(57)【要約】【課題】大掛かりな機器を用いることなく、残留する酸化性薬剤の濃度を正確に把握して、冷却用の冷却媒体に注入された酸化性薬剤の残留量を適切に管理する。【解決手段】除去手段５で微粒子が除去された冷却媒体の残留する塩素の濃度が濃度検出手段６により検出され、検出された濃度情報（残留する塩素の濃度）に基づいて、残留する塩素の濃度が所定の濃度になるように、例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるように、供給制御手段７により、薬剤供給手段３による塩素の供給が制御され、冷却用の冷却水に注入された塩素の残留量を適切に管理する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口部から冷却媒体が流入すると共に、出口部から被冷却流体を冷却した冷却媒体が排出される冷却装置と、
前記冷却装置の前記入口部の前記冷却媒体に酸化性薬剤を供給する薬剤供給手段と、
前記冷却装置の前記出口部の前記冷却媒体から微粒子を除去する除去手段と、
前記除去手段で前記微粒子が除去された前記冷却媒体に残留する薬剤の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段の濃度情報が入力され、前記濃度情報に基づいて残留する薬剤の濃度が所定の濃度になるように、前記薬剤供給手段による前記酸化性薬剤の供給を制御する供給制御手段とを備えた
ことを特徴とする流体の冷却設備。
【請求項２】
請求項１に記載の流体の冷却設備において、
前記冷却媒体は海水であり、
前記酸化性薬剤は塩素であり、
前記濃度検出手段は残留する塩素の濃度を検出する手段である
ことを特徴とする流体の冷却設備。
【請求項３】
請求項２に記載の流体の冷却設備において、
前記冷却装置は復水器であり、
前記被冷却流体は発電機を駆動する蒸気タービンの排気蒸気であり、
前記除去手段は微細藻類を捕捉して塩素を通過させるフィルタ手段である
ことを特徴とする流体の冷却設備。
【請求項４】
蒸気を生成する蒸気発生手段と、
前記蒸気発生手段で生成された蒸気により駆動され発電を行う蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの排気蒸気を凝縮する請求項３に記載の流体の冷却設備と、
前記流体の冷却設備で凝縮された凝縮水を前記蒸気発生手段に給水する給水手段とを備えた
ことを特徴とする発電設備。
【請求項５】
請求項４に記載の発電設備において、
前記蒸気発生手段は、
燃料を燃焼させて蒸気を発生させるボイラである
ことを特徴とする発電設備。
【請求項６】
請求項４に記載の発電設備において、
前記蒸気発生手段は、
ガスタービンで仕事を終えた排気ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラである
ことを特徴とする発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の冷却設備、及び、発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却設備、例えば、蒸気タービンの排気蒸気（流体）を冷却する復水器には海水が取水されて冷却水として用いられている。復水器の冷却水（海水）の水路の内部に海生生物が付着・繁殖すると、配管の閉塞や冷却効率の低下が生じる虞があるため、復水器の水路や配管等に海生生物が付着・繁殖することを抑制する（生物系付着物を防除する）必要がある。海生生物が付着・繁殖することを抑制する場合、酸化性薬剤（例えば、塩素）を冷却水に注入することが有効である。
【０００３】
復水器で冷却に用いられた海水は、冷却後に海に放出されるため、冷却用の海水に塩素を注入した場合、塩素の残留量を管理して、環境に塩素が排出されないようにする必要がある。このため、従来から、復水器の冷却排水（海水）の残留する塩素の濃度を正確に測定することが実施されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１に開示された技術は、塩素が注入される前の取水口の塩素濃度と、放水口の塩素濃度とを測定し、濃度差から残留する塩素の濃度を求めるようになっている。このため、予め海水に含まれる塩素として反応する物質の影響を排除して、復水器から排出される海水の残留する塩素の濃度を正確に測定することができる。
