JP2007309295A - Desalination power generation plant - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a desalination power generation plant capable of improving heat efficiency of a power generation cycle in a power generation facility, capable of reducing power of respective apparatuses, and capable of obtaining suitably refined freshwater. <P>SOLUTION: The desalination power generation plant is constituted by the power generation facility 1 and a desalination facility 2. The power generation facility 1 is provided with a boiler 11 to which first seawater from the outside is introduced, a turbine 13 for generating the power, and a condenser 14. In the power generation facility 1, a medium for power generation is circulated and moved through the boiler 11, the turbine 13 and the condenser 14 in order. The desalination facility 2 is provided with a seawater pump 19 for feeding second seawater of which temperature is lower than that of the first seawater to the condenser 14, and a reverse osmosis membrane device 22 to which the second seawater is fed from the condenser 14. The reverse osmosis membrane device 22 separates the freshwater from the second seawater fed from the condenser 14 by a reverse osmosis membrane. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、高温の表面海水等を熱源とし低温の深層海水等を冷源として発電を行うとともに、深層海水等から淡水を生成する淡水化発電プラントに関する。   The present invention relates to a desalination power plant that generates power using hot surface seawater or the like as a heat source and low-temperature deep seawater or the like as a cold source and generates fresh water from the deep seawater or the like.

従来、逆浸透膜を利用した海水淡水化装置が知られている。このシステムは、海水に対して通常５ＭＰａ以上の圧力をかけ、濃度による浸透圧以上にして塩水より淡水を得る方法である。しかしながら、大量に淡水を得るためには昇圧ポンプなど電力を使用する設備が必要であり、通常、燃料や電力配線網からの電力供給が必要となる。また、フラッシュ蒸発法を使用する場合でも何らかの熱源が必要となる。   Conventionally, a seawater desalination apparatus using a reverse osmosis membrane is known. This system is a method in which fresh water is obtained from salt water by applying a pressure of 5 MPa or more to seawater to increase the osmotic pressure depending on the concentration. However, in order to obtain a large amount of fresh water, equipment using electric power such as a booster pump is required, and power supply from a fuel or a power wiring network is usually required. Further, some heat source is required even when the flash evaporation method is used.

一方、海洋温度差発電と造水とを組み合わせたシステムに関する提案において、ランキンサイクルによる発電とフラッシュ蒸発とを組み合わせた装置等が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。このような方法では、ＣＯ２発生量の低減に効果があり、水不足を解消する装置として大きな注目を集めている。図５は、このような従来の淡水化発電プラントの構成を示す概略構成図である。
図５に示す淡水化発電プラントは、発電設備と淡水化設備とに分けられる。発電設備は、外部から海洋の表層水Ｓ（温水）が表層水ポンプ８６により導入されるボイラー８１と、発電を行うためのタービン８２と、凝縮器８３とを有しており、発電用媒体、具体的には例えばアンモニアがボイラー８１、タービン８２および凝縮器８３を順に循環移動するようになっている。この循環移動は、ポンプ８４により行われる。また、淡水化設備は、海洋の深層海水Ｄ（冷水）を凝縮器８３に送る深層水ポンプ８７と、ボイラー８１の下流側に接続されこのボイラー８１から送られた表層水をフラッシュ蒸発させるフラッシュ蒸発器８８と、凝縮器８３の下流側に接続されるとともにフラッシュ蒸発器８８から水蒸気が送られる淡水凝縮器８９と、淡水凝縮器８９により凝縮された淡水を回収する淡水回収タンク９０とを有している。 On the other hand, in a proposal related to a system that combines ocean thermal power generation and fresh water, an apparatus that combines power generation by Rankine cycle and flash evaporation has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Such a method is effective in reducing the amount of CO 2 generated, and has attracted a great deal of attention as an apparatus for eliminating water shortage. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the configuration of such a conventional desalination power plant.
The desalination power plant shown in FIG. 5 is divided into a power generation facility and a desalination facility. The power generation facility includes a boiler 81 into which marine surface water S (hot water) is introduced from the outside by a surface water pump 86, a turbine 82 for performing power generation, and a condenser 83. Specifically, for example, ammonia circulates through the boiler 81, the turbine 82, and the condenser 83 in order. This circulating movement is performed by the pump 84. In addition, the desalination facility has a deep water pump 87 that sends ocean deep sea water D (cold water) to the condenser 83 and a flash evaporation that is connected to the downstream side of the boiler 81 and flashes the surface water sent from the boiler 81. A fresh water condenser 89 connected to the downstream side of the condenser 83 and to which water vapor is sent from the flash evaporator 88, and a fresh water recovery tank 90 for recovering fresh water condensed by the fresh water condenser 89. ing.

ここで、発電設備において、発電用媒体であるアンモニアはボイラー８１において外部から導入された表層水（温水）との熱交換によって加熱され、この加熱により生成されるアンモニア蒸気がタービン８２に送られる。そして、当該アンモニア蒸気により、タービン８２に接続された発電機８５で発電が行われるようになっている。
また、淡水化設備において、深層水ポンプ８７から凝縮器８３に送られる深層海水（冷水）は熱交換によって、タービンから排出されたアンモニア蒸気を冷却するようになっている。また、淡水凝縮器８９は、フラッシュ蒸発器８８から送られた水蒸気を、発電設備の凝縮器８３から送られた深層海水を用いて熱交換により凝縮するようになっている。さらに、淡水回収タンク９０は、淡水凝縮器８９により凝縮された淡水を回収するようになっている。 Here, in the power generation facility, ammonia as a power generation medium is heated by heat exchange with surface water (hot water) introduced from the outside in the boiler 81, and ammonia vapor generated by this heating is sent to the turbine 82. Then, power is generated by the generator 85 connected to the turbine 82 by the ammonia vapor.
Further, in the desalination facility, deep seawater (cold water) sent from the deep water pump 87 to the condenser 83 cools the ammonia vapor discharged from the turbine by heat exchange. The fresh water condenser 89 condenses the water vapor sent from the flash evaporator 88 by heat exchange using the deep seawater sent from the condenser 83 of the power generation facility. Further, the fresh water collection tank 90 collects the fresh water condensed by the fresh water condenser 89.

而して、海洋の深層水はミネラル豊富でかつ雑菌がほとんど存在しない非常にきれいな水であり、化粧水や健康的価値のある深層水からの造水が望まれていた。また、濃縮水は健康食品等の原料としての活用が望まれていた。   Thus, the deep water of the ocean is very clean water rich in minerals and almost free of germs, and it has been desired to produce fresh water from skin lotion and healthy deep water. Concentrated water has been desired to be used as a raw material for health foods and the like.

しかしながら、通常、海水の淡水化においてこのようなフラッシュ蒸発を適用した場合には、フラッシュ蒸発器８８においてミスト発生などに伴う塩分の移動を無視することができないという問題があった。   However, normally, when such flash evaporation is applied to seawater desalination, there is a problem that the movement of salt due to mist generation cannot be ignored in the flash evaporator 88.

また、例えば特許文献１等には、発電サイクルを造水装置に組み合わる他の構成が提案されている。しかしながら、発電設備のボイラー側、凝縮器側共に下流側に造水装置の熱交換器がある場合には、ランキンサイクルの沸騰側および凝縮側温度は一定のため、熱交換器入口側で大きな差とする必要があること、および凝縮器の使用温度が限られて発電側で大きな温度差を取ることができず、このため発電サイクルの利点である温度変化を沸騰、凝縮プロセスに十分に取り込むことができず、熱効率向上や表層水、深層水の駆動ポンプの低減をそれほど見込むことができないという問題があり、発電サイクルの熱効率向上、発電設備の各機器の動力の低減が望まれるという課題があった。   Further, for example, Patent Document 1 proposes another configuration that combines a power generation cycle with a fresh water generator. However, if there is a desiccant heat exchanger on the downstream side of both the boiler side and the condenser side of the power generation facility, the boiling side and condensing side temperatures of the Rankine cycle are constant, so there is a large difference between the heat exchanger inlet side. And it is not possible to take a large temperature difference on the power generation side due to the limited use temperature of the condenser. Therefore, the temperature change, which is an advantage of the power generation cycle, can be fully incorporated into the boiling and condensation process. However, there is a problem that improvement in thermal efficiency and reduction of surface water and deep water drive pumps cannot be expected so much, and there is a problem that improvement in thermal efficiency of the power generation cycle and reduction in power of each device of the power generation facility are desired. It was.

特開平１０−４７０１５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-47015

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、発電設備における発電サイクルの熱効率を向上させることができるとともに各機器の動力を低減させることができ、さらに十分に精製された淡水を得ることができる淡水化発電プラントを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above points, and can improve the thermal efficiency of the power generation cycle in the power generation facility, reduce the power of each device, and further sufficiently refined fresh water. An object of the present invention is to provide a desalination power plant capable of obtaining

本発明は、外部から第１の海水が導入されるボイラー、発電を行うためのタービン、および凝縮器を有し、発電用媒体が前記ボイラー、タービンおよび凝縮器を順に循環移動するようになっている発電設備と、第１の海水よりも温度が低い第２の海水を前記発電設備の凝縮器に送る海水ポンプ、および前記凝縮器から第２の海水が送られる逆浸透膜装置を有する淡水化設備と、を備え、前記発電設備において、前記発電用媒体はボイラーにおいて外部から導入された第１の海水との熱交換によって加熱され、この加熱された発電用媒体のうち気体が前記タービンに送られて当該気体によりタービンで発電が行われ、前記淡水化設備において、前記海水ポンプから前記凝縮器に送られる第２の海水は熱交換によって前記発電用媒体を冷却し、前記逆浸透膜装置は前記凝縮器から送られる第２の海水から淡水を逆浸透膜により分離するようになっていることを特徴とする淡水化発電プラントである。ここで、第１の海水は海洋の表層水であり、第２の海水は海洋の深層水であることが好ましい。   The present invention has a boiler into which the first seawater is introduced from the outside, a turbine for generating power, and a condenser, and a power generation medium circulates and moves through the boiler, the turbine, and the condenser in order. A desalination having a power generation facility, a seawater pump that sends second seawater having a temperature lower than that of the first seawater to the condenser of the power generation facility, and a reverse osmosis membrane device to which the second seawater is sent from the condenser The power generation medium is heated by heat exchange with the first seawater introduced from the outside in the boiler, and the gas in the heated power generation medium is sent to the turbine. In the desalination facility, the second seawater sent from the seawater pump to the condenser cools the power generation medium by heat exchange, The reverse osmosis unit is desalination power plant, characterized in that is adapted to separate by a reverse osmosis membrane freshwater from a second seawater sent from the condenser. Here, it is preferable that the first seawater is ocean surface water and the second seawater is ocean deep water.

