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公開番号2025001620
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-08
出願番号2023219166
出願日2023-12-26
発明の名称冷却塔の状態評価方法および冷却塔システム
出願人栗田工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F28F 27/00 20060101AFI20241225BHJP(熱交換一般)
要約【課題】複数のセルで構成される冷却塔において、各セルの状態を評価することで、冷却塔の冷却塔効率を正確に算出する冷却塔の状態評価方法、更に性能低下時には水処理剤を供給するシステムを提供する。
【解決手段】冷却水の温度を低下させるファン52をもつ複数のセル51を備える冷却塔5と、熱交換器6それぞれのファン52の電流値、電力または周波数を測定する第1の測定工程と、冷却塔5の設置環境における、外気温、相対湿度および大気圧を測定する第2の測定工程と、第1及び第2の測定工程と備え、管路53の出口から熱交換器6を通過する前の冷却水の出口温度と、熱交換器6通過後から管路53の入り口までの間の冷却水の入口温度と、複数のセル51における測定値に基づいて、冷却塔効率をセル51ごとに連続的に算出する算出工程とを含む冷却塔の状態評価方法、更に性能低下時には水処理剤を提供する水処理剤添加装置を含む冷却塔システムである。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
送風によって冷却水の一部を蒸発させることで冷却水の温度を低下させるファンをもつ複数のセルと、
前記複数または単一のセルに接続され、前記冷却水が外部循環される構成を有する管路であって、前記管路の入口から前記冷却水が供給され、前記管路の出口から前記冷却水が排出されるような構成を有する前記管路と、を備える冷却塔と、
前記冷却水が前記セルの前記管路の出口から入口に向かう途中の位置に配設され、前記冷却水を加熱する熱交換器と、備え、
前記冷却塔の冷却塔効率を算出する冷却塔の状態評価方法において、
前記管路の出口から前記熱交換器を通過する前の冷却水の出口温度と、前記熱交換器通過後から前記管路の入り口までの間の冷却水の入口温度と、前記複数のセルのそれぞれのファンの電流値、電力または周波数を測定する第１の測定工程と、
前記冷却塔の設置環境における、外気温、相対湿度および大気圧を測定する第２の測定工程と、
前記第１及び第２の測定工程における測定値に基づいて、前記冷却塔効率を前記セルごとに連続的に算出する算出工程と、
を含む、冷却塔の状態評価方法。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記冷却塔の状態評価方法は、
前記ファンの稼働を停止した前記セルにおける、自然対流又は隣接する前記セルのファンの稼働により発生した通風量を、前記冷却塔の入口の冷却水の温度と任意の一つの前記セルの冷却水温度とから算出し、前記冷却塔効率を補正する補正工程を有する、
請求項１に記載の冷却塔の状態評価方法。
【請求項３】
前記冷却塔の状態評価方法は、前記冷却塔の各セルの冷却塔効率を、前記セルの予め記録した冷却塔効率と算出した前記冷却塔の冷却塔効率を基に、算出するセル算出工程を有する、請求項２に記載の冷却塔の状態評価方法。
【請求項４】
前記冷却塔の状態評価方法は、
前記セルが稼働を切り替えるたびに、各セルの冷却塔効率を算出して記録する記録工程を有する、
請求項３に記載の冷却塔の状態評価方法。
【請求項５】
送風によって冷却水の一部を蒸発させることで冷却水の温度を低下させるファンをもつ複数のセルと、
前記複数または単一のセルに接続され、前記冷却水が外部循環される構成を有する管路であって、前記管路の入口から前記冷却水が供給され、前記管路の出口から前記冷却水が排出されるような構成を有する前記管路を備える冷却塔と、
前記冷却水が前記セルの前記管路の出口から入口に向かう途中の位置に配設され、前記冷却水を加熱する熱交換器と、を備える冷却塔の状態評価方法であって、
前記冷却塔の状態評価方法は、
前記管路の出口から前記熱交換器を通過する前の冷却水の出口温度と、前記熱交換器通過後から前記管路の入り口までの間の冷却水の入口温度と、前記複数のセルのそれぞれのファンの電流値、電力または周波数を測定する第１の測定工程と、
前記冷却塔の設置環境における、外気温、相対湿度および大気圧を測定する第２の測定工程と、
前記第１及び第２の測定工程における測定値に基づいて、前記冷却塔効率を前記セルごとに連続的に算出する算出工程と、
前記算出工程で算出した前記冷却塔効率に基づいて、前記冷却水に水処理剤を添加する添加工程と、を含む、冷却塔の状態評価方法。
【請求項６】
前記冷却塔の状態評価方法は、
前記添加工程の後に、前記第１及び第２の測定工程における測定値に基づいて前記算出工程により前記冷却塔効率を前記セルごとに連続的に算出する、請求項５に記載の冷却塔の状態評価方法。
【請求項７】
前記冷却塔の状態評価方法は、
前記ファンの稼働を停止した前記セルにおける、自然対流又は隣接する前記セルのファンの稼働により発生した通風量を、前記冷却塔の入口の冷却水の温度と任意の一つの前記セルの冷却水温度とから算出し、前記冷却塔効率を補正する補正工程を有し、
前記添加工程が、前記補正工程で補正された前記冷却塔効率に基づいて、前記冷却水に前記水処理剤を添加する、請求項６に記載の冷却塔の状態評価方法。
【請求項８】
前記冷却塔の状態評価方法は、
前記冷却塔の各セルの冷却塔効率を、前記セルの予め記録した冷却塔効率と算出した前記冷却塔の冷却塔効率を基に、算出するセル算出工程を有し、
前記添加工程が、前記セル算出工程で算出された前記冷却塔効率に基づいて、前記冷却水に前記水処理剤を添加する、請求項６に記載の冷却塔の状態評価方法。
【請求項９】
前記冷却塔の状態評価方法は、
前記添加工程が、前記冷却塔効率が予め定めた設定値より低い場合に前記水処理剤を添加する、
請求項7又は８に記載の冷却塔の状態評価方法。
【請求項１０】
前記冷却塔の状態評価方法は、
前記添加工程が、前記冷却塔効率が予め定めた設定値との差により、予め設定する前記水処理剤を添加する、
請求項7又は８に記載の冷却塔の状態評価方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却塔の状態評価方法および冷却塔システムに関する。
続きを表示（約 4,900 文字）【背景技術】
【０００２】
発電プラント、化学プラント、冷空調プラント等の設備プラントは、大量の熱を発生または回収しながらプラントを操業している。これら大量の熱を制御しながらプラントを継続的に安定して操業するためには、水等の各種流体で構成される冷却水等を冷却塔システムで繰り返し使用して運転している。冷却塔システムにおける冷却塔は、経時的に性能が低下することが知られており、安定的にプラントを運転するためには、その低下程度を常に把握しておくことが望ましい。
従来、冷却塔は複数のセルが、セルごとにファンを有し、セル単独で運転できるように連結された状態で設置され、外気条件や運転負荷に合わせてファンの台数を制御しながら運転されている。各セルは隣接して設置されているものの、日光の当たり具合や周辺環境、給水配管の取り回し等の違いにより、性能の低下度合いが異なることから、セルごとに性能の低下度合いを把握することが望ましい。一方で、これまで、冷却塔システムの性能低下状態の評価は、セル単体の評価を組み入れることなく、セルが連結された冷却塔全体としてまとめて評価されることが多かった。
【０００３】
また、開放式冷却塔の場合、経時的な性能低下に加え、冷却塔が汚れ、充填材につまりが生じると、通風量が低下し循環水の気化が妨げられたり、また上部散水槽がつまり、散水が偏り局所的に水量と風量のバランスが崩れ、設計通りの気化量を得られないことがある。
密閉式冷却塔の場合、熱交換チューブが汚れると散水と循環水の熱交換効率が低下する。このように冷却塔が汚れると、汚れる前と同じ水温を得るために必要な冷却塔ファンの稼働時間は長くなりエネルギーロスを引き起こすことになる。また、ファンの稼働が連続となっても所定水温が得られずに送水温度が上昇することがある。送水温度の上昇は冷凍機消費電力の増加という問題が生ずる。
一方、冷却塔の汚れ防止としては、冷却水の電気伝導率を監視することによる冷却水の濃縮に対する自動ブロー制御や、スライム抑制およびスケール抑制のために所定の濃度設定による冷却水への水処理剤の注入等が行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載されている冷却塔の状態評価装置は、湿式冷却塔に投入される水の温度と前記湿式冷却塔から吐出される水の温度と大気の湿球温度とに基づいて、前記湿式冷却塔の性能の低下状態を評価する方法であり、個別のセルに関する評価については触れられていない。さらに、この状態評価装置はファンの発停を把握する手段について触れられていないことから、ファンの稼働状態が絶えず変化する冷却塔については正確な冷却塔性能を評価することはできない。
また、仮にファンの発停を考慮に入れる場合であっても、ファンが停止しているセル内での通風はゼロであり、冷却水の温度変化はないと仮定することができる。しかし、実際の冷却塔の運転データから、ファンが停止しているセル内でも通風が発生し、冷却水の温度は低下していることがわかってきた。
【０００５】
以上のことから、より正確に冷却塔の状態を把握するためには、各セルについて個別に性能を評価することが望ましく、さらにはファンが停止しているセル内での通風を補正した上で評価することが望ましい。
また、さらに冷却塔の性能低下が判明した際には、冷却水への水処理剤の注入等が行われて速やかに復旧させ、そのうえで、冷却塔の状態を把握して、各セルについて個別に性能を評価することで、安定して、省エネルギーの操業を実施することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１９－１００６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、複数のセルで構成され、各セル内で送風を行うファンを発停しながら稼働する冷却塔において、各セルの状態を連続的に評価することで、冷却塔の性能を正確に算出する冷却塔の状態評価方法を提供することである。
さらに、冷却塔の性能を正確に算出する冷却塔の状態評価方法を適用する冷却システムを提供することである。
また、本発明は、冷却塔の性能が低下した時に、速やかに復旧させるために冷却塔の性能を正確に算出する冷却塔の状態評価方法を提供することである。
さらに、本発明は、冷却塔の性能が低下した時に、速やかに復旧させるために冷却塔の性能を正確に算出する冷却塔の状態評価方法を適用する冷却塔システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態の特徴を説明する。
（１）送風によって冷却水の一部を蒸発させることで冷却水の温度を低下させるファンをもつ複数のセルと、前記複数または単一のセルに接続され、前記冷却水が外部循環される構成を有する管路であって、前記管路の入口から前記冷却水が供給され、前記管路の出口から前記冷却水が排出されるような構成を有する前記管路と、を備える冷却塔と、前記冷却水が前記セルの前記管路の出口から入口に向かう途中の位置に配設され、前記冷却水を加熱する熱交換器と、備え、前記冷却塔の冷却塔効率を算出する冷却塔の状態評価方法であって、前記管路の出口から前記熱交換器を通過する前の冷却水の出口温度と、前記熱交換器通過後から前記管路の入り口までの間の冷却水の入口温度と、前記複数のセルのそれぞれのファンの電流値、電力または周波数を測定する第１の測定工程と、前記冷却塔の設置環境における、外気温、相対湿度および大気圧を測定する第２の測定工程と、前記第１及び第２の測定工程における測定値に基づいて、前記冷却塔効率を前記セルごとに連続的に算出する算出工程と、を含む、冷却塔の状態評価方法。
（２）前記冷却塔の状態評価方法は、前記ファンの稼働を停止した前記セルにおける、自然対流又は隣接する前記セルのファンの稼働により発生した通風量を、前記冷却塔の入口の冷却水の温度と任意の一つの前記セルの冷却水温度とから算出し、前記冷却塔効率を補正する補正工程を有する、（１）に記載の冷却塔の状態評価方法。
（３）前記冷却塔の状態評価方法は、前記冷却塔の各セルの冷却塔効率を、前記セルの予め記録した冷却塔効率と算出した前記冷却塔の冷却塔効率を基に、算出するセル算出工程を有する、（２）に記載の冷却塔の状態評価方法。
（４）前記冷却塔の状態評価方法は、前記セルが稼働を切り替えるたびに、各セルの冷却塔効率を算出して記録する記録工程を有する、（３）に記載の冷却塔の状態評価方法。
【０００９】
（５）送風によって冷却水の一部を蒸発させることで冷却水の温度を低下させるファンをもつ複数のセルと、
前記複数または単一のセルに接続され、前記冷却水が外部循環される構成を有する管路であって、前記管路の入口から前記冷却水が供給され、前記管路の出口から前記冷却水が排出されるような構成を有する前記管路と、を備える冷却塔と、
前記冷却水が前記セルの前記管路の出口から入口に向かう途中の位置に配設され、前記冷却水を加熱する熱交換器と、を含む冷却塔の状態評価方法であって、
前記冷却塔の状態評価方法は、
前記管路の出口から前記熱交換器を通過する前の冷却水の出口温度と、前記熱交換器通過後から前記管路の入り口までの間の冷却水の入口温度と、前記複数のセルのそれぞれのファンの電流値、電力または周波数を測定する第１の測定工程と、
前記冷却塔の設置環境における、外気温、相対湿度および大気圧を測定する第２の測定工程と、
前記第１及び第２の測定工程における測定値に基づいて、前記冷却塔効率を前記セルごとに連続的に算出する算出工程と、
前記算出工程で算出した前記冷却塔効率に基づいて、前記冷却水に水処理剤を添加する添加工程と、を含む、冷却塔の状態評価方法。
（６）前記冷却塔の状態評価方法は、
前記添加工程の後に、前記第１及び第２の測定工程における測定値に基づいて前記算出工程により前記冷却塔効率を前記セルごとに連続的に算出する、（５）に記載の冷却塔の状態評価方法。
（７）前記冷却塔の状態評価方法は、
前記ファンの稼働を停止した前記セルにおける、自然対流又は隣接する前記セルのファンの稼働により発生した通風量を、前記冷却塔の入口の冷却水の温度と任意の一つの前記セルの冷却水温度とから算出し、前記冷却塔効率を補正する補正工程を有し、
前記添加工程が、前記補正工程で補正された前記冷却塔効率に基づいて、前記冷却水に前記水処理剤を添加する、（６）に記載の冷却塔の状態評価方法。
（８）前記冷却塔の状態評価方法は、
前記冷却塔の各セルの冷却塔効率を、前記セルの予め記録した冷却塔効率と算出した前記冷却塔の冷却塔効率を基に、算出するセル算出工程を有し、
前記添加工程が、前記セル算出工程で算出された前記冷却塔効率に基づいて、前記冷却水に前記水処理剤を添加する、（６）に記載の冷却塔の状態評価方法。
（９）前記冷却塔の状態評価方法は、
前記添加工程が、前記冷却塔効率が予め定めた設定値より低い場合に前記水処理剤を添加する、（７）又は（８）に記載の冷却塔の状態評価方法。
（１０）前記冷却塔の状態評価方法は、
前記添加工程が、前記冷却塔効率が予め定めた設定値との差により、予め設定する前記水処理剤を添加する、（７）又は（８）に記載の冷却塔の状態評価方法。
【００１０】
（１１）送風によって冷却水の一部を蒸発させることで冷却水の温度を低下させるファンをもつ複数のセルと、前記複数または単一のセルに接続され、前記冷却水が外部循環される構成を有する管路であって、前記管路の入口から前記冷却水が供給され、前記管路の出口から前記冷却水が排出されるような構成を有する前記管路と、を備える冷却塔と、前記冷却水が前記セルの前記管路の出口から入口に向かう途中の位置に配設され、前記冷却水を加熱する熱交換器と、を備え、前記冷却塔の冷却塔効率を算出する冷却塔システムであって、前記管路の出口から前記熱交換器を通過する前の冷却水の出口温度と、前記熱交換器通過後から前記管路の入り口までの間の冷却水の入口温度と、前記複数のセルのそれぞれのファンの電流値、電力または周波数を測定する第１の測定手段と、前記冷却塔の設置環境における、外気温、相対湿度および大気圧を測定する第２の測定手段と、前記第１及び第２の測定手段における測定値に基づいて、前記冷却塔効率を前記セルごとに連続的に算出する算出手段と、を含む、冷却塔システム。
（１２）前記算出手段が、前記ファンの稼働を停止した前記セルにおける、自然対流又は隣接する前記セルのファンの稼働により発生した通風量を、前記冷却塔の入口の冷却水の温度と任意の一つの前記セルの下部水槽中の冷却水温度とから算出し、前記冷却塔効率を補正する、（１１）に記載の冷却塔システム。
（１３）前記算出手段が、前記冷却塔の各セルの冷却塔効率を、前記セルの予め記録した冷却塔効率と算出した前記冷却塔の冷却塔効率を基に算出する、（１２）に記載の冷却塔システム。
（１４）前記算出手段が、前記セルが稼働を切り替えるたびに、各セルの冷却塔効率を算出して記録する、（１３）に記載の冷却塔システム。
（１５）前記冷却塔システムは、前記算出手段を、第１の測定手段と第２の測定手段に通信手段を介して接続している、（１１）に記載の冷却塔システム。
（【００１１】以降は省略されています）

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