JP4870648B2 - 動力回収システム - Google Patents
動力回収システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4870648B2 JP4870648B2 JP2007277991A JP2007277991A JP4870648B2 JP 4870648 B2 JP4870648 B2 JP 4870648B2 JP 2007277991 A JP2007277991 A JP 2007277991A JP 2007277991 A JP2007277991 A JP 2007277991A JP 4870648 B2 JP4870648 B2 JP 4870648B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pump
- turbine
- power recovery
- pressure
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims description 290
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 294
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 135
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 134
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 125
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 102
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 23
- 239000008400 supply water Substances 0.000 claims description 14
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 199
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 89
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 39
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 18
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 17
- 229910001039 duplex stainless steel Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 13
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 13
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 11
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 11
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 9
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 9
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 8
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 8
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 8
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 8
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 8
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 8
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 8
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 7
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 7
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 6
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 229910000684 Cobalt-chrome Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910010037 TiAlN Inorganic materials 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000010952 cobalt-chrome Substances 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 4
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- -1 PI Polymers 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 238000002635 electroconvulsive therapy Methods 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012994 industrial processing Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/06—Energy recovery
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/42—Liquid level
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
(従来技術A)
高圧流体を用いる工業的プロセス又は流体精製プロセスにおいて、プロセス処理を行った後の高圧流体からエネルギーを回収する方法の中で、タービンを用いる従来技術Aについて図26により説明する。なお、工業プロセスの典型事例として、逆浸透膜法を用いる海水淡水化プラントを取り上げ、具体的に従来技術の課題を説明する。
次に、ポンプ羽根車とタービン翼車が1軸で結合され、タービン翼車で回収した動力だけでポンプ羽根車を駆動する「動力回収ポンプタービン」あるいは「ターボチャージャポンプ」と呼ばれる機械装置を使用した従来技術Bについて図27により説明する。
前述した、16トレインの海水淡水化装置を用いた造水量約50MGD(50メガガロン/日)クラスのプラントで、取水した海水の28%を淡水化する場合、1トレイン当たり、高圧ポンプに必要な動力は約1960kWにまで低減することが可能になり、また取水した海水の45%を淡水化する場合には動力を約1570kWにまで低減することができる。しかしながら、上述したタービンとポンプの選定の難しさなどにより動力回収ポンプタービンのポンプ及びタービンの効率が各々5%低下すると仮定した場合には、28%の淡水回収の場合は120kW、45%の淡水回収では160kWの電力増となる。なお、後者の場合にはタービン形式はペルトンタービンとなるため、リジェクトを排出ラインから廃棄するためのポンプなどの付帯設備が必要となる上に、動力回収ポンプタービンの回転速度が5000rpmを超えることも想定されるなど、技術的な課題が多い。
動力回収ポンプタービンを用いたその他の従来技術として、動力回収ポンプタービンを高圧ポンプのブースターポンプとして使用した従来技術Cについて図28により説明する。
容積型の動力回収装置である従来技術Dについて図29により説明する。この従来技術Dでは、逆浸透膜カートリッジの保有する高圧エネルギーにより、一対の容積型ピストンポンプのピストンを駆動し、取水した海水をポンプアップしている。
本発明によれば、原水を取水ポンプにより取水し、高圧ポンプに供給するとともに、高圧ポンプに供給するラインから分岐したバイパスラインにより容積形ピストンポンプに供給する。
本発明によれば、動力回収ポンプタービンの動力源となる圧力水は、高圧ポンプにより加圧された高圧水である。高圧ポンプからの高圧水は、全量、動力回収ポンプタービンのタービンに供給される。
本発明によれば、動力回収ポンプタービンの動力源となる圧力水は、逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水の一部である。すなわち、逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水は、容積形ピストンポンプに供給されるが、該濃縮水の一部は、容積形ピストンポンプの上流側で分岐されて動力回収ポンプタービンのタービンに供給される。
本発明の動力回収システムの好ましい態様は、前記動力回収ポンプタービンは、タービンとブースターポンプとを一軸の回転軸上に配置した構成からなり、前記タービンは、前記逆浸透膜カートリッジから排出された前記濃縮水が流れる濃縮水ラインから分岐されて濃縮水分岐ライン上に配置されており、前記ブースターポンプは、前記容積形ピストンポンプと前記高圧ラインとを接続する供給水バイパスブーストライン上に配置されていることを特徴とする。
本発明の動力回収システムの好ましい態様は、前記取水ポンプから供給される前記原水の流量を計測する供給水流量計と、前記逆浸透膜カートリッジから排出される前記処理水の流量を計測する処理水流量計と、前記逆浸透膜カートリッジから排出される前記濃縮水の流量を計測する濃縮水流量計と、前記取水ポンプから一部分岐して前記容積型ピストンポンプの切り替え弁に導入される前記原水の流量を計測する供給水バイパス流量計と、前記逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水の一部を分岐した前記濃縮水の流量を計測するタービン入り口流量計とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水を制御弁を介して動力回収チャンバーに導入し、該濃縮水のエネルギーを利用して切り替え弁部から導入された原水を動力回収チャンバーにて昇圧し、昇圧された原水を動力回収ポンプタービンに供給する。
本発明によれば、システム内の圧力水をエネルギー源としてブースターポンプを駆動するため、電動機が不要となり、製作コストに電動機が含まれなくなり安価となる。また電動機で必要な電気配線も不要となるため、電動機の電気配線コストも含まれなくなり安価となる。また、設置後のメンテナンスについても、電動機とその電気配線のメンテナンスが不要となるため、メンテナンスコストを削減することができる。
電気的トラブルによるブースターポンプの非常停止は発生せず、システム全体としての信頼性向上となる。
本発明の動力回収装置の好ましい態様は、前記タービンインペラは軸流羽根であり、前記ブースターポンプインペラは軸流羽根であることを特徴とする。
本発明によれば、システム内の圧力水をエネルギー源としてブースターポンプを駆動するため、電動機が不要となり、製作コストに電動機が含まれなくなり安価となる。また電動機で必要な電気配線も不要となるため、電動機の電気配線コストも含まれなくなり安価となる。また、設置後のメンテナンスについても、電動機とその電気配線のメンテナンスが不要となるため、メンテナンスコストを削減することができる。
電気的トラブルによるブースターポンプの非常停止は発生せず、システム全体としての信頼性向上となる。
本発明の動力回収装置の好ましい態様は、前記タービンインペラは遠心羽根であり、前記ブースターポンプインペラは斜流羽根又は軸流羽根であることを特徴とする。
本発明によれば、高圧ポンプにより昇圧され、所定の工業的なプロセスを経たのち高圧で排出される流体は、制御バルブを介して少なくとも2連以上のシリンダ内のピストンを駆動し、容積型ピストンポンプとして作用することにより高圧流体の大半のエネルギーを回収する。同時に、容積型ピストンポンプの制御バルブ等において生ずる圧力損失は、動力回収システム内で発生した圧力水で駆動されるタービンと同軸上に固定されたブースターポンプ、すなわち動力回収ポンプタービンにより補償される。
本発明によれば、原水を取水ポンプにより取水し、高圧ポンプに供給するとともに、高圧ポンプに供給するラインから分岐したバイパスラインにより容積形ピストンポンプに供給する。
本発明における制御方法の目的としては、一部分岐した濃縮水により、駆動されるブースターポンプの運転を制御することで、システム全体の運転状態(例えば、処理水:濃縮水=4:6)に合わせ、供給水バイパス流量を調整するためである。この制御方法は、ブースターポンプとタービンの運転特性がいくつも考えられ、お互いのマッチングが難しい面がある。
「濃縮水流量計」、「供給水バイパス流量計」の「流量目標値」とは、
i)「濃縮水流量」=「処理水:濃縮水=4:6(例えば)」となるような流量値。
ii)「供給水バイパス流量」=「濃縮水流量」−「一部分岐した濃縮水」。
但し、「一部分岐した濃縮水」には、次の二つがある。
i)濃縮水流量の設定値に対する計測流量との偏差幅とする。
ii)ブースターポンプとタービンの特性から、必要なタービン流量を算出した値。
