KR101297983B1

KR101297983B1 - 외부 스팀을 이용한 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법

Info

Publication number: KR101297983B1
Application number: KR1020110048300A
Authority: KR
Inventors: 최두열
Original assignee: (주)에프티이
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2013-08-23
Also published as: KR20120130403A

Abstract

본 발명은, 주변에 발전소와 같이 스팀을 공급할 수 있는 스팀 공급원이 제공되는 경우 그 외부 스팀을 이용하여 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템의 압축기를 구동하며, 아울러 그 외부 스팀을 증발관의 열원으로 이용함으로써 보다 에너지 효율적인 해수 담수화 시스템 내지 해수 담수화 방법을 제공하게 된다.

Description

외부 스팀을 이용한 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법{Desalination System Based on Mechanical Vapor Recompression and Desalination Method}

본 발명은 해수에서 담수를 제조하기 위한 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법에 관한 것이다.

물 부족이 심한 중동지역 등에서는 해수를 담수화하는 시설이 많이 활용되고 있고, 기후 변화 등으로 인해 점차 담수화기술은 많은 수요가 예상된다.

해수 담수화 방법은 크게 증발법과 막분리법으로 나누고, 증발법은 원리 및 장치가 단순하고 고순도의 담수를 얻을 수 있는 장점은 있으나 에너지비용이 너무 높고, 막분리법은 에너지 소비량은 적지만 전처리 시설등 장치가 복잡하고 주기적인 약품처리 및 세척, 필터 및 막의 교환 등으로 유지보수 비용이 높은 단점이 있다.

우리나라의 경우 막분리법의 일종인 역삼투압(Reverse osmosis, RO)법이 많이 사용되고 있으나 유지비용이 많이 소요될 뿐 아니라 담수 회수율이 낮고 약품처리에 따른 2차 오염원의 발생에 따라 유발되는 문제점이 있다.

이에 따라 고에너지효율의 증발법이 개발되고 있으며, 대표적으로 다단플래쉬 방식(Multi-Stage Flash, MSF), 다중효용증발(Multi-Effect Evaporation, MEE)법, 열압축증발(Thermal Vapor Recompression, TVR)법이 알려져 있다.

또한, 기계적 증기 재압축식(Mechanical Vapor Recompression, MVR) 기술도 있다. MVR은 바닷물을 증발시켜 담수화할 때 필요한 에너지 소비를 최소화하기 위하여 가열과 냉각을 따로 반복하는 기존의 증발법과는 달리 증발관에서 발생되는 저온의 증기 잠열을 응축시키지 않고 기계적 에너지로 압축, 승온하여 자체의 가열열원으로 재이용하도록 하는 기술이다.

MVR은 MSF, MEE, TVR 등의 기술보다 뛰어난 에너지 절약 특성이 있는 것으로 알려져 있다.

첨부되는 도 1은 종래 기술인 대한민국 공개특허 제2001-0106805호에 나타난 기계적 증기재압축식(MVR) 시스템의 개략적인 구성도를 보여준다.

MVR 시스템은 증발관(6,7)과 원심식 증기압축기(5), 예열기(16) 그리고 다수의 펌프로 구성된다. 바다에서 취수된 해수는 예열기(16)에서 각 증발관의 응축수(담수) 및 농축염수에 의해 적정온도로 예열된 후, 제1증발관(7)으로 공급되고, 제1증발관(7)에서 초기 시동용 증기에 의해 증발된다.

이때 증발된 증기는 제1증발관(7)보다 낮은 압력의 제2증발관(6)의 가열원으로 사용된 후 응축되며, 제2증발관(6)에서 증발된 저온증기는 원심식 증기압축기에 의해 압축 및 승온된다.

이렇게 원심식 증기압축기(5)에 의해 승온된 과열증기는 감온기(17)에서 소정의 온도로 낮추어진 후 제1증발관(7)의 가열원으로 다시 사용하게 된다.

