(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方を大気に開放した電解槽本体に複数枚の鉄電極板を並設し、
当該鉄電極板への通電により溶出した鉄イオンを含む海水が、電解槽本体の槽底部から送り出されるようにし、
当該電解槽本体の海水流れの流入位置には、流入側の前部仕切板で区画し、流入海水の流勢を整える給水槽を設け、
また、前記電解槽本体の海水流れの排水位置には、排水側の後部仕切板で区画し、
前記給水槽から前記電解槽本体にかけて流れる海水の水面レベルを一定に保つために、
当該水面レベルより高い位置を流れる海水を排水側の後部仕切板の上縁から越流させ収容した上で外部排水する水頭調整槽を設けたことを特徴とする鉄電解槽。
【請求項２】
上方を開放状態で複数枚の鉄電極板を並設した電解槽本体と、
当該電解槽本体の海水流れの流入側を流入側の前部仕切板で区画した流入海水の給水槽と、
前記電解槽本体の海水流れの排水側を排水側の後部仕切板で区画した表流海水の水頭調整槽とからなり、
前記給水槽への流入海水の流勢を、当該給水槽で整流した上で流入側の前部仕切板から前記電解槽本体へ越流させ、前記電解槽本体の鉄電極板の間を降流した上で、槽底部の集水室から送り出し、
また、前記給水槽から前記電解槽本体にかけて流れる海水の水面レベルを一定に保つために、
当該水面レベルより高い位置を流れる海水を排水側の後部仕切板から前記水頭調整槽へ越流させオーバーフロー排水するように構成してなる鉄電解槽。
【請求項３】
前記排水側の後部仕切板を、電解槽本体に並設した鉄電極板の上縁より高い位置まで立ち上げてなる請求項１又は請求項２に記載の鉄電解槽。
【請求項４】
前記水頭調整槽の所定の位置に、
オーバーフロー口を設けてオーバーフロー排水してなる請求項１又は請求項２に記載の鉄電解槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上部開放型の鉄電解槽に関し、海水を冷却水として使用する火力発電所や海水使用プラント類等における復水器細管、その他の熱交換器等の配管系に対する腐食防止に使用される。
【０００２】
【従来の技術１】
本件出願人の一は、従来、特公昭５７―４０２２１号公報に示す「熱交換器防食装置」や、それを改良した特公平２−２５９９３号公報に示す「隔膜式鉄電解装置」により、火力発電所や海水使用プラント等における復水器細管、その他の熱交換器等の配管系に、鉄イオンを溶出した海水を注入することで、その腐食防止に対処している。
【０００３】
この隔膜式鉄電解装置は、比較的薄肉の鉄陰極板を間にして比較的厚肉の鉄陽極板を対向配置し、これらの鉄陰極板と鉄陽極板の間を合成繊維布の隔膜により間仕切り形成し、この隔膜により陰陽を隔てることにより、反応生成物が混合しなくなり、鉄陽極板から高純度で、高濃度の鉄イオンを海水中に溶出させ、それを熱交換器の冷却水として供給している。
【０００４】
これにより、高濃度の鉄イオンが溶出した海水を熱交換器に注入できることから、熱交換器に対する保護被膜の形成に優れ、また、上部開放型であることから、消耗した鉄電極板の交換作業が手軽に行なえるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題１】
ところが、前記した隔膜式の場合には、保護被膜の形成効果において優位性を保持するものの、鉄陽極板側では、スケールが電解槽の下部に堆積し、また、鉄陰極板側では、当該鉄陰極板にＭｇ化合物やＣａ化合物が徐々に付着し、これらのスケールにより、鉄陽極板からの溶出効率が徐々に低下し、また、陰陽の鉄電極板間の通電効率が徐々に低下する。
その結果、鉄陽極板に非溶出部が形成され易く、時として、３０％程度の非溶出ロスを招いており、歩留まり性の点で、溶出効率を損なうものとなっている。
【０００６】
【従来の技術２】
