(57)【要約】【課題】開放冷却水系において、補給水の使用量を多くせずにスケール成分の付着を防止する。【解決手段】冷却塔１内の冷却水は、ポンプＰにより、吸収式冷凍機３に循環される。この吸収式冷凍機３の運転を停止する際には、まず、補給水配管１０からの補給水の供給及び／又はブロー配管１２によるブローを行い、冷却水の電気伝導率を、運転中の目標電気伝導率より低い所定値に変更する。次に吸収式冷凍機３への冷却水の供給を停止し、最後に吸収式冷凍機３全体を停止する。【選択図】  図１
2004177053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却塔と冷却対象の熱交換器との間を冷却水が循環する開放冷却水系の運転方法において、冷却対象の運転停止前に、該冷却水の濃縮度を低下させることを特徴とする開放冷却水系の運転方法。
【請求項２】
請求項１において、冷却対象が吸収式冷凍機であることを特徴とする開放冷却水系の運転方法。
【請求項３】
請求項２において、該吸収式冷凍機は、運転停止時にまず冷却水の通水が停止され、その後吸収液の流れが停止されるものであり、該吸収式冷凍機への冷却水通水停止前に該冷却水の濃縮度を低下させることを特徴とする開放冷却水系の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開放冷却水系の運転方法に係り、特に冷却対象の運転停止時に冷却水系にスケールが付着することを防止する開放冷却水系の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
開放冷却水系では、水の循環利用に伴い、補給水からの塩類が濃縮されることにより、その濃度が増加する。なお、循環している冷却水が元の補給水の何倍に濃縮された状態となっているか示す倍数を濃縮倍率と称している。実際の冷却水系にあっては、濃縮倍率が所定の範囲となるように補給水の供給及び冷却水のブローが行われている。
【０００３】
冷却水系の濃縮倍率が過度に高くなると、炭酸カルシウムやシリカなどのスケール成分が熱交換器のチューブ等に付着して伝熱阻害を引き起こす。逆に、濃縮倍率が過度に低い場合においては、防食成分であるカルシウム、シリカが少なくなり、配管の腐蝕が増加する。また、濃縮倍率を低くして冷却水系の運転を行うと、補給水の消費量が増え、補給水コストが嵩むので、濃縮倍率はある程度以上の値に設定する必要がある。そして、目標値として設定された濃縮倍率となるように補給水の供給やブローの管理が行われることが重要である。
【０００４】
循環冷却水系の濃縮倍率を管理するために、冷却水環境でスケール化しにくい成分、例えば塩化物イオンやナトリウムイオン、カリウムイオンを指標とし、
［濃縮倍率］＝［循環水中イオン濃度］／［補給水中イオン濃度］
より算出される濃縮倍率が目標値となるように補給水の供給及びブローを行うことがある。
【０００５】
また、イオン濃度の代りに補給水及び冷却水の電気伝導率濃度を測定し、
［濃縮倍率］＝［冷却水の電気伝導率］／［補給水の電気伝導率］
より演算される濃縮倍率が所定範囲となるように補給水の供給及びブローの管理を行うことも行われている。補給水の電気伝導率が安定しているときには、冷却水の電気伝導率を管理すればよい。
【０００６】
なお、スケール成分の付着傾向は温度によっても変化し、高温になるほどスケール成分が付着し易くなる。従って、冷却水系の目標濃縮倍率あるいは目標電気伝導率は、冷却水温度も考慮して設定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
終業や週末となって冷却対象の運転を停止する際、冷却対象の都合上、最初に冷却水の供給を停止し、その後冷却対象の運転を停止する場合がある。この場合、冷却水の供給停止から冷却対象の運転停止までの間に冷却水が昇温し、冷却水系にスケール成分が付着する場合がある。一方、スケール成分の付着を防止するために、冷却水の目標濃縮倍率もしくは目標電気伝導率を、冷却対象の運転停止時に冷却水が昇温してもスケール成分の付着が生じないような低い値に管理する場合もあるが、この場合冷却水系の水の補給量が多くなる。
