KR100497124B1 - Device for secondary compressing sea water in water conversion line - Google Patents

Device for secondary compressing sea water in water conversion line Download PDF

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Abstract

농축수와 함께 버려지는 수력학적 에너지를 효율적으로 회수하고, 회수된 에너지를 동력으로 사용하여 해수를 2차 가압하는 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치를 제공한다. 해수 2차 가압장치는 실린더형 내부 공간을 구비하는 제1 본체와, 회전축이 내부 공간의 중심으로부터 편심되어 위치하는 제1 로터와, 탄성 부재를 통해 제1 로터 단부에 결합되어 제1 본체 내벽에 밀착하는 제1 베인 임펠러를 구비하여 고압 농축수로부터 기계적 에너지를 회수하는 터빈부와; 실린더형 내부 공간을 구비하는 제2 본체와, 회전축이 내부 공간의 중심으로부터 편심되어 위치하는 제2 로터와, 탄성 부재를 통해 제2 로터 단부에 결합되어 제2 본체 내벽에 밀착 회전하는 제2 베인 임펠러를 구비하여 제2 본체의 용적 변화에 따라 저압 해수를 2차 가압하는 펌프부와; 터빈부의 제1 로터와 펌프부의 제2 로터를 연결하는 동력 전달축을 포함한다.Provided is a seawater secondary pressurization apparatus of a seawater desalination plant that efficiently recovers hydraulic energy discarded with concentrated water and pressurizes seawater secondly using the recovered energy as a power source. The seawater secondary pressurizing device includes a first main body having a cylindrical inner space, a first rotor in which a rotating shaft is eccentrically located from the center of the inner space, and a first rotor end coupled to the first main body inner wall through an elastic member to closely adhere to the inner wall of the first main body. A turbine unit having a first vane impeller to recover mechanical energy from the high pressure concentrated water; A second main body having a cylindrical inner space, a second rotor in which a rotating shaft is eccentrically positioned from the center of the inner space, and a second vane coupled to the second rotor end through an elastic member and closely rotating to the inner wall of the second main body A pump unit having an impeller for secondary pressurizing of the low pressure seawater according to the volume change of the second main body; And a power transmission shaft connecting the first rotor of the turbine portion to the second rotor of the pump portion.

Description

해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치 {DEVICE FOR SECONDARY COMPRESSING SEA WATER IN WATER CONVERSION LINE}Seawater secondary pressurization device of seawater desalination plant {DEVICE FOR SECONDARY COMPRESSING SEA WATER IN WATER CONVERSION LINE}

본 발명은 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 농축수와 함께 버려지는 수력학적 에너지를 효율적으로 회수하고, 회수된 에너지를 동력으로 사용하여 해수를 2차 가압하는 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치에 관한 것이다.The present invention relates to a seawater secondary pressurization apparatus of a seawater desalination plant, and more particularly, to efficiently recover hydraulic energy discarded with concentrated water, and to pressurize seawater secondaryly by using the recovered energy as a power source. The present invention relates to a seawater secondary pressurization device of a desalination plant.

해수 담수화 설비에 적용되는 역삼투법은 해수의 용존 성분들에 의해 유발되는 삼투압 이상의 압력을 해수에 가하여 고분자 분리막을 통해 해수의 성분들을 분리 및 정제하는 공정이다. 해수의 농도는 통상 35,000ppm 정도이고, 이 농도에서 유발되는 삼투압은 대략 350psig이므로, 해수 가압장치를 통해 350psig 이상의 압력을 해수에 가해주어야 한다.The reverse osmosis method applied to the seawater desalination plant is a process of separating and purifying the components of seawater through a polymer membrane by applying pressure above the osmotic pressure caused by dissolved components of the seawater to the seawater. The concentration of seawater is typically around 35,000 ppm, and the osmotic pressure caused by this concentration is approximately 350 psig. Therefore, pressure of 350 psig or more should be applied to the seawater through the seawater pressurization device.

통상의 해수 가압장치는 모터에 의해 구동하는 고압 펌프로 이루어지며, 모터의 구동력은 해수에 용존되어 있는 이온 성분들과, 해수로부터 담수를 획득하는 양, 즉 회수율에 따라 달라진다.Conventional seawater pressurization device is composed of a high-pressure pump driven by a motor, the driving force of the motor depends on the ionic components dissolved in the seawater and the amount of fresh water obtained from the seawater, that is, the recovery rate.

