(57)【要約】【課題】取水口から取り込んだ海水を用いた発電設備の冷却設備への海洋生物の付着を防止すること。【解決手段】海洋生物付着防止装置４０は、取水口４５と冷却設備である復水器１５との間の取水路から海水を取水する海水ポンプ４１と、取水路の海水の水温を測定し、測定された水温を水温信号Ｓ１として出力する水温測定器４７と、海水ポンプ４１の吐口に水密的に接続し、海水から電解液を生成する電解槽４２と、水温信号Ｓ１に基づいて電解槽４２に供給する電解用電流を制御する出力電流制御部４９と、一端が電解槽４２に水密的に接続され、他端が取水口４５の近傍に位置する電解液供給路（電解液移送管５２、電解液注入配管５３）と、を備える。電解槽４２は、海水ポンプ４１からの海水に電解用電流を印加して電解液を生成し、電解液は、電解液供給路の他端から取水口４５の近傍の海水に放出される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水口から取り込んだ海水を用いた発電設備の冷却設備への海洋生物の付着を防止する海洋生物付着防止装置であって、
前記取水口と前記冷却設備との間の取水路から海水を取水する海水ポンプと、
前記取水路又は前記取水路と前記海水ポンプとの間の海水の水温を測定し、測定された水温を水温信号として出力する水温測定器と、
前記海水ポンプの吐口に水密的に接続し、海水から電解液を生成する電解槽と、
前記水温信号に基づいて前記電解槽に供給する電解用電流を制御する出力電流制御部と、
一端が前記電解槽に水密的に接続され、他端が前記取水口の近傍に位置する電解液供給路と、を備え、
前記電解槽は、前記海水ポンプからの海水に前記電解用電流を印加して電解液を生成し、
前記電解液は、前記電解液供給路の他端から前記取水口の近傍の海水に放出される海洋生物付着防止装置。
【請求項２】
さらに、前記取水路を流れる海水の流量を測定し、測定された流量を取水路流量信号として出力する取水路流量測定器を備え、
前記出力電流制御部は、前記取水路流量信号にも基づいて前記電解用電流を制御する、請求項１に記載の海洋生物付着防止装置。
【請求項３】
さらに、前記冷却設備からの海水を放水口に導く放水路又は前記放水路の放水口の近傍の電解液の濃度を測定し、測定された濃度を電解液濃度信号として出力する電解液濃度測定器と、
前記電解液供給路に設けられた電解液遮断弁と、を備え、
前記出力電流制御部は、前記電解液濃度信号の濃度の値が所定値以上である場合、前記電解液遮断弁を閉じさせる開閉制御信号を前記電解液遮断弁に出力する、請求項１又は２に記載の海洋生物付着防止装置。
【請求項４】
取水口から取り込んだ海水を用いた発電設備の冷却設備への海洋生物の付着を防止する海洋生物付着防止方法であって、
前記取水口と前記冷却設備との間の取水路から海水を海水ポンプによって取水する取水工程と、
前記取水路又は前記取水路と前記海水ポンプとの間の海水の水温を測定する水温測定工程と、
前記海水ポンプの吐口に水密的に接続し、前記海水ポンプの海水から電解液を生成する電解槽に供給する電解用電流を、前記水温に基づいて、制御する出力電流制御工程と、
前記電解槽の海水に前記電解用電流を印加して電解液を生成する電解液生成工程と、
一端が前記電解槽に水密的に接続され、他端が前記取水口の近傍に位置する電解液供給路の他端から前記取水口の近傍の海水に前記電解液を放出する放出工程と、を備える海洋生物付着防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取水口から取り込んだ海水を用いた発電設備の冷却設備への海洋生物の付着を防止する海洋生物付着防止装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電施設は、高温蒸気を発生するボイラを備え、この高温蒸気でタービンを回転させ発電を行っている。タービンを回転させた高温蒸気は、冷却されて復水し、循環して再びボイラで高温蒸気となって再利用される。そこで、発電所には、高温蒸気を冷却し復水させるための復水器が設けられている。