【０００８】
例えば吸収式冷凍機には、冷却水が先に止まり、その後しばらくして吸収液が停止する形式と、吸収液が停止し、その後冷却水が止まる形式とがある。前者の場合、運転中は冷凍機の表面温度は４５℃程度であるが、冷凍機停止時には７０℃程度まで上昇するため、冷却水の濃縮上限は７０℃で計算し、後者に比べ低い濃縮倍率又は電気伝導率で管理している。その結果、冷却水系で用いる水（補給水、ブロー水）が多くなるといった問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、冷却対象の運転停止時に冷却水の温度が上昇してもスケール成分の付着が生じず、かつ補給水の使用量の少ない開放冷却水系の運転方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の開放冷却水系の運転方法は、冷却塔と冷却対象の熱交換器との間を冷却水が循環する開放冷却水系の運転方法において、冷却対象の運転停止前に、該冷却水の濃縮度を低下させることを特徴とするものである。
【００１１】
かかる本発明の運転方法によると、冷却対象の運転停止前に冷却水の濃縮度を低下させるため、運転停止に伴い冷却水が昇温してもスケール成分の付着を防止することができる。また、冷却対象の運転中は冷却水の濃縮度は高目に設定されるため、冷却対象の運転中における開放冷却水系の補給水の使用量は少なく、補給水コストが削減される。
【００１２】
本発明では、冷却対象は吸収式冷凍機であってもよい。
【００１３】
本発明は、この吸収式冷凍機が、運転停止時にまずその熱交換器への冷却水の通水が停止され、その後吸収液の流れが停止されるものである場合に好適に適用される。この場合、該熱交換器への通水停止前に該冷却水の濃縮度を低下させる。この吸収式冷凍機の運転停止時は、冷凍機の表面温度が高くなり、スケールが付着し易い環境となるが、運転の停止前にあらかじめ、冷却水の濃縮をスケールが付着しない水質まで希釈することにより、スケールの付着を防止することができる。また、冷凍機停止時にスケールが付着しない水質で全期間を運転する場合に比べ、補給水使用量を低下させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の開放冷却水系の運転方法の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の運転方法が適用された開放冷却水系の系統図であり、図２は図１の吸収式冷凍機の系統図である。
【００１６】
図１において、１は冷却塔であり、散水板１Ａを備える。この冷却塔１のピット内の冷却水は、ポンプＰにより、配管２を経て吸収式冷凍機３の吸収器４０及び凝縮器７０に送給され、戻り水は配管４を経て冷却塔１に戻され、散水板１Ａから散水される。
【００１７】
補給水はバルブ１１を有した補給水配管１０から冷却塔１内に供給され、ブローはバルブ１３を有したブロー配管１２によって行われる。
【００１８】
冷却塔１内の水の電気伝導率が電気伝導率計１５により測定され、濃縮管理装置１６に入力される。この濃縮管理装置１６には補給水（例えば水道水）の電気伝導率が予め入力されているが、冷却塔１に補給されつつある補給水の電気伝導率を測定して入力してもよい。ただし、水道水の電気伝導率はほぼ一定であるので、予め入力した電気伝導率に基づいても十分に高精度の濃縮管理が可能である。
【００１９】
この濃縮管理装置１６は前記バルブ１１，１３の開閉を制御する。
【００２０】
この実施の形態では、予め補給水（水道水）中のシリカ濃度、炭酸カルシウム濃度及び電気伝導率を測定してある。また、循環冷却水からシリカを析出させることなく運転を長期にわたって継続することができるシリカ濃度の上限値（シリカ許容上限値）を予め実験的に求めておく。なお、このシリカ許容上限値は、水道水を用いた冷却水プラントの稼動実績から経験的に認識可能である。このシリカ許容上限値を次式の如く上記の水道水シリカ濃度で除算することにより、目標濃縮倍率ｋが演算される。
ｋ＝［シリカ許容上限値］／［補給水中のシリカ濃度］
【００２１】
この目標濃縮倍率ｋを水道水の上記電気伝導率測定値に乗算し、以下の通り目標電気伝導率とする。