本発明における制御方法の目的としては、一部分岐した濃縮水により、駆動されるブースターポンプの運転を制御することで、システム全体の運転状態(例えば、処理水:濃縮水=4:6)に合わせ、供給水バイパス流量を調整するためである。
この制御方法は、タービンの運転特性を固定とするため、ブースターポンプの運転特性が決め易いという利点がある。
本発明における制御方法の目的としては、一部分岐した濃縮水により、駆動されるブースターポンプの運転を制御することで、システム全体の運転状態(例えば、処理水:濃縮水=4:6)に合わせ、供給水バイパス流量を調整するためである。
ブースターポンプ吐出弁は、常に、濃縮水流量計、もしくは、供給水バイパス流量計の流量が目標値になるように制御されているのに対し、タービン入口弁は、ブースターポンプ吐出弁の動作に従って開閉する。
本発明においては、ブースターポンプ吐出弁は、常に、濃縮水流量計、もしくは、供給水バイパス流量計の流量が目標値になるように制御されているので、自動的に、ブースターポンプ吐出弁の弁開度が、十分開いたところ(設定開度1)になるように復元される。
本発明においては、ブースターポンプ吐出弁は、常に、濃縮水流量計、もしくは、供給水バイパス流量計の流量が目標値になるように制御されているので、自動的に、ブースターポンプ吐出弁の弁開度が、十分閉じたところ(設定開度1)になるように復元される。
高圧流体を用いる工業的プロセス又は流体精製プロセスでは、高圧流体を精製するための動力コストが多大となるため、プロセス処理を行った後の高圧流体からエネルギーを回収する典型事例として、逆浸透膜法を用いる海水淡水化プラントについて前項で述べた従来技術A〜Dと比較して本発明のコンセプトについて図1および図2に概念的に描いている。
従来技術Dにおいては、ブースターポンプは軸封部を有し、高圧・低揚程という特殊性により高価なシールとなってしまう。また、ブースターポンプは電動モータ駆動であり、電気配線が多くなり設備が複雑になると共に、高圧ポンプの運転操作と連携したブースターポンプの運転操作が必要であり、操作を難しくしている。更に、電気的トラブルでのブースターポンプの非常停止によるシステムダウンや逆浸透膜での圧力異常上昇を引き起こし逆浸透膜にダメージを与えると共に、逆浸透膜で処理された処理ラインでの水質低下を招くリスクが内在する。
(1)電動モータやインバータ(外部からのエネルギーを供給しなければならない電気機器及びその配線)を省略できるのに加え、従来技術Dの課題であったブースターポンプの高圧水シールの構造が不要となるなど、設備の簡素化・省スペース、ブースターポンプの構造の大幅な簡素化と低コスト化を実現することができ、結果としてシステム全体の信頼性の向上につながる。
(2)リジェクト水(濃縮水)の一部をタービン入口ラインから排出することにより、供給ラインから容積型ピストンポンプへ吸入される原水の量を低減し、結果的に高圧ポンプの運転流量を増すことにより、より高効率な高圧ポンプの選定を可能にするものである。
(3)従来のブースターポンプが電動モータ駆動の場合には、高圧ポンプの運転に連動した操作・制御が必要である。これに対し、本発明では、動力回収ポンプタービンの制御は、タービン部への流入流量制御により行うが、そのエネルギー源として一定圧力源としての逆浸透膜カートリッジを用いて高圧ポンプを運転すると得られる濃縮水の一部がタービン内へ流下することにより、つまりシステム内流体力により自己調整的に制御できるため、操作性・制御性が容易になるという特徴がある。
(5)従来のブースターポンプが電動モータ駆動の場合には、動力回収装置である容積式ピストンポンプのトラブルによる濃縮水ラインの流量遮断が発生し、逆浸透膜において圧力異常上昇を招き逆浸透膜膜へダメージを与えると共に、逆浸透膜で処理された処理水の水質が悪化する。これに対し、本発明では、濃縮水ライン、タービン入口ラインに、タービン、タービンリジェクトの流路があるためにブースターポンプの非常停止による流量遮断がなく、逆浸透膜での圧力異常上昇及び逆浸透膜で処理された処理水の水質の低下は低減できる。
(本発明の動力回収システムの第1の態様)
図3は、本発明の動力回収システムの第1の態様を示す模式図である。図3に示すように、取水ポンプ2により取水された海水1は、前処理装置3により所定の水質条件に整えられたのち、電動モータ6により駆動される高圧ポンプ5により加圧され、高圧ライン7へと圧送される。尚、高圧ポンプ5は制御弁又はインバータにより流量制御を行うこともできる。一方、逆浸透膜カートリッジ8内の高圧室9の海水の一部は、逆浸透圧力に打ち勝って逆浸透膜10を通過し、塩分が除去された脱塩水12として取り出される。その他の海水は、塩分濃度が高くなり濃縮された状態で逆浸透膜カートリッジ8から濃縮海水ライン13へ排出される。逆浸透膜カートリッジ8から排出された高圧のリジェクトが保有する圧力エネルギーは、制御弁20を介して動力回収チャンバー21へと導入され、同チャンバー内のピストンを駆動する。ピストンを駆動することにより圧力エネルギーを失ったリジェクトは、低圧の動力回収リジェクト25として廃棄される。このようにして構成された容積型ピストンポンプ23により、供給ライン4の海水の一部が切り替え弁22と動力変換チャンバーを介してポンプアップされ、供給海水バイパスブーストライン24へと排出され、最終的には高圧ポンプ5の出口からの高圧水に合流する。
図4は、本発明の動力回収システムの第2の態様を示す模式図である。図4に示す動力回収システムは、動力回収ポンプタービンと容積型ピストンポンプをハイブリッド化する本発明の別の形態として、動力回収ポンプタービンのタービンインペラを、逆浸透膜カートリッジ8からの濃縮水の一部を用いて駆動する形態の動力回収システムである。
なお、動力回収タービンポンプ18のタービンインペラを駆動するための高圧水は、濃縮海水ライン(リジェクト)13から取り出す代わりに、高圧ポンプ5と逆浸透膜カートリッジ8との間の高圧ライン7から取り出す態様もあるが、脱塩水12の一部をタービンインペラ駆動に消費する結果となるため、第2の様態と比較するとシステムの効率はわずかに低下する可能性がある。
次に、本発明に係る動力回収システムの第1の態様および第2の態様に利用する、動力回収ポンプタービン18について説明する。
動力回収ポンプタービン18はタービン14、回転軸16、ブースターポンプ17より構成される。動力回収ポンプタービン18の機能は、容積型ピストンポンプ23の切り替え弁22からの供給海水バイパスブーストライン24をブースターポンプ17に導入し、タービン14のエネルギーを利用して回転軸16を駆動してブースターポンプ17により海水の昇圧を行い、ブースターポンプ吐出ライン19を通じて逆浸透膜カートリッジ8の高圧室9に供給することである。
システム内の海水をエネルギー源としてポンプを駆動させるため、電動機が不要となり、製作コストに電動機が含まれなくなり安価となる。また電動機で必要な電気配線も不要となるため、電動機の電気配線コストも含まれなくなり安価となる。また、設置後のメンテナンスについても、電動機とその電気配線のメンテナンスが不要となるため、メンテナンスコストを削減することができる。
動力回収ポンプタービン18は、タービン14、回転軸16、ブースターポンプ17より構成される。
本発明によるタービンポンプの構成部品の材質は、金属ではステンレス、二相ステンレス、スーパー2相ステンレス、Aluminium Bronzeであり、セラミックス系では、アルミナ(Al2O3)、窒化ケイ素(Si3N4)、炭化ケイ素(SiC)、サイアロン(SiAlON)のうち少なくとも1種類を含むもののコーティングもしくはバルクであり、高分子材料ではPA、POM、PBT、PET、PPE、PC、UHMW−PE、PTFE、PPS、PI、PEEK、PAR、PSF、PEI、PAI、PESのうち少なくとも1種類を含むものや、これらに炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、固体潤滑剤を混合したもののコーティングもしくはバルクである。
図5は、本発明の動力回収システムの第1の態様に適用する動力回収ポンプタービンの構造を示す図である。
図5に示すように、動力回収ポンプタービンは、タービン14とブースターポンプ17とを一つの回転軸16の両端に配置した構成を有し、該タービン14は、吸込口と吐出口を持った配管状のタービンケーシング101の径方向中心位置に、回転軸16を位置させ、回転軸16の端部にタービンインペラ104を配置し、回転軸16とタービンケーシング101とを固定する支持部材を具備する構造であり、ブースターポンプ17は、吸込口と吐出口を持った配管状のブースターポンプケーシング111の径方向中心位置に、回転軸16を位置させ、回転軸16の端部にブースターポンプインペラ114を配置し、回転軸16とブースターポンプケーシング111とを固定する支持部材を具備する構造である。配管状のタービンケーシング101と配管状のブースターポンプケーシング111とは、相隣接して設置されており、回転軸16とタービンケーシング101とを固定する支持部材と、回転軸16とブースターポンプケーシング111とを固定する支持部材とは、共通の単一の支持部材103により構成されている。
本システムではタービン14は比較的低い圧力差かつ比較的大きい流量の流体によって駆動するため、インペラ比速度Nsの大きい図示した軸流形インペラを使用する。ただし、システムによって圧力と流量が異なる場合には、比較的中程度の圧力差かつ比較的中程度の流量に対応したインペラ比速度Nsが中程度の斜流形インペラを使用しても良く、また比較的高い圧力差かつ比較的少ない流量に対応したインペラ比速度Nsの小さい遠心形インペラを使用しても良い。一般的に前述の遠心形インペラ、斜流形インペラ、軸流形インペラのインペラ比速度Nsの値の範囲はそれぞれ重複する部分もあり、厳密に数値で分けられてはいない。
本システムではブースターポンプ17には比較的低い圧力差かつ比較的大きい流量の流体を昇圧・送水するため、インペラ比速度Nsの大きい図示した軸流形インペラを使用する。ただし、システムによって圧力と流量が異なる場合には、比較的中程度の圧力差かつ比較的中程度の流量に対応したインペラ比速度Nsが中程度の斜流形インペラを使用しても良く、また比較的高い圧力差かつ比較的少ない流量に対応したインペラ比速度Nsの小さい遠心形インペラを使用しても良い。一般的に前述の遠心形インペラ、斜流形インペラ、軸流形インペラのインペラ比速度Nsの値の範囲はそれぞれ重複する部分もあり、厳密に数値で分けられてはいない。
タービン14のタービン吸込口方向とタービン吐出口方向は逆方向に図示しているが、実際に外部から取付ける配管の方向に合わせ、タービン吸込口方向とタービン吐出口方向を直角方向、同方向、斜め方向に設置しても良い。またブースターポンプ17のポンプ吸込口、ポンプ吐出口についても同様である。またタービン14のタービン吸込口方向・タービン吐出口方向と、ブースターポンプ17のポンプ吸込口方向・ポンプ吐出口方向の組合せについては、限定しない。
タービン側ガイドベーン106はタービンケーシング101に供給された流体エネルギーを効率良くタービンインペラ104に伝えるため、流体の流れを特定の方向に整流してタービンインペラ104に導入する目的で設置される。ポンプ側ガイドベーン116はブースターポンプインペラ114によって昇圧された流体を効率良く送り出すため、流体の流れを特定の方向に整流してブースターポンプケーシング111に送り出す目的で設置される。またタービン内部ケーシング107とポンプ内部ケーシング117を固定する役割も果たす。タービン側ガイドベーン106、ポンプ側ガイドベーン116は複数個で構成される。
タービン内部ケーシング107はタービンインペラ104に滑らかに流体を導入させる目的で設置され、ポンプ内部ケーシング117はブースターポンプインペラ114から昇圧された流体を滑らかにブースターポンプケーシング111に送り出す目的で設置される。タービン内部ケーシング107とポンプ内部ケーシング117は、それぞれタービン側ガイドベーン106とポンプ側ガイドベーン116によって固定される。また、タービン内部ケーシング107とポンプ内部ケーシング117は、回転体を支えるラジアル軸受、スラスト軸受を固定する役目も果たす。図示ではタービン内部ケーシング107とポンプ内部ケーシング117を分割形状としてボルトで固定しているが、分割形状ではなく一体形状としても良い。
タービン側ラジアル軸受108は回転軸16から作用するラジアル方向の荷重を受け、タービンインペラ104、回転軸16、ブースターポンプインペラ114等から構成される回転体の回転を滑らかに行わせる役割を果たす。ラジアル方向荷重の発生源としては、回転体の自重、回転体の振れ回りにより発生するラジアル荷重、タービンインペラ104、ブースターポンプインペラ114に作用する流体からの荷重によるラジアル荷重等の組合せとなる。
ポンプ側ラジアル軸受118は回転軸16から作用するラジアル方向の荷重を受け、タービンインペラ104、回転軸16、ブースターポンプインペラ114等から構成される回転体の回転を滑らかに行わせる役割を果たす。ラジアル方向荷重の発生源としては、回転体の自重、回転体の振れ回りにより発生するラジアル荷重、タービンインペラ104、ブースターポンプインペラ114に作用する流体からの荷重によるラジアル荷重等の組合せとなる。
タービン側スラスト軸受109はタービンインペラ104から作用するスラスト方向の荷重を受け、タービンインペラ104、回転軸16、ブースターポンプインペラ114等から構成される回転体の回転を滑らかに行わせる役割を果たす。スラスト方向荷重の発生源は、タービンインペラ104、ブースターポンプインペラ114に作用する流体による荷重である。
ポンプ側スラスト軸受119はブースターポンプインペラ114から作用するスラスト方向の荷重を受け、ブースターポンプインペラ114、回転軸16、タービンインペラ104等から構成される回転体の回転を滑らかに行わせる役割を果たす。スラスト方向荷重の発生源は、タービンインペラ104、ブースターポンプインペラ114に作用する流体による荷重である。