この点、従来、本件出願人の他方が実施する特公昭５９−６９１４号公報の図３や図４に示す密閉型鉄電解装置の場合には、並設した鉄電極板間の極間流速を高めることで、鉄電極板へのスケールの付着を防止すると共に、鉄電極板の極性を交互に変換することで、鉄電極板の溶出効率を高めることができ、その結果、歩留まり性において優れたものとなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題２】
ところが、密閉型電解槽の場合には、消耗した鉄電極板を交換する際には、その運転を一時停止した上で、電解槽上部の海水流入側を密閉するフランジ継ぎ手を固定する多数本のボルト・ナットを脱着作業せねばならず、メンテナンス作業性に欠け、また、陰極側に発生する水素ガスの処理が必要となっている。
【０００８】
そこで、本発明では、前記した上部開放型電解槽におけるメンテナンス作業性の良さを生かしつつ、密閉型電解槽の長所である極性変換による歩留まり性の向上と、極間流速を高めることで、鉄電極板へのスケールの防止効果を兼ね備えた、実用性と経済性に優れた鉄電解装置を提供したのである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
具体的には、請求項１に記載するように、上方を大気に開放した電解槽本体に複数枚の鉄電極板を並設し、当該鉄電極板への通電により溶出した鉄イオンを含む海水が、電解槽本体の槽底部から送り出されるようにし、当該電解槽本体の海水流れの流入位置には、流入側の前部仕切板で区画し、流入海水の流勢を整える給水槽を設け、また、前記電解槽本体の海水流れの排水位置には、排水側の後部仕切板で区画し、前記給水槽から前記電解槽本体にかけて流れる海水の水面レベルを一定に保つために、当該水面レベルより高い位置を流れる海水を排水側の後部仕切板の上縁から越流させ収容した上で外部排水する水頭調整槽を設けたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２では、上方を開放状態で複数枚の鉄電極板を並設した電解槽本体と、当該電解槽本体の海水流れの流入側を流入側の前部仕切板で区画した流入海水の給水槽と、前記電解槽本体の海水流れの排水側を排水側の後部仕切板で区画した表流海水の水頭調整槽とからなり、前記給水槽への流入海水の流勢を、当該給水槽で整流した上で流入側の前部仕切板から前記電解槽本体へ越流させ、前記電解槽本体の鉄電極板の間を降流した上で、槽底部の集水室から送り出し、また、前記給水槽から前記電解槽本体にかけて流れる海水の水面レベルを一定に保つために、当該水面レベルより高い位置を流れる海水を排水側の後部仕切板から前記水頭調整槽へ越流させオーバーフロー排水することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３では、請求項１又は請求項２の上記特徴に加えて、前記排水側の後部仕切板を、電解槽本体に並設した鉄電極板の上縁より高い位置まで立ち上げてなることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項４では、請求項１又は請求項２の上記特徴に加えて、前記水頭調整槽の所定の位置に、オーバーフロー口を設けてオーバーフロー排水してなることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鉄電解槽Ｄを含む鉄電解装置の処理フローを、図１に示す鉄電解槽Ｄの概要斜視図と、図２に示す平面図と図３の縦断側面図及び図４の横断正面図、並びに、図５の装置全体の処理フローを示す概要図に基づいて説明する。
【００１５】
