JPS5815001B2 - 多段フラツシユ蒸発器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は海水の脱塩等に用いる多段フラッシュ蒸発器
に関するものである。

海水脱塩の分野には、１９５０年代のＭＳＦ蒸発器シス
テムの到来以来多段フラッシュ蒸発器の設計に広く適用
され成功を収めてきた２つの基本的な設計形態がある。

これらの設計形態は、当業界において普通「交差管」又
は「交差流」及び「長管」又は「長流」形の設計として
知られている。

これらの名称は、凝縮器配管下方において−の蒸発段か
ら他の蒸発段へと移動するフラッシュ蒸発を受ける塩水
流の方向に関する凝縮器配管の配向に由来しだものであ
る。

「交差管」形の主な利点の１つは１段間を流れる塩水の
質量流量が比較的小さいとき熱損失が比較的低いことに
ある。

質量流量が小さいと、塩水レベルが低くなり、塩水−蒸
気界面を著しく増大させ得るフラッシュ蒸発装置及びフ
ラッシュ蒸発促進装置が使用できることになり、フラッ
シュ蒸発が一層効果的に行われ、不平衡損失が減少する
３そのため凝縮器の各段について所要の熱伝達面積が減
少する。

まだ交差流形においては、上流側の塩水レベルを高く又
は不安定にせずに塩水を段から段へと非常に低い圧力差
の下に移行させるので１一定の温度差の範囲内で多数の
段を使用し得る。

交差配管膜内でフラッシュ蒸発して生じた蒸気は。

管束内での凝縮管の全長にわたり分離用メソシュを経て
一様に流れることができる。

交差型多段フラッシュ蒸発器の主な欠点は１本質的にユ
ニットの各段が、入口及び出口管板をもつ各別の凝縮器
と、付属する管接手と、入口及び出口水箱とを含み、こ
れらをユニットの各隣接段に相互接続しなければならな
いため、建造費が高くなることにある。

長管形の場合、現場での経験によって、この形態に共通
する大きな質量流量のため、特に高温段において屡々異
常に高い塩水レベルと大きな熱損失とを生じ、フラッシ
ュ蒸発する塩水流による侵食ないし腐食が過大になるこ
とが最近水された。

長管形の各段には、入口でのフラッシュ蒸気が凝縮器の
低温端の方に流れる際、非常に不規則な蒸気流パターン
が生ずる。

１９６０年代に建造された蒸発器に多く取入れられてい
る長管形の別の欠点は、凝縮管が故障すると、一連の段
からの凝縮液（製品としての水）が汚染されることにあ
る。

故障した管を確認して塞ぐため蒸発器をオフラインＬな
ければならないことが屡々ある。

Ｌかし交差管形において凝縮管が故障した場合には、各
段の凝縮液をすみやかにサンプリングして試験し。

漏洩源をすみやかに突止めることができ、一旦この漏洩
源が判明したら汚染された凝縮液は分路させ、管の塞正
によってユニットの作動停止を開始することが適当とな
る時期までは残りの段により高品質の凝縮物の生産を継
続することができる。

長管形の主な利点は、管板、管継手及び水箱の数を凝縮
管の１パス当り２にまで減少できる（８段以上の段に使
用し得る）ので、コストが最小となることである。

そのため非常に長い凝縮管をもつ比較的廉価な熱交換面
を使用できることになる。

従って本発明の主な目的は、適切に廉価な交差管形フラ
ッシュ蒸発器即ち長管形と交差管形とのそれぞれの利点
を相当程度具現したフラッシュ蒸発器を提供することに
ある。

この目的を達成するために本発明は、溶液から；溶媒を
蒸発させるための多段フラッシュ蒸発器であって、端壁
を有し、蒸発器の操作中に遂次減少する圧力に保たれる
複数の蒸発段を形成するように蒸発段仕切壁により仕切
られた長いハウジングと、前記溶液を最も高圧の前記蒸
発段に導入して各蒸発段を通して最も低圧の前記蒸発段
に差向けて前記溶液の段階的部分蒸発を行わせる装置と
。

各前記蒸発段において前記溶液から蒸発した溶媒を凝縮
させるため前記各蒸発段に組合わされた凝縮器構造とを
備えた多段フラッシュ蒸発器に於て。

前記凝縮器構造が複数の凝縮室から成り、これらの凝縮
室は前記端壁の間に延長し、且つ２つの隣接する前記蒸
発段の上部に隣接して配設され、これらの凝縮室は凝縮
室仕切壁により２つの区分に仕切られ、一方の区分は前
記隣接する２つの蒸発段の一方に、また他方の区分は前
記蒸発段の他方にそれぞれ連通され、凝縮管が前記ハウ
ジングの端壁間で前記蒸発段仕切壁と略々平行に前記凝
縮室の２つの区分を直列に通って延びてなることを特徴
とする多段フラッシュ蒸発器に在る。

この構成によって交差流形の端板及びシールの数が相当
減少り、 Ｌかも凝縮器構造はなお比較的短く、容易
に取扱い及び予備組立てできるため。

長管形に比べてコストの点でも対抗でき、しかも交差流
形の技術上の利点を保持している。

次に図面に示した本発明の好ましい実施例について一層
具体的に説明する。

第１図乃至第４図において、２個の隣接するフラッシュ
蒸発室が、各段フラ゛ノンユ蒸発器ユニット１０を形成
している。

なお、１対のフラッシュ蒸発室から成るフラッシュ蒸発
器ユニットは、所望の熱効率及び出力容量を得る目的で
任意の数だけ使用でき１本発明は１個の蒸発器ユニット
１０の場合に限定されない。

１対の蒸発室から成る蒸発器ユニット１０は。

個別のフラッシュ蒸発段１１．１３を形成するハウジン
グ構造を具えている。

蒸発段１１はこの内の高温−高圧段であり、蒸発段１３
はこれより低い温度及び圧力にある。

このハウジング構造は。図示したように、それぞれの蒸
発段１１．１３の全幅に延長する上流側壁１２及び下流
側壁１４を具えている。

ドーム状の屋根即ち頂部材１６は側壁１２，１４の間に
延長し１両端は端壁１８゜２０により閉止されている。

次の隣接するモジュールユニットの底面として続いてい
る平らな底部材２２がハウジング構造を完成し、湾曲し
た頂部を有する大体長方形の囲いを形成する。

壁１２、１４は、やはりハウジング構造の全長に延長す
る塩水供給口２４を限定するように底部材２２のすぐ上
方において終端し、ダム２６は供給口２４の直ぐ下流側
のところで底面から立上り。

塩水にその上をのり越えさせてその露呈面積を太きくり
、気化を促進させる。

大体垂直に延びる空所２８をその間に限定するように前
方に傾斜して上方に延長する一連の支柱２９は、ダム２
６の上端に配設され、別々の複数の塩水入口を形成して
いる。

水平棚２７はダム２６の直ぐ上方において缶壁から各室
中に前方に入り込み、支柱２９の上端を支持し、上部の
蒸気流に塩水の水滴が侵入しないようにするためにダム
２６を越えて多少延長している。

単一の凝縮器管束３０は頂部材１６の下側に隣接する上
部スペース内において囲いの幅を横切るように延長して
いる。

上部段の仕切壁３２は１両方の端壁１８，２０の間に位
置されて、蒸発器ユニット１０のドーム状の上方部分を
別々の室即ち凝縮室３４．３６に区画している。

従って仕切壁３２は凝縮室仕切壁である。

管束３０はこの仕切壁を通シ抜け（即ち管束３０の容管
は仕切壁３２の各別の通孔に封止係合状態で受入れられ
）てお。

す、凝縮室３４，３６は互いに封止された状態に保持さ
れている。

尚、容管の両端は１両方の端壁の外側に固定した管板中
に受入れられ、これらの管板にはそれぞれ端壁１８．２
０に隣接して熱水箱と冷水箱が取付けてあり１図示しな
いが当業者・には周知の形態で凝縮管に水を供給する。

大体Ｕ字形の凝縮物とい即ち凝縮物受け３８は。

凝縮器管束３０の下方にそれに隣接して位置され、大体
において各々の端壁１８，２０から仕切壁３２まで延長
し、とい３８の立上り側部壁即ち脚部３８ａ、３８ｂは
隣接する壁１２．１４から大体において隔たった位置に
ある。

Ｌ７５−Ｌ仕切壁３２の両側にある凝縮物とい３８の一
方の脚部３８ａは上方に延長して、頂部材１６と封止関
係にあシ、他方の脚部３８ｂとこれに隣接する壁（高圧
段では頂部材１６．低圧段では壁１４）との間のスペー
スは、連行される塩水の水滴を実質的に含まない蒸気の
貫流を許すための水平におかれたメツンユ即ち網４０を
支持している。

従って上部室（凝縮室）は、下方のフラッシュ室から網
４０を通る個別の蒸気流入口を各々有する２個の別々の
凝縮段即ち凝縮室３４．３６に、封止状態において区画
されている。

はぼ逆■字形のバッフル３９は各室の端壁１８゜２０と
仕切壁３２との間に延長するように支持されている。

バッフル３９の一方の脚部３９ａは大体において管束３
０の中心の方に延長し、他方の脚部３９ｂは網４０と反
対側の管束３０の外周にほぼ適合し、管束３０を通る矢
印によって示した蛇行状の曲折した蒸気路を設定する。

凝縮室３４中のバッフル３９の頂部近くにおいて仕切壁
３２に形成した通気孔４１を経て、この凝縮室の凝縮し
なかった蒸気を次の凝縮室３６に放出する。

低王室１３の端壁２０に近接したシュラウド４５は。

この段の管束３０の一部（例えば１〜２％）を収納し１
通気凝縮器区分を限定する。

シュラウド４５の下部、は凝縮物とい３８に凝縮物を滴
下させるように開放している。

凝縮室３６のバッフル３９はシュラウド４５の平面４５
ａに当接り、逆■字形バラフル３９０頂点にほぼ近接し
て平面４５ａに形成した通気孔４７は、凝縮室３６の凝
縮しなかった蒸気を通気凝縮区分に放出する。

外部−・の通気孔４９は、凝縮室３６の外部に、また多
段ユニットの次の低温段に通気凝縮区分から延長して諭
る。

蒸発段仕切壁４４は、凝縮液とい３８から下方に、フラ
ッシュ室まで延長し、底部材２２の上方のある距離のと
ころに終端し、ダム４８を有する塩水入口４６を限定す
る。

ダム４８は入口４６よりも下流側に位置され、壁１２．
１４に設けた塩水入口を２倍にするようにり、また棚５
０を支持している。

蒸発段仕切壁４４は囲いの端壁１８゜２０の間に、これ
らとの封止係合関係において延長し、下方フラッシュ蒸
発室を１対の、即ち高温側のフラッシュ蒸発段ＨＴ及び
低温側のフラッシュ蒸発段ＬＴに実効的に区画している
。

