KR101834881B1 - Adsorption type desalination system with time shifting of heat pump - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해수로부터 담수를 회수하는 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템에 관한 것으로, 해수에 포함된 수증기를 증발시키는 증발유닛; 상기 증발유닛에서 공급되는 수증기를 냉열원에 의해 냉각된 실리카겔의 표면에 흡착시킨 후, 상기 실리카겔에 온열원을 제공하여 실리카겔로부터 수증기를 탈착시키는 반응기; 상기 반응기에서 탈착된 수증기를 응축시켜 담수를 회수하는 응축유닛; 상기 반응기에 연결되어 수증기의 흡착 및 탈착을 위한 냉열원 및 온열원을 제공하는 냉온제공모듈; 및 상기 냉온제공모듈에서 상기 반응기로 제공되는 냉열원 및 온열원의 공급방향과, 상기 증발유닛 및 상기 응축유닛과 상기 반응기 간의 소통을 제어하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 반응기는, 상기 실리카겔이 각각 내장된 복수의 반응조로 구성되어 상기 증발유닛과 상기 응축유닛에 제각기 연결되며, 상기 반응조들 중 절반의 반응조가 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 냉온제공모듈로부터 공급되는 냉열원을 통해 흡착을 수행하고, 상기 반응조들 중 나머지 절반의 반응조가 상기 냉온제공모듈로부터 공급되는 온열원을 통해 탈착을 수행하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a heat pump-coupled absorption desalination system applying time shifting for recovering fresh water from seawater, comprising: an evaporation unit for evaporating water vapor contained in seawater; A reactor for adsorbing water vapor supplied from the evaporation unit on the surface of the silica gel cooled by a cold source and then supplying a heat source to the silica gel to desorb water vapor from the silica gel; A condensing unit for condensing desorbed water vapor in the reactor to recover fresh water; A cold / hot supply module connected to the reactor to provide a cold source and a hot source for adsorption and desorption of water vapor; And a controller for controlling communication between the evaporation unit and the condensing unit and the reactor in a supply direction of a cold source and a warm source provided to the reactor in the cold / hot provision module, Wherein half of the reaction vessels perform adsorption through a cold source supplied from the cold / hot supply module under the control of the controller, And the other half of the reaction vessels performs desorption through a heat source supplied from the cold / hot supply module.
Description
본 발명은 해수를 담수화시키는 흡착식 담수화시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히트펌프의 증발기에서 배출되는 냉열원을 이용하여 수증기를 흡착시키는 동시에 히트펌프의 응축기에서 배출되는 온열원을 이용하여 수증기를 탈착시킨 후 액체상태로 응축시킴으로써 담수를 회수할 수 있으며, 특히 하나의 담수화 공정이 완료된 후 냉열원 및 온열원의 공급을 시프팅시킴으로써 담수화 효율을 향상시킬 수 있는 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a desalting desalination system for desalinating seawater, and more particularly, to a desalination desalination system for desalinating seawater, and more particularly, to a desalting desalination system for desalinating seawater, A heat pump-type absorption type system in which time-shifting is applied to improve the desalination efficiency by shifting the supply of a heat source of heat source and a source of heat source after completion of one desalination process, And a desalination system.
최근 해양 심층수를 포함하는 다양한 해수를 담수화하는 기술이 많이 개발되고 있다.Recently, many technologies for desalination of various seawater including deep sea water have been developed.
통상적인 해수 담수화 공정으로서는, 막 증류(증발) 방식, 전기투석 방식, 역삼투(Reverse osmosis: RO) 방식 등이 주로 사용되고 있다. 여기서, 주로 사용되고 있는 역삼투 방식은 전처리 후 고압펌프를 이용하여 유입수에 삼투압 이상의 압력을 가하여 담수를 얻어 내는 공정으로서, 고압에 의해서 플럭스가 높아지기 때문에 오염이 크고, 그래서 더 압력을 높여 플럭스를 높여야 하기 때문에 소비동력이 크다는 단점이 있다.As a typical seawater desalination process, a membrane distillation (evaporation) method, an electrodialysis method, and a reverse osmosis (RO) method are mainly used. Here, the reverse osmosis method, which is mainly used, is a process of obtaining fresh water by applying a pressure higher than osmotic pressure to the influent water by using a high-pressure pump after pre-treatment. Since the flux becomes high due to high pressure, the contamination is large. Therefore, there is a disadvantage that consumption power is large.
한편, 또 다른 해수 담수화 공정으로서 흡착식 담수화시스템이 있다.On the other hand, there is another desalination desalination system as another seawater desalination process.
구체적으로, 흡착식 담수화시스템은 증발기를 통해 해수에서 수분(담수)을 증발시켜 분리한 후, 흡착공정에서 수증기를 실리카겔의 표면에 흡착시키고 탈착공정에서 실리카겔의 표면에서 수증기를 탈착시킨 후, 탈착된 수증기를 응축기로 공급하여 액체상태로 응축시킴으로써 담수를 회수하는 시스템이다.Specifically, the adsorption desalination system separates and separates water (fresh water) from seawater through an evaporator, adsorbs the water vapor on the surface of the silica gel in the adsorption process, desorbs water vapor from the surface of the silica gel in the desorption process, To the condenser and condenses it into a liquid state to recover the fresh water.
여기서, 흡착식 담수화시스템은 흡착공정에서 수증기를 실리카겔에 흡착시키기 위해서는 냉열원이 필요하고, 탈착공정에서 실리카겔로부터 수증기를 탈착시키기 위해서는 온열원이 필요하다.In this case, a desiccant desalination system requires a source of heat to adsorb the water vapor to the silica gel in the adsorption process, and a heat source is necessary to desorb the water vapor from the silica gel in the desorption process.
이를 위해서, 기존의 흡착식 담수화시스템에서는 화석에너지를 이용하여 온열원을 공급하였으나 운전비용이 크게 증가하고, 시스템 효율이 저하되는 문제점이 있으며, 별도의 냉열원이 필요한 문제점이 있다.For this purpose, in the conventional adsorption desalination system, although the heat source is supplied using the fossil energy, the operation cost is greatly increased, the system efficiency is lowered, and a separate heat source is required.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 해수를 담수화시키기 위한 수증기의 흡착공정에서 요구되는 냉열원 및 수증기의 탈착공정에서 요구되는 온열원을 기존 해수 히트펌프에서 배출되는 냉열원 및 원열원을 제공함으로써 에너지소모를 절감할 수 있고, 장치의 간소화를 도모할 수 있는 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.The present invention has been made in order to solve the problems of the related art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method for desalinating seawater, It is an object of the present invention to provide a heat pump-coupled desiccant desalination system which is capable of reducing energy consumption by providing a cold source and a source of heat and applying time shifting to simplify the apparatus.
또한, 본 발명은 실리카겔과의 반응이 일어나는 반응기를 복수로 구성하여 히트펌프의 온열원과 냉열원을 각각 공급함으로써 동시에 이루어지도록 하며, 1사이클의 담수화공정 후에는 온열원과 냉열원의 공급을 시프팅하여 예열기에서 탈착이 이루어지도록 하는 동시에 예냉기에서 흡착이 이루어지도록 함으로써 담수화효율을 향상시킬 수 있는 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.In the present invention, a plurality of reactors in which a reaction with silica gel is performed are provided by simultaneously supplying a heat source and a heat source of a heat pump, and after one cycle of desalination, A desiccant desalination system connected with a heat pump to which desorption is performed in a preheater while adsorbing the desiccant in a preheater to improve the desalination efficiency.
