KR102292770B1 - 하이브리드 해수-담수화 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

하이브리드 해수-담수화 장치가 제공된다. 상기 하이브리드 해수-담수화 장치는 해수(seawater)를 증발시켜 해수로부터 제1 증기를 생성하는 제1 증기 생성기, 및 상기 제1 증기 생성기로부터 상기 제1 증기를 제공받아, 상기 제1 증기를 열원으로 사용하여 해수를 증발시켜 제2 증기를 생성하는 제2 증기 생성기를 포함하는 증발 모듈, 및 상기 제2 증기 생성기로부터 상기 제2 증기를 제공받아, 상기 제2 증기를 흡착 또는 탈착시키는 흡탈착기, 및 상기 흡탈착기에서 탈착된 상기 제2 증기를 응축시켜 담수(fresh water)를 생성하는 응축기를 포함하는 흡탈착 모듈을 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 해수-담수화 장치 및 방법 {Hybrid seawater-desalination apparatus and method}
본 발명은 하이브리드 해수-담수화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 염수에 의한 파울링(fouling) 및 스케일링(scaling) 문제가 해결되도록 증발 모듈 및 흡탈착 모듈이 결합된 하이브리드 해수-담수화 장치 및 방법에 관련된 것이다.
전세계적으로 인구의 증가가 계속되고 지구상의 담수 자원은 한정되어 있기 때문에 인류가 사용하기 위한 담수를 효율적으로 확보하기 위한 노력이 계속해서 진행되고 있다. 지구상의 물 중 97% 이상은 해수의 형태로 존재 하기 때문에 물 부족 현상을 해결하기 위한 근본적인 방법으로, 해수에 녹아있는 용질을 분리하는 해수담수화 기술이 연구되고 있다.
해수로부터 담수를 획득하기 위해서는 해수에 용존되어 있거나 부유하는 성분들을 용수 및 음용수 기준에 적합 하도록 제거해야 한다. 해수를 담수화하기 위한 일반적인 공정으로는 증발법, 막분리법, 전기 투석법, 냉동법 등이 알려져 있으며 가장 널리 적용되고 있는 기술은 증발법과 막 분리법이다.
증발법에는 다단 플래쉬법(multiple stage flash, MSF), 다단 효용 증발법(multiple effect distillation, MED) 등이 주로 사용된다. 상술된 공정들은 비교적 일찍부터 널리 사용되고 있는 공정으로서, 에너지 소모량이 많은 점, 고온 운전에 의한 부식이 크고 생산설비 면적이 넓은 점, 초기 투자비가 많이 들어가는 점 등의 단점들이 있다. 이에 따라, 에너지가 풍부한 중동지역에서 대규모 해수담수화 설비에 주로 사용된다.
막분리법의 대표적인 방법인 역삼투법은 해수에 함유되어 있는 성분을 역삼투막을 이용해 이온성 물질과 순수한 물을 분리시키는 방법이며, 이와 같이 해수로부터 이온성 물질과 순수한 물을 분리시키기 위해서는 삼투압 이상의 높은 압력을 필요로 하는 데 이때의 압력을 역삼투압이라 한다. 일반적으로 고압펌프를 사용하기 때문에 해수의 담수화에 상당한 에너지가 소모되는 단점이 있으며, 대규모 담수화 처리 방법인 경우 초기 투자비가 많이 소요되고, 유기 또는 무기물에 의한 파울링(fouling) 방지를 위해 전처리에 상당한 주의가 필요한 문제가 있다.
이에 따라, 종래의 해수-담수화 기술들의 문제점을 해결하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 등록 번호 10-1446205(출원번호: 10-2012-0123219, 출원인: 도레이케미칼 주식회사)에는, 스케일 문제를 사전에 예방할 수 있는 전처리를 도입함으로써 기존 해수담수방법에 비하여 저압으로 공정 운전이 가능한, 해수 담수화 방법 및 장치가 개시되어 있다. 또한, 시스템 전체의 담수 회수율을 증가시키고, 나아가 공정 중 사용되는 분리막의 수명을 향상시킬 수 있는 해수 담수화 방법 및 장치가 개시되어 있다. 또한, 시스템 운전비용을 절감시키고, 에너지 효율 및 생산 효율을 높인 해수 담수화 방법 및 장치가 개시되어 있다.
대한민국 특허 등록 번호 10-1446205
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 에너지 소비량이 감소된 하이브리드 해수-담수화 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 담수 생산량이 향상된 하이브리드 해수-담수화 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 고순도 담수를 생산할 수 있는 하이브리드 해수-담수화 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 해수-담수화 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 해수-담수화 장치는 해수(seawater)를 증발시켜 해수로부터 제1 증기를 생성하는 제1 증기 생성기, 및 상기 제1 증기 생성기로부터 상기 제1 증기를 제공받아, 상기 제1 증기를 열원으로 사용하여 해수를 증발시켜 제2 증기를 생성하는 제2 증기 생성기를 포함하는 증발 모듈, 및 상기 제2 증기 생성기로부터 상기 제2 증기를 제공받아, 상기 제2 증기를 흡착 또는 탈착시키는 흡탈착기, 및 상기 흡탈착기에서 탈착된 상기 제2 증기를 응축시켜 담수(fresh water)를 생성하는 응축기를 포함하는 흡탈착 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 증기 생성기는, 외부로부터 제공된 열원이 이동되는 제1 열원 유로, 상기 제1 열원 유로를 향하여 해수를 분사하는 제1 해수 분사 유로, 및 상기 제1 해수 분사 유로에서 분사된 해수와 상기 제1 열원 유로 사이의 온도 차이에 의하여 해수가 증발된 상기 제1 증기를 수집하고, 수집된 상기 제1 증기를 상기 제2 증기 생성기로 제공하는 제1 증기 수집 유로를 포함하고, 상기 제2 증기 생성기는, 상기 제1 증기 생성기로부터 제공받은 상기 제1 증기가 이동되는 제2 열원 유로, 상기 제2 열원 유로를 향하여 해수를 분사하는 제2 해수 분사 유로, 및 상기 제2 해수 분사 유로에서 분사된 해수와 상기 제2 열원 유로 사이의 온도 차이에 의하여 해수가 증발된 상기 제2 증기를 수집하고, 수집된 상기 제2 증기를 상기 흡탈착기로 제공하는 제2 증기 수집 유로를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 증기 생성기는, 상기 열원이 해수와의 열교환을 통하여 응축된 제1 담수를 저장하는 제1 담수 저장탱크, 및 상기 제1 해수 분사 유로로부터 분사된 해수가 증발되고 남은 해수를 수집하는 제1 해수 수집 유로를 더 포함하고, 상기 제2 증기 생성기는, 상기 제1 증기가 해수와의 열교환을 통하여 응축된 제2 담수를 저장하는 제2 담수 저장탱크, 및 상기 제2 해수 분사 유로로부터 분사된 해수가 증발되고 남은 해수를 수집하는 제2 해수 수집 유로를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 해수-담수화 장치는, 상기 증발 모듈에서 해수가 증발된 후 잔존된 해수를 공급받고, 상기 흡탈착 모듈의 상기 흡·탈착기와 연결되어 상기 흡·탈착기의 흡착 동작에 의한 증기 흡착력으로 상기 잔존된 해수를 재증발시켜 농축 해수를 생산하는 농축 모듈을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 농축 해수는, 상기 농축 모듈에 순환 공급되고, 순환 공급에 의해, 상기 농축 모듈에서 생성된 상기 농축 해수가 기준 농도 이상 증가하는 경우, 상기 농축 해수는 외부로 배출되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 농축 모듈은, 외부로부터 제1 유체를 공급받고, 상기 잔존된 해수의 재증발에 따른 증발열을 이용하여 상기 제1 유체가 냉각된 제2 유체를 생산하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 농축 모듈은, 상기 증발 모듈에서 생성된 상기 제2 증기를 전달받고, 상기 제2 증기를 이용하여 상기 잔존된 해수를 증발시켜 제3 증기를 생성하고, 상기 제3 증기는 상기 흡탈착 모듈의 상기 흡·탈착기로 전달될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 흡·탈착기는 상기 제2 증기를 흡착제를 통하여 흡착시킨 후, 흡착제에 흡착된 상기 제2 증기를 탈착시키고, 상기 탈착된 제2 증기는 상기 응축기로 제공되고, 상기 흡·탈착기는 냉각수 또는 가열수가 이동하는 냉온 유로를 포함하되, 상기 제2 증기를 흡착하는 경우, 상기 냉온 유로를 통하여 냉각수가 이동되어 상기 흡착제의 온도를 감소시키고, 상기 제2 증기를 탈착하는 경우, 상기 냉온 유로를 통하여 가열수가 이동되어 상기 흡착제의 온도를 증가시킬 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 해수-담수화 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 해수-담수화 방법은 해수 및 열원 사이의 온도차이를 이용하여, 해수를 증발시켜 제1 증기를 생성하는 제1 증기 생성 단계, 상기 제1 증기를 제공받아, 상기 제1 증기 및 해수 사이의 온도차이를 이용하여, 해수를 증발시켜 제2 증기를 생성하는 제2 증기 생성 단계, 상기 제2 증기를 제공받아, 흡착제를 통하여 상기 제2 증기를 흡착시키는 증기 흡착 단계, 상기 제2 증기가 흡착된 상기 흡착제로부터, 상기 제2 증기를 탈착시키는 증기 탈착 단계, 및 탈착된 상기 제2 증기를 제공받아 응축시켜, 담수(fresh water)를 생성하는 담수 생성 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 증기 생성 단계는, 열원이 이동되는 제1 열원 유로 내로 열원을 공급하는 단계, 및 상기 제1 열원 유로 상에 해수를 분사하는 단계를 포함하고, 상기 제2 증기 생성 단계는, 상기 제1 증기가 이동되는 제2 열원 유로 내로 상기 제1 증기를 공급하는 단계, 및 상기 제2 열원 유로 상에 해수를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 해수-담수화 방법은 상기 제2 증기 생성 단계 이후 상기 증기 흡착 단계 이전, 상기 제2 증기를 상기 제1 열원 유로 내로 공급하는 증기 순환 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 증기 생성 단계는, 상기 제1 증기가 생성되고 남은 해수를 수집하는 제1 해수 수집 단계를 더 포함하고, 상기 제2 증기 생성 단계는, 상기 제2 증기가 생성되고 남은 해수를 수집하는 제2 해수 수집 단계를 더 포함하되, 상기 제1 및 제2 해수 수집 단계로부터 수집된 해수는 상기 제1 증기 생성 단계에서, 상기 제1 증기 생성을 위해 재사용되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 증기 흡착 단계는, 냉각수 또는 가열수가 이동하는 냉온 유로 내로 냉각수를 공급하여, 흡착제 및 상기 제2 증기의 흡착 반응을 통하여 상승된 온도를 감소시키는 것을 포함할 수 있고, 상기 증기 탈착 단계는, 냉각수 또는 가열수가 이동하는 냉온 유로 내로 가열수를 공급하여, 상기 냉온 유로 주위의 상기 제2 증기가 흡착된 상기 흡착제의 온도를 증가시키고, 온도가 증가된 상기 제2 증기가 흡착된 상기 흡착제로부터 상기 제2 증기를 탈착하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하이브리드 해수-담수화 방법은, 상기 제1 증기 생성 단계 및 상기 제2 증기 생성 단계에서 해수가 증발된 후 잔존된 해수를 공급받고, 상기 증기 흡착 단계에서 상기 흡착제의 증기 흡착력을 상기 잔존된 해수를 재증발시켜 농축 해수를 생산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 해수-담수화 장치는 해수(seawater)를 증발시켜 해수로부터 제1 증기를 생성하는 제1 증기 생성기, 상기 제1 증기 생성기로부터 상기 제1 증기를 제공받아, 상기 제1 증기를 열원으로 사용하여 해수(SW)를 증발시켜 제2 증기를 생성하는 제2 증기 생성기, 및 상기 제2 증기 생성기로부터 상기 제2 증기를 제공받아, 상기 제2 증기를 열원으로 사용하여 해수(SW)를 증발시켜 제3 증기를 생성하는 제3 증기 생성기를 포함하는 증발 모듈, 및 상기 제3 증기 생성기로부터 상기 제3 증기를 제공받아, 상기 제3 증기를 흡착 또는 탈착시키는 제1 및 제2 흡탈착기, 및 상기 제1 및 제2 흡탈착기에서 탈착된 상기 제3 증기를 응축시켜 고순수 담수(fresh water)를 생성하는 응축기를 포함하는 상기 흡탈착 모듈을 포함할 수 있다. 이에 따라, 적은 에너지의 사용으로 고순수 담수를 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 고순수 담수 생산량이 향상된 해수-담수화 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 증발 모듈 및 농축 모듈을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 증발 모듈을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 제1 증기 생성기의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 증발 모듈 및 농축 모듈을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 해수-담수화 장치가 포함하는 흡탈착 모듈을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 해수-담수화 장치가 포함하는 흡탈착 모듈에서, 제1 및 제2 흡탈착기의 상반된 동작 과정을 나타내는 도면들이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 해수-담수화 방법을 설명하는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 제1 변형 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제1 변형 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 해수 공급 모듈을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 변형 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제2 변형 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 해수 공급 모듈을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치는 증발 모듈(100), 농축 모듈(170), 및 흡탈착 모듈(200)을 포함할 수 있다. 상기 증발 모듈(100)은 해수(seawater, SW)를 증발시켜 증기를 생성할 수 있다. 상기 농축 모듈(170)은 상기 증발 모듈(100)에서 증발된 후 잔존된 해수를 재증발 시켜 농축 해수를 생산할 수 있다. 상기 흡탈착 모듈(200)은 상기 증발 모듈(100) 및/또는 상기 농축 모듈(170)로부터 증기 제공받고, 흡착제를 통하여 흡착 및 탈착을 진행한 후, 탈착된 증기를 응축시켜 담수(fresh water)를 생성할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 증발 모듈 및 농축 모듈을 구체적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 제1 증기 생성기의 동작 방법을 설명하는 도면이다. 증발 모듈의 동작 방법을 설명함에 있어, 도 4에서 제1 증기 생성기가 일 예로 설명되지만, 제2 및 제3 증기 생성기의 동작 방법 역시 제1 증기 생성기와 같을 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 증발 모듈(100)은 제1 증기 생성기(110), 제2 증기 생성기(120), 제3 증기 생성기(130)를 포함할 수 있고, 상기 증발 모듈(100) 및 상기 농축 모듈(170) 연결된 열압축기(140), 담수 저장탱크(150), 및 제1 순환 펌프(160)가 제공될 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다.