【０００３】
従来、復水器のような冷却設備は、内部を冷却水が流通し、この冷却水と復水器内の高温蒸気との間で熱交換を行う熱交換部を備える。この熱交換部は、熱交換効率を高めるために、多数の細管で構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、原子力発電所や火力発電所といった大規模施設では、膨大な量の高温蒸気が発生するため、相当量の冷却水が必要とされる。このため、これら大規模施設は海浜地帯（図１参照）に設置され、海水を冷却水として採用することが一般的である。
【０００５】
しかし、海水中には多数の海生生物が存在し、これら海生生物が冷却設備に付着して、冷却設備を流通する単位時間あたり海水量を低減させる。すると、高温蒸気との熱交換が充分に行われず、復水器の真空度が低下するために、発電施設全体としての発電効率が低下することになる。
【０００６】
そこで、冷却設備への海生生物の付着を抑制するため、次亜塩素酸ナトリウムやニ酸化塩素等の塩素系薬剤を冷却設備内に注入する技術が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１０３８８０号公報
【特許文献２】特開平１１−３７６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に示されるような技術では、適切な量の塩素系薬剤を冷却設備に注入しないと、塩素系薬剤が、冷却設備、とりわけ細管の内壁を腐食し、強度を低下させる。
【０００９】
また、海水温度は年間を通じて大きく変化するし、潮流の関係で時間単位でも変動するので、冷却設備に注入する塩素系薬剤も、時間単位で変動させなければいけない。
【００１０】
具体的には、海水温度が上昇すると、塩素の分解量が増加して残留塩素の濃度が小さくなるので、海洋生物の除去効果が低減する。逆に、海水温度が低下すると、残留塩素が異常に上昇するので、環境への悪影響が懸念される。
【００１１】
また、特許文献２に示されるような技術では、熱交換部を経て外界へと排出される海水中に塩素系薬剤が含有されるため、環境保全の観点で向上する余地が残されている。
【００１２】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、取水口から取り込んだ海水を用いた発電設備の冷却設備への海洋生物の付着を防止する海洋生物付着防止装置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】
【００１３】
本発明に係る海洋生物付着防止装置は、取水口から取り込んだ海水を用いた発電設備の冷却設備への海洋生物の付着を防止する。海洋生物付着防止装置は、前記取水口と前記冷却設備との間の取水路から海水を取水する海水ポンプと、前記取水路又は前記取水路と前記海水ポンプとの間の海水の水温を測定し、測定された水温を水温信号として出力する水温測定器と、前記海水ポンプの吐口に水密的に接続し、海水から電解液を生成する電解槽と、前記水温信号に基づいて前記電解槽に供給する電解用電流を制御する出力電流制御部と、一端が前記電解槽に水密的に接続され、他端が前記取水口の近傍に位置する電解液供給路と、を備える。前記電解槽は、前記海水ポンプからの海水に前記電解用電流を印加して電解液を生成する。前記電解液は、前記電解液供給路の他端から前記取水口の近傍の海水に放出される。
【００１４】
本発明に係る海洋生物付着防止装置は、さらに、前記取水路を流れる海水の流量を測定し、測定された流量を取水路流量信号として出力する取水路流量測定器を備えていてもよい。前記出力電流制御部は、前記取水路流量信号にも基づいて前記電解用電流を制御する。
【００１５】
本発明に係る海洋生物付着防止装置は、さらに、前記冷却設備からの海水を放水口に導く放水路又は前記放水路の放水口の近傍の電解液の濃度を測定し、測定された濃度を電解液濃度信号として出力する電解液濃度測定器と、前記電解液供給路に設けられた電解液遮断弁と、を備えていてもよい。前記出力電流制御部は、前記電解液濃度信号の濃度の値が所定値以上である場合、前記電解液遮断弁を閉じさせる開閉制御信号を前記電解液遮断弁に出力する。