또한, 본 발명은 반응기에서 배출되는 온열원 및 냉열원을 재활용할 수 있는 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템을 제공하는 것이 다른 목적이다.It is another object of the present invention to provide a heat pump-coupled adsorption-type desalination system to which time shifting for reusing a heat source and a heat source discharged from a reactor is applied.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템은, 해수로부터 담수를 회수하는 흡착식 담수화시스템으로서, 해수에 포함된 수증기를 증발시키는 증발유닛; 상기 증발유닛에서 공급되는 수증기를 냉열원에 의해 냉각된 실리카겔의 표면에 흡착시킨 후, 상기 실리카겔에 온열원을 제공하여 실리카겔로부터 수증기를 탈착시키는 반응기; 상기 반응기에서 탈착된 수증기를 응축시켜 담수를 회수하는 응축유닛; 상기 반응기에 연결되어 수증기의 흡착 및 탈착을 위한 냉열원 및 온열원을 제공하는 냉온제공모듈; 및 상기 냉온제공모듈에서 상기 반응기로 제공되는 냉열원 및 온열원의 공급방향과, 상기 증발유닛 및 상기 응축유닛과 상기 반응기 간의 소통을 제어하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 반응기는, 상기 실리카겔이 각각 내장된 복수의 반응조로 구성되어 상기 증발유닛과 상기 응축유닛에 제각기 연결되며, 상기 반응조들 중 절반의 반응조가 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 냉온제공모듈로부터 공급되는 냉열원을 통해 흡착을 수행하고, 상기 반응조들 중 나머지 절반의 반응조가 상기 냉온제공모듈로부터 공급되는 온열원을 통해 탈착을 수행할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an adsorption-type desalination system for recovering fresh water from seawater, comprising: an evaporation unit for evaporating water vapor contained in seawater; A reactor for adsorbing water vapor supplied from the evaporation unit on the surface of the silica gel cooled by a cold source and then supplying a heat source to the silica gel to desorb water vapor from the silica gel; A condensing unit for condensing desorbed water vapor in the reactor to recover fresh water; A cold / hot supply module connected to the reactor to provide a cold source and a hot source for adsorption and desorption of water vapor; And a controller for controlling communication between the evaporation unit and the condensing unit and the reactor in a supply direction of a cold source and a warm source provided to the reactor in the cold / hot provision module, Wherein half of the reaction vessels perform adsorption through a cold source supplied from the cold / hot supply module under the control of the controller, And the remaining half of the reaction vessels can be desorbed through the heat source supplied from the cold / hot supply module.
예컨대, 상기 냉온제공모듈은, 압축기, 응축기, 팽창변 및 증발기로 구성되어 냉매를 순환시키면서 하나의 독립된 사이클을 이루며, 상기 응축기를 통해 온열원을 발생시키고, 상기 증발기를 통해 냉열원을 발생시키는 히트펌프; 상기 히트펌프의 응축기와 상기 반응기를 구성하는 상기 반응조들을 폐루프상태로 연결하고, 상기 히트펌프의 응축기에서 발생하는 온열원을 상기 절반의 반응조에 공급하는 가열라인; 및 상기 히트펌프의 증발기와 상기 반응기를 구성하는 상기 반응조들을 폐루프상태로 연결하고, 상기 히트펌프의 증발기에서 발생하는 냉열원을 상기 나머지 절반의 반응조에 공급하는 냉각라인을 포함하여 구성될 수 있다.For example, the cold / hot supply module includes a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, circulates the refrigerant, forms a single independent cycle, generates a heat source through the condenser, ; A heating line connecting the condenser of the heat pump and the reactors constituting the reactor in a closed loop state and supplying a heat source generated in the condenser of the heat pump to the half reaction vessel; And a cooling line connecting the evaporator of the heat pump and the reactors constituting the reactor in a closed loop state and supplying a heat source generated by the evaporator of the heat pump to the other half of the reaction vessels .
또한, 상기 반응기는, 서로 분리된 상태를 이루면서 상기 증발유닛 및 상기 응축유닛과 각각 연결되는 동시에 상기 냉온제공모듈에 각각 연결되는 4개의 반응조로 구성되어 상기 컨트롤러의 제어에 의해 냉열원 및 온열원이 각각 공급될 수 있다.The reactor is composed of four reaction tanks connected to the evaporation unit and the condensing unit and connected to the cold / hot supply module, respectively, while being separated from each other. By controlling the controller, Respectively.
여기서, 상기 컨트롤러는, 상기 4개의 반응조 중 2개의 반응조에 상기 냉온제공모듈의 냉열원을 공급하여 2개의 반응조를 각각 예냉기 및 흡착기로 설정하면서 흡착기로 설정된 반응조를 상기 증발유닛과 소통시켜 수증기를 흡착시키고, 상기 4개의 반응조 중 나머지 2개의 반응조에 상기 냉온제공모듈의 온열원을 공급하여 나머지 2개의 반응조를 각각 예열기 및 탈착기로 설정하면서 탈착기로 설정된 반응조를 상기 응축유닛과 소통시켜 수증기를 담수화시킴으로써 1사이클의 담수화공정을 수행하며, 1사이클의 담수화공정이 완료된 후 냉열원 및 온열원의 공급방향을 시프팅하여 이전 사이클에서 예냉기로 설정되었던 반응조를 흡착기로 설정하면서 예열기로 설정되었던 반응조를 탈착기로 설정하고, 이전 사이클에서 흡착기로 설정되었던 반응조를 예열기로 설정하면서 탈착기로 설정되었던 반응조를 예냉기로 설정하여 다음 사이클의 담수화공정을 수행할 수 있다.Here, the controller supplies a cold source of the cold / hot supply module to the two reaction tanks of the four reaction tanks, sets the two reaction tanks as the pre-cooler and the adsorbent, respectively, while communicating the reaction vessel set with the adsorption unit with the evaporation unit, The hot water source of the cold / hot supply module is supplied to the remaining two reaction tanks of the four reaction tanks and the remaining two reaction tanks are set as the preheater and the desorber, respectively, and the reaction tank set as the desorber communicates with the condensing unit to desalinate the water vapor After one cycle of desalination process is completed, the supply direction of the cold source and the warm source is shifted to set the reaction vessel set as the precooler in the previous cycle as the adsorber, and the reactor set as the preheater is desorbed by the desorber And set the tank to be the adsorber in the previous cycle. The desalination unit can be set as the preheater and the desalination unit can be set as the precooler to perform the desalination process in the next cycle.
이와 달리, 상기 컨트롤러는, 상기 4개의 반응조 중, 2개의 반응조를 각각 예냉기 및 흡착기로 설정하면서 나머지 2개의 반응조를 각각 예열기 및 탈착기로 설정하여 흡착기로 설정된 반응조 및 탈착기로 설정된 반응조에만 각각 냉온제공모듈의 온열원 및 냉열원을 각각 공급한 후, 흡착기로 설정된 반응조를 상기 증발유닛과 소통시키면서 탈착기로 설정된 반응조를 상기 응축유닛과 소통시키며, 흡착기로 설정된 반응조에서 배출되는 냉열원을 예냉기로 설정된 반응조를 매개로 하여 상기 냉온제공모듈로 바이패스시키고, 탈착기로 설정된 반응조에서 배출되는 온열원을 예열기로 설정된 반응조를 매개로 하여 상기 냉온제공모듈로 바이패스시켜 1사이클의 담수화공정을 수행하고, 1사이클의 담수화공정이 완료된 후 냉열원 및 온열원의 공급방향을 시프팅하여 이전 사이클에서 예냉기로 설정되었던 반응조를 흡착기로 설정하면서 예열기로 설정되었던 반응조를 탈착기로 설정하고, 이전 사이클에서 흡착기로 설정되었던 반응조를 예열기로 설정하면서 탈착기로 설정되었던 반응조를 예냉기로 설정하여 다음 사이클의 담수화공정을 수행할 수도 있다.Alternatively, the controller may set the two reaction vessels as the pre-cooler and the adsorbent and the remaining two reaction vessels as the pre-heater and the desorber, respectively, A heat source and a cold source of the module are respectively supplied to the reaction unit, and a reaction tank set as an adsorber is communicated with the evaporation unit while a reaction tank set as a desorber communicates with the condensation unit, And the heat source discharged from the reaction tank set as a desorber is bypassed to the cold / hot supply module through a reaction tank set as a pre-heater to perform one cycle of desalination process, After the desalination process is completed, the supply direction of the cold source and the hot source is The reaction tank set as the preheater is set as the desorber and the reaction tank set as the adsorbent in the previous cycle is set as the preheater while the reaction tank set as the desorber is set as the precooler, Cycle desalination process may be performed.