タービン側ラジアル軸受108とタービン側スラスト軸受109は、それぞれ軸受シェル110に対して外周部分を焼きばめ、または圧入嵌合、またはねじ山の形成によるねじ込み、または外周部分および側面を接着のいずれかまたは組合せにより別々に固定されている。軸受シェル110は軸受シェル取付けボルト110Aによりタービン内部ケーシング107に固定されている。図示の例では、タービン側ラジアル軸受108とタービン側スラスト軸受109を別々に固定しているが、一体化させて一つの軸受シェルに固定して、一つの軸受でラジアル荷重とスラスト荷重を受け持つ構造としても良い。
ポンプ側ラジアル軸受118とポンプ側スラスト軸受119は、それぞれ軸受シェル120に対して外周部分を焼きばめ、または圧入嵌合、またはねじ山の形成によるねじ込み、または外周部分および側面を接着のいずれかまたは組合せにより別々に固定されている。軸受シェル120は軸受シェル取付けボルト120Aによりポンプ内部ケーシング117に固定されている。図示の例では、ポンプ側ラジアル軸受118とポンプ側スラスト軸受119を個別の軸受シェルで別々に固定しているが、一体化させて一つの軸受シェルに固定して、一つの軸受でラジアル荷重とスラスト荷重を受け持つ構造としても良い。
ブッシュ121は、タービンケーシング101とブースターポンプケーシング111の間に回転軸16を通すために設けた支持部材(連通部)103内に設置し、ブッシュ121と回転軸16の間に適度なすき間を設けることによりタービンケーシング101とブースターポンプケーシング111間の流体の連通を極力防止してタービン14へ供給される流量・圧力およびブースターポンプ17から供給される流量・圧力を保持し、動力回収ポンプタービンの運転効率を保持することを目的とする。
ブッシュ121は、片方の側面が鉛直方向の平面、もう一方の側面が斜め方向の平面を形成しており、鉛直方向の平面側を連通部内に挿入してブッシュ121の外周部分を嵌合する。ブッシュ121が回転軸16の回転による回転流体力を受けて本来固定されるべき連通部に対して回転した場合、ブッシュの外周部分および連通部の内周部分が摩耗してすき間が生じてガタが発生し、それに伴い回転軸16とブッシュ内周部分に接触が生じ、異音の発生、接触部の破損が生じるおそれがある。それを防止するため、ブッシュ121の斜め方向平面形状の側面に合わせて片側を形成したブッシュ固定スリーブ122を取付け、このブッシュ固定スリーブ122を連通部に対して廻り止めねじピン123で回転方向を固定することにより、ブッシュを斜め方向平面形状部分の合わせ面により回転方向に固定することができる。この廻り止めの方法は、ブッシュ121に直接廻り止めねじピン用の溝を形成すると脆性的に欠けてしまいやすいセラミックス等の材料の場合に有用である。ただし、ブッシュ121の材料が直接廻り止めねじピン用の溝を形成しても欠けにくい材料の場合は、ブッシュ固定スリーブ122を用いずに直接廻り止めねじピン123にてブッシュ121の回転方向の移動を固定しても良い。廻り止めねじピン123は図示では一箇所としているが、円周上に複数箇所設けても良い。ブッシュ固定スリーブ122の軸方向への固定は、固定用リング124を支持部材(連通部)103に取付け、固定用リング124による内径側への出っ張りによりブッシュ固定スリーブ122を固定する。ブッシュ固定スリーブ122を用いない場合には、固定用リング124の内径側への出っ張りにより直接ブッシュ121の軸方向への固定を行っても良い。また図示の例では、タービン側からブッシュ121を固定しているが、ポンプ側からブッシュ121を固定する構造としても良い。
タービン側ケーシングリング126、ポンプ側ケーシングリング136は、タービンインペラ外周部分、ポンプインペラ外周部分に対して適度なすき間を形成し、差圧によるこの部分での漏水を極力防止し、流体エネルギーを効率良くタービンインペラ104、ブースターポンプインペラ114に対して伝達させる目的で設置している。ケーシングリングを設置せずにケーシングのみで適度なすき間を形成しても良い。ただし、この場合、長期運転後に発生し得る摩耗時にケーシング自体を交換する必要がありコストが高くなるため、ケーシングリングを設置すればこの部分だけの交換で済み、コストが安くなる。ケーシングリングの固定は、ケーシングに対して焼きばめ、または接着、または嵌合、またはねじ山の形成によるねじ込み、または廻り止めねじピンのいずれか、または組合せによる。
タービンケーシング101およびブースターポンプケーシング111がそれぞれ複数の配管を接続することにより構成される場合には、フランジ127と組立ボルト・ナット128にて組み立てられる。組立ボルトは軸方向から見て円周上に複数個設ける。図示の例ではケーシングを4個としてボルト2種類で組み立てているが、この個数と種類はこれよりも多くても少なくても良い。ブースターポンプケーシング111とタービンケーシング101は、ケーシング接続リブ129、支持部材(連通部)103にて溶接またはボルトにて接続される。
図示の例では、タービン吐出口14OUT、タービン吸込口14IN、ポンプ吐出口17OUT、ポンプ吸込口17INの形状をすべてフランジ形状としているが、この形状は突合せ溶接用接続形状でも、ねじ込み用接続形状でも良い。また、タービン吐出口、タービン吸込口、ポンプ吐出口、ポンプ吸込口の形状をそれぞれフランジ形状、突合せ溶接用接続形状、ねじ込み用接続形状を混合した組合せとしても良い。
タービンインペラ104,ブースターポンプインペラ114は、回転軸16およびタービンインペラ104,ブースターポンプインペラ114に形成されたキー溝にキーZ1を取付けて嵌合により回転軸16に取付けられる。タービンインペラ104,ブースターポンプインペラ114の回転軸16に対する抜け止めとして、タービンインペラキャップ129A,ポンプインペラキャップ139を回転軸16にねじ込みで取付ける。さらにタービンインペラボルト130,ポンプインペラボルト140をタービンインペラキャップ129A,ポンプインペラキャップ139に形成された穴を通して回転軸16にねじ込み、タービンインペラキャップ129A,ポンプインペラキャップ139を固定する。タービンインペラキャップ129A,ポンプインペラキャップ139のゆるみ止めとしては、図示はしていないが、タービンインペラ104,ブースターポンプインペラ114とタービンインペラキャップ129A,ポンプインペラキャップ139に廻り止めねじピンを通して実施する。図示はしていないが、タービンインペラキャップ129A,ポンプインペラキャップ139のゆるみ止めに、舌付き座金または歯付き座金を設置して座金の舌部分または歯部分の一部を回転軸16のキー溝部分およびタービンインペラキャップ129A,ポンプインペラキャップ139の切り欠き部分に折り曲げてゆるみ止めを行っても良い。
回転軸16の回転数を計測する目的で、支持部材(連通部)103に、回転軸16を計測目標物とする回転数計141を設置する。回転軸16の回転数を計測・監視することにより、ポンプタービンの運転制御を行うことができる。図示はしないが、回転数計を連通部ではなく、タービンケーシング101またはブースターポンプケーシング111に設置しても良い。また、計測目標物を、回転軸16ではなくブースターポンプインペラ114、タービンインペラ104、ポンプインペラキャップ139、タービンインペラキャップ129A、ポンプインペラボルト140、タービンインペラボルト130のいずれかの回転体としても良い。図示では、回転数計141は、計測目標物の回転軸16に対して非接触式型としているが、この方式には限定されない。
ポンプタービンから流出するタービン吐出ライン27とブースターポンプ吐出ライン19は同じ圧力となり、全体システムの構成上、ポンプタービンから離れたところで合流させるため、図では別々のフランジとして分割して描いているが、ポンプタービンとしてポンプ吐出口17OUTとタービン吐出口14OUTを一体化しても良い。
図6に示すように、動力回収ポンプタービンは、タービン14とブースターポンプ17とを一つの回転軸16の両端に配置した構成を有し、タービン14は、吸込口と吐出口の口部を持ったタービンケーシング201内に、回転軸16の端部に固定されたタービンインペラ204を配置した構造であり、ブースターポンプ17は、吸込口と吐出口の口部を持ったブースターポンプケーシング211内に、回転軸16の端部に固定されたブースターポンプインペラ214を配置した構造であり、タービン14とブースターポンプ17とは、回転軸16の軸方向において、タービンケーシング201とブースターポンプケーシング211の口部と反対側面端部同士を、突き合わせて、締結した組合わせ構造である。
本システムではタービン14には比較的高い圧力差かつ比較的少ない流量の流体によって駆動するため、インペラ比速度Nsの小さい図示した遠心形インペラを使用する。ただし、システムによって圧力と流量が異なる場合には、比較的中程度の圧力差かつ比較的中程度の流量に対応したインペラ比速度Nsが中程度の斜流形インペラを使用しても良く、また比較的低い圧力差かつ比較的大きい流量に対応したインペラ比速度Nsの大きい軸流形インペラを使用しても良い。一般的に前述の遠心形インペラ、斜流形インペラ、軸流形インペラのインペラ比速度Nsの値の範囲はそれぞれ重複する部分もあり、厳密に数値で分けられてはいない。
本システムではブースターポンプ17には比較的中程度の圧力差かつ比較的中程度の流量の流体が作用するため、インペラ比速度Nsが中程度の図示した斜流形インペラを使用する。ただし、システムによって圧力と流量が異なる場合には、比較的高い圧力差かつ比較的少ない流量に対応したインペラ比速度Nsが小さい遠心形インペラを使用しても良く、また比較的低い圧力差かつ比較的大きい流量に対応したインペラ比速度Nsの大きい軸流形インペラを使用しても良い。一般的に前述の遠心形インペラ、斜流形インペラ、軸流形インペラのインペラ比速度Nsの値の範囲はそれぞれ重複する部分もあり、厳密に数値で分けられてはいない。
タービン14のタービン吸込口方向とタービン吐出口方向は直角方向に図示しているが、実際外部から取付ける配管の方向に合わせ、タービン吸込口方向とタービン吐出口方向は同方向、逆方向、斜め方向に設置しても良い。またブースターポンプ17のポンプ吸込口、ポンプ吐出口についても同様である。またタービン14のタービン吸込口方向・タービン吐出口方向と、ブースターポンプ17のポンプ吸込口方向・ポンプ吐出口方向の組合せについては、回転自在である。
タービン側ラジアル軸受208はタービンインペラ204から作用するラジアル方向の荷重を受け、タービンインペラ204、回転軸16、ポンプインペラ214等から構成される回転体の回転を滑らかに行わせる役割を果たす。ラジアル方向荷重の発生源としては、回転体の自重、回転体の振れ回りにより発生するラジアル荷重、タービンインペラ204、ポンプインペラ214に作用する流体からの荷重によるラジアル荷重等の組合せとなる。
タービン側スラスト軸受209はタービンインペラ204から作用するスラスト方向の荷重を受け、タービンインペラ204、回転軸16、ポンプインペラ214等から構成される回転体の回転を滑らかに行わせる役割を果たす。スラスト方向荷重の発生源としては、ポンプインペラ側から連通部203を通して伝わる流体の圧力がタービンインペラ204の連通部側の面に作用してタービン吐出口方向にタービンインペラ204を押すことによる。このスラスト荷重をできるだけ低減させる方法として、ポンプインペラ214に設けたポンプインペラ開口穴214hによりブースターポンプ吐出ライン19の圧力よりも低い圧力の供給海水バイパスブーストライン24の圧力を連通させて作用圧力を低下させたり、またタービンインペラ204にタービンインペラ開口穴204hを設けて、前述の連通部からの作用圧力を排出ライン15側に開放してスラスト方向への発生荷重を低減させる方法がある。
タービン側ラジアル軸受208とタービン側スラスト軸受209は軸受シェル210に対して外周部分を焼きばめ、または圧入嵌合、またはねじ山の形成によるねじ込み、または外周部分および側面を接着のいずれかまたは組合せにより別々に固定されている。軸受シェル210はタービンケーシング201にボルトYにより固定されている。タービン側ラジアル軸受208とタービン側スラスト軸受209を別々に固定する理由は、図示の状態でタービン側ラジアル軸受208とタービン側スラスト軸受209を組合せて一体として軸受を形成した場合、くの字断面型の軸受となり、この状態でタービンインペラ204との接触面の角の部分でラジアル方向もしくはスラスト方向に軸受が偏って摩耗した場合に、軸受に段付き形状が形成されてラジアル方向もしくはスラスト方向の荷重負荷部分の面積が極端に小さくなり、軸受の許容面圧を超えて運転して軸受の破損、異常摩耗が生じてしまうので、それを防止するためである。したがって、タービン側ラジアル軸受208とタービン側スラスト軸受209を別々に設けている。
ポンプ側ラジアル軸受218は、回転軸16から作用するラジアル方向の荷重を受け、ポンプインペラ214、回転軸16、タービンインペラ204等から構成される回転体の回転を滑らかに行わせる役割を果たす。ラジアル方向荷重の発生源としては、回転体の自重、回転体の振れ回りにより発生するラジアル荷重、タービンインペラ204、ポンプインペラ214に作用する流体からの荷重によるラジアル荷重等の組合せである。
