CN104030378A - 制水装置及制水方法 - Google Patents

Abstract

一种制水装置及制水方法，该制水装置具备：热交换器，通过冷却内燃机的冷却水来对海水进行加热，并且减压到低于大气压并生成水蒸气；和冷凝器，冷却由该热交换器产生的蒸气并生成蒸馏水，具备连接所述热交换器的上游侧与下游侧的旁通通道，并经由该旁通通道，将所述热交换器的下游侧的所述冷却水向所述上游侧的冷却水中返回。

Description

制水装置及制水方法

技术领域

本发明涉及一种制水装置及制水方法。

背景技术

以往以来，在用于冷却船舶上搭载的柴油机等内燃机的，例如在以80℃左右的缸套冷却水为热源的制水装置中，在内燃机的缸套冷却水的循环通道中设置减压到低于大气压的间接式的热交换器，在所述热交换器中，将所述内燃机的缸套冷却水作为热源对从大海中抽出的海水进行加热，产生水蒸气之后，进行气液分离，并冷凝气液分离后的水蒸气，从而制造淡水（例如参照专利文献1）。

专利文献1：日本专利第3923820号公报

近年来，在船舶中，伴随着实现燃油消耗的改善，冷却内燃机的缸套冷却水的温度升高，例如正逐渐为90℃以上，并且由于海水的蒸发而析出的盐和水垢大量附着于海水流过的热交换器中，从而存在不仅无法避免因热传导系数的下降引起的制水量的减少，而且去除所述盐和水垢的维护需要巨大的工作的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题提出的，目的在于即使作为热源的冷却水为高温，也能够抑制盐及水垢的产生以进行稳定的制水。

为了达到上述目的，本发明以如下方式构成。

（1）本发明的制水装置具备：热交换器，通过冷却内燃机的冷却水来对海水进行加热，并且减压到低于大气压并生成水蒸气；和冷凝器，冷却由该热交换器产生的蒸气并生成蒸馏水，

具备连接所述热交换器的上游侧与下游侧的旁通通道，并经由该旁通通道，将所述热交换器的下游侧的所述冷却水向所述上游侧的冷却水中返回。

根据本发明，由于具备连接热交换器的上游侧与下游侧的旁通通道，并经由该旁通通道，将由热交换器冷却的下游侧的冷却水返回到上游侧的冷却水中，因此能够使热交换器的上游侧的冷却水，即，向热交换器供给的冷却水的温度下降。据此，由于 即使从内燃机供给的冷却水的温度变为高温，也能够将向热交换器供给的冷却水的温度抑制得较低，因此能够抑制由热交换器蒸发海水而生成的盐和水垢的产生，从而能够长期进行该制水装置的稳定的运转。

（2）在本发明的优选的实施方式中，所述热交换器经由分支通道被连接于所述冷却水循环的循环通道，所述分支通道具备将所述循环通道的所述冷却水供给到所述热交换器的上游侧的前往路径和将来自该热交换器的冷却水返回到所述循环通道中的下游侧的返回路径，

所述旁通通道连接上游侧的所述前往路径与下游侧的所述返回路径。

根据该实施方式，在循环通道中循环的冷却水向分支通道分流，并经由分支通道的前往路径向热交换器供给，通过与海水的热交换而被冷却，该被冷却的冷却水经由分支通道的返回路径返回到循环通道中，另一方面，经由连接前往路径与返回路径的旁通通道，由热交换器冷却的冷却水返回到向热交换器供给的冷却水中，以能够使向热交换器供给的冷却水的温度下降。

（3）在本发明的其他实施方式中，在所述旁通通道中设置有调整流过该旁通通道的所述下游侧的所述冷却水的流量的流量调整机构。

根据该实施方式，由于能够调整流过旁通通道的下游侧的冷却水的流量，即，由热交换器冷却之后，向上游侧返回的冷却水的流量，因此能够调整该返回的冷却水与上游侧的冷却水混合后的冷却水的温度。即，能够调整向热交换器供给的冷却水的温度。

（4）在本发明的优选的实施方式中，具备：水温传感器，检测所述热交换器的上游侧的所述冷却水的温度及下游侧的所述冷却水的温度的至少任一方的温度；和

控制机构，基于所述水温传感器的检测温度，控制所述流量调整机构。

根据该实施方式，检测热交换器的上游侧的热交换前的冷却水的温度或热交换器的下游侧的热交换后的冷却水的温度，基于此，能够控制经由旁通通道向上游侧返回的下游侧的冷却水的流量。

（5）在本发明的进一步其他实施方式中，所述内燃机为船舶的内燃机，所述冷却水为冷却所述内燃机的缸套冷却水。

根据该实施方式，由于即使冷却船舶的内燃机的缸套冷却水的温度变为高温，也能够将向热交换器供给的冷却水的温度抑制得较低，因此能够抑制由热交换器蒸发海水而生成的盐和水垢的产生，从而能够长期进行该制水装置的稳定的运转。