［目標電気伝導率］＝ｋ×［水道水の電気伝導率］
【００２２】
この目標電気伝導率となるように補給水の供給及び／又はブロー管理を行う。
【００２３】
吸収式冷凍機３は、図２に示す通り、蒸発器３０と、吸収器４０と、熱交換器５０と、再生器６０と、凝縮器７０と、逆流熱交換器８０とから主に構成されている。なお、この吸収式冷凍機３において、冷却塔１から供給される冷却水は、吸収器４０及び凝縮器７０に通水される。
【００２４】
蒸発器３０にはブライン流出配管３２とブライン流入配管３４とが接続されている。この蒸発器３０内には冷媒気化チューブ３６が設けられている。ブラインはこの冷媒気化チューブ３６の外側に通液される。冷媒気化チューブ３６は、配管３８、逆流熱交換器８０及び配管３９を介して吸収器４０の上部と接続されている。
【００２５】
吸収器４０内には、冷却用伝熱チューブ４２が設けられている。この吸収器４０内の液は、配管４４、溶液ポンプ４６、配管４８、熱交換器５０及び配管５２を介して再生器６０に送液される。
【００２６】
再生器６０内には、この液を加熱するための蒸気チューブ６２が設けられている。再生器６０内にて加熱された液は、配管６６、熱交換器５０、調節弁６８を介して吸収器４０に送液される。
【００２７】
この再生器６０内にて液から蒸発した高圧冷媒ガスは、配管６４を介して、凝縮器７０内の冷媒凝縮チューブ７２内に送り込まれ、凝縮する。この凝縮器７０内のチューブ７２の外側には、冷却水流入配管７４及び冷却水流出配管７６を介して冷却水が通水される。
【００２８】
この冷媒凝縮チューブ７２内で凝縮した液化冷媒は、配管７２、逆流熱交換器８０、配管８２、膨張弁８４、配管８６を介して前記蒸発器３０の冷媒気化チューブ３６に送液される。
【００２９】
このように構成された吸収式冷凍機の運転中のフローを以下に説明する。なお、本実施の形態では、冷媒として水が使用され、吸収液として臭化リチウムが使用されている。
【００３０】
再生器６０内で発生した高圧冷媒ガスとしての水蒸気は、凝縮器７０の凝縮チューブ７２にて凝縮して水となる。この水が蒸発器３０の冷媒気化チューブ３６内にて気化し、その蒸発潜熱によりブラインが低温にまで冷却される。冷却されたブラインはブライン流出配管３２から冷熱の需要箇所（図示略）へ送り出される。
【００３１】
冷媒気化チューブ３６内で蒸発した水蒸気（低圧冷媒ガス）は、逆流熱交換器８０に導入され、水と熱交換して加熱された後、吸収器４０内に導入される。
【００３２】
吸収器４０内には吸収液として低濃度の臭化リチウムが入っており、吸収器４０内に導入された水蒸気はこの低濃度臭化リチウムに溶解する。溶解による熱で臭化リチウムは昇温しようとするが、冷却水用伝熱チューブ４２によりこの熱が奪われるので、吸収器４０内の臭化リチウムは所定温度に維持される。水蒸気の溶解により低濃度となった低濃度臭化リチウムは、溶液ポンプ４６を介して熱交換器５０に導入され、再生器６０から戻る高濃度臭化リチウムと熱交換する。熱交換によって昇温された低濃度臭化リチウムは、配管５２を介して再生器６０内に導入される。
【００３３】
再生器６０内に貯留された臭化リチウムは、蒸気チューブ６２によって加熱される。この加熱により、臭化リチウムから高圧の水蒸気（高圧水蒸気）が発生（気化）する。水の気化により高濃度となった臭化リチウム（高濃度臭化リチウム）は、再生器６０から配管６６を介して抜き出され、熱交換器５０を通って吸収器４０内に返送される。一方、発生した高圧水蒸気は、再生器６０から配管６４を介して前記の通り凝縮器７０内の冷媒凝縮チューブ７２に導入され、凝縮する。
【００３４】
このように構成された吸収式冷凍機３に冷却水を循環供給する開放冷却水系において、運転中は、冷却水の電気伝導率が目標値（目標範囲）に納まるように補給水の供給及び／又はブローが行われている。
【００３５】
次に、この図１，２の開放冷却水系において吸収式冷凍機３を停止する手順について説明する。
【００３６】
まず、濃縮管理装置１６の管理の下、補給水配管１０からの補給水の供給及び／又はブロー配管１２によるブローを行い、冷却水の電気伝導率を、運転中の目標電気伝導率より低い所定値に変更する。
