JP2018505056A - 改良された流出のない海水脱塩方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】海水脱塩技術について改良の要求を充たすことにある。【解決手段】システムは、溶質固体を含有する流体を加熱して流体の沸点以下の温度で加熱流体を形成するために、第１圧力の第１プレート熱交換器を有する。蒸発室が第１プレート熱交換器に接続される。蒸発室は第１圧力以下の第２圧力である。蒸発室は、加熱流体を受け入れ、実質的に溶質塩のない気体成分及び固体成分を生成する。圧縮機が蒸発室に接続される。圧縮機は、気体成分を受け入れ、流体産出物を生成する。第１プレート熱交換器はチャンバーを形成するプレートを有する。マニホールド装置が、蒸発室からの未処理流体を第１半組のチャンバーに分配し、圧縮機からの流体産出物を第２半組のチャンバーに分配する。【選択図】図１

Description

本発明は、一般的には、海水脱塩に関する。より具体的には、本発明は、改良された流出のない海水脱塩技術に関する。

米国特許第８，４９６，７８７号（’７８７号特許）は、流出のない海水脱塩技術を記載している。’７８７号特許に開示された技術は、多数の理由で関心が増している。したがって、’７８７号特許に開示された技術について改良の要求がある。

システムは、溶質固体を含有する流体を加熱して流体の沸点以下の温度で加熱流体を形成するために、第１圧力の第１プレート熱交換器を有する。蒸発室が第１プレート熱交換器に接続される。蒸発室は第１圧力以下の第２圧力である。蒸発室は、加熱流体を受け入れ、実質的に溶質塩のない気体成分及び固体成分を生成する。圧縮機が蒸発室に接続される。圧縮機は、気体成分を受け入れ、流体産出物を生成する。第１プレート熱交換器はチャンバーを形成するプレートを有する。マニホールド装置が、蒸発室からの未処理流体を第１半組のチャンバーに分配し、圧縮機からの流体産出物を第２半組のチャンバーに分配し、第１プレート熱交換器は、蒸発室に加えるための加熱流体を形成する。

システムは、溶質塩を含有する流体を加熱して流体の沸点以下の温度で加熱流体を形成するために第１圧力の加熱器を含む。蒸発室が加熱器に接続される。蒸発室は第１圧力以下の第２圧力である。蒸発室は、加熱流体を受け入れ、実質的に溶質塩のない気体成分及び固体成分を生成する。圧縮機が蒸発室に接続される。圧縮機は、気体成分を受け入れ、流体産出物を生成する。凝縮ユニットが加熱器と一体化される。凝縮ユニットは、流体産出物を受け入れる。流体産出物は、熱を加熱器内の流体に付与する。プレート熱交換器は凝縮ユニット及び蒸発室に接続される。プレート熱交換器は、チャンバーを形成するプレートを有する。マニホールド装置が、低温未処理流体を第１半組のチャンバーに分配し、凝縮ユニットからの流体産出物を第２半組のチャンバーに分配する。その結果、プレート熱交換器は、蒸発室及び低温処理流体産出物に加えるための高温未処理流体産出物を形成する。

発明は、添付図面と関連して以下の詳細な説明と関連してもっと完全に理解される。

本発明の実施形態にしたがって構成されたシステムを図示する。 プレート熱交換器に利用されるプレート及びマニホールド構成要素を図示する。 本発明の実施形態にしたがって利用されるプレート熱交換器を図示する。 本発明の実施形態にしたがって使用される圧縮機アセンブリーを図示する。 本発明の実施形態にしたがって使用される代替の圧縮機アセンブリーを図示する。 本発明の実施形態にしたがって利用される複プレート熱交換器を図示する。

同じ参照番号は、図面のいくつかの図全体にわたって対応する部品を指す。

［発明の詳細な説明］
図１は、ここに説明する実施形態と共に米国特許第８，４９６，７８７号の基本技術を示す。図１の一桁及び２桁数字は、米国特許第８，４９６，７８７号に用いられた数字と同じである。特に、米国特許第８，４９６，７８７号は、蒸発室１を開示する。蒸発室１は、接続パイプ２に取り付けられたノズル３を含む。接続パイプ２は加熱器６に取り付けられている。加熱器は、溶質固体を含有する流体を加熱する第１圧力である。これは、流体の沸点以下の温度で加熱流体を形成する。加熱器は、凝縮ユニット９及び必要なら、任意のタイプの外部加熱源から熱を受ける。蒸発室は、加熱器６から接続パイプ２を経て加熱流体を受け入れる。ノズル３は、スプレーを作り、スプレーは、加熱流体と関連した圧力を減ずる。減圧は流体をその沸点にする。その結果、溶質固体を実質的に離れる気体成分は、固体成分と一緒に形成される。気体成分５は、圧縮機８に加えられる。固体成分は、蒸発質の中で沈殿する。特に、固体成分は、未蒸発液体４の中へ沈殿し、この未蒸発液体は、生液体投入物１３と一緒に供給される。

