JP3230547B2 - 海水淡水化設備 - Google Patents

海水淡水化設備

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JP3230547B2 JP12711393A JP12711393A JP3230547B2 JP 3230547 B2 JP3230547 B2 JP 3230547B2 JP 12711393 A JP12711393 A JP 12711393A JP 12711393 A JP12711393 A JP 12711393A JP 3230547 B2 JP3230547 B2 JP 3230547B2
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    • Y02E10/10Geothermal energy

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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、海底熱水を利用した海
水淡水化設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より中近東等の渇水地域や孤島等で
は、海水を蒸留して淡水化することができる海水淡水化
設備が使用されている。
【0003】前記海水淡水化設備としては、加熱装置に
より海水を高温化して蒸気を発生させ、この蒸気を加熱
前の海水を利用して凝縮することにより淡水を得るよう
にしたものが一般的であるが、地域によっては、海底に
できた比較的大きな割れ目からマグマと接触した海水が
熱水となって噴出しているところがあり、このような地
域では、前記海底熱水の有する圧力を利用してポンプ等
を用いずに熱水を海底から海上に導くと共に、熱水が保
有している熱を利用して加熱装置を用いずに直接的に蒸
留を行うことにより、設備コスト及び運転コストの削減
を図ることが検討されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、海底熱
水の噴出が確認されるような場所は海岸から離れた場所
になるのが通常であり、前記海底熱水の保有する圧力及
び熱を有効に利用し得るよう海底の割れ目の直上位置に
海水淡水化設備を浮上配置した場合、陸地側からの電力
や燃料等の運転エネルギーの供給が困難であるという不
具合があった。
【0005】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、陸地側からの電力や燃料等の運転エネルギーの供給
を必要とすることなく、運転エネルギーを陸地側から独
立して自身で賄い得る海水淡水化設備を提供することを
目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、海底にできた
割れ目から噴出する高圧の熱水を海上に導いて蒸留する
海水淡水化設備であって、前記割れ目を包囲するよう海
底に設置した熱水捕集器と、海面に浮上配置した台船上
に設置され且つ前記熱水捕集器から断熱配管を介して導
いた熱水を減圧して蒸発せしめる蒸気発生装置と、前記
台船上に設置され且つ前記蒸気発生装置の下部から熱水
を導いて水車を回転することにより発電を行う発電機
と、前記台船上に設置され且つ前記発電機を経た熱水を
複数の蒸発室を順次巡らせて段階的に減圧することによ
り蒸発させると共に前記各蒸発室からの蒸気を各蒸発室
に対応した複数の凝縮室で海水と熱交換することにより
凝縮して淡水を得る蒸留装置と、前記蒸気発生装置の上
部から導いた蒸気により駆動される第一のスチームター
ビンの動力で前記蒸留装置からの残留水及び冷却用海水
を台船外に排出する排水ポンプと、前記蒸気発生装置の
上部から導いた蒸気により駆動される第二のスチームタ
ービンの動力で前記蒸留装置からの淡水を台船外に輸送
する輸送ポンプとを備えたことを特徴とするものであ
る。
【0007】
【作用】従って本発明では、海底の割れ目から噴出する
高圧の熱水が熱水捕集器により捕集され、該熱水捕集器
から断熱配管を介して台船上の蒸気発生装置に導入さ
れ、該蒸気発生装置内で減圧されることにより蒸発が促
されて多量の蒸気が発生し、該蒸気は第一のスチームタ
ービン及び第二のスチームタービンへと供給され、前記
蒸気発生装置内部に残留した熱水は発電機の水車に供給
される。
【0008】前記蒸気発生装置からの熱水により水車が
回転されると、発電機により発電が行われ、この発電で
