KR20130073956A - 해수의 탈염을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

해수의 탈염을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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모센 모오스사오이
클레멘스 볼터스
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밥콕 보르지크 스타인뮐러 게엠베하
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Abstract

해수 탈염 유닛과 해수 기반 연도 가스 탈황 유닛을 포함하는 해수 탈염 시스템 및 방법과, 해수 탈염 유닛과 해수 기반 연도 가스 탈황 유닛에 서로 연결하여 해수를 탈염하기 위한 방법이 기재되어 있다. 첨가제 양을 감소시키면서 탈염 공정의 전반적 성능을 증가시키기 위하여, 탈염 유닛의 염수 배출 출구(19)는 탈황 유닛의 해수 유입구(23)와 유체 연통하고, 그리고/또는 탈황 유닛의 해수 방출 출구(25)는 탈염 유닛의 보급수 유입구(8)와 유체 연통하고, 그리고/또는 탈염 유닛의 해수 방출 출구(9)는 탈황 유닛의 해수 유입구(23)와 유체 연통하는 구성이 제공된다.

Description

해수의 탈염을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR THE DESALINATION OF SEA WATER}
본 발명은, 해수 탈염 유닛 및 해수 기반 연도 가스 탈황 유닛(sea water based flue gas desulphurization unit)을 포함하는 해수 탈염 시스템과, 해수 탈염 유닛과 해수 기반 연도 가스 탈황 유닛을 서로 연결하여 해수를 탈염하기 위한 방법에 관한 것이다.
담수(fresh water) 및 용수(service water)의 다단계 정화를 위한 방법은 독일 공개 특허 공보 제DE 31 05 550 A1호에 의해 공지되어 있다. 독일 특허 공보 제DE 29 43 468 C2호에는 연도 가스의 탈황을 위한 탈염 공장의 폐수의 사용이 개시되어 있다. 독일 특허 공보 제DE 198 15 207 C1에는 배출 가스(off gas)로부터 이산화황을 분리하기 위한 방법뿐만 아니라 상기 방법을 실시하기 위한 설비가 기재되어 있다. 탈염 공정에 영향을 미치는 주요 문제점들 하나는 설비 성능을 감소시키는 스케일(scale) 형성이라는 점이 널리 공지되어 있다. 스케일 형성은 다-효용 탈염(multi-effect desalination, MED) 공정뿐만 아니라 다-단계 증발(multi-stage flash, MSF) 탈염 공정에 있어서 문제가 될 수 있다. 탈염 설비 내의 스케일 형성을 방지하거나 감소시키기 위한 많은 방법들이 연구되었으며, 이 방법들 중 일부는 문제를 부분적으로 해결한다. 대부분의 열적 탈염 유닛 내에서 근래에 적용되는 가장 보편적인 방법은 "문턱값 처리(threshold treatment)"라고 알려져 있으며, 이는 결정화(crystallization) 공정을 방해하는 스케일 방지 첨가제(anti-scale additive)에 기초한다. 첨가제는 탈염 유닛의 보급수(make-up) 또는 염수(brine) 재순환류 내에 투입될 수 있다.
첨가제의 투입량 비(dosage ratio)는 일반적으로 보급류(make-up flow)와 관련이 있고, 이는 염수 온도와 염수 농도 비에 따라서 1.5ppm 내지 3ppm의 범위이다. 그러나, 첨가제의 첨가는 공정을 더욱 고비용화한다.
따라서, 본 발명의 목적은 첨가제의 양을 감소시키면서 탈염 공정의 전반적 성능을 향상시키는 것이다.
해수의 탈염을 위한 시스템과 관련하여, 청구항 1의 전제부에 기재된 특징을 구비하는 시스템에 있어서, 탈염 유닛의 염수 배출 출구(brine blow-down outlet)가 탈황 유닛의 해수 유입구(sea water inlet)와 유체 연통하고, 그리고/또는 탈황 유닛의 해수 방출 출구(sea water discharge outlet)가 탈염 유닛의 보급수 유입구(make-up water inlet)와 유체 연통하고, 그리고/또는 탈염 유닛의 해수 방출 출구가 탈황 유닛의 해수 유입구와 유체 연통한다는 점에 의하여, 본 발명의 목적이 해결된다.
본 발명의 다른 개시 내용에 따르면, 탈염 유닛의 염수 배출 출구는 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 탈황 유닛의 해수 유입구에 직접 연결된다.
