JP2016175049A - 多重効用式造水装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡素な構成で性能を向上させ得る多重効用式造水装置を提供する。
【解決手段】複数段2A〜2Zに配置された蒸発缶2と、サーモコンプレッサ3とを備える多重効用式造水装置1である。サーモコンプレッサ3は、2段目の蒸発缶2Bにおける蒸気(被吸引蒸気)を駆動蒸気により昇圧させて最前段の蒸発缶2Aに供給する。多重効用式造水装置1は、サーモコンプレッサ3に吸引される被吸引蒸気を熱源41により予め加熱する予熱器40を備える。
【選択図】図1
【解決手段】複数段2A〜2Zに配置された蒸発缶2と、サーモコンプレッサ3とを備える多重効用式造水装置1である。サーモコンプレッサ3は、2段目の蒸発缶2Bにおける蒸気(被吸引蒸気)を駆動蒸気により昇圧させて最前段の蒸発缶2Aに供給する。多重効用式造水装置1は、サーモコンプレッサ3に吸引される被吸引蒸気を熱源41により予め加熱する予熱器40を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、多重効用式造水装置に関するものである。
海水淡水化プラントの一つである多重効用式造水装置は、逆浸透膜を使用する造水装置と比べて、海水の水質悪化に強く、保守点検が容易という長所を有する。一方で、多重効用式造水装置は、消費するエネルギーが大きいという短所も有する。このため、多重効用式造水装置のような消費するエネルギーが大きい海水淡水化プラントは、エネルギー資源の豊富な湾岸アラブ諸国などで、広く採用されている。
このような多重効用式造水装置は、蒸発法により海水を淡水化する装置の一種、言い換えれば、海水の蒸発により得られる蒸気を冷却することにより、純水を得る装置の一種である。多重効用式造水装置は、より効率的に純水を得るために、低圧の蒸気を昇圧するサーモコンプレッサを備える。サーモコンプレッサは、別途の蒸気である高圧の駆動蒸気により、低圧の蒸気(被吸引蒸気という)を吸引するとともに昇圧させるものである。
多重効用式造水装置のようなサーモコンプレッサを備える海水淡水化プラントでは、駆動蒸気の流量に対する被吸引蒸気の流量(サーモコンプレッサの吸引比という)を上げるほど、少ない駆動蒸気の量で多くの純水を得ることができる。言い換えれば、サーモコンプレッサの吸引比を上げるほど、その海水淡水化プラントの性能が向上する。このため、従来の海水淡水化プラントとして、サーモコンプレッサの吸引比を上げた海水淡水化装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の海水淡水化装置におけるサーモコンプレッサは、被吸引蒸気の流量および昇圧が向上するように構成されたものである。
しかしながら、上記特許文献1に記載の海水淡水化装置は、複雑な構造のノズルを備えるサーモコンプレッサが必須の構成となる。このため、上記海水淡水化装置は、性能が向上するものの、構成が複雑になるという問題があった。
そこで、本発明は、簡素な構成で性能を向上させ得る多重効用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、本発明の請求項1に係る多重効用式造水装置は、 複数段に配置された蒸発缶と、サーモコンプレッサとを備える多重効用式造水装置であって、
上記蒸発缶は、外部からの原水を蒸発させるとともに、蒸気を冷却して凝縮させることで純水を得るように構成され、
上記サーモコンプレッサは、2段目以降の蒸発缶における蒸気を吸引して駆動蒸気により昇圧させ、昇圧した蒸気を最前段の蒸発缶に供給するものであり、
上記サーモコンプレッサに吸引される蒸気を熱源により予め加熱する予熱器を備える。
上記蒸発缶は、外部からの原水を蒸発させるとともに、蒸気を冷却して凝縮させることで純水を得るように構成され、
上記サーモコンプレッサは、2段目以降の蒸発缶における蒸気を吸引して駆動蒸気により昇圧させ、昇圧した蒸気を最前段の蒸発缶に供給するものであり、
上記サーモコンプレッサに吸引される蒸気を熱源により予め加熱する予熱器を備える。
また、本発明の請求項2に係る多重効用式造水装置は、請求項1に記載の多重効用式造水装置における予熱器の熱源が、駆動蒸気である。