得られた電力は台船上の照明や計装用電源等として活用
される。
【0009】更に、前記発電機の水車を経た熱水は蒸留
装置の複数の蒸発室を順次巡らされる間に段階的に減圧
されて蒸発を促され、各蒸発室で発生した蒸気は夫々の
凝縮室に導かれて海水と熱交換されることにより淡水に
凝縮される。
【0010】前記蒸留装置から排出される残留水及び冷
却用海水は、前記蒸気発生装置の上部から導いた蒸気に
より駆動される第一のスチームタービンの動力を利用し
た排水ポンプにより台船外に排出され、前記蒸留装置か
ら排出される淡水は、前記蒸気発生装置の上部から導い
た蒸気により駆動される第二のスチームタービンの動力
を利用した輸送ポンプにより陸地側に輸送される。
【0011】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
【0012】図1及び図2は本発明の海水淡水化設備の
一実施例を示すもので、図中1は海底2にできた割れ目
3から噴出する高圧の熱水を示し、該熱水1は海底2に
浸透した海水がマグマ4と接触して熱せられたものであ
る。
【0013】前記割れ目3は海底2に設置した熱水捕集
器5により包囲されていると共に、該熱水捕集器5の上
方の海面6には台船7が浮上配置されており、該台船7
上に設置された蒸気発生装置8と前記熱水捕集器5とが
断熱配管9を介して接続されている。
【0014】前記蒸気発生装置8では熱水捕集器5から
断熱配管9を介して導いた熱水1を減圧して蒸発を促す
ことにより多量の蒸気1’を発生し得るようになってお
り、発生した蒸気1’は蒸気発生装置8の頂部に接続し
たスチーム管10を介して後述するエジェクタ11、第
一のスチームタービン12、第二のスチームタービン1
3へと供給されるようになっていると共に、蒸気発生装
置8内部に残留した熱水1は蒸気発生装置8の下方側部
に接続した断熱配管14を介して台船7上に設置された
発電機15の水車16に供給されるようになっている。
【0015】ここで、前記断熱配管9の蒸気発生装置8
入側には調節弁17が配設されていると共に、前記蒸気
発生装置8の頂部には圧力センサ18が配設されてお
り、該圧力センサ18から出力される圧力信号19に応
じて前記調節弁17が開度調整されて蒸気発生装置8内
部の圧力値が所定範囲内に保持されるようになってい
る。
【0016】また、前記断熱配管14の発電機15入側
には調節弁20が配設されていると共に、前記蒸気発生
装置8の側部には水位センサ21が配設されており、該
水位センサ21から出力される水位信号22に応じて前
記調節弁20が開度調整されて蒸気発生装置8内部の水
位が所定範囲内に保持されるようになっている。
【0017】更に、台船7上には、前記発電機15の水
車16から断熱配管23を介して導いた熱水1を減圧す
ることにより蒸発させる蒸発室24と、該蒸発室24か
ら蒸気流路25(図2参照)を介して導いた蒸気1’を
冷却管26を介して導いた海水27と熱交換することに
より凝縮させる凝縮室28とを備えた蒸留チャンバ29
を水平方向に複数連ねて構成した蒸留装置30が設置さ
れている。
【0018】尚、図示の如く、蒸留装置30の凝縮室2
8が海面6より低い位置となるよう設計しておけば、冷
却用海水27を台船7外から前記凝縮室28の冷却管2
6に自然通水させることが可能となる為、設備コスト及
び運転コストの削減を図る上では、このような配置を採
用することが好ましい。
【0019】また、前記蒸留装置30の隣接する蒸留チ
ャンバ29の蒸発室24同士は互いの底部を連通孔31
を介して連通されていると共に、該各連通孔31の出側
には下流側の蒸発室24に張り出して上面の噴霧孔32
から熱水1を噴霧し得る噴霧器33が配設されており、
前記蒸留装置30の隣接する蒸留チャンバ29の凝縮室
28同士も互いの底部を連通孔34を介して連通されて
いる。
【0020】ここで、前記蒸発室24の底部同士を連通
する連通孔31は噴霧器33により各蒸発室24内に噴
霧されて貯留する熱水1の水位より低くなるようにして
あると共に、前記凝縮室28の底部同士を連通する連通
孔34も各凝縮室28内に凝縮して貯留する淡水1aの
水位より低くなるようにしてあり、各蒸留チャンバ29
の相互間に上流側から下流側に向け低くなるような圧力
差が保持されるようにしてある。
【0021】ただし、前記蒸発室24の上部同士は各蒸
留チャンバ29間の圧力差を保持可能な程度の図示しな
い微小なオリフィスを介して連通されており、各蒸発室
24で熱水1の蒸発にともなって発生する炭酸ガスや酸
