KR860001490B1 - 염수로부터 청수(淸水)를 얻기위한 염수의 증류방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

염수로부터 청수(淸水)를 얻기위한 염수의 증류방법 및 장치

제 1 도는 본 발명의 실시예인 증류방법에 사용되는 증류장치의 계통도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 염수증류기 (10) : 프레온 응축기

(2) : 증발기 (11) : 압축기

(3) : 증기압축기 (12) : 팽창밸브

(4) : 열교환기 (13) : 프레온 증발기

(5) : 열펌프 (14) : 펌프

본 발명은 바닷물과 같은 염이 함유되어 있는 물(이하 염수라함)로부터 염성분이 없는 물(이하 청수라함)을 얻기위한 증류방법 및 장치에 관한 것이다.

바닷물과 같은 염수에서 적은 에너지를 소모하여 청수를 증류하는 방법중의 하나는 염수에서 발생되는 증기를 직접 압축하는 것이다. 이와같은 증류방법에 있어서, 에너지 소모를 한층 더 절감하는 방법중의 하나는 증기압축기가 낮은 압축비로 작용하고 있을때에도 열 균형을 유지하도록 염수 증발기의 성능을 개량하는 것이다. 또 하나의 본 발명과 관계있는 방법은 작용온도(작용온도는 주위온도보다 높다)에서 증발기를 유지하는데 필요한 에너지의 양을 줄이는 것이다.

낮은 압축비로서 공기압축기를 작용시켜서 에너지 소모가 적어졌을때 동력으로부터 변환된 열의 양은 자연히 적기 때문에 따라서 차가운 염수가 이미 설정되어 있는 고온(본 발명에서는 약 72℃)으로 공급되는 증발기를 유지하는데 거의 도움이 되지 못한다. 따라서 고온으로 증발기를 지속시키기 위해서는 또 다른 외부 에너지의 공급을 필요로하게 되는 것이다.

그러므로 전체적인 에너지의 소모량은 외부에서 공급되는 에너지의 양이 감소되지 않는한 더 커지게 되는 것이다. 종래의 증기압축법에 있어서 열효율을 높이기 위하여 생성된 물이나 또는 소비된 농축염수의 열을 생수나 염수로 이전하는데 열교환기를 사용하였다고 생각되어진다. 그러나 그 자체만으로는 효과적인 증발을 하기 위한 고온의 증발은 도로 염수를 유지하는데는 충분치 못하다.

이 열의 손실을 보충하기 위하여 여러가지 방법들이 채택되어 사용되어 왔는데, 그중의 하나는 외부에서 고온의 증기를 공급하는 것이고, 다른 하나는 배기개스의 열을 이용하는 것이다. 그러나 가장 편리한 방법은 전기(電氣)가열기를 이용하는 것이었다. 하지만 전기를 가열수단으로 사용했을때 단지 860Kcal/kWH의 열을 낼수가 있는데 이것은 에너지원(原)중 가장 비싼것중의 하나이다.

본 발명의 목적은 이와같은 점을 해소하고져 방출되는 생성된 물(水)이나 농축된 염수가 함유하고 있는 열을 제거하여서, 그 열을 증기압축 증류기의 증발에 직접적인 전기 가열보다도 비교적 적은 에너지 소모로 고온에서 정상적인 증발이 효과적으로 이루어지도록 하는 열펌프 장치와 그 방법을 제공하는 것이다.

숫자로 도시해 볼때, 약 70℃에서 증발이 효과적으로 이루어질려면 1204Kcal/ h의 열이 필요하다. 그런데 만일 열이 전기 가열기에 의해 공급되었다고 할때에는 그에 준하는 전력의 소모는 약 14kWH이다. 그 반면에 그 열이 55kW의 열 펌프에 의하여 14℃에서 73℃로 상승되었다면 그 열의 양은(상업적으로)이용할 수 있는 열펌프의 자료에 의하면 약 7730Kcal/h이다.

상기한 5.5kW의 열은 4730Kcal/h(55kW×860Kcal/h)와 같으므로 가열에 효과적으로 이용되는 열의 양은 7730+4730=12460Kcal/h인데, 이와같은 양은 앞에서 설명한 전기 가열기에 있어서 이용할 수 있는 열의 양과 대략 같은 것이다.

그 결과로써 본 발명은 전기 가열기를 사용했을때의 14kWH보다 낮은 5.5 kWH의 전력소모를 필요로하기 때문에 전기 가열기의 2/5의 동력소모로 같은 열효율을 얻을 수가 있는 것이다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다. 증기압축식 염수증류기(1)는 증발기(2)와, 모우터로 구동하는 증기압축기(3)와, 열교환기(4)와, 방출되는 농축 염수로부터 흡입 이송되어오는 물에 열을 보내는 열펌프(5)를 포함하고 있다. 그 열펌프(5)에는 모우터로 구동되는 압축기(11)와 프레온 응축기(10)와 팽창밸브(12) 및 프레온 증발기(13)를 포함하고 있으며, 이 모든 것이 폐쇄회로 속에 연결되어 있는 그곳에서 프레온과 같은 열 매개물이 순환하게 되는 것이다.

지하수나 산업용 소비물(水), 해수와 같은 생염수는 15℃의 온도로써 흡수되어 파이프(6)를 통하여 열교환기(4)속의 나선형으로 이루어진 수용관(7)(8)내로 수용되어지며, 이 열교환기(4)속에서 상기한 생염수는 응축되어진 생성된 물(水)이나 또는 농축염수와 열을 교환한다.

생성된 물이나 농축염수는 열교환기(4)에서 분리되며, 생염수는 약 68℃로 가열된다.

상기한 수용관(7)(8)은 열교환기(4)를 지나면 다시 합쳐져 하나로 되고, 생염수는 파이프(9)를 통하여 열펌프(5)의 프레온 응축기(10)내로 유입된다.

상기한 열펌프(5)의 프레온 증발기(13)내에서 프레온은 펌프(14)와 파이프(15)에 의하여 열교환기(4)로부터 받은 약19℃의 농축 염수로부터 열을 흡수하며, 그 농축염수는 증발기(13)안에서 더 냉각되어 파이프(16)를 통하여 방출된다.

약 14℃의 온도에서 프레온 증기는 압축기(11)에 의하여 단열적으로 압축되어 약 73℃까지 가열된다. 그러면 프레온은 염수와 열교환이 이루어지는 프레온 응축기(10)내로 유입되어 진다.

따라서 프레온은 응축되고 이 응축된 열은 약 68℃에서 71℃로 가열된 염수로 전달된다. 그리하여 이 송급된 염수는 열교환기(4)의 증류기에서 흘러나오는 소비된 물로부터 소모된 열을 회복함으로써 첫번째로 예열되며, 그리고 나서 응축기(10)내의 프레온의 응축열에 의하여 두번째로 가열된다. 그러면 염수는 파이프(17)를 경유하여서 증발기(2)내에 있는 용기(18)내로 유입되며, 그 용기(18)내로 유입된 염수는 상기한 용기(18)로부터 수평하게 위치하고 있는 열을 전달하는 튜브(19)위에 고르게 뿌려진다. 이때 튜브(19)의 주위공간으로 발생된 수증기는 약 73.5℃의 온도를 보유하고 있으므로 이 수증기는 증기압축기에 의하여 압축되어 튜브(19)속으로 들어가게 된다.

상기한 수증기는 튜브(19)의 외부표면위에 발생되고 증기는 파이프(20)를 통해 압축기(3)내로 들어간다.

이러한 과정에서 증발되지 않고 농축된 염수는 증발기(2)의 저면부(21)에 수용된후 약 72℃온도로써 생염수를 가열하는 열교환기(4)의 나선형 수용관(8)으로 유입된다. 전기한 열을 전달하는 튜브(19)내에서 압축된 수증기는 응축되고, 이 응축물은 튜브(19)로부터 응축물 수납통(23)내로 배출 되어지며 이것은 다시 파이프(24)를 경유하여서 생염수를 가열하는 열교환기(4)의 나선형 수용관(7)내로 약 73.5℃의 온도로써 유입된다. 그곳에서 그 응축물은 펌프(25)와 파이프(26)을 경유하여서 배출되기 전에 약 19℃로 냉각된다.

상기한 응축물 수납통(23)의 윗부분은 응축되지 않은 개스를 대기로 방출하는 개스방출기(27)와 연결되어있다.

사실 증발기(2)에 열을 가하는 응축기(10)내의 열매개물의 응축열은 응축기내(10)의 생염수에게 가해지는 대신에 증발기안의 적절한 곳에서 응축물이나 농축염수에 가해질 수도 있다.

이 각 경우에 있어서도 그 응축열은 증발기(2)로 가해진다. 또 프레온 증발기(13)에 의한 열회복은 점선(28)로 표시한 바와같이 농축염수로부터 이루어지는 대신에 파이프(26)내의 응축물로부터 이루어질수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 증기압축식 염수증류기와 열펌프는 압축되어진 열매개물의 응축열이 염수의 증발온도를 높일 수 있도록 증류기에 가해지게끔 서로 연결되어 있다. 그러므로 이와같은 것을 위하여 종래의 전기 가열기를 사용했던 방식에서 필요로 하였던 동력중에서 약 2/5만을 소모하여도 필요한 열량을 얻을 수 있는 것이다.

따라서 본 발명에 의한 증류방법 및 장치에 있어서,오직 소량의 전력만을 공급하여도 증발을 효과적으로 충분히 이루어지도록 한 것으로써, 본 발명은 보일러나 이와 비슷한 가열수단의 도움을 받지 않고도 응축수나 청수를 얻는데 적당한 것이다.

Claims (4)

1. 염수흡입용 파이프를 통하여 이송된 염수를 통과시키고 상기한 염수를 증발증류기로 안내하는 단계와, 상기한 증발 증류기내의 이송된 염수의 적어도 일부분으로부터 상기한 증발 증류기에서 증기를 발생시키는 것에 의하여 상기한 증기와 농축염수를 생성하는 단계와, 상기한 증발 증류기로부터 증기를 흡수하여 상기한 증기를 응축시키고 상기한 증거를 상기한 증류기로 회수하는 단계와, 상기한 증발 증류기에서 압축된 증기를 응축하는 것에 의하여 응축된 생성수를 생성하는 단계와, 상기한 증류기로부터 상기한 농축염수와 응축된 생성수를 분리된 배출로에 따라서 제거하는 단계와, 상기한 적어도 하나의 배출로에 냉각 증발기를 접속하고 상기한 증발 증류기에 냉각 응축기를 접속하여 상기한 냉각 증발기로부터 적어도 하나의 상기한 배출로에서 열을 제거하고 상기한 증발 증류기에 접속된 냉각 응축기에 상기한 열을 부가하도록 열펌프를 작동시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 염수로부터 청수를 얻기위한 염수의 증류방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기한 냉각 증발기는 상기한 농축염수를 운반하도록 상기한 배출로에 접속되는 것에 의하여 상기한 열펌프가 상기한 농축염수로부터 열을 제거하는 것을 특징으로 하는 염수로부터 청수를 얻기 위한 염수의 증류방법.
3. 증발 증류기는, 이송된 염수로부터 증기를 생성하기 위한 수단, 증기를 압축하기 위한 수단, 이송된 염수와 함께 열교환에 의하여 압축된 증기를 응축하기 위한 상기한 증류기내의 수단, 상기한 압축수단으로부터 상기한 증기를 상기한 응축수단으로 안내하기 위한 수단, 상기한 증류기에 이송된 염수를 안내하기 위한 염수흡입용 파이프를 구성하고, 농축염수를 포함하는 제 1 배출구와 응축된 증기로부터 생성된 생성수를 포함하는 제 2 배출구를 보유하며, 상기한 장치는 냉각증발기, 상기한 증발 증류기에 상기한 제거된 열을 부가하도록 상기한 증발 증류기에 접속된 냉각 응축기, 상기한 냉각 증발기를 통하여 냉각을 순환시키기 위한 냉각펌프 및 그것으로부터 열을 제거하도록 적어도 하나의 상기한 제 1 , 제 2 배출구에 접속된 냉각응축기를 포함하는 열펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 염수로부터 청수를 얻기 위한 염수의 증류장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기한 염수흡입용 파이프 사이에 접속된 열교환기와 상기한 증발 증류기로 흐르는 이송된 염수를 예열하기 위한 적어도 하나의 상기한 제 1 , 제 2 배출구를 구성한 것을 특징으로 하는 염수로부터 청수를 얻기 위한 염수의 증류장치.

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