또한, 상기 증발유닛, 상기 반응기 및 상기 응축유닛은 하나의 메인 담수화모듈을 이루면서 상기 냉온제공모듈에 연결되고, 상기 메인 담수화모듈과 동일하게 구성되어 상기 냉온제공모듈과 상기 메인 담수화모듈의 사이에 연결되면서 냉열원 및 온열원의 소통경로를 이루며, 상기 메인 담수화모듈에서 배출되는 냉열원 및 온열원을 통해 해수를 담수화시킨 후 냉열원 및 온열원을 상기 냉온제공모듈로 바이패스시키는 서브담수화모듈을 더 포함하여 구성될 수도 있다.The evaporation unit, the reactor, and the condensing unit may be connected to the cold / hot supply module while forming one main desalination module, and configured in the same manner as the main desalination module, and connected between the cold / hot provision module and the main desalination module And a sub desalination module for desalinating the seawater through a cold source and a hot source discharged from the main desalination module and then bypassing a cold source and a hot source to the cold / .
본 발명에 따른 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템에 따르면, 냉온제공모듈을 구성하는 히트펌프가 응축기를 통해 탈착공정을 위한 온열원을 제공하는 동시에, 증발기를 통해 흡착공정을 위한 냉열원을 제공함에 따라 하나의 장비로 온열원과 냉열원을 제공할 수 있으므로 설비의 구성 및 부피를 간소화할 수 있으며, 기존의 장비에 비해 에너지소모를 절감할 수 있다.According to the heat pump-coupled absorption desalination system applying time shifting according to the present invention, the heat pump constituting the cold / hot supply module provides a heat source for the desorption process through the condenser, By providing the circle, it is possible to provide the heat source and the heat source as a single device, which can simplify the configuration and volume of the facility and reduce the energy consumption compared to the existing equipment.
또한, 본 발명은 반응기가 4개의 반응조로 구성되어 컨트롤러의 제어에 의해 예냉기, 흡착기, 예열기 및 탈착기로 설정되어 1사이클의 담수화공정을 수행한 후, 반응조들의 설정이 시프팅되어 이전 사이클의 예냉기가 흡착기로 설정되는 동시에 이전 사이클의 예열기가 탈착기로 설정됨에 따라 열효율이 향상되어 수증기의 흡착 및 탈착이 원활하게 이루어질 수 있다.In addition, the present invention is characterized in that the reactor is constituted of four reaction tanks and is set to a pre-cooler, an adsorber, a pre-heater and a desorber under the control of a controller to perform a desalination process for one cycle, And the preheater of the previous cycle is set as a desorber, the heat efficiency is improved, so that the adsorption and desorption of water vapor can be smoothly performed.
또한, 본 발명은 4개의 반응조 중 흡착기에서 배출되는 냉열원을 예냉기를 매개로 히트펌프로 바이패스시키는 동시에 탈착기에서 배출되는 온열원을 예열기를 매개로 히트펌프로 바이패스시킬 경우에는 온열원 및 냉열원의 유량을 줄일 수 있다.In addition, in the present invention, when the heat source discharged from the desorber is bypassed by the heat pump through the preheater while the cold source discharged from the adsorber is bypassed by the heat pump through the precooler among the four reactors, The flow rate of the heat source can be reduced.
또한, 본 발명은 하나의 담수화모듈과 독립된 상태를 이루는 서브담수화모듈이 구비될 경우에는 담수화모듈에서 배출되는 온열원 및 냉열원을 회수하여 재활용할 수 있다.In the present invention, when the sub-desalination module that is independent of one desalination module is provided, the hot and cold sources discharged from the desalination module can be recovered and recycled.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템을 나타내는 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 담수화시스템에 의한 담수화공정의 두 번째 사이클을 나타내는 설명도.
도 3은 도 1에 도시된 담수화시스템에 의한 담수화공정의 세 번째 사이클을 나타내는 설명도.
도 4는 도 1에 도시된 담수화시스템에 의한 담수화공정의 네 번째 사이클을 나타내는 설명도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템을 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템을 나타내는 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a heat pump-coupled absorption desalination system to which time shifting according to a first embodiment of the present invention is applied; FIG.
FIG. 2 is an explanatory view showing a second cycle of the desalination process by the desalination system shown in FIG. 1; FIG.
3 is an explanatory view showing a third cycle of the desalination process by the desalination system shown in Fig. 1; Fig.
Fig. 4 is an explanatory view showing a fourth cycle of the desalination process by the desalination system shown in Fig. 1; Fig.
5 is a view showing a heat pump-coupled absorption desalination system to which time shifting according to the second embodiment of the present invention is applied.
6 is a view showing a heat pump-coupled absorption desalination system to which time shifting according to the third embodiment of the present invention is applied.
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.
본 발명에 따른 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템의 제1 실시예는 도 1에 도시된 바와 같이 증발유닛(100), 반응기(200), 응축유닛(300), 냉온제공모듈(400) 및 컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있다.1, the first embodiment of a heat pump-coupled absorption desalination system to which time shifting according to the present invention is applied comprises an
증발유닛(100)은 해수로부터 수분(담수)을 증발시켜 분리시키는 구성요소이다.The
이러한 증발유닛(100)은 모래여과나 정밀여과막(MF) 또는 한외여과막(UF) 등으로 이루어진 미도시된 전처리부를 통해 해수 또는 해양심층수가 공급될 수 있으며, 공급된 해수에서 수증기를 분리하여 후술되는 반응기(200)의 흡착기로 공급한다.The
예컨대, 증발유닛(100)은 해수를 고온으로 가열하면서 진공압력을 제공하여 해수로부터 수분(담수)을 증발시켜 분리하도록 구성될 수 있다.For example, the
반응기(200)는 증발유닛(100)에서 분리된 수증기를 흡착 및 탈착시킨 후 탈착된 수증기를 후술되는 응축유닛(300)에 제공하는 구성요소이다.The
반응기(200)는 실리카겔이 내장된 복수의 반응조로 구성되어 후술되는 냉온제공모듈(400)로부터 냉열원 및 온열원을 각각 공급받는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 4개의 반응조(210)(220)(230)(240)로 구성되어 각각 예열기, 탈착기, 예냉기 및 흡착기로 설정되어 담수화공정을 수행할 수 있다.The
구체적으로, 반응기(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 흡착기로 사용될 경우에는 냉열원에 의해 냉각된 상태에서 전술한 증발유닛(100)과 소통(파란색 화살표참조)됨에 따라 증발유닛(100)의 수증기가 유입되면서 실리카겔의 표면에 흡착되며, 탈착기로 사용될 경우에는 온열원에 의해 가열되면서 실리카겔로부터 탈착되고 후술되는 응축유닛(300)와 소통(빨간색 화살표 참조)됨에 따라 탈착된 수증기를 응축유닛(300)으로 공급한다.1, when the
응축유닛(300)은 반응기(200)를 구성하는 탈착기에서 탈착된 수증기를 액체상태로 응축시켜 담수를 회수하는 구성요소이다.The
이러한 응축유닛(300)은 반응기(200)에서 공급된 수증기를 냉각시켜 응축시킨 후 포집함으로써 담수를 회수하도록 구성될 수 있다.The
