JP4762048B2 - 淡水化発電プラント - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (6)
- 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。 - 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。
- 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または2記載の淡水化発電プラント。
- 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または2記載の淡水化発電プラント。
- 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または2記載の淡水化発電プラント。
- 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または2記載の淡水化発電プラント。
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