KR100904308B1 - Apparatus for taking fresh water from sea water using solar heat - Google Patents
Apparatus for taking fresh water from sea water using solar heat Download PDFInfo
- Publication number
- KR100904308B1 KR100904308B1 KR1020080124266A KR20080124266A KR100904308B1 KR 100904308 B1 KR100904308 B1 KR 100904308B1 KR 1020080124266 A KR1020080124266 A KR 1020080124266A KR 20080124266 A KR20080124266 A KR 20080124266A KR 100904308 B1 KR100904308 B1 KR 100904308B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- seawater
- heat
- water
- pipe
- evaporator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
- C02F1/14—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
-
- 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
- C02F1/26—Treatment of water, waste water, or sewage by extraction
- C02F1/265—Desalination
-
- 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
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
-
- 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
- C02F2209/02—Temperature
-
- 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
-
- 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
- Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
- Y02A20/142—Solar thermal; Photovoltaics
-
- 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
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
- Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
- Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
Abstract
Description
본 발명은 태양열을 이용한 저에너지 담수화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해수를 자연 증발시켜 담수를 얻는 자연증발법을 이용한 담수화 장치에 있어서 자연증발시키기 전에 태양열을 이용하여 해수를 미리 가열시킴으로써 에너지가 절감되고 담수 처리효율이 높은 담수화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a low-energy desalination apparatus using solar heat, and more particularly, in a desalination apparatus using a natural evaporation method of naturally evaporating seawater to obtain fresh water, energy is reduced by preheating seawater using solar heat before natural evaporation. The present invention relates to a desalination apparatus having high desalination efficiency.
일반적으로 강우량이 적은 지역이나 상수도에 의한 물의 공급이 어려운 지역 또는 하천에 의한 댐시설과 같은 수자원 시설이 부족한 지역에서는 최근에 들어 해수를 담수화시킴으로서 각종 생활용수나 공업용수를 공급토록 하는 담수화 장치가 도입되어 사용되고 있다.In general, in areas with low rainfall, areas where water supply is difficult to supply, or areas where water resources such as dam facilities are lacking by rivers, desalination systems have been introduced to supply various types of living or industrial water by desalination of seawater. It is used.
이와 같은 담수화 장치에는 반투막을 사이에 두고 삼투압보다 높은 역삼투압을 해수에 가함으로서 담수를 추출하도록 하는 역삼투막방식이나, 두 전극의 사이에 교대로 배치된 양이온 교환막과 음이온 교환막으로 해수를 흘려보냄으로서 해수중의 이온을 분리 제거하는 전기분해방식이 주로 사용되어져 왔다.In such desalination apparatus, the reverse osmosis membrane method extracts fresh water by applying a reverse osmosis pressure higher than the osmotic pressure with a semi-permeable membrane in between, or by flowing sea water through a cation exchange membrane and an anion exchange membrane disposed alternately between two electrodes. Electrolysis methods for separating and removing ions in water have been mainly used.
그러나, 상기 역침투막방식에 의한 담수화시스템은 그 설비가 대단히 복잡할 뿐만 아니라 해수의 처리에 고도의 기술을 필요로 하게 되어, 담수화시스템의 초기 설비비용을 포함하여 담수화시스템의 운전 및 유지관리에 따른 비용부담이 크게 되는 문제점이 있었으며, 이러한 고가의 설비에도 불구하고 담수화 효율이 매우 저조하기 때문에 담수의 대량생산에 적합하지 못한 문제점이 있다.However, the desalination system using the reverse osmosis membrane system is not only complicated in its facilities, but also requires a high level of skill in the treatment of seawater. There was a problem in that the cost burden is large, and despite such an expensive facility, the desalination efficiency is very low, so there is a problem that is not suitable for mass production of fresh water.
상기 전기분해방식을 이용한 담수화시스템의 경우에도 역삼투막방식과 마찬가지로 에너지의 사용 및 설비의 유지관리에 과도한 비용이 소요될 뿐만 아니라 담수화장치의 설비시 매우 넓은 부지를 필요로 하는 문제점이 있었다.In the case of the desalination system using the electrolysis method as well as the reverse osmosis membrane method, the use of energy and maintenance of the facility is not only excessive cost, but also had a problem that requires a very large site when installing the desalination apparatus.
또한, 상기와 같은 역침투막방식이나 전기분해방식과는 달리 해수를 증발시켜 담수를 얻기 위한 것으로서 다단플래쉬(MSF, Multistage Flush) 증발법을 이용한 담수화시스템이 알려져 있는 바, 이는 순차적으로 감압상태에 놓여져 있는 일련의 배관 내부로 과열해수(약 90 ~ 110℃)를 주입시킴으로서, 상기 과열해수가 일련의 배관을 따라 자체적으로 증발하여 수증기를 발생시키도록 하며, 이와 같이 발생한 수증기를 해수의 가열원으로 이용함과 동시에 해수의 가열에 사용된 수증기를 응축시켜 담수를 생성시킬 수 있도록 한 것이다.In addition, unlike the reverse osmosis membrane method or the electrolysis method as described above, desalination systems using a multistage flash (MSF) evaporation method are known to obtain fresh water by evaporating seawater. By injecting superheated seawater (approximately 90 to 110 ° C) into a series of pipes, the superheated seawater evaporates itself along a series of pipes to generate water vapor. At the same time, the condensed water vapor used to heat the seawater can produce fresh water.
