JPS62258790A - 多段フラツシユ型造水装置の製造淡水量制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多段フラッシュ型造水装置の製造淡水量を変更
する際、プラントを良好に追従する制御装置に関する。

〔従来の技術〕

された制御方法は、ブラインヒータ出口グライン温度あ
るいは高温部の蒸発室内ブライン液位を検出し、該検出
値をブライン循環量調節器の設定入力とする多段フラッ
シュ蒸発装置において、ブラインヒータ出口ブライン温
度調節器への温度設定信号を製造淡水量設定信号とし、
該信号系に緩衝器を設け、該ブライン温度の急激なる変
動を防止し、安定した作動を行なわしめることを特徴と
するもソ′ノであり、緩前ｔｇによって設定信号を緩や
かに増減し、プラントを良好に追従させ、運転員の熟練
の有無に拘らず円滑に製造淡水量の増減が可能である。

一般に、多段フラッシュ型造水装置では各段間の温度差
は２〜４°Ｃに保持されており、この飽和蒸気圧の差す
なわち股間圧力差により循環ブラインがフラッシュ蒸発
する。この飽和蒸気圧は第３図に示すように、温度上昇
に伴って増分が大きくなっている。従って同一温度差で
も高温段（上流段）はど股間圧力差は大きくなる。

そこで、この股間圧力差を保持するためには。

各段で異なった差圧調節が要求されることになる。

第４図は多段フラッシュ型造水装置の蒸発室の一般的な
構成を示したもので１図中Ｏ１は隔壁。

０２は蒸発室、０３は蒸留器、　０４はトレイ、０５は
デミスタ、０６は段間ブライン流通路、　０７はコンデ
ンサ管、０８は股間オリフィス板である。またｈｌ。

ｈ２は各段のブライン高さを示し＋　１１＋ｏ　、　ｅ
２ａは蒸発室底板１０２に立設された堰１５の高さを示
すものである。

各蒸発室間の圧力差（股間差圧）は運転条件によシ変化
するが、この調節は両蒸発室のブラインレベル差の変化
により吸収される。そこで従来では運転範囲すなわち蒸
気負荷変動範囲（製造淡水量変更範囲）ＩＣ応じて第４
図に示した股間オリフィス板０８を上下に移動させるこ
とにより、オリフィス部開口面積を変化させて股間圧力
差を調節すると共に、最終段蒸発室にブライン液面計を
設け、ブライン排出ポンプの出口配管に設けた調節弁と
連動させ、最終段蒸発室のブラインレベルを規定値に保
ち、かつ各蒸発室のブライン液位が所定範囲内に納まる
ようにしている。

蒸発室内のブライン液位は安定運転上非常に重要である
。例えばブライン液位が低過ぎれば股間のシールは破れ
、股間の圧力差が無くなって正常運転は維持できず、ま
た逆にブライン液位が高過ぎると上方に設けられている
デミスタとブライン液位との間隔が狭くなって蒸発に同
伴される液滴の自由落下が減少し、液滴の分離が不十分
となって蒸留水の純度が低下する。

第５図は４！Ｊ４図に示す一般的に用いられている平板
の股間絞りオリフィス板０８の同−流量下での運転結果
を示したものである。ここで９段間圧力差△Ｐｕはり、
＝ｈ２とした場合の股間蒸気圧差（Ｐ＋　＝Ｐ２　）を
いう。一定流量の場合、ブラインレベ／Ｌ／ｈ２が低く
なるに従って股間圧力差△Ｐ＋１は増加し、またブライ
ン液位７ｖｂ２が高くなるに従って股間圧力差△Ｐｕｓ
は減少する。このΔＰｕ増加の割合は堰１５の高さ１２
が高いほど大きくなる。

また同一段間温度差の場合、高温段の方が低温段に比べ
て股間圧力差△Ｐｕが大きい。そこで。

各蒸発段に必要な股間圧力差に応じて堰１５の高さを、
第４図に示すｅｌａ＞１！２ｏのように低温段に向けて
段階的に低く選定し、ブライン液位を所定範囲内に保っ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように製造淡水量の変更範囲が少ない場合は各蒸発
室のブライン液位は所定範囲内に保つことができるが、
変更鞄囲が広い場合は所定範囲を逸脱し、蒸発室内で股
間のシールが破れたり、ブライン液面が上昇しすぎて蒸
留水の純度が低下したりする恐れがあった。