그런데 대부분의 경우 모터의 동력비가 전체 담수 생산비의 절반 이상을 차지하기 때문에, 역삼투 설비로 공급되는 농축수 가운데 그 일부로부터 에너지를 회수하여 농축수의 수력학적 압력 에너지를 기계적 에너지로 전환하고, 얻어진 기계적 에너지를 이용하여 해수 2차 가압장치를 구동함으로써 모터의 용량을 감소시키는 방안이 제안되었다.However, in most cases, the power costs of the motor account for more than half of the total freshwater production cost, so that energy is recovered from a part of the concentrated water supplied to the reverse osmosis plant, and the hydraulic pressure energy of the concentrated water is converted into mechanical energy. A method of reducing the capacity of a motor by driving a seawater secondary pressurization apparatus using mechanical energy has been proposed.

국내와 같이 하루 100m3 이하의 담수를 생산하는 소형 설비에서는 해수 2차 가압장치로 터빈형이 널리 사용되고 있으며, 도 7에 종래 기술에 의한 터빈형 해수 2차 가압장치를 개략적으로 도시하였다.Turbine type is widely used as a seawater secondary pressurization device in a small facility producing fresh water of 100m 3 or less per day as in Korea, and FIG. 7 schematically shows a turbine type seawater secondary pressurization device according to the prior art.

도시한 바와 같이, 해수 2차 가압장치는 제1 터빈 임펠러(1)를 구비하는 터빈부(2)와, 제2 터빈 임펠러(3)를 구비하는 펌프부(4)로 구성되고, 제1, 2 터빈 임펠러(1, 3)는 도시하지 않은 축을 통해 서로 결합되어 있다.As shown, the seawater secondary pressurization apparatus is comprised from the turbine part 2 provided with the 1st turbine impeller 1, and the pump part 4 provided with the 2nd turbine impeller 3, The 1st, 2nd The turbine impellers 1 and 3 are coupled to each other via an axis not shown.

이로서 터빈부(2)에 공급된 농축수가 제1 터빈 임펠러(1)를 회전시켜 농축수에 포함된 수력학적 압력 에너지를 기계적 에너지로 전환시키고(도 7a 참고), 제1 터빈 임펠러(1)의 회전에 의해 제2 터빈 임펠러(3)가 회전하여 펌프부(4)에 유입된 저압 해수를 가압(도 7b 참고)함으로써 회수된 기계적 에너지를 유입 해수를 가압하는 수력학적 에너지로 다시 사용하게 된다.As a result, the concentrated water supplied to the turbine unit 2 rotates the first turbine impeller 1 to convert hydraulic pressure energy contained in the concentrated water into mechanical energy (see FIG. 7A). By rotating, the second turbine impeller 3 rotates to pressurize the low pressure seawater introduced into the pump unit 4 (see FIG. 7B) to reuse the mechanical energy recovered as hydraulic energy for pressurizing the inflowing seawater.

그러나 전술한 터빈형 해수 2차 가압장치는 제1 터빈 임펠러(1)를 회전시키는데 적정 이상의 압력(일반적으로 40kgf/cm2)이 필요하며, 제1 터빈 임펠러(1) 회전에 사용되는 압력 에너지는 터빈부(2)에 농축수를 주입하는 노즐부(미도시)에서의 마찰 손실 및 제1 터빈 임펠러(1)와 실린더 내벽 사이의 공간으로 인해 감소하여 에너지 회수 효율이 낮은 단점이 있다.However, the above-described turbine type seawater secondary pressurization device requires a pressure higher than appropriate (typically 40 kg f / cm 2 ) to rotate the first turbine impeller 1, and the pressure energy used to rotate the first turbine impeller 1 is The friction loss in the nozzle unit (not shown) for injecting the concentrated water to the turbine unit 2 and the space between the first turbine impeller 1 and the inner wall of the cylinder is reduced, resulting in a low energy recovery efficiency.

또한 종래의 터빈형 해수 2차 가압장치는 제조사별로 생산되는 모델이 한정되어 있어 소량의 유량 변동시에도 터빈부에 부착된 노즐 구경을 조절할 수 없으므로, 에너지 회수 효율이 저하되며, 펌프부(4) 또한 제2 터빈 임펠러(3)와 실린더 내벽 사이의 공간으로 인해 해수 가압에 소요된 에너지가 손실되어 해수 가압 효율이 저하되는 단점을 안고 있다.In addition, the conventional turbine-type seawater secondary pressurization device is limited to the model produced by each manufacturer, so even when a small flow rate fluctuation can not adjust the nozzle diameter attached to the turbine portion, the energy recovery efficiency is lowered, the pump unit 4 also Due to the space between the second turbine impeller 3 and the cylinder inner wall, energy required for seawater pressurization is lost, and thus the seawater pressurization efficiency is lowered.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 농축수에 포함된 수력학적 압력 에너지를 기계적 에너지로 전환할 때와 회수된 기계적 에너지를 이용하여 저압 해수를 2차 가압할 때 에너지 손실을 최소화하여 에너지 회수 효율과 해수 2차 가압 효율을 높이는 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention when converting the hydraulic pressure energy contained in the concentrated water to mechanical energy and when the secondary pressure of the low pressure seawater using the recovered mechanical energy The present invention provides a seawater secondary pressurization device of a seawater desalination plant that minimizes energy loss and improves energy recovery efficiency and seawater secondary pressurization efficiency.