그러나, 종래의 다단플래쉬 증발법을 이용한 담수화시스템 또한 관내로 유입되는 해수를 약 90 ~ 110℃ 정도로 과열시키기 위한 연료의 소모량이 크게 되어 담수화시스템의 운전에 많은 경비가 소요되고, 이로 인하여 담수의 생산단가가 높아지게 되므로 경제성이 저하되는 문제점이 있다. However, the desalination system using the conventional multi-stage flash evaporation method also consumes a large amount of fuel to overheat the seawater flowing into the pipe at about 90 to 110 ° C., which requires a lot of expenses for the operation of the desalination system, thereby producing fresh water. Since the unit price increases, there is a problem that the economic efficiency is lowered.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 설치비용과 유지비용이 저렴하도록 태양열을 가열원으로 이용하여 해수를 증발시켜 담수를 얻을 수 있는 에너지 절감형 담수화 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above problems, and an object thereof is to provide an energy-saving desalination apparatus that can obtain fresh water by evaporating seawater using solar heat as a heating source so that installation cost and maintenance cost are low. .
본 발명의 다른 목적은 자연증발법을 이용하되, 친환경 자연에너지를 이용하여 해수를 미리 가열시켜 증발기에 유입시킴으로써 담수화 처리 효율을 크게 향상시킬 수 있는 담수화 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a desalination apparatus using a natural evaporation method, by using sea-friendly natural energy to heat the seawater in advance to enter the evaporator to greatly improve the desalination treatment efficiency.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양열을 이용한 저에너지 담수화 장치는 태양열에 의해 해수를 자연증발시켜 염분을 제거하는 담수화 장치에 있어서, 해수유입관으로부터 유입된 해수가 흐르는 해수유로가 내부에 형성되며 상기 해수유로가 상방으로 노출되도록 상부가 개방된 본체와, 상기 본체의 상부에 경사지게 형성되어 상기 해수유로를 덮는 투광소재의 지붕과, 상기 해수유로를 흐르는 해수가 상기 태양열에 의해 증발되어 상기 지붕에서 응축된 담수가 흘러내려 수집되도록 상기 본체의 내부에 설치된 담수수집관을 가지는 적어도 하나의 증발기를 포함하는 증발유니트와;상기 해수유입관으로 유입되는 해수를 자연에너지를 이용하여 가열시키는 가열수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.Low energy desalination apparatus using solar heat of the present invention for achieving the above object in the desalination apparatus to remove salt by naturally evaporating sea water by solar heat, seawater flow path flowing through the seawater introduced from the seawater inlet pipe is formed therein A body having an upper portion open to expose the seawater flow passage upward, a roof of a translucent material formed to be inclined on the upper portion of the main body to cover the seawater flow passage, and seawater flowing through the seawater flow passage by the solar heat to be evaporated from the roof; An evaporation unit including at least one evaporator having a fresh water collection pipe installed inside the main body so that condensed fresh water flows down and is collected; heating means for heating sea water flowing into the sea water inlet pipe using natural energy; It is characterized by including.
상기 가열수단은 내부에 물이 저장되는 축열탱크와, 상기 축열탱크의 내측 하부에 설치되며 태양열 집열판에서 태양열을 흡수한 제 1열교환매체가 순환하면서 상기 물로 열을 방출하는 제 1열교환기와, 상기 축열탱크 내측 상부에 설치되며 일단은 해수저장탱크로부터 연장되는 해수취수관과 연결되고 타단은 상기 해수유입관과 연결되어 내부에 해수가 흐르면서 상기 물로부터 열을 흡수하는 제 2열교환기와, 상기 해수취수관에 설치되어 해수를 이송시키는 펌프를 구비하는 것을 특징으로 한다.The heating means includes a first heat exchanger for storing water therein, a first heat exchanger installed at an inner lower portion of the heat storage tank, and discharging heat to the water while circulating a first heat exchange medium absorbing solar heat from a solar heat collecting plate, and the heat storage A second heat exchanger installed at an inner upper portion of the tank and connected to a seawater intake pipe extending from a seawater storage tank, and the other end connected to the seawater inflow pipe, and absorbing heat from the water while seawater flows inside the seawater intake pipe; It is characterized in that it is provided with a pump for transferring sea water.