よって、製造淡水量の変更範囲を例えば高負荷域と低負
荷域の２つに分け、負荷域を変更する場合はそのつど運
転を止めて、オリフィス部開口面積を頻繁に調整する必
要がある。

本発明の目的は、大きい製造淡水量（蒸発負荷）変化に
対処するために、オリフィス部開口面積を調整するよう
なはん雑な操作をやらないで、広範囲の股間圧力差に容
易に対応でき、また冷却海水の入口温度が変わった場合
（季節等により）においても制御装置のパラメータを運
転員が変えることなく、自動的にパラメータを補正し、
オールシーズンにわたって所望の製造淡水量を得ること
ができる多段フラッシュ型造水装置の製造淡水量制御装
置を提供するものである。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、複数段の蒸発室底
板に立設する堰を備え、高温部のブライン面位を検出し
て該検出量を用いてブライン循環流量調節計の設定入力
を演算する高温部のブラインレベル制御装置と、ブライ
ンヒータ出口ブライン温度を検出して該検出量が所定鎖
になるようにブラインヒータへの加熱４４．気量を操作
する信号を演算する温度調節計とを有する多段フラッシ
ュ型造水装置において、入力された製造淡水量設定信号
を緩漫な変化て変える緩衝器と、この緩衝器の出力信号
と実際の製造淡水量を等しくすべく訂正信号を出力する
製造淡水量調節計と、この製造淡水量調節計の出力信号
と前記緩衝器の出力信号を用いて負荷指令信号を算出す
る第１の演算器と、この第１の演算器の出力信号を前記
高温部のブラインレベル制御装置にその設定信号として
入力する第２の演算器と、第１の演算器の出力信号と冷
却海水の入口温度検出器の出力信号を用いて前記温度調
節計にその設定信号として入力する第３の演算器と前記
製造淡水量設定信号と前記緩衝器の出力信号を比較し１
両信号の差が所定範囲て入っているか否かの判定信号を
算出して、この信号を前記製造淡水量調節計に自動か手
動かを切り換える信号として出力する比較器と第１の演
算器の出力信号と冷却海水の入口温度検出器の出力信号
とから前記ブライン循環流量調節計の設定入力を補正す
る信号を演算するための第４の演算器とを具備してなる
ことを特徴とする多段フラッシュ型造水装置の製造淡水
量制御装置。

〔作用〕

よって２本発明によれば負荷変動時つまり製造淡水量の
変更時に高温段のブラインレベル設定値を変更すること
で股間差圧を変えることができ、ひいては各段のブライ
ンレベルを所定の範囲内で安定して維持できる。

また製造淡水量はＰ＝Ｋ（ΔＴｆ）・ＦＡの関係があり
、冷却海水の入口温度が変わったこと等によシ最終段ブ
ライン温度が変わる場合、ブラインヒータ出口温度調節
計とブライン循環流量調節計の設定入力を冷却海水の入
口温度で補正変更すること、更には製造淡水量検出値と
製造淡水量設定信号をつき合せ、これを等しくするよう
に負荷指令信号を補正して行くことにより。

オールシーズンてわたって所望の製造淡水量を得ること
ができる。なお上式において、Ｐ：製造淡水量、に：比
例定数、ΔＴＣ：フラッシュレンジ（ブラインヒータ出
口温度−最終段ブライン温度）、Ｆａ：循環ブライン流
量である。

冷却海水の入口温度が変わったことによるブライン循環
流量調節計３３の設定１直入力の基本信号（ｆｃ）を出
力する演算器５１は冬期の冷却海水の入口温度（’ｌ’
ｗ）に対応したブライン循環流量調節計の設定値を演算
する関数演算器１００（出カニ「Ｗ）と夏期の冷却海水
の入口温度（ＴＢ）Ｋ対応し念ブライン循環流量調節計
の設定値を演算する関数演算器１０１（出カニ「８）と
、１００゜１０１の出力と冷却海水の入口温度検出器５
６の検小信号（ｔＣ）とを用いて下記演算を行なう演算
器１０２の３つの要素で構成されている。