본 발명의 다른 목적은 터빈부에 제공되는 농축수의 유량 변동에 용이하게 대응하며, 농축수의 유량 변동시에도 에너지 회수 효율을 높게 유지할 수 있는 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a seawater secondary pressurization apparatus of a seawater desalination plant that can easily respond to fluctuations in the flow rate of the concentrated water provided in the turbine unit and maintain high energy recovery efficiency even when the flow rate of the concentrated water flows. .

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

실린더형 내부 공간을 구비하는 제1 본체와, 회전축이 내부 공간의 중심으로부터 편심되어 위치하는 제1 로터와, 탄성 부재를 통해 제1 로터 단부에 결합되어 제1 본체 내벽에 밀착하는 제1 베인 임펠러를 구비하여 고압 농축수로부터 기계적 에너지를 회수하는 터빈부와; 실린더형 내부 공간을 구비하는 제2 본체와, 회전축이 내부 공간의 중심으로부터 편심되어 위치하는 제2 로터와, 탄성 부재를 통해 제2 로터 단부에 결합되어 제2 본체 내벽에 밀착 회전하는 제2 베인 임펠러를 구비하여 제2 본체의 용적 변화에 따라 저압 해수를 2차 가압하는 펌프부와; 터빈부의 제1 로터와 펌프부의 제2 로터를 연결하는 동력 전달축을 포함하는 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치를 제공한다.A first main body having a cylindrical inner space, a first rotor in which a rotating shaft is eccentrically positioned from the center of the inner space, and a first vane impeller coupled to the first rotor end through the elastic member to be in close contact with the inner wall of the first main body. A turbine unit having a high pressure concentrated water to recover mechanical energy; A second main body having a cylindrical inner space, a second rotor in which a rotating shaft is eccentrically positioned from the center of the inner space, and a second vane coupled to the second rotor end through an elastic member and closely rotating to the inner wall of the second main body A pump unit having an impeller for secondary pressurizing of the low pressure seawater according to the volume change of the second main body; Provided is a seawater secondary pressurization apparatus of a seawater desalination plant including a power transmission shaft connecting a first rotor of a turbine unit and a second rotor of a pump unit.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해수 2차 가압장치의 부분 절개 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 화살표 방향에서 바라본 터빈부의 정면도이며, 도 3은 도 2에 도시한 터빈부의 부분 절개 단면도이다.1 is a partial cutaway cross-sectional view of a secondary seawater pressurization apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view of the turbine portion viewed from the direction of the arrow A of Figure 1, Figure 3 is a partial cutaway cross-sectional view of the turbine portion shown in FIG. to be.

도시한 바와 같이, 해수 2차 가압장치(10)는 제1 본체(21) 내부에서 고압 농축수 유입으로 회전하는 제1 베인 임펠러(22)와 제1 로터(23)를 구비하여 농축수에 포함된 수력학적 압력 에너지를 기계적 에너지로 전환하는 터빈부(20)와, 제2 본체(31) 내부에서 회전하는 제2 로터(32)와 제2 베인 임펠러(33)를 구비하여 유입된 저압 해수를 2차 가압하는 펌프부(30)와, 제1 로터(23)와 제2 로터(32)를 연결하여 동력을 전달하는 동력 전달축(40)을 포함한다.As shown, the seawater secondary pressurizing device 10 includes the first vane impeller 22 and the first rotor 23 rotating in the high pressure concentrated water in the first body 21 and included in the concentrated water. The turbine 20, which converts the hydraulic pressure energy into mechanical energy, and the second rotor 32 and the second vane impeller 33 which rotate inside the second main body 31, are provided with low pressure seawater. The pump unit 30 to pressurize secondary, and a power transmission shaft 40 for transmitting power by connecting the first rotor 23 and the second rotor 32.

보다 구체적으로, 터빈부(20)의 제1 본체(21)는 그 내부에 실린더형 내부 공간(21a)을 구비하여 이 내부 공간(21a)에 제1 로터(22)와 제1 베인 임펠러(23)를 설치하며, 내부 공간(21a)과 연결되는 고압 농축수 유입구(24) 및 저압 농축수 배출구(25)를 설치하여 터빈부(20) 내부로 농축수의 유입과 배출을 가능하게 한다. 바람직하게, 고압 농축수 유입구(24)의 직경은 저압 농축수 배출구(25)의 직경보다 작게 이루어진다.More specifically, the first body 21 of the turbine unit 20 has a cylindrical inner space 21a therein, and the first rotor 22 and the first vane impeller 23 in the inner space 21a. And install the high pressure brine inlet 24 and the low pressure brine outlet 25 connected to the inner space 21a to enable the inflow and discharge of the brine into the turbine unit 20. Preferably, the diameter of the high pressure concentrated water inlet 24 is made smaller than the diameter of the low pressure concentrated water outlet 25.