上記多重効用式造水装置によると、予熱器によりサーモコンプレッサの吸引比が上昇するので、簡素な構成で性能を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態に係る多重効用式造水装置について図面に基づき説明する。
この多重効用式造水装置は、図1に示すように、原水(例えば海水である)から蒸発法により純水を得るための蒸発缶2が複数段2A〜2Zに配置されたものである。また、上記多重効用式造水装置1は、サーモコンプレッサ3と、このサーモコンプレッサ3を駆動するための駆動蒸気供給部9と、本発明の要旨である予熱器40とを備える。
この多重効用式造水装置は、図1に示すように、原水(例えば海水である)から蒸発法により純水を得るための蒸発缶2が複数段2A〜2Zに配置されたものである。また、上記多重効用式造水装置1は、サーモコンプレッサ3と、このサーモコンプレッサ3を駆動するための駆動蒸気供給部9と、本発明の要旨である予熱器40とを備える。
各蒸発缶2の内部は、所定の高さ以上でデミスター7dが設けられた仕切壁7により、上流側の蒸発室4と、下流側の貯留室8とに区分けされる。
蒸発室4では、最前段2Aだとサーモコンプレッサ3から蒸気が伝熱管5に供給され、それ以外2B〜2Zだと直前段の蒸発缶2から蒸気が伝熱管5に供給される。一方で、この伝熱管5には、散布器6から原水が散布される。これにより、伝熱管5の蒸気は冷却されて一部が凝縮水になるとともに、散布された原水は一部が蒸発して蒸気になる。この蒸気は、蒸発室4だけでなく、デミスター7dを通って貯留室8にも充満する。散布された原水のうち、蒸発しなかったものは、濃縮原水として蒸発室4の下部に溜まる。一方で、伝熱管5の上記凝縮水は、純水として貯留室8の下部に溜まる。
蒸発室4では、最前段2Aだとサーモコンプレッサ3から蒸気が伝熱管5に供給され、それ以外2B〜2Zだと直前段の蒸発缶2から蒸気が伝熱管5に供給される。一方で、この伝熱管5には、散布器6から原水が散布される。これにより、伝熱管5の蒸気は冷却されて一部が凝縮水になるとともに、散布された原水は一部が蒸発して蒸気になる。この蒸気は、蒸発室4だけでなく、デミスター7dを通って貯留室8にも充満する。散布された原水のうち、蒸発しなかったものは、濃縮原水として蒸発室4の下部に溜まる。一方で、伝熱管5の上記凝縮水は、純水として貯留室8の下部に溜まる。
前後の蒸発室4は原水移送管10により接続され、前後の貯留室8は純水移送管11により接続される。最前段2Aの純水移送管11は、コンデンセイト管12に分岐する。最後段2Zの蒸発室4は濃縮原水を排出する濃縮原水排出管13に接続され、最後段2Zの貯留室8は純水を取り出す純水取出管14に接続される。なお、コンデンセイト管12にはコンデンセイトポンプ22が設けられ、濃縮原水排出管13にはブローダウンポンプ23が設けられ、純水取出管14には生産水ポンプ24が設けられる。
冷却原水は、最後段2Zの貯留室8における冷却原水供給管15に導かれて、その貯留室8の蒸気を冷却して凝縮水にする。これにより、冷却原水は、温度が上昇して、単に原水となる。この原水のうち、一部は原水排出管16により排出され、それ以外は上記原水排出管16から分岐するとともにメイクアップポンプ27が設けられた原水供給管17により各蒸発缶2の散布器6に供給される。なお、散布器6に供給される原水は、原水供給管17に設けられる加熱器(図示省略)などにより加熱される。
2段目(2段目以降であればよい)2Bの貯留室8の蒸気は、3段目2Cの伝熱管5に供給されるだけでなく、蒸気吸引管18を通じてサーモコンプレッサ3に吸引される。このサーモコンプレッサ3では、吸引される低圧の蒸気(以下では被吸引蒸気という)が、駆動蒸気供給部9から供給される高圧の駆動蒸気により昇圧される。なお、駆動蒸気は飽和蒸気であっても過熱蒸気であってもよい。このサーモコンプレッサ3で昇圧された中圧の蒸気は、蒸気供給管19を通じて最前段2Aの伝熱管5に供給される。