상기 가열수단은 보일러와, 상기 보일러에서 가열된 물이 순환하며 상기 제 1 및 제 2열교환기 사이에 설치되어 상기 물로 열을 방출하는 제 3열교환기와, 상기 축열탱크의 내부에 설치되는 온도센서와, 상기 온도센서로부터 감지된 온도가 설정온도 이하이면 상기 보일러를 가동시키는 컨트롤러를 더 구비하고, 상기 증발유니트는 상기 증발기가 프레임에 지지되어 다수개가 다단으로 배치되어 형성되며, 상기 프레임은 지면에 지지되는 사각의 베이스프레임과, 상기 베이스프레임과 상방으로 이격되어 나란하게 설치된 제 1수평프레임과, 상기 제 1수평프레임과 상방으로 이격되어 나란하게 설치된 제 2수평프레임과, 상기 베이스 프레임의 좌우 양 가장자리에서 수직으로 각각 형성되어 상기 제 1 및 제 2수평프레임을 고정시키는 수직프레임을 구비하고, 상기 증발유니트는 상기 베이스프레임과 상기 제 1 및 제 2수평프레임에 각각 설치된 증발기를 상호 연결하는 연결관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The heating means includes a boiler, a third heat exchanger circulating and the water heated in the boiler and installed between the first and second heat exchangers and dissipating heat into the water, and a temperature sensor installed inside the heat storage tank. And a controller for operating the boiler when the temperature sensed by the temperature sensor is lower than or equal to a predetermined temperature. The evaporation unit is formed by supporting the evaporator in a frame and arranged in multiple stages, and the frame is supported on the ground. A rectangular base frame, a first horizontal frame spaced apart from the base frame, and a second horizontal frame spaced apart from the first horizontal frame; Each of which is vertically formed at and having a vertical frame for fixing the first and second horizontal frames; The evaporation unit is characterized in that it further comprises a connector interconnecting the respective evaporator is installed on the base frame and the first and second horizontal frame.
상술한 바와 같이 본 발명의 담수화 장치에 의하면 태양열을 이용하여 해수를 증발기에서 자연증발시켜 담수를 제조하되 태양열의 의해 해수를 미리 가열하여 증발기에 유입시킴으로써 설치비용과 유지비용이 저렴하면서도 담수처리 효율이 높다는 장점을 제공한다.As described above, according to the desalination apparatus of the present invention, seawater is naturally evaporated in an evaporator to prepare fresh water, but by heating the seawater in advance by solar heat and introducing the evaporator into the evaporator, the installation cost and maintenance cost are low, and the desalination efficiency is high. High offers the advantage.
그리고 증발기에 유입되는 해수를 가열하기 위한 에너지원으로서 태양열 등의 자연에너지를 이용하여 친환경적이고 에너지 생성 비용이 별도로 들지 않는다.In addition, using natural energy such as solar heat as an energy source for heating seawater flowing into the evaporator, it is eco-friendly and does not cost energy generation separately.
또한, 태양열을 이용할 수 없거나 태양열이 부족한 경우 보일러를 보조열원을 이용하여 해수를 가열시키므로 안정적인 담수화 시스템을 구축할 수 있다.In addition, when solar heat is not available or solar heat is insufficient, a stable desalination system can be constructed because the boiler heats seawater using an auxiliary heat source.