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された技術は、塩素が注入される前の取水口の塩素濃度を測定する機器と、放水口の塩素濃度とを測定する機器が必要になり、また、両方の機器の測定の時刻を同期制御する必要があるため、測定のための機器や制御のための機器が大掛かりになってしまうのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１８６１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、大掛かりな機器を用いることなく、冷却用の冷却媒体に注入された酸化性薬剤の残留量を適切に管理する（例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるようにする）ことができる流体の冷却設備を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、大掛かりな機器を用いることなく、冷却用の冷却水に注入された酸化性薬剤の残留量を適切に管理する（例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるようにする）ことができる流体の冷却設備を備えた発電設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の流体の冷却設備は、入口部から冷却媒体が流入すると共に、出口部から被冷却流体を冷却した冷却媒体が排出される冷却装置と、前記冷却装置の前記入口部の前記冷却媒体に酸化性薬剤を供給する薬剤供給手段と、前記冷却装置の前記出口部の前記冷却媒体から微粒子を除去する除去手段と、前記除去手段で前記微粒子が除去された前記冷却媒体に残留する薬剤の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段の濃度情報が入力され、前記濃度情報に基づいて残留する薬剤の濃度が所定の濃度になるように、前記薬剤供給手段による前記酸化性薬剤の供給を制御する供給制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る本発明では、冷却装置の入口部の冷却媒体に酸化性薬剤が供給されて、水路の内部に海生生物が付着・繁殖することが抑制され、配管の閉塞や冷却効率の低下が生じる虞がなくなる。除去手段で、出口部の冷却媒体から微粒子が除去され、微粒子が除去された冷却媒体の残留する薬剤の濃度が濃度検出手段により検出され、検出された濃度情報に基づいて、残留する薬剤の濃度が所定の濃度になるように、例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるように、供給制御手段により、薬剤供給手段による酸化性薬剤の供給が制御される。
【００１１】
このため、大掛かりな機器を用いることなく、冷却用の冷却媒体に注入された酸化性薬剤の残留量を適切に管理する（例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるようにする）ことが可能になる。
【００１２】
そして、請求項２に係る本発明の流体の冷却設備は、請求項１に記載の流体の冷却設備において、前記冷却媒体は海水であり、前記酸化性薬剤は塩素であり、前記濃度検出手段は残留する塩素の濃度を検出する手段であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る本発明では、冷却装置の入口部で海水に塩素が注入されて水路の内部に海生生物が付着・繁殖することが抑制され、出口部で残留する塩素の濃度が検出されることで、残留する塩素の濃度が所定の濃度になるように、塩素の供給が制御される。酸化性薬剤として、オゾンを適用することも可能である。
【００１４】
また、請求項３に係る本発明の流体の冷却設備は、請求項２に記載の流体の冷却設備において、前記冷却装置は復水器であり、前記被冷却流体は発電機を駆動する蒸気タービンの排気蒸気であり、前記除去手段は微細藻類を捕捉して塩素を通過させるフィルタ手段であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る本発明では、蒸気タービンの排気蒸気を凝縮する復水器の冷却用の海水の塩素濃度を管理することができる。フィルタ手段は、以下の知見により得られた比較的大きい（１６０μｍから３５０μｍ）微細藻類を捕捉するメッシュ（例えば、１００μｍ）のものが適用される。
【００１６】
海水に電解塩素を注入すると、次亜塩素酸が海水中の臭化物イオンを酸化して次亜臭素酸が生成される。遊離残留塩素である次亜塩素酸と次亜臭素酸は、アンモニウムイオンと反応することで、結合残留塩素であるクロラミンやブロマミンに変化する。
【００１７】
濃度検出手段として、Ｎ，Ｎ-ジエチル-ｐ-フェニレンジアミン硫酸塩（ＤＰＤ）を試薬として発色を分析する手段を適用した場合、遊離残留塩素、及び、ブロマミンと直接的に反応すると共に、ヨウ化カリウムを加えることによるヨウ化物イオンの酸化反応を利用して、間接的に結合残留塩素とも反応する。即ち、遊離残留塩素、及び、結合残留塩素の全ての残留する塩素を測定することができる。
【００１８】
Ｎ，Ｎ-ジエチル-ｐ-フェニレンジアミン硫酸塩（ＤＰＤ）を試薬として発色を分析する手段により残留する塩素を測定する技術では、海水の分野以外で、工業用水、水道水の分野等で、発色に対する妨害反応があることが従前から知られていた。そして、本発明の発明者等は、微細藻類（プランクトン）がＮ，Ｎ-ジエチル-ｐ-フェニレンジアミン硫酸塩（ＤＰＤ）を発色させる知見を得ている。
【００１９】