（6）本发明的制水方法具备：加热蒸发工序，通过与冷却内燃机的冷却水的热交换来对海水进行加热，并且使加热的所述海水在减压下蒸发并生成水蒸气；和

冷凝工序，冷却生成的水蒸气并生成蒸馏水，

所述加热蒸发工序包括将与所述海水进行热交换的所述冷却水返回到热交换前的冷却水中的工序。

根据本发明，由于在加热蒸发工序中包括将与海水进行热交换并被冷却的冷却水返回到热交换前的冷却水中的工序，因此能够使热交换前的冷却水的温度下降。据此，由于即使从内燃机供给的冷却水的温度变为高温，也能够将与海水进行热交换的冷却水的温度抑制得较低，因此能够抑制由进行海水与冷却水的热交换的热交换器蒸发海水而产生的盐和水垢的发生，从而能够长期稳定地进行制水。

如此根据本发明，由于具备连接热交换器的上游侧与下游侧的旁通通道，并经由该旁通通道，将由热交换器冷却的下游侧的冷却水返回到上游侧的冷却水中，因此能够使热交换器的上游侧的冷却水，即，向热交换器供给的冷却水的温度下降。据此，由于即使从内燃机供给的冷却水的温度变为高温，也能够将向热交换器供给的冷却水的温度抑制得较低，因此能够抑制由热交换器蒸发海水而生成的盐和水垢的产生，从而能够长期进行稳定的制水。

附图说明

图1是具备本发明的一实施方式的制水装置的系统的概要结构图。

图2是图1的制水装置的概要结构图。

图3是本发明的其他实施方式的制水装置的概要结构图。

具体实施方式

下面，根据附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是具备本发明的一实施方式的制水装置1的系统2的概要结构图。

该实施方式的系统2搭载于船舶中，具备柴油机等内燃机3、用于循环冷却该内燃机3的缸套冷却水的循环管道4和循环泵5。

在冷却内燃机3的缸套冷却水的循环管道4中设置有第一阀6，并且连接有分流该第一阀6的分支管道7。该分支管道7具备将来自循环管道4的缸套冷却水供给到制水装置1的前往管道7a和将来自制水装置1的冷却水返回到循环管道4中的返回管道7b。

通过操作循环管道4的第一阀6，能够调整流向制水装置1的缸套冷却水的流量。该制水装置1以经由分支管道7供给的缸套冷却水为热源由海水制造淡水。

图2是表示图1的制水装置1的概要结构的图。

该实施方式的制水装置1具备：热交换器8，进行作为原料水的海水与缸套冷却水的间接热交换，对海水进行加热，并减压到低于大气压而生成水蒸气；气液分离罐9，对由该热交换器8产生的蒸气进行气液分离；和冷凝器10，通过由未图示的泵抽出的作为原料水的海水冷却由气液分离罐9气液分离的蒸气并生成蒸馏水。

缸套冷却水经由从循环管道4分支的前往管道7a而被供给到热交换器8中，由热交换器8进行热交换而被冷却的缸套冷却水经由返回管道7b向循环管道4返回。在前往管道7a中设置有第二阀13及第一逆止阀14，另一方面，在返回管道7b中设置有第三阀15。

冷凝器10、与此连通的气液分离罐9及热交换器8通过与冷凝器10连接的真空泵等真空发生源11，其内部被维持为低于大气压的减压。气液分离罐9在内部具备除沫器12，并且被供给通过利用热交换器8与缸套冷却水的热交换而加热并蒸发的水蒸气，并进行气液分离。在气液分离罐9内被气液分离后的盐水再次返回到大海中。

进行来自冷凝器10的海水与来自前往管道7a的缸套冷却水的热交换的热交换器8由板式的热交换器构成，通过对薄金属制的多个热交换板在其之间隔着密封部件进行层压，并利用螺栓将该层压体紧固在其两侧配设的面板上，从而在所述各热交换板之间交互形成多个加热侧间隙流道与多个被加热侧间隙流道。缸套冷却水被供给到加热侧间隙流道中，来自冷凝器10的海水被供给到被加热侧间隙流道中。

本实施方式的热交换器8为小型且轻便的板式的热交换器，从而设置空间也小。

近年来，在用于冷却船舶的内燃机3的循环管道4中循环的缸套冷却水的温度高，例如为90℃左右以上，若使来自循环管道4的缸套冷却水直接导入热交换器8中并与海水进行热交换，则因海水的蒸发而析出的盐及水垢大量附着于热交换器8。若大量的盐和水垢附着于热交换器8，则不仅无法避免因热传导系数的下降引起的的制水量的减少，而且去除所述盐和水垢的维护的频率增加，并且需要巨大的工作。

因此，在本实施方式中，为了能够抑制盐和水垢的附着而长期进行稳定的运转，以如下方式构成。

即，设置连接热交换器8的上游侧的前往管道7a与下游侧的返回管道7b的 旁通管道16，经由该旁通管道16，将返回管道7b的缸套冷却水的一部分返回到前往管道7a的缸套冷却水中。

