JP3038372B2 - 製塩方法及び製塩用ボイラ - Google Patents

製塩方法及び製塩用ボイラ

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JP3038372B2 JP9233344A JP23334497A JP3038372B2 JP 3038372 B2 JP3038372 B2 JP 3038372B2 JP 9233344 A JP9233344 A JP 9233344A JP 23334497 A JP23334497 A JP 23334497A JP 3038372 B2 JP3038372 B2 JP 3038372B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、温排水ゼロ発電「一
石三鳥」システムに必要な水蒸気発生方法に関し、発電
と同時に海水を淡水化し、海水から塩を得る製塩装置を
兼ね備えたシステムに関し、特に、海水から塩を得る製
塩方法及び製塩用ボイラに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の蒸気タービン発電システムは、周
知のように真水を作動媒体とし、ボイラ燃焼室を高温熱
源、復水器冷却用海水を低温熱源とする一種の熱機関で
あり、その熱効率は、いわゆるカルノー効率を上限とし
て高々40%程度にとどまるものであった。
【0003】すなわち、例えば出力1万kWの発電シス
テムでは、常時1万5千kW程度の廃水を海水温廃水と
して環境に多量に排出するものであった。
【0004】一方、海水淡水化システム及び製塩に関す
る従来技術は、それぞれ単独のシステムとして多量の熱
エネルギーあるいは電気エネルギー等を消費するシステ
ムであり、この二つのシステムと上記蒸気タービン発電
システムを一体化して一種のゼロエミッションシステム
とする試みはまだ実現されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】発電装置と海水淡水化
及び製塩装置を一体化するこの「一石三鳥」システムの
実現に至る最大の技術的課題は、海水沸騰ボイラの構成
にあると考えられる。すなわち、発生水蒸気中への塩分
混入をいかに小さく抑えるか、また、飽和濃度以上に濃
縮した海水から、塩をいかに速やかに析出させ、かつ連
続的にボイラ外へ取り出すかがクリアすべき課題であっ
た。
【0006】本発明の技術的課題は、このような問題に
着目し、海水から真水蒸気を確実に発生して蒸気タービ
ンなどの駆動に利用でき、しかも塩と淡水を効率的に製
造可能とすることにある。
【0007】本発明の第1発明は、海水から塩を得るに
あたり、煙管型ボイラ内に前記海水を導入し、前記海水
の上部を沸騰させることによって真水蒸気を発生させ、
前記真水蒸気を回収して前記海水を濃縮すると共に、前
記海水の下部を冷却することによって前記海水の下部か
ら前記塩を析出させることを特徴とする、製塩方法であ
る(請求項1)。
【0008】この発明では、煙管型ボイラ内の海水の上
部を沸騰させることによって真水蒸気を発生させ、この
真水蒸気を回収して海水を濃縮すると共に、煙管型ボイ
ラ内の海水の下部を冷却することによってこの海水の下
部から塩を析出させるので、煙管ボイラ内で海水から塩
が製造できる。また、煙管型ボイラ内の海水の上部から
発生する真水蒸気は、回収して蒸気タービンなどの駆動
源として利用でき、駆動後の真水蒸気を冷却すると、淡
水を得ることができる。
【0009】本発明の第2発明は、海水から塩を得る製
塩用ボイラであって、前記製塩用ボイラが煙管型ボイラ
を備えており、前記煙管型ボイラが熱源と蒸気回収口と
冷却手段とを備えており、前記煙管型ボイラ内に前記海
水が導入された時、前記熱源が前記海水の上部を沸騰さ
せて真水蒸気を発生させ、前記蒸気回収口から前記真水
蒸気が回収されて前記海水が濃縮されると共に、前記冷
却手段が前記海水の下部を冷却して前記海水の下部から
前記塩を析出させることを特徴とする、製塩用ボイラで
ある(請求項2)。
【0010】この発明では、煙管型ボイラ内の海水の上
部を熱源によって沸騰させることで真水蒸気を発生さ
せ、この真水蒸気を蒸気回収口から回収して海水を濃縮
すると共に、煙管型ボイラ内のこの海水の下部を冷却手
段によって冷却して海水の下部から塩を析出させるの
で、煙管型ボイラ内で海水から自然塩が効率的に製造で
きる。また、煙管型ボイラ内の海水の上部から発生する
真水蒸気は、回収して蒸気タービンなどの駆動源として
利用でき、駆動後の真水蒸気を冷却すると、淡水を得る