なお上式においてＴｓ、Ｔｗは設計時に決定される定数
である。

上式は夏期と冬期の冷却海水の入口温度に見合ったブラ
イン循環流量調節計の設定値間を現在の冷却海水の入口
温度で線形補間演算することにより、現在の冷却海水の
入口温度に見合ったブライン循環流量調節計の設定値入
力基本言置を算出するものである。

冷却海水の入口温度が変わったことによるブラインヒー
タ出口温度調節計３５の設定値入力を得る演３１１．器
５５は演算器５１と同様に冬期の冷却海水の入口温度に
対応したブラインヒータ出口温度調節計の設定値を演算
する関数波Ｗ、器１０３と夏期の冷却海水の入口温度に
対応したブラインヒータ出口温度調節計の設定値を演算
する関数演算器１０４と１０３．　１０４の出力及び冷
却海水の入口温度検出信号とを用いて線形補間演算する
演算器１０５０３つの要素で構成されている。

演算器１０５の線形補間演算は演算Ｂ５１ｏ２の場合と
同様である。

また、製造淡水量調節針は、製造淡水量の変更時（緩衝
器３６の出力信号が変更されているとき）には手動モー
ドとなりその出力はＨＯＩ（］されており、定常時（緩
衝器３６の出力信号が製造淡水設定４ｓｒの出力とほぼ
等しい状態）にのみ自動モードとなり、その出力は製ａ
淡水量と製造淡水量設定信号（緩衝器３６の出力）が等
しくなるように補正変更される。従って過渡状態におい
て負荷指令信号がむやみに変動するようなことはなく、
ひいてはブライン循環流量や加熱端気流量も安定に２（
される。（加熱蒸気は供給元のボイラ側からすれば大幅
に変動するのは好ましくない） 〔実施例〕 以下２本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

第１図において１はブライン再循環式多段フラッシーユ
蒸発装置の本体で、ケーシング２を隔壁３で区画して多
数の蒸発室４を列設し、大部分の蒸発室からなる熱回収
部５と少数の蒸発室からなる熱放出部６より構成されて
いる。

上記熱回収部５の各蒸発室４には互いに連通ずる蒸留器
（コンデンサ）７が設けられ、熱放出部６の各蒸発室４
には互いに連通ずる蒸留器８が設けられている。これら
の蒸留器７と蒸留器８とは直接には連通しておらず、そ
れぞれ独立した流路を構成している。なお、蒸留器７゜
８は図示ようにそれぞれ各蒸発室４内に設けて隣接する
蒸留器を蒸発室の外部で連通してもよく、または長管で
形成した各蒸留器を隔壁３を貫通して連通してもよい。

各蒸留イｇ７．８の下方には蒸留水受皿９が設けられ、
これらの蒸留水受皿９はそれぞれ配管１０で連結され、
最終段の蒸発室４ｎに設けられた蒸留水受皿９は蒸留水
ポンプ１１の吸込み側に接続されている。また各蒸留器
７．８の側方にはデミスタ１２が設けられている。

各隔壁３の下部には股間ブライン流通路１３が形成され
、隣接する蒸発室４を連通している。

各段間ブライン流通路１３の後方には堰１５が立設され
、各蒸発室４の下部にブライン溜１４を形成している。

上記堰１５は各ブライン溜１４のブライン液位１６を段
間ブライン流通路１３より上位に保つためのもので１通
常はブラインを水封している。

最低温度を示す蒸発室４ｎにはエゼクタ−の如き真空装
置１７が接続され、各蒸発室４を図示の右端の第１段蒸
発室４ａより左側の蒸発室に至るに従って順次低圧に保
つように構成されている。

１８は蒸留器７を１ｍ過したブラインを加熱するブライ
ンヒータで、このブラインヒータ１８には装置系外部で
発生した加熱蒸気が外部蒸気調節弁１９を有する配管２
０より導入される。この配管２０よりブラインヒータ１
８に導入された加熱蒸気はブラインと熱交換したのち配
管２１よりドレンとして外部へ排出され、またブライン
ヒータ１８で加熱されたブラインは配管２２を経て第１
段の蒸発室４１λに導入されるようＫなっている。