냉온제공모듈(400)은 반응기(200)에서 이루어지는 수증기의 흡착 및 탈착을 위한 냉열원 및 온열원을 동시에 제공하는 구성요소이다.The cold /
구체적으로, 냉온제공모듈(400)은 도 1에 도시된 바와 같이 히트펌프(410)와 가열라인(420) 및 냉각라인(430)을 포함하여 구성될 수 있다.Specifically, the cold /
히트펌프(410)는 냉매의 냉동사이클을 이루면서 응축열 및 증발열을 제공하는 것으로, 압축기(411), 응축기(412), 팽창변(413) 및 증발기(414)로 구성되며, 응축기(412)를 통해 냉매를 응축시키면서 고온의 온열원을 발생시키고, 증발기(414)를 통해 냉매를 증발시키면서 저온의 냉열원을 발생시킨다.The
가열라인(420)은 도 1에 도시된 바와 같이 히트펌프(410)의 응축기(412)와 반응기(200)를 구성하는 반응조들을 폐루프상태로 연결하면서 응축기(412)에서 발생한 온열원을 예열기 및 탈착기로 설정된 반응조로 공급한다.The
냉각라인(430)은 히트펌프(410)의 증발기(414)와 반응기(200)를 구성하는 반응조들을 폐루프상태로 연결하면서 증발기(414)에서 발생한 냉열원을 예냉기 및 흡착기로 설정된 반응조로 공급한다.The
컨트롤러는 전술한 냉온제공모듈(400)에서 제공되는 냉열원과 온열원의 공급방향을 제어하면서 증발유닛(100) 및 응축유닛(300)과 반응기(200) 간의 소통을 제공하는 구성요소이다.The controller is a component that provides communication between the
이러한 컨트롤러는 도 1에 도시된 바와 같이 4개의 반응조 중 2개의 반응조(210)(220)를 예열기 및 탈착기로 각각 설정하면서 히트펌프(410)에서 제공되는 온열원을 공급하며, 나머지 2개의 반응조(230)(240)를 예냉기 및 흡착기로 각각 설정하면서 히트펌프(410)에서 제공되는 냉열원을 공급한다.As shown in FIG. 1, the controller supplies the heat source provided from the
그리고, 컨트롤러는 흡착기로 설정된 반응조를 증발유닛(100)과 소통시켜 수증기를 흡착시키며, 탈착기로 설정된 반응조를 응축유닛(300)과 소통시켜 탈착된 수증기를 응축유닛(300)으로 공급하여 1사이클의 담수화공정을 수행한다.The controller communicates the reaction tank set as the adsorption unit with the
즉, 컨트롤러는 첫 번째 담수화공정 사이클에서 도 1에 도시된 바와 같이 반응조들(210)(220)(230)(240)을 예열기, 탈착기, 예냉기, 흡착기 순으로 설정하여 담수화공정을 수행한다.That is, the controller performs the desalination process by setting the
도 2를 참조하면, 컨트롤러는 두 번째 사이클의 담수화공정을 수행할 경우, 온열원 및 냉열원의 공급방향을 시프팅하여 반응조들(210)(220)(230)(240)을 탈착기, 예냉기, 흡착기, 예열기 순으로 설정하여 담수화공정을 수행한다.Referring to FIG. 2, when the desalination process of the second cycle is performed, the controller shifts the supply direction of the heat source and the heat source to remove the
즉, 컨트롤러는 이전 사이클에서 예냉기로 설정되었던 반응조를 흡착기로 시프팅하여 설정하는 동시에, 이전 사이클에서 예열기로 설정되었던 반응조를 탈착기로 시프트하여 설정한다.That is, the controller shifts and sets the reactor set as the precooler in the previous cycle to the adsorber, and shifts the reactor set as the preheater in the previous cycle to the desorber.
이에 따라, 흡착기로 설정된 반응조는 이전 사이클에서 예냉기로 사용된 후 흡착기로 사용되기 때문에 충분히 냉각되어 수증기의 흡착이 원활하게 이루어지며, 탈착기로 사용된 반응조는 이전 사이클에서 예열기로 사용된 후 탈착기로 사용되기 때문에 충분히 가열되어 수증기의 탈착이 원활하게 이루어지게 된다.Therefore, the reaction tank set as the adsorber is used as the precooler in the previous cycle and is used as the adsorber, so that the adsorption of the water vapor is smoothly performed sufficiently, and the reaction tank used as the desorber is used as the preheater So that the water vapor can be sufficiently heated and desorbed smoothly.
도 3을 참조하면, 컨트롤러는 세 번째 사이클의 담수화공정을 수행할 경우, 온열원 및 냉열원의 공급방향을 시프팅하여 반응조들(210)(220)(230)(240)을 예냉기, 흡착기, 예열기, 탈착기 순으로 설정하여 담수화공정을 수행한다.Referring to FIG. 3, when the desalination process is performed in the third cycle, the controller shifts the supply directions of the heat source and the heat source to transfer the
도 4를 참조하면, 컨트롤러는 네 번째 사이클의 담수화공정을 수행할 경우, 온열원 및 냉열원의 공급방향을 시프팅하여 반응조들(210)(220)(230)(240)을 흡착기, 예열기, 탈착기, 예냉기 순으로 설정하여 담수화공정을 수행한다.Referring to FIG. 4, when the desalination process is performed in the fourth cycle, the controller shifts the supply directions of the heat source and the heat source to transfer the
즉, 본 발명은 담수화사이클을 반복하면서 컨트롤러에 의한 온열원 및 냉열원 공급방향의 시프팅이 이루어지며, 이에 따라, 이전 사이클에서 예냉기로 사용된 후 반응조가 흡착기로 사용되는 동시에 이전 사이클에서 예열기로 사용된 반응조가 탈착기로 사용되기 때문에 반응조의 냉각 및 가열효율이 향상되어 수증기의 흡착 및 탈착이 원활하게 이루어질 수 있다.That is, according to the present invention, the desalination cycle is repeated while the controller shifts the heat source and the heat source in the direction of supply of heat, so that the reaction tank is used as a precooler in a previous cycle and then used as an adsorber Since the used reaction tank is used as a desorber, the cooling and heating efficiency of the reaction tank is improved and the adsorption and desorption of water vapor can be smoothly performed.
한편, 컨트롤러는 도 7에 도시된 바와 같은 패턴으로 반응조로 공급되는 냉열원 및 온열원을 제어하면서 각 공정을 타임 시프팅시킬 수 있다.On the other hand, the controller can time-shift each process while controlling the source of heat and the source of heat supplied to the reaction tank in the pattern as shown in Fig.
구체적으로, 컨트롤러는 도 7에 도시된 바와 같이 제1 반응조(1)를 예냉, 흡착, 예열, 탈착 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하고, 제2 반응조(2)를 예열, 탈착, 예냉, 흡착 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하면서 제2 반응조(2)의 공정 전환이 제1 반응조(1)와 함께 제1 짝을 이룬상태로 동일한 시간 간격으로 이루어지도록 제어한다.7, the controller controls the
그리고, 컨트롤러는 제3 반응조(3)를 흡착, 예열, 탈착, 예냉 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하고, 제4 반응조(4)를 탈착, 예냉, 흡착, 예열 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하면서 4 반응조(4)의 공정 전환이 제3 반응조(3)와 함께 제2 짝을 이룬상태로 동일한 시간 간격으로 이루어지도록 제어한다.The controller starts the adsorption, preheating, desorption, and precooling steps of the third reaction vessel 3 so as to perform a one-cycle process. The fourth reaction vessel 4 is desorbed, pre-cooled, adsorbed, Cycle so that process switching of the four reaction vessels 4 is performed at the same time intervals in the second pair state together with the third reaction vessels 3. [
여기서, 컨트롤러는 도 7에 도시된 바와 같이 반응조들의 예냉 및 예열 공정시간이 흡착 및 탈착 공정시간보다 길게 이루어지도록 제어하면서 제1 짝의 흡착 및 탈착 공정의 후반부에 제2 짝의 예냉 및 예열 공정이 진행되도록 제어하는 타임 시프팅을 수행한다.Here, the controller controls the pre-cooling and preheating process time of the reaction vessels to be longer than the adsorption and desorption process time, as shown in FIG. 7, while a second pair of pre-cooling and preheating process is performed in the latter half of the first pair of adsorption and desorption processes And performs time shifting to control the processing to proceed.