ポンプ側ラジアル軸受218は、片方の側面が鉛直方向の平面、もう一方の側面が斜め方向の平面を形成しており、鉛直方向の平面側をタービンケーシング201内、すなわち、タービンケーシング201の軸方向の口部(吸込口、吐出口)反対側の端面内側に挿入してポンプ側ラジアル軸受218の外周部分を嵌合する。ポンプ側ラジアル軸受218が回転軸16のラジアル荷重を受ける際に回転方向の摩擦により本来固定されるべきタービンケーシング201に対して回転移動すると、ポンプ側ラジアル軸受218の外周部分およびタービンケーシング201内周部分が摩耗してすき間が生じてガタが発生し、それに伴い回転体16の異常な触れ回り、異音の発生、機器の破損が生じるおそれがある。それを防止するため、ポンプ側ラジアル軸受218の斜め方向平面形状の側面に合わせて片側を形成した軸受固定スリーブ222を取付け、この軸受固定スリーブ222をタービンケーシング201に対して廻り止めねじピンXで回転方向を固定することにより、ポンプ側ラジアル軸受を斜め方向平面形状部分の合わせ面により回転方向に固定することができる。この廻り止めの方法は、ポンプ側ラジアル軸受218に直接廻り止めねじピン用の溝を形成すると脆性的に欠けてしまいやすいセラミックス等の材料の場合に有用である。ただし、図示はしないが、ポンプ側ラジアル軸受218の材料が直接廻り止めねじピン用の溝を形成しても欠けにくい材料の場合は、軸受固定スリーブ222を用いずに直接廻り止めねじピンにてポンプ側ラジアル軸受218の回転方向の移動を固定しても良い。廻り止めねじピンは図示では一箇所としているが、円周上に複数箇所設けても良い。軸受固定スリーブ222の軸方向への固定は、固定用リング223をタービンケーシング201に取付け、固定用リング223による内径側への出っ張りにより軸受固定スリーブ223を固定する。軸受固定スリーブ222を用いない場合は固定用リングの内径側への出っ張りにより直接ポンプラジアル軸受218の軸方向への固定を行っても良い。
タービン側ケーシングリング226、ポンプ側ケーシングリング236は、タービン側インペラリング227、ポンプ側インペラリング237に対して適度なすき間を形成し、差圧によるの漏水を極力防止し、流体エネルギーを効率良くタービンインペラ204、ポンプインペラ214に対して伝達させる目的で設置している。インペラリング、ケーシングリングを設置せずにケーシング、インペラのみで適度なすき間を形成しても良い。ただしこの場合、長期運転後に発生し得る摩耗時にケーシング、インペラ自体を交換する必要がありコストが高くなるため、インペラリング、ケーシングリングを設置すれば、この部分だけの交換で済み、コストが安くなる。このコストのメリットから、図示はしていないが、タービンインペラ204の軸受接触部分にもインペラリングを設置しても良い。ケーシングリング、インペラリングの固定は、ケーシング、インペラに対して焼きばめ、または接着、または嵌合、またはねじ山の形成によるねじ込み、または廻り止めねじピンのいずれか、または組合せによる。
タービンケーシング201およびブースターポンプケーシング211がそれぞれ複数の部材を接続することにより構成される場合には、フランジ245と組立ボルト・ナット246にて組み立てられる。組立ボルトは軸方向から見て円周上に複数個設ける。図示の例ではケーシングを3個としてボルト2種類で組み立てているが、この個数と種類はこれよりも多くても少なくても良い。
図示ではタービン吐出口14OUT、タービン吸込口14IN、ポンプ吐出口17OUT、ポンプ吸込口17INの形状をすべてフランジ形状としているが、この形状は突合せ溶接用接続形状でも、ねじ込み用接続形状でも良い。また、タービン吐出口、タービン吸込口、ポンプ吐出口、ポンプ吸込口の形状をそれぞれフランジ形状、突合せ溶接用接続形状、ねじ込み用接続形状を混合した組合せとしても良い。
タービンインペラ204,ポンプインペラ214は、回転軸16およびタービンインペラ204,ポンプインペラ214に形成されたキー溝にキーZ2を取付けて嵌合により回転軸16に取付けられる。タービンインペラ204,ポンプインペラ214の回転軸16に対する抜け止めとして、タービンインペラキャップ229,ポンプインペラキャップ239を回転軸16にねじ込みで取付ける。さらにタービンインペラボルト230,ポンプインペラボルト240をタービンインペラキャップ229,ポンプインペラキャップ239に形成された穴を通して回転軸16にねじ込み、タービンインペラキャップ229,ポンプインペラキャップ239を固定する。タービンインペラキャップ229,ポンプインペラキャップ239のゆるみ止めとしては、図示はしていないがタービンインペラ204,ポンプインペラ214とタービンインペラキャップ229,ポンプインペラキャップ239に廻り止めねじピンを通して実施する。図示はしていないが、タービンインペラキャップ229,ポンプインペラキャップ239のゆるみ止めに舌付き座金または歯付き座金を設置して舌部分または歯部分の一部を回転軸16のキー溝部分およびタービンインペラキャップ229,ポンプインペラキャップ239の切り欠き部分に折り曲げてゆるみ止めを行っても良い。
回転軸16の回転数を計測する目的で、ポンプタービンケーシング201に回転軸16を計測目標物とする回転数計241を設置する。回転軸16の回転数を計測・監視することにより、ポンプタービンの運転制御を行うことができる。図示はしないが、回転数計241はポンプケーシングに設置しても良い。また、計測目標物を回転軸16ではなくポンプインペラ214、タービンインペラ204、タービンインペラリング227、ポンプインペラリング237、ポンプインペラキャップ239、タービンインペラキャップ229、ポンプインペラボルト240、タービンインペラボルト230のいずれかの回転体としても良い。図示では、回転数計は目標物の回転軸16に対して非接触式型としているが、この方式には限定されない。
図7に示すタービン側ラジアルスラスト軸受208RTについて、図8に示すように、スラスト方向荷重を受ける面積を増加させれば、さらに大きいスラスト荷重を受けることができる。したがって、図6に示すようなスラスト荷重を低減させるために設けたタービンインペラ開口穴204hとポンプインペラ開口穴214hを設けなくても運転することが可能となり、タービンインペラ開口穴とポンプインペラ開口穴からの漏れがなくなることで、ポンプインペラ、タービンインペラのエネルギー伝達の効率を向上させることができる。
次に、本発明に係る動力回収システムの第1の態様および第2の態様に利用する、容積形ピストンポンプ23について説明する。
図9は、容積形ピストンポンプ23を示す模式図である。図9に示すように、容積形ピストンポンプ23は、制御弁20、2つの動力回収チャンバー21、切り替え弁部22より構成される。
容積形ピストンポンプ23の機能は、逆浸透膜10からのリジェクト13を制御弁20に導入し、リジェクトのエネルギーを利用して、給水ライン4から切り替え弁22部に導入する海水の昇圧を行い、吐出ライン(供給海水バイパスブーストライン)24を通じて動力回収ポンプタービン18に供給することである。
図10は制御弁の基本構造を示す図である。
図10に示すように、制御弁20の基本構造は、ハウジング301、スプール302、駆動部303からなり、ハウジング301にスプール302を嵌合させ、スプール302を移動させることにより、流路の切り替えを行う方式のものである。
制御弁20には1つ以上の供給ポート(P)、2つの制御ポート(A,B)、2つ以上の戻りポート(R)が形成される。
なお本容積形ピストンポンプにおける制御弁20では、図9に示すように、供給ポート(P)はリジェクト13に連通し、2つの制御ポート(A,B)はそれぞれ動力回収チャンバー21に連通し、戻りポート(R)は排出ライン29に連通している。
(1)制御弁20に供給される高圧リジェクトの通過流路をスプールの動作により切り替え、2つの動力回収チャンバー21にリジェクトを導入する。
(2)動力回収チャンバー21内の流体を容積形ピストンポンプの外に排出する。
図10の形態による制御弁20のスプール302は3ランドであるが、前記制御弁の基本機能を有し、1つ以上の供給ポート(P)、2つの制御ポート(A,B)、2つ以上の戻りポート(R)が形成され、スプール302の動作にともなう制御弁内の流路の切り替えにより、供給ポートと何れか一方の制御ポートが連通し、また何れかもう一方の制御ポートと戻りポートが連通するものであれば、回転スプール形など、本図の形態に限らない。
また、オリフィス部(○指示部)の軸方向の各重合量もアンダーラップ(不重合)、オーバーラップ(正重合)、ゼロラップ(ゼロ重合)など、本発明による制御対象(動力回収チャンバー21内ピストン)の動作要件に応じて都度設定するものとする。
また高分子材料では、PA、POM、PBT、PET、PPE、PC、UHMW−PE、PTFE、PPS、PI、PEEK、PAR、PSF、PEI、PAI、PESのうち少なくとも1種類を含むものであり、またこれらに炭素繊維、ラス繊維や固体潤滑剤を混合たもののコーティングでもバルクでもよい。
またスプールの支持方法として、静圧軸受を利用する形態を採用する場合もある。
図11は動力回収チャンバーを示す図である。図11に示すように、動力回収チャンバー21は、ピストン310、シリンダ311により構成される。シリンダ311には2つの入出ポート311a,311bが形成される。なおピストン310は、シリンダ311内で軸方向に動作可能に設置される。
本発明による容積形ピストンポンプでは、2つの動力回収チャンバー21が用いられ、各チャンバーの有する2つの入出力ポート311a,311bの内、いずれか一方が、制御弁20の制御ポート(AもしくはB)に接続され、もう一方が、切り替え弁部22に各々接続される。
また図示していないが、ピストンの周りにピストンシールを設置し、ピストンにより隔壁された各液室の流体の混合を回避する構造も採用している。
(1)制御弁20を通じてチャンバー21内に導入されるリジェクト圧力により、ピストン310が駆動され、ピストン310を隔てて取水ポンプにより同チャンバー21内に導入した海水の増圧を行う。
(2)取水ポンプ2の吐出圧によりチャンバー21内に導入したリジェクトを制御弁20に導入する。
動力回収チャンバーの材質は、金属ではステンレス、二相ステンレス、スーパー2相ステンレス、Aluminium Bronzeであり、セラミックス系では、アルミナ(Al2O3)、窒化ケイ素(Si3N4)、炭化ケイ素(SiC)、サイアロン(SiAlON)のうち少なくとも1種類を含むもののコーティングでもバルクでもよい。また高分子材料ではPA、POM、PBT、PET、PPE、PC、UHMW−PE、PTFE、PPS、PI、PEEK、PAR、PSF、PEI、PAI、PESのうち少なくとも1種類を含むものや、これらに炭素繊維、ガラス繊維、固体潤滑剤を混合したもののコーティングでもバルクでもよい。
また、動力回収チャンバー21のピストンの外周に潤滑膜形成用の潤滑溝を設置し、ピストン外周とシリンダ内面との摺動性を向上させる場合もある。潤滑溝の例としては、円周方向のリング状の凹溝や、螺旋状の凹溝、軸方向の矩形状の凹溝などその形態は1種に限らない。
図12は切り替え弁部を示す図である。図12に示すように、切り替え弁部22は、4個のチェック弁(逆止弁)320より構成される。各チェック弁の設置要件(逆止方向)と動力回収チャンバー21との流路接続は図12に示す通りである。
切り替え弁部22は、動力回収チャンバー21のピストンの動作に応じて、給水ライン4からの海水の動力回収チャンバーへの取水海水の導入(蓄積)と供給海水バイパスブーストライン24からの増圧海水のブースターポンプ17への導入を行う。
図13は、切り替え弁部の構成要素であるチェック弁の構造例を示す図である。図13に示すように、切り替え弁部22の構成要素であるチェック弁320は、ケーシング321、ケーシング321内に矢印X方向に移動可能に収容されたポペット322と、ポペット322の円錐部322aが着座するシート323と、ポペット322をシート323に向かって付勢する圧縮コイルスプリング324とから構成されている。本発明におけるチェック弁は、流体の逆流を防ぐ機能を有するものであれば、本図の形態に限らない。
ここで、チェック弁の材質は、金属ではステンレス、二相ステンレス、スーパー2相ステンレス、Aluminium Bronzeであり、セラミックス系では、アルミナ(Al2O3)、窒化ケイ素(Si3N4)、炭化ケイ素(SiC)、サイアロン(SiAlON)のうち少なくとも1種類を含むもののコーティングでもバルクでもよい。
また特に、ポペットとケーシングの摺動部には、海水もしくは濃縮海水潤滑下で、低摩擦摩耗条件を達成することが要求される。本摺動部の材料としては、金属ではステンレス、二相ステンレス、スーパー2相ステンレス、Aluminium Bronzeであり、セラミックスではアルミナ(Al2O3)、窒化ケイ素(Si3N4)、炭化ケイ素(SiC)、サイアロン(SiAlON)のうち少なくとも1種類を含むものであり、溶射によるセラミックスコーティングでは、酸化物系セラミックス(Cr2O3,Al2O3)、炭化物系サーメット(WC−NiCr、WC−CoCr、Cr3C2−NiCr)のコーティングがあり、また母材まで海水が浸透しないようにセラミックスコーティングと母材の間にNi、Ni−Cr、Ni−Cr−Moなどをコーティングし、母材のすきま腐食を防止してもよい。
また高分子材料では、PA、POM、PBT、PET、PPE、PC、UHMW−PE、PTFE、PPS、PI、PEEK、PAR、PSF、PEI、PAI、PESのうち少なくとも1種類を含むものであり、またこれらに炭素繊維、ラス繊維や固体潤滑剤を混合たもののコーティングでもバルクでもよい。
次に、図12、図14および図15を例に容積形ピストンポンプの動作を説明する。
(1)リジェクト13が制御弁20の供給ポートに導入される。
(2)取水海水が給水ライン4を通じて、切り替え弁部22に導入される。
(3)制御弁20のスプールの動作にともない、動力回収チャンバー21内のピストン310が動作する。
(A)制御弁20の供給ポートPと制御ポートAが連通する方向にスプール320が動作した場合を図14に示す。
リジェクト圧力が、制御弁20を通じて(Pポート→Aポート)動力回収チャンバー21(図14中の上)のピストン310の制御弁20側の面(図中右側面)に作用する。
動力回収チャンバー21(図14中の上)のピストン310が、同図中の左方向に移動する。
動力回収チャンバー21(図14中の上)内に、切り替え弁部22を通じて導入された海水がピストンの動作により増圧され、切り替え弁部22を通じてブースターポンプ17に導入される。
