (8) 의 내부로부터 전해 처리수 (E) 를 배출하는 유출구 (16) 를 갖고 있다.

직류 전원 장치 (9) 는, 해수 (W) 의 전기 분해에 제공되는 전류를 공급한다. 직류 전원 장치 (9) 로서는, 예를 들어, 직류 전원과 정전류 제어 회로를 구비하는 구성을 채용할 수 있다. 직류 전원은, 직류 전력을 출력하는 전원으로서, 예를 들어 교류 전원으로부터 출력되는 교류 전력을 직류로 정류하여 출력하는 구성이어도 된다.

해수 공급 펌프 (4) 와 수액조 (6) 는, 해수 공급 라인 (5) 에 의해 접속되어 있다. 해수 공급 라인 (5) 에는, 전기 분해의 방해가 되는 이물질의 혼입을 방지하기 위한 스트레이너를 형성해도 된다.

수액조 (6) 와 전해조 (8) 의 유입구 (15) 는, 제 1 리사이클 라인 (11) 에 의해 접속되어 있다. 즉, 수액조 (6) 내의 전해 처리수 (E) 는, 제 1 리사이클 라인 (11) 을 통해서 전해조 (8) 에 도입된다. 제 1 리사이클 라인 (11) 상에는, 주입 펌프 (17) 가 형성되어 있다. 주입 펌프 (17) 는, 순환하는 전해 처리수 (E) 를 전해조 (8) 에 공급함과 함께, 전해 처리수 (E) 를 주입 라인 (13) 에 이송한다.

제 2 리사이클 라인 (12) 은, 전해조 (8) 의 유출구 (16) 와 수액조 (6) 를 접속한다. 즉, 해수 전해 장치 (7) 에서 생성된 전해 처리수 (E) 는, 제 2 리사이클 라인 (12) 을 통해서 수액조 (6) 에 도입된다.

주입 라인 (13) 의 하류측 단부에는, 주입 노즐 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 주입 노즐을 형성함으로써, 해수 전해 장치 (7) 에서 생성된 하이포아염소산나트륨을 주해수 라인 (3) 에 효율적으로 확산시킬 수 있다.

주입 라인 (13) 상에는, 유량 센서 (18) 와 유량 조정 밸브 (19) 가 형성되어 있다. 유량 센서 (18) 는, 주입 라인 (13) 을 흐르는 전해 처리수 (E) 의 유량을 검출하는 센서이다. 유량 조정 밸브 (19) 는, 주입 라인 (13) 에 있어서의 유량 센서 (18) 의 하류측에 형성된 밸브이다.

주입 라인 (13) 을 흐르는 전해 처리수 (E) 의 유량은, 유량 조정 밸브 (19) 와 유량 센서 (18) 를 사용하여 제어할 수 있다.

해수 공급 라인 (5) 과 주입 라인 (13) 사이에는, 해수 공급 펌프 (4) 에 의해 공급되는 해수 (W) 를 직접 주입 라인 (13) 에 도입하기 위한 분기 라인 (21) (백업 라인) 이 형성되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 해수 전해 시스템 (1) 은, 해수 공급 라인 (5) 을 흐르는 해수 (W) 를 수액조 (6) 에 보내지 않고 직접 주입 라인 (13) 에 분기할 수 있다.

분기 라인 (21) 상에는, 분기 라인 (21) 을 흐르는 해수 (W) 의 유량을 조정하기 위한 해수 분기 유량 조정 밸브 (22) 가 형성되어 있다.

주해수 라인 (3) 에는, 주해수 라인 (3) 을 흐르는 주해수 (M) 의 유량을 검출하는 주해수 유량 센서 (24) 가 형성되어 있다. 플랜트 (P) 로부터 배출된 사용이 끝난 주해수 (M) 가 유입되는 주해수 라인 (3) 의 하류에는, 잔류 염소의 농도를 계측하는 잔류 염소 측정 장치 (25) 가 형성되어 있다.

또, 해수 전해 시스템 (1) 은, 주해수 라인 (3) 을 흐르는 주해수 (M) 의 유량에 기초하여 주해수 라인 (3) 에 도입되는 전해 처리수 (E) 및 해수 (W) 에 함유되는 하이포아염소산나트륨 (염소) 의 주입률을 일정하게 하는 제어를 실시하는 제어 장치 (도시 생략) 을 구비하고 있다.