在该旁通管道16中设置有泵17、调整向前往管道7a返回的缸套冷却水的流量的第四阀18和第二逆止阀19。

在具有以上结构的制水装置1中，驱动图1的内燃机3，通过循环泵5开始缸套冷却水的循环，则制水装置1的前往管道7a的第二阀13和返回管道7b的第三阀15被打开，循环管道4的缸套冷却水向热交换器8分流。

另外，开始制水装置1的运转，并且驱动旁通管道16的泵17。据此，供给到热交换器8的缸套冷却水被来自冷凝器10的海水冷却，并经由返回管道7b向循环管道4返回。

此时，返回管道7b的缸套冷却水的一部分向旁通管道16供给，并返回到前往管道7a中。据此，在前往管道7a的热交换前的缸套冷却水中混合由热交换器8冷却的返回管道7b的冷却水。据此，与前往管道7a与旁通管道16的连接部相比更下游侧，即，热交换器8的入口附近的缸套冷却水的温度下降。

例如，在本实施方式中，从循环管道4向前往管道7a供给的缸套冷却水的温度为90℃左右，混合来自旁通管道16的缸套冷却水之后的缸套冷却水，即，热交换器8的入口附近的缸套冷却水的温度为80℃左右，通过利用热交换器8与来自冷凝器10的海水的热交换而被冷却后的缸套冷却水，即，热交换器8的出口附近的缸套冷却水的温度为70℃左右。

如此，由于能够使供给到热交换器8中的缸套冷却水的温度下降，因此利用热交换器8与该缸套冷却水进行热交换的海水蒸发时，能够抑制盐和水垢附着于热交换器8。

据此，能够降低由于盐和水垢引起的热传导系数的下降而制水量减少，并且能够大幅降低盐和水垢的去除等维护的频率和工作，从而能够长期稳定地运转该制水装置1。

如图3所示，作为本发明的其他实施方式，还可以设置检测热交换器8的入口附近的缸套冷却水的温度的水温传感器20，并且设置基于通过该水温传感器20检测出的缸套冷却水的水温，控制作为旁通管道16的流量调整阀的第四阀18的开度的作为控制机构的控制器21，控制第四阀18的开度，以使热交换器8的入口附近的缸套冷却水的温度变为目标温度。

此外，水温传感器20并不限于设置在热交换器8的入口附近，还可以设置在热交换器8的出口附近。

在上述实施方式中，虽然制水装置1的热交换器8设置在从循环管道4分支的分支管道7中，但是作为本发明的其他实施方式，还可以将制水装置1的热交换器8设置在循环管道4中。

热交换器8并不限于板式的热交换器，还可以为多管式或其他热交换器。

符号说明

1 制水装置

3 内燃机

4 循环管道（循环通道）

5 循环泵

7 分支管道（分支通道）

8 热交换器

9 气液分离罐

10 冷凝器

16 旁通管道（旁通通道）

20 水温传感器

21 控制器。

Claims (6)

1.一种制水装置，具备：热交换器，通过冷却内燃机的冷却水来对海水进行加热，并且减压到低于大气压并生成水蒸气；和冷凝器，冷却由该热交换器产生的蒸气并生成蒸馏水，其特征在于，

具备连接所述热交换器的上游侧与下游侧的旁通通道，并经由该旁通通道，将所述热交换器的下游侧的所述冷却水向所述上游侧的冷却水中返回。

2.根据权利要求1所述的制水装置，其中，

所述热交换器经由分支通道被连接于所述冷却水循环的循环通道，所述分支通道具备将所述循环通道的所述冷却水供给到所述热交换器的上游侧的前往路径和将来自该热交换器的冷却水返回到所述循环通道中的下游侧的返回路径，

所述旁通通道连接上游侧的所述前往路径与下游侧的所述返回路径。

3.根据权利要求1或2所述的制水装置，其中，

在所述旁通通道中设置有调整流过该旁通通道的所述下游侧的所述冷却水的流量的流量调整机构。

4.根据权利要求3所述的制水装置，具备：

水温传感器，检测所述热交换器的上游侧的所述冷却水的温度及下游侧的所述冷却水的温度的至少任一方的温度；和

控制机构，基于所述水温传感器的检测温度，控制所述流量调整机构。

5.根据权利要求1或2所述的制水装置，其中，

所述内燃机为船舶的内燃机，所述冷却水为冷却所述内燃机的缸套冷却水。

6.一种制水方法，具备：

加热蒸发工序，通过与冷却内燃机的冷却水的热交换来对海水进行加热，并且使加热的所述海水在减压下蒸发并生成水蒸气；和

冷凝工序，冷却生成的水蒸气并生成蒸馏水，

其特征在于，所述加热蒸发工序包括将与所述海水进行热交换的所述冷却水返回到热交换前的冷却水中的工序。