JP2008055244A - 多段フラッシュ式造水装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱放出部での伝熱負荷を軽減し得る多段フラッシュ式造水装置を提供する。
【解決手段】塩水の加熱器１と、この加熱器で加熱された高温の塩水を導きフラッシュ蒸発させるとともに加熱器に供給される冷却用の低温の塩水により凝縮させて清水を得るようにした熱回収部である第１蒸発器２と、この第１蒸発器２からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発させるとともに冷却用の海水により凝縮させて清水を得るようになし且つ当該凝縮熱を奪った冷却用の海水を外部に排出するようにした熱放出部である第２蒸発器３とを有し、さらに第２蒸発器３内の塩水を第１蒸発器２の冷却用の塩水として供給するようにした多段フラッシュ式造水装置において、上記加熱器１から第１蒸発器２に導かれた高温の塩水の一部を第１蒸発器の最終段から廃棄塩水として外部に排出するようにしたものである。
【選択図】図１
【解決手段】塩水の加熱器１と、この加熱器で加熱された高温の塩水を導きフラッシュ蒸発させるとともに加熱器に供給される冷却用の低温の塩水により凝縮させて清水を得るようにした熱回収部である第１蒸発器２と、この第１蒸発器２からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発させるとともに冷却用の海水により凝縮させて清水を得るようになし且つ当該凝縮熱を奪った冷却用の海水を外部に排出するようにした熱放出部である第２蒸発器３とを有し、さらに第２蒸発器３内の塩水を第１蒸発器２の冷却用の塩水として供給するようにした多段フラッシュ式造水装置において、上記加熱器１から第１蒸発器２に導かれた高温の塩水の一部を第１蒸発器の最終段から廃棄塩水として外部に排出するようにしたものである。
【選択図】図１
Description
本発明は、多段フラッシュ式造水装置に関するものである。
海水から清水を得る装置として、多段フラッシュ式造水装置がある。
この造水装置は、図２に示すように、塩水（ブライン）の加熱部（ブラインヒータ）５１と、この加熱部５１で加熱された高温の塩水を導きフラッシュ蒸発させるとともに上記加熱部５１に供給する冷却用の低温の塩水により凝縮させて清水を得るようにした熱回収部５２と、この熱回収部５２からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発させるとともに冷却用の海水により凝縮させて清水を得るようになし且つ当該凝縮熱を奪った海水を外部（系外）に排出するようにした熱放出部５３とを有し、さらにこの熱放出部５３の出口における塩水を上記熱回収部５２の冷却用の塩水として供給するとともに、この熱放出部５３における塩水の一部を最終段から系外に取り出し廃棄していた（特許文献１参照）。
特開昭５９−１８９９８５号公報
この造水装置は、図２に示すように、塩水（ブライン）の加熱部（ブラインヒータ）５１と、この加熱部５１で加熱された高温の塩水を導きフラッシュ蒸発させるとともに上記加熱部５１に供給する冷却用の低温の塩水により凝縮させて清水を得るようにした熱回収部５２と、この熱回収部５２からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発させるとともに冷却用の海水により凝縮させて清水を得るようになし且つ当該凝縮熱を奪った海水を外部（系外）に排出するようにした熱放出部５３とを有し、さらにこの熱放出部５３の出口における塩水を上記熱回収部５２の冷却用の塩水として供給するとともに、この熱放出部５３における塩水の一部を最終段から系外に取り出し廃棄していた（特許文献１参照）。
