JPS59222289A - 多段フラツシユ型造水装置の伝熱管内スケ−ル抑制法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔本発明の技術分野〕 本発明は、海水から淡水を製造する多段フラッシュ型造
水装置の伝熱管内スケール抑制法に関する。

〔従来の海水淡水化手段〕

第１図は、海水から淡水を製造するだめの概略系統図で
あり、この図によって、従来の海水淡水化手段を説明す
る。

原海水１は海水供給ポンプ（図示せず）を経て熱放出部
２の伝熱管３に入り、熱放出部２の蒸発室の発生水蒸気
と熱交換し水蒸気の方は冷却し凝縮され、海水の方は加
熱される。この加熱された海水の一部は補給海水として
補給海水ポンプ４を経て消泡剤５を添加後　脱気塔６に
送られ溶存酸素などのガスを脱気する。この脱気海水に
スケール抑制剤７を添加し、熱放出部２の最終段蒸発室
の濃縮海水（以下、濃縮ブラインという。）と混合され
、循環ブラインとして循環ポンプ８を経て熱回収部９の
伝熱管１０に送られる。熱回収部伝熱管１０の循環ブラ
インは、熱回収部９の蒸発室で蒸発した水蒸気を冷却、
凝縮させながら加熱され、温度を高めながら各段の蒸発
室を経てブラインヒータ１１に送られる。ブラインヒー
タ１１には別個に設置された蒸気発生装置から送気され
た蒸気１２で所定の温度に加熱されたのち、第１段の蒸
発室に入り遂次次段の蒸発官に送られる。各蒸発室はエ
ジェクター１５と連結され順次減圧されており、各蒸発
室で発生した水蒸気は伝熱管１０と接触して熱交換を行
ない、水蒸気は凝縮して各蒸発室に設けられた凝縮水受
皿１４に集められる。熱回収部９、熱放出部２の各蒸発
室に設置された凝縮水受皿１４は連通しておシ製造水ポ
ンプ１５によって別個に設けられた淡水タンクに送られ
る。蒸発室のブラインは第１段から第２段、第３段と遂
次次段の蒸発室に移りながら濃縮され、熱回収部９の最
終段蒸発室を静て熱放出部２蒸発室に移りこの最終段蒸
発室の一部はブロー水として排出される。そして残りは
スケール抑制剤を添加した脱気補給海水と混合され循環
ポンプ８を通して熱回収部９の伝熱管１０の方に送られ
循環する。

〔従来のスケール抑制手段〕

この多段フラッシュ型造水装置において伝熱管内にスケ
ールが付着すると伝熱性能の低下につながるため、種々
のスケール抑制対策が適用されている。この伝熱管に析
出付着するスケールは、海水の加熱、濃縮によって析出
する０ａＯ０３、Ｍｇ　（ＯＨ）　２を主体とするいわ
ゆるアルカリスケール（ソフトスケールとも云う］と高
温領域にて析出するｃａｓｏ、系を主体とするハードス
ケールに大別される。

通常Ｏａ、ＳＯ，系のハードスケールは、ブラインの加
熱温度、濃縮蒸発率をその飽和溶解度以下に制限し析出
を抑制している。他方０ａＯＯ３゜Ｍｇ（ＯＨ）ｚを主
体とするアルカリスケール抑制は、酸添加により補給海
水中の炭酸分を分解除去するいわゆるｐＨコントロール
法か伐いは重合リン酸系や重合マレイン酸系等のスケー
ル抑制剤添加法によって析出を抑制する方法が実用され
ている。しかしスケールの析出を完全に抑制することは
困難なだめ、スケールが伝熱管内壁に付着し汚れ係数（
スケール付着による伝熱抵抗の増大Ｊがある限度を越え
た場合には、スポンジボールを循環ブライン中に圧送し
て管内面スケールを剥離除去するいわゆるボールクリー
ニング法か或いは酸洗滌法が併用されている。

ｐＨコントロール法は、補給海水に酸を添加して海水中
の炭酸塩アルカリ成分のほぼ全量を分解し、生成したＣ
Ｏ２は脱炭酸塔で除去し、次いで脱気塔を通して溶存酸
素を除去した後、循環ブラインと混合したものであり、
海水中のアルカリスケール成分は殆んど除去されるため
、伝熱管内を流動する循環ブラインの加熱温度や濃縮比
をハードスケールの飽和溶解度以下、通常加熱温度とし
て約１２０℃以下、ブラインの全溶解固形分として約７
０．ＯＯＯｐｐｍ前後以下（濃縮比として約２．０前後
以下）にて運転されており、スケール抑制法としては最
も効果的な方法である。しかし循環ブラインのｐＨとし
ては一般的に約１５〜ｚ８の範囲であり、このｐＨに調
整するためには海水中の炭酸成分を殆んど分解する必要
があるので、酸消費量が多く、且つ取扱い及び運転開始
時や負荷変動時においてその調整が難かしく、またｐＨ
が低いだめ装置構成材料の腐蝕問題などの欠点がある。

