JPS5820679B2 - エンスイタンスイカヨウジヨウハツソウチノ ブラインカネツホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ガスタービン、ディーゼルエンジン、ボイラなどの燃焼
装置から排出される排ガスの保有する廃熱および石油、
石油化学などの各種プラントの各装置から排出される廃
熱を海水などの塩水淡水化用蒸発装置の熱源として利用
できれば極めて有利である。

しかし、これらの廃熱を保有する流体はかなり高温であ
ることが多い。

例えば、ディーゼルエンジン排気の場合はその温度は４
００℃程度である。

このような高温流体を蒸発装置の熱源として直接利用す
ることは海水中の塩類が伝熱面上に析出するため困難で
あった。

すなわち、塩水淡水化用蒸発装置では一般に海水または
循環ブラインを装置外部より供給される熱源流体により
伝熱面を介して加熱して蒸発させるが、熱源流体が著し
く高温の場合は伝熱面の温度も高くなり、伝熱面に接触
する海水または循環ブライン中の塩類を析出させるに十
分な温度にまで達し、その結果伝熱面へのスケール付着
を生ずる。

伝熱面へのスケール付着が蒸発装置の能力を低下させ装
置の長期使用を不可能にすることは周知の事実である。

従来、この種の装置では抑止剤添加または酸注入により
スケール付着を防止する手段が用いられ、比較的低温の
水蒸気を熱源流体とする場合は十分な効果をあげている
が、熱源流体が高温である場合は、かかる手段を用いて
もなおスケール生成を防止することができない。

本発明は以上の事情に鑑み、高温の流体を塩水淡水化用
蒸発装置の熱源として直接使用できるようにし、各種廃
熱を海水淡水化に有効に利用することを可能ならしめる
新規な手段を提供するものである。

以下本発明をその実施例を示す添附図面について説明す
るが、本発明は図面及び以下の説明によって制限される
ものではな（、本発明の技術範囲は特許請求の範囲の項
に示したとおりである。

第１図において、１は蒸発原料液となる海水または循環
ブライン（以下ブラインと称す）を蒸発室へ導入する前
に加熱する給水加熱器で、そのケーシング２は内部を外
気と気密的に分離できる密閉構造とし、例えば純水を封
入して底部に純水溜３を形成する。

ここでいう純水とは極めて厳密な意味での純水とは限ら
ず、蒸気ボイラの給水として使用可能な程度の水質のも
のであればよい。

純水溜３の液面下には純水加熱管４を設けて、該管内に
は装置系外からの高温熱源流体、例えば、ディーゼルエ
ンジンの排気を導入し、純水を蒸発させて水蒸気を発生
させ、純水溜３の上部には給水加熱管５を設けてこれを
給水入口管１０と出口管１１に接続し、前記水蒸気の温
度は給水加熱管５内にスケールが析出しない温度に調節
する。

ケーシング２内部の不凝縮性ガスは後述する理出および
手段により排除されねばならない。

前述の水蒸気は給水加熱管５の管壁な介して管内流体で
あるブラインを加熱し、自らは凝縮して受皿６に溜り、
溢流して純水溜３に落下し、該純水は再循環して蒸発、
凝縮を繰返す。

すなわち、前述のとおり給水加熱管５は、蒸発室８へ導
入するブラインの加熱作用を行なうと同時に、ケーシン
グ２に封入された純水より発生した水蒸気に対しては凝
縮器の作用をする。

前記ブラインは、給水加熱管５に導入される前は、先ず
、給水ポンプ７を経て通常のように海水淡水化装置の最
低温段蒸発室８ｎに設けた凝縮管束９ｎを経て順次高温
高圧の蒸発室に設けた一連の凝縮管束９を通過し、最高
温度を示す第１段蒸発室８ａの凝縮管束９ａを通り、給
水入口管１０を経て前記給水加熱管５内を通過し、前述
のように純水の蒸発によって発生した水蒸気によって加
熱されたのち、出口管１１を経て第１段蒸発室８ａに導
入され、フラッシュ蒸発を行なう。