제어 장치는, 주해수 (M) 의 유량에 기초하여 직류 전원 장치 (9) 의 출력 전류값을 조정하는 기능을 갖고 있다. 제어 장치는, 주해수 (M) 중의 염소 농도를 목표값으로 유지하기 위해, 예를 들어, 주해수 (M) 의 유량이 감소한 경우에 해수 전해 장치 (7) 에서 생성되는 하이포아염소산나트륨을 감소시키고, 주해수 (M) 의 유량이 증가한 경우에 해수 전해 장치 (7) 에서 생성되는 하이포아염소산나트륨을 증가시키는 제어를 실시한다.

또한, 제어 장치는, 주해수 라인 (3) 을 흐르는 주해수 (M) 의 유량에 기초하여 주입 라인 (13) 을 흐르는 전해 처리수 (E) 의 유량 (전해액 주입량) 을 제어하는 기능을 갖고 있다. 제어 장치는, 주해수 (M) 중의 염소 농도를 목표값으로 유지하기 위해, 유량 조정 밸브 (19) 에 의해 전해 처리수 (E) 의 유량을 조정한다.

제어 장치는, 주해수 펌프 (2) 의 가동 대수에 기초하여 주해수 (M) 의 유량을 검지하고 직류 전원 장치 (9) 의 출력 전류값을 조정함과 함께, 주입 라인 (13) 을 흐르는 전해 처리수 (E) 의 유량을 조정한다. 바꾸어 말하면, 제어 장치는, 주해수 펌프 (2) 의 가동 대수가 변동한 경우에 출력 전류값 및 전해 처리수 (E) 의 유량을 조정한다.

또한, 제어 장치는, 주해수 (M) 의 유량 감소에 따라 해수 분기 유량 조정 밸브 (22) 를 조작함으로써, 분기 라인 (21) 을 흐르는 해수 (W) 의 유량을 증가시키는 기능을 갖고 있다.

다음으로, 본 실시 형태의 해수 전해 시스템 (1) 을 사용한 전해액 주입 방법에 대해서 설명한다.

주해수 라인 (3) 에는, 주해수 펌프 (2) 에 의해 주해수 (M) 가 도입된다. 주해수 (M) 는, 플랜트 (P) 에 도입되어 예를 들어 노의 냉각 등에 사용된다.

해수 공급 공정에 있어서는, 주해수 라인 (3) 을 유통하는 해수 (W) 중 일부가, 해수 공급 라인 (5) 을 통해서 수액조 (6) 에 도입된다.

전해액 순환 공정에 있어서, 해수 (W) 는, 제 1 리사이클 라인 (11), 전해조 (8) 및 제 2 리사이클 라인 (12) 에 도입되어 순환된다. 이 공정에 있어서, 해수 (W) 는 제 1 리사이클 라인 (11) 을 통해서 전해조 (8) 에 도입된다. 이로써, 전해조 (8) 내의 전극이 해수 (W) 에 침지된다.

전극 간의 해수 (W) 내를 전류가 유통됨으로써 해수 (W) 에 대하여 전기 분해가 실시된다.

즉, 양극에 있어서는, 하기 (1) 식에 나타내는 바와 같이, 해수 (W) 중의 염화물 이온으로부터 전자 e 가 제거되어 산화가 일어나고, 염소가 생성된다.

2Cl^－ → Cl₂＋ 2e^－ … (1)

한편, 음극에 있어서는, 하기 (2) 식에 나타내는 바와 같이, 해수 (W) 중의 물에 전자가 부여되어 환원이 일어나고, 수산화 이온과 수소 가스가 생성된다.

2H₂O ＋ 2e^－ → 2OH^－＋ H₂ … (2)

또, 하기 (3) 식에 나타내는 바와 같이, 음극에서 생성된 수산화 이온은 해수 (W) 중의 나트륨 이온과 반응하여 수산화나트륨이 생성된다.

2Na^＋＋ 2OH^－→ 2NaOH … (3)

또한, (4) 식에 나타내는 바와 같이, 수산화나트륨과 염소가 반응함으로써, 하이포아염소산, 염화나트륨 및 물이 생성된다.

Cl₂＋2NaOH → NaClO ＋ NaCl ＋ H₂O … (4)

이와 같이, 해수 (W) 의 전기 분해에 기초하여, 해양 생물의 부착에 대하여 억제 효과를 갖는 하이포아염소산나트륨이 생성된다.

하이포아염소산나트륨의 농도는, 해수 (W) 의 염화물 이온 농도가 30,000 ∼ 40,000 mg/ℓ 까지 높아져 있기 때문에, 2,500 ∼ 5,000 ppm 으로 되는 것이 바람직하다.