또한, 상기 증발 모듈(100)이 상기 제1 내지 제3 증기 생성기(110, 120, 130)를 포함하는 것으로 설명되지만, 상기 증발 모듈(100)이 포함하는 증기 생성기의 수는 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 증발 모듈(100)은 제1 및 제2 증기 생성기(110, 120)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 증기 생성기(110)는 제1 열원 유로(111), 제1 해수 분사 유로(112), 제1 증기 수집 유로(113), 제1 해수 수집 유로(114), 및 제1 담수 저장탱크(115)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 증기 생성기(110)는 복수의 상기 제1 열원 유로(111)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 증기 생성기(110)에는 4개의 제1 열원 유로(110)가 배치될 수 있다. 상기 제1 열원 유로(111)의 개수는 제한되지 않는다.
상기 제1 열원 유로(111)에는 외부로부터 열원(Heat source, HS)이 유입될 수 있다. 상기 제1 열원 유로(111)는 상기 제1 증기 생성기(110) 내부에서 상기 열원이 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 열원(HS)은 고온의 담수(fresh water)일 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 열원(HS)은 고온의 증기(vapor)일 수 있다.
상기 제1 해수 분사 유로(112)에는 해수(SW)가 유입될 수 있다. 상기 제1 해수 분사 유로(112)는 상기 제1 증기 생성기(110) 내부로 유입된 해수(SW)가 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제1 해수 분사 유로(112)는 내부에 유입된 해수(SW)를 상기 제1 열원 유로(111)를 향하여 분사할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 열원 유로(111)를 향하여 분사된 해수(SW)는, 상대적으로 고온의 상기 제1 열원 유로(111) 내의 상기 열원(HS)과 열 교환하여 증발될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 열원 유로(111) 주위에는 해수(SW)가 증발된 제1 증기(vapor, VP1)가 생성될 수 있다.
상기 제1 증기 수집 유로(113)는 상기 제1 증기(VP1)를 수집하고, 수집된 상기 제1 증기가 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제1 증기 수집 유로(113)는 수집된 상기 제1 증기(VP1)를 상기 제2 증기 생성기(120)로 제공할 수 있다.
상기 제1 해수 수집 유로(114)는 상기 제1 해수 분사 유로(112)로부터 분사된 해수(SW)가 증발되고 남은 해수(SW)를 수집할 수 있다. 또한, 상기 제1 해수 수집 유로(114)는 증발되고 남은 해수(SW)가 상기 제1 증기 생성기(110) 내에서 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제1 해수 수집 유로(114)는 증발되고 남은 해수(SW)를 상기 제2 증기 생성기(120)로 제공할 수 있다.
상기 제1 담수 저장탱크(115)는 상기 제1 열원 유로(111)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1 담수 저장탱크(115)는 상기 열원(HS)이 해수(SW)와의 열교환을 통하여 응축된 제1 담수(FW1)를 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 열원(HS)이 고온의 담수인 경우, 상기 제1 담수(FW1)는 고온의 담수의 온도가 감소된 것일 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 열원(HS)이 고온의 증기인 경우, 상기 제1 담수(FW1)는 고온의 증기의 온도가 비등점 이하로 감소됨에 따라 응축된 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 담수 저장탱크(115)는 상기 제1 담수(FW1)를 상기 제2 증기 생성기(120)로 제공할 수 있다.
상기 제1 증기 생성기(110)는 제1-1 증기 생성기 유입구(110a), 제1-2 증기 생성기 유입구(110b), 제1-1 증기 생성기 유출구(110c), 제1-2 증기 생성기 유출구(110d), 및 제1-3 증기 생성기 유출구(110e)를 포함할 수 있다.
상기 제1-1 증기 생성기 유입구(110a)는 상기 제1 해수 분사 유로(112)에 배치될 수 있다. 상기 제1-1 증기 생성기 유입구(110a)에는 제1 해수 라인(11)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 외부로부터 제공된 해수(SW)가 상기 제1 해수 라인(11)을 통해 상기 제1 해수 분사 유로(112) 내부로 유입될 수 있다.
상기 제1-2 증기 생성기 유입구(110b)는 상기 제1 열원 유로(111)에 배치될 수 있다. 상기 제1-2 증기 생성기 유입구(110b)에는 제2 열원 라인(22)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 외부로부터 제공된 열원(HS)이 상기 제2 열원 라인(22)을 통해 상기 제1 열원 유로(111) 내부로 유입될 수 있다.
상기 제1-1 증기 생성기 유출구(110c)는 상기 제1 증기 수집 유로(113)에 배치될 수 있다. 상기 제1-1 증기 생성기 유출구(110c)에는 제3 열원 라인(23)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 증기 수집 유로(113)로부터 배출된 상기 제1 증기(VP1)는 상기 제3 열원 라인(23)을 통해 상기 제2 증기 생성기(120)로 제공될 수 있다.
상기 제1-2 증기 생성기 유출구(110d)는 상기 제1 해수 수집 유로(114)에 배치될 수 있다. 상기 제1-2 증기 생성기 유출구(110d)에는 제2 해수 라인(12)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 해수 수집 유로(114)로부터 배출된 해수(SW)는 상기 제2 해수 라인(12)을 통해 상기 제2 증기 생성기(120)로 제공될 수 있다.
상기 제1-3 증기 생성기 유출구(110e)는 상기 제1 증기 생성기(110)의 일 측에 배치되어, 제1 담수 라인(31)을 통해 상기 제1 담수 저장탱크(115)와 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 담수 저장탱크(115)로부터 배출된 제1 담수(FW1)는 상기 제1 담수 라인(31)을 통해 상기 제2 증기 생성기(120)로 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 담수 저장탱크(115)로부터 배출된 제1 담수(FW1)는 상기 제1 담수 라인(31)을 통해 후술되는 제2 담수 저장탱크(125)로 제공될 수 있다.
상기 제2 증기 생성기(120)는 제2 열원 유로(121), 제2 해수 분사 유로(122), 제2 증기 수집 유로(123), 제2 해수 수집 유로(124), 및 제2 담수 저장탱크(125)를 포함할 수 있다.
상기 제2 열원 유로(121)에는 상기 제1 증기 수집 유로(113)로부터 제공된 상기 제1 증기(VP1)가 유입될 수 있다. 상기 제2 열원 유로(121)는 상기 제2 증기 생성기(120) 내부에서 상기 제1 증기(VP1)가 이동되는 경로를 제공할 수 있다.
상기 제2 해수 분사 유로(122)에는 해수(SW)가 유입될 수 있다. 상기 제2 해수 분사 유로(122)는 상기 제2 증기 생성기(120) 내부로 유입된 해수(SW)가 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제2 해수 분사 유로(122)는 내부에 유입된 해수(SW)를 상기 제2 열원 유로(121)를 향하여 분사할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 열원 유로(121)를 향하여 분사된 해수(SW)는, 상대적으로 고온의 상기 제2 열원 유로(121) 내의 상기 제1 증기(VP1)과 열 교환하여 증발될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 열원 유로(121) 주위에는 해수(SW)가 증발된 제2 증기(VP2)가 생성될 수 있다.
상기 제2 증기 수집 유로(123)는 상기 제2 증기(VP2)를 수집하고, 수집된 상기 제2 증기(VP2)가 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제2 증기 수집 유로(123)는 수집된 상기 제2 증기(VP2)를 상기 제3 증기 생성기(130)로 제공할 수 있다.
상기 제2 해수 수집 유로(124)는 상기 제2 해수 분사 유로(122)로부터 분사된 해수(SW)가 증발되고 남은 해수(SW)를 수집할 수 있다. 또한, 상기 제2 해수 수집 유로(124)는 증발되고 남은 해수(SW)가 상기 제2 증기 생성기(120) 내에서 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제2 해수 수집 유로(124)는 증발되고 남은 해수(SW)를 상기 제3 증기 생성기(130)로 제공할 수 있다.
상기 제2 담수 저장탱크(125)는 상기 제2 열원 유로(121)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 담수 저장탱크(125)는 상기 제1 증기(VP1)가 해수(SW)와의 열교환을 통하여 응축된 제2 담수(FW2)를 저장할 수 있다. 또한, 상기 제2 담수 저장탱크(125)는 상기 제2 담수(FW2)를 상기 제3 증기 생성기(130)로 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 담수 저장탱크(125)에는 상술된 바와 같이 상기 제1 담수 저장탱크(115)로부터 상기 제1 담수(FW1)가 제공됨에 따라, 상기 제2 담수(FW2)는 상기 제1 담수(FW1)를 포함할 수 있다.
상기 제2 증기 생성기(120)는 제2-1 증기 생성기 유입구(120a), 제2-2 증기 생성기 유입구(120b), 제2-3 증기 생성기 유입구(120d), 제2-4 증기 생성기 유입구(120f), 제2-1 증기 생성기 유출구(120c), 제2-2 증기 생성기 유출구(120e), 및 제2-3 증기 생성기 유출구(120g)를 포함할 수 있다.
상기 제2-1 증기 생성기 유입구(120a)는 상기 제2 해수 분사 유로(122)에 배치될 수 있다. 상기 제2-1 증기 생성기 유입구(120a)에는 제1 해수 라인(11)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 외부로부터 제공된 해수(SW)가 상기 제1 해수 라인(11)을 통해 상기 제2 해수 분사 유로(122) 내부로 유입될 수 있다.
상기 제2-2 증기 생성기 유입구(120b)는 상기 제2 열원 유로(121)에 배치될 수 있다. 상기 제2-2 증기 생성기 유입구(120b)에는 제3열원 라인(23)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 증기 수집 라인(113)으로부터 제공된 상기 제1 증기(VP1)이 상기 제3 열원 라인(23)을 통해 상기 제2 열원 유로(121) 내부로 유입될 수 있다.
상기 제2-3 증기 생성기 유입구(120d)는 상기 제2 해수 수집 유로(124)에 배치될 수 있다. 상기 제2-3 증기 생성기 유입구(120d)에는 상기 제2 해수 라인(12)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 해수 수집 유로(114)로부터 배출된 해수(SW)는 상기 제2 해수 라인(12)을 통해 상기 제2 해수 수집 유로(124)로 제공될 수 있다.
상기 제2-4 증기 생성기 유입구(120f)는 상기 제2 증기 생성기(120)의 일 측에 배치되어, 상기 제1 담수 라인(31)을 통해 상기 제2 담수 저장탱크(125)와 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 담수 저장탱크(115)로부터 배출된 상기 제1 담수(FW1)가 상기 제1 담수 라인(31)을 통해 상기 제2 담수 저장탱크(125)로 제공될 수 있다.
상기 제2-1 증기 생성기 유출구(120c)는 상기 제2 증기 수집 유로(123)에 배치될 수 있다. 상기 제2-1 증기 생성기 유출구(120c)에는 제4 열원 라인(24)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 증기 수집 유로(123)로부터 배출된 상기 제2 증기(VP2)는 상기 제4 열원 라인(24)을 통해 상기 제3 증기 생성기(130)로 제공될 수 있다.
상기 제2-2 증기 생성기 유출구(120e)는 상기 제2 해수 수집 유로(124)에 배치될 수 있다. 상기 제2-2 증기 생성기 유출구(120e)에는 제3 해수 라인(13)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 해수 수집 유로(124)로부터 배출된 해수(SW)는 상기 제2 해수 라인(12)을 통해 상기 제3 증기 생성기(130)로 제공될 수 있다.
상기 제2-3 증기 생성기 유출구(120g)는 상기 제2 증기 생성기(120)의 일 측에 배치되어, 제2 담수 라인(32)을 통해 상기 제2 담수 저장탱크(125)와 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 담수 저장탱크(125)로부터 배출된 상기 제2 담수(FW2)가 상기 제2 담수 라인(32)을 통해 상기 제3 증기 생성기(130)로 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 담수 저장탱크(125)로부터 배출된 제2 담수(FW2)는 상기 제2 담수 라인(32)을 통해 후술되는 제3 담수 저장탱크(135)로 제공될 수 있다.
상기 제3 증기 생성기(130)는 제3 열원 유로(131), 제3 해수 분사 유로(132), 제3 증기 수집 유로(133), 제3 해수 수집 유로(134), 및 제3 담수 저장탱크(135)를 포함할 수 있다.
상기 제3 열원 유로(131)에는 상기 제2 증기 수집 유로(123)로부터 제공된 상기 제2 증기(VP2)가 유입될 수 있다. 상기 제3 열원 유로(131)는 상기 제3 증기 생성기(130) 내부에서 상기 제2 증기(VP2)가 이동되는 경로를 제공할 수 있다.
상기 제3 해수 분사 유로(132)에는 해수(SW)가 유입될 수 있다. 상기 제3 해수 분사 유로(132)는 상기 제3 증기 생성기(130) 내부로 유입된 해수(SW)가 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제3 해수 분사 유로(132)는 내부에 유입된 해수(SW)를 상기 제3 열원 유로(131)를 향하여 분사할 수 있다. 이 경우, 상기 제3 열원 유로(131)를 향하여 분사된 해수(SW)는, 상대적으로 고온의 상기 제3 열원 유로(131) 내의 상기 제2 증기(VP2)와 열 교환하여 증발될 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 열원 유로(131) 주위에는 해수(SW)가 증발된 제3 증기(VP3)가 생성될 수 있다.