この、フラッシュ蒸発によって発生した蒸気は、凝縮管
束９ａで凝縮水となり、かつ凝縮管束９ａ内を流れるブ
ラインを加熱し、未蒸発の濃縮ブラインはオリフィス１
２を経て次に低温低圧の第２段蒸発室８ｂに至ってフラ
ッシュ蒸発し、以後同様の作、動を順次蒸発室８で繰返
し、濃縮ブラインは排出管１３から装置外に排出され、
一方、凝縮水は受器１４に溜ったのち、各蒸発室の順に
カスケードして凝縮水ポンプ１５によって外部に取出さ
れる。

前述のように給水加熱管５は封入純水から発生。

した水蒸気については凝縮器の作用をするが、一般に凝
縮器においては不凝縮性ガスの存在が蒸気と凝縮管内を
流れる冷却流体との伝熱を阻害し、凝縮能力を著しく低
下させる。

したがって、ケーシング２内の不凝縮性ガスは殆んど完
全に除去する必要がある。

最も望ましいのは、ケーシング２の構造部材、特に外気
に接触する部分の接手部にはガスケット等を介した密封
手段は一切使用せず、すべて溶接構造とし、ケーシング
２内部の空気は真空装置により排除するとともに脱気さ
れた純水を封入し、これらの工程が終れば、空気排除口
および純水注入口を締切って、この部分も溶接により完
全密閉することである。

このような手段を講ずれば、装置の作動中、常にケーシ
ング２内は不凝縮性ガスが存在しない状態に維持でき、
給水加熱管５は加熱および凝縮においても良好な伝熱作
用を保つことができ、しかも高価で運転動力を要する真
空装置を常設する必要もなく、極めて有利である。

製作上の都合などにより、このような完全溶接密閉構造
の採用が困難な場合は、第２図に示すように、ケーシン
グ２に抽気装置１６を接続し、これを装置の運転中連続
的もしくは間欠的に作動させてケーシング２内へ浪人す
る不凝縮性ガスを排除する。

この場合も抽気装置１６の負荷を軽減するため、できる
だけ溶接構造を採用し、ガスケット等による締付接手は
最少限に止めるのが望ましい。

なお、このような構成の場合は、ケーシング２内の発生
蒸気の一部が排除される不凝縮性ガスに伴なわれて失な
われるので、純水の補給が必要となり、これには例えば
図示のように蒸発装置の蒸留水の一部を凝縮水ポンプ１
５の出口側から管１７を経て補充することもできる。

上記の第１図、第２図に示した実施例は給水加熱器１と
蒸発室群８ａ、８ｂ・・・・・・８ｎを別体とした場合
であるが、第３図は両者を一体に形成した実施例である
。

すなわち、第３図において、垂直の給水加熱管群１８と
中心に下降管１９を有する給水加熱器２０を蒸発室２１
の下部に設け、更にその下部に純水溜２２を形成して純
水を封入し、ディーゼルエンジン排気管２３に連結され
た純水加熱管２４を純水溜２２内に設け、一方、給水管
２５からブラインを給水加熱器２０へ導入する。

排気管２３からの高温の廃ガスにより純水を加熱蒸発さ
せ、発生した水蒸気は、給水加熱管群１８の管内を上昇
するブラインを加熱して蒸発させるとともに自らは凝縮
して純水溜２２に落下混合し、蒸発、凝縮を繰返し再循
環使用される。

給水加熱管群１８でブラインより発生した蒸気は通常の
ようにデミスタ２６を通過し、凝縮管束２７に至って凝
縮し受器２８に溜り、管２９から外部に取出される。

給水加熱管群１８で蒸発した残りのブラインは、給水管
２５より入った新しいブラインと共に下降管１９を通っ
て下降し、再び加熱管群１８の管内へ入って加熱され上
昇する間に蒸発する。

以上の実施例はすべて海水の淡水化について述ベたが、
本発明が塩水、地下水、工業用水の再生等の蒸発に利用
できることはもちろんである。

また、本発明は、第１図、第２図のような貫流式多段フ
ラッシュ蒸発装置や第３図の垂直管式蒸発装置のみでな
く、ブライン再循環式多段フラッシュ蒸発装置、多重効
用蒸発装置など他の型式の蒸発装置にも利用できるもの
である。