상기 제1 로터(23)는 회전축이 고정되어 있으며, 이 회전축은 실린더형 내부 공간(21a)의 중심으로부터 일정 거리 편심되어 있다. 이러한 제1 로터(23)의 단부에는 제1 로터(23)의 회전축을 중심으로 한쌍의 직선형 베인 삽입용 홈(27)이 대칭으로 구비되며, 한쌍의 제1 베인 임펠러(22)가 탄성 부재(28)를 매개로 각각의 베인 삽입용 홈(27)에 장착된다.The rotating shaft is fixed to the first rotor 23, and the rotating shaft is eccentric from a center of the cylindrical inner space 21a. At the end of the first rotor 23, a pair of linear vane insertion grooves 27 are symmetrically provided around the rotation axis of the first rotor 23, and the pair of first vane impellers 22 are elastic members ( 28 is mounted to each vane insertion groove 27 via a medium.

그리고 터빈부(20)에 마련된 실린더형 내부 공간(21a)에는 제1 베인 임펠러(22)의 중심축을 기준으로 제1 베인 임펠러(22)의 한쪽 날개와 다른 한쪽 날개 사이에 소정의 공간이 생기고, 이 공간은 제1 본체(21) 내부에 편심되어 위치하는 제1 로터(23)에 의해 제1 베인 임펠러(21)의 회전 위치에 따라 용적이 변화하게 된다.In the cylindrical inner space 21a provided in the turbine unit 20, a predetermined space is formed between one wing of the first vane impeller 22 and the other wing based on the central axis of the first vane impeller 22, The volume changes in accordance with the rotational position of the first vane impeller 21 by the first rotor 23 located eccentrically in the first main body 21.

이 때, 제1 베인 임펠러(22)는 탄성 부재(28)의 신축에 의해 제1 본체(21) 내벽과 밀착하게 된다. 즉, 내부 공간이 좁은 곳에서는 탄성 부재(28)가 압축되어 제1 베인 임펠러(22)가 베인 삽입용 홈(27)으로 들어가게 되며, 내부 공간이 넓은 곳에서는 탄성 부재(28)가 신장되어 제1 베인 임펠러(22)가 베인 삽입용 홈(27) 바깥으로 밀려나오게 된다.At this time, the first vane impeller 22 is brought into close contact with the inner wall of the first body 21 by the expansion and contraction of the elastic member 28. In other words, the elastic member 28 is compressed in the narrow space of the inner space so that the first vane impeller 22 enters the vane insertion groove 27, and the elastic member 28 is extended in the large inner space. 1 vane impeller 22 is pushed out of the vane insertion groove (27).

그리고 펌프부(30)의 제2 본체(31) 또한 그 내부에 실린더형 내부 공간(31a)을 구비하여 이 내부 공간(31a)에 제2 로터(32)와 제2 베인 임펠러(33)를 설치하며, 내부 공간(31a)과 연결되는 저압 해수 유입구(34) 및 고압 해수 토출구(35)를 구비하여 펌프부(30) 내부로 해수의 유입과 배출을 가능하게 한다. 바람직하게, 고압 해수 토출구(35)의 직경이 저압 해수 유입구(34)의 직경보다 작게 이루어진다.In addition, the second main body 31 of the pump unit 30 also has a cylindrical inner space 31a therein, and the second rotor 32 and the second vane impeller 33 are installed in the inner space 31a. The low pressure seawater inlet 34 and the high pressure seawater discharge port 35 connected to the internal space 31a enable the inflow and discharge of seawater into the pump unit 30. Preferably, the diameter of the high pressure seawater discharge port 35 is made smaller than the diameter of the low pressure seawater inlet 34.

상기 제2 로터(32)는 동력 전달축(40)과 결합되고, 동력 전달축(40)은 터빈부(20)에 마련된 제1 로터(23)와 결합된다. 이로서 제2 로터(32)는 동력 전달축(40)을 통해 제1 로터(23)와 결합되어 제1 로터(23)의 회전력을 전달받는다. 이러한 제2 로터(32)는 회전축이 고정되어 있으며, 이 회전축은 제2 본체(31)에 구비된 실린더형 내부 공간(31a)의 중심으로부터 일정 거리 편심되어 있다.The second rotor 32 is coupled to the power transmission shaft 40, the power transmission shaft 40 is coupled to the first rotor 23 provided in the turbine unit 20. As a result, the second rotor 32 is coupled to the first rotor 23 through the power transmission shaft 40 to receive the rotational force of the first rotor 23. Such a second rotor 32 is fixed to a rotating shaft, which is eccentric from a center of the cylindrical inner space 31a provided in the second main body 31.