２６はブライン循環経路で、このブライン循環経路２６
は最終段蒸発室４ｎのブライン溜１４ｎにブライン循環
ポンプ２３の吸込み側を接続し、この循環ポンプ２３の
吐出側を熱回収部５に設けた蒸留器７．ブラインヒータ
１８．配管２２に接続し。

さらに各蒸発室４のブライン溜１４を段間ブライン流通
路１３によって連通させ、熱回収部５のブライン溜１４
と熱放出部６のブライン溜１４を配管３０で接続するこ
とによって形成される。

最終段の蒸発室４ｎにはブライン液面検出器２７が設け
られ、このブラインτ覆面検出器２７の出力信号はブラ
イン液面調節計４１に供給されている。このブライン液
面調節計４１はブライン液面検出器２７で検出されたブ
ラインτ夜位が目標値に等しくなるように、ブライン排
出ポンプ２５の出口配管２８に設けた調節弁２９の開度
を制御するものである。

一方、高温段の蒸発室４ａにはブライン液面計３８が設
けられ、このブライン液面計３８の出力信号は演算機構
（高温部のブラインレベル制御装置）３２に供給されて
いる。この演算機構３２はブライン循環流量調節計３３
の設定値を演算する加算器５８の入力信号を算出もので
、前記ブライン液面計３８の出力信号と比率演算器（第
２の演′ｘ、器）５０の出力信号（高温部のブラインレ
ベル設定信号）が供給されている。すなわち、この演算
機構３２は比率演算器５０の出力とブライン液面計３８
の出力がほぼ等しくなるように演算し。

その演算結果を加算器５８に補正信号として供給してい
る。

加算器５８のもう一方の入力はブライン循環流量調節計
の設定値入力基本信号として演算器５１の出力が与えら
れる。

ブライン循環流量調節計３３はブライン循環経路２６に
設けたブライン循環量調節弁３４の開度を制御するもの
で、前記加算器５８の出力信号とブライン循環経路２６
に設けたブライン循環流量検出器４２の出力信号が供給
されている。従ってブライン循環量調節弁３４は、ブラ
イン循環流量検出器４２の出力と前記加算器５８の出力
が合致するよって、ブライン循環流量調節弁３４の出力
信号によって変更されるようになっている。

従って、ブライン循環流量調節計３３の流量設定信号は
負荷指令信号（加算器５２の出力信号）に応じて増減す
ると共に、冷却海水の入口温度が下ればそれに応じて減
じられ、逆の場合は増加補正される。

前記比率演算器５０演算器５１．演算器５５には加算器
（第１の演算器）５２の出力信号（負荷指令信号）が供
給されている。この加算器５２には緩衝器３６の出力信
号と製造淡水量調節針５３の出力信号が供給されており
、この２つの入力を加算演算して負荷指令信号を算出し
ている。

又、製造淡水量調節針５．９には比較器５７の出力信号
が与えられている。比較Ｊ３５７の入力には裂造淡水量
設定器３７の出力と、緩衝器３６の出力が与えられてい
る。

比較器５７は製造淡水量設定信号（３７の出力）が変更
中であるか定常状態中（製造淡水量設定信号と緩衝器３
６の出力がほぼ等しい状態）であるかの判定信号を製造
淡水量調節針５１ｉＣ与えるっ製造淡水量調節針５３は
製造淡水量設定１８号が変更中であれば手動モードとな
り出力を１４ｏｌｄｌ、。

定常状態中であれば自動モードとなり出力を補正変更す
る。よって過渡状態時に負荷指令信号を変動させ、ひい
てはブラインヒータ出口ＩＦｎ度（蒸気流量）やブライ
ン循環流量をむやみて変動させないようにしている。

第２図は比率演算器５０の設定例を示すもので。

この設定例では定格蒸発負荷（１００％運転）の場合の
ブラインレベルがＱ、４　ｒｎの造水装置を例にとって
いるが、その過負荷（１２０％運Ｃ賑）の時にはブライ
ンレベル設定値を０．８　ｍ　、低蒸発負荷（６５％運
転）の時にはブラインレベル設定値を０．５６　ｍに設
定゛している。