また併行して、制御弁20の制御ポートBと戻りポートRが連通し、給水ライン圧力が切り替え弁部22を通じて、動力回収チャンバー21(図14中の下)のピストン310の切り替え弁部22側(図中左側面)に作用して、ピストンは右方向に動作する。
「切り替え弁部22の通過後の圧力」>「供給海水バイパスブーストライン24」
となる。
なおピストン310の動作速度の設定は、供給海水バイパスブーストライン上にバルブ(図示していない)を設置し、該バルブの開度操作で行う。
次に、動力回収チャンバー21内(図14中の下)のピストン310により隔壁された、切り替え弁部22側の液室に海水が充填される。
リジェクト圧力が、制御弁21を通じて(Pポート→Bポート)動力回収チャンバー21(図15中の下)のピストン310の制御弁20側の面(図中右側面)に作用する。
動力回収チャンバー21(図15中の下)のピストン310が、同図中の左方向に移動する。
動力回収チャンバー21(図15中の下)内に、切り替え弁部22を通じて導入された海水がピストン310の動作により増圧され、切り替え弁部22を通じてブースターポンプ17に導入される。
また併行して、制御弁20の制御ポートAと戻りポートRが連通し、給水ライン圧力が切り替え弁部22を通じて、動力回収チャンバー21(図15中の上)のピストン310の切り替え弁部22側(図中左側面)に作用して、ピストンは右方向に動作する。
「切り替え弁部22の通過後の圧力」>「供給海水バイパスブーストライン24の圧力」
となる。
なお、ピストンの動作速度の設定は、供給海水バイパスブーストライン上にバルブ(図示していない)を設置し、該バルブの開度操作で行う。
次に、動力回収チャンバー21内(図15中の上)のピストン310により隔壁された、切り替え弁部22側の液室に海水が充填される。
上記のように容積形ピストンポンプ23における(A)、(B)の動作(制御弁)を行うことで、取水海水のリジェクトを利用した増圧が行われる。
逆浸透膜10は、導入流体の圧力脈動に対して脆弱であり、本圧力脈動は、逆浸透膜の破損の原因となる。またブースターポンプ17においても、吐出ライン(供給海水バイパスブーストライン24の圧力脈動により、性能低下やポンプ構成部材の破損を引き起こす可能性がある。
容積形ピストンポンプ23の動作による、ブースターポンプ17への増圧海水の吐出圧脈動を抑制するための手法の一つとして、前記制御弁20の説明項でも記載したが、制御弁20のメータリングオリフィス部の重合量の操作がある。
通常、容積形ピストンポンプの形態の制御弁は、制御弁の切換わり時に脈動が発生する。本脈動の原因は、制御弁20内のスプールが中立位置を通過する際に、制御弁20の制御流量(供給ポート→各制御ポートへの流量)がほぼ無流量になるためである。
上記スプールの中立位置通過時の無流量域を無くすために、メータリングオリフィス部(供給ポート〜制御ポート間)をアンダーラップにして、中立位置においても制御弁20から動力回収チャンバー21への制御流量を無流量にしない方法を採ることが挙げられる。
なお、上記以外のメータリングオリフィス部(制御ポート〜戻りポート間)は、制御弁20内の内部漏れを抑制するために、オーバーラップ(正重合)、ゼロラップ(ゼロ重合)にするのが好ましい。
また、該箇所をアンダーラップにする方法としては、ランド部の軸方向寸法操作や、該箇所に相当するスプールエッジ部にR面取りもしくはC面取りなど挙げられるが、本形態は前記例に限らない。
ブースターポンプ17への増圧海水の吐出圧脈動を抑制するためのその他の方策として、制御弁20への動作信号を操作する方法がある。
通常、制御弁20の切り替え信号としてステップ信号を入力するが、ステップ信号の場合、切り替え動作が瞬時に行われるために、制御弁20の制御流量(供給ポート→制御ポート→動力回収チャンバー21)の脈動が発生しやすい。
上記に対処するために、台形信号のように入力信号の目標値までの勾配の緩斜化させる方法や予め設定した、目標値前の領域内で入力信号の勾配を緩斜化する方法、PID制御などを採用する場合では、各制御定数を目標値前の領域内で変える方法などがある。
次に、流体を高圧で圧送することを含む、工業的な処理及び流体精製プロセスにおいて、エネルギー必要量を低減するための動力回収システムの制御システム及び運転方法について説明する。
本発明は、海水から塩分を除去するための逆浸透膜法を用いた海水淡水化プラントにおける、消費エネルギー削減手段としての動力回収システムとして使用するのに特に好適であり、高圧ポンプ5、容積型ピストンポンプ23及び動力回収ポンプタービン18による逆浸透脱塩システムの運用を実現する。また、本発明は、脱塩水生産における電力消費量を最小に抑え最大効率点での運行を可能にする最適な動力回収システムの制御システム及び運転方法である。
図16は制御システムを示す図である。
本発明の動力回収システムの第2の態様における制御システムにおいて必要な構成機器とその役割について図16を参照して海水の流れの順に説明する。
図16に示す制御システムは、高圧ポンプ吐出弁(制御弁)35、動力回収出口弁(制御弁)41、ブースターポンプ吐出弁(制御弁)45、タービン入口弁(制御弁)47を、供給海水流量計33、脱塩水流量計36、濃縮海水流量計37、供給海水バイパス流量計44及びタービン入り口流量計46で計測される流量により制御する制御回路を有する場合に好適なシステムである。
流量計の種類としては、タービン流量計、超音波流量計、オリフィス流量計があるが、なお、流量計測が可能であれば、これらに限定されない。
一方、逆浸透カートリッジ8からのリジェクトの濃縮海水ライン13を分岐し、一方はタービン入口ライン28を介してブースターポンプ17と同一の回転軸16で連結するタービン14に、もう一方は動力回収・排出ライン38および動力回収ライン40を介して容積形ピストンポンプ23を構成する制御弁20に導く。
ブースターポンプ17は同一の回転軸16で連結されたタービン14により駆動する。タービン14は濃縮海水ライン13を分岐して導かれたタービン入口ライン28の高圧水により稼動する。
高圧ポンプ吐出弁(制御弁)35
高圧ポンプ吐出弁(制御弁)35の機能は、逆浸透膜10への流入流量の制御であり、その構造は流量の調節が可能なバルブであれば、その形態はいずれでも構わない。尚、CV値特性はイコールパーセント特性(具体的には、弁開度に対する流量がリニア―に変化する特性をいう)が望ましい。
逆浸透膜10の保護として絞り弁の二重化による安全性確保やキャビテーション防止、ラインを完全に締め切る必要性がある場合などには、起動時や停止時の抑制のための専用弁と運転中の流量制御用としての機能を装備した制御弁の2つ設置する方法もある。
タービン入口弁47の機能は、タービン14への流入流量の制御であり、その構造は流量の調節が可能なバルブであれば、その形態はいずれでも構わない。尚、CV値特性はイコールパーセント特性が望ましい。
濃縮海水流量計37、供給海水バイパス流量計44のいずれか、もしくはタービン入り口流量計46、動力回収ポンプタービン回転数計48のいずれかの計測データに基づき、タービン入口弁47の開度を制御する。
ブースターポンプ吐出弁45の機能は、高圧ライン7との仕切またはブースターポンプ17の吐出流量の制御であり、その構造は流量の調節が可能なバルブであれば、その形態はいずれでも構わない。尚、CV値特性はイコールパーセント特性が望ましい。
濃縮海水流量計37、供給海水バイパス流量計44のいずれかの計測データに基づき、ブースターポンプ吐出弁45の開度を制御する。タービン入口弁47でタービン14のみを制御する方法では本弁(吐出弁45)を設置しなくても良い。
容積形ピストンポンプの動力回収チャンバー内のピストン動作において、海水の吸入工程でのピストンの動作速度を設定する手法として、制御弁20の排出ラインに動力回収出口弁41を設置する可能性がある。ここでは、動力回収出口弁41の開度を調整することで、動力回収チャンバーの吸排流量を制御して、チャンバー内ピストンの動作速度を決める。
なお、制御システムは、膜入口圧力計49、膜濃縮海水出口圧力計50、膜差圧計51、高圧ポンプ吸込圧力計52、高圧ポンプ吐出圧力計53、ブースターポンプ吸込圧力計54、ブースターポンプ吐出圧力計55を備えている。
以下に、本動力回収システムにおける運転方法(停止状態から脱塩水生産運転までの運転方法)を、(1)脱塩水生産準備供給海水循環工程、(2)脱塩水生産準備保管液押出工程、(3)脱塩水生産準備高圧ポンプ起動工程、(4)脱塩水生産準備制御開始工程、(5)脱塩水生産開始工程の順で説明する。
図17は、脱塩水生産準備供給海水循環工程を示すフローチャートである。
逆浸透膜10を良質な状態を維持して高い運用効率を確保していく上では、取水した海水を高圧ポンプ5により逆浸透膜10を透過させる前に十分な水質を確保する運転工程が必要となる。この工程では、海水が十分な水質となるまで低圧の供給ポンプ29により、スケールの最終ろ過を行う保安フィルター30を透過させ、供給ポンプ29の吸込水槽へ戻される。尚、高圧ポンプ5への海水供給は保安フィルター30を透過させるために流体損失が大きくなるため、供給ポンプ29は高圧ポンプ5の運転に必要な吸込圧力を確保する目的もある。
図18は、脱塩水生産準備保管液押出工程を示すフローチャートである。
逆浸透膜10による脱塩水生産を停止する時には、逆浸透膜10を良質な状態を維持して保管するために専用の保管液を注入しておく。尚、定期的か状態が悪くなった場合に逆浸透膜10の洗浄を行う運転工程もある。
脱塩水生産を開始するときには保管液を海水と置換させるための保管液を押し出す運転工程が必要となる。保管液の押出工程においては、海水を逆浸透膜10を取り巻き海水輸送の系統全体、つまり、高圧ポンプ5、動力回収のための容積式ピストンポンプ23、動力回収ポンプタービン18内を通過させ保管液を押し出すため付随する高圧ポンプ吐出弁(制御弁)35、動力回収装置出口弁41、ブースターポンプ吐出弁45、タービン入口弁47の操作と関連弁の切換操作が必要である。関連弁は、始動時・停止時の不要水の排出や水質確保までの循環、膜洗浄といったプラントの運行に必要な各種周辺機器であり、例えば、濃縮海水放流弁、脱塩水リターン弁、保管液排出弁、保管液ショック処理・濃縮海水排出弁などがある。
尚、高圧ポンプ5はまだ運転しないため、逆浸透膜カートリッジ8の圧力は逆浸透圧以下の低圧であり、逆浸透膜10から透過しない。
図19は、脱塩水生産準備高圧ポンプ起動工程を示すフローチャートである。
保管液押し出し工程が終了して、始めて高圧ポンプ5の運転を行うこととなる。一般的にポンプは吐出側の流路を塞いだ締切運転を行うとエネルギーロス分が全てポンプ内流体の温度上昇となり締切運転は短時間のみ許容されるものであるが、高圧ポンプ5は高揚程であるためにその温度上昇が大きく、原則として締切運転はできない。よって、吐出側の流路が塞がれないようにし、高圧ポンプ5の最低必要流量を確保できる流体輸送系統の損失特性となる状態で高圧ポンプ5を起動しなければならない。よって、その損失以上となるように高圧ポンプ吐出弁(制御弁)35の最小開度(中間開度1)を設定し、その所定の開度にした状態で高圧ポンプ5を起動する。一方、容積式ピストンポンプ23における流体力伝達のための駆動装置である制御弁20は潤滑確保のためにある一定圧力の下で運転しなければならない場合には、その一定圧力以下での動力回収チャンバー21の動作は行えない。このため、高圧ポンプ5の起動時にはタービン入口弁47を全閉にして、タービン14によりブースターポンプ17がまだ駆動しない状態にしておく場合もある。
図20は、脱塩水生産準備制御開始工程を示すフローチャートである。
高圧ポンプ5の起動後は逆浸透膜10に対して急激な圧力変動が発生しないように徐々に海水を供給していくために高圧ポンプ吐出弁(制御弁)35を段階的に開けて全開とする(2スピード操作)。容積式ピストンポンプ23における流体力伝達のための駆動装置である制御弁20は潤滑確保のためにある一定圧力の下で運転しなければならない場合には、その一定圧力以下での動力回収チャンバー21の動作は行えない。このため、この場合には高圧ポンプ5の起動時にはタービン入口弁47を全閉にして、タービン14によりブースターポンプ17がまだ駆動しない状態にしておくが、濃縮海水ライン13の圧力は徐々に増加し、やがて容積式ピストンポンプ23の制御弁20の起動に必要な圧力が確保される一方、まだ、濃縮海水ライン13は締め切っている状態であり、供給海水は全て逆浸透膜10を透過し脱塩水側へ流れ出る状態となり、逆浸透膜10へ過大な圧力がかからないように高圧ポンプ吐出弁(制御弁)35をある規定開度にしておくこととする。
高圧ポンプ5の流量制御を吐出弁(制御弁)35のみではなく、回転数制御装置34により高圧ポンプ5の回転数制御機能を付加し、同一の温度条件での流量変更(水回収率変更含む)の場合、より運転動力を抑制する効率的な運転を可能とすると共に、高圧ポンプ5を回転数制御装置34によりソフトスタートさせることで逆浸透膜10へのダメージをより低減することが可能なシステムとなる。
図21は、脱塩水生産開始工程を示すフローチャートである。
脱塩水側は供給ポンプ29の吸込水槽への循環運転終了後、水質が確保できると関連弁を切換えて脱塩された生産水を淡水水槽へ送りだす。高圧ポンプ5は、供給海水流量33による流量制御または生産する脱塩水流量36による流量制御を可能とする。
次に、3種類の動力回収制御方法を説明する。
1)制御方法1
制御方法1は、タービン14のみを制御する方法である。
図22は、タービン14のみを制御する方法を示す模式図である。図22(a)は動力回収システムの主要部の構成を示す図である。図22に示す制御方法においては、タービン入口弁47の開度調節で流量制御されるタービン14により、供給海水バイパスライン43が、必要な流量となるブースターポンプ17の運転点の軸動力に制御される。
(1)タービン入口弁47は、濃縮海水流量計37または供給海水バイパス流量計44の計測により流量制御を行う。