그리고 제2 베인 임펠러(33)는 전술한 터빈부(20)와 마찬가지로 제2 로터(32)에 마련된 베인 삽입용 홈(미도시)에 탄성 부재(미도시)를 매개로 설치되어 제2 본체(31) 내벽에 밀착된다. 이 때, 제2 로터(32)와 제2 베인 임펠러(33)의 결합 구조는 전술한 터빈부(20)의 것과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.In addition, the second vane impeller 33 is installed in the vane insertion groove (not shown) provided in the second rotor 32 through the elastic member (not shown) similarly to the turbine unit 20 described above, so that the second body ( 31) It adheres to the inner wall. At this time, since the coupling structure of the second rotor 32 and the second vane impeller 33 is the same as that of the turbine unit 20 described above, a detailed description thereof will be omitted.

이로서 펌프부(30)에 마련된 실린더형 내부 공간(31a)에는 제2 베인 임펠러(33)의 중심축을 기준으로 제2 베인 임펠러(33)의 한쪽 날개와 다른 한쪽 날개 사이에 소정의 공간이 생기며, 이 공간은 제2 로터(32)의 회전에 따라 용적이 변화한다.As a result, a predetermined space is formed in the cylindrical inner space 31a provided in the pump unit 30 between one wing of the second vane impeller 33 and the other wing based on the central axis of the second vane impeller 33, This space changes in volume with the rotation of the second rotor 32.

이하, 본 발명의 작용에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

먼저 도 4에 도시한 바와 같이, 고압 농축수 유입구(24)를 통해 터빈부(20) 내부에 고압 농축수가 유입되면, 고압 농축수의 압력 에너지가 농축수 유로를 차단하고 있던 제1 베인 임펠러(22)를 회전시키고, 제1 베인 임펠러(22)의 회전은 제1 로터(23)의 회전으로 이어진다. 이 때, 제1 베인 임펠러(22)가 전술한 탄성 부재(28)에 의해 제1 본체(31) 내벽에 밀착된 상태로 회전하므로, 고압 농축수 전체가 제1 베인 임펠러(22)를 회전시켜 에너지 손실을 최소화한다.First, as shown in FIG. 4, when the high pressure concentrated water is introduced into the turbine unit 20 through the high pressure concentrated water inlet 24, the pressure energy of the high pressure concentrated water blocks the concentrated water flow path. 22), the rotation of the first vane impeller 22 leads to the rotation of the first rotor 23. At this time, since the first vane impeller 22 rotates while being in close contact with the inner wall of the first main body 31 by the elastic member 28 described above, the whole of the high pressure concentrated water rotates the first vane impeller 22. Minimize energy loss.

이와 같이 터빈부(20)는 고압 농축수를 이용해 제1 베인 임펠러(22)와 제1 로터(23)를 회전시켜 농축수에 포함된 수력학적 압력 에너지를 기계적 회전 에너지로 전환시키며, 에너지 전환이 완료된 고압 농축수는 압력이 감소하여 저압 농축수 배출구(25)를 통해 터빈부(20) 외부로 배출된다.As such, the turbine unit 20 converts hydraulic pressure energy contained in the concentrated water into mechanical rotational energy by rotating the first vane impeller 22 and the first rotor 23 using high pressure concentrated water. The completed high pressure concentrated water is reduced in pressure and discharged to the outside of the turbine unit 20 through the low pressure concentrated water outlet 25.

그리고 제1 로터(23)의 회전력은 동력 전달축(40)을 통해 제2 로터(32)에 전달되고, 제2 로터(32)의 회전에 따라 펌프부(30)에 구비된 제2 베인 임펠러(33)가 회전하여 펌프부(30)에 유입된 저압 해수를 가압하여 2차 압축시킨다.And the rotational force of the first rotor 23 is transmitted to the second rotor 32 through the power transmission shaft 40, the second vane impeller provided in the pump unit 30 in accordance with the rotation of the second rotor (32) 33 rotates and pressurizes the low pressure seawater which flowed into the pump part 30, and compresses it secondarily.