本発明者等は、従前の妨害反応の知見、及び、微細藻類（プランクトン）がＮ，Ｎ-ジエチル-ｐ-フェニレンジアミン硫酸塩（ＤＰＤ）を発色させる知見に基づき、冷却装置の出口部の海水（冷却媒体）から微粒子である微細藻類（プランクトン）を除去する除去手段（例えば、フィルター）で除去し、遊離残留塩素、及び、結合残留塩素の全ての残留する塩素だけの発色を分析することで、残留する塩素を適切に管理する発明をするに至ったものである。
【００２０】
上記目的を達成するための請求項４に係る本発明の発電設備は、蒸気を生成する蒸気発生手段と、前記蒸気発生手段で生成された蒸気により駆動され発電を行う蒸気タービンと、前記蒸気タービンの排気蒸気を凝縮する請求項３に記載の流体の冷却設備と、前記流体の冷却設備で凝縮された凝縮水を前記蒸気発生手段に給水する給水手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項４に係る本発明では、大掛かりな機器を用いることなく、冷却用の冷却水（海水）に注入された酸化性薬剤（塩素）の残留量を適切に管理する（例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるようにする）ことができる流体の冷却設備（復水器の設備）を備えた発電設備とすることが可能になる。
【００２２】
また、請求項５に係る本発明の発電設備は、請求項４に記載の発電設備において、前記蒸気発生手段は、燃料を燃焼させて蒸気を発生させるボイラであることを特徴とする。また、請求項６に係る本発明の発電設備は、請求項４に記載の発電設備において、前記蒸気発生手段は、ガスタービンで仕事を終えた排気ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラであることを特徴とする。
【００２３】
請求項５に係る本発明では、ボイラの蒸気を用いた汽力発電の設備に適用することができ、請求項６に係る本発明では、ガスタービンと蒸気タービンで発電を行う複合発電設備に適用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の流体の冷却設備は、大掛かりな機器を用いることなく、残留する酸化性薬剤の濃度を正確に把握して、冷却用の冷却媒体に注入された酸化性薬剤の残留量を適切に管理する（例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるようにする）ことが可能になる。
【００２５】
また、本発明の発電設備は、大掛かりな機器を用いることなく、残留する酸化性薬剤の濃度を正確に把握して、冷却用の冷却水（海水）に注入された酸化性薬剤（塩素）の残留量を適切に管理する（例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるようにする）ことができる流体の冷却設備（復水器の設備）を備えた発電設備とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例に係る流体の冷却設備を説明する概念図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る発電設備の概略系統図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る発電設備の概略系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、冷却媒体である海水等が供給される冷却装置（例えば、復水器）の内部に、生物系付着物（海生生物、貝類等）が付着、繁殖することを防止し、冷却効率の低下を抑制するために考えられたものである。即ち、冷却装置の取水路に、生物系付着物（貝類等）が付着しない濃度の酸化性薬剤（塩素、オゾン等）を添加し、放水路での酸化性薬剤の濃度を濃度検出手段で検出することで、濃度が高くなりすぎないように（必要最小限の濃度で）酸化性薬剤を添加するようにしたものである。
【００２８】
濃度検出手段として、Ｎ，Ｎ-ジエチル-ｐ-フェニレンジアミン硫酸塩（ＤＰＤ）を試薬として発色を分析する手段を適用することができる。この場合、遊離残留塩素、及び、ブロマミンと直接的に反応すると共に、ヨウ化カリウムを加えることによるヨウ化物イオンの酸化反応を利用して、間接的に結合残留塩素とも反応する。即ち、遊離残留塩素、及び、結合残留塩素の全ての残留する塩素を測定することができる。
【００２９】
本発明の発明者等は、微細藻類（プランクトン）がＮ，Ｎ-ジエチル-ｐ-フェニレンジアミン硫酸塩（ＤＰＤ）による発色が認められる知見を得ている。本発明者等は、微細藻類（プランクトン）がＮ，Ｎ-ジエチル-ｐ-フェニレンジアミン硫酸塩（ＤＰＤ）を発色させる知見に基づき、冷却装置の放水路での海水（冷却媒体）から微粒子である微細藻類（プランクトン）を除去する除去手段（例えば、フィルター）で除去し、遊離残留塩素、及び、結合残留塩素の全ての残留する塩素だけの発色を分析することで、残留する塩素を適切に管理する発明をするに至ったものである。
【００３０】
図１に基づいて流体の冷却設備の概略を説明する。
図１には本発明の一実施例に係る流体の冷却設備の概略系統を示してある。
【００３１】