各々の凝縮室への蒸気入口は、各々のフラッシュ段が単
一の凝縮段の別々の封止された部分と蒸気流連通される
ように構成される。

塩水は、流れ方向と直角に測ったハウジングの全段幅を
占める供給口２４を通って上流側の第１フラツシユ蒸発
段（高温段ＨＴ）に入る。

この蒸発段でフラッシュ蒸発した蒸気は、網４０を通り
。

連行された塩水の水滴がここで除かれた後、更に蒸気が
凝縮室３４に流入する。

蒸気は凝縮管の熱伝達面上で凝縮し、生成した凝縮液は
凝縮物とい３８に集められる。

凝縮し得なかったガスは通気孔４１を通って次の蒸発段
に放出される。

この順序が２番目及びそれ以後の順次低温の段において
そのまま反復され、高温段に組合せた網４０を通った蒸
気が２段凝縮器管束の別の部分３６に入る。

この段の凝縮し得なかった蒸気は１通気孔４７を経て通
気凝縮器部分に入り、ここで凝縮しなかった蒸気部分は
最終的に１次に低温の段に、外部に放出される。

即ち本発明の構成によれば、交差流関係において２つの
フラッシュ蒸発段として役立つ単一の凝縮器管束を使用
できることになる。

これにより交差流型のものに比べて管板、水箱、連結管
及び外部ベントの数が相当減少し、交差流型のものの熱
損失の減少に通常関連する熱伝達面積の減少が保たれる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は縦続された蒸発段及び別々の凝縮段を；限定す
る内部仕切りを示すため一部を切欠いて示した本発明に
よる多段フラッシュ蒸発器の典型的な１ユニツトを示す
斜視図、第２図は上流側の高圧凝縮段においての第１図
のユニットの断面図。 第３図は下流側の低圧凝縮段においての第１図のユニッ
トの断面図、第４図はユニットの上面図である。 １０・・・・・・蒸発器ユニット、１１，１３・・・・
・・蒸発段、１２・・・・・・上流側壁、１４・・・・
・・下流側壁、１８゜２０・・・・・・端壁、３２・・
・・・・蒸発段仕切壁、３４゜１３６・・・・・・凝縮
室、４４・・・・・・蒸発段仕切壁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶液から溶媒を蒸発させるだめの多段フラッシュ蒸
   発器であって、端壁を有し、蒸発器の操作中に遂次減少
   する圧力に保たれる複数の蒸発段を形成するように蒸発
   段仕切壁により仕切られた長いハウジングと、前記溶液
   を最も高圧の前記蒸発段に導入して各蒸発段を通して最
   も低圧の前記蒸発段に差向けて前記溶液の段階的部分蒸
   発を行わせる装置と、各前記蒸発段において前記溶液か
   ら蒸発した溶媒を凝縮させるため前記各蒸発段に組合わ
   された凝縮器構造とを備えた多段フラッシュ蒸発器に於
   て、前記凝縮器構造が複数の凝縮室から成り、これらの
   凝縮室は前記端壁の間に延長り。 且つ２つの隣接する前記蒸発段の上部に隣接して配設さ
   れ、これらの凝縮室は凝縮室仕切壁により２つの区分に
   仕切られ、一方の区分は前記隣接する２つの蒸発段の一
   方に、また他方の区分は前記蒸発段の他方にそれぞれ連
   通され、凝縮管が前記ハウジングの端壁間で前記蒸発段
   仕切壁と略々平行に前記凝縮室の２つの区分を直列に通
   って延びてなることを特徴とする多段フラッシュ蒸発器
   。 ２ 低圧蒸発段と連通ずる凝縮室区分に通気装置が連結
   され、前記凝縮室仕切壁には、凝縮り得なかったガスを
   高圧凝縮室区分から低圧凝縮室区分に放出するための通
   気孔が形成された特許請求の範囲第１項記載のフラッシ
   ュ蒸発器。 ３ ＠記凝縮室が、２つの隣接する蒸発段の間の１領域
   において前記ハウジングの頂部の前記端壁間に延びる壁
   構造によって形成され、前記壁構造は前記凝縮器構造の
   一側において一方の区分に開口していて前記隣接する蒸
   発段の一方からの蒸気通路を構成し、前記壁構造は前記
   凝縮器構造の他側・において他方の区分に開口していて
   前記隣接する蒸発段の他方からの蒸気の流路を構成する
   ようにした特許請求の範囲第１項又は第２項記載のフラ
   ッシュ蒸発器。 ４ 前記蒸気流路中に水滴分離構造を配設した特許請求
   の範囲第３項記載のフラッシュ蒸発器。 ５ 前記凝縮室は略々Ｕ字形断面を有し、底部が凝縮物
   受けを形成し、前記Ｕ字形の凝縮室の側壁は一側だけで
   ハウジングの頂部にまで延び、他側は前記蒸気流路を形
   成するように開放されてなる、特許請求の範囲第３項又
   は第４項記載のフラッシュ蒸発器。