他方スケール抑制剤添加法は、運転操作が容易でしかも
ブラインｐＨが高い（通常９以下）ので装置構成材料の
腐蝕防止の面では非常に有利であるが、スケール抑制効
果の面ではｐＨコントロール法よりも劣るため、ｐＨコ
ントロール法に比較してボールクリーニングを頻繁に行
なう必要がある。その上循環プラインのｐＨがはホ９．
１以上になるとブライン中にＯＨ−が生成し、伝熱管内
においてＭｇ　（ＯＪ　ｚの析出が増加し伝熱管の汚れ
係数を高くすると共にスケールのバインダーの役目をは
だしボールクリーニングでは剥離除去しにくい性状のス
ケールになるためボールクリーニング効果を低下させる
。第２図にその一例を示す。

第２図中、実線はブライン最高温度１１２℃。

ｐＨ９，＋〜９３．濃縮比１．９５〜２．０の場合を、
点線はブライン最高温度１１２℃、　ｐＨ約９゜濃縮比
的１４７の場合を示し、折線下段部はボールクリーニン
グ後の値を示す。

この図から明らかなように、熱回収部伝熱管入口の循環
ブラインｐＨが９１以上のケースではボールクリーニン
グ前後における汚れ係数の回復率が悪く、しかも時間経
過と共にその回復率は低下して行く傾向を示しだ。ｐＨ
を９以下にすると回復率は良好となり、時間経過と共に
多少回復率の低下が起るがほぼ安定した回復率を示して
いる。循環プラインｐＨは次に述べるように濃縮比に影
響される。蒸発室においてプラインが蒸発濃縮すると共
にａＣＯ，、−の熱分解によってＣＯ，ガスを放散して
Ｃ０３を生成し、ＨＣＯ２−が無くなると次に００３　
　が加水分解を起してＣＯ，ガスを放散しＯＨ−を生成
するので、蒸発後の濃縮プラインｐＨは蒸発濃縮前より
も高くなる。このＣＯ，ガスの放散量は蒸発室内プライ
ンの温度と滞留時間に影響されるので、循環プラインの
濃縮比を高くするほど蒸発室におけるプラインの滞留時
間が長く、Ｃ０３濃度が犬となり、ＣＯ２ガスの放散や
ＯＨ−の生成が多くなって循環プラインのｐＨが高くな
る。その−例を第３図に示す。

第３図中、実線は従来のスケール抑制剤添加法（ＣＯ，
非注入法）の、点線は後に詳述する本発明のスケール抑
制法（Ｃ０２注入の場合）の、補給海水の循環プライン
の濃縮比と循環プラインのｐＨの関係を示す。このこと
からスケール抑制剤添加法においては、熱回収部伝熱管
入口の循環プラインｐＨがほぼ９以下になるよう補給海
水量及びブローダウン量を調整する必要があるため、循
環プラインの濃縮比は通常１．７前後以下を限度として
運転するケースが一般的である。これに対してｐＨコン
トロール法はハードスケールの析出抑制の面から循環プ
ラインの濃縮比としては約２．０前後以下が一般的であ
る。

スケール抑制剤添加法においてもｐＨコントロール法と
同様に濃縮比を上げることができれば、補給海水量が少
なくなりブローダウンによる熱損失の低減、補給海水に
添加するスケール抑制剤及び消泡剤の消費量等も低減で
きるので、経済的にも極めて有利である。

〔本発明の目的〕

本発明は、上記したように、従来のスケール抑制手段に
ついて種々実験を重ねた結果完成したものである。すな
わち、本発明の目的は、上記スケール抑制剤添加法の場
合の循環プラインの濃縮比を、スケール析出の増大やボ
ールクリーニングによる汚れ係数の回復率を損じること
なく、従来法よりも高めて運転できる多段フラッシュ型
造水装置の伝熱管内スケール抑制法を提供するにある。

〔本発明の構成〕

そして、本発明は、上記目的を達成する手段として、蒸
発室高温段部から発生するＣＯ，ガスを使用する点にあ
る。すなわち、本発明は、蒸発室高温段部で発生するＣ
Ｏ，ガスを抽気回収して蒸発室最終段部分に注入し、該
部分の循環濃縮海水に溶解せしめ、次いてこの濃縮循環
海水に補給海水を加えた後、蒸発装置の伝熱管に送入す
ることを特徴とする、多段フラッシュ型造水装置の伝熱
管内スケール抑制法に関するものである。