素等の不活性ガスが前記オリフィスを通過して順次圧力
の低い下流側の蒸発室24に導かれるようになってい
る。
【0022】尚、前記蒸留装置30の最も下流側にある
蒸発室24の上部は吸引管35を介して前述したエジェ
クタ11に接続されており、蒸気発生装置8の上部から
スチーム管10を介して導いた蒸気1’を前記エジェク
タ11から噴射することにより、前記最も下流側にある
蒸発室24の上部から炭酸ガスや酸素等の不活性ガスを
吸引排気し得るようにしてある。
【0023】更に、台船7上の蒸留装置30の下流側に
隣接する位置には、前記蒸留装置30の最も下流側にあ
る蒸発室24からの残留水1b(最終的に残った熱水)
と、冷却管26の下流側端からの冷却用海水27とを貯
留し得る排水槽36が前記冷却管26の配置高さより低
い位置に設けられており、前記排水槽36の下方位置に
は、前記蒸留装置30の最も下流側にある凝縮室28か
ら排出される淡水1aを貯留し得る淡水槽37が設けら
れている。
【0024】前記排水槽36には、前述した蒸気発生装
置8の上部からスチーム管10を介して導いた蒸気1’
により駆動される第一のスチームタービン12の動力で
前記排水槽36中の残留水1b及び冷却用海水27を台
船7外に排出する排水ポンプ38が配設されており、前
記淡水槽37には、前述した蒸気発生装置8の上部から
スチーム管10を介して導いた蒸気1’により駆動され
る第二のスチームタービン13の動力で前記淡水槽37
中の淡水1aを図示しない輸送パイプ等を介して陸地側
に輸送する輸送ポンプ39が配設されている。
【0025】また、前記両スチームタービン12,13
の排出蒸気1’は、前記排水ポンプ38の排水の一部を
冷媒として利用した復水器40に導かれて凝縮されるよ
うになっており、凝縮された淡水1aは復水器40から
排水槽36中を巡らせた回収管41を介して淡水槽37
に導かれるようになっている。
【0026】尚、図中42は蒸気発生装置8内で発生し
た蒸気1’からミストを除去してスチーム管10に導く
為のデミスター、43は蒸留装置30の各蒸発室24で
発生した蒸気1’からミストを除去して凝縮室28に導
く為のデミスターを示す。
【0027】而して、海底2の割れ目3から噴出する高
圧の熱水1は、熱水捕集器5により捕集された後に断熱
配管9を介して海上に導かれ、調節弁17を介して蒸気
発生装置8に導入されて減圧されることにより蒸発が促
されて多量の蒸気1’が発生し、該蒸気1’はスチーム
管10を介して後段のエジェクタ11、第一のスチーム
タービン12、第二のスチームタービン13へと供給さ
れる。
【0028】このとき、海面6から海底2までの距離を
仮に1000mとすると、海底2付近の水圧は100K
g/cm2Aであり、この水圧での海水の飽和温度は約
310℃であることから、前記水圧に抗して海底2の割
れ目3から噴出し得るような熱水1の圧力は115Kg
/cm2A以上、温度は320℃以上が期待でき、これ
を熱水捕集器5で捕集して断熱配管9を介して海上に導
いた場合、調節弁17の直前で熱水1の圧力は約10〜
13Kg/cm2A、温度は180〜190℃であると
考えられ、蒸気発生装置8では後段のエジェクタ11及
び両スチームタービン12,13を駆動するに十分な圧
力8〜10Kg/cm2Aの蒸気1’を得ることが可能
である。
【0029】また、蒸気発生装置8内部に残留した熱水
1は断熱配管14及び調節弁20を介して発電機15の
水車16に供給されるが、このとき熱水1は7〜9Kg
/cm2Aの圧力を有しているので、該水車16を回転
することにより発電機15を駆動して発電を行うことが
可能であり、この発電で得られた電力は台船7上の照明
や計装用電源等として活用される。
【0030】更に、前記発電機15の水車16を経た熱
水1は圧力が約1.5Kg/cm2G、温度が約127℃
程度となって断熱配管23を介し蒸留装置30の最も上
流側にある蒸発室24に導入され、噴霧器33の噴霧孔
32を介し下流側の複数の蒸発室24を順次噴霧されな
がら巡らされ、この間に段階的に減圧されて蒸発を促さ
れ、各蒸発室24で発生した蒸気1’は蒸気流路25を
介して夫々の凝縮室28に導かれて冷却管26を介して
導いた海水27と熱交換されることにより淡水1aに凝
縮され、該淡水1aは各凝縮室28底部の連通孔34を
介して淡水槽37に導かれる。
【0031】また、前記蒸留装置30の最も下流側にあ
る蒸発室24から排出される残留水1b(最終的に残っ
た熱水)と、冷却管26の下流側端から排出される冷却
用海水27とは排水槽36に貯留される。