上述したように、熱放出部の最終段から廃棄塩水（ブローダウンともいう）を外部（系外）に取り出し廃棄しているが、これは、熱放出部において、廃棄塩水を伝熱管内を流れる海水で冷却することになり、しかもこの冷却用の海水の大部分および廃棄塩水も外部に廃棄されるため熱的にみて無駄が生じており、具体的には、余分な伝熱負荷が生じていた。
そこで、本発明は、熱放出部での伝熱負荷を減少し得る多段フラッシュ式造水装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の多段フラッシュ式造水装置は、塩水の加熱部と、この加熱部で加熱された塩水を導きフラッシュ蒸発させるとともに上記加熱部に供給される塩水により凝縮させて清水を得るようにした熱回収部と、この熱回収部からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発させるとともに冷却用の海水により凝縮させて清水を得るようになし且つ当該凝縮熱を奪った冷却用の海水を系外に排出するようにした熱放出部とを有し、さらに上記熱放出部内の塩水を上記熱回収部に冷却用の塩水として供給するようにした多段フラッシュ式造水装置において、
上記加熱部から熱回収部の最終段または熱放出部の最終段より前段側に導かれた塩水の一部を系外に排出するように構成したものである。
上記加熱部から熱回収部の最終段または熱放出部の最終段より前段側に導かれた塩水の一部を系外に排出するように構成したものである。
また、本発明の他の多段フラッシュ式造水装置は、塩水を加熱する加熱器と、この加熱器にて加熱された塩水を導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管内を流れる塩水により凝縮させて清水を得る蒸発室が複数段でもって設けられた第１蒸発器と、この第１蒸発器からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管内を流れる冷却用の海水により凝縮させて清水を得る蒸発室が複数段でもって設けられた第２蒸発器と、上記第２蒸発器の最終段蒸発室内の伝熱管に冷却用の海水を供給する海水供給管路および当該第２蒸発器の最終段蒸発室から清水を取り出す清水取出管路と、上記第２蒸発器の初段蒸発室内の伝熱管から冷却用の海水を系外に排出する海水排出管路および当該海水排出管路内の海水の一部をこの第２蒸発器の最終段蒸発室内に戻し補給するための海水補給管路と、上記第２蒸発器内の塩水を第１蒸発器の最終段蒸発室内の伝熱管に冷却用の塩水として供給する塩水循環供給管路とを有する多段フラッシュ式造水装置であって、
上記第１蒸発器の最終段蒸発室内の塩水の一部を系外に排出する廃棄塩水排出管路を具備したものである。
上記第１蒸発器の最終段蒸発室内の塩水の一部を系外に排出する廃棄塩水排出管路を具備したものである。
さらに、本発明の他の多段フラッシュ式造水装置は、塩水を加熱する加熱器と、この加熱器にて加熱された塩水を導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管内を流れる塩水により凝縮させて清水を得る蒸発室が複数段でもって設けられた第１蒸発器と、この第１蒸発器からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管内を流れる冷却用の海水により凝縮させて清水を得る蒸発室が複数段でもって設けられた第２蒸発器と、上記第２蒸発器の最終段蒸発室内の伝熱管に冷却用の海水を供給する海水供給管路および当該第２蒸発器の最終段蒸発室から清水を取り出す清水取出管路と、上記第２蒸発器の初段蒸発室内の伝熱管から冷却用の海水を系外に排出する海水排出管路および当該海水排出管路内の海水の一部をこの第２蒸発器の最終段蒸発室内に戻し補給するための海水補給管路と、上記第２蒸発器内の塩水を第１蒸発器の最終段蒸発室内の伝熱管に冷却用の塩水として供給する塩水循環供給管路とを有する多段フラッシュ式造水装置であって、