【００１６】
本発明に係る海洋生物付着防止方法は、取水口から取り込んだ海水を用いた発電設備の冷却設備への海洋生物の付着を防止する。
本発明に係る海洋生物付着防止装置は、前記取水口と前記冷却設備との間の取水路から海水を海水ポンプによって取水する取水工程と、前記取水路又は前記取水路と前記海水ポンプとの間の海水の水温を測定する水温測定工程と、前記海水ポンプの吐口に水密的に接続し、前記海水ポンプの海水から電解液を生成する電解槽に供給する電解用電流を、前記水温に基づいて、制御する出力電流制御工程と、前記電解槽の海水に前記電解用電流を印加して電解液を生成する電解液生成工程と、一端が前記電解槽に水密的に接続され、他端が前記取水口の近傍に位置する電解液供給路の他端から前記取水口の近傍の海水に前記電解液を放出する放出工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、海洋生物付着防止装置は、取水口から取り込んだ海水の水温を測定する水温測定器と、水温に基づいて電解槽に供給する電解用電流を制御する出力電流制御部を備えているので、環境保全を維持しつつ、海洋生物の付着を防止することができる適切な濃度の電解液を冷却設備に自動で供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る海洋生物付着防止装置が備えられた発電所の概略平面図である。
【図２】図１に示した海洋生物付着防止装置が備えられた発電所の部分概略構成図である。
【図３】図２に示した海洋生物付着防止装置の電解槽に海水温度に対する印加する電流値の関係を示した概略グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の取水口から取り込んだ海水を用いた発電設備の冷却設備への海洋生物の付着を防止する海洋生物付着防止装置の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１に示すように、原子力発電所のような発電所１は、膨大な量の高温蒸気が発生するため、相当量の冷却水を必要とするので、海浜地帯に設置し、発電所１の流水系３０に必要な冷却水を海水から得る。
【００２１】
図１及び図２に示すように、発電所１は、発電をする発電設備１０と、発電設備１０を維持するための海水を流す流水系３０と、流水系３０の内部に適量の塩素を供給する海洋生物付着防止装置４０とを備える。
【００２２】
図２に示すように、発電設備１０は、ボイラに連通するタービン１１と、タービン１１に同軸状に設けられた発電機１３と、タービン１１に連通する復水器１５とを備える。ボイラから導入された高温蒸気は、タービン１１を回転させ、この回転力によって発電機１３が発電する。タービン１１を通過した高温蒸気は、復水器１５へと移動し、復水した後にボイラへと循環される。
【００２３】
流水系３０は、海水を取水口４５から取水する取水部３１と、復水器１５の内部を通る熱交換部３２とを備える。
【００２４】
取水部３１は、外洋から海水を取水する取水口４５を有する取水管３１１で構成される。取水部３１は、取水管３１１からの海水を一時的に貯蔵する取水貯蔵部３１２をさらに有する。
【００２５】
取水部３１の取水口４５からで取水された海水は、取水移送部３３を介して熱交換部３２へと移送され、移送された海水は、復水器１５の中の高温蒸気との熱交換を行う。したがって、復水器１５は冷却設備の一例である。
【００２６】
また、流水系３０は、海水を放水口４６ａから外界へと放出する放水部３４を備える。熱交換部３２を通過した海水は、温水移送部３５を介して放水部３４へと移送され、やがて外界へと放出される。
【００２７】