다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 탈황 유닛의 해수 방출 출구는 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 탈염 유닛의 보급수 유입구에 직접 연결된다.
본 발명의 다른 바람직한 개시 내용과 관련하여, 탈염 유닛의 해수 방출 출구는 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 탈황 유닛의 해수 유입구에 직접 연결된다.
본 발명의 또 다른 개시 내용에 따르면, 시스템은 발전소(power plant)를 또한 포함한다. 발전소의 폐열은 탈염 유닛의 염수 가열기에 증기를 공급하는 데에 이용될 수 있다.
다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 탈염 유닛은 다-단계 증발 증류 유닛, 다-효용 증류 유닛, 증기 압축 증류 유닛 또는 이들의 조합이다.
본 발명에 따른 다른 바람직한 개시 내용과 관련하여, 탈황 유닛은 단일 용기(single vessel)에 결합된 흡수기(absorber) 및 기폭기(aerator)를 포함한다.
해수의 탈염을 위한 방법과 관련하여, 청구항 8의 전제부에 기재된 특징을 구비하고, 탈염 유닛의 염수 배출 출구와 탈황 유닛의 해수 유입구 사이에 유체 연통을 제공하고, 탈염 유닛으로부터 방출된 염수를 연도 가스 탈황 유닛 내에서 재사용하고, 그리고/또는 탈황 유닛의 해수 방출 출구와 탈염 유닛의 보급수 유입구 사이에 유체 연통을 제공하고, 연도 가스 탈황 유닛으로부터 방출된 해수를 탈염 유닛 내에서 재사용하고, 그리고/또는 탈염 유닛의 해수 방출 출구와 탈황 유닛의 해수 유입구 사이에 유체 연통을 제공하고, 탈염 유닛으로부터 방출된 해수를 연도 가스 탈황 유닛 내에서 재사용하는 단계들을 포함하는 방법에 의하여, 본 발명의 목적이 해결된다.
본 발명의 다른 개시 내용에 따르면, 본 방법은 탈염 유닛의 염수 배출 출구와 탈황 유닛의 해수 유입구 사이에 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 직접 연결을 제공하는 단계를 또한 포함한다.
다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 본 방법은 탈황 유닛의 해수 방출 출구와 탈염 유닛의 보급수 유입구 사이에 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 직접 연결을 제공하는 단계를 또한 포함한다.
본 발명에 따른 다른 바람직한 개시 내용과 관련하여, 본 방법은 탈염 유닛의 해수 방출 출구와 탈황 유닛의 해수 유입구 사이에 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 직접 연결을 제공하는 단계를 또한 포함한다.
본 발명은, 보급수로서 증류기에 공급되는 해수의 알칼리도(alkalinity)를 감소시키고 그에 따라 첨가제 소모와 침전물(sludge) 형성을 감소시키고 열전달 계수를 향상시키기 위하여, 탈염 공정을 연도 가스 탈황(FGD) 시스템에 연결시키는 사상에 기초한다. 이러한 응용에 있어서, 해수라는 용어는 용존염(dissolved water)을 함유하는 물을 의미한다. 이 물은 반드시 바다 또는 해양에서 유래할 필요는 없다.
많은 탈염 유닛들은 중유(heavy fuel oil) 또는 가스 또는 황 함량이 높은 기타 연료로 작동된다는 사실로 인하여, 방출되는 연도 가스는 법정 제한을 만족하도록 탈황되어야 한다. 그러나, 본 발명은 원래의 목적인 연도 가스의 정화를 위하여 탈황 유닛을 사용할 뿐만 아니라, 탈염 유닛을 탈황 유닛에 합리적으로 연결한다.
본 발명의 목적은, 무엇보다도, 종래의 스케일 방지 방법의 성능을 향상시키고, 첨가제 소모를 감소시키고 열 전달 표면에서 그리고/또는 성에 제거기 패드(demister pad) 내에서의 침전물 형성을 감소시키는 것이다. 본 발명은 모든 종래의 MSF 탈염 유닛, 교차류(cross-flow) 또는 긴 튜브 설계, 단일, 이중 또는 다중 덱(deck) 유형을 포괄하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 응용 범위는 종래의 MED 탈염 설비뿐만 아니라 다양한 추가 장점들이 확인될 수 있는 신규 설비(MSF 및 MED 유형)도 포괄한다.
연도 가스 내의 황 함유량이 실제의 환경 법정 규정을 상당히 하회하더라도, 본 발명은 부수적 측면에서 절감 효과 때문에 투자에 관한 결정을 용이하게 내릴 수 있게 한다.