즉 도 5에 도시한 바와 같이, 저압 해수 유입구(34)를 통해 펌프부(30) 내부에 저압 해수가 유입되면, 제2 로터(32)의 회전에 의해 제2 베인 임펠러(33)가 1/2 회전 후 펌프부(30) 내부 용적이 최대가 되고(도 5b 참고), 펌프부(30) 내부로 유입된 해수는 제2 베인 임펠러(33)의 회전에 의해 다음 단계에서 압축되며(도 5c 참고), 압축된 해수는 고압 해수 토출구(35)를 통해 펌프부(30) 외부로 배출된다.That is, as shown in FIG. 5, when the low pressure seawater flows into the pump unit 30 through the low pressure seawater inlet 34, the second vane impeller 33 is rotated by the rotation of the second rotor 32. After two rotations, the internal volume of the pump unit 30 is maximized (see FIG. 5B), and the seawater introduced into the pump unit 30 is compressed in the next step by the rotation of the second vane impeller 33 (FIG. 5C). Reference), the compressed seawater is discharged to the outside of the pump unit 30 through the high pressure seawater discharge port 35.

이 때에도 제2 베인 임펠러(33)가 전술한 탄성 부재(미도시)에 의해 제2 본체(31) 내벽에 밀착된 상태로 회전하므로, 제2 베인 임펠러(33)가 에너지 손실을 최소화하며 제2 베인 임펠러(33)의 회전 에너지로 저압 해수를 가압하여 해수 2차 가압 효율을 최대화한다.In this case, since the second vane impeller 33 rotates while being in close contact with the inner wall of the second body 31 by the aforementioned elastic member (not shown), the second vane impeller 33 minimizes energy loss and the second The low pressure seawater is pressurized by the rotational energy of the vane impeller 33 to maximize the seawater secondary pressurization efficiency.

한편, 터빈부(20)는 도 1에 도시한 바와 같이 저압 농축수 배출구(25)에 유량 조절밸브(26)를 설치하여 터빈부(20)로 제공되는 고압 농축수의 유량 변화에 용이하게 대응하도록 한다. 이러한 유량 조절밸브(26)의 기능은 다음에 설명하는 해수 담수화 설비에서 역삼투 처리수의 생산량을 조절하는데 유용하게 사용될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, the turbine unit 20 easily adjusts the flow rate of the high pressure concentrated water provided to the turbine unit 20 by installing a flow control valve 26 in the low pressure concentrated water outlet 25. Do it. The function of this flow control valve 26 can be usefully used to control the amount of reverse osmosis treated water in the seawater desalination plant described below.

도 6은 본 발명에 의한 해수 2차 가압장치를 구비한 해수 담수화 설비의 개략도로서, 해수 담수화 설비의 동작 원리를 간략하게 설명한다.Figure 6 is a schematic diagram of a seawater desalination plant equipped with a secondary seawater pressurization apparatus according to the present invention, briefly explaining the operating principle of the seawater desalination plant.

먼저 바다로부터 해수(50)를 유입하여 원수 저장조(51)에 해수를 저장한 후 원수 공급펌프(52)를 이용해 모래 여과기(53)로 해수를 공급하여 탁도를 제거한다. 모래 여과기(53)에 의해 생산된 모래 여과기 처리수는 모래 여과기 처리수조(54)에 저장되어 모래 여과기(53)의 세정 용수(55)로 일부 사용되고, 나머지는 역삼투 처리수를 생산하는데 이용된다.First, the seawater 50 is introduced from the sea to store the seawater in the raw water storage tank 51, and then the seawater is supplied to the sand filter 53 using the raw water supply pump 52 to remove turbidity. The sand filter treated water produced by the sand filter 53 is stored in the sand filter treated water tank 54 and partially used as the washing water 55 of the sand filter 53, and the rest is used to produce reverse osmosis treated water. .

모래 여과기 처리수는 역삼투 공급펌프(56)에 의해 정밀 여과기(57)로 보내지고, 정밀 여과기(57)를 투과한 해수는 고압 펌프(58)에 의해 1차로 가압된다. 1차로 가압된 해수 중 일부가 역삼투 모듈(59)을 거쳐 처리수(60)로 생산되고, 나머지는 고압의 농축수(51)로 해수 2차 가압장치(10)의 터빈부(20)에 유입된다.The sand filter treated water is sent to the fine filter 57 by the reverse osmosis feed pump 56, and the seawater that has passed through the fine filter 57 is primarily pressurized by the high pressure pump 58. Some of the first pressurized seawater is produced as the treated water 60 through the reverse osmosis module 59, and the rest is the high pressure concentrated water 51 to the turbine portion 20 of the seawater secondary pressurizing device 10. Inflow.