〔本発明の詳細な説明〕

第４図（記号番号は第１図と同じである。）は、本発明
の具体的実施態様を説明するための海水淡水化装置の概
略系統図である。この図に基づいて本発明をより詳細に
説明する。

空気漏れの少ない高温段蒸発室で発生するＣＯ，ガス１
６を別個に設置したエジェクター１７を用いて吸収し、
少なくとも蒸発室全室において放散する全ＣＯ，ガス量
の約１５〜３０チ程度（第４図では第１段及び第２段か
らのＣｏ。

のみを例示しているが必要に応じ第３段以後も含まれる
）を熱放出部２の最終段蒸発室の蒸発後の濃縮プライン
１８の中に適当な分散器を通して注入溶解せしめる。Ｃ
Ｏ，注入溶解によってｐＨが低下するため、従来の蒸発
室最終段から出る濃縮プラインＫ　００．を注入せずに
そのまま補給海水を混合して循環プラインのｐＨを調整
する方法に比較して、本発明のように補給海水と混合す
る前に濃縮プラインにＣＯｌを注入溶解した場合には、
濃縮プラインに含まれるＣｏ。

及びＯＨ−が注入溶解したＣＯ，相当分中和されるため
補給海水が少なくてすみ、しかもスケール抑制効果及び
ボールクリーニング効果を低下させることなく、循環ブ
ラインの濃縮比を上げることができる。その−例として
第３図に、高温段蒸発室から発生するＣＯ，ガスとして
全蒸発室で発生する全ＣＯ！の約３０チ相当のものを最
終段蒸発室出口の濃縮ブライン中に注入溶解せしめたと
きの熱回収部伝熱管入口の循環ブラインのｐＴ（と濃縮
比を図示した。この図から明らかなように、ＣＯ，を注
入した方が非注入の場合に比して同−ｐＨで濃縮比とし
ては前者の方が高くすることができる。寸たこのときの
汚れ係数経時変化及びボールクリーニング効果の一例を
第５図に示す。

第５図中、実線は従来のスケール抑制剤添加法（プライ
ン最高温度１１２℃、　ｐＨ約９．濃縮比約１．７）の
、点線は本発明のスケール抑制法（プライン最高温度１
１２℃、ｐＨＥＬ８〜９．０．濃縮比約２．０）の、運
転期間と伝熱管汚れ係数との関係を示し、折線下段部は
ボールクリーニング後の値を示す。このように熱回収部
伝熱管入口の循環ブラインの濃縮比を２．０で操作した
場合でも、第２図に示した循環ブラインの濃縮比として
１，７、ｐＨとしてａ９〜９．０の場合とほぼ同等であ
り、ＣＯ，を注入することによる効果が大きい。

〔本発明の効果〕

本発明は、以上詳記したように、スケール抑制剤添加法
においても、循環ブラインの濃縮比を、スケール抑制及
びボールクリーニング効果を低下させることなく高める
ととができる顕著な効果が生ずる。さらには、補給海水
量及びブローダウン量の減少、並びにスケール抑制剤。

消泡剤等の薬剤も少なくてすむなど経済的にも極めて有
利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の海水淡水化装置の概略系統図であり、
第２図は、ボールクリーニング効果の比較図であり、第
３図は、熱回収部伝熱管入口の循環ブラインのｐＨと濃
縮との関係図であり、第４図は、本発明の一実施態様を
説明するだめの海水淡水化装置の概略系統図であり、第
５図は、本発明と従来法のスケール抑制剤添加法におけ
るボールクリーニング効果の比較例を示す図である。 １・・原海水　　　　　　１１・・プラインヒータ２・
・熱放出部　　　　　１２・・蒸気３・・伝熱管　　　
　　　１３・・エジェクター４・・補給海水ポンプ　　
１４・・凝縮水受皿５・・消泡剤　　　　　　１５・・
製造水ポンプ６・・脱気塔　　　　　　１６争・ｃｏ、
ガス７・・スケール抑制剤　　１７・・エジェクター８
・・循環ポンプ　　　　１８・・濃縮ブライン９・・熱
回収部 １０・・伝熱管 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　− 第２図 運　　中尺　　貝月　　間 第３図 掃運アライシの濃縮土

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸発室高温段部で発生するＣＯ，ガスを抽気回収して蒸
   発室最終段部分に注入し、該部分の循環濃縮海水に溶解
   せしめ、次いてこの濃縮循環海水に補給海水を加えた後
   、蒸発装置の伝熱管に送入することを特徴とする、多段
   フラッシュ型造水装置の伝熱管内スケール抑制法。