본 발명에 대하여 보다 이해할 수 있도록, 본 발명에 따른 결합형 공정을 설명하기 전에, 연도 가스 탈황 공정과 탈염 공정 각각에 대하여 설명하기로 한다.
A) 연도 가스 탈황 공정
연도 가스 탈황(FGD)에 이용될 수 있는 매우 다양한 기술들이 널리 공지되어 있다. 연도 가스의 탈황에 대한 하나의 개념은 해수 기반 연도 가스 탈황 공정(SWFGD)이다. 해수는 SO2를 흡수하는 데에 사용될 수 있는 천연 알칼리성 매체라는 사실에 의하여, 해수 기반 FGD 공정은 일반적으로 해양 환경에 위치하는 해수 탈염 설비에 근접하게 배치된 그러한 시스템에 대한 최적의 대안들 중 하나이다.
SWFGD 공정에 있어서, SO2는 수중에 흡수되고, 산소가 첨가되면, 반응하여 반응 [1]에 기재된 바와 같이 황산염 이온 SO4 -- 및 유리 H+를 형성한다.
SO2 + H2O + 1/2·O2 → SO4 -- + 2·H+ [1]
그 후, 과잉의 H+는 해수 내의 탄산염에 의해 감소하고, 탄산염 평형이 유지되게 하여 CO2 가스를 방출시킨다(반응 [2] 참조).
HCO3 - + H+ → H2O + CO2 [2]
반응 [1] 대신에 낮은 O2를 함유하는 환경에서 SO2 흡수가 일어날 경우에, 아래의 반응 [3]에 따라 아황산염 이온의 형성을 통하여 흡수가 일어난다.
SO2 + H2O → SO3 -- + 2·H+ [3]
황산염 이온의 형성은 그 후에 강제 기폭(forced aeration)이 제공되는 별도의 용기 내에서 일어날 수 있다.
SO3 -- + 1/2·O2 → SO4 -- [4]
B) 탈염 공정
특히, MSF, MED, 증기 압축, 및 증기 압축과 조합된 MED와 같은 기술 분야에 다양한 증발 탈염(evaporative desalination) 공정이 공지되어 있다. 상기 공정들 모두는 본 발명에 적용될 수 있다.
증발 탈염 공정은, 해수가 비점에 해당하는 온도에 도달하였을 때에 여분의 열이 공급되면 순수한 증기가 생성되기 시작한다는 사실에 기초한다. 이 증기의 응축액(condensate)은 탈염 생성물로서 수집된다. 산업 설비에 있어서, 증발 탈염 공정은 외부 공급원으로부터 증기의 형태로 에너지를 받고, 이 증기의 응축액은 외부 공정으로 회송된다. 외부 증기의 응축에 의하여 방출된 열은 해수를 증발시켜 증류액(distillate)을 생성하기 위하여 사용된다. 증발 탈염 설비는, 공정의 에너지 소비를 최소화하기 위하여, 여러 증발 온도와 압력의 하나 이상의 해수 증발 체임버를 포함할 수 있다. 증발 탈염 설비는, 설비 내에 동일 수량(quantity of water)을 유지하고 염수 농도를 제어하여 스케일 형성과 염분 침전을 방지하기 위하여, 농축 해수(염수)의 배출과 새로운 해수 보급류가 제공된다는 점을 특징으로 한다.
C) 결합형 탈염/연도 가스 탈황 공정
본 발명의 제1 태양에 따르면, 탈염 유닛의 해수 방출 출구는 탈황 유닛의 해수 입구와 유체 연통한다. 탈염 공정에서 방출된 해수는 FGD 공정에 경제적으로 재사용될 수 있다. 해수 재사용의 주요 장점은, 해수 취수(intake) 및 기계 설비(펌프, 모터, 파이프 및 밸브)를 위한 공사비(civil-cost) 감소와, 해수 압송부(pumping station)에 대한 에너지 사용 절감과, 낮은 설치 및 유지 비용이다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 탈염 유닛의 염수 배출 출구는 탈황 유닛의 해수 입구와 유체 연통한다. 이 방법에 의하면, 특히 연도 가스에서의 SO2 농도가 낮고 흡수 공정에 있어서 FGD 유닛이 낮은 수류를 필요로 할 경우에, SO2 흡수 효율에 관하여 매우 흥미로운 장점이 있다. 이러한 연결 방법의 주요 장점은, 염수 배출류의 높은 알칼리도에 의한 FGD 시스템의 효율 증가와, 설치 및 운용 비용의 절감이다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 탈황 유닛의 해수 방출 출구는 탈염 유닛의 보급수 입구와 유체 연통한다. 이 연결 방법은 증발 탈염 공정에서 높은 이점이 확인될 수 있기 때문에 상당히 적절한 연결 방법이다. 실제로, FGD 시스템을 통과한 후의 해수의 알칼리도는 천연 해수 알칼리도보다 훨씬 낮으며, 따라서 탈염 설비 내의 스케일 발생 문제는 최소화된다. 이 연결 방법의 주요 장점은, 탈염 설비를 위한 첨가제 소모 감소와, 열 전달 표면의 오염(fouling) 감소에 의한 탈염 효율의 증가와, 산 세정으로 스케일을 제거하기 위한 조업 중지(shut-down)의 감소와, 운용 및 유지 비용 감소이다.