取水移送部３３は、一端が取水貯蔵部３１２内に沈められた取水移送管３３１と、取水移送管３３１の他端に接続され、かつ、復水器１５の外壁に設けられた入口水室３３２とを有する。取水移送管３３１には、移送ポンプ３３３が設けられている。移送ポンプ３３３は、取水貯蔵部３１２内の海水を吸引し、取水移送管３３１を介して入口水室３３２へと移送する。したがって、取水口４５を有する取水管３１１、取水貯蔵部３１２、取水移送管３３１及び入口水室３３２は、取水口４５と復水器１５との間の取水路として作用する。
【００２８】
熱交換部３２は、多数の冷却細管３２１で構成されている。これら冷却細管３２１は、入口水室３３２と後述する出口水室３５１とを連通する。冷却細管３２１は、入口水室３３２からの海水を出口水室３５１へと流通する過程で、復水器１５内部の高温蒸気との間で熱交換させる。
【００２９】
また、冷却細管３２１は、高温蒸気との接触面積を増やして熱交換効率を向上できるよう、螺旋状に巻回された形状とされてよい。
【００３０】
復水器１５内部の高温蒸気との間で熱交換させられた海水は、温水状態になり、復水器１５の外壁に設けられた出口水室３５１に移送される。
【００３１】
温水移送部３５は、出口水室３５１と、この出口水室３５１と後述する放水貯蔵部３４１とを連通する温水移送管３５２とを有する。この温水移送管３５２は、海水を出口水室３５１から放水貯蔵部３４１へと移送する。
【００３２】
なお、出口水室３５１、温水移送管３５２には、熱交換部３２を通過して高温蒸気から海水に付与された熱エネルギーを回収する熱回収機構が適宜設けられていてよい。熱回収機構は、例えば、回収した熱エネルギーをボイラにおいて再利用する形式であってよい。
【００３３】
放水部３４は、温水状態の海水を貯蔵する放水貯蔵部３４１と、放水貯蔵部３４１と外洋とを連通する放水管３４２とを備える。これにより、放水貯蔵部３４１に貯蔵された海水は、外洋の温度と略同じ温度（例えば、温度差が１度以内）になるまで放冷されてから、放水管３４２の放水口４６ａを介して外洋へと放出される。したがって、出口水室３５１、温水移送管３５２、放水貯蔵部３４１及び放水管３４２は放水路を形成している。
【００３４】
海洋生物付着防止装置４０は、取水口４５と復水器１５との間の取水路から海水を、ポンプ取水配管５１を介して取水する海水ポンプ４１と、取水路の海水の水温を測定する水温測定器４７と、海水ポンプ４１の吐口に水密的に接続し、海水から次亜塩素酸を生成する電解槽４２とを備える。
【００３５】
水温測定器４７は、測定された取水路の海水の水温を水温信号Ｓ１として後述する出力電流制御部４９に出力するように構成されている。なお、水温測定器４７は、取水路と海水ポンプ４１との間のポンプ取水配管５１の海水の水温を測定するようにしてもよい。
【００３６】
海洋生物付着防止装置４０は、取水路を流れる海水の流量を測定する取水路流量測定器４８を備える。取水路流量測定器４８は、常時、測定された流量を取水路流量信号Ｓ２として出力電流制御部４９に出力するように構成されている。
【００３７】
出力電流制御部４９は、水温信号Ｓ１及び取水路流量信号Ｓ２に基づいて、水温が高いほど大きい、また、流量が多いほど大きい電解用電流を出力させるための出力電流信号Ｓ５をサイリスタ５０に出力するように構成されている。
【００３８】
サイリスタ５０は、出力電流制御部４９からの出力電流信号Ｓ５に基づいて電解槽４２に印加する電解用電流Ｓ６を出力するように構成されている。
【００３９】
電解槽４２は、海水ポンプ４１によって汲み上げられた海水にサイリスタ５０からの電解用電流Ｓ６を印加して電解液即ち次亜塩素酸を含む次亜塩素酸含有液を生成するように構成されている。生成された次亜塩素酸含有液は電解液移送管５２を介して、一旦、電解液受槽４３に貯蔵される。
【００４０】
電解液受槽４３の下部の近傍には、電解液注入配管５３が水密的に接続されている。電解液注入配管５３の他端は、取水口４５の近傍に位置している。つまり、電解液注入配管５３は、電解液受槽４３の次亜塩素酸含有液を取水口４５の近傍に供給できるように設置されている。また、電解液移送管５２、電解液受槽４３及び電解液注入配管５３は電解液供給路を形成している。