上記サーモコンプレッサ3は、図2に示すように、蒸気吸引管18に接続されて被吸引蒸気を吸引する吸引部31と、駆動蒸気供給部9に接続されて駆動蒸気が供給される駆動部32と、これら吸引部31および駆動部32が設けられるボディ34と、このボディ34の下流側に設けられるスリーブ35と、このスリーブ35の下流側に接続されるディフューザ36とを有する。上記駆動部32は、ボディ34の内部に配置されるノズル部33を有する。このノズル部33は、ボディ34の内部における駆動蒸気の流れを超音速流にすることで、ボディ34の内部における圧力を低下させるものである。この圧力の低下により、被吸引蒸気が吸引部31から吸引される。
ここで、多重効用式造水装置の性能は、サーモコンプレッサの吸引比(駆動蒸気の流量に対する被吸引蒸気の流量)に依存する。このため、多重効用式造水装置の性能を向上させるには、(1)サーモコンプレッサの吸引比を上げる、および/または、(2)サーモコンプレッサの吸引比が下がりにくいようにする、ことが要求される。本発明では、上記(1)を満たすように、多重効用式造水装置1が構成される。上記(1)を満たすための構成が、上記多重効用式造水装置1が上記蒸気吸引管18に備える予熱器40である。この予熱器40は、被吸引蒸気を熱源41により予め加熱することにより、被吸引蒸気の温度を上昇させるものである。
以下、上記吸引比と被吸引蒸気の温度との関係について説明する。
上記熱源41により加熱される被吸引蒸気は、閉鎖された空間である予熱器40の内部にあるので、その温度の上昇に伴って理想気体の状態方程式(PV=nRT)に従い圧力Psが上昇する。図3のグラフに示すように、被吸引蒸気の圧力Psとサーモコンプレッサ3の吸引比ERとは、正の相関関係にあることが本発明に関する実験により得られた。これは、被吸引蒸気の圧力Psが上昇すると、サーモコンプレッサ3の圧縮比Pd/Ps(被吸引蒸気の圧力Psに対するディフューザ36から吐出される蒸気の圧力Pd)が低下し、一方で圧縮比Pd/Psと吸引比ERとは負の相関関係にあることが知られているので、上記圧縮比Pd/Psの低下により吸引比ERが上昇するからである。簡潔に言えば、被吸引蒸気の温度が上昇すると、その圧力Psが上昇し、これにより圧縮比Pd/Psが低下し、これにより吸引比ERが上昇する。
上記熱源41により加熱される被吸引蒸気は、閉鎖された空間である予熱器40の内部にあるので、その温度の上昇に伴って理想気体の状態方程式(PV=nRT)に従い圧力Psが上昇する。図3のグラフに示すように、被吸引蒸気の圧力Psとサーモコンプレッサ3の吸引比ERとは、正の相関関係にあることが本発明に関する実験により得られた。これは、被吸引蒸気の圧力Psが上昇すると、サーモコンプレッサ3の圧縮比Pd/Ps(被吸引蒸気の圧力Psに対するディフューザ36から吐出される蒸気の圧力Pd)が低下し、一方で圧縮比Pd/Psと吸引比ERとは負の相関関係にあることが知られているので、上記圧縮比Pd/Psの低下により吸引比ERが上昇するからである。簡潔に言えば、被吸引蒸気の温度が上昇すると、その圧力Psが上昇し、これにより圧縮比Pd/Psが低下し、これにより吸引比ERが上昇する。
以下、上記多重効用式造水装置1の作用について説明する。
図1に示すように、サーモコンプレッサ3には、2段目2Bの貯留室8から蒸気吸引管18を通じて蒸気(被吸引蒸気)が吸引されるとともに、駆動蒸気供給部9から駆動蒸気が供給される。上記被吸引蒸気の温度は予熱器40により上昇するので、上記被吸引蒸気の圧力Psが上昇し、これにより圧縮比Pd/Psが低下し、これにより吸引比ERが上昇する。
図1に示すように、サーモコンプレッサ3には、2段目2Bの貯留室8から蒸気吸引管18を通じて蒸気(被吸引蒸気)が吸引されるとともに、駆動蒸気供給部9から駆動蒸気が供給される。上記被吸引蒸気の温度は予熱器40により上昇するので、上記被吸引蒸気の圧力Psが上昇し、これにより圧縮比Pd/Psが低下し、これにより吸引比ERが上昇する。
このように、上記実施の形態に係る多重効用式造水装置1によると、予熱器40によりサーモコンプレッサ3の吸引比ERが上昇するので、簡素な構成で性能を向上させることができる。
ところで、上記実施の形態では、熱源41について詳しく説明しなかったが、熱源41には多重効用式造水装置1の据付場所で入手容易なものが用いられる。例えば、上記熱源41の具体的なものとして、重油やガス等を燃料とするバーナ、電気ヒータ、太陽熱、地熱、またはボイラ若しくは焼却炉等からの排熱などを挙げることができる。
また、上記実施の形態では、一例として、2段目2Bの貯留室8の蒸気が蒸気吸引管18を通じてサーモコンプレッサ3に吸引されるとして説明したが、2段目以降であればよく、予熱器40の性能などによって適切な段(2B〜2Z)の貯留室8が選択される。
さらに、図4に示すように、予熱器40の熱源に駆動蒸気を用いてもよい。具体的には、予熱器40が被吸引蒸気と駆動蒸気とを熱交換するように構成される。この場合、駆動蒸気として過熱蒸気を用いるとドレンアタックの発生を回避することができるので好ましい。この構成により、駆動蒸気は、閉鎖された空間である予熱器の内部にあるので、被吸引蒸気との熱交換による温度の低下に伴って理想気体の状態方程式(PV=nRT)に従い圧力が低下する。駆動蒸気の圧力が低下すると、ディフューザ36から吐出される蒸気の圧力Pdが低下するので、上述した被吸引蒸気の圧力Psが上昇することも寄与して、圧縮比Pd/Psが顕著に低下する。これにより吸引比ERが顕著に上昇する。したがって、図4の構成により、他の熱源を必要としない一層簡素な構成で性能を顕著に向上させることができる。
1 多重効用式造水装置
2 蒸発缶
3 サーモコンプレッサ
5 伝熱管
8 貯留室
9 駆動蒸気供給部
18 蒸気吸引管
19 蒸気供給管
31 吸引部
32 駆動部
33 ノズル部
34 ボディ
35 スリーブ
36 ディフューザ
40 予熱器
41 熱源
2 蒸発缶
3 サーモコンプレッサ
5 伝熱管
8 貯留室
9 駆動蒸気供給部
18 蒸気吸引管
19 蒸気供給管
31 吸引部
32 駆動部
33 ノズル部
34 ボディ
35 スリーブ
36 ディフューザ
40 予熱器
41 熱源
Claims (2)
- 複数段に配置された蒸発缶と、サーモコンプレッサとを備える多重効用式造水装置であって、
上記蒸発缶は、外部からの原水を蒸発させるとともに、蒸気を冷却して凝縮させることで純水を得るように構成され、
上記サーモコンプレッサは、2段目以降の蒸発缶における蒸気を吸引して駆動蒸気により昇圧させ、昇圧した蒸気を最前段の蒸発缶に供給するものであり、
上記サーモコンプレッサに吸引される蒸気を熱源により予め加熱する予熱器を備えることを特徴とする多重効用式造水装置。 - 予熱器の熱源が、駆動蒸気であることを特徴とする請求項1に記載の多重効用式造水装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015058846A JP2016175049A (ja) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | 多重効用式造水装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015058846A JP2016175049A (ja) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | 多重効用式造水装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016175049A true JP2016175049A (ja) | 2016-10-06 |
Family
ID=57069981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015058846A Pending JP2016175049A (ja) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | 多重効用式造水装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016175049A (ja) |
-
2015
- 2015-03-23 JP JP2015058846A patent/JP2016175049A/ja active Pending
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