즉, 반응조 1, 2, 3, 그리고 4는 초기에 각각 예냉, 예열, 흡착, 그리고 탈착 공정을 시작한다. 전환시간(switching time)이 지나면 예열과 예냉 공정을 수행하던 반응조 1과 2는 각각 흡착과 탈착 공정으로 들어가게 된다. 이때, 반응조 3과 4는 흡착과 탈착과정을 반응조 1과 2보다 이 전환시간 만큼 먼저 시작하였음으로, 그만큼 먼저 끝내고, 각각 예열과 예냉 공정으로 들어간다. 이때, 반응조 1과 2는 각각 흡착과 탈착 공정의 최후반부를 진행하게 된다. That is,
반주기(half period)가 되면 반응조 1과 2는 그 역할을 바꾸게 되는데, 즉 반응조 1은 반응조 2가 반주기 이전에 수행했던 공정을 시작한다. 반응기 1과 2가 짝(pair) 반응기 이므로, 반응기 2의 경우도 같은 방식의 공정 전환을 하게 된다. 반응조 3은 반응조 4가 반주기 이전에 수행했던 공정을 위와 비슷한 방식으로 수행하게 된다. 한 주기가 되면, 각각의 반응조는 한 주기 이전에 수행했던 동일한 공정을 되풀이 하게 된다.
위와 같은 타임 시프팅이 수행될 경우에는 온수와 냉수는 짝이 되는 두 반응기, 즉 반응기 1과 2, 그리고 3과 4에 서로 교환적으로 투입된다. 다른 말로 하면, 반응기 1의 온도는 반응기 2의 온도와 역상관관계가 있지만 그 외의 반응기 즉 3과 4와는 근본적으로 독립적이다. 따라서 도 7과 같이 반응기 1과 2의 온도가 반응기 3과 4의 온도와 특별한 관계를 가지지 않아도 무방하다.When such time shifting is carried out, hot water and cold water are exchanged into two reactors, ie,
한편, 도 8을 참조하면, 반응기는 전술한 4 개의 반응조와 동일하게 구성되는 추가 반응조(5)(6)(7)(8)을 더 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 8, the reactor may further include additional reaction vessels 5, 6, 7, and 8 configured in the same manner as the four reaction vessels described above.
이때, 컨트롤러는 도 8 (a)에 도시된 바와 같이 전술한 4개의 반응조(1)(2)(3)(4) 및 4개의 추가 반응조(5)(6)(7)(8)로 공급되는 냉열원 및 온열원을 제어한다.At this time, the controller is supplied to the four
구체적으로, 컨트롤러는 제5 반응조(5)를 흡착, 예열, 탈착, 예냉 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하고, 제6 반응조(6)를 탈착, 예냉, 흡착, 예열 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하면서 제6 반응조(6)의 공정 전환이 제5 반응조(5)와 함께 제3 짝을 이룬상태로 동일한 시간 간격으로 이루어지도록 제어한다.Specifically, the controller controls the fifth reaction vessel 5 to start the adsorption, preheat, desorption, and pre-cooling steps in order to complete one cycle, and starts the sixth reaction vessel 6 in the order of desorption, precooling, adsorption, The process of the sixth reaction vessel 6 is controlled so as to be performed at the same time interval in the third pair state together with the fifth reaction vessel 5. [
그리고, 컨트롤러는 제7 반응조(7)를 흡착, 예열, 탈착, 예냉 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하고, 제8 반응조(8)를 탈착, 예냉, 흡착, 예열 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하면서 제8 반응조(8)의 공정 전환이 제7 반응조(7)와 함께 제4 짝을 이룬상태로 동일한 시간 간격으로 이루어지도록 제어한다.The controller controls the seventh reaction tank 7 to start the adsorption, preheat, desorption, and pre-cooling steps so as to complete one cycle, and starts the desorption, precooling, adsorption, Cycle so that the processing of the eighth reaction vessel 8 is performed at the same time interval as the fourth reaction vessel 7 together with the seventh reaction vessel 7.
또한, 컨트롤러는 각 추가 반응조들의 예냉 및 예열 공정시간이 흡착 및 탈착 공정시간보다 길게 이루어지도록 제어하면서 전술한 제2 짝의 흡착 및 탈착 공정의 후반부에 상기 제3 짝의 예냉 및 예열 공정이 진행되도록 제어하고, 상기 제3 짝의 흡착 및 탈착 공정의 후반부에 상기 제4 짝의 예냉 및 예열 공정이 진행되도록 제어하며, 상기 제4 짝의 흡착 및 탈착 공정의 후반부에 상기 제1 짝의 예냉 및 예열 공정이 진행되도록 제어하는 타임 시프팅을 수행한다.The controller also controls the pre-cooling and preheating process times of each of the additional reaction vessels to be longer than the adsorption and desorption process times, so that the third pair of pre-cooling and pre-heating processes are performed in the latter half of the second pair of adsorption and desorption processes And controlling the fourth pair of pre-cooling and preheating processes to proceed to a second half of the third pair of adsorption and desorption processes, wherein the first pair of pre-cooling and pre-heating And performs time shifting to control the process to proceed.
도 8(a)는 반응기 번호를 정렬한 그림이지만 도 8(b)는 공정의 시작기간과 주기를 기준으로 재구성한 것이다. 즉, 어떤 특정시간에서도 예열과 예냉공정을 수행하는 반응기는 각각 하나씩이고, 흡착과 탈착을 수행하는 반응기들은 각각 3개가 된다. 이 경우, 증발기와 응축기는 도 7에 비해 매우 안정적이고, 요동이 최소화되는 열역학적 상태에 놓이게 되어 전체 흡착식 담수화 공정의 운행에 큰 도움을 준다.Fig. 8 (a) shows the reactor number, and Fig. 8 (b) shows the reconstitution based on the start period and the cycle of the process. That is, each reactor performs preheating and precooling at any specific time, and each of the reactors performing adsorption and desorption is three. In this case, the evaporator and the condenser are in a thermodynamic state which is more stable than that of FIG. 7 and minimally fluctuating, thus greatly contributing to the operation of the entire adsorption desalination process.
본 발명의 제2 실시예에 따른 흡착식 담수화시스템은 전술한 제1 실시예와 동일하게 구성되면서 컨트롤러에 의한 온열원 및 냉열원의 공급이 서로 다르게 제어되는 것이 차이점이다.The absorption desalination system according to the second embodiment of the present invention is constructed in the same manner as the first embodiment described above, and the supply of the heat source and the heat source by the controller are controlled differently from each other.
구체적으로, 컨트롤러는 제2 실시예에 따른 담수화시스템에서 도 5에 도시된 바와 같이 반응조들(210)(220)(230)(240)을 예열기, 탈착기, 예냉기 및 흡착기로 설정하면서 탈착기로 설정된 반응조에만 온열원을 공급하여 응축유닛(300)과 소통시키는 동시에 흡착기로 설정된 반응조에만 냉열원을 공급하여 증발유닛(400)과 소통시킨다.Specifically, the controller sets the
그리고, 컨트롤러는 흡착기로 설정된 반응조에서 배출되는 냉열원을 예냉기로 설정된 반응조를 매개로 하여 히트펌프(410)로 바이패스시키며, 탈착기로 설정된 반응조에서 배출되는 온열원을 예열기로 설정된 반응조를 매개로 하여 히트펌프(410)로 바이패스시킨다.Then, the controller bypasses the cold heat source discharged from the reaction tank set as the adsorption unit to the
즉, 제1 실시예는 온열원이 예열기와 탈착기로 동시에 공급됨과 아울러 냉열원이 예냉기와 흡착기로 동시에 공급되는 반면, 제2 실시예에서는 온열원 및 냉열원이 각각 탈착기 및 흡착기에만 공급되는 차이점이 있다.That is, in the first embodiment, the hot source is simultaneously supplied to the pre-heater and the desorber, and the cold source is simultaneously supplied to the pre-cooler and the adsorber. In contrast, in the second embodiment, .