上記第２蒸発器の最終段よりも前側の前段側蒸発室内の塩水の一部を系外に排出する廃棄塩水排出管路を具備したものである。
上記第２蒸発器の最終段よりも前側の前段側蒸発室内の塩水の一部を系外に排出する廃棄塩水排出管路を具備したものである。
上記の構成によると、塩水の一部を熱放出部である第２蒸発器に移送するとともに、残りを熱回収部である第１蒸発器の最終段または第２蒸発器の前段側から系外に排出するようにしているので、従来のように、全てを熱放出部に移送させて所定温度まで低下させてから系外に排出するようにした場合に比べて、熱放出部における伝熱面積が少なくて済み、言い換えれば、伝熱負荷が減少し、したがってチタンなどの高価な材料で構成された伝熱管の使用量を減らすことができるので、設備の製造コストの低減化を図ることができる。
また、熱放出部に供給する冷却用の海水量を減らすことができるので、海水取水設備での動力の低減化を図り得るとともに、さらなる製造コストの低減化を図ることができる。
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る多段フラッシュ式造水装置を図１に基づき説明する。
この多段フラッシュ式造水装置は、塩水（ブラインともいう）を蒸気により加熱する加熱器（加熱部）１と、この加熱器１にて加熱された高温の塩水を導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管１２内を流れる冷却用の低温の塩水により凝縮させて清水を得る蒸発室１１が複数段（例えば、１６段）でもって形成された第１蒸発器（熱回収部）２と、この第１蒸発器２からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管１７内を流れる冷却用の海水により凝縮させて清水（淡水）を得る蒸発室１６が複数段（例えば、３段）でもって形成された第２蒸発器（熱放出部）３と、これら各蒸発器２，３の各蒸発室１１，１６内の空気を吸引して所定圧力以下にするための真空装置４とが具備されている。また、各蒸発室１１，１６内には、凝縮した清水を集める受け皿１３，１８がそれぞれ配置されている。なお、「海水」と「塩水」とを使い分けているが、「塩水」は、海水を加熱し水分を蒸発させて、その塩分濃度が濃くなったものを示している。
以下、本発明の実施の形態に係る多段フラッシュ式造水装置を図１に基づき説明する。
この多段フラッシュ式造水装置は、塩水（ブラインともいう）を蒸気により加熱する加熱器（加熱部）１と、この加熱器１にて加熱された高温の塩水を導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管１２内を流れる冷却用の低温の塩水により凝縮させて清水を得る蒸発室１１が複数段（例えば、１６段）でもって形成された第１蒸発器（熱回収部）２と、この第１蒸発器２からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管１７内を流れる冷却用の海水により凝縮させて清水（淡水）を得る蒸発室１６が複数段（例えば、３段）でもって形成された第２蒸発器（熱放出部）３と、これら各蒸発器２，３の各蒸発室１１，１６内の空気を吸引して所定圧力以下にするための真空装置４とが具備されている。また、各蒸発室１１，１６内には、凝縮した清水を集める受け皿１３，１８がそれぞれ配置されている。なお、「海水」と「塩水」とを使い分けているが、「塩水」は、海水を加熱し水分を蒸発させて、その塩分濃度が濃くなったものを示している。