상기 제3 증기 수집 유로(133)는 상기 제3 증기(VP3)를 수집하고, 수집된 상기 제3 증기(VP3)가 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제3 증기 수집 유로(133)는 수집된 상기 제3 증기(VP3)를 후술되는 열압축기(140), 제1 흡탈착기(210), 및 제2 흡탈착기(220)로 제공될 수 있다.
상기 제3 해수 수집 유로(134)는 상기 제3 해수 분사 유로(132)로부터 분사된 해수(SW)가 증발되고 남은 해수(SW)를 수집할 수 있다. 또한, 상기 제3 해수 수집 유로(134)는 증발되고 남은 해수(SW)가 상기 제3 증기 생성기(130) 내에서 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제3 해수 수집 유로(134)는 증발되고 남은 해수(SW)를 후술되는 제1 순환 펌프(160)로 제공할 수 있다.
상기 제3 담수 저장탱크(135)는 상기 제3 열원 유로(131)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제3 담수 저장탱크(135)는 상기 제2 증기(VP2)가 해수(SW)와의 열교환을 통하여 응축된 제3 담수(FW3)를 저장할 수 있다. 또한, 상기 제3 담수 저장탱크(135)는 상기 제3 담수(FW3)를 상기 담수 저장탱크(150)로 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 담수 저장탱크(135)에는 상술된 바와 같이 상기 제2 담수 저장탱크(125)로부터 상기 제2 담수(FW2)가 제공됨에 따라, 상기 제3 담수(FW3)는 상기 제1 담수(FW1) 및 제2 담수(FW2)를 포함할 수 있다.
상기 제3 증기 생성기(130)는 제3-1 증기 생성기 유입구(130a), 제3-2 증기 생성기 유입구(130b), 제3-3 증기 생성기 유입구(130d), 제3-4 증기 생성기 유입구(130f), 제3-1 증기 생성기 유출구(130c), 제3-2 증기 생성기 유출구(130e), 및 제3-3 증기 생성기 유출구(130g)를 포함할 수 있다.
상기 제3-1 증기 생성기 유입구(130a)는 상기 제3 해수 분사 유로(132)에 배치될 수 있다. 상기 제3-1 증기 생성기 유입구(130a)에는 제1 해수 라인(11)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 외부로부터 제공된 해수(SW)가 상기 제1 해수 라인(11)을 통해 상기 제3 해수 분사 유로(132) 내부로 유입될 수 있다.
상기 제3-2 증기 생성기 유입구(130b)는 상기 제3 열원 유로(131)에 배치될 수 있다. 상기 제3-2 증기 생성기 유입구(130b)에는 제4열원 라인(24)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 증기 수집 라인(123)으로부터 제공된 상기 제2 증기(VP2)이 상기 제4 열원 라인(24)을 통해 상기 제3 열원 유로(131) 내부로 유입될 수 있다.
상기 제3-3 증기 생성기 유입구(130d)는 상기 제3 해수 수집 유로(134)의 일 측에 배치될 수 있다. 상기 제3-3 증기 생성기 유입구(130d)에는 상기 제3 해수 라인(13)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 해수 수집 유로(124)로부터 배출된 해수(SW)는 상기 제3 해수 라인(13)을 통해 상기 제3 해수 수집 유로(134)로 제공될 수 있다.
상기 제3-4 증기 생성기 유입구(130f)는 상기 제3 증기 생성기(130)의 일 측에 배치되어, 상기 제2 담수 라인(32)을 통해 상기 제3 담수 저장탱크(135)와 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 담수 저장탱크(125)로부터 배출된 상기 제2 담수(FW2)가 상기 제2 담수 라인(32)을 통해 상기 제3 담수 저장탱크(135)로 제공될 수 있다.
상기 제3-1 증기 생성기 유출구(130c)는 상기 제3 증기 수집 유로(133)에 배치될 수 있다. 상기 제3-1 증기 생성기 유출구(130c)에는 제5 열원 라인(25)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 증기 수집 유로(133)로부터 배출된 상기 제3 증기(VP3)는 상기 제5 열원 라인(25)을 통해 후술되는 열압축기(140), 제1 흡탈착기(210), 및 제2 흡탈착기(220)로 제공될 수 있다.
상기 제3-2 증기 생성기 유출구(130e)는 상기 제3 해수 수집 유로(134)의 타 측에 배치될 수 있다. 상기 제3-2 증기 생성기 유출구(130e)에는 제4 해수 라인(14)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 해수 수집 유로(134)로부터 배출된 해수(SW)는 상기 제4 해수 라인(14)을 통해 상기 후술되는 제1 순환 펌프(160)로 제공될 수 있다.
상기 제3-3 증기 생성기 유출구(130g)는 상기 제3 증기 생성기(130)의 일 측에 배치되어, 제3 담수 라인(33)을 통해 상기 제3 담수 저장탱크(135)와 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 담수 저장탱크(135)로부터 배출된 상기 제3 담수(FW3)가 상기 제3 담수 라인(33)을 통해 상기 담수 저장탱크(150)로 제공될 수 있다.
상기 농축 모듈(170)은, 제4 열원 유로(171a, 171b), 제4 해수 분사 유로(172), 제4 증기 수집 유로(173), 제4 해수 수집 유로(174), 및 제4 저장 탱크(175)를 포함할 수 있다.
상기 제4 열원 유로(171a, 172b)는 제1 그룹 유로(171a) 및 제2 그룹 유로(171b)로 구분될 수 있다. 유체 공급부(182)로부터 상기 제1 그룹 유로(171a)로 제1 유체가 공급되고, 후술되는 바와 같이, 잔존된 해수(SW)의 증발에 따른 증발열로 인해 상기 제1 유체가 냉각된 제2 유체가 상기 제4 저장 탱크(175) 및 상기 제2 그룹 유로(171b)를 경유하여, 상기 유체 수집부(184)로 전달될 수 있다.
상기 제4 해수 라인(14)을 통해 배출된 해수(SW)는 상기 제1 순환 펌프(160)로 제공된 후, 제5 해수 라인(15)을 통해 제2 순환 펌프(176)로 제공되고, 상기 제2 순환 펌프(176)에서 제6 해수 라인(16)을 경유하여, 상기 제4 해수 분사 유로(172)로 공급될 수 있다. 다시 말하면, 상기 증발 모듈(100)에서 해수(SW)가 증발되고 잔존된 해수(SW)가, 상기 제1 순환 펌프(160), 상기 제5 해수 라인(15), 상기 제2 순환 펌프(176), 및 상기 제6 해수 라인(16)을 경유하여 상기 제4 해수 분사 유로(172)로 제공될 수 있다.
상기 제4 해수 분사 유로(172)는, 상기 잔존된 해수(SW)가 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제4 해수 분사 유로(172)는 내부에 유입된 상기 잔존된 해수(SW)를 상기 제4 열원 유로(171a, 171b)를 향하여 분사할 수 있다. 이 경우, 상기 제4 열원 유로(171a, 171b)로 분사된 상기 잔존된 해수(SW)는, 후술되는 흡 탈착기의 흡착 동작에 의한 증기 흡착력으로 재증발될 수 있다. 이에 따라, 상기 제4 열원 유로(171a, 171b) 주위에는 상기 잔존된 해수(SW)가 재증발된 증기가 생성될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 흡탈착기의 흡착 동작에 의한 증기 흡착력으로 인해, 상기 제4 해수 분사 유로(172)에서 분사된 상기 잔존된 해수(SW)가 재증발되는 경우, 상기 잔존된 해수의 재증발에 따른 증발열(heat of evaporation)에 의해, 상기 제1 그룹 유로(171a)로 유입된 상기 제1 유체가 냉각되어, 상기 제2 유체 생성되고, 상기 제4 저장 탱크(175) 및 상기 제2 그룹 유로(171b)를 경유하여 상기 제2 유체가 상기 유체 수집부(184)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 냉각되어 상대적으로 저온을 갖는 상기 제2 유체는, 냉방에 활용될 수 있다.
상기 제4 증기 수집 유로(173)는 상기 잔존된 해수(SW)가 재증발되어 생성된 증기가 이동되는 경로를 제공하여, 상기 잔존된 해수(SW)가 재증발되어 생성된 증기를 상기 제5 열원 라인(25)을 경유하여 상기 흡탈착 모듈(200) 및 상기 열 압축기(140)로 전달할 수 있다.
상기 제4 해수 수집 유로(174)는 증발 후 재잔존된 해수(SW)를 수집할 수 있고, 상기 제4 해수 수집 유로(174)에 수집된 해수(SW)는 제7 해수 라인(17)을 경유하여, 상기 제2 순환 펌프(176)로 제공되어, 상기 농축 모듈(170)로 다시 유입될 수 있다. 이에 따라, 상기 잔존된 해수(SW)는 상기 농축 모듈(170)에 순환 공급되고, 순환 공급에 의해 상기 농축 모듈(170)에서 생성된 상기 농축 해수가 기준 농도 이상 증가하는 경우, 상기 농축 해수는 상기 제8 해수 라인(18)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
상기 열압축기(140)는 상술된 바와 같이, 상기 제3 증기 생성기(130)로부터 생성된 상기 제3 증기(VP3) 및 상기 농축 모듈(170)에서 상기 잔존된 해수(SW)가 증발된 증기를 제공받을 수 있다. 또한, 상기 제3 증기 생성기(130)는 상기 제1 증기 생성기(110)로 공급되기 위한 외부 열원(HS)을 제공받을 수 있다. 상기 열압축기(140)는 상기 제3 증기(VP3) 및 외부 열원(HS)을 혼합한 후, 혼합된 열원(HS)을 상기 제1 증기 생성기(110)로 공급할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 열압축기(140)는 제1 열원 라인(21)과 연결되어, 상기 제1 열원 라인(21)을 통하여 외부 열원(HS)을 제공받을 수 있다. 또한, 상기 열압축기(140)는 상기 제5 열원 라인(25)을 통하여 상기 제3 증기(VP3) 및 상기 잔존된 해수(SW)가 증발된 증기를 제공받을 수 있다. 또한, 상기 열압축기(140)는 상기 제2 열원 라인(22)을 통하여, 상기 혼합된 열원을 상기 제1 증기 생성기(110)로 공급할 수 있다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 해수-담수화 장치는, 상기 증발 모듈(100)에서 최종적으로 생성되는 증기의 열을 재활용함으로써, 에너지 손실을 감소시킬 수 있다.
상기 담수 저장 탱크(150)는 상술된 바와 같이, 상기 농축 모듈(170)이 포함하는 상기 제4 담수 저장 탱크(175)로부터 상기 제4 담수 라인(34)을 통하여, 상기 제3 담수(FW3)를 제공받을 수 있다. 이에 따라, 상기 담수 저장 탱크(150)는 상기 제1 내지 제3 증기 생성기(110, 120, 130) 각각으로부터 생성된 제1 내지 제3 담수(FW1, FW2, FW3)가 모두 저장될 수 있다.
상기 제1 순환 펌프(160)는 상기 제1 해수 라인(11)과 연결되어, 외부로부터 제공되는 해수(SW)가 상기 제1 해수 라인(11)을 통하여 상기 제1 내지 제3 증기 생성기(110, 120, 130)에 용이하게 공급할 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이 상기 제3 증기 생성기(130)가 포함하는 상기 제3 해수 수집 라인(134)으로부터 유출된 잔존된 해수(SW)는 상기 제1 순환 펌프(160)로 제공될 수 있다. 상기 제1 순환 펌프(160)는 잔존된 해수(SW)와 외부 해수(SW)를 혼합한 후, 혼합된 해수(SW)를 상기 제1 내지 제3 증기 생성기(110, 120, 130)로 공급할 수 있다. 즉, 상기 실시 예에 따른 해수-담수화 장치는, 증기가 생성되고 남은 잔존된 해수(SW)를 재활용할 수 있다.
상술된 본 발명의 제1 실시 예와 달리, 본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 냉방에 활용되는 상기 제2 유체의 생성 과정이 생략될 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치 및 그 동작 방법이 설명된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 증발 모듈 및 농축 모듈을 구체적으로 나타내는 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치와 동일한 구성 및 동작은 생략하고, 차이점을 위주로 설명된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제3 증기 생성기(130)에서 생성된 상기 제3 증기(VP3)는 상기 제5 열원 라인(25)을 경유하여 상기 농축 모듈(170)의 상기 제4 열원 유로(171a, 171b)로 공급될 수 있다.
상기 증발 모듈(100)에서 해수(SW)가 증발되고 잔존된 해수(SW)가, 상기 제1 순환 펌프(160), 상기 제5 해수 라인(15), 상기 제2 순환 펌프(176), 및 상기 제6 해수 라인(16)을 경유하여 상기 제4 해수 분사 유로(172)로 제공될 수 있다. 상기 제4 해수 분사 유로(172)는 내부에 유입된 상기 잔존된 해수(SW)를 상기 제4 열원 유로(171a, 171b)를 향하여 분사할 수 있다.
상기 제4 열원 유로(171a, 171b)를 향하여 분사된 해수(SW)는, 상대적으로 고온의 상기 제4 열원 유로(171a, 171b) 내의 상기 제3증기(VP3)와 열 교환할 수 있고, 흡 탈착기의 흡착 동작에 의한 증기 흡착력으로 재증발될 수 있다. 이에 따라, 상기 제4 열원 유로(171a, 171b) 주위에는 상기 잔존된 해수(SW)가 재증발된 증기가 생성될 수 있다.
상기 제4 증기 수집 유로(173)는 상기 잔존된 해수(SW)가 재증발되어 생성된 증기가 이동되는 경로를 제공하여, 상기 잔존된 해수(SW)가 재증발되어 생성된 증기를 제6 열원 라인(26)을 경유하여 상기 흡탈착 모듈(200) 및 상기 열 압축기(140)로 전달할 수 있다.