그리고, 전기 분해가 실시된 해수 (W) 는, 수소 가스와 함께 전해 처리수 (E) 로서 전해조 (8) 의 유출구 (16) 로부터 유출되고, 제 2 리사이클 라인 (12) 을 통해서 수액조 (6) 에 저류된다.

전해액 주입 공정에 있어서, 수액조 (6) 에 저류된 전해 처리수 (E) 는 주입 펌프 (17) 에 의해 주입 라인 (13) 에 도입되고, 이어서 주해수 라인 (3) 에 주입된다. 즉, 하이포아염소산나트륨을 함유한 전해 처리수 (E) 가, 주수 (注水) 펌프가 가동함으로써 주수 라인을 통해서 주해수 라인 (3) 에 주입된다.

또한, 해수 분기 공정에 있어서, 해수 공급 라인 (5) 을 흐르는 해수 (W) 의 일부는, 분기 라인 (21) 을 통해서 주입 라인 (13) 에 도입된다. 즉, 해수 공급 라인 (5) 의 해수 (W) 의 일부는, 수액조 (6) 에 공급되지 않고, 주입 라인 (13) 을 흐르는 전해 처리수 (E) 의 유량을 보충하는 백업 해수로서 사용된다.

제어 장치는, 주해수 (M) 의 유량에 따라 직류 전원 장치 (9) 의 출력 전류값을 조정한다.

구체적으로는, 도 2 의 라인 a 에 나타내는 바와 같이, 주해수 펌프 (2) 의 대수가 감소한 시점 D 에서, 해수 전해 장치 (7) 에서 생성되는 하이포아염소산나트륨을 감소시키도록 전류값 C (A) 를 제어한다. 이로써, 도 2 의 라인 b 에 나타내는 바와 같이, 수액조 (6) 내 (리사이클 라인 (10) 내) 의 전해 처리수 (E) 의 염소 농도 LRTEC (mg/ℓ) 가 서서히 감소한다. 즉, 염소 농도는 급격히 감소하는 일은 없다.

주입량 조정 공정에 있어서, 제어 장치는 주해수 (M) 의 유량에 따라 주입 라인 (13) 을 흐르는 전해 처리수 (E) 의 유량을 조정한다.

구체적으로는, 도 2 의 라인 c 에 나타내는 바와 같이, 주해수 펌프 (2) 의 대수가 감소한 시점 D 에서, 주입 라인 (13) 을 통해서 주해수 라인 (3) 에 도입되는 전해 처리수 (E) 의 유량 CLSFR (㎥/h) 이 적어지도록, 유량 조정 밸브 (19) 를 제어한다. 즉, 리사이클 라인 (10) 을 순환하는 전해 처리수 (E) 의 염소 농도가, 주해수 (M) 유량의 급격한 감소에 대응할 수 없기 때문에, 제어 장치는, 주입 라인 (13) 을 흐르는 전해 처리수 (E) 의 유량을 줄인다.

또, 제어 장치는, 도 2 의 라인 d 에 나타내는 바와 같이, 주해수 (M) 의 유량 감소에 의해 감소시킨 전해 처리수 (E) 의 유량을 보충하도록, 분기 라인 (21) 을 흐르는 해수 (W) 의 유량을 증가시킨다. 구체적으로는, 주입 라인 (13) 을 흐르는 유체 (해수 (W) 및 전해 처리수 (E)) 의 유속이, 적어도 0.7 m/s 이상이 되도록 분기 라인 (21) 을 흐르는 해수 (W) 의 유량 SWBUFR (㎥/h) 을 제어한다. 이로써, 도 2 의 라인 e 에 나타내는 바와 같이, 주입 유량 IFR (㎥/h) 은 거의 일정해진다.

단, 주입 라인 (13) 을 흐르는 해수 (W) 의 유량은, 거의 일정하게 할 필요는 없고, 유체의 유속이 0.7 m/s 이상이면 된다.

그리고, 제어 장치에 의해, 직류 전원 장치 (9) 의 전류값 및 주입 라인 (13) 을 통해서 주입되는 전해 처리수 (E) 의 유량 등이 조정됨으로써, 도 2 의 라인 f 에 나타내는 바와 같이, 염소의 주입률, 즉 염소 농도 C_Cl (ppm) 은 거의 일정해진다.

단, 염소의 주입률은 거의 일정하게 할 필요는 없고, 주해수 라인 (3) 에 주입되는 염소가 과잉으로 되어야 한다. 제어 장치는, 잔류 염소 측정 장치 (25) 에 의해 검출되는 잔류 염소 함유량을 감시하고, 잔류 염소 함유량이 소정값 이상이 된 경우에 전해액 주입량을 감소시킨다.