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양열을 이용한 저에너지 담수화 장치에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a low energy desalination apparatus using solar heat according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 담수화 장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1의 담수화 장치에 적용된 증발기가 다단으로 연결된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1의 담수화 장치에 적용된 증발기의 내부를 나타내는 일부 절개 사시도이다.1 is a schematic view showing a desalination apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a multi-stage connected evaporator applied to the desalination apparatus of Figure 1, Figure 3 is a desalination of Figure 1 Some cutaway perspective views showing the interior of the evaporator applied to the device.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 담수화 장치(10)는 크게 해수를 증발시켜 담수가 생성되는 다수의 증발기가 배치된 증발유니트와, 증발기로 유입되는 해수를 자연에너지를 이용하여 가열시키는 가열수단을 구비한다.1 to 3, the
도시된 예에서는 다수의 증발기가 연결관(56)에 의해 연결되어 다단으로 배치된 증발유니트(20)를 도시하고 있다. 이와 달리 증발기를 다단으로 배치하지 않고 하나의 증발기만을 이용한 소용량의 담수화 장치를 구현할 수 있음은 물론이다. In the illustrated example, the
증발유니트(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(50)(51)(53)(55)에 총 9 개의 증발기(30)(41~48)를 배치한 상태를 나타내고 있다. 프레임은 지면에 지지되는 베이스 프레임(50)과, 베이스 프레임(50)의 양 가장자리에서 수직으로 각각 형성된 수직프레임(51)과, 양 수직 프레임(51)의 사이에 수평으로 설치되며 베이스 프레임(50)의 상방으로 이격되어 나란하게 형성되는 제 1 및 제 2수평프레임(53)(55)으로 이루어진다. 프레임은 콘크리트 구조물이나 철 구조물로 이루어질 수 있다.The
베이스 프레임(50) 및 제 1, 제 2프레임(53)(55)에는 각각 3개의 증발기가 횡으로 배치됨으로써 총 9개의 증발기가 프레임에 설치된다. 그리고 베이스 프레임 및 제 1, 제 2프레임에 배치된 증발기들은 종방향으로 연결관(56)에 의해 연결되어 내부에 연속적인 통로를 형성한다. 즉, 해수유입관(15)에서 각각 분기되는 3개의 분기관(16)은 제 1 및 제 4, 제 7증발기(30)(43)(46)와 각각 연결된다. 그리고 제 2프레임(55)에 설치된 제 1증발기(30)는 제 1프레임(53)에 설치된 제 2증발기(41)와 후방측에서 연결되고, 제 2증발기(41)와 베이스 프레임(50)에 설치된 제 3증발기(42)는 전방측에서 연결된다. 또한, 제 4 및 제 5, 6증발기(43)(44)(45)도 상기와 같이 동일하게 연결되고, 제 7 및 제 8, 9증발기(46)(47)(48) 역시 동일하게 연결된다. 그리고 제 3 및 제 6, 9 증발기(42)(45)(48)는 도 2에 나타나지 않았지만 후방측에서 연결관에 의해 상호 합류하도록 연결되어 해수배출관(23)을 통해 농축된 해수가 최종적으로 배출되고, 담수배출관(25)을 통해 담수가 최종적으로 배출된다. In the
상기에서 설명한 것과 달리 제 2 및 제 1수평프레임, 베이스 프레임에 각각 설치된 3개의 증발기들이 연결관에 의해 상호 횡으로 연결되고, 제 7증발기(46)와 제 8증발기(47)가 후방에서 연결관으로 연결되고, 제 2증발기(41)와 제 3증발기(42)가 전방에서 연결관으로 연결되어 제 9증발기(48)의 후방으로 해수배출관(23) 및 담수배출관(25)이 연결되어 농축된 해수 및 담수가 배출되는 배치 구조를 가질 수 있다. 또한, 이와 달리 증발기의 수, 연결구조는 다양하게 변경시킬 수 있음은 물론이다.Unlike the above description, three evaporators respectively installed on the second and first horizontal frames and the base frame are laterally connected to each other by a connecting tube, and the
증발유니트(20)를 구성하는 각각의 증발기는 동일한 구성과 작용을 가지므로 제 1증발기만(30)을 예를 들어 설명한다.Since each evaporator constituting the
제 1증발기(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 본체(31)와, 지붕(35)과, 담수 수집관(37)으로 이루어진다. As shown in FIG. 3, the
본체(31)는 바닥(32) 및 바닥(32)의 사방 가장자리에서 수직으로 형성된 벽체(33)를 가진다. 따라서 본체(31)는 상부가 개방된 통형의 구조를 가지며, 본체(31)의 내부의 빈 공간이 해수유로(34)로 이용된다. 즉, 도시된 예에서는 해수유입관(15)을 통해 유입되는 해수는 본체(31)의 바닥을 따라 흐르게 된다. The main body 31 has a
그리고 본체(31)의 개방된 상부에는 지붕(35)이 설치된다. 지붕(35)은 본체(31)의 좌/우 양 벽체(33)의 상단에서 각각 상방으로 연장되되 상호 접할 수 있도록 경사지게 형성된다. 지붕(35)의 소재는 외부의 태양광이 본체(31)의 내부로 유입될 수 있도록 투광소재를 이용한다. 일 예로 투명한 유리나 아크릴 수지, 비닐 등을 이용할 수 있다. 비닐을 이용하는 경우 지붕의 형상을 유지하기 위해 파이프로 골격을 형성할 수 있다. And the