ことができるため、多機能のボイラが実現できる。
【0011】本発明の第3発明は、煙管型ボイラ内の海
水の下部を冷却する前記冷却手段が新鮮海水であること
を特徴とする、製塩用ボイラである(請求項3)。
【0012】この発明では、煙管型ボイラ内の濃縮され
た海水の下部が新鮮海水で冷却されて煙管型ボイラ内の
海水の下部から塩を析出させることができ、この海水の
下部の冷却によって予熱された新鮮海水を煙管型ボイラ
内の海水の上部に供給することによって、効率的に塩を
製造することができる。
【0013】本発明の第4発明は、前記煙管型ボイラ内
の海水の下部が、下方に行くほど低温の温度成層を形成
しており、この海水の下部が、下方に行くほど塩を速や
かに析出することを特徴とする、製塩用ボイラである
(請求項4)。
【0014】この発明では、前記海水の下部が、下方に
行くほど低温の温度成層を形成しており、この海水の下
部が、下方に行くほど塩を速やかに析出し、効率的に塩
を製造することができる。
【0015】次に、本発明の製塩方法及び製塩用ボイラ
が実際上どのように具体化されるかについて、実施形態
を説明する。図1は、本発明の製塩方法及び製塩用ボイ
ラの基本構成の模式図である。
【0016】図において、1は海水、2は塩分析出部、
Bは燃焼炉などによって周囲の海水を沸騰させるボイラ
部、4は蒸気回収部であり、海水1はポンプPによっ
て、ボイラ部Bに供給される。そして、海水の沸騰によ
って発生した真水蒸気は、蒸気回収部4に集められて、
蒸気タービンTの駆動に利用され、発電機Gで発電を行
なう。
【0017】蒸気タービン駆動後の蒸気は、復水器5を
経て、海水で冷却され、回収口6から純水(蒸気)とし
て回収され、利用される。
【0018】また、ボイラ部Bで蒸気と分離された塩分
が高濃度の海水は、塩分析出部2に溜められ、みぞれ状
の塩となって、排出口7から排出され、天然塩やミネラ
ルとして利用される。
【0019】図示のシステムでは、海水1は、直接にボ
イラ部Bに供給されるのではなく、一旦予熱されてか
ら、供給される。すなわち、管路8で塩分析出部2に供
給されて、高温の塩分を冷却することで加温されてか
ら、供給される。また、管路9で復水器5に供給され
て、高温の蒸気を冷却して淡水を得ることで加温されて
から、供給される。
【0020】なお、図示のシステムでは、発電出力1.
0kWのシステムを想定し、海水、水蒸気、熱量等の収
支計算を行ってあり、その結果を図示表示してある。ま
た、蒸気タービンに供給される蒸気は、予めポンプで加
圧される。
【0021】図2は、図1の基本構成に基づいて製作さ
れた製塩用ボイラの小型モデルを示す断面図である。ボ
イラ部Bは、断熱材からなるボイラ本体10の中に熱を
供給して、海水1から流入してきた海水を沸騰させる。
【0022】なお、図はテスト機のため、加熱手段とし
て電熱ヒータ11を用いているが、実際には炉筒煙管型
などの燃焼炉がボイラ本体10の中を貫通する構造が採
用される。あるいは、コイル状の熱交換器をボイラ本体
10中に内蔵する。
【0023】こうして海水を沸騰蒸発させることによっ
て得た蒸気は、図1のように、蒸気タービンなどの駆動
源として利用される。一方、ボイラ本体10の下方は、
図1のようにして導かれた新鮮海水によって冷却され、
低温部において、濃縮海水からの塩の析出を促進させ
る。
【0024】蒸気タービンなどの駆動に利用された後の
蒸気は、冷却器12で冷却され、淡水として利用され
る。
【0025】ボイラ本体10の内部は、加熱ヒータ11
の周りを、多孔質(ポーラス)材13で覆い、かつ気液
界面(沸騰界面)も多孔質材料内に維持することによっ
て、泡立ち沸騰を極力押さえ、水蒸気中に塩分が混入す
ることを防止している。
【0026】以上のように、本発明の製塩用ボイラは、
煙管型ボイラを備えており、この煙管型ボイラが熱源と
蒸気回収口と冷却手段とを備えている。また、本発明で
は、上記燃焼炉外壁、海水沸騰部及び気液界面はいずれ
もポーラス材で被覆され、もしくはその内部に位置する
ように調整され、泡立ち沸騰を抑えることによって、発
生水蒸気に塩分が混入することを極力防止することがで
きる。
【0027】ポーラス材13は、加熱ヒータ11の上側
は、真水蒸気が通過できる程度の比較的細かなポーラス
を有する材料が適している。これに対し、加熱ヒータ1
1の下側のポーラス材13は、水分が減少して濃縮され
た海水が通過して下降できる程度の比較的目の粗いポー
ラスを有する材料が適している。なお、多孔質材13と
しては、石綿、スチールウール、多孔質セメント、多孔
質の煉瓦や自然の石などが使用できる。
【0028】下方の温度成層部は、ボイラに流入する新
鮮海水により冷却され温度差を維持することにより、下
方ほど速やかに塩が析出することを特徴とする。ボイラ
下部に沈殿した塩は、バルブ操作によりみぞれ状の高濃
度塩として連続的にボイラ外へ取り出される。
【0029】
【発明の効果】本発明の第1発明によると、煙管型ボイ
ラ内の海水の上部を沸騰させることによって真水蒸気を
発生させ、この真水蒸気を回収して海水を濃縮すると共
に、煙管型ボイラ内の海水の下部を冷却することによっ
てこの海水の下部から塩を析出させるので、煙管型ボイ
ラ内で海水から自然塩が製造できる。また、煙管型ボイ
ラ内の海水の上部から発生する真水蒸気は、回収して蒸
気タービンなどの駆動源として利用でき、駆動後の真水
蒸気を冷却すると、淡水を得ることができる。
【0030】本発明の第2発明によると、煙管型ボイラ
内の海水の上部を熱源によって沸騰させることで真水蒸
気を発生させ、この真水蒸気を蒸気回収口から回収して
海水を濃縮すると共に、煙管型ボイラ内のこの海水の下
部を冷却手段によって冷却して海水の下部から塩を析出
させるので、煙管型ボイラ内で海水から自然塩が効率的
に製造できる。また、煙管型ボイラ内の海水の上部から
発生する真水蒸気は、回収して蒸気タービンなどの駆動
源として利用でき、駆動後の真水蒸気を冷却すると、淡
水を得ることができるため、多機能のボイラが実現でき
る。
【0031】本発明の第3発明によると、煙管型ボイラ
内の濃縮された海水の下部が新鮮海水で冷却されて煙管
型ボイラ内の海水の下部から塩を析出させることがで
き、この海水の下部の冷却によって予熱された新鮮海水
を煙管型ボイラ内の海水の上部に供給することによっ
て、効率的に塩を製造することができる。
【0032】本発明の第4発明によると、前記海水の下
部が、下方に行くほど低温の温度成層を形成しており、
この海水の下部が、下方に行くほど塩を速やかに析出
し、効率的に塩を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の製塩方法及び製塩用ボイラの基本構
成の模式図である。
【図2】 図1の基本構成に基づいて作成された製塩用
ボイラの小型モデルを示す断面図である。
【符号の説明】
B ボイラ部 P ポンプ T 蒸気タービン G 発電機 1 海水 2 塩分析出部 4 蒸気回収部 5 復水器 10 ボイラ本体 11 加熱手段(ヒータ) 13 多孔質(ポーラス)材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01K 21/00 C01D 3/06 C02F 1/04 F22B 3/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 海水から塩を得るにあたり、 煙管型ボイラ内に前記海水を導入し、前記海水の上部を
    沸騰させることによって真水蒸気を発生させ、前記真水
    蒸気を回収して前記海水を濃縮すると共に、前記海水の
    下部を冷却することによって前記海水の下部から前記塩
    を析出させることを特徴とする、製塩方法。
  2. 【請求項2】 海水から塩を得る製塩用ボイラであっ
    て、 前記製塩用ボイラが煙管型ボイラを備えており、前記煙
    管型ボイラが熱源と蒸気回収口と冷却手段とを備えてお
    り、前記煙管型ボイラ内に前記海水が導入された時、前
    記熱源が前記海水の上部を沸騰させて真水蒸気を発生さ
    せ、前記蒸気回収口から前記真水蒸気が回収されて前記
    海水が濃縮されると共に、前記冷却手段が前記海水の下
    部を冷却して前記海水の下部から前記塩を析出させるこ
    とを特徴とする、製塩用ボイラ。
  3. 【請求項3】 前記冷却手段が新鮮海水であることを特
    徴とする、請求項2記載の製塩用ボイラ。
  4. 【請求項4】 前記海水の下部が、下方に行くほど低温
    の温度成層を形成しており、前記海水の下部が、下方に
    行くほど前記塩を速やかに析出することを特徴とする、
    請求項2又は3記載の製塩用ボイラ。
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WO2011048650A1 (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Mitsui Takahisa 蒸留装置及び発電装置

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