圧縮機８は、気体成分を受け入れ、そして凝縮ユニット９に加えられる流体産出物を生成する。凝縮ユニット９は、加熱器と一体化される。凝縮ユニット９の中を循環する流体産出物は熱を加熱器６内の流体に付与する。ポンプ７は、流体４を蒸発室１から加熱器６に移送する。

以上の説明は、米国特許第８，４９６，７８７号に開示された情報と一致している。以下の情報は、米国特許第８，４９６，７８７号に開示された基本技術の改良に向けられている。

第１の改良は、熱交換機器１００の利用である。任意のタイプの熱交換器は１０を本発明の実施形態にしたがって使用してもよい。本発明の１つの実施形態は、プレート熱交換器を利用する。当該技術で知られているように、プレート熱交換器は、２つの流体間に熱を伝える金属プレートを使用する。プレートは、一組のチャンバーを形成し、２つの流体は、交互のチャンバーに通される。マニホールド装置が低温流体を第１半組のチャンバーに分配し、高温流体を第２半組のチャンバーに分配する。この関係では、生流体インプット（例えば、海水）は、低温流体投入物であり、凝縮器９からの蒸留純液体１１は、高温流体投入物である。交互のチャンバー１０２（例えば低温流体の）及び１０４（例えば高温流体の）は、低温処理流体産出物１０６及び蒸発室１に加えるための）高温未処理流体産出物１３を生じさせる。２つの矢印は、流体がチャンバーを移行するとき流体の温度の転移（すなわち高温かち低温又は低温から高温）を表すために熱交換器１００の各チャンバーに図示されている。

図２は、サンプルプレート２００を示す。プレート２００は、流体を隣接したチャンバーに通すマニホールドを形成する２つの穴２０２及び２０４とそれと関連したブラケット又はろう付とを有する。穴２０６及び２０８はプレート２００によって構成されたチャンバー内で処理される流体を流入流出させる。プレート２００は、熱交換作用を高めるための流体乱流を高める波形２１０を含むのがよい。プレート２００は、流体が曝される大きな表面積を有する。これは、熱伝達を容易にし、かつ温度変化の速度を増す。

図３は、プレート熱交換機を形成するように組み立てられるプレート２００_１乃至２００_４の配置を示す。個々のプレートは、隣接したプレートとの取付のためにガスケット溶接又はろう付を使用するのがよい。プレートは、剛性フレーム内で互いに圧縮されて交互の高温流体と低温流体を伴う平行なフローチャンネルの配列を形成する。ターミナルプレート（図示せず）はプレート２００_1に戻る流れを受け入れる。かくして、各流体は、プレート２００_1から一連の交互のチャンバーの中を第1の方向に移動し、流体の流れは逆転され、流体は、一連の交互のチャンバーの中を第2の方向に移動する。

低温海水は、プレート熱交換器に入り、次いで、交互のチャンバーを移動して蒸発室1に加えるために高温海水として流出する。凝縮ユニット9からのクリーンな温水は、プレート熱交換器に入り、次いで、交互のチャンバー３０２を移動してクリーンな低温水産出物として流出する。

熱交換器１００は加圧されて堆積物がプレート２００にできないようにする。有利には、プレートタイプの熱交換器は、極めて効率的、低コスト及びコンパクトである。

図１に戻ると、改良システムは、コンベヤベルト１００を含む。商業的に入手できるコンベヤベルトは、コムリン−スタンダーソン，ピアパック，ニュージャーシーによって販売されたもので、発明の実施形態にしたがって使用される。コンベヤベルト１００は、フレーム１１１，ベルト１１２及び内部ベアリング１１４を有する。

ベルト１１２は高温濾過処理に適した材料を使用する。１つの実施形態では、ベルト１１２は、ポリエステルで形成される。１つの実施形態では、ポリエステルは、ほぼ７５０ポンド／インチの引張り強さを有する。ベルト１１２は、ほぼ０．０５インチの厚さを有するのがよい。ベルト１１２は、ほぼ１１８×３０／平方インチの密度を有する。ベルト１１２は、ほぼ１７０立方フィート／分乃至２３０立方フィート／分の容積空気流量を有するのがよい。