해수로부터 증발된 수분이 응축되어 수집되는 담수 수집관(37)은 본체의 내부에 설치된다. 담수수집관(37)은 본체의 좌/우 양 벽체(33)의 내측면에 각각 설치되어 본체(31)의 길이방향을 따라 연속적으로 형성된다. 이 경우 담수수집관(37)은 본체의 바닥(32)으로부터 상방으로 이격되도록 설치되어 해수의 흐름을 간섭하지 않도록 한다. 담수수집관(37)은 ㄴ형으로 절곡된 금속판을 본체의 벽체(33)에 용접이나 본딩에 의해 고정시킴으로써 담수가 유통되는 담수유로(38)를 형성한다. 물론 내부가 중공이고 상부가 개방된 사각형 또는 원형의 파이프를 벽체(33)에 고정시켜 이용할 수 있다. The fresh
담수수집관(37)이 형성하는 담수유로(38)의 횡단면적이 크면 해수의 증발면적이 줄어드므로 담수화 용량 한도 내에서 최소의 횡단면적을 갖도록 담수수집관(37)을 형성하는 것이 바람직하다.Since the evaporation area of the seawater is reduced when the
그리고 본체(31)의 외측에는 통상적인 단열부재(39)를 둘러싸 본체(31) 내부의 냉각을 방지할 수 있도록 한다. 단열부재(39)로는 우렌탄 발포수지, 부직포, 스치로폼을 이용할 수 있으며, 이외에도 통상적인 단열부재를 이용할 수 있다.And the outer side of the main body 31 to surround the conventional
상기와 같이 구성된 제 1증발기(30)에는 해수 유입관(15)을 통하여 해수가 유입이 되면 본체(31)의 바닥을 따라 해수가 흐르게 된다. 그리고 본체(31)의 내부는 태양열에 의해 온도가 상승되어 해수 중의 수분이 증발하게 된다. 증발된 수분은 지붕(35)의 내측면에 접촉하여 응측되고, 물방물 형태로 응축된 담수는 지붕(35)의 경사면을 따라 흘러 내려 담수수집관(37)으로 수집된다. 이렇게 생성된 담수는 담수유로(38)를 따라 흐르게 되고, 최종적으로 담수배출관(25)을 통해 배출 된다.When the seawater is introduced into the
도시되지 않았지만 지붕(35)의 상부에는 스프링쿨러가 설치되어 찬 해수를 지붕(35)의 상부에 분사시켜 지붕(35)의 온도를 낮춤으로써 증발된 수분이 용이하게 응축되게 할 수 있다. 또한, 지붕(35)의 내부에 온도가 낮은 해수가 흐를 수 있도록 얇은 판형 형상의 유로를 형성할 수 있다. 이 경우 지붕(35)으로 유입된 해수는 지붕(35)과 열교환되면서 지붕으로부터 열을 빼앗아 온도는 상승된다. 이렇게 온도가 상승된 해수는 해수유입관(15)을 통해 본체(31)의 내부로 유입시켜 담수처리함으로써 담수처리효율을 향상시킬 수 있다. Although not shown, a sprinkler is installed on the upper part of the
또한, 본체(31)의 외주면과 단열부재(39) 사이에 히터(미도시)가 일정간격으로 설치되어 본체(31)를 흐르는 해수가 일정 온도를 유지하면서 흐르게 할 수 있다. 또한, 본체(31)의 해수유로(34)를 따라 파이프(미도시)를 설치하고, 파이프에는 미세한 구멍을 형성한다. 그리고 파이프에는 외부 보일러에 의해 가열된 증기를 유입시킴으로써 파이프의 구멍을 통해 해수 중으로 배출되는 증기에 의해 해수가 진동 및 가열되면서 증발을 용이하도록 할 수 있다. In addition, a heater (not shown) is installed between the outer circumferential surface of the main body 31 and the
한편, 다수의 증발기가 다단으로 연결된 경우 연결관은 도 2에 도시된 바와 같이 각 증발기의 해수유로를 상호연결하는 해수연결관(57)과, 해수연결관의 양측에 각각 위치되어 담수유로를 상호 연결하는 담수연결관(59)으로 이루어진다.On the other hand, when multiple evaporators are connected in multiple stages, the connection pipe is a
상기와 같이 해수유입관을 통해 증발기로 해수가 유입되는 데, 본 발명은 해수유입관을 통해 유입되는 해수를 일정 온도로 가열시켜 증발기에 유입시킴으로써 증발량을 늘려 담수처리효율을 상승시키고자 해수의 가열수단을 가진다.As described above, the seawater is introduced into the evaporator through the seawater inlet pipe, and the present invention heats the seawater introduced through the seawater inlet pipe to a predetermined temperature to increase the amount of evaporation by introducing the evaporator into the evaporator to increase the freshwater treatment efficiency. Have the means.
바람직하게 가열수단으로 친환경적이면서도 에너지 비용이 들지 않는 자연에너지를 이용한다. 도시된 예에서는 해수를 가열하기 위한 에너지로 태양열을 이용한다. 이외에도 조력이나 풍력을 이용하여 생성된 전기에너지로 해수를 가열시킬 수 있다. Preferably, the heating means uses natural energy that is eco-friendly and does not cost energy. In the illustrated example, solar energy is used as energy for heating seawater. In addition, the seawater can be heated by the generated electric energy using tidal or wind power.