【００４１】
海洋生物付着防止装置４０は、放水路の途中に位置する放水貯蔵部３４１及び放水口４６ａの近傍において、それぞれ、次亜塩素酸含有液の次亜塩素酸の濃度を測定し、測定された次亜塩素酸の濃度を電解液濃度信号Ｓ３及びＳ４として出力電流制御部４９に、常時、出力する電解液濃度測定器４６及び４６を備えている。
【００４２】
電解液注入配管５３には、出力電流制御部４９からの電解液供給遮断信号Ｓ７の受信により、電解液受槽４３の次亜塩素酸含有液を取水口４５の近傍に供給することを止めることができる電解液遮断弁４４が設けられている。
【００４３】
出力電流制御部４９は、電解液濃度信号Ｓ３及びＳ４の少なくともいずれかの次亜塩素酸の濃度の値が所定値以上（例えば、検出限界値である０．０２ｐｐｍ以上）である場合、電解液遮断弁４４を閉じさせる電解液供給遮断信号Ｓ７を電解液遮断弁４４に出力するように構成されている。
【００４４】
なお、電解液濃度測定器は、放水路の途中に位置する放水貯蔵部３４１及び放水口４６ａの近傍に設置されているとしたが、一方のみの設置でもよい。
【００４５】
このような海洋生物付着防止装置４０は、以下のように動作する。
【００４６】
まず、流水系３０を起動する。即ち、海水を取水管３１１の取水口４５から取水し取水貯蔵部３１２に貯蔵する。取水貯蔵部３１２に貯蔵された海水は、移送ポンプ３３３の吸引力で取水移送管３３１に吸引され、入口水室３３２に移送される。
【００４７】
海水は、熱交換部３２において、復水器１５内部の高温蒸気との間で熱交換を行う。これにより、高温蒸気は冷却される。
【００４８】
入口水室３３２内の海水は、冷却細管３２１を経て出口水室３５１へ、続いて出口水室３５１から温水移送管３５２を経て放水貯蔵部３４１に移送され、貯蔵される。放水貯蔵部３４１内の海水は、所定温度にまで放冷された後、放水管３４２を経て外洋へと放出される。
【００４９】
そして、発電設備１０を起動する。即ち、ボイラを稼動させ、高温蒸気を発生させる。この高温蒸気は、タービン１１を回転させ、発電機１３で発電させるとともに、復水器１５へと移動する。復水器１５に移動した高温蒸気は、冷却細管３２１内を流通する海水と熱交換し、冷却して復水する。復水した水は、ボイラへと循環し、再利用されることになる。
【００５０】
ここで、外洋から取水された海水は、取水管３１１、取水貯蔵部３１２、取水移送管３３１、入口水室３３２、冷却細管３２１、出口水室３５１、温水移送管３５２、放水貯蔵部３４１及び放水管３４２を通る。なお、このまま海洋生物付着防止装置４０を起動させていない状態では、これらの部位に、海洋の生物が付着する可能性がある。
【００５１】
そこで、海洋生物付着防止装置４０を起動する。海洋生物付着防止装置４０の起動により、海水ポンプ４１は、取水貯蔵部３１２にある海水を電解槽４２に汲み上げる（取水工程）。
【００５２】
水温測定器４７は、常時、取水路の海水の温度を測定し、測定された取水路の海水の水温を水温信号Ｓ１として出力電流制御部４９に出力する（水温測定工程）。また、取水路流量測定器４８は、常時、取水路を流れる海水の流量を測定し、測定された流量を取水路流量信号Ｓ２として出力電流制御部４９に出力する。
【００５３】
出力電流制御部４９は、水温信号Ｓ１の海水温度と、取水路流量信号Ｓ２の流量とに基づいて、海水温度が高いほど大きい、また、流量が多いほど大きい電解用電流を出力するように制御するための出力電流信号Ｓ５をサイリスタ５０に出力する。
【００５４】
例えば、出力電流制御部４９は、流量が多い場合、図３において、直線Ｇ１に基づいて、海水温度から電解電流値を導き、導かれた電解電流値を出力電流信号Ｓ５としてサイリスタ５０に出力する。同様に、出力電流制御部４９は、図３において、流量が通常の場合、直線Ｇ２に基づいて、流量が少量の場合、直線Ｇ３に基づいて、海水温度から電解電流値を導き、導かれた電解電流値を出力電流信号Ｓ５としてサイリスタ５０に出力する。
【００５５】