図に示すように、冷却媒体である海水等（冷却水）が供給される冷却装置１の取水路２（入口部）には、薬剤供給手段３から酸化性薬剤として塩素が供給される。冷却装置１の放水路４（出口部）には、冷却装置１で冷却に使用された冷却水から微粒子（例えば、プランクトン）を除去する除去手段５（例えば、フィルター）が備えられている。
【００３２】
除去手段５の下流側には、除去手段５で微粒子が除去された冷却水に含まれる残留する塩素の濃度（残留する試薬の濃度）を検出する濃度検出手段６（例えば、Ｎ，Ｎ-ジエチル-ｐ-フェニレンジアミン硫酸塩を試薬として発色を分析する手段：ＤＰＤ法による検出手段）が配されている。除去手段５で微粒子が除去された冷却水は、濃度検出手段６で塩素濃度が検出されて放水される。
【００３３】
薬剤供給手段３は、供給制御手段７からの指令に基づき、塩素の供給量が調整される。供給制御手段７には濃度検出手段６の濃度情報が入力され、供給制御手段７からは、濃度情報に基づいて残留する塩素の濃度が所定の濃度になるように、即ち、残留する塩素の濃度が、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるように、供給制御手段７による塩素の供給が制御される。
【００３４】
上述した流体の冷却設備では、冷却装置１の取水路２の冷却水に塩素が供給されて、水路の内部に海生生物が付着・繁殖することが抑制され、配管の閉塞や冷却効率の低下が生じる虞がなくなる。除去手段５で、放水路４の冷却水から微粒子が除去され、微粒子が除去された冷却水の残留する塩素の濃度が濃度検出手段６により検出される。
【００３５】
つまり、発色に対する妨害反応を生じさせる微細藻類（プランクトン）が除去手段５で除去され、遊離残留塩素、及び、結合残留塩素の全ての残留する塩素だけの発色を分析することができ、残留する塩素が適切に検出される。
【００３６】
濃度検出手段６により検出された濃度情報（残留する塩素の濃度）に基づいて、残留する試薬の濃度が所定の濃度になるように、例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるように、供給制御手段７により、薬剤供給手段３による塩素の供給が制御される。
【００３７】
このため、大掛かりな機器を用いることなく、残留する塩素の濃度を正確に把握して（発色に対する妨害反応を排除して）、冷却用の冷却水に注入された塩素の残留量を適切に管理する（例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるようにする）ことが可能になる。つまり、塩素の濃度が高くなりすぎないように（必要最小限の濃度で）塩素を添加することができる。
【００３８】
図２、図３に基づいて上述した流体の冷却設備として復水器の設備を備えた発電設備を説明する。
【００３９】
図２には蒸気タービンにより発電を行う火力発電設備の概略構成、図３にはガスタービンと蒸気タービンにより複合発電を行う火力発電設備の概略構成を示してある。尚、流体の冷却設備として復水器を備えた発電設備としては、原子力発電設備、ガスエンジンによる発電設備等、他の発電設備を適用することも可能である。
【００４０】
図２に基づいて汽力発電の設備の例を説明する。
【００４１】
図に示すように、蒸気生成手段としてのボイラ１１が備えられ、ボイラ１１で生成された高温・高圧の蒸気は蒸気タービン１２に送られる。蒸気タービン１２が駆動されることで、発電機１３により発電電力が得られる。蒸気タービン１２で仕事を終えた排気蒸気は冷却設備としての復水器１４で復水され、給水ポンプ１５によりボイラ１１に給水される（給水手段）。
【００４２】
復水器１４の取水路２１（入口部）には、塩素供給手段２２から酸化性薬剤として塩素が供給される。復水器１４の放水路２３（出口部）には、復水器１４で冷却に使用された海水から微粒子（微細藻類：プランクトン）を除去するフィルタ手段２４が備えられている。フィルタ手段２４は、プランクトンを捕捉して塩素を通過させる構成とされている。例えば、フィルタ手段２４は、比較的大きい（１６０μｍから３５０μｍ）プランクトンを捕捉するメッシュ（例えば、１００μｍ）のものが適用される。
【００４３】
フィルタ手段２４の下流側には、フィルタ手段２４でプランクトン（その他の微生物も含む）が除去された海水に含まれる残留する塩素の濃度（残留する試薬の濃度）を検出する残留塩素濃度検出手段２５（例えば、Ｎ，Ｎ-ジエチル-ｐ-フェニレンジアミン硫酸塩を試薬として発色を分析する手段：ＤＰＤ法による検出手段）が配されている。
【００４４】
つまり、発色に対する妨害反応を生じさせる微細藻類（プランクトン）がフィルタ手段２４で除去され、遊離残留塩素、及び、結合残留塩素の全ての残留する塩素だけの発色を分析することができ、残留する塩素が適切に検出される。フィルタ手段２４でプランクトンが除去された海水は、残留塩素濃度検出手段２５で塩素の濃度が検出されて放水される。
【００４５】
塩素供給手段２２は、塩素供給制御手段２６からの指令に基づき、塩素の供給量が調整される。塩素供給制御手段２６には残留塩素濃度検出手段２５の濃度情報が入力され、塩素供給制御手段２６からは、濃度情報に基づいて残留する塩素の濃度が所定の濃度になるように、即ち、残留する塩素の濃度が、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるように、塩素供給手段２２による塩素の供給が制御される。