본 발명의 일 실시 예에 적용되는 태양열을 이용한 가열수단은 축열탱크(70)와, 제 1열교환기(67)와, 제 2열교환기(87)와, 집열판(60)과, 펌프(85)를 구비한다. Solar heating means applied to an embodiment of the present invention is the
축열탱크(80)는 원통형으로 형성되어 내부에 물이 채워진다. 물 이외에 다른 열교환매체가 채워질 수 있음은 물론이다. 도시되지 않았지만 축열탱크(70)의 외측면에는 보온을 위한 단열재가 둘러싸고, 단열재를 커버가 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. The
축열탱크(70)에 저장된 물은 제 1교환기(67)로부터 열을 전달받아 가열된다. 제 1열교환기(67)는 축열탱크(70)의 하부에 설치되어 축열탱크(70)의 내부에 저장된 물과 열교환이 이루어지게 된다. 제 1열교환기(67)는 열교환효율을 상승시키기 위해 외주면에 다수의 핀이 부착될 수 있다.The water stored in the
제 1열교환기(67)는 집열판(60)과 연결된 순환파이프(61)(63)와 연결되어, 집열판(60)을 통해 태양열을 흡수 또는 방출하는 제 1열 전달매체가 순환파이프(61)(63)를 통해 제 1열교환기(67)로 순환하게 된다. 이 경우 태양열을 흡수한 고온의 제 1열전달매체는 제 1열교환기(67)를 통과하면서 축열탱크(70)의 내부에 채워진 물과 열교환된다. 그리고 저온의 제 1열전달매체는 순환파이프(61)(63)를 통해 집열판(60)으로 순환하게 된다. 제 1열교환기(67)로부터 열을 전달받은 물은 가열되어 축열탱크(70)의 상부측으로 대류하게 된다. 가열된 물은 축열탱크(70)의 상부에 설치된 제 2열교환기(87)를 통해 제 2열교환기(87)의 내부에 흐르는 해수와 열교환하게 된다.The
집열판(60)과 제 1열교환기(67)를 연결하는 순환파이프(61)(63)에는 유로를 개폐하기 위한 밸브(62)(64)가 제 1열교환기(50)의 입구 측 및 출구측에 각각 설치될 수 있다. 그리고 도시되지 않았지만 제 1열전달매체의 팽창에 대비하기 위해 순환파이프(61)(63)와 연결되는 열매체 팽창탱크가 설치될 수 있다.In the
제 2열교환기(87)의 입구측은 해수탱크(80)로부터 연장되는 해수채취관(81)과 연결된다. 그리고 출구측은 해수유입관(15)과 연결된다. 그리고 해수 취수관(81)에는 해수를 이송시키기 위한 펌프(85)와, 유로를 개폐하는 밸브(83)가 설치된다. The inlet side of the
상기와 같이 집열판(60)에서 제 1열전달매체로 전달된 태양열은 측열탱크(70)내부에 채워진 물로 전달되고, 물에 전달된 열은 제 2열교환기(87)를 통해 해수로 전달되는 것이다.As described above, the solar heat transmitted from the
본 발명에서 축열탱크(70)의 내부에 채워진 물이 가열에 의해 팽창되는 것에 대응하기 위해 팽창탱크(73)가 구비되는 것이 바람직하다. 축열탱크(70)의 상부에 설치되는 팽창탱크(73)는 외부로부터 연장되어 물이 유입되는 보충급수관(75)이 상부로 연결되고, 팽창탱크(73)의 내부의 수위에 따라 보충급수관(75)의 단부에 설치된 밸브(미도시)를 작동시키는 부구(미도시)와, 축열탱크(70)의 내부와 팽창탱 크(73)의 내부를 상호 연결하여 축열탱크(70)의 내부에 저장된 물의 팽창 및 수축에 따라 물이 이동되는 연결파이프(미도시)를 구비할 수 있다.In the present invention, it is preferable that the
따라서 축열탱크(70)의 내부에 채워진 물이 가열되거나 끓게 되면 체적이 늘어나면서 팽창되게 된다. 이 경우 축열탱크(70)의 채워진 일부의 물이 연결파이프를 통해 팽창탱크(73)의 내부로 유입된다. 팽창탱크(73)는 평상시 일정 높이까지만 수위가 유지되도록 하여 팽창시 팽창된 물을 수용할 수 있는 공간을 가진다. 그리고 물이 냉각되어 수축되거나 물이 부족한 경우 연결파이프를 통해 팽창탱크(73)에서 축열탱크(70)의 내부로 물이 보충된다. 이 경우 팽창탱크(73)의 수위가 내려가면 부구가 내려가 보충급수관(75)의 단부에 설치된 밸브가 보충급수관(75)의 유로를 개방하게 되어 물이 보충된다. 그리고 물이 일정 수위로 차오르면 부구가 떠올라 밸브가 보충급수관(75)을 폐쇄하게 되어 물의 공급이 중단된다. Therefore, when the water filled in the
그리고 상술한 가열수단과 달리 본 발명의 다른 예로 가열수단으로서 해수탱크(80)와 연결된 해수채취관(81) 및 해수유입관(15)이 집열판(60)에 각각 연결되어 연결되어 해수탱크(80)로부터 공급되는 해수가 집열판(60)에서 태양열을 흡수하여 가열된 후 바로 해수유입관(15)을 통하여 증발기로 유입되는 구성을 가질 수 있다. And unlike the above-described heating means as another example of the present invention as a heating means
한편, 본 발명에서 날씨가 흐리거나 야간의 경우 등 태양 열원이 부족할 경우를 대비해 해수에 열을 전달하기 위한 보조 가열수단으로서 보일러(90)와, 제 3열교환기(97)와, 온도센서(미도시)와, 컨트롤러(미도시)를 구비할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, the
보일러(90)는 가스나 기름, 연탄, 장작불 등을 열원으로 하여 작동되는 보일러이다. 제 3열교환기(97)는 제 1 및 제 2열교환기(67)(87) 사이의 축열탱크(70) 내부에 설치된다. 제 3열교환기(97)는 보일러(90)와 파이프(95)로 연결되어 보일러(90)에서 가열된 물이 순환하면서 축열탱크(70)에 저장된 물과 열교환하게 된다.