상기 실시 형태에 따르면, 주입 라인 (13) 에 유량 조정 밸브 (19) 를 형성함으로써, 하이포아염소산나트륨을 함유하는 전해 처리수 (E) 의 유량을 조정할 수 있다. 이로써, 주해수 (M) 의 염소 농도를 일정하게 유지할 수 있다.

또, 주해수 (M) 의 유량 감소에 따라 전해액 주입량을 감소시키는 제어를 실시함으로써, 주해수 (M) 의 유량이 감소한 경우에, 하이포아염소산나트륨이 주해수 라인 (3) 에 과잉으로 주입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 분기 라인 (21) 을 통해서 주입 라인 (13) 에 해수 (W) 를 도입함으로써, 주입 라인 (13) 의 유량 저하로 인한 스케일 퇴적을 방지할 수 있다. 즉, 주입 라인 (13) 을 흐르는 유체의 유량 저하에 따라, 수산화마그네슘이나 탄산칼슘 등의 스케일이 퇴적되어 배관이 막히거나 하는 문제를 방지할 수 있다.

또, 해수 분기 유량 조정 밸브 (22) 가 주해수 (M) 의 유량 감소에 따라 해수 분기 유량을 증가시킴으로써, 주해수 (M) 의 유량 감소에 따라 전해액 주입량이 감소한 경우에도 주입 라인 (13) 의 유량 저하로 인한 스케일 퇴적을 방지할 수 있다.

또한, 해수 분기 유량 조정 밸브 (22) 가, 주입 라인 (13) 을 흐르는 유체의 유속이 소정값 이상이 되도록 해수 분기 유량을 증가시킴으로써, 주입 라인 (13) 을 흐르는 유체의 유속이 확보되기 때문에, 주입 라인 (13) 의 유량 저하로 인한 스케일 퇴적을 방지할 수 있다.

또, 주해수 (M) 의 유량을 주해수 펌프 (2) 의 대수에 의해 검지함으로써, 보다 용이하게 주해수 (M) 의 유량을 검지할 수 있다.

또한, 주해수 라인 (3) 으로부터의 배수의 잔류 염소 함유량을 감시함으로써, 배수에 포함되는 잔류 염소를 저감시킬 수 있다.

또, 리사이클 라인 (10) 을 형성함으로써, 전기 분해시에 발생한 망간, 마그네슘, 칼슘 등의 스케일 성분이 전해 처리수 (E) 와 함께 전해조 (8) 내에 도입된다.

이와 같이 스케일 성분을 함유한 전해 처리수 (E) 가 재차 전해조 (8) 내에 도입됨으로써, 스케일 성분에 의한 종정 (種晶) 효과에 의해 전극 표면으로의 스케일 부착을 방지할 수 있다. 이로써, 전극의 내구성 향상 및 염소 발생 효율의 저하를 억제할 수 있게 된다.

또, 상기 실시 형태에 있어서는, 분기 라인 (21) 에 형성된 해수 분기 유량 조정 밸브 (22) 는, 분기 라인 (21) 을 흐르는 해수 (W) 의 유량을 조정할 수 있다고 했는데, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 분기 라인 (21) 에 정 (定) 유량 밸브를 형성하고 분기 라인 (21) 을 통해서 주입 라인 (13) 에 정유량의 해수 (W) 를 도입하는 구성으로 해도 된다.

또한, 주해수 (M) 의 유량은, 주해수 펌프 (2) 의 가동 대수가 아니라, 주해수 펌프 (2) 의 구동 전력에 의해 검지하는 구성으로 해도 된다. 이로써, 보다 정확히 주해수 (M) 의 유량을 검지할 수 있다.

또, 주해수 (M) 의 유량은, 주해수 유량 센서 (24) 에 의해 검출해도 된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 상세히 서술했는데, 본 발명의 취지에서 일탈하지 않는 범위내에서, 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 밖의 변경이 가능하다. 또한, 본 발명은 실시 형태에 의해 한정되지는 않고, 클레임의 범위에 의해서만 한정된다.