【００４６】
上述した発電設備では、ボイラ１１の蒸気を用いた汽力発電の設備で、大掛かりな機器を用いることなく、残留する塩素の濃度を正確に把握して（発色に対する妨害反応を排除して）、海水に注入される塩素の残留量を適切に管理する（例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるようにする）ことができる流体の冷却設備（復水器の設備）を備えた発電設備とすることが可能になる。
【００４７】
図３に基づいて複合発電の設備の例を説明する。尚、図２で示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
【００４８】
複合発電設備として、空気を圧縮する圧縮機３１が備えられ、圧縮機３１からの圧縮空気と燃料が燃焼器３２に供給される。燃焼器３２からの燃焼ガスが膨張タービン３３に送られ、燃焼ガスを膨張することで膨張タービン３３が駆動されて発電機３４により発電電力が得られる。膨張タービン３３の排気ガスは蒸気発生手段としての排熱回収ボイラ３５に送られ、排熱回収ボイラ３５で熱回収された排気ガスは所定の排煙処理が施されて放出される。
【００４９】
排熱回収ボイラ３５では膨張タービン３３の排気ガスが熱回収されて蒸気が生成され、排熱回収ボイラ３５で生成された蒸気は蒸気タービン３６に送られて蒸気タービン３６が駆動され、発電機３７により発電電力が得られる。蒸気タービン３６で仕事を終えた排気蒸気は冷却設備としての復水器３８で復水され、給水ポンプ３９により排熱回収ボイラ３５に給水される（給水手段）。
【００５０】
図２で示した例と同様に、復水器３８の取水路２１（入口部）には、塩素供給手段２２から酸化性薬剤として塩素が供給される。復水器３８の放水路２３（出口部）には、復水器３８で冷却に使用された海水から微粒子（微細藻類：プランクトン）を除去するフィルタ手段２４が備えられている。フィルタ手段２４は、プランクトンを捕捉して塩素を通過させる構成とされている。例えば、フィルタ手段２４は、比較的大きい（１６０μｍから３５０μｍ）プランクトンを捕捉するメッシュ（例えば、１００μｍ）のものが適用される。
【００５１】
フィルタ手段２４の下流側には、フィルタ手段２４でプランクトン（その他の微生物も含む）が除去された海水に含まれる残留する塩素の濃度（残留する試薬の濃度）を検出する残留塩素濃度検出手段２５（例えば、Ｎ，Ｎ-ジエチル-ｐ-フェニレンジアミン硫酸塩を試薬として発色を分析する手段：ＤＰＤ法による検出手段）が配されている。
【００５２】
つまり、発色に対する妨害反応を生じさせる微細藻類（プランクトン）がフィルタ手段２４で除去され、遊離残留塩素、及び、結合残留塩素の全ての残留する塩素だけの発色を分析することができ、残留する塩素が適切に検出される。フィルタ手段２４でプランクトンが除去された海水は、残留塩素濃度検出手段２５で塩素の濃度が検出されて放水される。
【００５３】
塩素供給手段２２は、塩素供給制御手段２６からの指令に基づき、塩素の供給量が調整される。塩素供給制御手段２６には残留塩素濃度検出手段２５の濃度情報が入力され、塩素供給制御手段２６からは、濃度情報に基づいて残留する塩素の濃度が所定の濃度になるように、即ち、残留する塩素の濃度が、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるように、塩素供給手段２２による塩素の供給が制御される。
【００５４】
上述した発電設備では、膨張タービン３３と蒸気タービン３６の駆動による発電電力を得る複合発電の設備で、大掛かりな機器を用いることなく、残留する塩素の濃度を正確に把握して（発色に対する妨害反応を排除して）、海水に注入される塩素の残留量を適切に管理する（例えば、許容される濃度でゼロに近い値の濃度になるようにする）ことができる流体の冷却設備（復水器の設備）を備えた発電設備とすることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、流体の冷却設備、及び、発電設備の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  冷却装置
２、２１  取水路
３  薬剤供給手段
４、２３  放水路
５  除去手段
６  濃度検出手段
７  供給制御手段
１１  ボイラ
１２、３６  蒸気タービン
１３、３４、３７  発電機
１４、３８  復水器
１５、３９  給水ポンプ
２２  塩素供給手段
２４  フィルタ手段
２５  残留塩素濃度検出手段
２６  塩素供給制御手段
３１  圧縮機
３２  燃焼器
３３  膨張タービン
３５  排熱回収ボイラ 
【図１】
2018151263.tif 000003
【図２】
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【図３】
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