【００３７】
なお、定常運転中は濃縮倍率を４〜６程度とし、運転停止に際しては濃縮倍率を２〜３程度にするのが好適である。
【００３８】
冷却水の電気伝導率が目標電気伝導率になった後、吸収式冷凍機３の冷却用伝熱チューブ４２及び冷却水流入配管７４への冷却水の供給を停止する。
【００３９】
その後、溶液ポンプ４６を停止すると共に、蒸気チューブ６２への蒸気の供給及び蒸発器３０へのブライン流通を停止し、吸収式冷凍機３の運転を停止する。
【００４０】
この開放冷却水系の運転方法においては、運転継続中は高目の目標電気伝導率で管理されて運転されているため、補給水配管１０からの水の補給及び／又はブロー配管１２からのブローが少なくなり、水の使用コスト及び排水の処理コストが安くなる。また、運転を停止する際には、あらかじめ冷却水の電気伝導率を低くしてから吸収式冷凍機３の運転を停止しているため、停止直後に吸収器４０、凝縮器７０あるいはそれらの近傍において冷却水が昇温してもスケール成分が付着することが防止される。
【００４１】
本実施の形態においては、冷媒に水、吸収液に臭化リチウム水溶液を使用する形式の吸収式冷凍機を使用しているが、冷媒にアンモニア、吸収液にアンモニア水を使用する形式のものなど各種の吸収式冷凍機であってもよい。また、冷却対象は冷凍機以外であってもよい。
【００４２】
【実施例】
以下に図１及び図２の開放冷却水系を用いた実施例及び比較例を示す。なお、この開放冷却水系において、装置の仕様及び運転条件は以下の通りである；
冷却塔規模：      １００ＲＴ（保有水量１ｍ３）
冷凍機の運転停止：１回／１日で１時間停止
評価期間：        ３０日間
補給水：          厚木市水。電気伝導率１８ｍＳ／ｍ。
【００４３】
〔実施例１〕
冷凍機が連続運転している際には、冷却水の電気伝導率が７２ｍＳ／ｍ以上で強制的に補給水を導入（オーバーブローで排出）し、電気伝導率７２ｍＳ／ｍを維持した。冷凍機の停止の際には、冷却水の電気伝導率が３６ｍＳ／ｍとなるように補給水を導入（オーバーブローで排出）することで冷却水を希釈し、その後、冷凍機を停止した。かかる運転において補給された補給水量を測定した。また、運転後に吸収式冷凍機の吸収器の開放点検を行った。その結果を表１に示す。
【００４４】
〔比較例１〕
冷凍機の運転、停止にかかわらず、冷却水の電気伝導率が７２ｍＳ／ｍ以上で強制的に補給水を導入（オーバーブローで排出）し、電気伝導率７２ｍＳ／ｍを維持した。かかる運転において補給された補給水量を測定した。また、運転後に吸収式冷凍機の吸収器の開放点検を行った。その結果を表１に示す。
【００４５】
〔比較例２〕
冷凍機の運転、停止にかかわらず、冷却水の電気伝導率が３６ｍＳ／ｍ以上で強制的に補給水を導入（オーバーブローで排出）し、電気伝導率３６ｍＳ／ｍを維持した。かかる運転において補給された補給水量を測定した。また、運転後に吸収式冷凍機の吸収器の開放点検を行った。その結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
2004177053.tif 000003
【００４７】
表１から明らかな通り、比較例１，２に比べ実施例１は、補給水使用量をあまり多くせずに、スケールの付着を防止することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の開放冷却水系の運転方法は、捕給水の使用量を多くすることなくスケール成分の付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る開放冷却水系の系統図である。
【図２】図１の吸収式冷凍機の系統図である。
【符号の説明】
１  冷却塔
３  吸収式冷凍機
１１，１３  バルブ
１５  電気伝導率計
３０  蒸発器
３６  冷媒気化チューブ
４０  吸収器
４２  冷却用伝熱チューブ
６０  再生器
７０  凝縮器
７２  冷媒凝縮チューブ
７４  冷却水流入配管
７６  冷却水流出配管
【図１】
2004177053.tif 000004
【図２】
2004177053.tif 000005