이로서 터빈부(20)에 제공된 고압 농축수가 제1 베인 임펠러(22)와 제1 로터(23)를 회전시키고, 펌프부(30)의 제2 로터(32)와 제2 베인 임펠러(33)를 회전시키며, 제2 베인 임펠러(33)의 회전에 의해 펌프부(30)의 저압 해수 유입구(34)로 유입된 1차 고압 해수는 제2 본체(31) 내부에서 가압되어 2차 고압 해수(62)가 된다.As a result, the high-pressure concentrated water provided to the turbine unit 20 rotates the first vane impeller 22 and the first rotor 23, and the second rotor 32 and the second vane impeller 33 of the pump unit 30 are rotated. The high pressure seawater introduced into the low pressure seawater inlet 34 of the pump unit 30 by the rotation of the second vane impeller 33 is pressurized inside the second main body 31 and the second high pressure seawater 62 is rotated. )

이와 같이 터빈부(20)의 제1 베인 임펠러(22)는 고압 농축수에 포함된 수력학적 에너지(고압)를 기계적 에너지(회전력)로 전환하고, 펌프부(30)의 제2 베인 임펠러(33)는 기계적 에너지(회전력)를 1차 고압 해수를 가압하는 수력학적 에너지(고압)로 전환하는 역할을 하며, 2차 고압 해수(62)를 역삼투 모듈(59)에 제공하여 보다 많은 역삼투 처리수(60)를 생산하도록 한다.As described above, the first vane impeller 22 of the turbine unit 20 converts hydraulic energy (high pressure) included in the high pressure concentrated water into mechanical energy (rotary power), and the second vane impeller 33 of the pump unit 30. ) Serves to convert mechanical energy (rotational power) into hydraulic energy (high pressure) to pressurize the primary high pressure seawater, and provide a second reverse high pressure seawater 62 to the reverse osmosis module 59 for more reverse osmosis treatment. Produce water 60.

이 과정에서 터빈부(20)에 설치된 유량 조절밸브(26)를 잠그면 설비 외부로 배출되는 저압 농축수(63)의 유량이 감소하고, 역삼투 처리수(60)의 생산량이 증가한다. 역삼투 처리수(60)의 생산량 증가는 고압 농축수(61)의 유량을 감소시키는 반면, 2차 고압 해수(62)의 압력을 상승시킨다.In this process, when the flow rate control valve 26 installed in the turbine unit 20 is closed, the flow rate of the low pressure concentrated water 63 discharged to the outside of the facility is reduced, and the yield of the reverse osmosis treated water 60 is increased. Increasing the yield of the reverse osmosis treated water 60 reduces the flow rate of the high pressure concentrated water 61, while raising the pressure of the secondary high pressure seawater 62.

즉, 역삼투 처리수(60)의 생산량을 늘리면 고압 농축수(61)의 유량이 감소하지만, 역삼투 처리수(60) 생산을 늘리기 위해 가압된 보다 높은 압력의 고압 농축수(62)가 생산되므로, 고압 농축수(61)에 포함된 전체적인 에너지 함량은 변하지 않고 압력과 유량이 가변한다.That is, increasing the output of the reverse osmosis treated water 60 reduces the flow rate of the high pressure concentrated water 61, but produces a higher pressure high pressure concentrated water 62 pressurized to increase the reverse osmosis treated water 60 production. Therefore, the total energy content contained in the high pressure concentrated water 61 does not change, and the pressure and flow rate vary.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

이와 같이 본 발명에 따르면, 터빈부와 펌프부에 베인 임펠러를 설치함으로써 농축수에 포함된 수력학적 에너지를 기계적 에너지로 전환할 때, 에너지 손실을 최소화하여 에너지 회수 효율을 높이며, 터빈부에 설치된 유량 조절밸브를 통해 농축수의 유량이 변동하는 경우에도 에너지 회수 효율과 해수 2차 가압 효율을 높게 유지할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the vane impeller is installed in the turbine unit and the pump unit, when converting the hydraulic energy contained in the concentrated water into mechanical energy, the energy loss is minimized by minimizing energy loss and the flow rate installed in the turbine unit. Even if the flow rate of the concentrated water is changed through the control valve, it is possible to maintain high energy recovery efficiency and seawater secondary pressurization efficiency.

도 1은 본 발명에 의한 해수 2차 가압장치의 부분 절개 단면도이다.1 is a partial cutaway cross-sectional view of a seawater secondary pressurization apparatus according to the present invention.

도 2는 도 1의 A 화살표 방향에서 바라본 터빈부의 정면도이다.FIG. 2 is a front view of the turbine unit viewed from the direction of arrow A in FIG. 1.

도 3은 도 2에 도시한 터빈부의 부분 절개 단면도이다.3 is a partial cutaway cross-sectional view of the turbine unit shown in FIG. 2.

도 4는 터빈부의 작동 과정을 설명하기 위한 터빈부의 개략도이다.4 is a schematic diagram of a turbine unit for explaining an operation process of the turbine unit.

도 5는 펌프부의 작동 과정을 설명하기 위한 펌프부의 개략도이다.5 is a schematic diagram of a pump unit for explaining an operation process of the pump unit.

도 6은 해수 2차 가압장치를 구비한 해수 담수화 설비의 개략도이다.6 is a schematic view of a seawater desalination plant equipped with a seawater secondary pressurization device.