상기 제4 담수 저장탱크(175)는 상기 제3 열원 유로(33)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제4 담수 저장탱크(175)는 상기 제3 증기(VP3)가 해수(SW)와의 열교환을 통하여 응축된 제4 담수를 저장할 수 있다. 또한, 상기 제4 담수 저장탱크(175)는 상기 제4 담수를 상기 담수 저장탱크(150)로 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제4 담수 저장탱크(175)에는 상술된 바와 같이 상기 제3 담수 저장탱크(135)로부터 상기 제3 담수(FW3)가 제공됨에 따라, 상기 제4 담수는 상기 제1 담수(FW1) 내지 제3 담수(FW3)를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 해수-담수화 장치가 포함하는 흡탈착 모듈을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 흡탈착 모듈(200)은 제1 흡탈착기(210), 제2 흡탈착기(220), 응축기(230), 및 고순도 담수 저장 탱크(240)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다.
상기 제1 흡탈착기(210)는 냉각수(CW) 또는 가열수(HW)가 이동하는 제1 냉온 유로(212), 및 흡착제(AD)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 흡탈착기(210)는 상기 제3 증기 생성기(130)로부터 생성된 상기 제3 증기(VP3) 및/또는 상기 농축 모듈(170)에서 생성된 상기 잔존된 해수(SW)가 증발된 증기(이하, 혼합 증기)를 제공받을 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 흡탈착기(210)는 상기 흡착제(AD)를 이용하여 상기 혼합 증기를 흡착(adsorption)한 후, 상기 흡착제(AD)에 흡착된 상기 혼합 증기를 탈착(desorption)할 수 있다. 상기 제1 흡탈착기(210)에서 탈착된 상기 혼합 증기는 상기 응축기(230)로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 흡착제(AD)는 수분흡착이 가능한 고체 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 흡착제(AD)는 활성탄, 규조토, 제올라이트, 실리카겔, 녹말, 벤토나이트, 알루미나 등이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 흡탈착기(210) 내에서 상기 혼합 증기를 흡착하는 경우, 상기 제1 냉온 유로(212)에 냉각수(CW)를 공급하여, 상기 제1 냉온 유로(212) 주위의 상기 흡착제(AD)의 온도를 감소시킬 수 있다. 상기 흡착제(AD)가 상기 혼합 증기를 흡착하는 흡착 반응은 발열 반응으로, 상기 제1 흡탈착기(210) 내부의 온도를 증가시킬 수 있다. 상기 제1 흡탈착기(210) 내부의 온도 증가는 상기 흡착제(AD)의 흡착량을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 냉온 유로(212)에 냉각수(CW)를 공급함으로써, 상기 흡착제(AD)의 온도를 감소시켜 흡착량 감소를 방지여, 상기 혼합 증기를 용이하게 흡착할 수 있다. 반면, 상기 제1 흡탈착기(210) 내에서 상기 혼합 증기를 탈착하는 경우, 상기 제1 냉온 유로(212)에 가열수(HW)를 공급하여, 상기 제1 냉온 유로(212) 주위의 상기 흡착제(AD)의 온도를 증가시킬 수 있다. 상기 흡착제(AD)의 온도가 증가되는 경우, 상기 혼합 증기를 흡착한 상기 흡착제(AD)로부터 상기 혼합 증기가 탈착될 수 있다.
상기 제1 흡탈착기(210)는 제1-1 흡탈착기 유입구(210a), 제1-2 흡탈착기 유입구(210c), 제1-1 흡탈착기 유출구(210b), 및 제1-2 흡탈착기 유출구(210d)를 포함할 수 있다.
상기 제1-1 흡탈착기 유입구(210a)는 상기 제5 열원 라인(25)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 혼합 증기가 상기 제5 열원 라인(25)을 통해 이동된 후, 상기 제1-1 흡탈착기 유입구(210a)를 통해 상기 제1 흡탈착기(210) 내로 유입될 수 있다.
상기 제1-2 흡탈착기 유입구(210c)는 제1 스위치 라인(61) 및 상기 제1 냉온 유로(212)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1-2 흡탈착기 유입구(210c)는 상기 제1 스위치 라인(61) 및 상기 제1 냉온 유로(212)를 연통시킬 수 있다. 상기 제1 스위치 라인(61)은 냉각수(CW) 또는 가열수(HW)가 상기 제1 냉온 유로(212)로 제공되는 이동 경로를 제공할 수 있다. 이에 따라, 냉각수(CW) 또는 가열수(HW)가 상기 제1 스위치 라인(61)을 통해 상기 제1 흡탈착기(210) 내로 유입될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 스위치 라인(61)의 일 단은 두 갈래로 분기되며, 하나에는 냉각수 라인이 연결되고, 다른 하나에는 가열수 라인이 연결될 수 있다.
상기 제1-1 흡탈착기 유출구(210b)는 제6 열원 라인(26)과 연결될 수 있다. 상기 제6 열원 라인(26)은 상기 제1 흡탈착기(210)에서 탈착된 상기 혼합 증기가 상기 응축기(230)로 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 흡탈착기(210)에서 탈착된 상기 혼합 증기는 상기 제1-1 흡탈착기 유출구(210b)를 통해 상기 제1 흡탈착기(210)로부터 배출된 후, 상기 제6 열원 라인(26)을 통해 상기 응축기(230)로 제공될 수 있다.
상기 제1-2 흡탈착기 유출구(210d)는 제3 스위치 라인(63) 및 상기 제1 냉온 유로(212)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1-2 흡탈착기 유출구(210d)는 상기 제3 스위치 라인(63) 및 상기 제1 냉온 유로(212)를 연통시킬 수 있다. 상기 제3 스위치 라인(63)은 상기 제1 냉온 유로(212)로부터 배출된 냉각수(CW) 또는 가열수(HW)가 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 스위치 라인(63)의 일 단은 두 갈래로 분기되며, 하나에는 냉각수 라인이 연결되고, 다른 하나에는 가열수 라인이 연결될 수 있다.
상기 제2 흡탈착기(220)는 냉각수(CW) 또는 가열수(HW)가 이동하는 제2 냉온 유로(214), 및 흡착제(AD)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 흡탈착기(220)는 상기 혼합 증기를 제공받을 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 흡탈착기(220)는 상기 흡착제(AD)를 이용하여 상기 혼합 증기를 흡착(adsorption)한 후, 상기 흡착제(AD)에 흡착된 상기 혼합 증기를 탈착(desorption)할 수 있다. 상기 제2 흡탈착기(220)에서 탈착된 상기 혼합 증기는 상기 응축기(230)로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 흡탈착기(220)는 상기 제1 흡탈착기(210)와 병렬적으로 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 흡탈착기(220) 내에서 상기 혼합 증기를 흡착하는 경우, 상기 제2 냉온 유로(214)에 냉각수(CW)를 공급하여, 상기 제1 냉온 유로(214) 주위의 상기 흡착제(AD)의 온도를 감소시킬 수 있다. 상기 흡착제(AD)의 온도가 감소되는 경우, 상기 흡착제(AD)는 상기 제2 흡탈착기(220) 내에 제공된 상기 혼합 증기를 용이하게 흡착할 수 있다. 반면, 상기 제2 흡탈착기(220) 내에서 상기 혼합 증기를 탈착하는 경우, 상기 제2 냉온 유로(214)에 가열수를 공급하여, 상기 제1 냉온 유로(214) 주위의 상기 흡착제(AD)의 온도를 증가시킬 수 있다. 상기 흡착제(AD)의 온도가 증가되는 경우, 상기 혼합 증기를 흡착한 상기 흡착제(AD)로부터 상기 혼합 증기가 탈착될 수 있다.
상기 제2 흡탈착기(220)는 제2-1 흡탈착기 유입구(220a), 제2-2 흡탈착기 유입구(220c), 제2-1 흡탈착기 유출구(220b), 및 제2-2 흡탈착기 유출구(220d)를 포함할 수 있다.
상기 제2-1 흡탈착기 유입구(220a)는 상기 제5 열원 라인(25)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 혼합 증기가 상기 제5 열원 라인(25)을 통해 이동된 후, 상기 제2-1 흡탈착기 유입구(220a)를 통해 상기 제2 흡탈착기(220) 내로 유입될 수 있다.
상기 제2-2 흡탈착기 유입구(220c)는 제2 스위치 라인(62) 및 상기 제2 냉온 유로(214)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 제2-2 흡탈착기 유입구(220c)는 상기 제2 스위치 라인(62) 및 상기 제2 냉온 유로(214)를 연통시킬 수 있다. 상기 제2 스위치 라인(62)은 냉각수 또는 가열수가 상기 제2 냉온 유로(214)로 제공되는 이동 경로를 제공할 수 있다. 이에 따라, 냉각수(CW) 또는 가열수(HW)가 상기 제2 스위치 라인(62)을 통해 상기 제2 흡탈착기(220) 내로 유입될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 스위치 라인(62)의 일 단은 두 갈래로 분기되며, 하나에는 냉각수 라인이 연결되고, 다른 하나에는 가열수 라인이 연결될 수 있다.
상기 제2-1 흡탈착기 유출구(220b)는 제7 열원 라인(27)과 연결될 수 있다. 상기 제7 열원 라인(27)은 상기 제2 흡탈착기(220)에서 탈착된 상기 혼합 증기가 상기 응축기(230)로 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 흡탈착기(220)에서 탈착된 상기 혼합 증기는 상기 제2-1 흡탈착기 유출구(210b)를 통해 상기 제2 흡탈착기(220)로부터 배출된 후, 상기 제7 열원 라인(27)을 통해 상기 응축기(230)로 제공될 수 있다.
상기 제2-2 흡탈착기 유출구(220d)는 제4 스위치 라인(64) 및 상기 제2 냉온 유로(214)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 제2-2 흡탈착기 유출구(220d)는 상기 제4 스위치 라인(64) 및 상기 제2 냉온 유로(214)를 연통시킬 수 있다. 상기 제4 스위치 라인(64)은 상기 제2 냉온 유로(214)로부터 배출된 냉각수(CW) 또는 가열수(HW)가 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제4 스위치 라인(64)의 일 단은 두 갈래로 분기되며, 하나에는 냉각수 라인이 연결되고, 다른 하나에는 가열수 라인이 연결될 수 있다.
상기 응축기(230)는 상기 제1 흡탈착기(210) 및 상기 제2 흡탈착기(220)로부터 탈착된 상기 혼합 증기를 제공받을 수 있다. 또한, 상기 응축기(230) 외부로부터 냉각수(CW)를 제공받을 수 있다. 이에 따라, 상기 응축기(230)는 냉각수(CW)를 통해 상기 혼합 증기를 응축시켜, 고순도(purity) 담수(FW)를 생성할 수 있다. 또한, 상기 응축기(230)는 생성된 고순도 담수를, 고순도 담수 저장탱크(240)로 제공할 수 있다.
상기 응축기(230)는 제1 응축기 유입구(230a), 제2 응축기 유입구(230b), 제3 응축기 유입구(230c), 제1 응축기 유출구(230d), 제2 응축기 유출구(230e)를 포함할 수 있다.
상기 제1 응축기 유입구(230a)는 상기 제6 열원 라인(26)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 흡탈착기(210)로부터 탈착된 상기 혼합 증기가 상기 제6 열원 라인(26)을 통하여 상기 응축기(230)로 제공될 수 있다. 상기 제2 응축기 유입구(230b)는 상기 제7 열원 라인(27)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 흡탈착기(220)로부터 탈착된 상기 혼합 증기가 상기 제7 열원 라인(27)을 통하여 상기 응축기(230)로 제공될 수 있다. 상기 제3 응축기 유입구(230c)는 제1 냉각수 라인(31)과 연결될 수 있다. 상기 제1 냉각수 라인(31)은 상기 응축기(230)로 냉각수(CW)를 공급할 수 있다.
상기 제1 응축기 유출구(230d)는 제1 고농축 담수 라인(51)과 연결될 수 있다. 상기 제1 고농축 담수 라인(51)은 상기 응축기(230)로부터 배출된 고농축 담수가 상기 고농축 담수 저장탱크(240)로 이동되는 경로를 제공할 수 있다. 상기 제2 응축기 유출구(230e)는 제3 냉각수 라인(33)과 연결될 수 있다. 상기 제3 냉각수 라인(33)은 상기 응축기(230)로부터 배출된 냉각수가 이동되는 경로를 제공할 수 있다.
상기 담수 생산 모듈(200)은, 제1 증기 유입 밸브(251), 제2 증기 유입 밸브(252), 제1 증기 유출 밸브(253), 제2 증기 유출 밸브(254), 제1 냉각수 유입 밸브(261), 제2 냉각수 유입 밸브(262), 제1 냉각수 유출 밸브(265), 제2 냉각수 유출 밸브(266), 제1 가열수 유입 밸브(263), 제2 가열수 유입 밸브(264), 제1 가열수 유출 밸브(267), 및 제2 가열수 유출 밸브(268)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 증기 유입 밸브(251)는 상기 제1 흡탈착기(210)와 연결되는 상기 제5 열원 유로(25)에 배치될 수 있다. 상기 제1 증기 유입 밸브(251)는 상기 제1 흡탈착기(210)로 유입되는 상기 혼합 증기의 유입을 제어할 수 있다. 상기 제2 증기 유입 밸브(252)는 상기 제2 흡탈착기(220)와 연결되는 상기 제5 열원 유로(25)에 배치될 수 있다. 상기 제2 증기 공급 밸브(252)는 상기 제2 흡탈착기(220)로 유입되는 상기 혼합 증기의 유입을 제어할 수 있다.
상기 제1 증기 유출 밸브(253)는 상기 제1 흡탈착기(210)와 연결되는 상기 제6 열원 유로(26)에 배치될 수 있다. 상기 제1 증기 유출 밸브(253)는 상기 제1 흡탈착기(210)로부터 상기 응축기(230)로 배출되는 탈착된 상기 혼합 증기의 유출을 제어할 수 있다. 상기 제2 증기 유출 밸브(254)는 상기 제2 흡탈착기(220)와 연결되는 상기 제7 열원 유로(27)에 배치될 수 있다. 상기 제2 증기 유출 밸브(254)는 상기 제2 흡탈착기(220)로부터 상기 응축기(230)로 배출되는 탈착된 상기 혼합 증기의 유출을 제어할 수 있다.