그리고 축열탱크(70)의 내부 상부측에는 축열탱크(70)에 저장된 물의 온도를 감지하는 통상적인 수온센서가 설치되어 감지된 온도를 컨트롤러로 출력하게 된다. 컨트롤러는 온도센서로부터 감지된 온도가 설정된 온도 이하일 경우 보일러(90)를 가동시킨다. 보일러(90)가 가열되면 제 3열교환기(97)를 통해 열이 방출되어 축열탱크(70)에 저장된 물의 온도를 설정된 온도까지 가열시키게 된다. 본 발명에서 해수유입관을 통해 증발기로 유입되는 해수는 50 내지 60℃인 것이 바람직하다.And the inner upper side of the
따라서 본 발명은 증발기로 유입되는 해수를 약 90 ~ 110℃ 정도로 과열시키는 종래의 다단플래쉬 증발법과 달리 해수의 가열온도가 낮기 때문에 해수가 흐르는 본체의 내부에 해수스케일이 점착되어 배관의 폐쇄현상이 거의 발생하지 않는다. 다만, 가열온도를 더 높게 설정하는 경우 폐쇄현상 방지를 위해 통상적인 약품을 투입시키거나 전처리공정을 추가적으로 수행될 수 있다. Therefore, in the present invention, unlike the conventional multi-stage flash evaporation method of superheating the seawater flowing into the evaporator at about 90 to 110 ° C, since the heating temperature of the seawater is low, the seawater scale adheres to the inside of the body where the seawater flows, so that the closing phenomenon of the pipe is almost eliminated. Does not occur. However, when the heating temperature is set higher, a conventional medicine may be added or a pretreatment process may be additionally performed to prevent the closing phenomenon.
상기와 같이 태양열을 이용할 수 없거나 태양열이 부족한 경우 보일러(90)를 보조열원을 이용하여 해수를 가열시키므로 본 발명은 안정적인 담수화 시스템을 구축하는 데 있어서 유용하다.When solar heat is not available as described above or solar heat is insufficient, the present invention is useful in constructing a stable desalination system because the
이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, which is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. .
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양열을 이용한 저에너지 담수화 장치를 개략적으로 도시한 구성도이고,1 is a schematic view showing a low energy desalination apparatus using solar heat according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 담수화 장치에 적용된 증발기가 다단으로 연결된 상태를 나타낸 사시도이고,Figure 2 is a perspective view showing a state in which the evaporator applied to the desalination apparatus of Figure 1 connected in multiple stages,
도 3은 도 1의 담수화 장치에 적용된 증발기의 내부를 나타내는 일부 절개 사시도이다.3 is a partially cutaway perspective view showing the inside of an evaporator applied to the desalination apparatus of FIG. 1.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
20: 증발유니트 30: 제 1증발기 20: evaporation unit 30: first evaporator
31: 본체 35: 지붕 31: main body 35: roof
37: 담수수집관 60: 집열판37: freshwater collection pipe 60: heat collecting plate
70: 축열탱크 80:해수탱크 70: heat storage tank 80: seawater tank
90: 보일러90: boiler
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080124266A KR100904308B1 (en) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Apparatus for taking fresh water from sea water using solar heat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080124266A KR100904308B1 (en) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Apparatus for taking fresh water from sea water using solar heat |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100904308B1 true KR100904308B1 (en) | 2009-06-25 |
Family
ID=40983099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080124266A KR100904308B1 (en) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Apparatus for taking fresh water from sea water using solar heat |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100904308B1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102225787A (en) * | 2011-05-17 | 2011-10-26 | 浙江大学 | Composite solar seawater desalination device and method |
CN103332758A (en) * | 2013-06-13 | 2013-10-02 | 山东开元电子有限公司 | Solar seawater desalination heating device |
WO2016080707A1 (en) * | 2014-11-19 | 2016-05-26 | 한국에너지기술연구원 | Distributed seawater desalination system mixing solar heat and waste energy |
WO2016080702A1 (en) * | 2014-11-19 | 2016-05-26 | 한국에너지기술연구원 | Seawater desalination system using dual heat sources |
CN106745426A (en) * | 2017-01-25 | 2017-05-31 | 广州中国科学院先进技术研究所 | Based on nano-fluid phase change cold-storage and Driven by Solar Energy seawater desalination system and technique |
CN110550679A (en) * | 2019-09-02 | 2019-12-10 | 孙保兴 | Sea water desalting device |
CN111115932A (en) * | 2019-11-27 | 2020-05-08 | 昆明理工大学 | Non-focusing solar seawater or saline-alkali water desalting device |
CN116669402A (en) * | 2023-07-26 | 2023-08-29 | 中国海洋大学 | Ocean current environment observation platform |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4135985A (en) | 1976-05-31 | 1979-01-23 | Fiat Societa Per Azioni | Desalination of salt water by solar energy means |
WO1980000833A1 (en) * | 1978-10-18 | 1980-05-01 | Projectus Ind Produkter Ab | Desalination plant |
US6274004B1 (en) * | 1997-02-04 | 2001-08-14 | Pure Water Tech Ltd. As | Water purification device |
US20020112949A1 (en) | 2001-02-20 | 2002-08-22 | Cho Yong Min | Modular clear roof and dark basin solar still |