この造水装置の配管系統として、上記第２蒸発器３の最終段蒸発室１６（１６Ｃ）の伝熱管１７に冷却用の海水を供給する海水供給管（海水供給管路）２１および当該第２蒸発器３の最終段蒸発室１６Ｃの受け皿１８から清水を取り出す清水取出管（清水取出管路）２２と、上記第２蒸発器３の初段蒸発室（前段蒸発室ともいう）１６（１６Ａ）内の伝熱管１７から冷却用の海水を外部（系外）に排出する海水排出管（海水排出管路）２３および当該海水排出管２３内の冷却用の海水の一部をこの第２蒸発器３の最終段蒸発室１６Ｃ内に戻し海水を補給するための海水補給管（海水補給管路）２４と、上記第２蒸発器３内の（より具体的には最終段蒸発室１６Ｃ内の）塩水を第１蒸発器２の最終段蒸発室１１（１１Ｐ）内の伝熱管１２に冷却用の低温の塩水（循環ブラインともいう）として循環供給する塩水循環供給管（塩水循環供給管路）２５と、上記第１蒸発器２の初段蒸発室１１（１１Ａ）内の伝熱管１２からの冷却用の低温の塩水を加熱器１に移送する低温塩水移送管２６と、上記加熱器１にて加熱された高温の塩水を第１蒸発器２の初段蒸発室１１Ａに移送する高温塩水移送管２７と、上記第１蒸発器２の最終段蒸発室１１Ｐ内の塩水を外部（系外）に排出（廃棄）する廃棄塩水排出管（廃棄塩水排出管路）２８とが具備されている。なお、第２蒸発器３の３段の蒸発室１６のうち、中央の蒸発室を中段蒸発室１６（１６Ｂ）といい、また最終段より前側の蒸発室、すなわち初段蒸発室１６Ａと中段蒸発室１６Ｂとを纏めて前段側蒸発室という。
また、上記各蒸発器２，３における蒸発室１１，１１；１６，１６同士の上部は蒸気連通部（図示しないが、例えば連通管）を介してそれぞれ連通されるとともに、蒸発室１１，１１；１６，１６同士の下部は例えばオリフィスを有する塩水連通部１１ａ，１６ａを介してそれぞれ連通されており、さらに各受け皿１３，１８の清水は、第１蒸発器２の初段蒸発室１１Ａの受け皿１３から第２蒸発器３の最終段蒸発室１６Ｃの受け皿１８まで順次移動して、清水取出管２２から取り出せるようにそれぞれ配管でもって接続されている。
さらに、第１蒸発器２と第２蒸発器３とは、実際には一体に構成されており、したがって第１蒸発器２の最終段蒸発室１１Ｐ内と第２蒸発器３の初段蒸発室１６Ａ内とは各蒸発室同士における蒸気連通部と同様に蒸気連通部Ｐ１にて互いに連通されるとともに、各蒸発室同士における塩水連通部１１ａ，１６ａと同様に塩水連通部Ｐ２にて互いに連通されている。
なお、加熱器１には加熱用の蒸気を供給する蒸気供給管３１が接続されるとともに、当該加熱器１で発生したドレンを取り出すドレン排出管３２が接続されている。
また、上記各管には、必要に応じて、海水、塩水、清水、ドレンなどを移送するためのポンプ４１が設けられている。
また、上記各管には、必要に応じて、海水、塩水、清水、ドレンなどを移送するためのポンプ４１が設けられている。
さらに、上記真空装置４は、蒸発室１１，１６内に流入した空気および補給用海水に溶存している空気を抜き取るとともに各蒸発室１１，１６内を所定の真空度に保持するためのもので、具体的には、蒸気駆動式のエジェクタが用いられている。なお、エジェクタにより取り出された空気および蒸気は、凝縮器４２にて、凝縮用海水供給管４３より供給される冷却用の海水により冷却される。
上記構成において、加熱器１に蒸気が供給されるとともに、真空装置４により、各蒸発室１１，１６内が所定圧力に維持されている状態において、海水供給管２１より第２蒸発器３に供給された冷却用の海水（例えば、３５℃程度）は、各蒸発室１６内の伝熱管１７を順次通過した後、その一部は、海水補給管２４を介して第２蒸発器３内に戻され、そしてこの第２蒸発器３内の塩水（循環ブライン）は塩水循環供給管２５を介して、第１蒸発器２の各蒸発室１１内の伝熱管１２を順次通過して加熱器１内に移送され、ここで蒸気により所定温度（例えば、１０５℃程度）に加熱される。
この加熱された高温の塩水は、第１蒸発器２の初段蒸発室１１Ａ内に移送されて減圧下で蒸発（所謂、フラッシュ蒸発）が行われ、この蒸発した蒸気は伝熱管１２内を流れる冷却用の低温の塩水により冷却されて凝縮し清水となり、受け皿１３上に落下する。
また、塩水連通部１１ａを介して次段の蒸発室１１内に入った塩水も、同様に、フラッシュ蒸発するとともに伝熱管１２にて凝縮されて清水となり、受け皿１３上に落下する。