따라서, 제2 실시예에서는 제1 실시예보다 온열원 및 냉열원의 유량이 절감될 수 있다.Therefore, in the second embodiment, the flow rate of the heat source and the heat source can be reduced as compared with the first embodiment.
물론, 제2 실시예에서도 컨트롤러는 하나의 담수화공정 사이클이 완료된 후에는 반응조들의 설정을 시프팅하면서 다음 사이클의 담수화공정을 수행한다.Of course, in the second embodiment, the controller performs the desalination process of the next cycle while shifting the setting of the reactors after one desalination process cycle is completed.
제3 실시예에 따른 흡착식 담수화시스템에서는 도 6에 도시된 바와 같이 서브담수화모듈(20)의 구성이 더 추가될 수 있다.In the adsorption-type desalination system according to the third embodiment, the configuration of the
즉, 제3 실시예에서는 전술한 증발유닛(100)과 반응기(200) 및 응축유닛(300)이 하나의 메인 담수화모듈(10)을 이루면서 냉온제공모듈(400)과 연결되며, 서브담수화모듈(20)이 메인 담수화모듈(10)과 동일한 구성을 이루면서 냉온제공모듈(400)과 메인 담수화모듈(10)의 사이에 연결되어 냉열원 및 온열원의 소통경로를 이룬다.That is, in the third embodiment, the
이에 따라, 서브담수화모듈(20)은 메인 담수화모듈(10)에서 배출되는 온열원 및 냉열원을 통해 또 다른 담수화 공정을 수행한다.Accordingly, the
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명에 따른 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템은, 냉온제공모듈(400)을 구성하는 히트펌프(410)가 응축기(412)를 통해 탈착공정을 위한 온열원을 제공하는 동시에, 증발기(414)를 통해 흡착공정을 위한 냉열원을 제공함에 따라 하나의 장비로 온열원과 냉열원을 제공할 수 있으므로 설비의 구성 및 부피를 간소화할 수 있으며, 기존의 장비에 비해 에너지소모를 절감할 수 있으며, 특히 반응기(200)가 4개의 반응조(210)(220)(230)(240)로 구성되어 컨트롤러의 제어에 의해 예냉기, 흡착기, 예열기 및 탈착기로 설정되어 1사이클의 담수화공정을 수행한 후, 반응조들(210)(220)(230)(240)의 설정이 시프팅되어 이전 사이클의 예냉기가 흡착기로 설정되는 동시에 이전 사이클의 예열기가 탈착기로 설정됨에 따라 열효율이 향상되어 수증기의 흡착 및 탈착이 원활하게 이루어질 수 있다.As described above, in the heat-pump-coupled absorption desalination system using the time shifting according to the present invention, the
이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, substitutions, and alterations can be made therein without departing from the spirit of the invention.
100 : 증발유닛
200 : 반응기
210,220,230,240 : 반응조
300 : 응축유닛
400 : 냉온제공모듈
410 : 히트펌프
411 : 압축기
412 : 응축기
413 : 팽창변
414 : 증발기
420 : 가열라인
430 : 냉각라인100: evaporation unit
200: reactor
210, 220, 230, 240:
300: condensation unit
400: cold / hot supply module
410: Heat pump
411: Compressor
412: Condenser
413: Expansion side
414: Evaporator
420: heating line
430: Cooling line
Claims (9)
해수에 포함된 수분(담수)을 증발시키는 증발유닛;
상기 증발유닛에서 공급되는 수증기를 냉열원에 의해 냉각된 흡착제의 표면에 흡착시킨 후, 상기 흡착제에 온열원을 제공하여 흡착제로부터 수증기를 탈착시키는 반응기;
상기 반응기에서 탈착된 수증기를 응축시켜 담수를 회수하는 응축유닛;
상기 반응기에 연결되어 수증기의 흡착 및 탈착을 위한 냉열원 및 온열원을 제공하는 냉온제공모듈; 및
상기 냉온제공모듈에서 상기 반응기로 제공되는 냉열원 및 온열원의 공급방향과, 상기 증발유닛 및 상기 응축유닛과 상기 반응기 간의 소통을 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 반응기는,
상기 흡착제가 각각 내장된 복수의 반응조로 구성되어 상기 증발유닛과 상기 응축유닛에 제각기 연결되며, 상기 반응조들 중 일부의 반응조가 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 냉온제공모듈로부터 공급되는 냉열원을 통해 흡착을 수행하고, 상기 반응조들 중 나머지의 반응조가 상기 냉온제공모듈로부터 공급되는 온열원을 통해 탈착을 수행하며,
상기 반응기는,
서로 분리된 상태를 이루면서 상기 증발유닛 및 상기 응축유닛과 각각 연결되는 동시에 상기 냉온제공모듈에 각각 연결되는 4개의 반응조로 구성되어 상기 컨트롤러의 제어에 의해 냉열원 및 온열원이 각각 공급되고,
상기 컨트롤러는,
상기 4개의 반응조 중 2개의 반응조에 상기 냉온제공모듈의 냉열원을 공급하여 2개의 반응조를 각각 예냉기 및 흡착기로 설정하면서 흡착기로 설정된 반응조를 상기 증발유닛과 소통시켜 수증기를 흡착시키고, 상기 4개의 반응조 중 나머지 2개의 반응조에 상기 냉온제공모듈의 온열원을 공급하여 나머지 2개의 반응조를 각각 예열기 및 탈착기로 설정하면서 탈착기로 설정된 반응조를 상기 응축유닛과 소통시켜 수증기를 담수화시킴으로써 1사이클의 담수화공정을 수행하며,
1사이클의 담수화공정이 완료된 후 냉열원 및 온열원의 공급방향을 시프팅하여 이전 사이클에서 예냉기로 설정되었던 반응조를 흡착기로 설정하면서 예열기로 설정되었던 반응조를 탈착기로 설정하고, 이전 사이클에서 흡착기로 설정되었던 반응조를 예열기로 설정하면서 탈착기로 설정되었던 반응조를 예냉기로 설정하여 다음 사이클의 담수화공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템.
A desalting desalination system for recovering fresh water from seawater,
An evaporation unit for evaporating water (fresh water) contained in seawater;
A reactor for adsorbing water vapor supplied from the evaporation unit on a surface of an adsorbent cooled by a cold source and providing a heat source to the adsorbent to desorb water vapor from the adsorbent;
A condensing unit for condensing desorbed water vapor in the reactor to recover fresh water;
A cold / hot supply module connected to the reactor to provide a cold source and a hot source for adsorption and desorption of water vapor; And
And a controller for controlling communication between the evaporation unit and the condensing unit and the reactor in the supply direction of a cold source and a warm source provided to the reactor in the cold /
The reactor comprises:
A plurality of reaction vessels each containing the adsorbent and connected to the evaporation unit and the condensing unit, respectively, and a reaction tank of some of the reaction vessels is adsorbed through a cold source supplied from the cold / And the other of the reaction vessels performs desorption through a heat source supplied from the cold / hot supply module,
The reactor comprises:
And four reaction tanks connected to the evaporation unit and the condensation unit and connected to the cold / hot supply module, respectively, while being separated from each other, and a cold source and a hot source are respectively supplied under the control of the controller,
The controller comprising:
A cooling source of the cold / hot supply module is supplied to two reaction tanks of the four reaction tanks, two reaction tanks are set as pre-coolers and adsorbers, respectively, and a reaction tank set as an adsorber communicates with the evaporation unit to adsorb steam, The heat source of the cold / hot supply module is supplied to the remaining two reaction tanks of the reaction tank, and the remaining two reaction tanks are set as the preheater and the desorber, respectively, while the reaction tank set as the desorber communicates with the condensing unit to desalinate the steam, Lt; / RTI &
After the completion of one cycle of the desalination process, the supply direction of the cold source and the warm source is shifted to set the reaction vessel set as the preheater as the desorber while setting the reaction vessel set as the precooler in the previous cycle as the adsorber, Is set as a preheater, and a reaction tank set as a desorber is set as a precooler, and a desalination process of the next cycle is carried out, wherein the desalination process is performed in the next cycle.