サイリスタ５０は、出力電流制御部４９からの出力電流信号Ｓ５に基づいて電解槽４２に印加する電解用電流Ｓ６を出力する（出力電流制御工程）。
【００５６】
電解槽４２は、海水ポンプ４１によって汲み上げられた海水にサイリスタ５０からの電解用電流Ｓ６を印加して電解液即ち次亜塩素酸含有液を生成する（電解液生成工程）。生成された次亜塩素酸含有液は、電解液移送管５２を介して、一旦、電解液受槽４３に貯蔵される。
【００５７】
電解液受槽４３に貯蔵された次亜塩素酸含有液は、電解液注入配管５３を介して、取水口４５の近傍に放出される（放出工程）。
【００５８】
したがって、取水口４５から取水される海水には、電解液注入配管５３を介して放出された次亜塩素酸含有液が混ざり、所定の濃度の次亜塩素酸混合の海水が取水管３１１から取水口４５に注入される。これにより、次亜塩素酸混合の海水は、取水管３１１、取水貯蔵部３１２、取水移送管３３１、入口水室３３２、冷却細管３２１、出口水室３５１、温水移送管３５２、放水貯蔵部３４１及び放水管３４２を通る。このとき、海洋生物は、次亜塩素酸が混合している海水を好まないので、取水管３１１、取水貯蔵部３１２、取水移送管３３１、入口水室３３２、冷却細管３２１、出口水室３５１、温水移送管３５２、放水貯蔵部３４１及び放水管３４２の内部には、ほとんど増殖しない。つまり、海洋生物付着防止装置４０は、これらの部位に海洋生物が付着することを防止する。
【００５９】
２つの電解液濃度測定器４６及び４６は、常時、放水路の途中に位置する放水貯蔵部３４１及び放水口４６ａの近傍の海水に溶けている次亜塩素酸の濃度を測定し、測定された次亜塩素酸の濃度を電解液濃度信号Ｓ３及びＳ４として出力電流制御部４９に出力する。
【００６０】
もし、２つの電解液濃度測定器４６及び４６が、所定の値以上の次亜塩素酸の濃度を測定した場合、その異常な状態の検知結果が出力電流制御部４９に出力される。
【００６１】
出力電流制御部４９は、異常な状態の検知結果の電解液濃度信号Ｓ３又はＳ４を受信すると、直ちに、電解液遮断弁４４を閉にすべく、閉の電解液供給遮断信号Ｓ７を電解液遮断弁４４に出力する。
【００６２】
電解液遮断弁４４は、閉の電解液供給遮断信号Ｓ７を受信すると、電解液注入配管５３の溶解液の流れを止め、溶解液の取水口４５への供給を止める。
【００６３】
電解液注入配管５３には、出力電流制御部４９からの電解液供給遮断信号Ｓ７の受信により、電解液受槽４３の電解液を取水口４５の近傍に供給することを止めることができる電解液遮断弁４４が設けられている。
【００６４】
出力電流制御部４９は、電解液濃度信号Ｓ３及びＳ４の少なくともいずれかの次亜塩素酸の濃度の値が所定値以上（例えば、検出限界値である０．０２ｐｐｍ以上）である場合、電解液遮断弁４４を閉じさせる電解液供給遮断信号Ｓ７を電解液遮断弁４４に出力するように構成されている。
【符号の説明】
【００６５】
Ｓ１  水温信号
Ｓ２  取水路流量信号
Ｓ３  電解液濃度信号
Ｓ４  電解液濃度信号
Ｓ５  出力電流信号
Ｓ６  電解用電流
Ｓ７  電解液供給遮断信号
１  発電所
１０  発電設備
１１  タービン
１３  発電機
１５  復水器
３０  流水系
３１  取水部
３２  熱交換部
３３  取水移送部
３４  放水部
３５  温水移送部
４０  海洋生物付着防止装置
４１  海水ポンプ
４２  電解槽
４３  電解液受槽
４４  電解液遮断弁
４５  取水口
４６  電解液濃度測定器
４６ａ  放水口
４７  水温測定器
４８  取水路流量測定器
４９  出力電流制御部
５０  サイリスタ
５１  ポンプ取水配管
５２  電解液移送管
５３  電解液注入配管
３１１  取水管
３１２  取水貯蔵部
３２１  冷却細管
３３１  取水移送管
３３２  入口水室
３３３  移送ポンプ
３４１  放水貯蔵部
３４２  放水管
３５１  出口水室
３５２  温水移送管
【図１】
2011237089.tif 000003
【図２】
2011237089.tif 000004
【図３】
2011237089.tif 000005