-
2008
- 2008-12-08 KR KR1020080124266A patent/KR100904308B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4135985A (en) | 1976-05-31 | 1979-01-23 | Fiat Societa Per Azioni | Desalination of salt water by solar energy means |
WO1980000833A1 (en) * | 1978-10-18 | 1980-05-01 | Projectus Ind Produkter Ab | Desalination plant |
US6274004B1 (en) * | 1997-02-04 | 2001-08-14 | Pure Water Tech Ltd. As | Water purification device |
US20020112949A1 (en) | 2001-02-20 | 2002-08-22 | Cho Yong Min | Modular clear roof and dark basin solar still |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102225787A (en) * | 2011-05-17 | 2011-10-26 | 浙江大学 | Composite solar seawater desalination device and method |
CN102225787B (en) * | 2011-05-17 | 2012-10-17 | 浙江大学 | Composite solar seawater desalination device and method |
CN103332758A (en) * | 2013-06-13 | 2013-10-02 | 山东开元电子有限公司 | Solar seawater desalination heating device |
CN103332758B (en) * | 2013-06-13 | 2014-06-11 | 山东开元电子有限公司 | Solar seawater desalination heating device |
WO2016080707A1 (en) * | 2014-11-19 | 2016-05-26 | 한국에너지기술연구원 | Distributed seawater desalination system mixing solar heat and waste energy |
WO2016080702A1 (en) * | 2014-11-19 | 2016-05-26 | 한국에너지기술연구원 | Seawater desalination system using dual heat sources |
CN106745426A (en) * | 2017-01-25 | 2017-05-31 | 广州中国科学院先进技术研究所 | Based on nano-fluid phase change cold-storage and Driven by Solar Energy seawater desalination system and technique |
CN110550679A (en) * | 2019-09-02 | 2019-12-10 | 孙保兴 | Sea water desalting device |
CN111115932A (en) * | 2019-11-27 | 2020-05-08 | 昆明理工大学 | Non-focusing solar seawater or saline-alkali water desalting device |
CN116669402A (en) * | 2023-07-26 | 2023-08-29 | 中国海洋大学 | Ocean current environment observation platform |
CN116669402B (en) * | 2023-07-26 | 2023-10-03 | 中国海洋大学 | Ocean current environment observation platform |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100904308B1 (en) | Apparatus for taking fresh water from sea water using solar heat | |
US9623344B2 (en) | Seawater, brine or sewage solar desalination plant, and desalination method | |
KR101092140B1 (en) | Desalination apparatus using solar heat and fan | |
US5160214A (en) | Irrigation system and irrigation method | |
KR101647994B1 (en) | Photovoltaics system to able seawater desalination | |
KR101811394B1 (en) | Seawater desalination equipment | |
KR20110099841A (en) | Ways and a manufacturing device manufacturing a clean the ocean for eating and drinking as use seawater and heat pump system | |
CN105600855B (en) | A kind of seawater desalination system that vacuum chamber is formed using chemical reaction | |
WO2011004416A1 (en) | Thermal desalination plant | |
CN202080914U (en) | Composite solar seawater desalting device | |
US20120125000A1 (en) | Solar concentrator plant using natural-draught tower technology and operating method | |
CN105600854B (en) | A kind of seawater desalination system that loop circuit heat pipe is set | |
Alarcón et al. | Design and setup of a hybrid solar seawater desalination system: the AQUASOL project | |
CN105253938A (en) | Solar seawater desalination device | |
KR101222451B1 (en) | Solar water heating device for simultaneously collecting drinking water/hot water | |
CN100488884C (en) | Hot vapour heating, heat siphon circulation submerged pipe type multi-effect evaporation desalting apparatus | |
CN103449547B (en) | Serial multi-stage isothermal heating multiple-effect heat return humidifying and dehumidifying solar-powered seawater desalination machine | |
CN100411999C (en) | Solar thermosiphon circulating immersion pipe type multieffective evaporation desalination equipment | |
Lindblom | Solar thermal technologies for seawater desalination: state of the art | |
CN1733614A (en) | Energy-saving solar energy sea-water distillator | |
Chaibi et al. | Solar thermal processes: A review of solar thermal energy technologies for water desalination | |
CN108083367A (en) | A kind of small-sized solar desalination plant | |
Stefano et al. | Setting up of a cost-effective continuous desalination plant based on coupling solar and geothermal energy | |
CN105439227A (en) | Low-temperature, single-stage and multi-effect recyclable seawater desalting device | |
KR101772326B1 (en) | Desalination system of sea water based on circulation structure of single-medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
A302 | Request for accelerated examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120614 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130916 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |