JP3546155B2

JP3546155B2 - 竪型多段フラッシュ造水装置

Info

Publication number: JP3546155B2
Application number: JP22752999A
Authority: JP
Inventors: 雅幸川見; 英夫岩橋; 賢次田中
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP2001047032A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は竪型多段フラッシュ造水装置に関し、海水を蒸発させて造水するモジュールを竪型に多段配置し、設置スペースを小さくし、モジュールの耐圧も向上させると共に効率の良い造水を可能とする造水装置としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の海水の淡水化（脱塩）装置は、海水の蒸発室と復水コンデンサとが立方体のケーシングの中に組み込まれ、１個のステージを構成し、複数のステージが直列に平面上に連なって構成されている。図４は従来の代表的な多段フラッシュ造水装置の構成図である。
【０００３】
図において、多段フラッシュ造水装置のエバポレータ本体６０は熱回収部（ＨｅａｔＲｅｃｏｖｅｒｙＳｅｃｔｉｏｎ）（Ａ）と熱放出部（ＨｅａｔＲｅｊｅｃｔｉｏｎＳｅｃｔｉｏｎ）（Ｂ）とから構成され、各部にはボックス６１が横に多段に連接して構成されている。５０は海水（ブライン）ポンプであり、伝熱チューブ５１内に海水を送り、熱放出部（Ｂ）の最終段のボックス６１間で循環させる。５２は海水ポンプで、海水をチューブ５８から熱放出部（Ｂ）の各ボックス６１内に送り、内部の蒸気を凝縮させる。５３は脱気器であり、海水中の空気を除去するもの、５４は配管で脱気器５３からのガスをエジェクタ５６に送る。５５も配管で、各ボックス６１からでるガスをエジェクタ５６に送る。５７は配管であり、海水を補給する流路である。
【０００４】
６２はブラインヒータであり、加熱蒸気源６３で循環するブライン（海水）を加熱するもの、６４はフラッシュボックスで海水（ブライン）が流入するもの、６５は蒸発室、６６は復水した水の滞留部である。６７はデミスタで、蒸気中の塩分を除去するものである。６８は配管であり、復水した水を取出すもの、６９はポンプで製造水を外部へ取出すもの、７０はブローダウンポンプであり、ブライン（海水）の量を調節するものである。
【０００５】
上記構成において、海水はポンプにより海水から取込まれ、海水ポンプ５０により伝熱チューブ５１に送られ、熱回収部（Ａ）の最終段のボックス６１内の伝熱管を通り、順次連接するボックス内の伝熱チューブ５１内を流れ、１段目のボックス６１から流出する。熱回収部（Ａ）は数１０段のボックス６１が水平に連接して構成され、海水（ブライン）は各ボックス６１内を通過する過程においてボックス６１内の蒸気の熱を吸収して温度が上昇し、順次次段へ流入する。熱回収部（Ａ）の１段目のボックス６１を出た海水（ブライン）はブラインヒータ６２に流れ、ブラインヒータ６２において加熱蒸気源６３からの蒸気により加熱されて再び熱回収部（Ａ）の１段目ボックス６１内のフラッシュボックス６４へ戻される。
【０００６】
ブラインヒータ６２で加熱された海水は、熱回収部（Ａ）の１段目のフラッシュボックス６４内でフラッシュし、一部が蒸気となってボックス６１内で蒸発し、次のステージのフラッシュボックス６４へ流入し、順次各段のボックス６１内において蒸発していく。各ステージのボックス６１はフラッシュボックス６４と、蒸発室６５と、水滞留部６６と、デミスタ６７からなり、内部に伝熱管５１が通っている。流入する海水はフラッシュボックス６４に入り、一部が蒸発し、残りは隣接するボックス６１のフラッシュボックス６４に流れる。蒸発した蒸気はデミスタ６７により塩分が分離され、伝熱チューブ５１の表面でチューブ５１内の海水に潜熱を与え、復水して水となり水滞留部６６へ溜まる。各段では同様に流入した海水が蒸発して復水し、水滞留部６６に水が溜まり、この水を配管６８で集め、ポンプ６９で取り出し、脱塩された水を得ることができる。
【０００７】
海水ポンプ５２からは海水をチューブ５８で熱除却部（Ｂ）の最終段のボックス６１へ送り、ボックス内の蒸気の一部を復水させた後、スケール発生防止用の薬剤を加え、脱気器５３に導かれ、脱気された海水は配管５７から熱除却部（Ｂ）の最終段のボックス６１内へ補給され、ポンプ５０で循環される。脱気器５３からの気体は配管５４からエジェクタ５６に導かれ、外部へ放出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の海水淡水化装置においては、熱回収部（Ａ）及び熱放出部（Ｂ）の各ボックス６１は平面に直列に連接して配置されているので、装置が平坦で広大な設置面積を必要としている。又、ボックス６１は箱型であって耐圧設計上多くの補強材を必要とし、重量が増大し改善の余地がある。又、伝熱チューブを使用しているため熱交換の効率が悪く必要伝熱面積が多くなり、装置本体が大きく、又、製作工数が多くなり、何らかの改善が望まれていた。
【０００９】
そこで本発明は、１個の共通した独立構造のモジュールを採用し、このモジュールを高さ方向に多段に重ねて設置するようにして必要設置面積を小さくし、かつプレート式の熱交換器を採用し、伝熱効率を高め装置をコンパクトに構成した竪型多段フラッシュ造水装置を提供することを課題としてなされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の（１）〜（５）の手段を提供する。
【００１１】
（１）海水を導き蒸発させる蒸発室及び冷却用海水により前記蒸発室で蒸発した蒸気を凝縮させて復水させる熱交換器を有する共通した独立構造のモジュールを複数連接して構成し、前記各モジュールでは蒸発しない残りの海水を順次次段のモジュールへ流入させる多段フラッシュ造水装置において、前記各モジュールは、シェルと、同シェル内に配設され海水で冷却して蒸気を復水させる熱交換器と、同熱交換器に冷却海水を流入させる冷却海水入口管および熱交換後の海水を流出させる冷却海水出口管と、上記シェル内の上記蒸発室に配設されフラッシュ用の海水を噴霧するスプレーノズルと、同スプレーノズルに接続されたフラッシュ海水入口管と、蒸発せずに上記蒸発室の底面に溜まった海水を流出させるフラッシュ海水出口管と、発生した蒸気から塩分を除去するデミスタと、脱塩された水を取出す製造水出口管とを備え、同モジュールを複数個順次配管で接続したことを特徴とする竪型多段フラッシュ造水装置。
【００１２】
（２）前記複数のモジュールは垂直方向に配列していることを特徴とする（１）記載の竪型多段フラッシュ造水装置。
【００１３】
（３）前記熱交換器はプレート式熱交換器であることを特徴とする（１）記載の竪型多段フラッシュ造水装置。
【００１４】
（４）前記モジュールは円筒形状であることを特徴とする（１）記載の竪型多段フラッシュ造水装置。
【００１６】
（５）前記冷却用海水は、最下段のモジュールより流入し、順次上段へ送られ最上段のモジュールより流出させ、同最上段のモジュールより流出した海水は下段のモジュールに流して同モジュール内部に噴霧させ蒸発させると共に、蒸発しない海水は順次下段へ送り噴霧させ蒸発させることを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の竪型多段フラッシュ造水装置。
【００１７】
本発明の竪型多段フラッシュ造水装置は（１）の発明を基本構成としており、各モジュールは独立しており、同モジュールには、海水がスプレーノズルより噴霧される蒸発室と熱交換器を備えると共に、冷却海水出口管、スプレーノズル、フラッシュ海水入口管、フラッシュ海水出口管、デミスタ、製造水出口管を備え、このモジュールを複数個それぞれ独立に配列し、各モジュール間は配管により接続され、多段の造水部を構成する。従って、従来のように多段に横方向に連続して一体化するような構成を取る必要はなく、空間部に架台等を組んで配置できるので設置面積を小さくすることができる。
【００１８】
又、本発明の（２）では、モジュールを垂直配置するので、設置面積がより省スペースとなり、又本発明の（３）では、熱交換器を従来のチューブ伝熱方式からプレート式熱交換器としたので、熱交換器の伝熱効率が良好となり、又、（４）の発明ではモジュールを円筒形状としたので従来のボックス形と比べて耐圧構造の補強も少くて良い。
【００１９】
又、本発明の（５）では、冷却海水が最下段から流入し、最上段に流れ、最上段からの海水をフラッシュ用の海水として順次下段のモジュールへ重力により落下させ、それぞれのモジュールにおいて蒸発させ、蒸発しなかった海水は下段へ流すので、スプレーポンプが不要になり、設備が簡素化される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の第１、第２形態に係る竪型多段フラッシュ造水装置の基本となるモジュールを示す斜視図である。図において、１は円筒形状のシェルであり、２はその補強材である。３はシェル１内部に配設されたプレート式熱交換器、４はデミスタで発生した蒸気を海水に分離するためのものである。５は冷却海水入口管であり、プレート式熱交換器３に流入し、プレート式熱交換器３内の複数のプレートを海水で冷却して蒸気を復水させるためのものである。６は冷却海水出口管であり、プレート式熱交換器３で各プレートを冷却し、蒸気を凝縮させ、吸収した熱により加熱されて出てくる海水の出口である。
【００２１】
７はフラッシュ海水入口管であり、シェル１の底部の蒸発室１０に２本配置されており、多数のノズル９が設けられ、フラッシュ用の海水はノズル９より蒸発室１０内に噴霧される。８はフラッシュ海水出口管であり、同様に２本設けられ、ノズル９より噴霧された海水のうち、蒸発しないで蒸発室１０の底面に溜まった海水を流出させる。
【００２２】
上記構成のモジュールにおいては、シェル１内に冷却海水を冷却海水入口管５より導き、プレート式熱交換器３内で多数のプレートを冷却して冷却海水出口管６よりシェル１外へ流出する。この冷却海水出口管６より流出した海水は次に接続されるシェルの冷却海水として利用される。一方、蒸発用の海水は、２本のフラッシュ海水入口管７へ流れ多数のノズル９よりシェル１の底部の蒸発室１０内へ噴霧される。
【００２３】
噴霧された海水は蒸発室１０内で一部が蒸発し、残りは蒸発室１０の底部に溜まる。蒸発した蒸気はデミスタ４で塩分が除去され、デミスタ４を通過して上方へ流れ、プレート式熱交換器３の表面により冷却されて凝縮して復水し、復水した水はプレート式熱交換器３の直下の製造水滞留部１１に落下して溜まる。一方、蒸発せず、蒸発室１０の底面に溜まった海水は、２本のフラッシュ海水出口管８よりシェル１の外部に流出し、次のモジュールのフラッシュ用海水として利用される。製造水滞留部１１に溜まった水は脱塩された水となって製造水出口管１２よりシェル１外部へ取出される。
【００２４】
図２は本発明の実施の第２形態に係る竪型多段フラッシュ造水装置の全体構成を示す斜視図である。図において、図中右側の上からの３段目までが従来の図３に示す熱除却部（Ｂ）に相当し、その下段と左側の５段のシェルが熱回収部（Ａ）に相当する。本図で示すように本実施の形態においては、シェル１からなるモジュールを垂直に多段に接続して構成したものである。
【００２５】
図２において、図中左側の上部のライン（２）からは冷却海水が最上段のシェル１ａの冷却海水入口管５から流入し、プレート式熱交換器３に入り、熱交換後の海水は冷却海水出口管６よりシェル１ａの外へ流出し、下段のシェル１ｂの冷却海水入口管５へ流入し、シェル１ｂの出口管６より流出し、以降同様にシェル１ｃ，１ｄへ流入して各シェル間のプレート式熱交換器３と順次熱交換する。シェル１ｄの冷却海水出口管６より流出した海水は、シェル１ｅの冷却海水入口管５へ流入する。
【００２６】
シェル１ｅの冷却海水出口管６から流出した海水は、各プレート式熱交換器３で蒸気で加熱されて温度が上昇しており、スプレーポンプ２０で加圧されて上段のシェル１ｄのフラッシュ海水入口管７からシェル１ｄの蒸発室１０内へ流入し、ノズル９より噴霧される。シェル１ｄの蒸発室１０では一部が蒸発してデミスタ４で塩分が除去され、プレート式熱交換器３で冷却されて復水し、製造水出口管１２より、水が取出される。又、蒸発しなかった海水はフラッシュ海水出口管８よりシェル１ｄから流出し、次の１ｄ用のスプレーポンプ２０により上段のシェル１ｃのフラッシュ用海水として利用される。
【００２７】
同様に、シェル１ｄのスプレーポンプ２０からのフラッシュ用海水は、シェル１ｃのフラッシュ海水入口管７よりシェル１ｃに流入し、ここで水が製造され、残りの海水はフラッシュ海水出口管８より流出し、以下同様にシェル１ｃから１ｂへ流入し、更に１ａと流入し、シェル１ａのフラッシュ海水出口管８から流出した残ったフラッシュ用海水はシェル１ａのスプレーポンプ２０により次段のシェル１ｉのフラッシュ海水入口管７へ流入する。以下同様に熱放出部（Ｂ）のシェル１ｉから１ｈ，１ｇを通りシェル１ｆへ流入し、シェル１ｆの冷却海水出口管８よりシェル１ｆから流出し、一部の海水はシェル１ｉの冷却海水入口管５へ供給され、ブロダウンの海水となる。
【００２８】
又、熱放出部（Ｂ）においては、シェル１ｆの冷却海水入口管５より海水が流入し、プレート式熱交換器３で熱交換されて蒸気を復水させ、冷却海水出口管６より流出して次のシェル１ｇの冷却海水入口管５からシェル１ｇに流入し、以下同様にシェル１ｇからシェル１ｈに流入し、シェル１ｈの冷却海水出口管６より流出する。
【００２９】
上記のように、本発明の実施の第１形態においては、シェル１を垂直に多段配置することにより、各シェルから得られた製造水は、図示の例では、シェル１ａ，１ｂ，１ｃから得られた水はシェル１ｄの水と合流して取出され、又、シェル１ｆ，１ｇ，１ｈから得られた水はシェル１ｉと合流して取出される。このような実施の第１形態の造水装置によれば、独立モジュールのシェル１を垂直多段に配置し、それぞれ配管で接続することにより、設置面積が大幅に小さくなり、又プレート式熱交換器３をシェル１内に組込んでコンパクトな独立モジュールとすることができ、更にシェル１を従来のボックス型から円筒状としたので耐圧設計上の補強も少なくすることができる利点がある。
【００３０】
図３は本発明の実施の第２形態に係る竪型多段フラシュ造水装置の全体構成を示す斜視図である。本実施の第２形態の特徴は、図２に示す実施の第１形態と比べ、冷却海水の流れを上下逆にし、多段配置したシェル１の最下段より流入させ、順次上段へ流すような構成とし、又、最上段のシェルから流出した冷却海水は重力により下段へ流出させて蒸発させ、蒸発しない海水を順次下段へ落下させ、蒸発させる構成としている。以下、図３のシェル１の詳細図を参照しながら、図３に基いて本実施の第２形態について説明する。
【００３１】
図３において、まず、熱回収部において、冷却海水供給ポンプ３０から送られる海水は最下段のシェルＳＴＧ１９の冷却海水入口管５へ流入してプレート式熱交換器３に入り、内部を冷却して冷却海水出口管６より流出し、上段のシェルＳＴＧ１８のの冷却海水出口管５へ流入し、ここで同様に、プレート式熱交換器３に入り、内部を冷却する。
【００３２】
ＳＴＧ１８の出口管６より流出した海水は上部のＳＴＧ１７の冷却海水入口管６へ入り、同様にプレート式熱交換器３を冷却して冷却海水出口管６よりデアレータ３２へ流出する。デアレータ３２で加熱された海水はブラインサーキュレーションポンプ３１により熱回収部のシェルＳＴＧ１６の冷却海水入口管６に送られ、以下同様に、熱回収部において、順次上段のＳＴＧ１７〜ＳＴＧ１０〜ＳＴＧ１まで流れ、それぞれのシェル内部のプレート式熱交換器３を冷却する。
【００３３】
シェルＳＴＧ１の冷却海水出口管６より流出した海水は、上部のブラインヒータ３４に流入し、ここで蒸気により加熱され、ブラインヒータ３４の冷却海水出口管６より流出した海水は、下段のＳＴＧ１の２本のフラシュ海水入口管７へ流入し、ノズル９より噴霧される。シェルＳＴＧ１の蒸発室１０では、一部が蒸発してデミスタ４で塩分が除去され、プレート式熱交換器３で冷却されて復水し、製造水出口管１２より水として取り出される。
【００３４】
又、蒸発しなかった海水は、フラシュ海水出口管８よりシェルＳＴＧ１より流出し、下段のシェルＳＴＧ２の２本のフラシュ海水入口管７へ重力により落下して流入し、同様にノズル９より噴霧される。以下同様に、蒸発しなかった海水は順次下段のシェルＳＴＧ３〜ＳＴＧ９、ＳＴＧ１０、〜ＳＴＧ１９と流れて海水を順次蒸発させ、各ＳＴＧのシェルの製造水出口管１２より流出する。
【００３５】
最下段のシェルＳＴＧ１９のフラシュ海水出口管８より流出した蒸発しなかった残りの海水は、ブラインサーキュレーションポンプ３１より、前述したようにシェルＳＴＧ１６の冷却海水入口管６へ流入し、冷却海水として順次上段へ流れて循環する。
【００３６】
各シェルＳＴＧ１〜ＳＴＧ１９の製造水出口管１２から流出する製造水はブローダウンウオータポンプ３３により集められて図示省略の製造水出口部へ導かれる。
【００３７】
以上、説明の実施の第２形態によれば、熱放出部にはＳＴＧ１〜ＳＴＧ３を、熱回収部にはＳＴＧ４〜ＳＴＧ１９を、それぞれ多段に上下に配置し、冷却海水を最下段のシェルＳＴＧ１９から流入させ、順次上段へ流してＳＴＧ１の最上段から流出する海水をブラインヒータ３４で加熱し、順次下段のフラシュ海水入口管７へ流入させてノズル９より噴霧して蒸発させ、蒸発しない海水を重力により順次下段へ落下させ、蒸発させるような構成とする。このような構成により、図２に示す実施の第１形態で必要としていた各段における複数台のスプレーポンプ２０が不要となり、設備の大幅なコストダウンが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の竪型多段フラッシュ造水装置は、（１）海水が導かれスプレーノズルより噴霧される蒸発させる蒸発室及び冷却用海水により前記蒸発室で蒸発した蒸気を凝縮させて復水させる熱交換器を有するモジュールを複数連接して構成し、前記モジュールでは蒸発しない残りの海水を順次次段のモジュールへ流入させる多段フラッシュ造水装置において、前記モジュールは独立しており、同モジュールを複数個順次配管で接続したことを特徴としている。このような構成により、従来のように多段に横方向に連続して一体化するような構成を取る必要はなく、空間部に架台等を組んで配置できるので設置面積を小さくすることができる。
【００３９】
又、本発明の（２）では、モジュールを垂直配置するので、設置面積がより省スペースとなり、又本発明の（３）では、熱交換器を従来のチューブ伝熱方式からプレート式熱交換器としたので、熱交換器の伝熱効率が良好となり、又、（４）の発明ではモジュールを円筒形状としたので従来のボックス形と比べて耐圧構造の補強も少くて良い。
【００４０】
更に、本発明の（５）では、冷却海水が最下段から流入し、最上段に流れ、最上段からの海水をフラッシュ用の海水として順次下段のモジュールへ重力により落下させ、それぞれのモジュールにおいて蒸発させ、蒸発しなかった海水は下段へ流すので、スプレイポンプが不要になり、設備が簡素化される。

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る竪型多段フラッシュ造水装置に用いられるシェルの斜視図である。
【図２】本発明の実施の第１形態に係る竪型多段フラッシュ造水装置の全体配置を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の第２形態に係る竪型多段フラッシュ造水装置の全体配置を示す斜視図である。
【図４】従来の多段造水装置の構成図である。
【符号の説明】
１シェル
２補強材
３プレート式熱交換器
４デミスタ
５冷却海水入口管
６冷却海水出口管
７フラッシュ海水入口管
８フラッシュ海水出口管
９スプレーノズル
１０蒸発室
１１製造水滞留部
１２製造水出口管
２０スプレーポンプ
３０冷却海水供給ポンプ
３１ブラインサーキュレーションポンプ
３２ディアレータ
３３ブローダウンポンプ
３４ブラインヒータ

Claims

海水を導き蒸発させる蒸発室及び冷却用海水により前記蒸発室で蒸発した蒸気を凝縮させて復水させる熱交換器を有する共通した独立構造のモジュールを複数連接して構成し、前記各モジュールでは蒸発しない残りの海水を順次次段のモジュールへ流入させる多段フラッシュ造水装置において、前記各モジュールは、シェルと、同シェル内に配設され海水で冷却して蒸気を復水させる熱交換器と、同熱交換器に冷却海水を流入させる冷却海水入口管および熱交換後の海水を流出させる冷却海水出口管と、上記シェル内の上記蒸発室に配設されフラッシュ用の海水を噴霧するスプレーノズルと、同スプレーノズルに接続されたフラッシュ海水入口管と、蒸発せずに上記蒸発室の底面に溜まった海水を流出させるフラッシュ海水出口管と、発生した蒸気から塩分を除去するデミスタと、脱塩された水を取出す製造水出口管とを備え、同モジュールを複数個順次配管で接続したことを特徴とする竪型多段フラッシュ造水装置。
前記複数のモジュールは垂直方向に配列していることを特徴とする請求項１記載の竪型多段フラッシュ造水装置。
前記熱交換器はプレート式熱交換器であることを特徴とする請求項１記載の竪型多段フラッシュ造水装置。
前記モジュールは円筒形状であることを特徴とする請求項１記載の竪型多段フラッシュ造水装置。
前記冷却用海水は、最下段のモジュールより流入し、順次上段へ送られ最上段のモジュールより流出させ、同最上段のモジュールより流出した海水は下段のモジュールに流して同モジュール内部に噴霧させ蒸発させると共に、蒸発しない海水は順次下段へ送り噴霧させ蒸発させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の竪型多段フラッシュ造水装置。