このように、加熱器１からの高温の塩水は、順次、第１蒸発器２の初段蒸発室１１Ａから最終段蒸発室１１Ｐに移動される。
このように、加熱器１からの高温の塩水は、順次、第１蒸発器２の初段蒸発室１１Ａから最終段蒸発室１１Ｐに移動される。
また、第２蒸発器３においても、第１蒸発器２と同様に、初段蒸発室１６Ａから最終段蒸発室１６Ｃに移動するとともに、それぞれの蒸発室１６にて伝熱管１７内を流れる冷却用の海水により凝縮されて清水が得られ、それぞれ受け皿１８上に落下する。これら両蒸発器２，３にて得られた清水は、最終的には、清水取出管２２より取り出される。
ところで、加熱器１から第１蒸発器２内の底部に供給された高温の塩水は、順次、初段蒸発室１１Ａから最終段蒸発室１１Ｐに移動した後、塩水連通部Ｐ１を介して、第２蒸発器３内に移送されるが、その一部が、第１蒸発器２の最終段蒸発室１１Ｐから廃棄塩水排出管２８を介して系外（外部）に排出される。
なお、第２蒸発器３内に移送された塩水は、塩水循環供給管２５を介して、第１蒸発器２の最終段蒸発室１１Ｐ内の伝熱管１２に冷却用の塩水として供給される。
このように、加熱器１から第１蒸発器２に移送（供給）された塩水の一部を第１蒸発器２の最終段蒸発室１１Ｐから外部に排出するようにしたので、例えば第２蒸発器３に移送して当該第２蒸発器３の最終段蒸発室１６Ｃから外部に排出するようにした場合に比べて、当該第２蒸発器３での冷却熱量（伝熱負荷）が少なくて済む。
このように、加熱器１から第１蒸発器２に移送（供給）された塩水の一部を第１蒸発器２の最終段蒸発室１１Ｐから外部に排出するようにしたので、例えば第２蒸発器３に移送して当該第２蒸発器３の最終段蒸発室１６Ｃから外部に排出するようにした場合に比べて、当該第２蒸発器３での冷却熱量（伝熱負荷）が少なくて済む。
詳しく説明すれば、第２蒸発器３から第１蒸発器２の伝熱管１２に移送する塩水の温度が高い場合、当該第１蒸発器２での凝縮効率、すなわち清水の生成効率が悪くなるため、第２蒸発器３における塩水の温度を、ある程度（例えば、４３℃）まで下げておく必要がある。したがって、第１蒸発器２から第２蒸発器３に移送される塩水の量が減った分だけフラッシュ蒸発量が減り、第２蒸発器３での伝熱面積を少なくすることができる。
すなわち、第２蒸発器３に配置されるとともに高価なチタンなどの材料で構成された伝熱管１７の使用量を減らすことができ、その分、設備の製造コストの低減化に繋がる。
さらに、第２蒸発器３に供給する冷却用の海水量を減らすことができるので、海水取水設備での動力の低減化を図り得るとともに、海水取水設備でのさらなる製造コストの低減化を図ることができる。
さらに、第２蒸発器３に供給する冷却用の海水量を減らすことができるので、海水取水設備での動力の低減化を図り得るとともに、海水取水設備でのさらなる製造コストの低減化を図ることができる。
ここで、本発明に係る装置と従来例に相当する装置について、各部分での伝熱面積、並びに海水、塩水、清水の温度および流量を比較した結果を、下記の［表１］に示しておく。
この［表１］から分かるように、熱放出部である第２蒸発器３での伝熱面積が従来例の装置に比べて、１５％程度減少しているとともに、海水供給管２１より供給される海水量についても１５％程度減少しているのがよく分かる。なお、清水については、その減少量が１．６％程度と僅かであり、殆ど問題はない。
ところで、上記実施の形態において、第１蒸発器２の最終段蒸発室１１Ｐから塩水の一部を系外に排出するように説明したが、第２蒸発器３の最終段蒸発室１６Ｃ以外の前段側、すなわち初段蒸発室１６Ａまたは中段蒸発室１６Ｂから塩水の一部を系外に排出するようにしてもよい。この場合も、第２蒸発器３における伝熱負荷の軽減を図ることができる（但し、伝熱負荷の軽減の割合は、実施の形態の場合よりも少し低下する）。
１ 加熱器
２ 第１蒸発器
３ 第２蒸発器