상기 냉온제공모듈은,
압축기, 응축기, 팽창변 및 증발기로 구성되어 냉매를 순환시키면서 하나의 독립된 사이클을 이루며, 상기 응축기를 통해 온열원을 발생시키고, 상기 증발기를 통해 냉열원을 발생시키는 히트펌프;
상기 히트펌프의 응축기와 상기 반응기를 구성하는 상기 반응조들을 폐루프상태로 연결하고, 상기 히트펌프의 응축기에서 발생하는 온열원을 절반의 반응조에 공급하는 가열라인; 및
상기 히트펌프의 증발기와 상기 반응기를 구성하는 상기 반응조들을 폐루프상태로 연결하고, 상기 히트펌프의 증발기에서 발생하는 냉열원을 나머지 절반의 반응조에 공급하는 냉각라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템.
The method according to claim 1,
The cold /
A heat pump which is constituted by a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, circulates the refrigerant, forms a single independent cycle, generates a heat source through the condenser, and generates a heat source through the evaporator;
A heating line connecting the condenser of the heat pump and the reactors constituting the reactor in a closed loop state and supplying a heat source generated in the condenser of the heat pump to a half of the reaction vessels; And
And a cooling line connecting the evaporator of the heat pump and the reaction vessels constituting the reactor in a closed loop state and supplying a heat source generated from the evaporator of the heat pump to the other half of the reaction vessels, Heat Pump - Associated Adsorption - type Desalination System.
해수에 포함된 수분(담수)을 증발시키는 증발유닛;
상기 증발유닛에서 공급되는 수증기를 냉열원에 의해 냉각된 흡착제의 표면에 흡착시킨 후, 상기 흡착제에 온열원을 제공하여 흡착제로부터 수증기를 탈착시키는 반응기;
상기 반응기에서 탈착된 수증기를 응축시켜 담수를 회수하는 응축유닛;
상기 반응기에 연결되어 수증기의 흡착 및 탈착을 위한 냉열원 및 온열원을 제공하는 냉온제공모듈; 및
상기 냉온제공모듈에서 상기 반응기로 제공되는 냉열원 및 온열원의 공급방향과, 상기 증발유닛 및 상기 응축유닛과 상기 반응기 간의 소통을 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 반응기는,
상기 흡착제가 각각 내장된 복수의 반응조로 구성되어 상기 증발유닛과 상기 응축유닛에 제각기 연결되며, 상기 반응조들 중 일부의 반응조가 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 냉온제공모듈로부터 공급되는 냉열원을 통해 흡착을 수행하고, 상기 반응조들 중 나머지의 반응조가 상기 냉온제공모듈로부터 공급되는 온열원을 통해 탈착을 수행하며,
상기 반응기는,
서로 분리된 상태를 이루면서 상기 증발유닛 및 상기 응축유닛과 각각 연결되는 동시에 상기 냉온제공모듈에 각각 연결되는 4개의 반응조로 구성되어 상기 컨트롤러의 제어에 의해 냉열원 및 온열원이 각각 공급되고,
상기 컨트롤러는,
상기 4개의 반응조 중, 2개의 반응조를 각각 예냉기 및 흡착기로 설정하면서 나머지 2개의 반응조를 각각 예열기 및 탈착기로 설정하여 흡착기로 설정된 반응조 및 탈착기로 설정된 반응조에만 각각 냉온제공모듈의 온열원 및 냉열원을 각각 공급한 후, 흡착기로 설정된 반응조를 상기 증발유닛과 소통시키면서 탈착기로 설정된 반응조를 상기 응축유닛과 소통시키며,
흡착기로 설정된 반응조에서 배출되는 냉열원을 예냉기로 설정된 반응조를 매개로 하여 상기 냉온제공모듈로 바이패스시키고, 탈착기로 설정된 반응조에서 배출되는 온열원을 예열기로 설정된 반응조를 매개로 하여 상기 냉온제공모듈로 바이패스시켜 1사이클의 담수화공정을 수행하고,
1사이클의 담수화공정이 완료된 후 냉열원 및 온열원의 공급방향을 시프팅하여 이전 사이클에서 예냉기로 설정되었던 반응조를 흡착기로 설정하면서 예열기로 설정되었던 반응조를 탈착기로 설정하고, 이전 사이클에서 흡착기로 설정되었던 반응조를 예열기로 설정하면서 탈착기로 설정되었던 반응조를 예냉기로 설정하여 다음 사이클의 담수화공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템.
A desalting desalination system for recovering fresh water from seawater,
An evaporation unit for evaporating water (fresh water) contained in seawater;
A reactor for adsorbing water vapor supplied from the evaporation unit on a surface of an adsorbent cooled by a cold source and providing a heat source to the adsorbent to desorb water vapor from the adsorbent;
A condensing unit for condensing desorbed water vapor in the reactor to recover fresh water;
A cold / hot supply module connected to the reactor to provide a cold source and a hot source for adsorption and desorption of water vapor; And
And a controller for controlling communication between the evaporation unit and the condensing unit and the reactor in the supply direction of a cold source and a warm source provided to the reactor in the cold /
The reactor comprises:
A plurality of reaction vessels each containing the adsorbent and connected to the evaporation unit and the condensing unit, respectively, and a reaction tank of some of the reaction vessels is adsorbed through a cold source supplied from the cold / And the other of the reaction vessels performs desorption through a heat source supplied from the cold / hot supply module,
The reactor comprises:
And four reaction tanks connected to the evaporation unit and the condensation unit and connected to the cold / hot supply module, respectively, while being separated from each other, and a cold source and a hot source are respectively supplied under the control of the controller,
The controller comprising:
Among the four reaction vessels, the two reaction vessels are set as the pre-cooler and the adsorbent, respectively, while the remaining two reaction vessels are set as the pre-heater and the desorber, respectively. Only the reaction vessel set as the adsorbent and the de- A reaction tank set as an adsorber communicates with the evaporation unit, and a reaction tank set as a desorber communicates with the condensation unit,
The cold source discharged from the reaction tank set as the adsorber is bypassed to the cold / hot supply module via the reaction tank set as the pre-cooler, and the hot source discharged from the reaction tank set as the desorber is connected to the cold / Bypassing, one cycle of desalination process is performed,
After the completion of one cycle of the desalination process, the supply direction of the cold source and the warm source is shifted to set the reaction vessel set as the preheater as the desorber while setting the reaction vessel set as the precooler in the previous cycle as the adsorber, Is set as a preheater, and a reaction tank set as a desorber is set as a precooler, and a desalination process of the next cycle is carried out, wherein the desalination process is performed in the next cycle.