도 7에 종래 기술에 의한 터빈형 해수 2차 가압장치의 개략도이다.7 is a schematic diagram of a turbine type seawater secondary pressurizing device according to the prior art.

Claims (6)

고압 농축수가 순환하는 실린더형 내부 공간을 구비하는 제1 본체와, 회전축이 내부 공간의 중심으로부터 편심되어 위치하는 제1 로터와, 탄성 부재를 통해 제1 로터 단부에 결합되어 제1 본체 내벽에 밀착하는 제1 베인 임펠러를 구비하여 고압 농축수로부터 기계적 에너지를 회수하는 터빈부와;A first main body having a cylindrical inner space in which the high pressure concentrated water circulates, a first rotor in which the rotation shaft is eccentrically positioned from the center of the inner space, and a first rotor end coupled to the first main body inner wall through an elastic member to closely adhere to the inner wall of the first main body A turbine unit having a first vane impeller to recover mechanical energy from the high pressure concentrated water; 저압 해수가 순환하는 실린더형 내부 공간을 구비하는 제2 본체와, 회전축이 내부 공간의 중심으로부터 편심되어 위치하는 제2 로터와, 탄성 부재를 통해 제2 로터 단부에 결합되어 제2 본체 내벽에 밀착 회전하는 제2 베인 임펠러를 구비하여 제2 본체의 용적 변화에 따라 저압 해수를 2차 가압하는 펌프부; 및A second main body having a cylindrical inner space in which the low pressure seawater circulates, a second rotor in which the rotating shaft is eccentrically located from the center of the inner space, and a second rotor end coupled to the second main body inner wall through an elastic member to closely adhere to the inner wall of the second main body A pump unit having a second vane impeller rotating to pressurize the low pressure seawater according to the volume change of the second body; And 상기 터빈부의 제1 로터와 상기 펌프부의 제2 로터를 연결하는 동력 전달축을 포함하는 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치.Seawater secondary pressurization apparatus of the seawater desalination plant comprising a power transmission shaft connecting the first rotor of the turbine unit and the second rotor of the pump unit. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 제1 로터의 단부에 제1 로터의 회전축을 중심으로 한 쌍의 직선형 베인 삽입용 홈이 대칭으로 구비되고,A pair of straight vane insertion grooves are symmetrically provided at the end of the first rotor about the rotation axis of the first rotor, 상기 탄성부재는 상기 베인 삽입용 홈에 장착되고, 상기 제1 베인 임펠러는 상기 베인 삽입용 홈에 장착된 탄성부재에 연결되어 상기 제1 본체 내벽을 밀착하는 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치.The elastic member is mounted to the vane insertion groove, the first vane impeller is connected to the elastic member mounted to the vane insertion groove seawater secondary pressurization apparatus of the seawater desalination plant in close contact with the inner wall. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 제1 본체는 실린더형 내부 공간과 연결되는 고압 농축수 유입구와 저압 농축수 배출구를 구비하며, 고압 농축수 유입구의 직경이 저압 농축수 유입구의 직경보다 작게 이루어지는 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치.The first main body has a high pressure concentrated water inlet and a low pressure concentrated water outlet connected to the cylindrical inner space, and the second pressure device for seawater desalination equipment having a diameter of the high pressure concentrated water inlet smaller than a diameter of the low pressure concentrated water inlet. . 제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 저압 농축수 배출구에 유량 조절밸브가 설치되는 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치.Seawater secondary pressurization device of the seawater desalination plant is installed in the low pressure concentrated water outlet. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 제2 로터의 단부에 제2 로터의 회전축을 중심으로 한 쌍의 직선형 베인 삽입용 홈이 대칭으로 구비되며,A pair of straight vane insertion grooves are symmetrically provided at the end of the second rotor about the rotation axis of the second rotor, 상기 탄성부재는 상기 베인 삽입용 홈에 장착되고, 상기 제2 베인 임펠러는 상기 베인 삽입용 홈에 장착된 탄성부재에 연결되어 상기 제2 본체 내벽을 밀착하는 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치.And the elastic member is mounted to the vane insertion groove, and the second vane impeller is connected to the elastic member mounted to the vane insertion groove to closely contact the inner wall of the second body. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 제2 본체는 실린더형 내부 공간과 연결되는 저압 해수 유입구와 고압 해수 토출구를 구비하며, 고압 해수 토출구의 직경이 저압 해수 유입구의 직경보다 작게 이루어지는 해수 담수화 설비의 해수 2차 가압장치.The second main body includes a low pressure seawater inlet and a high pressure seawater discharge port connected to the cylindrical inner space, and the second pressure device of the seawater desalination plant having a diameter of the high pressure seawater discharge port smaller than a diameter of the low pressure seawater inlet port.
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