탈염 설비 내에서 해수가 75℃를 초과하여 가열되면, 용해된 중탄산칼슘(calcium bicarbonate)은 아래의 반응 [5]에 따라서 탄산칼슘과 이산화탄소로 분해된다.
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2 [5]
탄산칼슘은 가용성 염이 아니라는 사실로 인하여 열 전달 튜브 상에 스케일을 생성한다. 다시 해수 온도를 증가시키면, 용해된 탄산마그네슘은 아래의 반응 [6]에 따라서 수산화마그네슘과 이산화탄소로 분해된다.
MgCO3 + H2O → Mg(OH)2 +CO2 [6]
수산화마그네슘도 가용성이 아니고 열 전달 표면에 스케일을 생성한다. 일반적으로, 결정화 공정을 방해하는 적절한 스케일 방지제를 주입함으로써, CaCO3와 Mg(OH)2의 침전물을 방지할 수 있으며, 스케일 방지제는 전술한 첨가제의 분해 온도에 따라서 MSF 탈염 설비를 90℃(저온 첨가제) 또는 112℃ ~ 115℃(저온 첨가제)까지 작동할 수 있게 한다. LTA 또는 HTA(저온 또는 고온 첨가제)에 의한 처리는 문턱값 처리라고 알려져 있기도 하다. 첨가제의 최적 사용량은 보급류에 대하여 1.5ppm 내지 3ppm의 범위이고, 사용된 첨가제, 염수 농도와 pH, 해수 알칼리도 및 최상 염수 온도(top brine temperature)에 의존한다. 탈염 유닛을 FDG 유닛에 연결하는 새로운 사상과 관련하여, SO2의 흡수에 의하여 황산(H2SO4)이 생성된다.
황산은 탄산보다도 강산이라는 사실에 의하여, 해수 내에 용해된 탄산염과 중탄산염과 반응하여 아래의 반응에 따라 탄산(H2CO3)을 형성한다.
Ca(HCO3)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2·H2CO3 [7]
MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + H2CO3 [8]
탄산은 아래의 반응 [9]에 기재된 수중에서의 용존 CO2와의 평형에 의하여 공정으로부터 용이하게 제거될 수 있다.
H2CO3 ⇔ H2O + CO2 [9]
용존 CO2가 시스템으로부터 제거되면, 반응 [9]는 우측 방향으로 진행한다. 결과적으로, FGD 시스템 내에서의 흡수에 의한 황산이 반응 [7]과 반응 [8]에서 필요한 화학량론 값을 초과하지 않는 경우에는, 완전 탈탄(complete de-carbonization) 후에, 보급수의 산성(acidity)이 모두 제거될 것이고 pH가 7.5보다 약간 클 것이다.
FGD 내의 SO2 흡수가 해수 내의 전체 알칼리도를 115~120m/l에서 20~30mg/l로 감소시킬 수 있다고 가정하면, 스케일 방지 첨가제의 소모뿐만 아니라 산 세정 주기도 급격히 감소한다.
SO2 흡수는 반응 [7]과 반응 [8]로부터 요구되는 화학량론 값의 75% 내지 80%로 제한되어야 하고 보급수와 재순환 염수 내에 잔류 알칼리도를 잔존시킨다는 점에 의하여, 탈염 유닛과 FGD 유닛의 연결은 부수적인 부식 문제를 수반하지 않는다는 점에 주목할 필요가 있다.
흡수 공정은 아래의 단계로 요약될 수 있다.
- 단계 1: SO2 흡수 및 황산(H2SO4)의 형성
- 단계 2: 탄산(H2CO3)의 형성과 해수 알칼리도의 감소를 수반하는 황산(H2SO4)과 중탄산염(Ca(HCO3)2)의 반응
- 단계 3: CO2 가스 제거에 의한 탄산(H2CO3)에 기인하는 해수 산성의 중화
도 1은 종래 기술에 의해 공지된 다-단계 증발(MSF) 탈염 유닛을 나타낸다.
도 2는 종래 기술에 의해 공지된 별도 용기 내에 기폭기를 구비한 연도 가스 탈황 유닛을 나타낸다.
도 3은 종래 기술에 의해 공지된 조합형 흡수기/기폭기 용기를 구비한 연도 가스 탈황 유닛을 나타낸다.
도 4는 제1 유형의 탈염 유닛을 개략적으로 나타낸다.
도 5는 제2 유형의 탈염 유닛을 개략적으로 나타낸다.
도 6은 제3 유형의 탈염 유닛을 개략적으로 나타낸다.
도 7은 탈황 유닛과 조합된 제2 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제1 태양에 따라 탈염 유닛의 해수 방출 출구가 탈황 유닛의 해수 유입구와 유체 연통한다.
도 8은 탈황 유닛과 조합된 제3 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제1 태양에 따라 탈염 유닛의 해수 방출 출구가 탈황 유닛의 해수 유입구와 유체 연통한다.
도 9는 탈황 유닛과 조합된 제1 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제2 태양에 따라 탈염 유닛의 염수 배출 출구가 탈황 유닛의 해수 유입구와 유체 연통한다.
도 10은 탈황 유닛과 조합된 제2 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제2 태양에 따라 탈염 유닛의 염수 배출 출구가 탈황 유닛의 해수 유입구와 유체 연통한다.
도 11은 탈황 유닛과 조합된 제3 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제2 태양에 따라 탈염 유닛의 염수 배출 출구가 탈황 유닛의 해수 유입구와 유체 연통한다.
도 12는 탈황 유닛과 조합된 제1 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제3 태양에 따라 탈황 유닛의 해수 방출 출구가 탈염 유닛의 보급수 유입구와 유체 연통한다.
도 13은 탈황 유닛과 조합된 제2 또는 제3 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제3 태양에 따라 탈황 유닛의 해수 방출 출구가 탈염 유닛의 보급수 유입구와 유체 연통한다.
도 14는 탈황 유닛과 조합된 제2 또는 제3 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제3 태양에 따라 탈황 유닛의 해수 방출 출구가 탈염 유닛의 보급수 유입구와 유체 연통하고, 본 발명의 제1 태양에 따라 탈염 유닛의 해수 방출 출구가 탈황 유닛의 해수 유입구와 유체 연통한다.
도 15는 탈황 유닛과 조합된 제2 또는 제3 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제3 태양에 따라 탈황 유닛의 해수 방출 출구가 탈염 유닛의 보급수 유입구와 유체 연통하고, 본 발명의 제1 또는 제2 태양에 따라 탈염 유닛의 해수 방출 출구와 염수 배출 출구가 탈황 유닛의 해수 유입구와 유체 연통한다.
도 16은 탈황 유닛과 조합된 제2 또는 제3 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제3 태양에 따라 탈황 유닛의 해수 방출 출구가 탈염 유닛의 보급수 유입구와 유체 연통하고, 본 발명의 제1 태양에 따라 탈염 유닛의 해수 방출 출구가 탈황 유닛의 해수 유입구와 유체 연통하고, 탈황 시스템에 필요한 추가 해수가 해수 취수 압송부로부터 인출된다.
도 17은 탈황 유닛과 조합된 제2 또는 제3 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제3 태양에 따라 탈황 유닛의 해수 방출 출구가 탈염 유닛의 보급수 유입구와 유체 연통하고, 본 발명의 제1 태양에 따라 탈염 유닛의 해수 방출 출구가 탈황 유닛의 해수 유입구와 유체 연통하고, 탈황 시스템에 필요한 추가 해수가 발전소의 증기 응축기의 해수 출구로부터 인출된다.
도 18은 탈황 유닛과 조합된 제2 또는 제3 유형의 탈염 유닛을 나타내며, 본 발명의 제3 태양에 따라 탈황 유닛의 해수 방출 출구가 탈염 유닛의 보급수 유입구와 유체 연통하고, 본 발명의 제1 또는 제2 태양에 따라 탈염 유닛의 해수 방출 출구와 염수 배출 출구가 탈황 유닛의 해수 유입구와 유체 연통하고, 탈황 시스템에 필요한 추가 해수가 발전소의 증기 응축기의 해수 출구로부터 인출된다.