４ 真空装置
１１ 蒸発室
１２ 伝熱管
１３ 受け皿
１６ 蒸発室
１７ 伝熱管
１８ 受け皿
２１ 海水供給管
２２ 清水取出管
２３ 海水排出管
２４ 海水補給管
２５ 塩水循環供給管
２８ 廃棄塩水排出管
２ 第１蒸発器
３ 第２蒸発器
４ 真空装置
１１ 蒸発室
１２ 伝熱管
１３ 受け皿
１６ 蒸発室
１７ 伝熱管
１８ 受け皿
２１ 海水供給管
２２ 清水取出管
２３ 海水排出管
２４ 海水補給管
２５ 塩水循環供給管
２８ 廃棄塩水排出管
Claims (3)
- 塩水の加熱部と、この加熱部で加熱された塩水を導きフラッシュ蒸発させるとともに上記加熱部に供給される塩水により凝縮させて清水を得るようにした熱回収部と、この熱回収部からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発させるとともに冷却用の海水により凝縮させて清水を得るようになし且つ当該凝縮熱を奪った冷却用の海水を系外に排出するようにした熱放出部とを有し、さらに上記熱放出部内の塩水を上記熱回収部に冷却用の塩水として供給するようにした多段フラッシュ式造水装置において、
上記加熱部から熱回収部の最終段または熱放出部の最終段より前段側に導かれた塩水の一部を系外に排出するように構成したことを特徴とする多段フラッシュ式造水装置。 - 塩水を加熱する加熱器と、
この加熱器にて加熱された塩水を導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管内を流れる塩水により凝縮させて清水を得る蒸発室が複数段でもって設けられた第１蒸発器と、
この第１蒸発器からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管内を流れる冷却用の海水により凝縮させて清水を得る蒸発室が複数段でもって設けられた第２蒸発器と、
上記第２蒸発器の最終段蒸発室内の伝熱管に冷却用の海水を供給する海水供給管路および当該第２蒸発器の最終段蒸発室から清水を取り出す清水取出管路と、
上記第２蒸発器の初段蒸発室内の伝熱管から冷却用の海水を系外に排出する海水排出管路および当該海水排出管路内の海水の一部をこの第２蒸発器の最終段蒸発室内に戻し補給するための海水補給管路と、
上記第２蒸発器内の塩水を第１蒸発器の最終段蒸発室内の伝熱管に冷却用の塩水として供給する塩水循環供給管路とを有する多段フラッシュ式造水装置であって、
上記第１蒸発器の最終段蒸発室内の塩水の一部を系外に排出する廃棄塩水排出管路を具備したことを特徴とする多段フラッシュ式造水装置。 - 塩水を加熱する加熱器と、
この加熱器にて加熱された塩水を導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管内を流れる塩水により凝縮させて清水を得る蒸発室が複数段でもって設けられた第１蒸発器と、
この第１蒸発器からの塩水をさらに導きフラッシュ蒸発を行うとともに伝熱管内を流れる冷却用の海水により凝縮させて清水を得る蒸発室が複数段でもって設けられた第２蒸発器と、
上記第２蒸発器の最終段蒸発室内の伝熱管に冷却用の海水を供給する海水供給管路および当該第２蒸発器の最終段蒸発室から清水を取り出す清水取出管路と、
上記第２蒸発器の初段蒸発室内の伝熱管から冷却用の海水を系外に排出する海水排出管路および当該海水排出管路内の海水の一部をこの第２蒸発器の最終段蒸発室内に戻し補給するための海水補給管路と、
上記第２蒸発器内の塩水を第１蒸発器の最終段蒸発室内の伝熱管に冷却用の塩水として供給する塩水循環供給管路とを有する多段フラッシュ式造水装置であって、
上記第２蒸発器の最終段よりも前側の前段側蒸発室内の塩水の一部を系外に排出する廃棄塩水排出管路を具備したことを特徴とする多段フラッシュ式造水装置。
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