산업상 이용가능성

1 : 해수 전해 시스템
2 : 주해수 펌프
3 : 주해수 라인
4 : 해수 공급 펌프
5 : 해수 공급 라인
6 : 수액조
7 : 해수 전해 장치
8 : 전해조
9 : 직류 전원 장치
10 : 리사이클 라인
11 : 제 1 리사이클 라인
12 : 제 2 리사이클 라인
13 : 주입 라인
15 : 유입구
16 : 유출구
17 : 주입 펌프
18 : 유량 센서
19 : 유량 조정 밸브
21 : 분기 라인
22 : 해수 분기 유량 조정 밸브
24 : 주해수 유량 센서
25 : 잔류 염소 측정 장치
E : 전해 처리수 (전해액)
M : 주해수
P : 플랜트
W : 해수

Claims

해수가 순환하는 리사이클 라인과,
상기 리사이클 라인 도중에 해수를 전기 분해하는 해수 전해 장치와,
상기 리사이클 라인으로부터 일부 전해액을 주해수가 흐르는 주해수 라인에 공급하는 주입 라인과,
상기 주입 라인에 형성되고, 상기 주해수의 유량에 따라 전해액 주입량을 조정하는 유량 조정 밸브와,
상기 리사이클 라인에 상기 해수를 공급하는 해수 공급 라인의 해수의 일부를 상기 주입 라인에 분기하는 분기 라인을 갖는 해수 전해 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 유량 조정 밸브는, 상기 주해수의 유량 감소에 따라 상기 전해액 주입량을 감소시키는 해수 전해 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 분기 라인은, 상기 해수 공급 라인과 상기 주입 라인 사이에 형성되어 있는 해수 전해 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 분기 라인을 흐르는 해수의 유량을 조정하는 해수 분기 유량 조정 밸브를 추가로 갖고,
상기 해수 분기 유량 조정 밸브는, 상기 주해수의 유량 감소에 따라 해수 분기 유량을 증가시키는 해수 전해 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 해수 분기 유량 조정 밸브는 상기 주입 라인을 흐르는 유체의 유속이 소정값 이상이 되도록 해수 분기 유량을 증가시키는 해수 전해 시스템.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주해수의 유량은 상기 주해수 라인에 해수를 공급하는 주해수 펌프의 대수에 의해 검지되는 해수 전해 시스템.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주해수의 유량은 상기 주해수 라인에 해수를 공급하는 주해수 펌프의 구동 전력에 의해 검지하는 해수 전해 시스템.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주해수 라인으로부터의 배수의 잔류 염소 함유량을 감시하고, 상기 잔류 염소 함유량이 소정값 이상이 된 경우에 전해액 주입량을 감소시키는 해수 전해 시스템.
고리형 리사이클 라인에 해수를 공급하는 해수 공급 공정과,
상기 리사이클 라인 도중에 상기 해수를 전기 분해하여 전해액을 상기 리사이클 라인에서 순환시키는 전해액 순환 공정과,
주입 라인을 통해서 상기 리사이클 라인으로부터 일부 전해액을 주해수가 흐르는 주해수 라인에 공급하는 전해액 주입 공정과,
상기 주해수의 유량에 따라 전해액 주입량을 조정하는 주입량 조정 공정을 갖고,
상기 해수 공급 공정에 있어서 공급되는 해수의 일부를 상기 주입 라인에 공급하는 해수 분기 공정을 갖는 전해액 주입 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 주입량 조정 공정에 있어서, 상기 주해수의 유량 감소에 따라 상기 전해액 주입량을 감소시키는 전해액 주입 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 해수 분기 공정에 있어서, 상기 리사이클 라인에 상기 해수를 공급하는 해수 공급 라인과 상기 주입 라인 사이에 형성되어 있는 분기 라인을 통해서, 상기 해수 공급 라인의 해수의 일부를 상기 주입 라인에 공급하는 전해액 주입 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 해수 분기 공정에 있어서, 상기 주해수의 유량 감소에 따라 해수 분기 유량을 증가시키는 전해액 주입 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 해수 분기 공정에 있어서, 상기 주입 라인을 흐르는 유체의 유속이 소정값 이상이 되도록 상기 해수 분기 유량을 증가시키는 전해액 주입 방법.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주해수의 유량은 상기 주해수 라인에 해수를 공급하는 주해수 펌프의 대수에 의해 검지하는 전해액 주입 방법.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주해수의 유량은 상기 주해수 라인에 해수를 공급하는 주해수 펌프의 구동 전력에 의해 검지하는 전해액 주입 방법.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주입량 조정 공정에 있어서, 상기 주해수 라인으로부터의 배수의 잔류 염소 함유량을 감시하고, 상기 잔류 염소 함유량이 소정값 이상이 된 경우에 상기 전해액 주입량을 감소시키는 전해액 주입 방법.