도면에 기초하여 이하에서 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 도면은 단지 바람직한 예시적 실시 형태를 나타낼 뿐이며, 이에 기초하여 본 발명에 따른 시스템의 기능과 각 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 종래 기술에 따른 MSF 탈염 유닛의 개략도가 도시되어 있다. 이 유닛은 염수 가열기(1), 열 회수 구획(3)이라고 지칭되는 다단계 증발 증류단(MSF distillation stage)(2)의 탈염 구역, 열 방출 구획(4), 및 선택 사양으로서의 탈기기(deaerator)(5)를 포함한다. 해수는 해수 펌프(7)에 의하여 해수 유입구(6)를 통해 열 방출 구획(4) 내로 압송되고, 보급수 유입구(8)를 통하여 탈기기(5) 내로 "보급수"로서 추가 공급된다. 과잉 해수는 해수 방출 출구(9)를 통하여 방출된다.
염수류 및 새로 공급된 해수류(fresh sea-water)는 염수 재순환 펌프(11)에 의하여 염수 재순환 흡인 라인(10)을 통하여 열 회수 구획(3) 내로 압송되고, 열 회수 구획의 여러 MSF 증류단(2)을 냉각한다. 염수는 (도 1의 좌측의) 마지막 유닛(2)을 떠난 후에, 염수 가열기(1) 내에서 가열되고 염수 재순환 라인(12)을 통하여 열 회수 구획(3)의 (가장 좌측의) 유닛(2) 내로 다시 공급되고, 여기서부터 역방향으로 유동하여 모든 다른 증류단(2)으로 공급된다.
염수 가열기(1)는 (도시되지 않은) 열원으로부터의 증기 공급 라인(13)을 통하여 유입되는 증기에 의해 가열된다.
열원은 발전소일 수 있다. 염수 가열기(1) 내의 응축액은 응축액 추출 펌프(15)에 의하여 응축액 추출 라인(14)을 통하여 인출된다. 증발 염수는 (도 1의 우측의) 마지막 유닛(2)을 떠난 후에, 염수 연결부(brine connection)를 통하여 열 방출 구획(4)으로 유동하고, 여기에서 추가 응축액이 제조된다. 염수 연결부(17)는 염수를 탈기기(5) 내로 다시 이송하고, 여기에서부터 염수 재순환 공정이 계속된다. 과잉 염수는 염수 배출 펌프에 의하여 탈기기(5)로부터 제거되어 배출 출구(19)를 통하여 배출된다. 열 회수 구획(3) 및 후속 열 방출 구획(4) 내에서, 염수로부터 나오는 증기는 냉각 파이프에서 응축되고, 수집된 증류액은 증류액 펌프(21)에 의하여 증류액 이송 라인(20)을 통하여 인출된다.
해수 기반 연도 가스 탈황 유닛의 개략 흐름도가 도 2와 도 3에 도시되어 있다. 해수 기반 연도 가스 탈황 유닛들 모두는 연도 가스 유입구(22), 해수 유입구(23), 공기 유입구(24) 및 해수 방출 출구(25)를 나타내고 있다. 도 2의 탈황 유닛은 별도 용기 내에 배치된 SO2 흡수기(26)와 탈기기(27)를 포함하고, 도 3은 결합형 용기(28) 내에서 흡수와 탈기 모두가 실시되는 유닛을 나타낸다.
도 4는 관류형 MSF 설비(MSF plant once through type), 증기 압축 설비 또는 MED 설비에 적용될 수 있는 탈염 유닛의 "제1 유형"으로 이미 지칭되는 탈염 공정의 간략한 개략 도면을 제공한다. 도 4에 있어서, 도 1과 유사한 특징에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용된다. 외부 공급원으로부터의 증기는 증기 공급 라인(13)을 통하여 탈염 유닛에 진입한다. 회송 응축액(return condensate)은 응축액 추출 라인(14)을 통하여 탈염 유닛으로부터 외부 공급원으로 이송된다. 해수 보급수는 보급수 유입구(8)를 통하여 탈염 유닛 내로 압송된다. 탈염 생성물인 증류액은 증류액 이송 라인(20)을 통하여 분리된다. 과잉 염수는 염수 배출 출구(19)를 통하여 배출된다.
도 5와 도 6은 도 4의 공정과 유사한 탈염 공정의 개략도를 또한 나타낸다. 도 4에 도시된 공정과는 대조적으로, 냉각 목적으로 추가 해수류가 제공된다. 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 냉각 공정 전("제2 유형"의 탈염 유닛) 또는 후("제3 유형"의 탈염 유닛)에 해수 보급이 이루어질 수 있다. 냉각 공정 전에 해수가 인출되는 경우에, 해수 유입구(6)는 보급수 유입구(8)에 연결된다(도 5 참조). 추가로 또는 대안적으로, 해수가 냉각 공정 후에 인출되는 경우에는, 해수 방출 출구(9)가 보급수 유입구(8)에 연결된다(도 6 참조).
도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 탈염 유닛의 해수 방출 출구(9)는 탈황 유닛의 해수 유입구(23)와 유체 연통한다. 이는 간접적으로 실현되거나, 튜브, 파이프 또는 기타 도관을 통한 직접 연결에 의해 실현된다. 탈염 유닛은, 예를 들면 도 1에 더욱 상세히 도시된 바와 같은 유닛일 수 있고, 탈황 유닛은, 예를 들면 도 2 또는 도 3에 더욱 상세히 도시된 바와 같은 유닛일 수 있다. 냉각 전에 해수 유입구(6)로부터(도 7 참조) 또는 냉각 후에 해수 방출 출구(9)로부터(도 8 참조) 해수 보급이 이루어지는 경우에, 해수는 탈염 설비로부터 방출될 수 있다. 해수의 냉각은 열 방출 구획(4) 내에서 일어난다(도 1 참조).
도 9, 도 10 및 도 11은 탈염 유닛의 염수 배출 출구(19)가 탈황 유닛의 해수 유입구(23)와 유체 연통하는 것을 나타낸다. 이는 간접적으로 또는 튜브, 파이프 또는 기타 도관을 통한 직접 연결에 의해 실시된다. 또한, 탈염 유닛은 예를 들면 도 1에 더욱 상세히 도시된 바와 같은 유닛일 수 있고, 탈황 유닛은 예를 들면 도 2 또는 도 3에 더욱 상세히 도시된 바와 같은 유닛일 수 있다. 도 9에 도시된 공정과는 대조적으로, 도 10과 도 11에서는 냉각 목적으로 추가 해수류가 제공된다. 도시된 바와 같이, 냉각 공정 전(도 10) 또는 후(도 11)에 해수 유입구(6) 또는 해수 방출 출구(9)로부터 해수 보급이 이루어질 수 있다. 탈염 유닛의 염수 배출 출구(19)는 탈황 유닛의 해수 유입구(23)에 연결되므로, 이 실시 형태들에 있어서 해수 방출 출구(25)는 염수 배출 방출구(brine blow-down discharge)라고 지칭될 수도 있다(도 9, 도 10 및 도 11 참조).
도 12, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 탈황 유닛의 해수 방출 출구(25)는 탈염 유닛의 보급수 유입구(8)와 유체 연통한다. 이 실시 형태들에서도, 이는 간접적으로 또는 튜브, 파이프 또는 기타 도관을 통한 직접 연결에 의해 실현될 수 있다. 탈염 유닛은 예를 들면 도 1에 더욱 상세히 도시된 바와 같은 유닛일 수 있고, 탈황 유닛은 예를 들면 도 2 또는 도 3에 더욱 상세히 도시된 바와 같은 유닛일 수 있다. 해수 공급은 다양하게 처리될 수 있다. 도 12에 도시된 실시 형태에 따르면, 새로 공급되는 해수는 단지 탈황 유닛의 해수 유입구(23) 내로 압송될 뿐이다. 탈염 유닛에는 전술한 탈황 유닛과의 연결부를 통하여 공급된다. 도 13에 도시된 실시 형태에 따르면, 두 유닛들은 자체적인 해수 공급부인 해수 유입구(6)와 해수 유입구(23)를 구비한다. 도 14에 도시된 실시 형태에 따르면, 해수는 탈염 유닛의 해수 유입구(6) 내로 압송될 뿐이다. 탈황 유닛에는 해수 방출 출구(9)와 해수 공급부(23)의 연결에 의하여 공급된다.
탈염 유닛의 해수 방출 출구(9)를 탈황 유닛의 해수 유입구(23)에 연결(도 7과 도 8)하고, 탈염 유닛의 염수 배출 출구(19)를 탈황 유닛의 해수 유입구(23)에 연결(도 9, 도 10 및 도 11)하고, 탈황 유닛의 해수 방출 출구(8)를 탈염 유닛의 보급수 유입구(8)에 연결(도 12, 도 13 및 도 14)하는 3가지 개념들은 조합될 수 있다. 이는 도 7 내지 도 14에 더욱 상세히 도시된 실시 형태들의 모든 조합을 포함한다.
도 15, 도 16, 도 17 및 도 18은, 탈염 유닛과 탈황 유닛을 조합하는 방법에 관한 다른 몇 가지 예들과, 두 유닛을 해수 취수 압송부(29) 및/또는 발전소 증기 응축기(30)에 연결하는 방법의 예들을 나타낸다.
1: 염수 가열기 2: 증류단
3: 열 회수 구획 4: 열 방출 구획
5: 탈기기 6: 해수 유입구
7: 해수 펌프 8: 보급수 유입구
9: 해수 방출 출구 10: 염수 재순환 흡인 라인
11: 염수 재순환 펌프 12: 염수 재순환 라인
13: 증기 공급 라인 14: 응축액 추출 라인
15: 응축액 추출 펌프 16: 염수 연결부
17: 염수 연결부 18: 염수 배출 펌프
19: 염수 배출 출구 20: 증류액 이송 라인
21: 증류액 펌프 22: 연도 가스 유입구
23: 해수 유입구 24: 공기 유입구
25: 해수 방출 출구 26: SO2 흡수기
27: 기폭기 28: 결합형 용기
29: 해수 취수 압송부 30: 발전소 증기 응축기

Claims (11)

  1. 해수 탈염 유닛 및 해수 기반 연도 가스 탈황 유닛을 포함하는 해수 탈염 시스템에 있어서,
    탈염 유닛의 염수 배출 출구(19)는 탈황 유닛의 해수 유입구(23)와 유체 연통하고, 그리고/또는
    탈황 유닛의 해수 방출 출구(25)는 탈염 유닛의 보급수 유입구(8)와 유체 연통하고, 그리고/또는
    탈염 유닛의 해수 방출 출구(9)는 탈황 유닛의 해수 유입구(23)와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 해수 탈염 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    탈염 유닛의 염수 배출 출구(19)는 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 탈황 유닛의 해수 유입구(23)에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 해수 탈염 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    탈황 유닛의 해수 방출 출구(25)는 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 탈염 유닛의 보급수 유입구(8)에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 해수 탈염 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    탈염 유닛의 해수 방출 출구(9)는 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 탈황 유닛의 해수 유입구(23)에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 해수 탈염 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    발전소를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 탈염 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    탈염 유닛은 다-단계 증발 증류 유닛, 다-효용 증류 유닛, 증기 압축 증류 유닛 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 해수 탈염 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    탈황 유닛은 단일 용기(28)에 결합된 흡수기 및 기폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 탈염 시스템.
  8. 해수 탈염 유닛과 해수 기반 연도 가스 탈황 유닛을 서로 연결하여 해수를 탈염하기 위한 방법으로서,
    탈염 유닛의 염수 배출 출구(19)와 탈황 유닛의 해수 유입구(23) 사이에 유체 연통을 제공하는 단계와,
    탈염 유닛으로부터 방출된 염수를 연도 가스 탈황 유닛 내에서 재사용하는 단계, 및/또는
    탈황 유닛의 해수 방출 출구(25)와 탈염 유닛의 보급수 유입구(8) 사이에 유체 연통을 제공하는 단계와,
    연도 가스 탈황 유닛으로부터 방출된 해수를 탈염 유닛 내에서 재사용하는 단계, 및/또는
    탈염 유닛의 해수 방출 출구(9)와 탈황 유닛의 해수 유입구(23) 사이에 유체 연통을 제공하는 단계와,
    탈염 유닛으로부터 방출된 해수를 연도 가스 탈황 유닛 내에서 재사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 탈염 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    탈염 유닛의 염수 배출 출구(19)와 탈황 유닛의 해수 유입구(23) 사이에 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 직접 연결을 제공하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 탈염 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    탈황 유닛의 해수 방출 출구(25)와 탈염 유닛의 보급수 유입구(8) 사이에 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 직접 연결을 제공하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 탈염 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    탈염 유닛의 해수 방출 출구(9)와 탈황 유닛의 해수 유입구(23) 사이에 튜브, 파이프 또는 그 외의 다른 도관을 통하여 직접 연결을 제공하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 탈염 방법.
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