このような淡水化発電プラントによれば、発電設備に流入される海水の出入り口における温度差を大きくすることができるので、この海水の流量を減少させて発電設備の各機器の動力を低減することができる。また、第２の海水として海洋の深層水を用いた場合には、雑菌の少ない清浄な健康飲料や化粧水の原料となる、深層水からの淡水を得ることができるとともに、深層水温度を発電設備で上昇させることができるので、逆浸透膜装置の逆浸透膜を通過する際の拡散係数を大きくすることができ、深層水の透過率が向上するので淡水化発電プラント自体をより小型化することができる。また、逆浸透膜装置自体は極めて省エネルギー性能に優れている。   According to such a desalination power plant, since the temperature difference at the entrance and exit of seawater flowing into the power generation facility can be increased, the power of each device of the power generation facility can be reduced by reducing the flow rate of the seawater. Can do. In addition, when deep sea water is used as the second seawater, fresh water from deep water, which is a raw material for clean health drinks and skin lotions with few germs, can be obtained, and the deep water temperature can be generated. Since it can be raised by the facility, the diffusion coefficient when passing through the reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane device can be increased, and the permeability of deep water is improved, so the desalination power plant itself is further downsized be able to. Moreover, the reverse osmosis membrane device itself is extremely excellent in energy saving performance.

上記の淡水化発電プラントにおいては、前記発電用媒体は、アンモニアと水との混合物であることが好ましい。このことにより、発電設備の熱効率を向上させることと動力の低減を行うことができる。   In the desalination power plant, the power generation medium is preferably a mixture of ammonia and water. As a result, the thermal efficiency of the power generation facility can be improved and the power can be reduced.

上記の淡水化発電プラントにおいては、前記発電設備および前記淡水化設備の運転制御を行う制御設備を更に備え、当該制御設備は、前記淡水化設備を夜間のみにおいて運転させるよう当該淡水化設備の運転制御を行うようになっていることが好ましい。このように、夜間における電力需要が少なくなるときに淡水化設備を選択的に作動するようにしたことにより、電力需要の少ない夜間の電力使用に貢献することができ、このため電力負荷の平準化に寄与することができる。   The desalination power plant further includes a control facility that performs operation control of the power generation facility and the desalination facility, and the control facility operates the desalination facility so that the desalination facility is operated only at night. It is preferable to perform control. In this way, by selectively operating the desalination facility when the power demand at night is reduced, it is possible to contribute to the use of power at night when the power demand is low. Can contribute.

上記の淡水化発電プラントにおいては、前記淡水化設備は、前記発電設備の凝縮器から排出された第２の海水を海洋へ直接戻すための戻り管を更に有し、前記逆浸透膜装置から排出された第２の海水は前記戻り管の途中部分に送られるようになっていることが好ましい。このことにより、濃い塩分水溶液の密度効果により冷却水の循環が促進されて深層水取水動力が低減されるとともに、排水は重力により自然に深海に戻っていく効果を持つので淡水化発電プラントの環境への悪影響をより小さくすることができる。   In the above desalination power plant, the desalination facility further includes a return pipe for directly returning the second seawater discharged from the condenser of the power generation facility to the ocean, and is discharged from the reverse osmosis membrane device. It is preferable that the 2nd seawater made is sent to the middle part of the said return pipe. As a result, the circulation of cooling water is promoted by the density effect of the concentrated salt water solution, and the power of deep water intake is reduced, and the drainage has the effect of returning naturally to the deep sea by gravity, so the environment of a desalination power plant The adverse effect on can be reduced.

本発明は、外部から第１の海水が導入されるボイラー、発電を行うためのタービン、および凝縮器を有し、発電用媒体が前記ボイラー、タービンおよび凝縮器を順に循環移動するようになっている発電設備と、第１の海水よりも温度が低い第２の海水を前記発電設備の凝縮器に送る海水ポンプ、前記発電設備のボイラーの下流側に接続されこのボイラーから送られた第１の海水を蒸発させる蒸発器、前記凝縮器の下流側に接続されるとともに前記蒸発器から蒸気が送られる淡水凝縮器、および前記淡水凝縮器の下流側に設けられた逆浸透膜装置を有する淡水化設備と、を備え、前記発電設備において、前記発電用媒体はボイラーにおいて外部から導入された第１の海水との熱交換によって加熱され、この加熱された発電用媒体のうち気体が前記タービンに送られて当該気体によりタービンで発電が行われ、前記淡水化設備において、前記海水ポンプから前記凝縮器に送られる第２の海水は熱交換によって前記発電用媒体を冷却し、前記淡水凝縮器は、前記蒸発器から送られた蒸気を、前記発電設備の凝縮器から送られた第２の海水を用いて熱交換により凝縮し、前記逆浸透膜装置はこの凝縮された凝縮水から淡水を逆浸透膜により分離するようになっていることを特徴とする淡水化発電プラントである。ここで、第１の海水は海洋の表層水であり、第２の海水は海洋の深層水であることが好ましい。   The present invention has a boiler into which the first seawater is introduced from the outside, a turbine for generating power, and a condenser, and a power generation medium circulates and moves through the boiler, the turbine, and the condenser in order. A power generation facility, a seawater pump for sending second seawater having a temperature lower than that of the first seawater to the condenser of the power generation facility, a first seawater pump connected to a downstream side of the boiler of the power generation facility and sent from the boiler A desalination system comprising an evaporator for evaporating seawater, a fresh water condenser connected to the downstream side of the condenser and fed with steam from the evaporator, and a reverse osmosis membrane device provided on the downstream side of the fresh water condenser The power generation medium is heated by heat exchange with the first seawater introduced from the outside in the boiler, and the gas is generated in the heated power generation medium. In the desalination facility, the second seawater sent from the seawater pump to the condenser cools the power generation medium by heat exchange, and the freshwater condensation is performed. The condenser condenses the vapor sent from the evaporator by heat exchange using the second seawater sent from the condenser of the power generation facility, and the reverse osmosis membrane device converts fresh water from the condensed condensed water. Is a desalination power plant characterized by being separated by a reverse osmosis membrane. Here, it is preferable that the first seawater is ocean surface water and the second seawater is ocean deep water.

このような淡水化発電プラントによれば、逆浸透膜装置によって凝縮水中に含まれる塩分を更に除去することにより、塩分濃度が十分に低い、精製された水を得ることができる。   According to such a desalination power plant, purified water having a sufficiently low salinity concentration can be obtained by further removing the salinity contained in the condensed water by the reverse osmosis membrane device.

上記の淡水化発電プラントにおいては、前記発電設備は、海洋から前記ボイラーに第１の海水を導入するための第１の取水管を有し、この第１の取水管の取水口はメッシュにより覆われていることが好ましい。また、前記淡水化設備は、海洋から前記海水ポンプに第２の海水を導入するための第２の取水管を有し、この第２の取水管の取水口はメッシュにより覆われていることが好ましい。このことにより、海洋生物の発電設備や淡水化設備内への侵入を防止することができる。   In the above desalination power plant, the power generation facility has a first intake pipe for introducing the first seawater from the ocean to the boiler, and the intake port of the first intake pipe is covered with a mesh. It is preferable that The desalination facility has a second intake pipe for introducing the second seawater from the ocean to the seawater pump, and the intake port of the second intake pipe is covered with a mesh. preferable. This can prevent marine organisms from entering the power generation facility or the desalination facility.

上記の淡水化発電プラントにおいては、前記発電設備は、海洋から前記ボイラーに第１の海水を導入するための第１の取水管を有し、この第１の取水管は、前記発電設備のボイラー側の一部分が地中に配設され、取水口近傍において地中から海洋に突出するような構造となっていることが好ましい。また、前記淡水化設備は、海洋から前記海水ポンプに第２の海水を導入するための第２の取水管を有し、この第２の取水管は、前記淡水化設備の海水ポンプ側の一部分が地中に配設され、取水口近傍において地中から海洋に突出するような構造となっていることが好ましい。このことにより、取水システムのコストを低減することができるとともに、構造信頼性を向上させることができる。   In the above desalination power plant, the power generation facility has a first intake pipe for introducing the first seawater from the ocean to the boiler, and the first intake pipe is a boiler of the power generation facility. It is preferable that a part of the side is disposed in the ground and has a structure that protrudes from the ground to the ocean in the vicinity of the water intake. In addition, the desalination facility has a second intake pipe for introducing the second seawater from the ocean to the seawater pump, and the second intake pipe is a part of the desalination facility on the seawater pump side. Is preferably disposed in the ground and has a structure that protrudes from the ground to the ocean in the vicinity of the water intake. As a result, the cost of the water intake system can be reduced and the structural reliability can be improved.

本発明は、外部から第１の海水が導入されこの第１の海水を用いて熱交換によって発電用媒体を加熱するボイラー、前記ボイラーから送られた発電用媒体を液体および気体に分離する気液分離器、前記気液分離器から送られた気体を用いて発電を行うためのタービン、前記気液分離器から送られた液体および前記タービンから送られた気体が合流して送られる凝縮器を有し、前記発電用媒体が前記ボイラー、タービンおよび凝縮器を順に循環移動するようになっている発電設備と、導入される流体の冷却を行うための氷蓄熱装置、第１の海水よりも温度が低い第２の海水を前記氷蓄熱装置および前記発電設備の凝縮器に送る海水ポンプ、前記氷蓄熱装置に接続された淡水回収タンク、および前記氷蓄熱装置に接続された濃縮液回収タンクを有する淡水化設備と、を備え、前記淡水化設備において、前記海水ポンプから前記凝縮器に送られる第２の海水は熱交換によって前記発電用媒体を冷却し、前記氷蓄熱装置は前記海水ポンプから送られた第２の海水から製氷を行って淡水を分離し、この氷蓄熱装置から前記淡水回収タンクに淡水が送られるとともに前記濃縮液回収タンクに第２の海水の濃縮液が送られ、前記氷蓄熱装置は前記発電設備の凝縮器に冷水を送り、この凝縮器に送られる冷水は熱交換によって前記発電用媒体を更に冷却するようになっていることを特徴とする淡水化発電プラントである。ここで、第１の海水は海洋の表層水であり、第２の海水は海洋の深層水であることが好ましい。   The present invention relates to a boiler in which first seawater is introduced from the outside and the power generation medium is heated by heat exchange using the first seawater, and a gas-liquid that separates the power generation medium sent from the boiler into a liquid and a gas. A separator, a turbine for generating power using the gas sent from the gas-liquid separator, a liquid sent from the gas-liquid separator and a condenser to which the gas sent from the turbine joins and is sent A power generation facility in which the power generation medium circulates in order through the boiler, turbine, and condenser, an ice heat storage device for cooling the introduced fluid, and a temperature higher than that of the first seawater. A seawater pump that sends second low seawater to the ice storage device and the condenser of the power generation facility, a fresh water recovery tank connected to the ice storage device, and a concentrate recovery tank connected to the ice storage device Wherein the second seawater sent from the seawater pump to the condenser cools the power generation medium by heat exchange, and the ice heat storage device is fed from the seawater pump. Fresh water is separated from the sent second seawater, fresh water is separated from the ice heat storage device, and fresh water is sent to the fresh water recovery tank, and a concentrate of the second sea water is sent to the concentrate recovery tank, The ice heat storage device is a desalination power plant characterized in that cold water is sent to a condenser of the power generation facility, and the cold water sent to the condenser further cools the power generation medium by heat exchange. . Here, it is preferable that the first seawater is ocean surface water and the second seawater is ocean deep water.