図１は、コンベヤベルト１１０上の固体除去及び堆積のために使用されるオーガ１５を示す。ポンプのような他の固体移動機構も使用される。蒸発室１は、固体塩を生成する。塩は、１００％ブラインの濃度を有する水と混合される。蒸発室１の底の塩固形物は、可なりの量の水と一緒に除去される。コンベヤベルト１１０は、塩と水のこの組み合わせを受ける。固形物は、ベルト１１２によって捕捉され、そしてベルト１１２の端部で放出される。水は、ベルト１１２を通過し、流体回収容器１１６内に集められる。ベルトを通過する水は、高濃度の固体塩を有し、固体塩は、ベルトの目を詰まらせる。したがって、本発明の実施形態は、生液体インプット１３にアクセスするトラップ１１８を使用する。トラップ１１８は、流体送出機構１２０に接続される。流体送出機構は、ベルトを比較的きれいに保つために生液体インプットをベルトに噴霧するノズル又はジェットを含むのがよい。流体を流体回収容器１１６から蒸発室１に移動させるためにポンプ１１２２が使用される。

他の特徴は圧縮機８に関する。圧縮機８は，蒸気タービンに接続される。図４は、このような構成を示す。特に、圧縮機８は、軸４００にあり、軸４００は、またタービン４０１に接続される。タービン４０１は、ボイラー４０４から蒸気４０２を受ける。ボイラー４０４は、天然ガスで加熱される。軸線の軸４００は、パワー生成蒸気からパワー消費圧縮機への連結ドライブで置き換えられてもよい。

図５は、発明の実施形態にしたがって使用される圧摺動茎構成を示す。この構成では、圧縮機８は、ガスタービン５００に接続される。ガスタービン５００は、空気５０４を受ける圧縮機５０２を含む。燃焼室５０６はタービン５０８を駆動する膨張排気を生成し、タービン５０８は圧縮機８を駆動する。

図６は、発明の実施形態にしたがって利用される複プレートタイプ熱交換システムを示す。図６は、図１に対応するが、加熱器６及び凝縮ユニット９がプレート熱交換器６００で置き換えられている。プレート熱交換器６００への１つの投入物は圧縮機の産出物である。この産出物は、プレート熱交換器００の交互のチャンバーを通して処理され、そして蒸留純液体産出物１１として流出し、この産出物は、プレート熱交換器１００に加えられる。プレート熱交換器６００への他の投入物は、蒸発室１からの未蒸発液体４である。この液体は、圧縮機８の産出物から熱を要求するプレート熱交換器６００の交互のチャンバーを通して処理される。加熱流体は、次いで蒸発室１に通すための接続パイプ２に加えられる。

説明の目的のために、上記の説明は、発明の完全な理解を提供するために特別な用語を使用した。しかしながら、特別な詳細は、発明を実施するために要求されないことは当業者に明らかであろう。かくして、発明の特別の実施形態の上記の説明は、図示及び説明の目的のために提示されている。上記の説明は、徹底的なものではなく、又は発明を説明した正確な形態に限定するものではなく、明らかに、多くの修正及び変更が上記の教示に照らして可能である。実施形態は、発明の原理及び発明の実用的な適用を最もよく説明するために選ばれかつ説明され、実施形態は、当業者が発明及び種々の実施形態を予想される特別の用途に適合されるように種々の修正と共に最もよく利用することができる。添付の景気希有の範囲及びそれらの均等は、発明の範囲を定めるものである。

Claims (37)