先ず、本発明に係る鉄電解槽Ｄは、上部を開放した矩形箱状の槽構造を呈し、且つ、前後位置に間仕切り形成した前部仕切板１と後部仕切板２により３槽構造に形成している。その内、中央位置には、複数枚の鉄電極板３、４を左右に並列状態に縦設した電解槽本体５が形成され、その前部位置には、前部仕切板１により区画した給水槽６を形成し、また、後部位置には、後部仕切板２により区画した余剰海水の水頭調整槽７を形成している。その上、後部仕切板２は、電解槽本体５にセットした鉄電極板３、４の上縁より、５〜１０ｃｍ程度高くしている。図２或いは図３に鉄電解槽Ｄを示すように、鉄電解槽本体５において海水の流入管１２側に前部仕切板１が位置し、海水の排水管１３側に後部仕切板２が位置する。ここで、鉄電解槽本体５において海水の流入管１２側を前部と称し、海水の排水管１３側を後部と称する。なお、前部或いは後部については、後述する図６或いは図７に示す例についても同様である。
【００１６】
鉄電極板３、４は、前部仕切板１と後部仕切板２に対してほぼ直交状で、適宜の間隔を隔てて並設され、また、鉄電極板３、４の内、電解槽本体５の中央部と左右両側位置には若干背丈の高い鉄電極板３が配設され、その間には若干背丈が低い鉄電極板４を３枚ほど介在している。
【００１７】
具体的には、背丈の高い鉄電極板３の内、中央部の鉄電極板３の大きさは、９１４（幅）×１９００（高さ）×１２０（厚み）程度（単位：ｍｍ）で、左右両側位置の鉄電極板３は、９１４（幅）×１９００（高さ）×９０（厚み）程度（単位：ｍｍ）としている。このように、鉄電極板３を、その配設位置により異なる板厚とすることで、鉄イオンの溶出がバランス良く行なわれる。
また、他方の鉄電極板４の大きさは、９１４（幅）×１７５０（高さ）×１２０（厚み）程度（単位：ｍｍ）としている。
８は鉄電極板３の中央位置に、上方へ突設した電極端子板であって、電源コード９の末端クリップ（図示せず）をクランプしている。
【００１８】
１０は電解槽本体Ｄの槽底部に凹設した集水室であつて、前記鉄電極板３、４に通電処理することにより溶出した鉄イオンを含む海水を、下降流として集水室１０に寄せ集めるべく流入させ、当該集水室１０の左右側壁又は底部に配管した給送管１１から、図５に示す復水器細管Ｎ、その他の熱交換器の配管系へ供給されるようにしている。
【００１９】
１２は給水槽６の前壁又は左右側壁のいずれかの下部位置に配管した海水の流入管であって、当該給水槽６に流入する海水の流入勢力を、槽内で整流して上昇させ、前部仕切板１を適度な流勢で越流させることで、電解槽本体５に並設した鉄電極板３、４の間を通過する流入海水が、ほぼ均一な速度で降流するようにしている。
【００２０】
１３は水頭調整槽７の後壁又は左右側壁のいずれかの下部位置に配管した排水管であって、電解槽本体５の鉄電極板３、４を流入海水中に浸漬状態に保持するために、給水槽６から電解槽本体５にかけての表層部を流れる海水（以下、表流海水ともいう）の余剰分が、後部仕切板２を越流して水頭調整槽Ｈへ流れ落とした上で外部排水する。
【００２１】
而して、図５に示すように取水槽１４から取水ポンプ１５により汲み上げた海水は、ストレーナー１６、流量計１７を介して、本発明の鉄電解槽Ｄの給水槽６へ送り込まれる。それと相前後して、極性変換装置付きの電源装置Ｇからの直流電流が鉄電極板３に通電される。
【００２２】
先ず、給水槽６へ流入した海水は、前部仕切板１に当たって流入勢力が適度に抑えられ、整流化して当該給水槽６を上昇し、前部仕切板１を越流して次の電解槽本体５へ適度な流勢で流入する。
この流入海水は、電解槽本体５の鉄電極板３、４の間を適度な流勢で降流し、それと共に、海水中に浸漬した鉄電極板３のいずれかを陽極とし、他方を陰極とする電気分解が進行し、やがて陽極側の鉄電極板３から鉄イオンが徐々に海水中に溶出する。
【００２３】
鉄イオンを含む海水は、電解槽本体５の集水室１０へ流し落とされ、その鉄イオン濃度としては、「４〜１５ｐｐｍ」程度に形成される。
それを給送管１１から図５に示す注入ポンプ１８、電磁弁１９により復水器細管Ｎへの冷却水本管２０の管途中に送り込まれ、最終的には、冷却水本管２０からの海水と混合され、その鉄イオン濃度が、「０．０１〜０．０３ｐｐｍ」程度に希釈化されて復水器細管Ｎに供給される。