このような淡水化発電プラントによれば、凝縮、沸騰の温度は均一でなく、凝縮が進む程凝縮温度は低くなり、沸騰が進む程沸騰温度は高くなる。従って向流操作によって発電設備のボイラーや凝縮器の出入り口における温度差を大きくすることができる。また、沸騰最終温度を高くでき、発電用媒体の循環サイクルの熱効率を向上させることができる。この二つの効果により発電設備の各機器の動力を低減させることができる。また、第２の海水として海洋の深層水を用いた場合には、雑菌の少ない清浄な健康飲料や化粧水の原料となる、深層水からの淡水を得ることができる。   According to such a desalination power plant, the temperature of condensation and boiling is not uniform, the condensation temperature decreases as the condensation proceeds, and the boiling temperature increases as the boiling proceeds. Therefore, the temperature difference at the entrance and exit of the boiler and condenser of the power generation facility can be increased by the countercurrent operation. In addition, the boiling final temperature can be increased, and the thermal efficiency of the power generation medium circulation cycle can be improved. Due to these two effects, the power of each device of the power generation facility can be reduced. In addition, when marine deep water is used as the second seawater, fresh water can be obtained from the deep water, which is a raw material for clean health drinks and lotions with few germs.

上記の淡水化発電プラントにおいては、前記発電設備および前記淡水化設備の運転制御を行う制御設備を更に備え、当該制御設備は、夜間において前記氷蓄熱装置の運転を行いこの氷蓄熱装置において第２の海水から製氷を行い、昼間において前記氷蓄熱装置から前記発電設備の凝縮器に冷水を送るよう前記淡水化設備の運転制御を行うようになっていることが好ましい。このことにより、淡水化発電プラントを、電力需要の変動に対応可能なものとすることができる。   The desalination power plant described above further includes a control facility for controlling the operation of the power generation facility and the desalination facility, and the control facility operates the ice heat storage device at night to perform a second operation in the ice heat storage device. It is preferable that the desalination equipment is controlled so that ice is made from the seawater and cold water is sent from the ice heat storage device to the condenser of the power generation equipment in the daytime. As a result, the desalination power plant can be adapted to fluctuations in power demand.

上記の淡水化発電プラントにおいては、前記発電設備は、前記気液分離器により分離された液体を貯留するための外部タンクを更に有し、前記制御設備は、前記氷蓄熱装置を動作させないときには前記気液分離器により分離された液体を外部タンクに所定の量だけ貯留して、発電用媒体の低沸点成分濃度を増加させて前記凝縮器の動作圧力に対する前記タービンの動作圧力の比を大きくしてこのタービンにおける発電電力量を増大させ、前記氷蓄熱装置を動作させるときには前記外部タンクに貯留された液体を再び循環系に戻し、タービンと凝縮器の動作圧力を調整して発電電力量を低下させるよう、前記発電設備および前記淡水化設備の運転制御を行うことが好ましい。このことにより、昼間と夜間の間における電力負荷変動に対応した適切な運転状態を実現させることができる。   In the above desalination power plant, the power generation facility further includes an external tank for storing the liquid separated by the gas-liquid separator, and the control facility does not operate the ice heat storage device when the ice storage device is not operated. A predetermined amount of the liquid separated by the gas-liquid separator is stored in an external tank, and the ratio of the operating pressure of the turbine to the operating pressure of the condenser is increased by increasing the low boiling point component concentration of the power generation medium. When the ice heat storage device is operated by increasing the power generation amount in the lever turbine, the liquid stored in the external tank is returned to the circulation system, and the operation pressure of the turbine and the condenser is adjusted to decrease the power generation amount. It is preferable to perform operation control of the power generation facility and the desalination facility. As a result, it is possible to realize an appropriate operation state corresponding to a power load fluctuation between daytime and nighttime.

上記の淡水化発電プラントにおいては、前記発電用混合媒体は、アンモニアと水との混合物であることが好ましい。このことにより、発電設備における熱的性能を高くすることができ、この発電設備の各種ボイラー、凝縮器等の熱交換器の伝熱面積を小さくすることができる。   In the desalination power plant described above, the power generation mixed medium is preferably a mixture of ammonia and water. As a result, the thermal performance of the power generation facility can be increased, and the heat transfer area of the heat exchangers such as various boilers and condensers of the power generation facility can be reduced.

本発明の淡水化発電プラントによれば、発電設備における発電サイクルの熱効率を向上させることができるとともに各機器の動力を低減させることができ、さらに十分に精製された淡水を得ることができる。   According to the desalination power plant of the present invention, the thermal efficiency of the power generation cycle in the power generation facility can be improved, the power of each device can be reduced, and sufficiently purified fresh water can be obtained.

〔第１の実施の形態〕
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明による淡水化発電プラントの第１の実施の形態を示す図である。具体的には、図１は、本実施の形態の淡水化発電プラントの構成を示す概略構成図である。 [First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a desalination power plant according to the present invention. Specifically, FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a desalination power plant according to the present embodiment.

図１に示すように、本実施の形態の淡水化発電プラントは、発電設備１と、淡水化設備２と、これらの発電設備１および淡水化設備２を制御する制御設備３とから構成されている。発電設備１は、外部から海洋の表層水（第１の海水）が導入されるボイラー１１と、発電を行うためのタービン１３と、凝縮器１４とを有している。この発電設備１において、アンモニアと水との混合媒体（発電用媒体）がボイラー１１、タービン１３および凝縮器１４を順に循環移動するようになっている。また、淡水化設備２は、海洋の深層海水（第１の海水よりも温度が低い第２の海水）を凝縮器１４に送る深層水ポンプ（海水ポンプ）１９と、凝縮器１４から深層海水が送られる逆浸透膜装置２２とを有している。   As shown in FIG. 1, the desalination power plant of the present embodiment includes a power generation facility 1, a desalination facility 2, and a control facility 3 that controls the power generation facility 1 and the desalination facility 2. Yes. The power generation facility 1 includes a boiler 11 into which ocean surface water (first seawater) is introduced from the outside, a turbine 13 for generating power, and a condenser 14. In the power generation facility 1, a mixed medium (a power generation medium) of ammonia and water is circulated in order through the boiler 11, the turbine 13, and the condenser 14. In addition, the desalination facility 2 includes a deep water pump (sea water pump) 19 that sends ocean deep sea water (second sea water whose temperature is lower than that of the first sea water) to the condenser 14, and deep sea water from the condenser 14. And a reverse osmosis membrane device 22 to be sent.

ここで、発電設備１において、発電用媒体である混合媒体はボイラー１１において外部から導入された温水との熱交換によって加熱され、この加熱された混合媒体のうち気体がタービン１３に送られてこの気体によりタービン１３で発電が行われるようになっている。
また、淡水化設備２において、深層水ポンプ１９から凝縮器１４に送られる深層海水は熱交換によって混合媒体を冷却し、逆浸透膜装置２２は凝縮器１４から送られる深層海水から淡水を逆浸透膜により分離するようになっている。さらに、淡水化設備２は、凝縮器１４から排出された深層海水を海洋へ直接戻すための戻り管２８を更に有し、逆浸透膜装置２２から排出された深層海水は戻り管２８の途中部分に送られるようになっている。 Here, in the power generation facility 1, the mixed medium, which is a power generation medium, is heated by heat exchange with hot water introduced from the outside in the boiler 11, and gas is sent to the turbine 13 among the heated mixed medium. Power generation is performed in the turbine 13 by gas.
In the desalination facility 2, the deep seawater sent from the deep water pump 19 to the condenser 14 cools the mixed medium by heat exchange, and the reverse osmosis membrane device 22 reversely osmosis fresh water from the deep seawater sent from the condenser 14. The membrane is separated. Further, the desalination facility 2 further includes a return pipe 28 for directly returning the deep seawater discharged from the condenser 14 to the ocean, and the deep seawater discharged from the reverse osmosis membrane device 22 is in the middle of the return pipe 28. To be sent to.

さらに、制御設備３は、淡水化設備２を夜間のみにおいて運転させるよう当該淡水化設備２の運転制御を行うようになっている。   Further, the control facility 3 controls the operation of the desalination facility 2 so that the desalination facility 2 is operated only at night.

以下、このような淡水化発電プラントの各構成要素について詳述する。   Hereinafter, each component of such a desalination power plant is explained in full detail.

図１に示すように、発電設備１は、ボイラー１１と、気液分離器１２と、タービン１３と、凝縮器１４と、熱交換器１６と、凝縮液体の搬送を行うための混合媒体ポンプ１７と、弁３４と、接続配管とを有している。また、淡水化設備２は、搬送ポンプ２１と、逆浸透膜装置２２と、淡水回収タンク２３と、動力回収タービン２５と、接続配管とを有している。海洋のうち表層水Ｓは熱源となり、この表層水Ｓをボイラー１１に送るための表層水ポンプ１８および配管が配設されている。また、海洋のうち深層水Ｄは冷源となり、前述のように深層水Ｄを凝縮器１４に送るための深層水ポンプ１９および配管が配設されている。本実施の形態では、深層水ポンプ１９は淡水化設備２に含まれているものとする。   As shown in FIG. 1, the power generation facility 1 includes a boiler 11, a gas-liquid separator 12, a turbine 13, a condenser 14, a heat exchanger 16, and a mixed medium pump 17 for conveying condensed liquid. And a valve 34 and a connecting pipe. The desalination facility 2 includes a transport pump 21, a reverse osmosis membrane device 22, a fresh water recovery tank 23, a power recovery turbine 25, and a connection pipe. The surface water S in the ocean serves as a heat source, and a surface water pump 18 and piping for sending the surface water S to the boiler 11 are provided. Further, the deep water D in the ocean serves as a cold source, and the deep water pump 19 and the piping for sending the deep water D to the condenser 14 are provided as described above. In the present embodiment, the deep water pump 19 is assumed to be included in the desalination facility 2.

まず、発電設備１について説明する。
この淡水化発電プラントのシステムは、海洋温度差を駆動源とするシステムである。このため、例えば熱帯または亜熱帯地方の比較的温暖な海洋水を熱源とする。海洋の表層水Ｓから表層水ポンプ１８によって２６〜３０℃程度の表層海水を汲み上げ、混合媒体のボイラー１１の熱源とする。ボイラー１１において表層海水により熱を受けた混合媒体は沸騰して二相流となり、気液分離器１２へ流出する。 First, the power generation facility 1 will be described.
This desalination power plant system is a system that uses ocean temperature difference as a drive source. For this reason, for example, relatively warm ocean water in the tropical or subtropical region is used as a heat source. Surface seawater of about 26-30 ° C. is pumped from the surface water S of the ocean by the surface water pump 18 and used as a heat source for the boiler 11 of the mixed medium. The mixed medium that has received heat from the surface seawater in the boiler 11 boils, becomes a two-phase flow, and flows out to the gas-liquid separator 12.

ここで、混合媒体はアンモニアと水との混合物からなるので、非共沸混合物であるアンモニア水が気液分離する場合、混合媒体の低沸点成分であるアンモニア濃度の高い気体とアンモニア濃度の低い液体とに分離する。ボイラー１１で最初に沸騰し始める気体のアンモニア濃度は極めて高く、次第に沸騰が進むにつれ低濃度へと段階的に移行する。このため、ボイラー１１で実際に沸騰が生じる温度は当初は比較的低い温度となるが、混合媒体が伝熱面を進むにつれて次第にこの温度が上昇する。このため、表層海水と混合媒体とを向流操作で熱交換させれば表層海水の温度に近い状態まで最終的な温度レベルを上げることができる。   Here, since the mixed medium is composed of a mixture of ammonia and water, when ammonia water that is a non-azeotropic mixture undergoes gas-liquid separation, a gas having a high ammonia concentration and a liquid having a low ammonia concentration are low boiling components of the mixed medium. And to separate. The ammonia concentration of the gas that begins to boil in the boiler 11 is extremely high, and gradually shifts to a low concentration as the boiling proceeds. For this reason, the temperature at which boiling actually occurs in the boiler 11 is a relatively low temperature at the beginning, but this temperature gradually increases as the mixed medium advances along the heat transfer surface. For this reason, if the surface seawater and the mixed medium are subjected to heat exchange by a countercurrent operation, the final temperature level can be increased to a state close to the temperature of the surface seawater.