比率ＡＱ　、Ｅ［ＫＭ　５０は第２図て示すように負荷
指令信号（加算器５２の出力信号）が増大するにつれて
、比率演′！Ｊ、器５０の出力が減少するような一次関
数演算を行なう。従って、高温部ブラインレベル設定信
号は製造淡水置設定器３７の出力信号に応じて緩やかに
増減する。また負荷指令信号は製造淡水量と製造淡水量
設定信号が等しくなるように定常状態において補正変更
される。

なお前記演算機構３２は高温部のブラインレベルを比率
演算器５０の出力値近傍（例えば出力値±１００ｍｍ）
保てばよく、ギヤツブ付ＰＩ動作等を用いる。

また前記出口配管２２には温度検出器４０が設けられ、
この温度検出器４０の出力信号はブラインヒータ出口ブ
ライン温度調節器８５に供給されている。このブライン
ヒータ出口ブライン温度調節器３５は外部蒸気調節弁１
９の開度を操作してブラインヒータ１８への蒸気導入量
を調整するもので、前記温度検出器４０の出力信号と演
算器５５（第３の演算器）の出力信号が供給されている
。

この演算ｄｇ５５には加Ｘ器５２の出力信号と冷却海水
の入口温度検出器５６の検出信号が供給されており冷却
海水の入口温度に見合った設定信号を前記ブラインヒー
タ出口ブライン温度調節計３５に与えている。

従ってブラインセータ出口ブライン温度調節計３５の温
度設定信号は負荷指令信号に応じて増減すると共に、冷
却海水の入口温度が季節等により下がればそれに応じて
減じられ、逆の場合は増加補正される。そして、ブライ
ンヒータ出口グライン温度調節計３５の（ト）きにより
配管２０よ）導入される外部加熱蒸気量を増減すること
により、ブラインヒータ出口ブライン温度は所望の温度
設定信号に等しく保たれるよう例なっている。

なお本実施例は２図中１〜２９．３２〜４２については
特公昭５２−２８０９９に示すものと同一のものである
。但し１本実施例を説明しやすくするために２７はブラ
イン液面検出器に変更し、新たに。

グライン液面調節計４１．ブライン循環流量検出器４２
．比率演算ば３５０．演算器５１．加算器５２．製造淡
水量調節針５８．製造淡水量検出器５４．演算器５５．
冷却海水の入口温度検出器５６．比較器５７を加えたも
のである。

次に本実施例の作用について説明する。

上記の多段フラッシュ蒸発装置において、冷却水ポンプ
２４より導入された例えば海水は、冷却水として蒸留器
８を通過した後、一部は外部へ放出され、残りの一部は
分岐した給水配管３９を通って最終段蒸発室４ｎのブラ
イン溜１４１に導入される。ブライン溜１４ｎにおいて
海水を混入したブラインは、ブライン循環系路２６を流
れ。

蒸留器７を通過する間に下方より上昇する蒸気を凝縮さ
せ、自らは予熱されてブラインヒータ１８に入り、高温
に加熱されたのち配管２２を経て＄１段蒸発室４ａに至
り、フラッシュ蒸発を行なう。発生蒸気はデミスタ１２
を通過し、同伴する液滴が分離されたのち蒸気のみ蒸留
器７，８で凝縮し、生成蒸留水は蒸留水受皿９に溜り。

配管１０．蒸留水ポンプ１１により外部に取出される。

蒸気発生後、ブライン溜１４８に残留したブラインは段
間ブライン流通路１３を通過して次に圧力の低い蒸発室
４ｂに入り、前記と同様にフラッシュ蒸発を行ない、以
後残火同様の作動を繰返し最終段の蒸発室４ｎのブライ
ン溜１４ｎに至り、再び海水を混入してブライン循環経
路２６を循環する。この間、ブライン液面検出器２７は
ブライン溜１４ｎのブラインτ夜面１６ｎを検出し、ブ
ライン液面調節計４１にて設定値と比較し９両者が等し
くなるように余剰のブラインを調節弁２９より外部へ排
出する。

各蒸発負荷時においてブライン循環流量検出器４２．ブ
ライン循環流量調節計３３．ブライン循環流量調節弁３
４．比率演算器５０．演算器５１．演算機構３２等の作
用によりブライン循壌流量が加減され、各蒸発負荷に応
じた高温段ブラインレベル（この場合は初段ブライン）
に保たれる。