尚、２１は復水器細管Ｎの冷却と防食処理後の海水の放流管である。
【００２４】
前記のような鉄電解処理が、長時間に亙って行なわれるに従って、陽極側の鉄電極板３に鉄スケールが、また、陰極側の鉄電極板３に陰極生成物が付着し、その結果、通電効率が低下し、また、陽極側の鉄電極板３からの鉄イオンの溶出効率が低下するところとなる。
【００２５】
そこで、鉄電極板３、４の間を通過する海水の流入速度を一定以上に保持したり、上昇制御することにより、鉄電極板３、４への陰陽生成物の発生を抑えたり、発生した陰陽生成物の剥離洗浄が効率良くなされる。
【００２６】
また、鉄電極板３の極性を適宜の時間経過するたびごとに、その極性変換を間欠的に自動制御すると、鉄電極板３、４に対する陰陽生成物の発生が抑えられ、また、鉄陰極板３、４からの鉄イオンの溶出が長時間に亙って表裏満遍なく、極めて効率良く溶出することで消耗される。
【００２７】
次に、図６に示す第２例の鉄電解槽Ｄの場合には、水頭調整槽７の排水管１３を鉄電解槽Ｄの高水位線の高さ位置に形成し、鉄電解槽Ｄの表層部を流れる余剰海水が、当該排水管１３からオーバーフロー排水される。
【００２８】
また、図７に示す第３例の鉄電解槽Ｄの場合には、水頭調整槽７の槽内に排水パイプ２２を立ち上げ、鉄電解槽Ｄの高水位線の高さ位置に、当該排水パイプ２２のオーバーフロー口２２Ａを開口し、鉄電解槽Ｄの表層部を流れる余剰海水が排水パイプ２２に流入し、当該排水パイプ２２の下端部に配管した排水管１３から外部排水するようにしている。
前記した第１例から第３例のいずれの鉄電解槽Ｄとするも、何等、本発明の要旨を変えるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、前記のように電解槽本体に複数枚の鉄電極板を並設し、当該鉄電極板への通電により溶出した鉄イオンを含む海水が、電解槽本体の槽底部から送り出されるようにし、当該電解槽本体の前部位置には、前部仕切板で区画し、流入海水の流勢を整える給水槽を設け、また、電解槽本体の後部位置には、後部仕切板で区画し、当該電解槽本体への均一な海水流入を確保する水頭調整槽を設けてなる鉄電解槽を提供したので、上部開放型鉄電解槽の長所と、密閉型鉄電解槽の長所を兼ね備えた、実用性と経済性に優れた鉄電解槽が得られる。
【００３０】
言い換えれば、メンテナンス性の良さを保持したまま、極性変換を可能とすることで、歩留まり性を著しく向上させ、また、極間流速を高めることで、鉄電極板への陰陽生成物の付着を防止し、効率良く鉄イオンを溶出させることができる等の諸効果を齎す。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉄電解槽の概要斜視図である。
【図２】鉄電解槽の平面図である。
【図３】鉄電解槽の縦断側面図である。
【図４】鉄電解槽の横断正面図である。
【図５】鉄電解装置の処理フローを示す全体概要図である。
【図６】鉄電解槽の第２例を示す縦断側面図である。
【図７】鉄電解槽の第３例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
Ｄ  鉄電解槽
Ｎ  復水器細管（熱交換器）
Ｇ  電源装置
１  前部仕切板
２  後部仕切板
３、４  鉄電極板
５  電解槽本体
６  給水槽
７  水頭調整槽
８  電極端子板
９  電源コード
１０  集水室
１１  給送管
１２  流入管
１３  排水管
１４  取水槽
１５  取水ポンプ
１６  ストレーナー
１７  流量計
１８  注入ポンプ
１９  電磁弁
２０  冷却水本管
２１  放流管
２２  排水パイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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