해수에 포함된 수분(담수)을 증발시키는 증발유닛;
상기 증발유닛에서 공급되는 수증기를 냉열원에 의해 냉각된 흡착제의 표면에 흡착시킨 후, 상기 흡착제에 온열원을 제공하여 흡착제로부터 수증기를 탈착시키는 반응기;
상기 반응기에서 탈착된 수증기를 응축시켜 담수를 회수하는 응축유닛;
상기 반응기에 연결되어 수증기의 흡착 및 탈착을 위한 냉열원 및 온열원을 제공하는 냉온제공모듈; 및
상기 냉온제공모듈에서 상기 반응기로 제공되는 냉열원 및 온열원의 공급방향과, 상기 증발유닛 및 상기 응축유닛과 상기 반응기 간의 소통을 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 반응기는,
상기 흡착제가 각각 내장된 복수의 반응조로 구성되어 상기 증발유닛과 상기 응축유닛에 제각기 연결되며, 상기 반응조들 중 일부의 반응조가 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 냉온제공모듈로부터 공급되는 냉열원을 통해 흡착을 수행하고, 상기 반응조들 중 나머지의 반응조가 상기 냉온제공모듈로부터 공급되는 온열원을 통해 탈착을 수행하며,
상기 반응기는,
서로 분리된 상태를 이루면서 상기 증발유닛 및 상기 응축유닛과 각각 연결되는 동시에 상기 냉온제공모듈에 각각 연결되는 4개의 반응조로 구성되어 상기 컨트롤러의 제어에 의해 냉열원 및 온열원이 각각 공급되고,
상기 컨트롤러는,
상기 4개의 반응조로 공급되는 냉열원 및 온열원을 제어하되,
제1 반응조를 예냉, 흡착, 예열, 탈착 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하고,
제2 반응조를 예열, 탈착, 예냉, 흡착 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하면서 제2 반응조의 공정 전환이 상기 제1 반응조와 함께 제1 짝을 이룬상태로 동일한 시간 간격으로 이루어지도록 제어하며,
제3 반응조를 흡착, 예열, 탈착, 예냉 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하고,
제4 반응조를 탈착, 예냉, 흡착, 예열 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하면서 상기 제4 반응조의 공정 전환이 상기 제3 반응조와 함께 제2 짝을 이룬상태로 동일한 시간 간격으로 이루어지도록 제어하며,
각 반응조들의 예냉 및 예열 공정시간이 흡착 및 탈착 공정시간보다 길게 이루어지도록 제어함으로써 상기 제1 짝의 흡착 및 탈착 공정의 후반부에 상기 제2 짝의 예냉 및 예열 공정이 진행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템.
A desalting desalination system for recovering fresh water from seawater,
An evaporation unit for evaporating water (fresh water) contained in seawater;
A reactor for adsorbing water vapor supplied from the evaporation unit on a surface of an adsorbent cooled by a cold source and providing a heat source to the adsorbent to desorb water vapor from the adsorbent;
A condensing unit for condensing desorbed water vapor in the reactor to recover fresh water;
A cold / hot supply module connected to the reactor to provide a cold source and a hot source for adsorption and desorption of water vapor; And
And a controller for controlling communication between the evaporation unit and the condensing unit and the reactor in the supply direction of a cold source and a warm source provided to the reactor in the cold /
The reactor comprises:
A plurality of reaction vessels each containing the adsorbent and connected to the evaporation unit and the condensing unit, respectively, and a reaction tank of some of the reaction vessels is adsorbed through a cold source supplied from the cold / And the other of the reaction vessels performs desorption through a heat source supplied from the cold / hot supply module,
The reactor comprises:
And four reaction tanks connected to the evaporation unit and the condensation unit and connected to the cold / hot supply module, respectively, while being separated from each other, and a cold source and a hot source are respectively supplied under the control of the controller,
The controller comprising:
A cold source and a hot source supplied to the four reaction tanks,
The first reaction tank is controlled to be a one-cycle process by starting in the order of pre-cooling, adsorption, preheating, and desorption,
The second reaction tank is controlled to be started in the order of preheating, desorption, precooling, and adsorption so that the process of one cycle is carried out, while the process of the second reaction tank is controlled to be performed at the same time interval with the first reaction tank In addition,
The third reaction tank is controlled to be in a one-cycle process by starting with adsorption, pre-heating, desorption, and pre-cooling,
The fourth reaction tank is controlled to be a one-cycle process starting from the desorption, pre-cooling, adsorption, and preheat sequence, so that the process shift of the fourth reaction tank is performed at the same time interval as the second reaction with the third reaction tank Control,
The preheating and preheating process time of each reaction tank is controlled to be longer than the adsorption and desorption process time so that the preheating and preheating process of the second pair is performed in the latter half of the first pair of adsorption and desorption processes A heat pump coupled type desorption desalination system applying time shifting.
상기 반응기는,
상기 4개의 반응조와 동일하게 구성되어 추가되는 4개의 추가 반응조를 더 포함하여 구성되며,
상기 컨트롤러는,
상기 4개의 반응조 및 상기 4개의 추가 반응조로 공급되는 냉열원 및 온열원을 제어하되,
제5 반응조를 흡착, 예열, 탈착, 예냉 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하고,
제6 반응조를 탈착, 예냉, 흡착, 예열 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하면서 제6 반응조의 공정 전환이 상기 제5 반응조와 함께 제3 짝을 이룬상태로 동일한 시간 간격으로 이루어지도록 제어하며,
제7 반응조를 흡착, 예열, 탈착, 예냉 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하고,
제8 반응조를 탈착, 예냉, 흡착, 예열 순으로 시작하여 1사이클의 공정을 이루도록 제어하면서 상기 제8 반응조의 공정 전환이 상기 제7 반응조와 함께 제4 짝을 이룬상태로 동일한 시간 간격으로 이루어지도록 제어하며,
각 추가 반응조들의 예냉 및 예열 공정시간이 흡착 및 탈착 공정시간보다 길게 이루어지도록 제어하면서 상기 제2 짝의 흡착 및 탈착 공정의 후반부에 상기 제3 짝의 예냉 및 예열 공정이 진행되도록 제어하고, 상기 제3 짝의 흡착 및 탈착 공정의 후반부에 상기 제4 짝의 예냉 및 예열 공정이 진행되도록 제어하며, 상기 제4 짝의 흡착 및 탈착 공정의 후반부에 상기 제1 짝의 예냉 및 예열 공정이 진행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템.
The method of claim 6,
The reactor comprises:
And further comprises four additional reaction vessels added and constructed in the same manner as the four reaction vessels,
The controller comprising:
The four heat reactors and the four additional reactors,
The fifth reaction tank is controlled to be one cycle by starting adsorption, preheating, desorption, and precooling,
The sixth reaction tank is controlled to be in a cycle of 1 cycle starting from desorption, precooling, adsorption, and preheating in order, and the process shift of the sixth reaction tank is controlled to be performed at the same time interval with the fifth reaction tank in a third pair state In addition,
The seventh reaction vessel is controlled to be a one-cycle process by starting with adsorption, preheating, desorption, and pre-cooling,
The eighth reaction tank is controlled to be in a cycle of 1 cycle starting from the desorption, precooling, adsorption, and preheating steps so that the process shift of the eighth reaction tank is performed at the same time interval as the fourth reaction with the seventh reaction tank Control,
Controlling the pre-cooling and preheating process of the third pair to proceed to the latter half of the second pair of adsorption and desorption processes while controlling the pre-cooling and preheating process time of each additional reaction bath to be longer than the adsorption and desorption process time, Controlling the pre-cooling and preheating process of the fourth pair to proceed in the latter half of the three pairs of adsorption and desorption processes and controlling the pre-cooling and preheating process of the first pair to proceed to the latter half of the fourth pair of adsorption and desorption processes Wherein the heat pump is connected to the heat pump.
상기 증발유닛, 상기 반응기 및 상기 응축유닛은 하나의 메인 담수화모듈을 이루면서 상기 냉온제공모듈에 연결되고,
상기 메인 담수화모듈과 동일하게 구성되어 상기 냉온제공모듈과 상기 메인 담수화모듈의 사이에 연결되면서 냉열원 및 온열원의 소통경로를 이루며, 상기 메인 담수화모듈에서 배출되는 냉열원 및 온열원을 통해 해수를 담수화시킨 후 냉열원 및 온열원을 상기 냉온제공모듈로 바이패스시키는 서브담수화모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타임 시프팅을 적용한 히트펌프 연계형 흡착식 담수화시스템.
The method according to claim 1,
The evaporation unit, the reactor, and the condensing unit are connected to the cold / hot supply module while forming one main desalination module,
The main desalination module is constructed in the same manner as the main desalination module, and is connected between the cold / hot provision module and the main desalination module to form a communication path between a cold source and a hot source. Further comprising a sub-desalination module for desalinating and then bypassing the cold source and the hot source to the cold / hot supply module.
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