상기 제1 냉각수 유입 밸브(261)는 상기 제1 흡탈착기(210)와 연결되는 제1 냉각수 라인(31) 및 제1 스위치 라인(61) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 외부로부터 유입되는 냉각수(CW)는 상기 제1 냉각수 라인(31), 상기 제1 냉각수 유입 밸브(261) 및 상기 제1 스위치 라인(61)을 순차적으로 거쳐, 상기 제1 흡탈착기(210)에 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1 냉각수 유입 밸브(261)는 상기 제1 흡탈착기(210)에 제공되는 상기 냉각수(CW)의 유입을 제어할 수 있다.
상기 제2 냉각수 유입 밸브(262)는 상기 제2 흡탈착기(220)와 연결되는 제1 냉각수 라인(31) 및 제2 스위치 라인(62) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 외부로부터 유입되는 냉각수(CW)는 상기 제1 냉각수 라인(31), 상기 제2 냉각수 유입 밸브(262) 및 상기 제2 스위치 라인(62)을 순차적으로 거쳐, 상기 제2 흡탈착기(220)에 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 냉각수 유입 밸브(262)는 상기 제2 흡탈착기(220)에 제공되는 상기 냉각수(CW)의 유입을 제어할 수 있다.
상기 제1 냉각수 유출 밸브(265)는 상기 제1 흡탈착기(210)와 연결되는 제3 스위치 라인(63) 및 제2 냉각수 라인(32) 사이에 배치될 수 있다. 즉 상기 제1 흡탈착기(210)로부터 배출된 상기 냉각수(CW)는 상기 제3 스위치 라인(63), 상기 제1 냉각수 유출 밸브(265), 및 상기 제2 냉각수 라인(32)을 순차적으로 거쳐 배출될 수 있다. 또한, 상기 제1 냉각수 유출 밸브(265)는 상기 제1 흡탈착기(210)에서 배출되는 상기 냉각수(CW)의 유출을 제어할 수 있다.
상기 제2 냉각수 유출 밸브(266)는 상기 제2 흡탈착기(220)와 연결되는 제4 스위치 라인(64) 및 제2 냉각수 라인(32) 사이에 배치될 수 있다. 즉 상기 제2 흡탈착기(220)로부터 배출된 상기 냉각수(CW)는 상기 제4 스위치 라인(64), 상기 제2 냉각수 유출 밸브(266), 및 상기 제2 냉각수 라인(32)을 순차적으로 거쳐 배출될 수 있다. 또한, 상기 제2 냉각수 유출 밸브(266)는 상기 제2 흡탈착기(220)에서 배출되는 상기 냉각수(CW)의 유출을 제어할 수 있다.
상기 제1 가열수 유입 밸브(263)는 상기 제1 흡탈착기(210)와 연결되는 제1 가열수 라인(41) 및 제1 스위치 라인(61) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 외부로부터 유입되는 가열수(HW)는 상기 제1 가열수 라인(41), 상기 제1 가열수 유입 밸브(263), 및 상기 제1 스위치 라인(61)을 순차적으로 거쳐, 상기 제1 흡탈착기(210)에 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1 가열수 유입 밸브(263)는 상기 제1 흡탈착기(210)에 제공되는 상기 가열수(HW)의 유입을 제어할 수 있다.
상기 제2 가열수 유입 밸브(264)는 상기 제2 흡탈착기(220)와 연결되는 제1 가열수 라인(41) 및 제2 스위치 라인(62) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 외부로부터 유입되는 가열수(HW)는 상기 제1 가열수 라인(41), 상기 제2 가열수 유입 밸브(264), 및 상기 제2 스위치 라인(62)을 순차적으로 거쳐, 상기 제2 흡탈착기(220)에 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 가열수 유입 밸브(264)는 상기 제2 흡탈착기(220)에 제공되는 상기 가열수(HW)의 유입을 제어할 수 있다.
상기 제1 가열수 유출 밸브(267)는 상기 제1 흡탈착기(210)와 연결되는 제3 스위치 라인(63) 및 제2 가열수 라인(42) 사이에 배치될 수 있다. 즉 상기 제1 흡탈착기(210)로부터 배출된 상기 가열수(HW)는 상기 제3 스위치 라인(63), 상기 제1 가열수 유출 밸브(267), 및 상기 제2 가열수 라인(42)을 순차적으로 거쳐 배출될 수 있다. 또한, 상기 제1 가열수 유출 밸브(267)는 상기 제1 흡탈착기(210)에서 배출되는 상기 가열수(HW)의 유출을 제어할 수 있다.
상기 제2 가열수 유출 밸브(268)는 상기 제2 흡탈착기(220)와 연결되는 제4 스위치 라인(64) 및 제2 가열수 라인(42) 사이에 배치될 수 있다. 즉 상기 제2 흡탈착기(220)로부터 배출된 상기 가열수(HW)는 상기 제4 스위치 라인(64), 상기 제2 가열수 유출 밸브(268), 및 상기 제2 가열수 라인(42)을 순차적으로 거쳐 배출될 수 있다. 또한, 상기 제2 가열수 유출 밸브(268)는 상기 제2 흡탈착기(220)에서 배출되는 상기 가열수(HW)의 유출을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 흡탈착기(210, 220)는 흡착 또는 탈착을 서로 상반적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 흡탈착기(210)가 흡착을 수행하는 동안, 상기 제2 흡탈착기(220)는 탈착을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 및 제2 증기 유입 밸브(251, 252), 상기 제1 및 제2 증기 유출 밸브(253, 254), 상기 제1 및 제2 냉각수 유입 밸브(261, 262), 상기 제1 및 제2 가열수 유입 밸브(263, 264), 상기 제1 및 제2 냉각수 유출 밸브(265, 266), 상기 제1 및 제2 가열수 유출 밸브(267, 268)가 각각 제어될 수 있다. 이하, 도 8 내지 도 14를 참조하여, 상기 제1 및 제2 흡탈착기(210, 220)의 상반된 동작 과정이 설명된다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 해수-담수화 장치가 포함하는 흡탈착 모듈에서, 제1 및 제2 흡탈착기의 상반된 동작 과정을 나타내는 도면들이다.
도 8을 참조하면, 상기 혼합 증기가, 상기 제5 열원 라인(25)을 통하여 상기 제1 흡탈착기(210)로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 흡탈착기(210)에서는 상기 흡착제(AD)에 의하여 흡착 반응이 수행될 수 있다. 상술된 바와 같이, 흡착 반응이 수행되는 경우, 상기 제1 흡탈착기(210)의 상기 흡착제(AD)의 온도를 감소시키기 위하여, 상기 제1 냉각수 라인(31)을 통하여 상기 냉각수(CW)가 유입될 수 있다. 상기 냉각수(CW)는 상기 제1 냉온 유로(212)를 흐르며, 상기 제1 흡탈착기(210)의 상기 흡착제(AD)의 온도를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 혼합 증기가 상기 제1 흡·탈착기(210)의 상기 흡착제(AD)에 용이하게 흡착될 수 있다.
상기 제1 흡탈착기(210)에서 흡착 반응이 수행되는 동안, 상기 제2 흡탈착기(220)에서는 탈착 반응이 수행될 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 가열수 라인(41)을 통하여 상기 가열수(HW)가 유입될 수 있다. 상기 가열수(HW)는 상기 제2 냉온 유로(214)를 흐르며, 상기 제2 흡탈착기(220)의의 상기 흡착제(AD)의 온도를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 흡탈착기(220)에서는 상기 흡착제(AD)로부터 상기 혼합 증기가 탈착되고, 탈착된 상기 혼합 증기는 상기 응축기(230)로 제공될 수 있다.
결과적으로, 상기 제1 흡탈착기(210)기에서 흡착 반응이 수행되는 경우, 상기 제2 흡탈착기(220)에서는 탈착 반응이 수행될 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 증기 유입 밸브(251), 상기 제2 증기 유출 밸브(254), 상기 제1 냉각수 유입 밸브(261), 상기 제1 냉각수 유출 밸브(265), 상기 제2 가열수 유입 밸브(264), 및 상기 제2 가열수 유출 밸브(268)는 열리고, 상기 제2 증기 유입 밸브(252) 및 상기 제1 증기 유출 밸브(253), 상기 제2 냉각수 유입 밸브(262), 상기 제1 가열수 유입 밸브(263), 상기 제2 냉각수 유출 밸브(266), 상기 제1 가열수 유출 밸브(267)는 닫힐 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 흡탈착기(210)에서 흡착 반응이 수행된 이후, 상기 제1 가열수 라인(41)을 통하여 상기 가열수(HW)가 유입될 수 있다. 상기 가열수(HW)는 상기 제1 냉온 유로(212)를 흐르며, 상기 제1 흡탈착기(210)의 온도를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 흡탈착기(210)에서는 탈착 반응이 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 흡탈착기(210)에서는 상기 흡착제(AD)로부터 상기 혼합 증기가 탈착되고, 탈착된 상기 혼합 증기는 상기 응축기(230)로 제공될 수 있다.
상기 제1 흡탈착기(210)에서 탈착 반응이 수행되는 경우, 상기 혼합 증기가, 상기 제5 열원 라인(25)을 통하여 상기 제2 흡탈착기(220)로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 흡탈착기(220)에서는 상기 흡착제(AD)에 의하여 흡착 반응이 수행될 수 있다. 상술된 바와 같이, 흡착 반응이 수행되는 경우, 상기 제2 흡탈착기(220)의 상기 흡착제(AD)의 온도를 감소시키기 위하여, 상기 제1 냉각수 라인(31)을 통하여 상기 냉각수(CW)가 유입될 수 있다. 상기 냉각수(CW)는 상기 제2 냉온 유로(214)를 흐르며, 상기 제2 흡탈착기(220)의 상기 흡착제(AD)의 온도를 감소시킬 수 있다.
즉, 상기 제1 흡탈착기(210)에서 탈착 반응이 수행되는 동안, 상기 제2 흡탈착기(220)에서는 흡착 반응이 수행될 수 있다. 또한, 상기 응축기(230)에는 상기 냉각수(CW)가 제공되어, 상기 혼합 증기를 고순도 담수로 응축시키는 담수화 반응이 수행될 수 있다.
결과적으로, 상기 제1 흡탈착기(210)에서 탈착 반응이 수행되고, 상기 제2 흡탈착기(220)에서 흡착 반응이 수행되는 경우, 상기 제2 증기 유입 밸브(252), 상기 제1 증기 유출 밸브(253), 상기 제2 냉각수 유입 밸브(262), 상기 제1 가열수 유입 밸브(263), 상기 제2 냉각수 유출 밸브(266), 상기 제1 가열수 유출 밸브(267)는 모두 열리고, 상기 제1 증기 유입 밸브(251), 상기 제2 증기 유출 밸브(254), 상기 제1 냉각수 유입 밸브(261), 상기 제2 가열수 유입 밸브(264), 상기 제1 냉각수 유출 밸브(265), 상기 제2 가열수 유출 밸브(268)는 모두 닫힐 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 제2 흡탈착기(220)에서 흡착 반응이 수행된 이후, 상기 제1 가열수 라인(41)을 통하여 상기 가열수(HW)가 유입될 수 있다. 상기 가열수(HW)는 상기 제2 냉온 유로(214)를 흐르며, 상기 제2 흡탈착기(220)의 온도를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 흡탈착기(220)에서는 상기 흡착제(AD)로부터 상기 혼합 증기가 탈착되고, 탈착된 상기 혼합 증기는 상기 응축기(230)로 제공될 수 있다.
상기 제2 흡탈착기(220)에서 탈착 반응이 수행되는 경우, 상기 혼합 증기가, 상기 제5 열원 라인(25)을 통하여 상기 제1 흡탈착기(210)로 다시 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 흡탈착기(210)에서는 상기 흡착제(AD)에 의하여 흡착 반응이 수행될 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 제1 흡탈착기(210)에서 흡착 반응이 수행되는 경우, 상기 제1 냉각수 라인(31)을 통하여 상기 냉각수(CW)가 유입될 수 있다. 상기 냉각수(CW)는 상기 제1 냉온 유로(212)를 흐르며, 상기 제1 흡탈착기(210)의 상기 흡착제(AD)의 온도를 감소시킬 수 있다.
즉, 상기 제2 흡탈착기(220)에서 탈착 반응이 수행되는 동안, 상기 제1 흡탈착기(210)에서는 흡착 반응이 수행될 수 있다. 또한, 상기 응축기(230)에는 상기 냉각수(CW)가 제공되어, 상기 혼합 증기를 고순도 담수로 응축시키는 담수화 반응이 수행될 수 있다.
결과적으로, 상기 제2 흡탈착기(220)에서 탈착 반응이 수행되고, 상기 제1 흡탈착기(210)에서 흡착 반응이 수행되는 경우, 상기 제1 증기 유입 밸브(251), 상기 제2 증기 유출 밸브(254), 상기 제1 냉각수 유입 밸브(261), 상기 제2 가열수 유입 밸브(264), 상기 제1 냉각수 유출 밸브(265), 상기 제2 가열수 유출 밸브(268)는 모두 열리고, 상기 제2 증기 유입 밸브(252), 상기 제1 증기 유출 밸브(253), 상기 제2 냉각수 유입 밸브(262), 상기 제1 가열수 유입 밸브(263), 상기 제2 냉각수 유출 밸브(266), 상기 제1 가열수 유출 밸브(267)는 모두 닫힐 수 있다.
이후, 상기 제1 및 제2 흡탈착기(210, 220)에서 흡착 및 탈착 반응이 교대로 반복적으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 해수-담수화 장치는, 최종적으로 생산할 수 있는 고순도 담수의 총량이 증가할 수 있다. 또한, 흡탈착기에 문제가 발생한 경우에도, 공정을 중단하지 않고 지속시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 해수-담수화 장치는 해수(seawater)를 증발시켜 해수로부터 상기 제1 증기(VP1)를 생성하는 상기 제1 증기 생성기(110), 상기 제1 증기 생성기(110)로부터 상기 제1 증기(VP1)를 제공받아, 상기 제1 증기(VP1)를 열원으로 사용하여 해수(SW)를 증발시켜 상기 제2 증기(VP2)를 생성하는 제2 증기 생성기(120), 및 상기 제2 증기 생성기(120)로부터 상기 제2 증기(VP2)를 제공받아, 상기 제2 증기(VP2)를 열원으로 사용하여 해수(SW)를 증발시켜 상기 제3 증기(VP3)를 생성하는 제3 증기 생성기(130)를 포함하는 상기 증발 모듈(100), 상기 흡착 모듈(200) 및 상기 제3 증기(VP3)를 이용하여 상기 농축 해수를 생성하는 농축 모듈(170), 및 상기 혼합 증기를 제공받아, 상기 혼합 증기를 흡착 또는 탈착시키는 상기 제1 및 제2 흡탈착기(210, 220), 및 상기 제1 및 제2 흡탈착기(210, 220)에서 탈착된 상기 혼합 증기를 응축시켜 고순수 담수(fresh water)를 생성하는 상기 응축기(230)를 포함하는 상기 흡탈착 모듈(200)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 적은 에너지의 사용으로 고순수 담수를 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 고순수 담수 생산량이 향상된 해수-담수화 장치가 제공될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 해수-담수화 장치가 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 해수-담수화 방법이 설명된다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 해수-담수화 방법을 설명하는 순서도이다. 일 실시 예에 따르면, 상기 해수-담수화 방법은, 상기 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명된 상기 해수-담수화 장치를 통하여 수행될 수 있다. 이하, 상기 해수-담수화 방법을 설명함에 있어, 상기 실시 예에 따른 해수-담수화 장치가 사용된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 해수-담수화 방법은, 증기 생성 단계(S110, S120, S130), 및 담수 생성 단계(S200)를 포함할 수 있다. 도 11을 참조하면, 상기 증기 생성 단계는 제1 증기 생성 단계(S110), 제2 증기 생성 단계(S120), 제3 증기 생성 단계(S130), 및 해수 농축 생성 및 유체 냉각 단계(S140)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 증기 생성 단계(S110)에서는 해수(seawater, SW) 및 열원(heat source, HS) 사이의 온도차이를 이용하여, 해수를 증발시켜, 제1 증기를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 증기 생성 단계(S110)는 열원이 이동되는 제1 열원 유로 내로 열원을 공급하는 단계, 및 상기 제1 열원 유로 상에 해수를 분사하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 가열된 상기 제1 열원 유로 상에 해수를 분사하는 경우, 해수가 상기 제1 열원 유로 주위에서 증발됨에 따라, 상기 제1 증기가 형성될 수 있다.
상기 제2 증기 생성 단계(S120)에서는 상기 제1 증기 생성 단계에서 생성된 상기 제1 증기를 제공받아, 상기 제1 증기 및 해수 사이의 온도차이를 이용하여, 해수를 증발시켜, 제2 증기를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 증기 생성 단계(S120)는 제1 증기가 이동되는 제2 열원 유로 내로 제1 증기를 공급하는 단계, 및 상기 제2 열원 유로 상에 해수를 분사하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 가열된 상기 제2 열원 유로 상에 해수를 분사하는 경우, 해수가 상기 제2 열원 유로 주위에서 증발됨에 따라, 상기 제2 증기가 형성될 수 있다.
상기 제3 증기 생성 단계(S130)에서는 상기 제2 증기 생성 단계에서 생성된 상기 제2 증기를 제공받아, 상기 제2 증기 및 해수 사이의 온도차이를 이용하여, 해수를 증발시켜, 제3 증기를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 증기 생성 단계(S130)는 제2 증기가 이동되는 제3 열원 유로 내로 제2 증기를 공급하는 단계, 및 상기 제3 열원 유로 상에 해수를 분사하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 가열된 상기 제3 열원 유로 상에 해수를 분사하는 경우, 해수가 상기 제3 열원 유로 주위에서 증발됨에 따라, 상기 제3 증기가 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 증기 생성 단계(S110, S120, S130)는 각각 제1 내지 제3 해수 수집 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 해수 수집 단계는, 상기 제1 증기가 생성되고 남은 해수를 수집할 수 있다. 상기 제2 해수 수집 단계는, 상기 제2 증기가 생성되고 남은 해수를 수집할 수 있다. 상기 제3 해수 수집 단계는, 상기 제3 증기가 생성되고 남은 해수를 수집할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 해수 수집 단계에서 수집된 해수는 상기 제1 증기 생성 단계(S110)에서, 상기 제1 증기 생성을 위해 재사용될 수 있다.
또한, 상기 증기 생성 단계는, 상기 제3 증기 생성 단계(S130) 이후, 상기 담수 생성 단계(S200) 이전, 상기 제3 증기를 상기 제1 열원 유로 내로 공급하는 증기 순환 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 증기 생성 단계에서 최종적으로 생성된 증기가, 상기 제1 증기 생성 단계에서 해수를 가열하기 위한 열원으로 재사용될 수 있다.
또한, 상기 농축 해수 생성 및 유체 냉각 단계(S140)에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 농축 모듈에서, 상기 제1 내지 제3 증기 생성 단계(S110, S120, S130)에서 해수가 증발된 후 잔존된 해수가, 후술되는 증기 흡착 단계에서 흡착제의 증기 흡착력을 이용하여 재증발되어 농축 해수가 생산될 수 있다. 상기 농축 해수는 상기 농축 모듈에 순환 공급되고 다시 증발되어 상기 농축 해수가 기준 농도 이상 증가된 경우, 상기 농축 해수는 외부로 배출될 수 있다. 또한, 상기 잔존된 해수의 재증발에 따른 증발열을 이용하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 유체가 냉각될 수 있고, 냉각된 유체를 냉방에 활용할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 담수 생성 단계(S200)는 제3 증기 공급 단계(S210), 제1 흡탈착기에서 혼합 증기 흡착 단계(S220), 제1 흡탈착기에서 혼합 증기를 탈착하고 제2 흡탈착기에서 혼합 증기를 흡착 하는 단계(S230), 제1 담수 생성 단계(S240), 상기 제2 흡탈착기에서 혼합 증기를 탈착하고 상기 제1 흡탈착기에서 혼합 증기를 흡착하는 단계(S250), 및 제2 담수 생성 단계(S260)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 혼합 증기 공급 단계(S210)에서는, 상기 제3 증기 생성 단계(S130)에서 생성된 상기 제3 증기 및/또는 상기 해수 농축 및 유체 냉각 단계(S140)에서 생성된 잔존된 해수가 재증발된 증기가 제1 흡탈착기로 제공될 수 있다. 이후, 상기 제1 흡탈착기에서는 흡착제를 통하여 상기 제3 증기 및/또는 잔존된 해수가 재증발된 증기(이하, 혼합 증기)를 흡착할 수 있다(S220). 이 경우, 상기 제1 흡탈착기 내부에 배치되고, 냉각수 또는 가열수가 이동되는 제1 냉온 유로 내부로 냉각수가 유입되어 흡착 반응 동안 온도가 상승된 상기 흡착제의 온도를 감소시킬 수 있다.
상기 제1 흡탈착기에서 흡착 반응이 수행된 이후, 상기 제1 흡탈착기에서는 탈착 반응이 수행될 수 있다(S230). 이 경우, 상기 제1 냉온 유로 내부로 가열수가 유입되어 상기 혼합 증기를 흡착한 흡착제의 온도를 증가시킬 수 있다. 반면, 상기 제1 흡탈착기에서 탈착 반응이 수행되는 동안, 상기 제2 흡탈착기에서는 흡착 반응이 수행될 수 있다(S230). 이 경우, 상기 제2 흡탈착기 내부에 배치되고, 냉각수 또는 가열수가 이동되는 제2 냉온 유로 내부로 냉각수가 유입되어 상기 흡착제의 온도를 감소시킬 수 있다. 상기 제1 흡탈착기에서 탈착된 상기 혼합 증기는 응축되어 담수(fresh water)가 생성될 수 있다(S240).
계속해서, 탈착 반응이 수행되었던 상기 제1 흡탈착기에서는 흡착 반응이 다시 수행되고, 흡착 반응이 수행되었던 상기 제2 흡탈착기에서는 탈착 반응이 수행될 수 있다(S250). 이후, 상기 제2 흡탈착기에서 탈착된 상기 혼합 증기는 응축되어 담수가 생성될 수 있다(S260). 일 실시 예에 따르면, 상기 S230 단계, S240 단계, S250 단계, 및 S260 단계는 순차적으로 반복 수행될 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 흡탈착기는 서로 상반적으로 흡착 및 탈착 공정을 수행하되, 흡착 및 탈찰 공정이 교대로 그리고 반복적으로 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 증기 생성 단계는 생략될 수 있다. 구체적으로, 상기 해수-담수화 방법은 해수 및 열원 사이의 온도차이를 이용하여, 해수를 증발시켜 제1 증기를 생성하는 제1 증기 생성 단계, 상기 제1 증기를 제공받아, 상기 제1 증기 및 해수 사이의 온도차이를 이용하여 해수를 증발시켜 제2 증기를 생성하는 제2 증기 생성 단계, 상기 제1 및 제2 증기 생성 단계에서 해수가 증발된 후 잔존된 해수를 재증발 시켜 농축 해수를 생성하고 농축 해수가 재증발되는 증발열을 이용하여 유체를 냉각시키는 농축 해수 생성 및 유체 냉각 단계, 상기 제2 증기 및/또는 잔존된 해수가 재증발된 증기(이하, 혼합 증기)를 제공받아 흡착제를 통하여 상기 혼합 증기를 흡착시키는 증기 흡착 단계, 상기 혼합 증기가 흡착된 상기 흡착제로부터 상기 혼합 증기를 탈착시키는 증기 탈착 단계, 및 탈착된 상기 혼합 증기를 제공받아 응축시켜, 담수를 생성하는 담수 생성 단계를 포함할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치 및 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 변형 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 설명된다.
도 13은 본 발명의 제1 변형 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치를 나타내는 도면이고, 도 14는 본 발명의 제1 변형 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 해수 공급 모듈을 나타내는 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제1 변형 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치는, 증발 모듈(100), 농축 모듈(170), 흡탈착 모듈(200), 및 해수 공급 모듈(300)을 포함할 수 있다. 상기 증발 모듈(100), 상기 농축 모듈(170), 및 상기 흡탈착 모듈(200)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된, 상기 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 상기 증발 모듈(100), 상기 농축 모듈(170), 및 상기 흡탈착 모듈(200)과 같을 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다.
상기 해수 공급 모듈(300)은, 해수 저장 탱크(310), 냉각기(320), 분리기(separator, 330), 워셔(washer, 340), 열처리기(350), 담수 저장 탱크(360), 및 냉매 재생기(370)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 구체적으로 설명된다.
상기 해수 저장 탱크(310)에는 해수(seawater)가 저장될 수 있다. 상기 해수 저장 탱크(310)로부터 유출된 상기 해수는, 상기 증발 모듈(100)이 포함하는 상기 제1 순환 펌프(160) 및 상기 냉각기(320)로 제공될 수 있다. 이를 위해, 상기 해수 저장 탱크(310), 상기 냉각기(320), 및 상기 제1 순환 펌프(160)는 제1 유로(71)를 통해 연결될 수 있다. 또한, 상기 해수 저장 탱크(310), 및 상기 냉각기(320) 사이에는 제1 밸브(V1)가 배치되고, 상기 해수 저장 탱크(310), 및 상기 제1 순환 펌프(160) 사이에는 제2 밸브(V2)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 밸브(V1) 및 상기 제2 밸브(V2)를 제어하여, 상기 해수 저장 탱크(310)로부터 유출된 상기 해수를, 상기 냉각기(320) 및 상기 제1 순환 펌프(160)로 제공하고, 상기 냉각기(320) 및 상기 제1 순환 펌프(160)로 제공되는 상기 해수의 유량이 제어될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 밸브(V1, V2)와 상기 해수 저장 탱크(310) 사이에는 제1 펌프(P1)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 해수 저장 탱크(310)로부터 유출된 상기 해수는, 상기 제1 펌프(P1)를 통해 유량이 제어될 수 있다.
상기 냉각기(320)는 상기 해수 저장 탱크로(310)부터 상기 해수를 제공받아, 상기 해수의 적어도 일부를 냉각시킬 수 있다. 이 경우, 상기 해수는 고체 및 액체가 혼합된 상(phase), 예를 들어 슬러리 상태일 수 있다. 구체적으로, 상기 해수가 냉각되는 경우, 상기 해수가 포함하는 물(H2O) 성분은 고체 상태로 얼게 되지만, 상기 해수가 포함하는 이온(ion) 물질들은 액체 상태로 잔존될 수 있다. 이에 따라, 얼음 상태의 담수(고체)-해수(액체)가 혼합된 상(phase)을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 해수는, 상기 냉각기(320)의 내부에 배치된 냉매를 통해 냉각될 수 있다.
상기 냉각기(320)에서 냉각된 상기 해수는, 상기 냉각기(320)로부터 유출되어 상기 분리기(330)로 제공될 수 있다. 또한, 상기 해수의 냉각에 사용된 상기 냉매는, 상기 냉각기(320)로부터 유출되어 상기 냉매 재생기(370)로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 냉각기(320)는 제1 냉각기 유입구(320a), 제1 냉각기 유출구(320b), 제2 냉각기 유출구(320c), 및 제2 냉각기 유입구(320d)를 포함할 수 있다.
상기 제1 냉각기 유입구(320a)는 상기 제1 유로(71)와 연결되어, 상기 해수 저장 탱크(310)로부터 제공된 상기 해수가 유입될 수 있다. 상기 제1 냉각기 유출구(320b)는 제2 유로(72)와 연결되어, 상기 냉각기(320)로부터 유출되는 상기 해수를 상기 분리기(330)로 제공할 수 있다. 상기 제2 냉각기 유출구(320c)는 제7 유로(77)와 연결되어, 상기 냉각기(320)로부터 유출되는 상기 냉매를 상기 냉매 재생기(370)로 냉매를 제공할 수 있다. 상기 제2 냉각기 유입구(320d)는 제8 유로(78)와 연결되어, 상기 냉매 재생기(370)로부터 제공된 상기 냉매가 유입될 수 있다.
상기 분리기(330)는 상기 냉각기(320)로부터 제공받은 상기 해수를 분리할 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 냉각기(320)로부터 유출된 상기 해수는 얼음 상태의 담수(고체)-해수(액체)가 혼합된 상을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 분리기(330)는 상기 해수를 얼음 상태의 담수(고체) 및 해수(액체)로 각각 분리할 수 있다.
상기 분리기(330)로부터 분리된 상기 해수는 제4-1 해수 유로(74a)를 통하여, 상기 해수 저장 탱크(310)로 제공될 수 있다. 상기 해수 저장 탱크(310)로 제공된 상기 해수는, 상술된 바와 같이 상기 냉각기(320) 또는 상기 제1 순환 펌프(160)로 제공될 수 있다. 즉, 상기 해수는 순환공급 될 수 있다.
상기 분리기(330)로부터 분리된 얼음 상태의 담수는 제3 유로(73)를 통하여, 상기 워셔(340)로 제공될 수 있다. 상기 워셔(340)로 제공된 얼음 상태의 담수는 세척될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 워셔(340)는 세척액 분사 유로(342)를 포함할 수 있다. 상기 세척액 분사 유로(342)는, 상기 워셔(340) 내부로 분사되는 세척액의 이동 경로를 제공할 수 잇다. 예를 들어, 상기 세척액은 담수일 수 있다.
즉, 상기 워셔(340) 내부로 제공된 얼음 상태의 담수는, 상기 세척액 분사 유로(342)로부터 분사된 상기 세척액을 통해 세척될 수 있다. 이 경우, 얼음 상태의 담수 중 일부는 녹을 수 있다. 얼음 상태의 담수가 녹아 생성된 용액은 제4-2 해수 유로(74)를 통해 상기 해수 저장 탱크(310)로 제공될 수 있다. 반면, 상기 워셔(340) 내의 세척 공정 이후, 잔존된 얼음 상태의 담수는 제5 유로(75)를 통해 상기 열처리기(350)로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 워셔(340)는, 제1 워셔 유입구(340a), 제1 워셔 유출구(340b), 제2 워셔 유출구(340c), 및 제2 워셔 유입구(340d)를 포함할 수 있다.
상기 제1 워셔 유입구(340a)는 상기 제3 유로(73)와 연결되어, 상기 분리기(330)로부터 유출되는 얼음 상태의 담수를 상기 워셔(340)로 제공할 수 있다. 상기 제1 워셔 유출구(340b)는 상기 4-2 해수 유로(74b)와 연결되어, 상기 워셔로부터 유출되는 얼음 상태의 담수가 녹아 생성된 용액을 상기 해수 저장 탱크(310)로 제공할 수 있다. 상기 제2 워셔 유출구(340c)는 제5 유로(75)와 연결되어, 상기 워셔로부터 유출되는 잔존된 얼음 상태의 담수를 상기 열처리기(350)로 제공할 수 있다. 상기 제2 워셔 유입구(340d)는 제6 유로(76)와 연결되어, 상기 열처리기(350)로부터 유출되는 담수를 상기 워셔(340)로 제공할 수 있다.
상기 열처리기(350)는 얼음 상태의 담수를 녹여, 액체 상태의 담수를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 열처리기(350)는 유로(352), 해수 공급부(356), 및 해수 수집부(354)를 포함할 수 있다. 상기 유로(352)는 상기 열처리기(350)의 내부에 배치되어, 상기 열처리기(350) 내부에 제공된 얼음 상태의 담수를 열처리할 수 있다. 이에 따라, 얼음 상태의 담수가 녹아, 액체 상태의 담수가 생성될 수 있다. 상기 해수 공급부(356) 및 상기 해수 수집부(354)는 상기 유로(352)와 연결되도록, 상기 열처리기(350)의 외부에 배치될 수 있다. 상기 해수 공급부(356)는 상기 유로(352)에 해수(SW)를 공급할 수 있고, 공급된 해수(SW)는 얼음 상태의 담수와 열교환하여 온도가 저하될 수 있다. 온도가 저하된 해수(SW)는 상기 해수 수집부(354)에서 수집되고, 일부는 외부로 방출되고, 나머지 일부는 상기 해수 저장 탱크(310)로 공급될 수 있다. 다시 말하면, 많은 양의 해수(SW)가 상기 해수 공급부(356)로 제공되어, 해수(SW)의 온도 저하를 최소화시킬 수 있고, 상기 해수 저장 탱크(310)로 공급하기 위해 필요한 양을 초과하는 해수(SW)는 외부로 방출될 수 있다.
상기 열처리기(350)로부터 생성된 상기 담수는, 상기 워셔(340)가 포함하는 상기 세척액 분사 유로(342) 또는 상기 담수 저장 탱크(360)로 제공될 수 있다. 이를 위해, 상기 열처리기(350), 상기 워셔(340), 및 상기 담수 저장 탱크(360)는 제6 해수 유로를 통해 연결될 수 있다. 또한, 상기 열처리기(350) 및 상기 워셔(340) 사이에는 제3 밸브(V3)가 배치되고, 상기 열처리기(350) 및 상기 담수 저장 탱크(360) 사이에는 제4 밸브(V4)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 밸브(V3) 또는 상기 제4 밸브(V4) 중 어느 하나를 제어하여, 상기 열처리기(350)로부터 생성된 상기 담수가, 상기 워셔(340) 또는 상기 담수 저장 탱크(360) 중 어느 하나로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 및 제4 밸브(V3, V4)와 상기 열처리기(350) 사이에는 제2 펌프(P2)가 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 열처리기(350)로부터 유출된 상기 담수는, 상기 제2 펌프(P2)를 통해 유량이 제어될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 열처리기(350)는 제1 열처리기 유입구(350a), 제1 열처리기 유출구(350b), 제2 열처리기 유입구(350c), 및 제2 열처리기 유출구(350d)를 포함할 수 있다.
상기 제1 열처리기 유입구(350a)는 상기 제5 유로(75)와 연결되어, 상기 워셔(340)로부터 유출된, 잔존된 얼음 상태의 담수가 유입될 수 있다. 상기 제1 열처리기 유출구(350b)는 상기 제6 유로(76)와 연결되어, 상기 열처리기(350)로부터 생성된 상기 담수가 유출될 수 있다. 상기 제2 열처리기 유입구(350c)는 상기 열원 유로(352)의 일 단과 연통되고, 연통된 상기 열원 유로(352)의 일 단은 상기 열원 제공부(354)와 연결될 수 있다. 상기 제2 열처리기 유출구(350d)는 상기 열원 유로(352)의 타 단과 연통되고, 연통된 상기 열원 유로(352)의 타 단은 상기 열원 수집부(356)와 연결될 수 있다.
상기 냉매 재생기(370)는 제7 유로(77)를 통해 상기 냉각기(320)로부터 상기 냉매를 제공받을 수 있다. 상기 냉매 재생기는 상기 냉매의 온도를 감소시켜, 상기 냉매를 재생시킬 수 있다. 재생된 냉매는 상기 냉매 재생기(370)로부터 유출되어 제8 유로(78)를 통해 상기 냉각기(320)로 다시 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 냉매 재생기(370)는 냉각 유로(372), 냉각제 제공부(374), 및 냉각제 수집부(376)를 포함할 수 있다. 상기 냉각 유로(372)는 상기 냉매 재생기(370)의 내부에 배치되어, 상기 냉매 재생기(370) 내부에 제공된 상기 냉매를 냉각시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 냉매는 재생될 수 있다. 상기 냉각제 제공부(374) 및 상기 냉각제 수집부(376)는 상기 냉각 유로(372)와 연결되도록, 상기 냉매 재생기(370)의 외부에 배치될 수 있다. 상기 냉각제 제공부(374)는 상기 냉각 유로(372)에 냉각제를 공급할 수 있다. 상기 냉각제 수집부(376)는 상기 냉각 유로(372)로부터 유출되는 냉각제를 수집할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 냉매 재생기(370)는 제1 냉매 재생기 유입구(370a), 제1 냉매 재생기 유출구(370b), 제2 냉매 재생기 유입구(370c), 및 제2 냉매 재생기 유출구(370d)를 포함할 수 있다.
상기 제1 냉매 재생기 유입구(370a)는 상기 제7 유로(77)와 연결되어, 상기 냉각기(320)로부터 유출된 상기 냉매를 유입시킬 수 있다. 상기 제1 냉매 재생기 유출구(370b)는 상기 제8 유로(78)와 연결되어, 상기 냉매 재생기(370)로부터 재생된 상기 냉매를 유출시킬 수 있다. 상기 제2 냉매 재생기 유입구(370c)는 상기 냉각 유로(372)의 일 단과 연통되고, 연통된 상기 냉각 유로(372)의 일 단은 상기 냉각제 제공부(374)와 연결될 수 있다. 상기 제2 냉매 재생기 유출구(370d)는 상기 냉각 유로(372)의 타 단과 연통되고, 연통된 상기 냉각 유로(372)의 타 단은 상기 냉각제 수집부(376)와 연결될 수 있다.
도 15는 본 발명의 제2 변형 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치를 나타내는 도면이고, 도 16은 본 발명의 제2 변형 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 해수 공급 모듈을 나타내는 도면이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 제2 변형 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치는, 증발 모듈(100), 농축 모듈(170), 흡탈착 모듈(200), 및 해수 공급 모듈(400)을 포함할 수 있다. 상기 실시 예에 따른 하이브리드 해수-담수화 장치가 포함하는 상기 증발 모듈(100), 농축 모듈(170), 및 상기 흡탈착 모듈(200)과 같을 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다.
상기 해수 공급 모듈(400)은, 해수 저장 탱크(410), 냉각기(420), 열처리기(430), 담수 저장 탱크(440), 및 냉매 재생기(450)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 구체적으로 설명된다.
상기 해수 저장 탱크(410)에는 해수(seawater)가 저장될 수 있다. 상기 해수 저장 탱크(410)로부터 유출된 상기 해수는, 상기 증발 모듈(100)이 포함하는 상기 제1 순환 펌프(160) 및 상기 냉각기(420)로 제공될 수 있다. 이를 위해, 상기 해수 저장 탱크(410), 상기 냉각기(420), 및 상기 제1 순환 펌프(160)는 제1 유로(81)를 통해 연결될 수 있다. 또한, 상기 해수 저장 탱크(410), 및 상기 냉각기(420) 사이에는 제1 밸브(V1)가 배치되고, 상기 해수 저장 탱크(410), 및 상기 압출 펌프(160) 사이에는 제2 밸브(V2)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 밸브(V1) 및 상기 제2 밸브(V2)를 제어하여, 상기 해수 저장 탱크(410)로부터 유출된 상기 해수를, 상기 냉각기(420) 및 상기 제1 순환 펌프(160)로 제공하고, 상기 냉각기(420) 및 상기 제1 순환 펌프(160)로 제공되는 상기 해수의 유량이 제어될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 밸브(V1, V2)와 상기 해수 저장 탱크(410) 사이에는 제1 펌프(P1)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 해수 저장 탱크(410)로부터 유출된 상기 해수는, 상기 제1 펌프(P1)를 통해 유량이 제어될 수 있다.
상기 냉각기(420)는 상기 해수 저장 탱크(410)로부터 상기 해수를 제공받아, 상기 해수의 적어도 일부를 냉각시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 냉각기(420)는 해수 저장부(422), 및 해수 분사부(424)를 포함할 수 있다. 상기 해수 저장부(422)는 상기 해수 저장 탱크(410)로부터 제공된 상기 해수를 제공받아 저장할 수 있다. 저장된 상기 해수는, 상기 해수 분사부(424)로 제공될 수 있다. 상기 해수 분사부(424)는 상기 해수를, 상기 냉각기(420)의 측벽으로 분사할 수 있다. 상기 냉각기(420)의 측벽에는 냉매가 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 냉각기(420)의 측벽으로 분사된 상기 해수는 냉각될 수 있다.
상기 해수가 냉각되는 경우, 상기 해수는 고체 및 액체가 혼합된 상(phase)을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 해수가 냉각되는 경우, 상기 해수가 포함하는 물(H2O) 성분은 고체 플레이크(flake) 상태로 얼게 되지만, 상기 해수가 포함하는 이온(ion) 물질들은 액체 상태로 잔존될 수 있다. 상기 냉매가 제공되는 상기 냉각기(420)의 측벽에서 상기 해수가 얼어, 상기 냉각기(420)의 측벽에 고체 플레이크 상태의 담수가 제공될 수 있다.
상기 냉각기(420)는 얼음 상태의 담수(고체) 및 해수(액체)를 분리하여 유출시킬 수 있다. 상기 냉각기(420)로부터 유출된 상기 얼음 상태의 담수는 상기 열처리기(430)로 제공될 수 있다. 반면, 상기 냉각기(420)로부터 유출된 상기 해수는 상기 해수 저장 탱크(410)로 제공될 수 있다. 또한, 상기 해수의 냉각에 사용된 상기 냉매는, 상기 냉각기(420)로부터 유출되어 상기 냉매 재생기(450)로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 냉각기(420)는 제1 냉각기 유출구(420a), 제2 냉각기 유출구(420b), 제3 냉각기 유출구(420c), 및 제1 냉각기 유입구(420d)를 포함할 수 있다.
상기 제1 냉각기 유출구(420a)는 제2 유로(82)와 연결되어, 상기 냉각기(420)로부터 유출된 상기 해수를 상기 해수 저장 탱크(410)로 제공할 수 있다. 상기 제2 냉각기 유출구(420b)는 제3 유로(83)와 연결되어, 상기 냉각기(420)로부터 유출된 상기 얼음 상태의 담수를 상기 열처리기(430)로 제공할 수 있다. 상기 제3 냉각기 유출구(420c)는 제5 유로(85)와 연결되어, 상기 냉각기(420)로부터 유출된 상기 냉매를 상기 냉매 재생기(470)로 제공할 수 있다. 상기 제1 냉각기 유입구(420d)는 제6 유로(86)와 연결되어, 상기 냉매 재생기(470)로부터 제공되는 상기 냉매를 유입시킬 수 있다.
상기 열처리기(430)는 얼음 상태의 담수를 녹여, 액체 상태의 담수를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 열처리기(430)는 유로(432), 해수 수집부(434), 및 해수 공급부(436)를 포함할 수 있다. 상기 유로(432)는 상기 열처리기(430)의 내부에 배치되어, 상기 열처리기(430) 내부에 제공된 얼음 상태의 담수를 열처리할 수 있다. 이에 따라, 얼음 상태의 담수가 녹아, 액체 상태의 담수가 생성될 수 있다. 상기 해수 수집부(434) 및 상기 해수 공급부(436)는 상기 유로(432)와 연결되도록, 상기 열처리기(430)의 외부에 배치될 수 있다. 상기 해수 공급부(436)는 상기 유로(432)에 해수(SW)를 공급할 수 있고, 공급된 해수(SW)는 얼음 상태의 담수와 열교환하여 온도가 저하될 수 있다. 온도가 저하된 해수(SW)는 상기 해수 수집부(434)에서 수집되고, 일부는 외부로 방출되고, 나머지 일부는 상기 해수 저장 탱크(410)로 공급될 수 있다. 다시 말하면, 많은 양의 해수(SW)가 상기 해수 공급부(436)로 제공되어, 해수(SW)의 온도 저하를 최소화시킬 수 있고, 상기 해수 저장 탱크(410)로 공급하기 위해 필요한 양을 초과하는 해수(SW)는 외부로 방출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 열처리기(430)는 제1 열처리기 유입구(430a), 제1 열처리기 유출구(430b), 제2 열처리기 유입구(430c), 및 제2 열처리기 유출구(430d)를 포함할 수 있다.
상기 제1 열처리기 유입구(430a)는 제3 유로(83)와 연결되어, 상기 냉각기(430)로부터 유출된, 얼음 상태의 담수가 유입될 수 있다. 상기 제1 열처리기 유출구(430b)는 제4 유로(84)와 연결되어, 상기 열처리기(430)로부터 생성된 상기 담수가 유출될 수 있다. 상기 제2 열처리기 유입구(430c)는 상기 열원 유로(432)의 일 단과 연통되고, 연통된 상기 열원 유로(432)의 일 단은 상기 열원 제공부(434)와 연결될 수 있다. 상기 제2 열처리기 유출구(430d)는 상기 열원 유로(432)의 타 단과 연통되고, 연통된 상기 열원 유로(432)의 타 단은 상기 열원 수집부(436)와 연결될 수 있다.
상기 냉매 재생기(450)는 상기 제5 유로(85)를 통해 상기 냉각기(420)로부터 상기 냉매를 제공받을 수 있다. 상기 냉매 재생기는 상기 냉매의 온도를 감소시켜, 상기 냉매를 재생시킬 수 있다. 재생된 냉매는 상기 냉매 재생기(450)로부터 유출되어 상기 제6 유로(86)를 통해 상기 냉각기(420)로 다시 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 냉매 재생기(450)는 냉각 유로(452), 냉각제 제공부(454), 및 냉각제 수집부(456)를 포함할 수 있다. 상기 냉각 유로(452)는 상기 냉매 재생기(450)의 내부에 배치되어, 상기 냉매 재생기(450) 내부에 제공된 상기 냉매를 냉각시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 냉매는 재생될 수 있다. 상기 냉각제 제공부(454) 및 상기 냉각제 수집부(456)는 상기 냉각 유로(452)와 연결되도록, 상기 냉매 재생기(450)의 외부에 배치될 수 있다. 상기 냉각제 제공부(454)는 상기 냉각 유로(452)에 냉각제를 공급할 수 있다. 상기 냉각제 수집부(456)는 상기 냉각 유로(452)로부터 유출되는 냉각제를 수집할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 냉매 재생기(450)는 제1 냉매 재생기 유입구(450a), 제1 냉매 재생기 유출구(450b), 제2 냉매 재생기 유입구(450c), 및 제2 냉매 재생기 유출구(450d)를 포함할 수 있다.
상기 제1 냉매 재생기 유입구(450a)는 상기 제5 유로(85)와 연결되어, 상기 냉각기(420)로부터 유출된 상기 냉매를 유입시킬 수 있다. 상기 제1 냉매 재생기 유출구(450b)는 상기 제6 유로(86)와 연결되어, 상기 냉매 재생기(450)로부터 재생된 상기 냉매를 유출시킬 수 있다. 상기 제2 냉매 재생기 유입구(450c)는 상기 냉각 유로(452)의 일 단과 연통되고, 연통된 상기 냉각 유로(452)의 일 단은 상기 냉각제 제공부(454)와 연결될 수 있다. 상기 제2 냉매 재생기 유출구(450d)는 상기 냉각 유로(452)의 타 단과 연통되고, 연통된 상기 냉각 유로(452)의 타 단은 상기 냉각제 수집부(456)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 냉매 재생기 유출구(450d) 및 상기 제3 냉각기 유출구(420c)사이에는 제2 펌프(P2)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 냉매 재생기로부터 유출된 상기 냉매는, 상기 제2 펌프(P2)를 통해 유량이 제어될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 증발 모듈
110: 제1 증기 생성기
120: 제2 증기 생성기
130: 제3 증기 생성기
140: 열압축기
150: 담수 저장탱크
160: 제1 순환 펌프
170: 농축 모듈
176: 제2 순환 펌프
200: 흡탈착 모듈
210: 제1 흡탈착기
220: 제2 흡탈착기
230: 응축기
240: 고순도 담수 저장탱크

Claims (14)

  1. 해수(seawater)를 증발시켜 해수로부터 제1 증기를 생성하는 제1 증기 생성기, 및 상기 제1 증기 생성기로부터 상기 제1 증기를 제공받아, 상기 제1 증기를 열원으로 사용하여 해수를 증발시켜 제2 증기를 생성하는 제2 증기 생성기를 포함하는 증발 모듈;
    상기 제2 증기 생성기로부터 상기 제2 증기를 제공받아, 상기 제2 증기를 흡착 또는 탈착시키는 흡탈착기, 및 상기 흡탈착기에서 탈착된 상기 제2 증기를 응축시켜 담수(fresh water)를 생성하는 응축기를 포함하는 흡탈착 모듈; 및
    상기 증발 모듈에서 해수가 증발된 후 잔존된 해수를 공급받고, 상기 흡탈착 모듈의 상기 흡탈착기와 연결되어 상기 흡탈착기의 흡착 동작에 의한 증기 흡착력으로 상기 잔존된 해수를 재증발시켜 농축 해수를 생산하는 농축 모듈을 포함하는 하이브리드 해수-담수화 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 증기 생성기는,
    외부로부터 제공된 열원이 이동되는 제1 열원 유로;
    상기 제1 열원 유로를 향하여 해수를 분사하는 제1 해수 분사 유로; 및
    상기 제1 해수 분사 유로에서 분사된 해수와 상기 제1 열원 유로 사이의 온도 차이에 의하여 해수가 증발된 상기 제1 증기를 수집하고, 수집된 상기 제1 증기를 상기 제2 증기 생성기로 제공하는 제1 증기 수집 유로를 포함하고,
    상기 제2 증기 생성기는,
    상기 제1 증기 생성기로부터 제공받은 상기 제1 증기가 이동되는 제2 열원 유로;
    상기 제2 열원 유로를 향하여 해수를 분사하는 제2 해수 분사 유로; 및
    상기 제2 해수 분사 유로에서 분사된 해수와 상기 제2 열원 유로 사이의 온도 차이에 의하여 해수가 증발된 상기 제2 증기를 수집하고, 수집된 상기 제2 증기를 상기 흡탈착기로 제공하는 제2 증기 수집 유로를 포함하는 하이브리드 해수-담수화 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 증기 생성기는,
    상기 열원이 해수와의 열교환을 통하여 응축된 제1 담수를 저장하는 제1 담수 저장탱크; 및
    상기 제1 해수 분사 유로로부터 분사된 해수가 증발되고 남은 해수를 수집하는 제1 해수 수집 유로를 더 포함하고,
    상기 제2 증기 생성기는,
    상기 제1 증기가 해수와의 열교환을 통하여 응축된 제2 담수를 저장하는 제2 담수 저장탱크; 및
    상기 제2 해수 분사 유로로부터 분사된 해수가 증발되고 남은 해수를 수집하는 제2 해수 수집 유로를 더 포함하는 하이브리드 해수-담수화 장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 농축 해수는, 상기 농축 모듈에 순환 공급되고,
    순환 공급에 의해, 상기 농축 모듈에서 생성된 상기 농축 해수가 기준 농도 이상 증가하는 경우, 상기 농축 해수는 외부로 배출되는 것을 포함하는 하이브리드 해수-담수화 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 농축 모듈은, 외부로부터 제1 유체를 공급받고, 상기 잔존된 해수의 재증발에 따른 증발열을 이용하여 상기 제1 유체가 냉각된 제2 유체를 생산하는 것을 포함하는 하이브리드 해수-담수화 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 농축 모듈은, 상기 증발 모듈에서 생성된 상기 제2 증기를 전달받고, 상기 제2 증기를 이용하여 상기 잔존된 해수를 증발시켜 제3 증기를 생성하고,
    상기 제3 증기는 상기 흡탈착 모듈의 상기 흡탈착기로 전달되는 것을 포함하는 하이브리드 해수-담수화 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 흡탈착기는 상기 제2 증기를 흡착제를 통하여 흡착시킨 후, 흡착제에 흡착된 상기 제2 증기를 탈착시키고,
    상기 탈착된 제2 증기는 상기 응축기로 제공되고,
    상기 흡탈착기는 냉각수 또는 가열수가 이동하는 냉온 유로를 포함하되,
    상기 제2 증기를 흡착하는 경우, 상기 냉온 유로를 통하여 냉각수가 이동되어 상기 흡착제의 온도를 감소시키고,
    상기 제2 증기를 탈착하는 경우, 상기 냉온 유로를 통하여 가열수가 이동되어 상기 흡착제의 온도를 증가시키는 것을 포함하는 하이브리드 해수-담수화 장치.
  9. 해수 및 열원 사이의 온도차이를 이용하여, 해수를 증발시켜 제1 증기를 생성하는 제1 증기 생성 단계;
    상기 제1 증기를 제공받아, 상기 제1 증기 및 해수 사이의 온도차이를 이용하여, 해수를 증발시켜 제2 증기를 생성하는 제2 증기 생성 단계;
    상기 제2 증기를 제공받아, 흡착제를 통하여 상기 제2 증기를 흡착시키는 증기 흡착 단계;
    상기 제2 증기가 흡착된 상기 흡착제로부터, 상기 제2 증기를 탈착시키는 증기 탈착 단계;
    탈착된 상기 제2 증기를 제공받아 응축시켜, 담수(fresh water)를 생성하는 담수 생성 단계; 및
    상기 제1 증기 생성 단계 및 상기 제2 증기 생성 단계에서 해수가 증발된 후 잔존된 해수를 공급받고, 상기 증기 흡착 단계에서 상기 흡착제의 증기 흡착력을 상기 잔존된 해수를 재증발시켜 농축 해수를 생산하는 단계를 포함하는 하이브리드 해수-담수화 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 증기 생성 단계는,
    열원이 이동되는 제1 열원 유로 내로 열원을 공급하는 단계; 및
    상기 제1 열원 유로 상에 해수를 분사하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 증기 생성 단계는,
    상기 제1 증기가 이동되는 제2 열원 유로 내로 상기 제1 증기를 공급하는 단계; 및
    상기 제2 열원 유로 상에 해수를 분사하는 단계를 포함하는 하이브리드 해수-담수화 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 증기 생성 단계 이후 상기 증기 흡착 단계 이전,
    상기 제2 증기를 상기 제1 열원 유로 내로 공급하는 증기 순환 단계를 더 포함하는 하이브리드 해수-담수화 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 증기 생성 단계는,
    상기 제1 증기가 생성되고 남은 해수를 수집하는 제1 해수 수집 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 증기 생성 단계는,
    상기 제2 증기가 생성되고 남은 해수를 수집하는 제2 해수 수집 단계를 더 포함하되,
    상기 제1 및 제2 해수 수집 단계로부터 수집된 해수는 상기 제1 증기 생성 단계에서, 상기 제1 증기 생성을 위해 재사용되는 것을 포함하는 하이브리드 해수-담수화 방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 증기 흡착 단계는,
    냉각수 또는 가열수가 이동하는 냉온 유로 내로 냉각수를 공급하여, 흡착제 및 상기 제2 증기의 흡착 반응을 통하여 상승된 온도를 감소시키는 것을 포함하고,
    상기 증기 탈착 단계는,
    냉각수 또는 가열수가 이동하는 냉온 유로 내로 가열수를 공급하여, 상기 냉온 유로 주위의 상기 제2 증기가 흡착된 상기 흡착제의 온도를 증가시키고,
    온도가 증가된 상기 제2 증기가 흡착된 상기 흡착제로부터 상기 제2 증기를 탈착하는 것을 포함하는 하이브리드 해수-담수화 방법.
  14. 삭제
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