즉, 감온기에 의해 온도가 낮추어져 제1증발관(7)으로 공급된 증기는 담수로 응축되며, 응축된 담수는 예열기(16)로 공급되어 해수를 가열한 후 배출 수집되고, 제2증발관에서 응축된 담수는 예열기에 공급되어 열교환 후 배출 수집된다.

이와 같은 종래의 기술은 원심식 증기압축기(5)의 에너지원으로서 전기를 사용하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템에서 보다 에너지 효율적인 시스템을 제공하기 위하여 제안되는 것이다. 특히 주변에 발전소와 같이 스팀을 공급할 수 있는 스팀 공급원이 제공되는 경우 그 외부 스팀을 이용하여 압축기를 구동하며, 아울러 그 외부 스팀을 증발관의 열원으로 이용함으로써 보다 에너지 효율적인 해수 담수화 시스템 내지 해수 담수화 방법을 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 내부에 증발관이 마련되며, 유입된 해수를 열원이 지나는 증발관의 표면에 분사하여 증발 스팀을 생성하기 위한 분사용 순환 배관이 마련되며, 열원으로서 상기 증발관을 지난 스팀은 응축되어 담수로 변화되며, 유입된 해수는 증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 염수로 변화되는 증발기 ; 상기 증발기에서 발생한 증발 스팀을 압축하여 열원으로 상기 증발기에 공급하는 압축기 ; 상기 증발기에 해수를 공급하는 해수 공급 배관 ; 상기 증발기에서 발생한 담수를 배출하는 담수 배출 배관 ; 상기 증발기에서 발생한 염수를 배출하는 염수 배출 배관 ; 상기 담수 배출 배관을 지나는 담수와 상기 해수 공급 배관을 지나는 해수를 서로 열교환시키는 제1열교환기 ; 상기 염수 배출 배관을 지나는 염수와 상기 해수 공급 배관을 지나는 해수를 서로 열교환시키는 제2열교환기 ; 를 포함하여 이루어지는 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템에 있어서, 상기 압축기는 터빈과 동축으로 연결되어 상기 터빈과 함께 회전되도록 이루어지며, 상기 터빈에 외부에서 유입되는 외부 스팀이 공급되어 상기 외부 스팀이 팽창하면서 상기 터빈이 회전되며, 상기 터빈을 지나면서 팽창한 외부 스팀은 상기 증발기에 열원으로 공급되는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 해수 공급 배관에 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기를 거치지 않고 해수가 공급될 수 있는 바이 패스 배관이 부가되며, 상기 바이 패스 배관을 지나는 해수의 유량을 조절하기 위하여 상기 바이 패스 배관에 유량 조절 밸브가 마련되는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 유량 조절 밸브는 상기 증발기에서 발생하는 증발 스팀의 온도에 따라 개폐량이 자동으로 조절되는 것이 더욱 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 증발기는, 제1열원이 지나는 제1증발관과 유입된 해수를 상기 제1증발관의 표면에 분사하여 제1증발 스팀을 생성하기 위한 제1분사용 순환 배관이 마련되는 제1증발기와, 제2열원이 지나는 제2증발관과 유입된 해수를 상기 제2증발관의 표면에 분사하여 제2증발 스팀을 생성하기 위한 제2분사용 순환 배관이 마련되는 제2증발기로 구분 형성되며, 상기 해수 공급 배관을 통하여 공급된 해수는 상기 제1증발기로 유입되며, 상기 제1증발 스팀은 상기 제2증발관의 제2열원으로 이용된 후 담수로 응축되며, 상기 제1증발기로 유입된 해수는 제1증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 제1염수로 변화되며, 상기 제1증발기에서 생성된 제1염수는 상기 제2증발기로 공급되며, 상기 제2증발기로 유입된 제1염수는 제2증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 제2염수로 변화되며, 상기 염수 배출 배관은 상기 제2증발기의 제2염수를 배출하며, 상기 제2증발 스팀은 상기 압축기에서 압축된 후 상기 제1증발관의 열원으로 이용된 후 담수로 응축되며, 상기 터빈을 지나면서 팽창한 외부 스팀은 상기 제1증발관의 열원으로 이용된 후 담수로 응축되는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 사상으로, 증발기에 해수를 공급하며, 상기 증발기에 유입된 해수가 열원이 지나는 증발관의 표면에 분사되어 증발 스팀을 생성하며, 열원으로서 상기 증발관을 지난 스팀이 응축되어 담수로 변화되며, 상기 증발기에 유입된 해수는 증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 염수로 변화하며, 외부에서 유입되는 외부 스팀이 터빈으로 공급되어 상기 외부 스팀이 팽창하면서 상기 터빈이 회전하며, 상기 터빈과 동축으로 연결된 압축기가 상기 터빈의 회전과 연동하여 회전되어 상기 증발기에서 발생한 증발 스팀을 압축시키며, 상기 압축기가 압축한 증발 스팀과 상기 터빈을 지나면서 팽창된 외부 스팀이 상기 증발기에 열원으로 공급되며, 상기 증발기에서 발생한 담수를 상기 증발기로 유입되는 해수와 열교환한 후 배출하며, 상기 증발기에서 발생한 염수를 상기 증발기로 유입되는 해수와 열교환한 후 배출하는 것을 특징으로 하는 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 방법이 제공된다.

상기에 있어서, 상기 증발기에 해수를 유입함에 있어서, 상기 증발기의 온도 조절을 위하여 상기 해수의 일부를 상기 배출되는 담수 및 염수와 열교환하지 않고 유입하는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 증발기는, 제1열원이 지나는 제1증발관과 유입된 해수를 상기 제1증발관의 표면에 분사하여 제1증발 스팀을 생성하기 위한 제1분사용 순환 배관이 마련되는 제1증발기와, 제2열원이 지나는 제2증발관과 유입된 해수를 상기 제2증발관의 표면에 분사하여 제2증발 스팀을 생성하기 위한 제2분사용 순환 배관이 마련되는 제2증발기로 구분 형성되며, 상기 제1증발기로 해수가 유입되며, 상기 제1증발 스팀은 상기 제2증발관의 제2열원으로 이용된 후 담수로 응축되며, 상기 제1증발기로 유입된 해수는 제1증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 제1염수로 변화되며, 상기 제1증발기에서 생성된 제1염수는 상기 제2증발기로 공급되며, 상기 제2증발기로 유입된 제1염수는 제2증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 제2염수로 변화된 후 배출되며, 상기 제2증발 스팀은 상기 압축기에서 압축된 후 상기 제1증발관의 열원으로 이용된 후 담수로 응축되며, 상기 터빈을 지나면서 팽창한 외부 스팀은 상기 제1증발관의 열원으로 이용된 후 담수로 응축되는 것일 수 있다.

상기와 같이 본 발명은, 주변에 발전소와 같이 스팀을 공급할 수 있는 스팀 공급원이 제공되는 경우 그 외부 스팀을 이용하여 압축기를 구동하며, 아울러 그 외부 스팀을 증발관의 열원으로 이용함으로써 보다 에너지 효율적인 해수 담수화 시스템 내지 해수 담수화 방법을 제공하게 된다.

도 1은 종래의 기술에 의한 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템의 개념도,
도 2는 본 발명에 의한 제1실시예인 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 제2실시예인 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템의 구성도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

상기 및 이하에서 배관이란 단순한 파이프를 의미하는 것이 아니라 유체가 이동하기 위하여 필요한 관로와 그 관로에 설치되는 밸브 내지 펌프 등을 포함하는 개념이다.

또한 본 실시예들은 본 발명의 기술적 이해를 돕기 위하여 제공되는 것으로서, 밸브, 엘보우 등의 구성 등은 일부 생략하여 도시되었지만, 이러한 구성은 당업자에 의하여 적절히 배치될 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 제1실시예인 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템의 구성도이다.

본 실시예는 크게 증발기(100), 압축기(210), 터빈(220), 해수 공급 배관(300), 담수 배출 배관(400), 염수 배출 배관(500), 제1열교환기(610), 제2열교환기(620)으로 구성된다.

증발기(100)는 내부에 증발관(110)이 마련된다.

증발관(110)의 내부에는 열원으로서의 스팀이 지나간다.

아울러 증발기(100)에는 유입된 해수를 열원이 지나는 증발관(110)의 표면에 분사하여 증발 스팀을 생성하기 위한 분사용 순환 배관(120)이 마련된다.

분사용 순환 배관(120)에는 유입된 해수를 순환시키기 위한 분사용 순환 펌프(121)이 마련되어 있다.

아울러 증발기(100)에 해수를 공급하기 위한 해수 공급 배관(300)이 마련된다.

해수 공급 배관(300)에는 해수를 이송하기 위한 해수 공급 펌프(301)가 마련되어 있다.

이와 같이 해수 공급 배관(300)에 의하여 증발기(100)로 유입된 해수는 분사용 순환 배관(120)에 의하여 증발관(110)의 표면에 분사된다.

이렇게 증발관(110)의 표면에 분사된 해수는 증발하여 증발 스팀이 생성되며, 아울러 해수는 증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 염수로 변화된다.

증발기(100)에서 발생한 증발 스팀은 압축기(210)에서 기계적으로 압축된다.

압축기(210)는 터빈(220)과 동축으로 연결되어 있으므로 압축기(210)와 터빈(220)은 함께 회전된다.

아울러 터빈(220)에는 외부에서 외부 스팀이 유입되어 외부 스팀이 터빈(220)에서 팽창하면서 터빈(220)이 회전된다.

이와 같이 터빈(220)을 지나면서 팽창한 외부 스팀과 압축기(210)에서 압축된 증발 스팀은 증발기(100)의 증발관(110)의 열원으로 공급된다.

열원으로서 증발관(110)을 지나는 스팀은 응축되어 담수로 변화된다.

증발기(100)에서 발생한 담수를 배출하기 위하여 담수 배출 배관(400)이 마련되며, 아울러 증발기(100)에서 발생한 염수를 배출하기 위하여 염수 배출 배관(500)이 마련된다.

담수 배출 배관(400)에는 담수 배출 펌프(401)가 마련되며, 아울러 염수 배출 배관(500)에는 염수 배출 펌프(501)가 마련되어 있다.

한편 담수 배출 배관(400)으로 배출되는 담수는 제1열교환기(610)에서 증발기(100)로 공급되는 해수와 열교환하여, 해수를 예열하게 된다.

또한 염수 배출 배관(500)으로 배출되는 염수는 제2열교환기(620)에서 증발기(100)로 공급되는 해수와 열교환하여, 해수를 예열하게 된다.

아울러 증발기(100)에는 증발 스팀의 효과적인 생성을 위하여 진공 배관(700)이 마련되며, 진공 배관(700)에는 진공 펌프(701)가 마련되어 있다.

아울러 해수 공급 배관(300)에는 제1열교환기(610)와 제2열교환기(620)를 거치지 않고 해수가 공급될 수 있도록 바이 패스 배관(310)이 마련된다.

바이 패스 배관(310)에는 바이 패스 배관(310)을 지나는 해수의 유량을 조절하기 위하여 유량 조절 밸브(311)가 마련되어 있다.

유량 조절 밸브(311)는 증발기(100)에서 발생하는 증발 스팀의 온도에 따라 그 개폐량이 자동으로 조절된다.

이와 같은 제1실시예의 작동을 설명한다.

해수 공급 배관(300)에 의하여 증발기(100)에 해수가 공급되며, 아울러 해수는 제1열교환기(610) 및 제2열교환기(620)에 의하여 예열된 상태로 증발기(100)에 공급된다.

증발기(100)에 유입된 해수는 분사용 순환 배관(120)에 의하여 열원이 지나는 증발관(110)의 표면에 분사되어 증발 스팀을 생성하게 된다.

또한 해수는 증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 염수로 변화된다.

한편 외부에서 유입되는 외부 스팀이 터빈(220)으로 공급되어 외부 스팀이 팽창하면서 터빈(220)이 회전되며, 터빈(220)에 동축으로 연결된 압축기(210)가 터빈(210)과 연동하여 회전되어 증발기(100)에서 발생한 증발 스팀을 압축시키게 된다.

이와 같이 압축기(210)가 압축한 증발 스팀과 터빈(220)을 지나면서 팽창된 외부 스팀이 증발기(100)의 증발관(110)으로 열원으로서 공급된다.

열원으로서 증발관(110)을 지난 스팀은 응축되어 담수로 변화된다.

이와 같이 발생한 담수는 담수 배출 배관(400)을 통하여 외부로 배출되되, 제1열교환기(610)에서 해수를 예열한 후 외부로 배출된다.

또한 증발기(100)에서 발생한 염수는 염수 배출 배관(500)을 통하여 외부로 배출되되, 제2열교환기(620)에서 해수를 예열한 후 외부로 배출된다.

염수 배출 배관(500)의 염수 배출을 위하여 증발기(100) 내부에는 염분 농도계가 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 증발기(100)의 온도 조절, 구체적으로는 증발 스팀의 온도 조절 및 증발기(100)로 유입된 해수의 온도 조절을 위하여 해수의 일부를 담수 및 염수와 열교환하지 않고 바이 패스 배관(310)을 통하여 유입시키는 것이 바람직하다.

이와 같은 해수 담수화 시스템은 외부로부터 유입되는 외부 스팀에 의하여 터빈(220)을 회전시키며, 이에 의하여 압축기(210)가 구동되므로, 압축기(210)의 구동에 필요한 전기가 불필요하게 되며, 터빈(220)에 의하여 팽창된 외부 스팀은 여전히 잠열을 가지므로 외부 스팀 또한 증발관(110)의 열원으로 이용하게 된다.

아울러 이와 같은 풍부한 열원으로 인하여 증발기(100)로 유입되는 해수의 설계 온도는 종래의 기술에 비하여 더욱 낮아질 수 있으므로, 제1,2열교환(610, 620)의 용량은 비교적 소형화될 수 있다.

또한 증발기(100) 내부의 온도 제어를 위하여 바이 패스 배관(310)에 의하여 해수의 일부가 예열을 거치지 않고 유입됨으로써 증발기(100)에 유입되는 해수의 온도를 조절할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 의한 제2실시예인 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템의 구성도이다.

도 3에서 도 2와 동일한 구성에 대하여는 도 2의 설명으로 대체하며 생략한다.

제2실시예의 경우 증발기(100)가 제1증발기(100a)와 제2증발기(100b)로 구분 형성되어 있다.

제1증발기(100a)는 제1열원이 지나는 제1증발관(110a)와, 제1증발관(110a)의 표면에 해수를 분사하여 제1증발 스팀을 생성하기 위한 제1분사용 순환 배관(120a)이 마련되어 있다. 제1분사용 순환 배관(120a)에는 제1분사용 순환 펌프(121a)가 마련되어 있다.

제2증발기(100b)는 제2열원이 지나는 제2증발관(110b)와, 제2증발관(110b)의 표면에 해수를 분사하여 제2증발 스팀을 생성하기 위한 제2분사용 순환 배관(120b)이 마련되어 있다. 제2분사용 순환 배관(120b)에는 제2분사용 순환 펌프(121b)가 마련되어 있다.

해수 공급 배관(300)을 통하여 공급되는 해수는 제1증발기(100a)로 유입된다.

아울러 제1증발기(100a)에서 발생한 제1증발 스팀은 제2증발기(100b)의 제2증발관(110b)의 제2열원으로 이용된 후 담수로 응축된다.

또한 제1증발기(100a)로 유입된 해수는 제1증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 제1염수로 변화되며, 제1증발기(100a)에서 생성된 제1염수는 제1염수 공급 배관(130)을 통하여 제2증발기(100b)로 공급된다.

본 실시예에서 제1염수 공급 배관(130)은 제1분사용 순환 배관(120)에서 분기되는 것으로 하였다.

제2증발기(100b)로 유입된 제1염수는 제2증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 제2염수로 변화되며, 염수 배출 배관(500)은 제2증발기(100b)의 제2염수를 외부로 배출하게 된다.

본 실시예의 염수 배출 배관(500)은 제2분사용 순환 배관(120b)로부터 분기되는 것으로 하였다.

제2증발기(100b)에서 생성된 제2증발 스팀은 압축기(210)에서 압축되어 제1증발관(110a)의 열원으로 공급되며, 아울러 터빈(220)을 지나면서 팽창한 외부 스팀 또한 제1증발관(110a)의 열원으로 공급된다.

이와 같이 제1증발관(110a)의 열원으로 공급된 제2증발 스팀과 외부 스팀은 담수로 응축된다.

본 실시예의 경우 제1증발기(100a)에서 생성된 담수는 제2증발기(100b)으로 모이게 되어 있으며, 아울러 담수 배출 배관(400)은 제2증발기(100b)에 연결되어 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 증발기 110 : 증발관
120 : 분사용 순환 배관 121 : 분사용 순환 펌프
210 : 압축기 220 : 터빈
300 : 해수 공급 배관 301 : 해수 공급 펌프
310 : 바이 패스 배관 311 : 유량 조절 밸브
400 : 담수 배출 배관 401 : 담수 배출 펌프
500 : 염수 배출 배관 501 : 염수 배출 펌프
610 : 제1열교환기 620 : 제2열교환기
700 : 진공 배관 701 : 진공 펌프

Claims

내부에 증발관이 마련되며, 유입된 해수를 열원이 지나는 증발관의 표면에 분사하여 증발 스팀을 생성하기 위한 분사용 순환 배관이 마련되며, 열원으로서 상기 증발관을 지난 스팀은 응축되어 담수로 변화되며, 유입된 해수는 증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 염수로 변화되는 증발기 ; 상기 증발기에서 발생한 증발 스팀을 압축하여 열원으로 상기 증발기에 공급하는 압축기 ; 상기 증발기에 해수를 공급하는 해수 공급 배관 ; 상기 증발기에서 발생한 담수를 배출하는 담수 배출 배관 ; 상기 증발기에서 발생한 염수를 배출하는 염수 배출 배관 ; 상기 담수 배출 배관을 지나는 담수와 상기 해수 공급 배관을 지나는 해수를 서로 열교환시키는 제1열교환기 ; 상기 염수 배출 배관을 지나는 염수와 상기 해수 공급 배관을 지나는 해수를 서로 열교환시키는 제2열교환기 ; 를 포함하여 이루어지는 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템에 있어서,
상기 압축기는 터빈과 동축으로 연결되어 상기 터빈과 함께 회전되도록 이루어지며, 상기 터빈에 외부에서 유입되는 외부 스팀이 공급되어 상기 외부 스팀이 팽창하면서 상기 터빈이 회전되며, 상기 터빈을 지나면서 팽창한 외부 스팀은 상기 증발기에 열원으로 공급되며,
상기 해수 공급 배관에 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기를 거치지 않고 해수가 공급될 수 있는 바이 패스 배관이 부가되며, 상기 바이 패스 배관을 지나는 해수의 유량을 조절하기 위하여 상기 바이 패스 배관에 유량 조절 밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템.
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제 1 항에 있어서,
상기 유량 조절 밸브는 상기 증발기에서 발생하는 증발 스팀의 온도에 따라 개폐량이 자동으로 조절되는 것을 특징으로 하는 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 증발기는, 제1열원이 지나는 제1증발관과 유입된 해수를 상기 제1증발관의 표면에 분사하여 제1증발 스팀을 생성하기 위한 제1분사용 순환 배관이 마련되는 제1증발기와, 제2열원이 지나는 제2증발관과 유입된 해수를 상기 제2증발관의 표면에 분사하여 제2증발 스팀을 생성하기 위한 제2분사용 순환 배관이 마련되는 제2증발기로 구분 형성되며,
상기 해수 공급 배관을 통하여 공급된 해수는 상기 제1증발기로 유입되며,
상기 제1증발 스팀은 상기 제2증발관의 제2열원으로 이용된 후 담수로 응축되며,
상기 제1증발기로 유입된 해수는 제1증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 제1염수로 변화되며,
상기 제1증발기에서 생성된 제1염수는 상기 제2증발기로 공급되며,
상기 제2증발기로 유입된 제1염수는 제2증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 제2염수로 변화되며,
상기 염수 배출 배관은 상기 제2증발기의 제2염수를 배출하며,
상기 제2증발 스팀은 상기 압축기에서 압축된 후 상기 제1증발관의 열원으로 이용된 후 담수로 응축되며,
상기 터빈을 지나면서 팽창한 외부 스팀은 상기 제1증발관의 열원으로 이용된 후 담수로 응축되는 것
을 특징으로 하는 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템.
증발기에 해수를 공급하며, 상기 증발기에 유입된 해수가 열원이 지나는 증발관의 표면에 분사되어 증발 스팀을 생성하며, 열원으로서 상기 증발관을 지난 스팀이 응축되어 담수로 변화되며, 상기 증발기에 유입된 해수는 증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 염수로 변화하며, 외부에서 유입되는 외부 스팀이 터빈으로 공급되어 상기 외부 스팀이 팽창하면서 상기 터빈이 회전하며, 상기 터빈과 동축으로 연결된 압축기가 상기 터빈의 회전과 연동하여 회전되어 상기 증발기에서 발생한 증발 스팀을 압축시키며, 상기 압축기가 압축한 증발 스팀과 상기 터빈을 지나면서 팽창된 외부 스팀이 상기 증발기에 열원으로 공급되며, 상기 증발기에서 발생한 담수를 상기 증발기로 유입되는 해수와 열교환한 후 배출하며, 상기 증발기에서 발생한 염수를 상기 증발기로 유입되는 해수와 열교환한 후 배출하며, 상기 증발기에 해수를 유입함에 있어서 상기 증발기의 온도 조절을 위하여 상기 해수의 일부를 상기 배출되는 담수 및 염수와 열교환하지 않고 유입하는 것을 특징으로 하는 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 방법.
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제 5 항에 있어서,
상기 증발기는, 제1열원이 지나는 제1증발관과 유입된 해수를 상기 제1증발관의 표면에 분사하여 제1증발 스팀을 생성하기 위한 제1분사용 순환 배관이 마련되는 제1증발기와, 제2열원이 지나는 제2증발관과 유입된 해수를 상기 제2증발관의 표면에 분사하여 제2증발 스팀을 생성하기 위한 제2분사용 순환 배관이 마련되는 제2증발기로 구분 형성되며,
상기 제1증발기로 해수가 유입되며,
상기 제1증발 스팀은 상기 제2증발관의 제2열원으로 이용된 후 담수로 응축되며,
상기 제1증발기로 유입된 해수는 제1증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 제1염수로 변화되며,
상기 제1증발기에서 생성된 제1염수는 상기 제2증발기로 공급되며,
상기 제2증발기로 유입된 제1염수는 제2증발 스팀의 생성에 의하여 염분이 농축되어 제2염수로 변화된 후 배출되며,
상기 제2증발 스팀은 상기 압축기에서 압축된 후 상기 제1증발관의 열원으로 이용된 후 담수로 응축되며,
상기 터빈을 지나면서 팽창한 외부 스팀은 상기 제1증발관의 열원으로 이용된 후 담수로 응축되는 것
을 특징으로 하는 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 방법.