しかも、表層海水の出口温度レベルは、熱交換器１６から混合媒体がボイラー１１に入ってくる温度レベルに近い温度まで低減させることが可能であり、これによってボイラー１１に出入りする表層海水の温度差を大きくすることができる。このことにより、同じ熱量をボイラー１１に伝える場合、供給される表層海水の流量を極めて小さくすることができ、表層水ポンプ１８の動力を極めて小さいレベルに抑えることができる。   Moreover, the outlet seawater level of the surface seawater can be reduced to a temperature close to the temperature level at which the mixed medium enters the boiler 11 from the heat exchanger 16, thereby the temperature difference between the surface seawater entering and exiting the boiler 11. Can be increased. Accordingly, when the same amount of heat is transmitted to the boiler 11, the flow rate of the supplied surface seawater can be made extremely small, and the power of the surface water pump 18 can be suppressed to an extremely small level.

気液分離器１２で分離された気体はタービン１３で膨張仕事を行い、発電機２６によって電力を発生させる。一方、気液分離器１２内の液体部分は熱交換器１６において、混合媒体ポンプ１７（後述）によって凝縮器１４から送られた混合媒体と熱交換を行い、その後弁３４を通過し、タービン１３から排出される少し湿分を含む気体と混合する。十分低い温度レベルであるタービン１３からの排出気体は、上記の液体に吸収されて温度が上昇し、凝縮器１４に流入する。凝縮器１４では、６、７℃の深層海水と向流操作により熱交換されて凝縮される。凝縮された液体は混合媒体ポンプ１７で熱交換器１６に送られ、この熱交換器１６で上記の気液分離した液体と熱交換を行い、最終的にボイラー１１に送られる。このようにして発電設備１における混合媒体の循環が行われる。   The gas separated by the gas-liquid separator 12 performs expansion work by the turbine 13 and generates electric power by the generator 26. On the other hand, the liquid portion in the gas-liquid separator 12 exchanges heat with the mixed medium sent from the condenser 14 by the mixed medium pump 17 (described later) in the heat exchanger 16, and then passes through the valve 34 to pass through the turbine 13. Mix with gas containing a little moisture discharged from. Exhaust gas from the turbine 13 at a sufficiently low temperature level is absorbed by the liquid and the temperature rises and flows into the condenser 14. In the condenser 14, heat is exchanged with the deep seawater at 6 ° C. and 7 ° C. by a countercurrent operation to be condensed. The condensed liquid is sent to the heat exchanger 16 by the mixed medium pump 17. The heat exchanger 16 exchanges heat with the liquid that has been subjected to the gas-liquid separation, and is finally sent to the boiler 11. In this way, the mixed medium is circulated in the power generation facility 1.

次に、淡水化設備２について説明する。
深層水ポンプ１９によって発電設備１の凝縮器１４で凝縮が行われて温められた深層水は、６ＭＰａ程度の圧力まで搬送ポンプ２１によって加圧されて逆浸透膜装置２２に送られる。この逆浸透膜装置２２において淡水が逆浸透膜により搾り出され、淡水回収タンク２３に回収される。一方、淡水が搾り出された後の、濃度の高くなった深層水は動力回収タービン２５によって動力が回収される。この動力は搬送ポンプ２１の動力の一部に使用される。そして、動力回収タービン２５から排出された深層水は戻り管２８に戻される。 Next, the desalination facility 2 will be described.
The deep layer water condensed and heated by the deep layer water pump 19 in the condenser 14 of the power generation facility 1 is pressurized by the transport pump 21 to a pressure of about 6 MPa and sent to the reverse osmosis membrane device 22. In this reverse osmosis membrane device 22, fresh water is squeezed out by the reverse osmosis membrane and collected in the fresh water recovery tank 23. On the other hand, power is recovered by the power recovery turbine 25 in the deep water having a high concentration after the fresh water is squeezed out. This power is used as a part of the power of the transport pump 21. Then, the deep water discharged from the power recovery turbine 25 is returned to the return pipe 28.

この戻り管２８に戻された濃縮液は塩分濃度が高く比重が大きいので、戻り管２８にあるうちは密度差による深層水ポンプ１９の動力の回収に役立つ。また、深層水排出口から海中に放出された濃縮液を含み表層水と比較して未だ冷たく比重が大きな水は、海洋の深層に向けて自然に落下していき、表層の海洋に影響を与えないようにすることができる。これらの動力回収および自然落下の効果を生み出すために、数十ｍの深さまで深層水出口管が延びていることが好ましい。   Since the concentrated liquid returned to the return pipe 28 has a high salinity and a high specific gravity, the concentrated liquid is useful for recovering the power of the deep water pump 19 due to the density difference. In addition, water that contains concentrated liquid discharged from the deep water outlet and is still cold and has a higher specific gravity than the surface water will naturally fall toward the deep ocean, affecting the surface ocean. Can not be. In order to produce these power recovery and natural fall effects, it is preferable that the deep water outlet pipe extends to a depth of several tens of meters.

なお、上記のような動力回収を行わない場合は、海水１ｍ３／ｈの淡水化を行うのに６，７ｋＷ程度の電力が必要となるが、動力回収を行うことにより２〜３ｋＷ程度の電力で済むようになる。例えば１０００ｋＷのプラントを形成した場合、そのうち５００〜６００ｋＷ程度の電力を使用することができるが、深夜１０時間程度の電力だけを振り分けることにより一日２０００ｍ３程度の淡水を得ることができるようになる。しかも深層水は非常に清潔であり、前処理を必要としない。これは逆浸透膜装置２２における逆浸透膜のコストにとっても極めて好ましい。また、深層水の温度を発電設備１の凝縮器１４を通過させて幾分高くして使用しているので、逆浸透膜の透過係数を比較的高くすることができ、逆浸透膜装置２２の小型化、コスト低減等に役立つこととなる。 In addition, when power recovery as described above is not performed, about 6 to 7 kW of power is required to desalinate seawater 1 m 3 / h. However, about 2 to 3 kW of power is required by performing power recovery. It will be enough. For example, when a 1000 kW plant is formed, about 500 to 600 kW of power can be used, but only about 10 hours of midnight power can be distributed to obtain about 2000 m 3 of fresh water per day. . Moreover, deep water is very clean and does not require pretreatment. This is extremely preferable for the cost of the reverse osmosis membrane in the reverse osmosis membrane device 22. Further, since the temperature of the deep layer water is passed through the condenser 14 of the power generation facility 1 and is used somewhat higher, the permeation coefficient of the reverse osmosis membrane can be made relatively high. This is useful for downsizing and cost reduction.

上記の態様においては水産利用等を考えない場所で淡水化発電プラントを使用する場合、すなわち、深層水の発電および淡水化以外の他の用途は行わずにそのまま深層水を海洋に戻す方式を適用する場合について説明したが、深層水や濃縮塩水の水産物への利用を行う場合や、地域冷房に使用する場合は、深層水を追加的に利用しても良いのは当然のことである。深層水や濃縮塩水の水産物への利用を行う場合は、深層水排出側の配管は上記のような数十ｍの深さまで延びる必要はなく、水産利用する海域にそのまま放出するような構成とすればよい。   In the above aspect, when using a desalination power plant in a place where the use of fishery products is not considered, that is, a method of returning deep water to the ocean as it is without performing other uses other than power generation and desalination of deep water is applied. Although the case where it does is demonstrated, when using for deep sea water and concentrated saltwater marine products, or when using for district cooling, it is natural that you may use deep water additionally. When using deep sea water or concentrated salt water for marine products, the pipe on the deep water discharge side does not need to extend to a depth of several tens of meters as described above, and should be configured to be discharged directly into the sea area where fishery products are used. That's fine.

表層水ポンプ１８や深層水ポンプ１９の取水管は、陸地から穴を掘ってこの穴の中に設置され、海面下の暴風や波浪、潮位の影響のないレベルで海中に入っている。陸中、海中ではこの取水管を硬質ポリエチレンで構成し、取水管の陸上における部分はライナー被覆鋼管で構成されている。このことにより、１０００ｋＷクラスのプラントで直径が例えば１．５ｍ程度の取水管を比較的低コストで配設することができる。また、表層水ポンプ１８や深層水ポンプ１９の取水管の取水口に粗い網（メッシュ）を設置することにより、海洋生物の取水管への侵入を防ぐことができる。   The intake pipes of the surface water pump 18 and the deep water pump 19 are dug from the land and installed in the hole, and enter the sea at a level that is not affected by storms, waves, and tide levels below the sea level. In the land and in the sea, this intake pipe is made of hard polyethylene, and the land portion of the intake pipe is made of liner-coated steel pipe. As a result, a water intake pipe having a diameter of, for example, about 1.5 m can be disposed at a relatively low cost in a plant of 1000 kW class. Further, by installing a rough mesh (mesh) at the intake port of the intake pipe of the surface water pump 18 or the deep water pump 19, it is possible to prevent marine organisms from entering the intake pipe.

〔第２の実施の形態〕
以下、図面を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。図２は、本発明による淡水化発電プラントの第２の実施の形態を示す図である。具体的には、図２は、本実施の形態の淡水化発電プラントの構成を示す概略構成図である。
図２に示す本実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 [Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of a desalination power plant according to the present invention. Specifically, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the desalination power plant of the present embodiment.
In the present embodiment shown in FIG. 2, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG.

図２に示すように、発電設備１は、外部から海洋の表層水（第１の海水）が導入されるボイラー１１と、発電を行うためのタービン１３と、凝縮器１４とを有しており、アンモニアと水との混合媒体（発電用媒体）がボイラー１１、タービン１３および凝縮器１４を順に循環移動するようになっている。また、淡水化設備２は、海洋の深層海水（第１の海水よりも温度が低い第２の海水）を凝縮器１４に送る深層水ポンプ（海水ポンプ）１９と、ボイラー１１の下流側に接続されこのボイラー１１から送られた表層水を蒸発させるフラッシュ蒸発器３１と、凝縮器１４の下流側に接続されるとともにフラッシュ蒸発器３１から水蒸気が送られる淡水凝縮器３２と、淡水凝縮器３２の下流側に設けられた逆浸透膜装置２２とを有している。   As shown in FIG. 2, the power generation facility 1 includes a boiler 11 into which marine surface water (first seawater) is introduced from the outside, a turbine 13 for performing power generation, and a condenser 14. A mixed medium of ammonia and water (power generation medium) is circulated through the boiler 11, the turbine 13 and the condenser 14 in order. Further, the desalination facility 2 is connected to a deep water pump (sea water pump) 19 for sending deep sea water (second sea water whose temperature is lower than that of the first sea water) to the condenser 14 and the downstream side of the boiler 11. The flash evaporator 31 that evaporates the surface water sent from the boiler 11, the fresh water condenser 32 that is connected to the downstream side of the condenser 14 and that is supplied with water vapor from the flash evaporator 31, and the fresh water condenser 32 And a reverse osmosis membrane device 22 provided on the downstream side.

ここで、発電設備１において、発電用媒体である混合媒体はボイラー１１において外部から導入された温水との熱交換によって加熱され、この加熱された混合媒体のうち気体がタービン１３に送られてこの気体によりタービン１３で発電が行われるようになっている。
また、淡水化設備２において、深層水ポンプ１９から凝縮器１４に送られる深層海水は熱交換によって混合媒体を冷却するようになっている。また、淡水凝縮器３２は、フラッシュ蒸発器３１から送られた水蒸気を、発電設備１の凝縮器１４から送られた深層海水を用いて熱交換により凝縮するようになっている。さらに、逆浸透膜装置２２は、この凝縮された凝縮水から淡水を逆浸透膜により分離するようになっている。また、淡水化設備２は、淡水凝縮器３２から排出された深層海水を海洋へ直接戻すための戻り管２８を更に有し、逆浸透膜装置２２から排出された深層海水は戻り管２８の途中部分に送られるようになっている。 Here, in the power generation facility 1, the mixed medium, which is a power generation medium, is heated by heat exchange with hot water introduced from the outside in the boiler 11, and gas is sent to the turbine 13 among the heated mixed medium. Power generation is performed in the turbine 13 by gas.
In the desalination facility 2, deep seawater sent from the deep water pump 19 to the condenser 14 cools the mixed medium by heat exchange. The fresh water condenser 32 condenses the water vapor sent from the flash evaporator 31 by heat exchange using the deep seawater sent from the condenser 14 of the power generation facility 1. Further, the reverse osmosis membrane device 22 separates fresh water from the condensed condensed water by a reverse osmosis membrane. The desalination facility 2 further includes a return pipe 28 for returning the deep seawater discharged from the freshwater condenser 32 directly to the ocean, and the deep seawater discharged from the reverse osmosis membrane device 22 is in the middle of the return pipe 28. To be sent to the part.

以下、このような淡水化発電プラントの各構成要素について詳述する。
本実施の形態の淡水化発電プラントについて、第１の実施の形態に係る淡水化発電プラントと異なる点は、発電設備１において発電に使用した後の海洋の表層水から水蒸気を生成するフラッシュ蒸発器３１が設置されており、このフラッシュ蒸発器３１で発生した水蒸気は、発電設備１の凝縮器１４を通過した深層水により淡水凝縮器３２において凝縮されて淡水となることである。表層水に一部含まれる溶存空気や塩分を含むミストは、フラッシュ蒸発器３１で発生した水蒸気とともに淡水凝縮器３２に送られて、このミストは水蒸気とともに淡水凝縮器３２の底部のタンクに塩分を含む淡水となって溜められる。 Hereinafter, each component of such a desalination power plant is explained in full detail.
The desalination power plant of the present embodiment is different from the desalination power plant according to the first embodiment in that the flash evaporator generates steam from the surface water of the ocean after being used for power generation in the power generation facility 1. The water vapor generated by the flash evaporator 31 is condensed in the fresh water condenser 32 by the deep water that has passed through the condenser 14 of the power generation facility 1 to become fresh water. Mist containing dissolved air and salt contained in part of the surface water is sent to the fresh water condenser 32 together with water vapor generated in the flash evaporator 31, and this mist is salted into the tank at the bottom of the fresh water condenser 32 together with water vapor. It is stored as fresh water containing.

一方、溶存空気と一部の水蒸気は飽和水蒸気圧を維持し、非凝縮性の空気が溜まらないように真空ポンプ３３によって除去される。この真空ポンプ３３は動力を低減するために多段とし、途中に熱交換器を設け、進入する水蒸気を凝縮除去しながら真空ポンプ３３を運転するようになっている。淡水凝縮器３２の底部タンクに溜まった、塩分を少し含む水から、逆浸透膜装置２２を用いることによって精製された淡水を得ることができる。多少のミストを含む水蒸気は、元々は清潔な水であるので前処理を必要としない。また、塩分濃度はきわめて低いので、逆浸透膜における逆浸透圧を１ＭＰａ以下の極めて低い圧力とすることができ、逆浸透膜装置２２における動力費を低減させることができる。淡水精製後の塩分濃度が増大した濃縮液は戻り管２８に戻される。   On the other hand, the dissolved air and a part of the water vapor are removed by the vacuum pump 33 so that the saturated water vapor pressure is maintained and non-condensable air does not accumulate. The vacuum pump 33 is multi-staged in order to reduce power, and a heat exchanger is provided in the middle, and the vacuum pump 33 is operated while condensing and removing the water vapor entering. By using the reverse osmosis membrane device 22, purified fresh water can be obtained from water that contains a little salt in the bottom tank of the fresh water condenser 32. Water vapor containing some mist does not require pretreatment since it is originally clean water. Further, since the salinity concentration is extremely low, the reverse osmosis pressure in the reverse osmosis membrane can be set to an extremely low pressure of 1 MPa or less, and the power cost in the reverse osmosis membrane device 22 can be reduced. The concentrated liquid whose salt concentration has increased after the fresh water purification is returned to the return pipe 28.

〔第３の実施の形態〕
以下、図面を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。図３は、本発明による淡水化発電プラントの第３の実施の形態を示す図である。具体的には、図３は、本実施の形態の淡水化発電プラントの構成を示す概略構成図である。
図３に示す本実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 [Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of a desalination power plant according to the present invention. Specifically, FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the desalination power plant of the present embodiment.
In the present embodiment shown in FIG. 3, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG.

図３に示すように、本実施の形態の淡水化発電プラントは、発電設備１と、淡水化設備２と、これらの発電設備１および淡水化設備２を制御する制御設備３とから構成されている。発電設備１は、外部から海洋の表層水（第１の海水）が導入されこの表層水を用いて熱交換によってアンモニアと水との混合媒体（発電用媒体）を加熱するボイラー１１と、ボイラー１１から送られた混合媒体を液体および気体に分離する気液分離器１２と、気液分離器１２から送られた気体を用いて発電を行うためのタービン１３と、気液分離器１２から送られた液体およびタービン１３から送られた気体が合流して送られる第１凝縮器１５ａおよび第２凝縮器１５ｂと、を有している。この発電設備１において、アンモニアと水との混合媒体がボイラー１１、タービン１３、第１凝縮器１５ａ、第２凝縮器１５ｂを順に循環移動するようになっている。   As shown in FIG. 3, the desalination power plant according to the present embodiment includes a power generation facility 1, a desalination facility 2, and a control facility 3 that controls the power generation facility 1 and the desalination facility 2. Yes. The power generation facility 1 includes a boiler 11 that introduces ocean surface water (first seawater) from the outside and heats a mixed medium (a power generation medium) of ammonia and water by heat exchange using the surface water, and the boiler 11. The gas-liquid separator 12 for separating the mixed medium sent from the liquid into the gas and the gas, the turbine 13 for generating power using the gas sent from the gas-liquid separator 12, and the gas-liquid separator 12 The first condenser 15a and the second condenser 15b to which the liquid sent from the turbine 13 and the gas sent from the turbine 13 are sent together. In the power generation facility 1, a mixed medium of ammonia and water circulates in order through the boiler 11, the turbine 13, the first condenser 15a, and the second condenser 15b.

また、淡水化設備２は、導入される流体の冷却を行うための一対の氷蓄熱装置４１，４２と、海洋の深層海水（第１の海水よりも温度が低い第２の海水）を各氷蓄熱装置４１，４２および第１凝縮器１５ａに送る深層水ポンプ（海水ポンプ）１９と、各氷蓄熱装置４１，４２に接続された淡水回収タンク４５と、各氷蓄熱装置４１，４２に接続された濃縮液回収タンク４４とを有している。   In addition, the desalination facility 2 uses a pair of ice heat storage devices 41 and 42 for cooling the fluid to be introduced, and deep seawater (second seawater whose temperature is lower than that of the first seawater). A deep water pump (seawater pump) 19 to be sent to the heat storage devices 41, 42 and the first condenser 15a, a fresh water recovery tank 45 connected to each ice heat storage device 41, 42, and each ice heat storage device 41, 42. And a concentrated liquid recovery tank 44.

ここで、発電設備１において、上記の混合媒体はボイラー１１において外部から表層水ポンプ１８により導入された表層海水との熱交換によって加熱され、この加熱された混合媒体のうち気体がタービン１３に送られてこの気体によりタービン１３で発電が行われるようになっている。
また、淡水化設備２において、深層水ポンプ１９から第１凝縮器１５ａに送られる深層海水は熱交換によって混合媒体を冷却し、一方、氷蓄熱装置４１，４２は深層水ポンプ１９から送られた深層海水から製氷を行って淡水を生成するようになっている。また、氷蓄熱装置４１，４２から淡水回収タンク４５に淡水が送られるとともに濃縮液回収タンク４４に深層海水の濃縮液が送られるようになっている。さらに、氷蓄熱装置４１，４２は発電設備１の第２凝縮器１５ｂに冷水を送り、この第２凝縮器１５ｂに送られる冷水は熱交換によって混合媒体を更に冷却するようになっている。
氷蓄熱装置４１，４２にはそれぞれ圧縮機（具体的には例えば冷凍機）が設けられており、この冷凍機により深層海水から製氷を行うようになっている。この冷凍機は、発電設備により生成される電力を利用することにより駆動されるようになっている。 Here, in the power generation facility 1, the above mixed medium is heated by heat exchange with the surface seawater introduced from the outside by the surface water pump 18 in the boiler 11, and the gas in the heated mixed medium is sent to the turbine 13. The gas is generated by the turbine 13 by this gas.
In the desalination facility 2, the deep seawater sent from the deep water pump 19 to the first condenser 15 a cools the mixed medium by heat exchange, while the ice heat storage devices 41 and 42 are sent from the deep water pump 19. Fresh water is produced by making ice from deep seawater. Further, fresh water is sent from the ice heat storage devices 41, 42 to the fresh water recovery tank 45, and a deep seawater concentrate is sent to the concentrate recovery tank 44. Furthermore, the ice heat storage devices 41 and 42 send cold water to the second condenser 15b of the power generation facility 1, and the cold water sent to the second condenser 15b further cools the mixed medium by heat exchange.
Each of the ice heat storage devices 41 and 42 is provided with a compressor (specifically, for example, a refrigerator), and ice is made from deep seawater by the refrigerator. This refrigerator is driven by using electric power generated by power generation equipment.

以下、このような淡水化発電プラントの各構成要素について詳述する。   Hereinafter, each component of such a desalination power plant is explained in full detail.

図１に示すように、発電設備１は、ボイラー１１と、気液分離器１２と、タービン１３と、第１凝縮器１５ａと、第２凝縮器１５ｂと、熱交換器１６と、凝縮液体の搬送を行うための混合媒体ポンプ１７と、弁３４と、接続配管とを有している。また、淡水化設備２は、氷蓄熱装置４１，４２と、淡水回収タンク４５と、濃縮液回収タンク４４と、氷蓄熱ポンプ４３と、弁５２〜６２と、接続配管とを有している。海洋のうち表層水Ｓは熱源となり、この表層水Ｓをボイラー１１に送るための表層水ポンプ１８および配管が配設されている。また、海洋のうち深層水Ｄは冷源となり、前述のように深層水Ｄを氷蓄熱装置４１，４２および第１凝縮器１５ａに送るための深層水ポンプ１９および配管が配設されている。本実施の形態では、深層水ポンプ１９は淡水化設備２に含まれているものとする。   As shown in FIG. 1, the power generation facility 1 includes a boiler 11, a gas-liquid separator 12, a turbine 13, a first condenser 15a, a second condenser 15b, a heat exchanger 16, and a condensed liquid. It has a mixed medium pump 17 for carrying, a valve 34, and connection piping. In addition, the desalination facility 2 includes ice heat storage devices 41 and 42, a fresh water recovery tank 45, a concentrate recovery tank 44, an ice heat storage pump 43, valves 52 to 62, and connection piping. The surface water S in the ocean serves as a heat source, and a surface water pump 18 and piping for sending the surface water S to the boiler 11 are provided. Further, the deep water D in the ocean serves as a cold source, and the deep water pump 19 and piping for sending the deep water D to the ice heat storage devices 41 and 42 and the first condenser 15a are provided as described above. In the present embodiment, the deep water pump 19 is assumed to be included in the desalination facility 2.

本実施の形態の淡水化発電プラントにおいて、発電設備１の構成は、凝縮器が第１凝縮器１５ａと第２凝縮器１５ｂとに分けられている点以外は、図１に示すような第１の実施の形態における淡水化発電プラントの発電設備と同様の構成となっている。   In the desalination power plant of the present embodiment, the configuration of the power generation facility 1 is the first as shown in FIG. 1 except that the condenser is divided into a first condenser 15a and a second condenser 15b. It has the same configuration as the power generation equipment of the desalination power plant in the embodiment.

淡水化設備２について以下に説明する。
氷蓄熱装置は、２台またはそれ以上設けられており、それぞれ回分操作され順次交代して運転されるようになっている。ここでは、主に氷蓄熱装置４１を用いて氷蓄熱操作を説明する。
氷蓄熱装置４１は、淡水回収タンク４５よりも高い位置に設置されており、氷蓄熱操作の前に弁５３，５８を開け、弁５８により氷蓄熱装置４１内の保有水を淡水回収タンク４５に全量回収する。次に弁５８を閉めるとともに弁５２を開け、深層海水を氷蓄熱装置４１内に導き、氷蓄熱装置４１内の冷凍機を作動させて製氷動作を行う。このときに他の弁５２，５７，５９は閉じた状態、すなわちいわゆる隔離された状態で動作を行う。冷熱機の排熱は、第１凝縮器１５ａを通過した後の深層水を用いて当該冷熱機のＣＯＰを高く維持する。 The desalination facility 2 will be described below.
Two or more ice heat storage devices are provided, which are operated batchwise and are operated in turn. Here, the ice heat storage operation will be described mainly using the ice heat storage device 41.
The ice heat storage device 41 is installed at a position higher than the fresh water recovery tank 45, and the valves 53 and 58 are opened before the ice heat storage operation, and the water retained in the ice heat storage device 41 is transferred to the fresh water recovery tank 45 by the valve 58. Collect the entire amount. Next, the valve 58 is closed and the valve 52 is opened, the deep seawater is guided into the ice heat storage device 41, and the refrigerator in the ice heat storage device 41 is operated to perform an ice making operation. At this time, the other valves 52, 57, 59 operate in a closed state, that is, in a so-called isolated state. The exhaust heat of the chiller uses the deep water after passing through the first condenser 15a to maintain the COP of the chiller high.

一方、このときに、もう一方の氷蓄熱装置４２は解氷動作を行っており、冷熱を第２凝縮器１５ｂに送っている。つまり、弁５６，６１，５４は開の状態で、他の弁５５，６０，６２は閉の状態となっている。この状態で、氷蓄熱ポンプ４３によって淡水回収タンク４５、氷蓄熱装置４２、第２凝縮器１５ｂとの間で淡水を循環させ、氷蓄熱装置４２で０℃近くまで冷却された淡水により、第２凝縮器１５ｂを冷却している。氷蓄熱装置４１に十分氷が溜まれば、氷蓄熱運転は停止され、弁５７，５３を開けて、製氷が進んで塩分濃度の高くなった液体を濃縮液回収タンク４４に回収し、この濃縮液を健康食品、養殖などの原料として用いる。   On the other hand, at this time, the other ice heat storage device 42 is performing an ice-breaking operation and sending cold heat to the second condenser 15b. That is, the valves 56, 61, and 54 are open, and the other valves 55, 60, and 62 are closed. In this state, fresh water is circulated between the fresh water recovery tank 45, the ice heat storage device 42, and the second condenser 15b by the ice heat storage pump 43, and the second water is cooled to near 0 ° C. by the ice heat storage device 42. The condenser 15b is cooled. When ice is sufficiently accumulated in the ice heat storage device 41, the ice heat storage operation is stopped, the valves 57 and 53 are opened, and the liquid having a high salinity concentration due to the progress of ice making is recovered in the concentrated liquid recovery tank 44. The liquid is used as a raw material for health food and aquaculture.

次に、弁５７を閉め、淡水回収タンク４５と弁５８との間にあるポンプ４６を作動させ、氷蓄熱装置４１に淡水を満水位置まで充填して弁５８を閉じる。充填後、弁５３を閉止させて氷蓄熱装置４１の解氷操作を開始する。すなわち、弁５８，５９を開け、淡水回収タンク４５、氷蓄熱装置４１，４２（並列）、第２凝縮器１５ｂの間で冷水を循環させ冷熱を第２凝縮器１５ｂに伝える。しばらく並列運転を行った後、氷蓄熱装置４２を切り離してこの氷蓄熱装置４２は製氷運転に移行する。すなわち、弁５６，６０を閉じ、弁５５，６１を開けて氷蓄熱装置４２の淡水を淡水回収タンク４５に回収する。その後弁６１を閉じ、弁６０を開けて深層海水を氷蓄熱装置４２に導き、満水となったら弁５５を閉じ、氷蓄熱装置４２の冷凍機を運転して製氷を行う。この冷凍機の排熱は、第１凝縮器１５ａを通過した後の深層水を用いることにより当該冷熱機のＣＯＰを高く維持する。このときにもう一方の氷蓄熱装置４１が解氷運転を行っているのは上記の通りである。   Next, the valve 57 is closed, the pump 46 between the fresh water recovery tank 45 and the valve 58 is operated, the ice heat storage device 41 is filled with fresh water to the full water position, and the valve 58 is closed. After filling, the valve 53 is closed, and the ice-removing operation of the ice heat storage device 41 is started. That is, the valves 58 and 59 are opened, the cold water is circulated between the fresh water recovery tank 45, the ice heat storage devices 41 and 42 (parallel), and the second condenser 15b, and the cold heat is transmitted to the second condenser 15b. After performing parallel operation for a while, the ice heat storage device 42 is disconnected, and the ice heat storage device 42 shifts to the ice making operation. That is, the valves 56 and 60 are closed, the valves 55 and 61 are opened, and the fresh water of the ice heat storage device 42 is recovered in the fresh water recovery tank 45. Thereafter, the valve 61 is closed and the valve 60 is opened to guide the deep seawater to the ice heat storage device 42. When the water is full, the valve 55 is closed and the refrigerator of the ice heat storage device 42 is operated to make ice. The exhaust heat of the refrigerator keeps the COP of the chiller high by using the deep water after passing through the first condenser 15a. At this time, the other ice heat storage device 41 is performing the ice melting operation as described above.

上述のように、製氷、解氷を切り換えて氷蓄熱装置４１，４２を運転する。このような運転によって、雑菌を含まない健康飲料や化粧水の原料となる、経済価値の高い深層水からの淡水を淡水回収タンク４５に回収することができる。また、発電用媒体として混合媒体を使用しているので、ボイラー１１の作動流体温度を高くすることができ、第１凝縮器１５ａの作業流体温度を低くすることができる。さらに、第２凝縮器１５ｂの冷却温度が約０℃と低いので、プラントの熱効率を大きく向上させることができる。また、表層水、深層水の各々のボイラー１１、第１凝縮器１５ａでの出入り口温度差を大きくすることができるので、各々の流量を低いレベルに維持することができ、表層水ポンプ１８および深層水ポンプ１９の動力を小さくすることができる。   As described above, the ice heat storage devices 41 and 42 are operated by switching between ice making and ice melting. By such an operation, fresh water from deep water having high economic value, which is a raw material for health drinks and lotions containing no germs, can be recovered in the fresh water recovery tank 45. Moreover, since the mixed medium is used as the power generation medium, the working fluid temperature of the boiler 11 can be increased, and the working fluid temperature of the first condenser 15a can be decreased. Furthermore, since the cooling temperature of the second condenser 15b is as low as about 0 ° C., the thermal efficiency of the plant can be greatly improved. In addition, since the inlet / outlet temperature difference between the boiler 11 and the first condenser 15a of each of the surface water and the deep water can be increased, the respective flow rates can be maintained at a low level, and the surface water pump 18 and the deep water can be maintained. The power of the water pump 19 can be reduced.

なお、経済的価値のある深層水からの淡水を多量に発生させる場合には、氷蓄熱装置の数を増やし、順次運転を切り換えるようにして深層水充填と製氷とを次々に行うようにすることが好ましい。このことにより、充填流量を平準化させることができ、充填操作による第１凝縮器１５ａにおける深層水流量の変動を防ぐことができる。   In addition, when generating a large amount of fresh water from deep water with economic value, increase the number of ice heat storage devices and sequentially switch the operation so that deep water filling and ice making are performed one after another. Is preferred. As a result, the filling flow rate can be leveled, and fluctuations in the deep water flow rate in the first condenser 15a due to the filling operation can be prevented.

また、深層水による淡水をそれほど必要としない場合、第２凝縮器１５ｂの意味合いは混合媒体の凝縮性能が若干低下するのを補完するものとなる。すなわち、凝縮しきれない気体部分を残さずに完全に凝縮させる補完的機器の意味合いや、凝縮器における熱交換部分の伝熱面積を小さくすることができるといった効果が強くなる。このことも、プラントの安定運転や経済性にとって重要なことである。更に、本プラントでは、副産物として、健康食品や養殖用の原料となる経済的付加価値の高い深層水製濃縮栄養塩水が得られる。   Moreover, when the fresh water by deep layer water is not so required, the meaning of the 2nd condenser 15b complements that the condensation performance of a mixed medium falls a little. In other words, the meaning of complementary equipment that completely condenses without leaving a gas portion that cannot be fully condensed, and the effect that the heat transfer area of the heat exchange portion in the condenser can be reduced are strengthened. This is also important for stable plant operation and economy. Further, in this plant, concentrated deep-sea water nutrient water with high economic added value, which is used as a by-product for health foods and raw materials for aquaculture, is obtained.

〔第４の実施の形態〕
以下、図面を参照して本発明の第４の実施の形態について説明する。図４は、本発明による淡水化発電プラントの第４の実施の形態を示す図である。具体的には、図４は、本実施の形態の淡水化発電プラントの構成を示す概略構成図である。 [Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment of a desalination power plant according to the present invention. Specifically, FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the desalination power plant of the present embodiment.

図４に示す淡水化発電プラントは、発電設備１の気液分離器１２の下流側に外部タンク２７を追加的に設置し、氷蓄熱運転を深夜の安価な電力を用いて行い、昼間に解氷を行う点が異なるのみであり、他は実質的に図３に示す第３の実施の形態と同様の構成を有している。
図４に示す本実施の形態において、図３に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The desalination power plant shown in FIG. 4 additionally installs an external tank 27 on the downstream side of the gas-liquid separator 12 of the power generation facility 1 to perform ice heat storage operation using inexpensive electric power at midnight and solve it in the daytime. The only difference is that the ice is formed, and the rest is substantially the same as that of the third embodiment shown in FIG.
In the present embodiment shown in FIG. 4, the same parts as those of the third embodiment shown in FIG.

上述のように、本実施の形態の淡水化発電プラントは、氷蓄熱運転を深夜の安価な電力を用いて行い、昼間に解氷を行うようになっている。すなわち、この淡水化発電プラントの制御設備３は、夜間において氷蓄熱装置４１，４２の運転を行いこれらの氷蓄熱装置４１，４２において深層海水から製氷を行い、昼間において氷蓄熱装置４１，４２から第２凝縮器１５ｂに冷水を送るよう淡水化設備２の運転制御を行うようになっている。このような淡水化発電プラントにおいては、発電設備１の循環系のアンモニア水におけるアンモニアの濃度を調整して運転を行う。このために、図４に示すように、発電設備１は、気液分離器１２により分離された液体を貯留するための外部タンク２７を有している。   As described above, the desalination power plant according to the present embodiment performs ice heat storage operation using inexpensive electric power at midnight, and performs ice melting in the daytime. That is, the control facility 3 of the desalination power plant operates the ice heat storage devices 41 and 42 at night, makes ice from deep seawater in these ice heat storage devices 41 and 42, and from the ice heat storage devices 41 and 42 in the daytime. Operation control of the desalination facility 2 is performed so that cold water is sent to the second condenser 15b. Such a desalination power plant is operated by adjusting the concentration of ammonia in the ammonia water in the circulation system of the power generation facility 1. For this purpose, as shown in FIG. 4, the power generation facility 1 has an external tank 27 for storing the liquid separated by the gas-liquid separator 12.

具体的に説明すると、昼間の解氷運転時において発電設備１は第３の実施の形態で説明した通りの運転を行う。ただし、気液分離器１２から排出された液体を、ガス圧操作によって例えば液面計が設置された外部タンク２７に一部回収する。このことにより、発電設備１におけるアンモニア濃度を高める。また、タービンの蒸気圧力は高くしてタービン１３の下段にある凝縮器の操作圧力を低くする。これによってタービン入口出口圧力比が大きくなり、タービン出力は向上する。このために、発電設備１において混合媒体ポンプ１７ａから混合媒体ポンプ１７への切り換えを行う。すなわち、昼間の解氷運転時において、弁６３，６４を開け、弁６５，６６を閉じて第２凝縮器１５ｂを使用した運転操作を行い、タービンの出力を増大させる。   More specifically, the power generation facility 1 operates as described in the third embodiment during daytime ice-melting operation. However, a part of the liquid discharged from the gas-liquid separator 12 is collected in an external tank 27 in which, for example, a level gauge is installed by a gas pressure operation. This increases the ammonia concentration in the power generation facility 1. Further, the steam pressure of the turbine is increased, and the operation pressure of the condenser in the lower stage of the turbine 13 is decreased. This increases the turbine inlet / outlet pressure ratio and improves the turbine output. For this purpose, the power generation facility 1 switches from the mixed medium pump 17 a to the mixed medium pump 17. That is, during the daytime ice-breaking operation, the valves 63 and 64 are opened, the valves 65 and 66 are closed, and the operation using the second condenser 15b is performed to increase the output of the turbine.

一方、深夜において、外部タンク２７のガス圧力を上げて、弁６７を開けて液体を発電設備１の循環系内に充填させてアンモニア濃度を幾分低下させる。これに伴ないタービン蒸気圧力は低くなり、凝縮器圧力は幾分高くなる。これによってタービン入口出口圧力比は前記の昼の場合より小さくなり、発電出力は低下する。また、弁６３，６４を閉じ、弁６５，６６を開けて第２凝縮器１５ｂをバイパスする。このことにより、第１凝縮器１５ａにおいて深層水による冷却で十分液体に戻るような濃度条件、圧力条件となる。このように、昼間において電力需要の大きなときには発電量を大きくして運転を行い、一方夜間において電力需要の小さなときには発電量を低下させて運転を行う。また、淡水化設備２は、昼間は解氷運転を行い、深夜には製氷運転を行う。   On the other hand, at midnight, the gas pressure in the external tank 27 is increased, the valve 67 is opened, and the liquid is filled in the circulation system of the power generation facility 1 to slightly reduce the ammonia concentration. As a result, the turbine steam pressure decreases and the condenser pressure increases somewhat. As a result, the turbine inlet / outlet pressure ratio becomes smaller than that in the daytime, and the power generation output decreases. Further, the valves 63 and 64 are closed and the valves 65 and 66 are opened to bypass the second condenser 15b. As a result, in the first condenser 15a, the concentration condition and the pressure condition are set such that the liquid is sufficiently returned to the liquid by cooling with deep water. As described above, when the power demand is large during the daytime, the operation is performed with the power generation amount increased. On the other hand, when the power demand is small at the nighttime, the operation is performed with the power generation amount decreased. In addition, the desalination facility 2 performs an ice-breaking operation during the day and an ice-making operation at midnight.

このことにより、深夜には電力を多量に使い、一方昼間には電力をあまり使用せずに出力を大きくすることができ、日間電力需要の変動に応じた運転を行うことができる。このため、電力負荷の平準化に寄与することができる。   As a result, a large amount of electric power can be used at midnight, while the output can be increased without using much electric power in the daytime, and operation according to fluctuations in daily power demand can be performed. For this reason, it can contribute to leveling of an electric power load.

このような低沸点濃度変化運転において、本実施の形態のプラントを温泉水と表層水との間で使用したり、下水などを熱源に使用したりするときには、冷熱源、温熱源が季節変動する。このようなときに、本実施の形態のプラントでは、季節によって低沸点成分濃度を変化させ、運転圧力を変化させて最適な状態で運転することができる。   In such low boiling point concentration change operation, when the plant of the present embodiment is used between hot spring water and surface water, or sewage is used as a heat source, the cold source and the hot source change seasonally. . In such a case, the plant according to the present embodiment can be operated in an optimum state by changing the low boiling point component concentration according to the season and changing the operation pressure.

本発明の第１の実施の形態の淡水化発電プラントの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the desalination power plant of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態の淡水化発電プラントの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the desalination power plant of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態の淡水化発電プラントの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the desalination power plant of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態の淡水化発電プラントの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the desalination power plant of the 4th Embodiment of this invention. 従来の淡水化発電プラントの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the conventional desalination power plant.

符号の説明Explanation of symbols

１ 発電設備
２ 淡水化設備
３ 制御設備
１１ ボイラー
１２ 気液分離器
１３ タービン
１４ 凝縮器
１５ａ 第１凝縮器
１５ｂ 第２凝縮器
１６ 熱交換器
１７ 混合媒体ポンプ
１７ａ 追加の混合媒体ポンプ
１８ 表層水ポンプ
１９ 深層水ポンプ
２１ 搬送ポンプ
２２ 逆浸透膜装置
２３ 淡水回収タンク
２５ 動力回収タービン
２６ 発電機
２７ 外部タンク
２８ 戻り管
３１ フラッシュ蒸発器
３２ 淡水凝縮器
３３ 真空ポンプ
３４ 弁
４１，４２ 氷蓄熱装置
４３ 氷蓄熱ポンプ
４４ 濃縮液回収タンク
４５ 淡水回収タンク
４６ ポンプ
５２〜６７ 弁
８１ ボイラー
８２ タービン
８３ 凝縮器
８４ ポンプ
８５ 発電機
８６ 表層水ポンプ
８７ 深層水ポンプ
８８ フラッシュ蒸発器
８９ 淡水凝縮器
９０ 淡水回収タンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation equipment 2 Desalination equipment 3 Control equipment 11 Boiler 12 Gas-liquid separator 13 Turbine 14 Condenser 15a 1st condenser 15b 2nd condenser 16 Heat exchanger 17 Mixed medium pump 17a Additional mixed medium pump 18 Surface water pump 19 Deep water pump 21 Transport pump 22 Reverse osmosis membrane device 23 Fresh water recovery tank 25 Power recovery turbine 26 Generator 27 External tank 28 Return pipe 31 Flash evaporator 32 Fresh water condenser 33 Vacuum pump 34 Valves 41 and 42 Ice heat storage device 43 Ice Heat storage pump 44 Condensate recovery tank 45 Fresh water recovery tank 46 Pump 52 to 67 Valve 81 Boiler 82 Turbine 83 Condenser 84 Pump 85 Generator 86 Surface water pump 87 Deep water pump 88 Flash evaporator 89 Fresh water condenser 90 Fresh water recovery tank

Claims (17)

外部から第１の海水が導入されるボイラー、発電を行うためのタービン、および凝縮器を有し、発電用媒体が前記ボイラー、タービンおよび凝縮器を順に循環移動するようになっている発電設備と、
第１の海水よりも温度が低い第２の海水を前記発電設備の凝縮器に送る海水ポンプ、および前記凝縮器から第２の海水が送られる逆浸透膜装置を有する淡水化設備と、
を備え、
前記発電設備において、前記発電用媒体はボイラーにおいて外部から導入された第１の海水との熱交換によって加熱され、この加熱された発電用媒体のうち気体が前記タービンに送られて当該気体によりタービンで発電が行われ、
前記淡水化設備において、前記海水ポンプから前記凝縮器に送られる第２の海水は熱交換によって前記発電用媒体を冷却し、前記逆浸透膜装置は前記凝縮器から送られる第２の海水から淡水を逆浸透膜により分離するようになっていることを特徴とする淡水化発電プラント。 A power generation facility having a boiler into which the first seawater is introduced from the outside, a turbine for generating power, and a condenser, and a medium for power generation is circulated in order through the boiler, the turbine, and the condenser; ,
A desalination facility having a seawater pump for sending second seawater having a temperature lower than that of the first seawater to the condenser of the power generation facility, and a reverse osmosis membrane device to which the second seawater is sent from the condenser;
With
In the power generation facility, the power generation medium is heated by heat exchange with the first seawater introduced from the outside in a boiler, and gas is sent to the turbine from the heated power generation medium, and the gas is used as a turbine. Power generation takes place at
In the desalination facility, the second seawater sent from the seawater pump to the condenser cools the power generation medium by heat exchange, and the reverse osmosis membrane device uses fresh water from the second seawater sent from the condenser. Is a desalination power plant characterized by being separated by a reverse osmosis membrane. 第１の海水は海洋の表層水であり、第２の海水は海洋の深層水であることを特徴とする請求項１記載の淡水化発電プラント。   The desalination power plant according to claim 1, wherein the first seawater is ocean surface water, and the second seawater is ocean deep water. 前記発電用媒体は、アンモニアと水との混合物であることを特徴とする請求項１または２記載の淡水化発電プラント。   The desalination power plant according to claim 1 or 2, wherein the power generation medium is a mixture of ammonia and water. 前記発電設備および前記淡水化設備の運転制御を行う制御設備を更に備え、
当該制御設備は、前記淡水化設備を夜間のみにおいて運転させるよう当該淡水化設備の運転制御を行うようになっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の淡水化発電プラント。 It further comprises a control facility for controlling operation of the power generation facility and the desalination facility,
The desalination according to any one of claims 1 to 3, wherein the control facility performs operation control of the desalination facility so that the desalination facility is operated only at night. Power plant. 前記淡水化設備は、前記発電設備の凝縮器から排出された第２の海水を海洋へ直接戻すための戻り管を更に有し、
前記逆浸透膜装置から排出された第２の海水は前記戻り管の途中部分に送られるようになっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の淡水化発電プラント。 The desalination facility further includes a return pipe for directly returning the second seawater discharged from the condenser of the power generation facility to the ocean,
The desalination power plant according to any one of claims 1 to 4, wherein the second seawater discharged from the reverse osmosis membrane device is sent to an intermediate portion of the return pipe. . 外部から第１の海水が導入されるボイラー、発電を行うためのタービン、および凝縮器を有し、発電用媒体が前記ボイラー、タービンおよび凝縮器を順に循環移動するようになっている発電設備と、
第１の海水よりも温度が低い第２の海水を前記発電設備の凝縮器に送る海水ポンプ、前記発電設備のボイラーの下流側に接続されこのボイラーから送られた第１の海水を蒸発させる蒸発器、前記凝縮器の下流側に接続されるとともに前記蒸発器から蒸気が送られる淡水凝縮器、および前記淡水凝縮器の下流側に設けられた逆浸透膜装置を有する淡水化設備と、
を備え、
前記発電設備において、前記発電用媒体はボイラーにおいて外部から導入された第１の海水との熱交換によって加熱され、この加熱された発電用媒体のうち気体が前記タービンに送られて当該気体によりタービンで発電が行われ、
前記淡水化設備において、前記海水ポンプから前記凝縮器に送られる第２の海水は熱交換によって前記発電用媒体を冷却し、前記淡水凝縮器は、前記蒸発器から送られた蒸気を、前記発電設備の凝縮器から送られた第２の海水を用いて熱交換により凝縮し、前記逆浸透膜装置はこの凝縮された凝縮水から淡水を逆浸透膜により分離するようになっていることを特徴とする淡水化発電プラント。 A power generation facility having a boiler into which the first seawater is introduced from the outside, a turbine for generating power, and a condenser, and a medium for power generation is circulated in order through the boiler, the turbine, and the condenser; ,
A seawater pump that sends second seawater having a temperature lower than that of the first seawater to the condenser of the power generation facility, an evaporation that is connected to the downstream side of the boiler of the power generation facility and evaporates the first seawater sent from the boiler A fresh water condenser connected to the downstream side of the condenser and to which steam is sent from the evaporator, and a desalination facility having a reverse osmosis membrane device provided on the downstream side of the fresh water condenser;
With
In the power generation facility, the power generation medium is heated by heat exchange with the first seawater introduced from the outside in a boiler, and gas is sent to the turbine from the heated power generation medium, and the gas is used as a turbine. Power generation takes place at
In the desalination facility, the second seawater sent from the seawater pump to the condenser cools the power generation medium by heat exchange, and the freshwater condenser converts the steam sent from the evaporator into the power generation The second seawater sent from the condenser of the facility is condensed by heat exchange, and the reverse osmosis membrane device separates fresh water from the condensed condensed water by a reverse osmosis membrane. A desalination power plant. 第１の海水は海洋の表層水であり、第２の海水は海洋の深層水であることを特徴とする請求項６記載の淡水化発電プラント。   The desalination power plant according to claim 6, wherein the first seawater is ocean surface water, and the second seawater is ocean deep water. 前記発電設備は、海洋から前記ボイラーに第１の海水を導入するための第１の取水管を有し、この第１の取水管の取水口はメッシュにより覆われていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の淡水化発電プラント。   The power generation facility includes a first intake pipe for introducing first seawater from the ocean to the boiler, and an intake port of the first intake pipe is covered with a mesh. Item 8. The desalination power plant according to any one of Items 1 to 7. 前記淡水化設備は、海洋から前記海水ポンプに第２の海水を導入するための第２の取水管を有し、この第２の取水管の取水口はメッシュにより覆われていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の淡水化発電プラント。   The desalination facility has a second intake pipe for introducing the second seawater from the ocean to the seawater pump, and the intake port of the second intake pipe is covered with a mesh. The desalination power plant as described in any one of Claim 1 thru | or 7. 前記発電設備は、海洋から前記ボイラーに第１の海水を導入するための第１の取水管を有し、この第１の取水管は、前記発電設備のボイラー側の一部分が地中に配設され、取水口近傍において地中から海洋に突出するような構造となっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の淡水化発電プラント。   The power generation facility has a first intake pipe for introducing first seawater from the ocean to the boiler, and the first intake pipe is disposed in a part of the boiler side of the power generation facility in the ground. The desalination power plant according to any one of claims 1 to 7, wherein the desalination power plant has a structure that protrudes from the ground to the ocean in the vicinity of the water intake. 前記淡水化設備は、海洋から前記海水ポンプに第２の海水を導入するための第２の取水管を有し、この第２の取水管は、前記淡水化設備の海水ポンプ側の一部分が地中に配設され、取水口近傍において地中から海洋に突出するような構造となっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の淡水化発電プラント。   The desalination facility has a second intake pipe for introducing the second seawater from the ocean to the seawater pump, and the second intake pipe is a part of the seawater pump side of the desalination facility. The desalination power plant according to any one of claims 1 to 7, wherein the desalination power plant is disposed inside and has a structure that protrudes from the ground to the ocean in the vicinity of the water intake. 外部から第１の海水が導入されこの第１の海水を用いて熱交換によって発電用媒体を加熱するボイラー、前記ボイラーから送られた発電用媒体を液体および気体に分離する気液分離器、前記気液分離器から送られた気体を用いて発電を行うためのタービン、前記気液分離器から送られた液体および前記タービンから送られた気体が合流して送られる凝縮器を有し、前記発電用媒体が前記ボイラー、タービンおよび凝縮器を順に循環移動するようになっている発電設備と、
導入される流体の冷却を行うための氷蓄熱装置、第１の海水よりも温度が低い第２の海水を前記氷蓄熱装置および前記発電設備の凝縮器に送る海水ポンプ、前記氷蓄熱装置に接続された淡水回収タンク、および前記氷蓄熱装置に接続された濃縮液回収タンクを有する淡水化設備と、
を備え、
前記淡水化設備において、前記海水ポンプから前記凝縮器に送られる第２の海水は熱交換によって前記発電用媒体を冷却し、前記氷蓄熱装置は前記海水ポンプから送られた第２の海水から製氷を行って淡水を分離し、この氷蓄熱装置から前記淡水回収タンクに淡水が送られるとともに前記濃縮液回収タンクに第２の海水の濃縮液が送られ、前記氷蓄熱装置は前記発電設備の凝縮器に冷水を送り、この凝縮器に送られる冷水は熱交換によって前記発電用媒体を更に冷却するようになっていることを特徴とする淡水化発電プラント。 A boiler in which the first seawater is introduced from the outside and the power generation medium is heated by heat exchange using the first seawater, a gas-liquid separator that separates the power generation medium sent from the boiler into a liquid and a gas, A turbine for generating electricity using the gas sent from the gas-liquid separator, the liquid sent from the gas-liquid separator and the condenser sent from the gas sent from the turbine, A power generation facility in which a power generation medium circulates in sequence through the boiler, turbine, and condenser;
An ice heat storage device for cooling the introduced fluid, a seawater pump that sends second seawater having a temperature lower than that of the first seawater to the ice heat storage device and the condenser of the power generation facility, and connection to the ice heat storage device A fresh water recovery tank, and a desalination facility having a concentrated liquid recovery tank connected to the ice heat storage device;
With
In the desalination facility, the second seawater sent from the seawater pump to the condenser cools the power generating medium by heat exchange, and the ice heat storage device makes ice from the second seawater sent from the seawater pump. And fresh water is sent from the ice heat storage device to the fresh water recovery tank and the concentrate of the second seawater is sent to the concentrate recovery tank, and the ice heat storage device condenses the power generation equipment. A desalination power plant, wherein cold water is sent to a condenser, and the cold water sent to the condenser further cools the power generation medium by heat exchange. 第１の海水は海洋の表層水であり、第２の海水は海洋の深層水であることを特徴とする請求項１２記載の淡水化発電プラント。   The desalination power plant according to claim 12, wherein the first seawater is ocean surface water and the second seawater is ocean deep water. 前記淡水化設備の氷蓄熱装置は、前記発電設備により生成される電力を利用する圧縮機によって前記第２の海水から製氷を行うようになっていることを特徴とする請求項１２または１３記載の淡水化発電プラント。   The ice heat storage device of the desalination facility is configured to make ice from the second seawater by a compressor that uses electric power generated by the power generation facility. Desalination power plant. 前記発電設備および前記淡水化設備の運転制御を行う制御設備を更に備え、
当該制御設備は、夜間において前記氷蓄熱装置の運転を行いこの氷蓄熱装置において第２の海水から製氷を行い、昼間において前記氷蓄熱装置から前記発電設備の凝縮器に冷水を送るよう前記淡水化設備の運転制御を行うようになっていることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の淡水化発電プラント。 It further comprises a control facility for controlling operation of the power generation facility and the desalination facility,
The control facility operates the ice heat storage device at night, makes ice from the second seawater in the ice heat storage device, and sends the cold water from the ice heat storage device to the condenser of the power generation facility in the daytime. The desalination power plant according to any one of claims 12 to 14, wherein operation control of equipment is performed. 前記発電設備は、前記気液分離器により分離された液体を貯留するための外部タンクを更に有し、
前記制御設備は、前記氷蓄熱装置を動作させないときには前記気液分離器により分離された液体を外部タンクに所定の量だけ貯留して、発電用媒体の低沸点成分濃度を増加させて前記凝縮器の動作圧力に対する前記タービンの動作圧力の比を大きくしてこのタービンにおける発電電力量を増大させ、前記氷蓄熱装置を動作させるときには前記外部タンクに貯留された液体を再び循環系に戻し、タービンと凝縮器の動作圧力を調整して発電電力量を低下させるよう、前記発電設備および前記淡水化設備の運転制御を行うことを特徴とする請求項１５記載の淡水化発電プラント。 The power generation facility further includes an external tank for storing the liquid separated by the gas-liquid separator,
When the ice heat storage device is not operated, the control facility stores a predetermined amount of the liquid separated by the gas-liquid separator in an external tank, and increases the low boiling point component concentration of the power generation medium to increase the condenser. The ratio of the operating pressure of the turbine to the operating pressure of the turbine is increased to increase the amount of generated power in the turbine, and when operating the ice heat storage device, the liquid stored in the external tank is returned to the circulation system again, The desalination power plant according to claim 15, wherein operation control of the power generation facility and the desalination facility is performed so as to reduce an amount of generated power by adjusting an operating pressure of the condenser. 前記発電用媒体は、アンモニアと水との混合物であることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の淡水化発電プラント。   The desalination power plant according to any one of claims 12 to 16, wherein the power generation medium is a mixture of ammonia and water.
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