さらに熱媒は純水に限るものではない。

本発明においては、高温の廃ガスによって密封状態のス
ケール成分を含まない熱媒から蒸気を蒸発させ、該蒸気
によって給水加熱部内を流れる海水または循環ブライン
等の塩水を加熱し、自らは凝縮液となって再び高温廃熱
ガスで加熱され、蒸発、凝縮を繰返す作動を行なうから
、高温の廃ガスによって加熱されるのはスケール成分を
含まない熱媒であって、該熱媒加熱部の伝熱面温度が高
くなってもスケール付着は起らず、また、スケール成分
を含む蒸発装置の給水を加熱するのは熱媒から発生した
比較的低温の水蒸気であって、給水加熱部の伝熱面温度
が過大になることがないので、この部へのスケール付着
も生じない。

したがって、本発明によれば、スケール付着のため従来
は海水淡水化に使用できなかった高温の廃熱保有流体を
淡水化装置の長期間にわたる安定した作動を阻害するこ
とな（有効に利用することが可能となる。

例えばディーゼルエンジンの場合、エンジン排気によっ
て失なわれる熱量は燃料発熱量の４０％近くにも及ぶと
されているにもかかわらず、排気温度が過大であるため
、従来は海水淡水化には利用不可能であったが、本発明
によれば、排気熱の大部分を有効に利用して海水淡水化
を行なうことが可能となり、その効果は犬である。

また、密閉構造のケーシング内で、封入した熱媒の蒸発
、凝縮を繰返えさせて、これにより高温熱源流体の熱を
蒸発装置の給水へ搬送する本発明では、伝熱を阻害する
不凝縮性ガスを排除するための抽気装置はきわめて小容
量のものでよ（、また、その連続使用も必ずしも必要と
せず、特にケーシングの接手部のすべてを溶接構造とし
た場合は、装置の運転中に使用する抽気装置は全（不要
となり、熱媒加熱部と給水加熱部とを一つのケーシング
内に収めた構成と相俟って、装置の簡易化が可能で経済
的に有オリな効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施の態様を示すものであって、第１図
および第２図は純水加熱部と給水加熱部とを内蔵した給
水加熱器と、蒸発室群とを別体に形成した装置の作動説
明図、第３図は蒸発室をも上記給水加熱器に内蔵した装
置の作動説明図である。 １・・・・・・給水加熱器、２・・・・・・ケーシング
、３・・・・・・純水溜、４・・・・・・純水加熱管、
５・・・・・・給水加熱管、６・・・・・・受皿、７・
・・・・・給水ポンプ、８・・・・・・蒸発室、９・・
・・・・凝縮管束、１０・・・・・・給水入口管、１１
・・・・・・出口管、１２・・・・・・オリフィス、１
３・・・・・・排出管、１４・・・・・・受器、１５・
・・・・・凝縮水ポンプ、１６・・・・・・抽気装置、
１７・・・・・・管、１８・・・・・・給水加熱管群、
１９・・・・・・下降管、２０・・・・・・給水加熱器
、２１・・・・・・蒸発室、２２・・・・・・純水溜、
２３・・・・・・ディーゼルエンジン排気管、２４・・
・・・・純水加熱管、２５・・・・・・給水管、２６・
・・・・・デミスタ、２７・・・・・・凝縮管束、２８
・・・・・・受器、２９・・・・・・管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 密閉ケーシング内に封入貯留したスケール成分を含
   まない熱媒を伝熱面を介して高温流体により加熱蒸発さ
   せ、発生蒸気が該ケーシング内に設けた他の伝熱面の一
   側に接触して他の伝熱面の他側を流れる蒸発原料ブライ
   ンを加熱し、自らは凝縮落下して前記熱媒と混合し、封
   入熱媒がケーシング内で斯る蒸発・凝縮を繰返しで再循
   環することを特命とする塩水淡水化用蒸発装置のブライ
   ン加熱方法。