【0032】尚、各蒸発室24で熱水1の蒸発にともな
って発生する炭酸ガスや酸素等の不活性ガスは図示しな
いオリフィスを通過して順次圧力の低い下流側の蒸発室
24に導かれ、吸引管35を介してエジェクタ11に吸
引されて排気される。
【0033】更に、前記蒸気発生装置8の上部からスチ
ーム管10を介して導いた蒸気1’により第一のスチー
ムタービン12を駆動すると、該スチームタービン12
の動力で前記排水槽36中の残留水1b及び冷却用海水
27が排水ポンプ38により台船7外に排出される。
【0034】また、前記蒸気発生装置8の上部からスチ
ーム管10を介して導いた蒸気1’により第二のスチー
ムタービン13を駆動すると、該スチームタービン13
の動力で前記淡水槽37中の淡水1aが輸送ポンプ39
により陸地側に輸送される。
【0035】尚、前記両スチームタービン12,13の
排出蒸気1’は復水器40に導かれて凝縮され、得られ
た淡水1aは回収管41を介して淡水槽37に導かれ
る。
【0036】従って上記実施例によれば、陸地側からの
電力や燃料等の運転エネルギーの供給を必要とすること
なく、蒸気発生装置8で発生した蒸気1’や発電機15
で発電した電力を利用して海水淡水化設備を運転するこ
とができ、運転エネルギーを陸地側から独立して自身で
賄いながら海水を淡水化することができる。
【0037】尚、本発明の海水淡水化設備は、上述の実
施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論
である。
【0038】
【発明の効果】上記した本発明の海水淡水化設備によれ
ば、陸地側からの電力や燃料等の運転エネルギーの供給
を必要とすることなく、蒸気発生装置で発生した蒸気や
発電機で発電した電力を利用して海水淡水化設備を運転
することができ、運転エネルギーを陸地側から独立して
自身で賄いながら海水を淡水化することができるという
優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の海水淡水化設備の一実施例を示す概略
図である。
【図2】図1の蒸留装置のII−II方向の矢視図であ
る。
【符号の説明】
1 熱水 1’ 蒸気 1a 淡水 1b 残留水 2 海底 3 割れ目 5 熱水捕集器 6 海面 7 台船 8 蒸気発生装置 9 断熱配管 12 第一のスチームタービン 13 第二のスチームタービン 15 発電機 16 水車 24 蒸発室 27 冷却用海水 28 凝縮室 30 蒸留装置 38 排水ポンプ 39 輸送ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−76213(JP,A) 特開 昭52−98675(JP,A) 特開 平4−101075(JP,A) 特開 平1−155080(JP,A) 特開 昭61−277877(JP,A) 実公 昭48−37639(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/04 B01D 1/00 F03G 4/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 海底にできた割れ目から噴出する高圧の
    熱水を海上に導いて蒸留する海水淡水化設備であって、
    前記割れ目を包囲するよう海底に設置した熱水捕集器
    と、海面に浮上配置した台船上に設置され且つ前記熱水
    捕集器から断熱配管を介して導いた熱水を減圧して蒸発
    せしめる蒸気発生装置と、前記台船上に設置され且つ前
    記蒸気発生装置の下部から熱水を導いて水車を回転する
    ことにより発電を行う発電機と、前記台船上に設置され
    且つ前記発電機を経た熱水を複数の蒸発室を順次巡らせ
    て段階的に減圧することにより蒸発させると共に前記各
    蒸発室からの蒸気を各蒸発室に対応した複数の凝縮室で
    海水と熱交換することにより凝縮して淡水を得る蒸留装
    置と、前記蒸気発生装置の上部から導いた蒸気により駆
    動される第一のスチームタービンの動力で前記蒸留装置
    からの残留水及び冷却用海水を台船外に排出する排水ポ
    ンプと、前記蒸気発生装置の上部から導いた蒸気により
    駆動される第二のスチームタービンの動力で前記蒸留装
    置からの淡水を台船外に輸送する輸送ポンプとを備えた
    ことを特徴とする海水淡水化設備。
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