1. 溶質固体を含有する流体を加熱して流体の沸点以下の温度で加熱流体を形成するために、第１圧力の第１プレート熱交換器；、
   第１プレート熱交換器に接続され、第１圧力以下の第２圧力である蒸発室；。蒸発室は、加熱流体を受け入れ、実質的に溶質塩のない気体成分及び固体成分を生成し、
   蒸発室に接続され、気体成分を受け入れ、流体産出物を生成する圧縮機：
   を含み、
   第１プレート熱交換器は、複数のチャンバーを形成する複数のプレート，及び蒸発室からの未処理流体を第１半組のチャンバーに分配し、かつ圧縮機からの流体産出物を第２半組のチャンバーに分配するマニホールド装置を含み、第１プレート熱交換器は、蒸発室に加えるための加熱流体を形成する、システム。
2. 第１プレート熱交換器及び蒸発室に接続された第２プレート熱交換器を含み、第２プレート熱交換器は、第２の複数のチャンバーを形成する第２の複数のプレート、及び未処理流体を第１半組の第２の複数のチャンバーに分配し、かつ第１プレート熱交換器からの流体産出物を第２半組の第２の複数のチャンバーに分配する第２マニホールド装置を含み、第２プレート熱交換器は、蒸発室及び低温未処理流体産出物に加えるための高温未処理流体産出物を形成する、システム。
3. コンベヤベルトを更に含む、請求項１のシステム。
4. 蒸発室は、固体平分をコンベヤベルトに移動させるための手段を含む、請求項３のシステム。
5. 移動させるための手段は、オーガである、請求項４のシステム。
6. 移動させるための手段はポンプである、請求項４のシステム。
7. コンベヤベルトは、ポリエステルで形成される、請求項３のシステム。
8. ポリエステルは、ほぼ７５０ポンド／インチの引っ張り強さを有する、請求項７のシステム。
9. ポリエステルは、ほぼ０．０５インチの厚さを有する、請求項７のシステム。
10. ポリエステルは、ほぼ１１８×３０／平方インチの密度を有する、請求項７のシステム。
11. ポリエステルは、ほぼ１７０立方フィート／分乃至２３０立方フィート／分の容積空気流量を有する、請求項７のシステム。
12. コンベヤベルトは、フレーム及び内部ベアリングを有する、請求項３のシステム。
13. コンベヤベルトは、コンベヤベルトのベルトをリンスする流体送出機構を有する、請求項１２のシステム。
14. 流体送出機構は、高温未処理流体産出物を処理する、請求項１３のシステム。
15. コンベヤベルトは、関連した流体回収容器を有する、請求項３のシステム。
16. 流体回収容器と蒸発室との間にポンプを更に含む、請求項１５のシステム。
17. 圧縮機は蒸気タービンに接続される、請求項１のシステム。
18. 蒸気タービンは、天然ガスで加熱されるボイラーを有する、請求項１７のシステム。
19. 圧縮機はガスタービンに接続される、請求項１のシステム。
20. 溶質固体を含有する流体を加熱して流体の沸点以下の温度で加熱流体を形成するために第１圧力の加熱器；
    加熱器に接続され、第１圧力以下の第２圧力であり、加熱流体を受け入れ、かつ実質的に溶質塩のない気体成分及び固体成分を生成する蒸発室；
    蒸発室に接続され、気体成分を受け入れ、流体産出物を生成する圧縮機：
    加熱器と一体化され、熱を加熱器内の流体に付与する流体産出物を受け入れる凝縮ユニット；
    凝縮ユニット及び蒸発室に接続されたプレート熱交換器；
    を含み、プレート熱交換器は、複数のチャンバーを形成する複数のプレート、及び低温未処理流体を第１半組の複数のチャンバーに分配し、凝縮ユニットからの流体産出物を第２半組の複数のチャンバーに分配するマニホールド装置を含み、プレート熱交換器は、蒸発室及び低温処理流体産出物に加えるための高温未処理流体産出物を形成する、システム。
21. コンベヤベルトを更に含む、請求項２０のシステム。
22. 蒸発室は、固体平分をコンベヤベルトに移動させるための手段を含む、請求項２１のシステム。
23. 移動させるための手段は、オーガである、請求項２２のシステム。
24. 移動させるための手段はポンプである、請求項２２のシステム。
25. コンベヤベルトは、ポリエステルで形成される、請求項２１のシステム。
26. ポリエステルは、ほぼ７５０ポンド／インチの引っ張り強さを有する、請求項２５のシステム。
27. ポリエステルは、ほぼ０．０５インチの厚さを有する、請求項２５のシステム。
28. ポリエステルは、ほぼ１１８×３０／平方インチの密度を有する、請求項２５のシステム。
29. ポリエステルは、ほぼ１７０立方フィート／分乃至２３０立方フィート／分の容積空気流量を有する、請求項２５のシステム。
30. コンベヤベルトは、フレーム及び内部ベアリングを有する、請求項２１のシステム。
31. コンベヤベルトは、コンベヤベルトのベルトをリンスする流体送出機構を有する、請求項３０のシステム。
32. 流体送出機構は、高温未処理流体産出物を処理する、請求項３１のシステム。
33. コンベヤベルトは、関連した流体回収容器を有する、請求項２１のシステム。
34. 流体回収容器と蒸発室との間にポンプを更に含む、請求項３３のシステム。
35. 圧縮機は蒸気タービンに接続される、請求項２０のシステム。
36. 蒸気タービンは、天然ガスで加熱されるボイラーを有する、請求項３５のシステム。
37. 圧縮機はガスタービンに接続される、請求項２０のシステム。

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