従って、各蒸発負荷に応じ各段のブラインレベルは常時
所定の範囲内に保持されると共に。

自動的に各段間圧力差に大略見合う流動抵抗が与えられ
ることになる。そして、蒸発負荷（製造淡水量）変更時
においても徐々にブラインレベル設定値を変更している
ため、各蒸発室のブラインレベルの急激な変動もない。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、負荷変動時の高温段
のブラインレベル設定値を変更することで股間圧力差を
変えることができ、ひいては各段のブラインレベルを所
定の範囲内で安定して維持できるので、負荷変動にもか
かわらず常に効率の良い運転が可能となる。また本発明
による製造淡水量制御装置は、オリフィヌ部開口面積を
調整することなく広範囲の負荷変動に対処することがで
きる。従って、運転操作が容易であり、しかも従来のよ
うに大幅な負荷変動に対しても運転を停止することなく
、連続的に変化させることができる。また運転条件変化
て応じて自動的にパラメータを変更したり、調節計を自
動と手動に切り換えたりすること等により常時所望の製
造淡水量を安定に得ることができるのみか、ブラインヒ
ータで使用する蒸気流量も大幅に変動するようなことも
なく短時間で負荷変動をさせることができる。又、蒸気
供給源であるボイラ等の設備に対しても悪影響をおよぼ
すような事態を招く恐れもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した多段フラッシュ型造水装置の
断面説明図、第２図は比率演Ｘ器の設定例を示す線図、
第３図は飽和蒸気圧とブライン温度との相関関係を示す
線図、＠４図は蒸発室の断面図、第５図は股間圧力差と
ブラインレベルとの相関関係゛を示す線図である。 １５・・・堰、１６・・・ブライン液位、２７・・・ブ
ライン液面検出器、３３・・・ブライン循環流量調節器
、３６・・・緩衝器、４２・・・グライン循環流量検出
器、　５０・・・比率演算器（第２の演算器）、５１・
・・演算器（第４の演算器）、５２・・・加算器（第１
の演算器）、５８・・・製造淡水型調節計、５４・・・
製造淡水量検出器。 ５５・・・演算器（第８の演算器）、５６・・・冷却海
水の入口温度検出器、５７・・・比較器。 ５ｏ−−−１，２の＄１，３ ５Ｉ−−−１４のＪｌし俗 ６２−　第１の濱ｎ耳 ５７−−−比較罫 第２Ｚ 累３区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数段の蒸発室底板に立設する堰を備え、高温部のブラ
   イン液位を検出して該検出量を用いてブライン循環流量
   調節計の設定入力を演算する高温部のブラインレベル制
   御装置と、ブラインヒータ出口ブライン温度を検出して
   該検出量が所定値になるようにブラインヒータへの加熱
   蒸気量を操作する信号を演算する温度調節計とを有する
   多段フラッシュ型造水装置において、入力された製造淡
   水量設定信号を緩慢な変化に変える緩衝器と、この緩衝
   器の出力信号と実際の製造淡水量を等しくすべく訂正信
   号を出力する製造淡水量調節計と、この製造淡水量調節
   計の出力信号と前記緩衝器の出力信号を用いて負荷指令
   信号を算出する第１の演算器と、この第１の演算器の出
   力信号を前記高温部のブラインレベル制御装置にその設
   定信号として入力する第２の演算器と、第１の演算器の
   出力信号と冷却海水の入口温度検出器の出力信号を用い
   て前記温度調節計にその設定信号として入力する第３の
   演算器と前記製造淡水量設定信号と前記緩衝器の出力信
   号を比較し、両信号の差が所定範囲に入っているか否か
   の判定信号を算出して、この信号を前記製造淡水量調節
   計に自動か手動かを切り換える信号として出力する比較
   器と第１の演算器の出力信号と冷却海水の入口温度検出
   器の出力信号とから前記ブライン循環流量調節計の設定
   入力を補正する信号を演算するための第４の演算器とを
   具備してなることを特徴とする多段フラッシュ型造水装
   置の製造淡水量制御装置。