(2)タービン入口弁47を濃縮海水流量計37の計測で流量制御する場合には、脱塩水の設定流量と水回収率の設定により設備としての濃縮海水流量における流量制御目標値が決定できるため明確である。
(3)タービン入口弁47を供給海水バイパス流量計44の計測により流量制御する場合には、供給海水バイパス流量44は濃縮海水流量37からタービン流量46が抜かれた動力回収流量とほぼ同一であり、ブースターポンプ17の運転点により、必要な出力確保のためのタービン流量の目標値が不定であるため供給海水バイパス流量44の目標値が決定できない。しかしながら、タービン流量は供給海水バイパス流量44(≒動力回収流量)に対し非常に小さく、流量目標値は濃縮海水流量計37の設定値に対する計測流量との偏差幅を設けて制御することで行う。
(4)上記タービン入口弁47を供給海水バイパス流量計44の計測により流量制御する方法として、ブースターポンプ17の特性とタービン14の特性から必要なタービン流量を演算して明確な供給海水バイパス流量の目標値を決定する方法も考えられる。
(5)高圧ポンプ5においては、回転数制御装置34での回転数制御機能によりソフトスタートさせ、高圧ポンプ吐出弁(制御弁)35による流量制御に加えて、回転数制御装置34での高圧ポンプ5の回転数制御機能による流量制御が行えるようにする。
(6)上記タービン入口弁47のみを制御する場合には、ブースターポンプ吐出弁45は設置しなくてもよい。ブースターポンプ吐出弁45を設置する場合には、供給海水バイパスライン43が無送水状態でのタービン制御によるタービン入口弁47の過大な開度への動作を回避するためやブースターポンプ17の締切運転を極力回避するために、ブースターポンプ吐出弁45を開けた後にタービン入口弁47の流量制御を開始して徐々に流量を増加させる。
制御方法2は、ブースターポンプ17とタービン14の両方を制御する方法である。
図23は、ブースターポンプ17とタービン14の両方を制御する方法を示す模式図である。図23は、タービン14のみを制御する方法を示す模式図である。図23(a)は動力回収システムの主要部の構成を示す図である。
この方法は、動力回収ポンプタービン18の性能を、ある程度範囲を絞り、なるべく効率の良い運転を行えることを目指すもので、ブースターポンプ17の流量−揚程の特性を抑えるために、(a)回転数を固定とするか(タービン回転数一定制御)、(b)タービン14の流量を固定として(タービン流量一定制御)ある範囲の特性範囲でブースターポンプ17を運転させる方法である。
(1)いずれにおいてもブースターポンプ17の制御に先立ちタービン14の制御を開始して、ブースターポンプ17の負荷変動に追従できるよう準備をしておき、ブースターポンプ17はブースターポンプ吐出弁45の開度調節で供給海水バイパス流量計44または濃縮海水流量計37の計測により供給海水バイパスライン43の流量を制御する。
(2)ブースターポンプ吐出弁45を供給海水バイパス流量計44の計測により流量制御する場合には、供給海水バイパス流量は濃縮海水流量からタービン流量が抜かれた動力回収流量とほぼ同一であり、供給海水バイパス流量(≒動力回収流量)が濃縮海水流量の目標値からタービン流量を引いた流量となるように制御する。
(3)タービン入口弁47の制御方法としては動力回収ポンプタービン18の回転数がほぼ一定となるように回転数計48の計測により制御を行ういわゆるガバナ制御方法と、タービン入り口流量計46の計測によりタービン14の流量がほぼ一定になるように制御する方法が考えられる。
(4)高圧ポンプ5においては回転数制御装置34での回転数制御機能によりソフトスタートさせ、高圧ポンプ吐出弁(制御弁)35による流量制御に加えて、回転数制御装置34での高圧ポンプ5の回転数制御機能による流量制御が行えるようにする。
制御方法3は、ブースターポンプ17とタービン14の両方を制御する方法である。
図24は、ブースターポンプ17とタービン14の両方を制御する方法を示す模式図である。図25は、ブースターポンプ17とタービン14の両方を制御する方法を示すフローチャートである。
この方法は、プロセスの状況、つまり、流量計測により制御を行うのはブースターポンプ吐出弁45のみで、極力タービン流量を少なくするように、ブースターポンプ吐出弁45の開度によりタービン入口弁47を制御する方法である。
(1)ブースターポンプ17はブースターポンプ吐出弁45の開度調節で供給海水バイパス流量計44または濃縮海水流量計37の計測により供給海水バイパスライン43の流量を制御する。
(2)タービン入口弁47を供給海水バイパス流量計44の計測により流量制御する場合には、供給海水バイパス流量44は濃縮海水流量37からタービン流量46が抜かれた動力回収流量とほぼ同一であり、ブースターポンプ17の運転点により、必要な出力確保のためのタービン流量の目標値が不定であるため供給海水バイパス流量44の目標値が決定できない。しかしながら、タービン流量は供給海水バイパス流量(≒動力回収流量)に対し非常に小さく、流量目標値は濃縮海水流量37の設定値に対する計測流量との偏差幅を設けて制御することで行う。
(3)上記タービン入口弁47を供給海水バイパス流量計44の計測により流量制御する方法として、ブースターポンプ17の特性とタービン14の特性から必要なタービン流量を演算して明確な供給海水バイパス流量44の目標値を決定する方法も考えられる。
(4)ブースターポンプ吐出弁45の開度が小さくなってきた場合には、ブースターポンプ17の性能に対して必要な流量が小さくなってきていると考えられるため、ブースターポンプ17の性能を小さくするようにタービン14による出力を小さくする、すなわちタービン入口弁47の開度を絞り、タービン14の流量を小さくする。逆に、ブースターポンプ吐出弁45の開度が大きくなってきた場合には、ブースターポンプ17の性能が追いつかなくなってきていると考えられるため、ブースターポンプ17の性能を大きくするようにタービン14による出力を大きくする、すなわちタービン入口弁47の開度を開け、タービン14の流量を大きくする。
(5)高圧ポンプ5においては回転数制御装置34での回転数制御機能によりソフトスタートさせ、高圧ポンプ吐出弁(制御弁)35による流量制御に加えて、回転数制御装置34での高圧ポンプ5の回転数制御機能による流量制御が行えるようにする。
2 取水ポンプ
3 前処理装置
5 高圧ポンプ
6 電動モータ
7 高圧ライン
8 逆浸透膜カートリッジ
9 高圧室
10 逆浸透膜
12 脱塩水
13 濃縮海水ライン(リジェクト)
14 タービン
16 回転軸
17 ブースターポンプ
18 動力回収ポンプタービン
19 ブースターポンプ吐出ライン
20 制御弁
21 動力回収チャンバー
22 切り替え弁
23 容積型ピストンポンプ
24 供給海水バイパスブーストライン
25 動力回収リジェクト
26 電動モータ
27 タービン吐出ライン
28 タービン入口ライン
29 供給ポンプ
30 保安フィルター
31 供給海水ライン
32 高圧ポンプ入口弁
33 供給海水流量計
35 高圧ポンプ吐出弁(制御弁)
36 脱塩水流量計
37 濃縮海水流量計
38 動力回収・排出ライン
40 動力回収ライン
41 動力回収出口弁(制御弁)
43 供給海水バイパスライン
44 供給海水バイパス流量計
45 ブースターポンプ吐出弁(制御弁)
46 タービン入り口流量計
47 タービン入口弁(制御弁)
48 動力回収ポンプタービン回転数計
101 タービンケーシング
103 支持部材(連通部)
104 タービンインペラ
105 タービンインペラ羽根
106 タービン側ガイドベーン
107 タービン内部ケーシング
108 タービン側ラジアル軸受
109 タービン側スラスト軸受
110 軸受シェル
110A,120A 軸受シェル取り付けボルト
111 ブースターポンプケーシング
114 ブースターポンプインペラ
115 ポンプインペラ羽根
116 ポンプ側ガイドベーン
117 ポンプ内部ケーシング
118 ポンプ側ラジアル軸受
119 ポンプ側スラスト軸受
120 軸受シェル
121 ブッシュ
122 ブッシュ固定スリーブ
123 廻り止めねじピン
124 固定用リング
126 タービン側ケーシングリング
127 フランジ
128 組立ボルト・ナット
129 ケーシング接続リブ
129A タービンインペラキャップ
130 タービンインペラボルト
136 ポンプ側ケーシングリング
139 ポンプインペラキャップ
140 ポンプインペラボルト
141 回転数計
201 タービンケーシング
203 連通部
204 タービンインペラ
204h タービンインペラ開口穴
205 タービンインペラ羽根
208 タービン側ラジアル軸受
208RT タービン側ラジアルスラスト軸受
209 タービン側スラスト軸受
210 軸受シェル
211 ブースターポンプケーシング
214 ポンプインペラ
214h ポンプインペラ開口穴
215 ポンプインペラ羽根
218 ポンプ側ラジアル軸受
222 軸受固定スリーブ
223 固定用リング
226 タービン側ケーシングリング
227 タービン側インペラリング
229 タービンインペラキャップ
230 タービンインペラボルト
236 ポンプ側ケーシングリング
237 ポンプ側インペラリング
239 ポンプインペラキャップ
240 ポンプインペラボルト
241 回転数計
245 フランジ
246 組立ボルト・ナット
301 ハウジング
302 スプール
303 駆動部
310 ピストン
311 シリンダ
311a,311b 入出ポート
320 チェック弁(逆止弁)
321 ケーシング
322 ポペット
322a 円錐部
323 シート
324 圧縮コイルスプリング
X 廻り止めねじピン
Y ボルト
Z1,Z2 キー
Claims (23)
- 供給された原水を加圧する高圧ポンプと、
前記高圧ポンプから排出された高圧水を逆浸透膜で膜処理して処理水を生成する逆浸透膜カートリッジと、
前記逆浸透膜で処理されないで前記逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水の圧力を利用して、供給された原水を加圧する容積形ピストンポンプと、
前記容積形ピストンポンプにより加圧された加圧水を昇圧して前記高圧ポンプから排出された高圧水に合流させる動力回収ポンプタービンとを備えた動力回収システムであって、
前記動力回収ポンプタービンの動力源を前記システム内で発生した圧力水としたことを特徴とする動力回収システム。 - 原水を取水して前記高圧ポンプと前記容積形ピストンポンプに供給する取水ポンプを備えたことを特徴とする請求項1記載の動力回収システム。
- 前記圧力水は、前記高圧ポンプから排出された前記高圧水であることを特徴とする請求項1又は2記載の動力回収システム。
- 前記圧力水は、前記逆浸透膜カートリッジから排出された前記濃縮水の一部であることを特徴とする請求項1又は2記載の動力回収システム。
- 前記動力回収ポンプタービンは、タービンとブースターポンプとを一軸の回転軸上に配置した構成からなり、
前記タービンは、前記高圧ポンプと前記逆浸透膜カートリッジとを接続する高圧ライン上に配置されており、
前記ブースターポンプは、前記容積形ピストンポンプと前記高圧ラインとを接続する供給水バイパスブーストライン上に配置されていることを特徴とする請求項3記載の動力回収システム。 - 前記動力回収ポンプタービンは、タービンとブースターポンプとを一軸の回転軸上に配置した構成からなり、
前記タービンは、前記逆浸透膜カートリッジから排出された前記濃縮水が流れる濃縮水ラインから分岐されて濃縮水分岐ライン上に配置されており、
前記ブースターポンプは、前記容積形ピストンポンプと前記高圧ラインとを接続する供給水バイパスブーストライン上に配置されていることを特徴とする請求項4記載の動力回収システム。 - 前記高圧ポンプから排出される前記高圧水を流量制御する高圧ポンプ吐出弁と、
前記タービンに流入する前記濃縮水を流量制御するタービン入口弁と、
前記ブースターポンプから排出されるブースト水を流量制御するブースターポンプ吐出弁と、
前記容積形ピストンポンプの制御弁から排出される濃縮水を制御する動力回収出口弁とを備えたことを特徴とする請求項6記載の動力回収システム。 - 前記取水ポンプから供給される前記原水の流量を計測する供給水流量計と、
前記逆浸透膜カートリッジから排出される前記処理水の流量を計測する処理水流量計と、
前記逆浸透膜カートリッジから排出される前記濃縮水の流量を計測する濃縮水流量計と、
前記取水ポンプから一部分岐して前記容積型ピストンポンプの切り替え弁に導入される前記原水の流量を計測する供給水バイパス流量計と、
前記逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水の一部を分岐した前記濃縮水の流量を計測するタービン入り口流量計とを備えたことを特徴とする請求項6記載の動力回収システム。 - 前記容積形ピストンポンプは、
前記濃縮水を導入して該濃縮水の通過流路の切換えを行う制御弁と
前記供給された前記原水の吸入と吐出の切り替えを行う切り替え弁部と、
前記制御弁を通過した前記濃縮水のエネルギーを前記切り替え弁部を通過して吸入した前記原水に伝達する動力回収チャンバーとを備えたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の動力回収システム。 - 動力回収ポンプタービンは、タービンとブースターポンプとを一軸の回転軸上に配置した構成からなり、
前記タービンは、高圧ポンプにより加圧された高圧水を導入して該高圧水の圧力を回転力に変換するタービンであり、
前記ブースターポンプは、容積形ピストンポンプにより加圧された加圧水を前記回転軸を介して伝達された前記回転力によって昇圧するブースターポンプであり、
前記タービンは、吸込口と吐出口を有する配管状のタービンケーシングの径方向中心位置に、前記回転軸を位置させ、該回転軸の端部にタービンインペラを配置した構造であり、
前記ブースターポンプは、吸込口と吐出口を有する配管状のブースターポンプケーシングの径方向中心位置に、前記回転軸を位置させ、該回転軸の端部にブースターポンプインペラを配置した構造であることを特徴とする動力回収装置。 - 前記配管状のタービンケーシングと前記配管状のブースターポンプケーシングとは並設されており、前記回転軸は前記タービンケーシングと前記ブースターポンプケーシングとを貫通して延び、前記回転軸は該貫通部にて支持部材により回転可能に支持されていることを特徴とする請求項10記載の動力回収装置。
- 前記タービンインペラは軸流羽根であり、前記ブースターポンプインペラは軸流羽根であることを特徴とする請求項10又は11記載の動力回収装置。
- 動力回収ポンプタービンは、タービンとブースターポンプとを一軸の回転軸上に配置した構成からなり、
前記タービンは、逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水の一部を導入して該濃縮水の圧力を回転力に変換するタービンであり、
前記ブースターポンプは、容積形ピストンポンプにより加圧された加圧水を前記回転軸を介して伝達された前記回転力によって昇圧するブースターポンプであり、
前記タービンは、吸込口と吐出口の口部を有するタービンケーシング内に前記回転軸を位置させ、該回転軸の端部にタービンインペラを配置した構造であり、
前記ブースターポンプは、吸込口と吐出口の口部を有するブースターポンプケーシング内に前記回転軸を位置させ、該回転軸の端部にブースターポンプインペラを配置した構造であり、
前記回転軸の軸方向において、前記タービンケーシングと前記ブースターポンプケーシングの前記口部と反対側の面端部同士を突き合わせて締結した組合わせ構造であって、該タービンケーシングと該ブースターポンプケーシングとの間に、前記回転軸を回転可能に支持する軸受手段を配置したことを特徴とする動力回収装置。 - 前記タービンケーシング内に前記タービンインペラを回転可能に支持する軸受手段を配置したことを特徴とする請求項13記載の動力回収装置。
- 前記タービンインペラは遠心羽根であり、前記ブースターポンプインペラは斜流羽根又は軸流羽根であることを特徴とする請求項13又は14記載の動力回収装置。
- 供給された原水を高圧ポンプで加圧し、加圧された高圧水を逆浸透膜カートリッジに導入して逆浸透膜で膜処理して処理水を生成し、
前記逆浸透膜で処理されないで前記逆浸透膜カートリッジから排出された濃縮水を容積形ピストンポンプに導入し、該容積形ピストンポンプにおいて前記濃縮水の圧力を利用して、供給された原水を加圧し、
前記高圧ポンプにより加圧された前記高圧水又は前記逆浸透膜カートリッジから排出された前記濃縮水の一部の圧力を動力源として、動力回収ポンプタービンのタービンを駆動し、該動力回収ポンプタービンのブースターポンプにより、前記容積形ピストンポンプで加圧された加圧水を昇圧して前記高圧ポンプで加圧された前記高圧水と合流させることを特徴とする動力回収方法。 - 取水ポンプにより原水を取水して前記高圧ポンプと前記容積形ピストンポンプに供給することを特徴とする請求項16記載の動力回収方法。
- 前記高圧ポンプから排出される前記高圧水の流量を制御する高圧ポンプ吐出弁は、前記処理水の流量を計測する処理水流量計の計測データまたは前記取水ポンプから排出される原水の流量を計測する供給水流量計の計測データに基づき、弁開度を制御することを特徴とする請求項17記載の動力回収方法。
- 前記逆浸透膜カートリッジから排出された前記濃縮水の流量を計測する濃縮水流量計の流量または前記容積形ピストンポンプの切り替え弁部に導入する前記原水の流量を計測する供給水バイパス流量計の流量が目標値になるように、前記タービンに導入する前記濃縮水の流量を制御するタービン入口弁の弁開度を制御することによって、前記ブースターポンプを制御することを特徴とする請求項16記載の動力回収方法。
- 前記動力回収ポンプタービンの回転数がほぼ一定となるように、もしくは、前記タービンに導入する前記濃縮水の流量を計測するタービン入り口流量計の流量が一定となるように、前記タービンの入口側に設けられたタービン入口弁の弁開度を制御し、
さらに、前記濃縮水の流量を計測する濃縮水流量計の流量または前記容積形ピストンポンプの切り替え弁部に導入する前記原水の流量を計測する供給水バイパス流量計の流量が目標値になるように、前記ブースターポンプで加圧したブースト水の流量を制御するブースターポンプ吐出弁の弁開度を制御することを特徴とする請求項16記載の動力回収方法。 - 前記逆浸透膜カートリッジから排出された前記濃縮水の流量を計測する濃縮水流量計の流量または前記容積形ピストンポンプの切り替え弁部に導入する前記原水の流量を計測する供給水バイパス流量計の流量が目標値になるように、前記ブースターポンプで加圧したブースト水の流量を制御するブースターポンプ吐出弁の弁開度を制御しながら、
さらに、前記ブースターポンプ吐出弁の動作に合わせて、前記タービンに導入する前記濃縮水の流量を制御するタービン入口弁の動作を制御することを特徴とする請求項16記載の動力回収方法。 - 前記ブースターポンプ吐出弁の弁開度が小さくなってきた場合に、前記タービン入口弁の弁開度を絞る方向に指令し、その後、該ブースターポンプ吐出弁の弁開度が、十分開いたところで、前記タービン入口弁の弁開度を保持することを特徴とする請求項21記載の動力回収方法。
- 前記ブースターポンプ吐出弁の弁開度が大きくなってきた場合に、前記タービン入口弁の弁開度を広げる方向に指令し、その後、該ブースターポンプ吐出弁の弁開度が、十分閉じたところで、前記タービン入口弁の弁開度を保持することを特徴とする請求項21記載の動力回収方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007277991A JP4870648B2 (ja) | 2007-10-25 | 2007-10-25 | 動力回収システム |
US12/256,145 US8025157B2 (en) | 2007-10-25 | 2008-10-22 | Power recovery system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007277991A JP4870648B2 (ja) | 2007-10-25 | 2007-10-25 | 動力回収システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009103109A JP2009103109A (ja) | 2009-05-14 |
JP4870648B2 true JP4870648B2 (ja) | 2012-02-08 |
Family
ID=40583081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007277991A Active JP4870648B2 (ja) | 2007-10-25 | 2007-10-25 | 動力回収システム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8025157B2 (ja) |
JP (1) | JP4870648B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10532321B2 (en) | 2013-10-23 | 2020-01-14 | Ebara Corporation | Seawater desalination system and energy recovery device |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8080895B1 (en) * | 2007-10-12 | 2011-12-20 | Williams Brian B | Energy generation from compressed fluids |
JP5081693B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2012-11-28 | 株式会社荏原製作所 | 動力回収チャンバー |
NO330027B1 (no) * | 2009-10-27 | 2011-02-07 | Energreen As | Apparat og framgangsmate for a underlette hydrostatisk trykkokning i et fluid som strommer i et ror. |
DE102010009581A1 (de) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Danfoss A/S | Umkehrosmosevorrichtung |
KR20110100472A (ko) * | 2010-03-04 | 2011-09-14 | 효성굿스프링스 주식회사 | 해수 담수화 시스템의 에너지 회수장치 |
US20110233933A1 (en) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | Uri Rapoport | Pressure regulation device adapted to maintain a predetermined pressure drop and derive energy thereby |
US9458033B2 (en) | 2010-03-24 | 2016-10-04 | Uri Rapoport | Water desalination mechanism |
AU2010354672B2 (en) * | 2010-05-31 | 2014-04-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power recovery device of liquid treatment apparatus |
US20120061300A1 (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-15 | Takeshi Matsushiro | Membrane filtration system |
JP2012071233A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Kyb Co Ltd | 海水淡水化装置 |
KR101306401B1 (ko) * | 2011-07-20 | 2013-09-09 | 효성굿스프링스 주식회사 | 역삼투압을 이용한 담수화 시스템의 에너지 회수장치 |
CN102305206A (zh) * | 2011-03-30 | 2012-01-04 | 上海本家空调系统有限公司 | 一种利用热能驱动的压缩机 |
US9045995B2 (en) | 2011-05-09 | 2015-06-02 | International Business Machines Corporation | Electronics rack with liquid-coolant-driven, electricity-generating system |
ES2424170B1 (es) * | 2011-07-28 | 2014-07-25 | Abengoa Water, S.L.U. | Sistema de aprovechamiento energético en procesos de desalación |
US11274671B2 (en) | 2011-09-14 | 2022-03-15 | Roger L. Bottomfield | Turbine cap for turbo-molecular pump |
US9512848B2 (en) | 2011-09-14 | 2016-12-06 | Texas Capital Semiconductor, Inc. | Turbine cap for turbo-molecular pump |
US9512853B2 (en) * | 2013-03-14 | 2016-12-06 | Texas Capital Semiconductor, Inc. | Turbine cap for turbo-molecular pump |
JP5441273B2 (ja) * | 2011-10-20 | 2014-03-12 | 株式会社電業社機械製作所 | エネルギー回収装置 |
JP5877125B2 (ja) * | 2012-05-28 | 2016-03-02 | 株式会社日立製作所 | 腐食抑制装置及びそれを備えた海水淡水化装置並びにポンプ装置 |
WO2015037645A1 (ja) * | 2013-09-11 | 2015-03-19 | 株式会社荏原製作所 | 海水淡水化システム |
US9874216B2 (en) | 2013-12-20 | 2018-01-23 | General Electric Company | Thrust bearings for centrifugal pumps |
CN106132514B (zh) * | 2014-03-27 | 2019-04-05 | 株式会社荏原制作所 | 能量回收系统 |
EP3009181A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-20 | Sulzer Management AG | Reverse osmosis system |
CA3063653C (en) * | 2014-12-03 | 2022-02-22 | Us Synthetic Corporation | Bearing apparatus including a bearing assembly having a continuous bearing element and a tilting pad bearing assembly |
KR101780201B1 (ko) | 2015-07-03 | 2017-09-21 | 주식회사 크로시스 | 에너지 회수수단이 구비된 역삼투법 탈염장치의 컨트롤 밸브 |
CN105271471B (zh) * | 2015-10-16 | 2019-03-05 | 王凤蕊 | 反向过滤负压引发超滤装置 |
EP3273236B1 (de) * | 2016-07-18 | 2018-10-10 | R-Biopharm Aktiengesellschaft | Verfahren zur extraktion von mykotoxinen aus getreiden, anderen lebensmitteln und futtermitteln |
US10808695B2 (en) | 2017-12-11 | 2020-10-20 | Hamilton Sundstrand Corporation | Reduction of cavitation in fuel pumps |
KR102061975B1 (ko) * | 2018-07-04 | 2020-01-02 | 도레이첨단소재 주식회사 | 가정용 역삼투 정수기 및 이를 이용한 정수방법 |
EP3820595A4 (en) | 2018-07-12 | 2022-04-13 | Tikalsky, John, M. | CENTRIFUGAL REVERSE OSMOSIS SYSTEM |
US10865810B2 (en) * | 2018-11-09 | 2020-12-15 | Flowserve Management Company | Fluid exchange devices and related systems, and methods |
CN109306947A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-02-05 | 宁波利佳青石电气科技有限公司 | 一种双功能ro泵系统 |
CN109574269B (zh) * | 2018-11-26 | 2021-12-14 | 苏州奥阁雅智能科技有限公司 | 一种更换滤芯前的排放滤芯余水系统及方法 |
CN110201543A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-06 | 西南交通大学 | 一种减缓外浓差极化与膜污染的正渗透膜组件 |
CN110526338A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-12-03 | 上海瑜科环境工程有限公司 | 压能复合型脱盐机组 |
CN110526339A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-12-03 | 上海瑜科环境工程有限公司 | 压能复合型脱盐工艺 |
GB202009700D0 (en) * | 2020-06-25 | 2020-08-12 | Ide Projects Ltd | Large scale desalination plant |
CL2022000100A1 (es) * | 2022-01-13 | 2022-08-12 | Jose Miguel Tordecilla Suarez | Una disposición para la producción de sal de mesa, generar electricidad y climatizar agua de mar. |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4141825A (en) * | 1977-10-31 | 1979-02-27 | Stone & Webster Engineering Corporation | Desalination process system and by-product recovery |
US4367140A (en) * | 1979-11-05 | 1983-01-04 | Sykes Ocean Water Ltd. | Reverse osmosis liquid purification apparatus |
JPH01123605A (ja) * | 1987-11-06 | 1989-05-16 | Nkk Corp | 逆浸透膜を用いた塩水淡水化設備のエネルギー回収方法 |
CA1329730C (en) * | 1988-02-26 | 1994-05-24 | Robert A. Oklejas | Power recovery pump turbine |
JPH0417821A (ja) * | 1990-05-14 | 1992-01-22 | Ueki Shoji Kk | 自動エチケット洋式便座 |
US5306428A (en) * | 1992-10-29 | 1994-04-26 | Tonner John B | Method of recovering energy from reverse osmosis waste streams |
US5797429A (en) * | 1996-03-11 | 1998-08-25 | Desalco, Ltd. | Linear spool valve device for work exchanger system |
US6017200A (en) * | 1997-08-12 | 2000-01-25 | Science Applications International Corporation | Integrated pumping and/or energy recovery system |
US6139740A (en) * | 1999-03-19 | 2000-10-31 | Pump Engineering, Inc. | Apparatus for improving efficiency of a reverse osmosis system |
US6468431B1 (en) * | 1999-11-02 | 2002-10-22 | Eli Oklelas, Jr. | Method and apparatus for boosting interstage pressure in a reverse osmosis system |
US6797173B1 (en) * | 1999-11-02 | 2004-09-28 | Eli Oklejas, Jr. | Method and apparatus for membrane recirculation and concentrate energy recovery in a reverse osmosis system |
IT1316324B1 (it) * | 2000-02-02 | 2003-04-10 | Schenker Italia S R L | Apparecchiatura per la desalinizzazione dell'acqua per osmosi inversacon recupero di energia |
NO314575B1 (no) * | 2000-08-04 | 2003-04-14 | Statkraft Sf | Semipermeabel membran og fremgangsmate for tilveiebringelse av elektrisk kraft samt en anordning |
JP2003117552A (ja) * | 2001-10-15 | 2003-04-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 淡水化装置 |
ATE374071T1 (de) * | 2003-12-17 | 2007-10-15 | Ksb Ag | Drucktauschersystem |
-
2007
- 2007-10-25 JP JP2007277991A patent/JP4870648B2/ja active Active
-
2008
- 2008-10-22 US US12/256,145 patent/US8025157B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10532321B2 (en) | 2013-10-23 | 2020-01-14 | Ebara Corporation | Seawater desalination system and energy recovery device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8025157B2 (en) | 2011-09-27 |
US20090110563A1 (en) | 2009-04-30 |
JP2009103109A (ja) | 2009-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4870648B2 (ja) | 動力回収システム | |
US4973408A (en) | Reverse osmosis with free rotor booster pump | |
Stover | Development of a fourth generation energy recovery device. A ‘CTO's notebook’ | |
US7214315B2 (en) | Pressure exchange apparatus with integral pump | |
EP2536484B1 (en) | Control scheme for a reverse osmosis system using a hydraulic energy management integration system | |
JP5081693B2 (ja) | 動力回収チャンバー | |
US8500393B2 (en) | Chopper pump | |
EP1762728B1 (en) | Device for the performance adaptation of a liquid ring pump | |
CN102138007A (zh) | 反渗透设备 | |
EP2035691A1 (en) | An apparatus and a method for regulation of the energy potential in a fluid column located within a pipeline | |
RU2569988C2 (ru) | Жидкостный кольцевой насос и способ приведения в действие жидкостного кольцевого насоса | |
JP5026463B2 (ja) | 容積形エネルギー回収装置 | |
Schneider | Selection, operation and control of a work exchanger energy recovery system based on the Singapore project | |
CN109469624B (zh) | 一种高压力高转速筒型离心泵 | |
Mirza | Reduction of energy consumption in process plants using nanofiltration and reverse osmosis | |
JP2010253344A (ja) | 容積形エネルギー回収装置 | |
CN102858436A (zh) | 反渗透系统 | |
WO2009120088A1 (en) | Method and device for reduction of wear in a water turbine | |
US4992027A (en) | Hydraulic control valve for fuel pumping system | |
Oklejas Jr et al. | Integration of advanced high-pressure pumps and energy recovery equipment yields reduced capital and operating costs of seawater RO systems | |
CN210656274U (zh) | 反渗透海水淡化系统 | |
JP2011231634A (ja) | 圧力変換装置及び圧力変換装置の性能調整方法 | |
EP0331401B1 (en) | Energy recovery pump device | |
EP3376030B1 (en) | Fluid pump with rotating pumping element wear reduction | |
WO2022258595A1 (en) | Pump and hydraulic unit of a pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100917 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111027 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111101 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4870648 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141125 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |