JP4917962B2 - Fresh water generator and fresh water generation method - Google Patents
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Description
本発明は、造水装置及び造水方法に関する。 The present invention relates to a fresh water generator and a fresh water generation method.
従来、海水から飲料用水を生成する造水方法として、例えば特許文献1に開示されているような方法が知られている。この方法は、生海水に含まれるスケール成分をナノ濾過膜装置により除去したスケール成分除去海水と、生海水とをブレンドしたブレンド海水を多重効用型の蒸発装置に被処理水として供給して蒸留することにより飲料用の凝縮水を生成するというものである。
多重効用型の蒸発装置に供給される被処理水中に含まれる硫酸カルシウム等のスケール成分は、温度が高くなればその溶解度が低下し蒸発装置内部の伝熱管表面に析出しやすくなる。硫酸カルシウムスケールの析出を防止するためには、蒸発装置の運転最高温度や、供給される被処理水の濃縮倍率を低く抑えて運転せざるを得ず、飲料用等の純水を効率よく生成することが難しいという問題があった。 Scale components such as calcium sulfate contained in the water to be treated supplied to the multi-effect evaporator are reduced in solubility and easily deposited on the surface of the heat transfer tube inside the evaporator. In order to prevent the precipitation of calcium sulfate scale, it is necessary to keep the maximum operating temperature of the evaporator and the concentration rate of the treated water supplied low, and to produce pure water for beverages efficiently. There was a problem that it was difficult to do.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、スケール析出を防止しつつ、効率よく凝縮水を生成することができる造水装置および造水方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a fresh water generator and a fresh water generation method capable of efficiently generating condensed water while preventing scale precipitation. And
本発明の上記目的は、蒸気が内部を通過する伝熱管の外表面に被処理水を供給することにより被処理水から蒸気と濃縮水とを生成すると共に、前記伝熱管内で蒸気が凝縮することにより凝縮水を生成する蒸発缶を複数備え、前記複数の蒸発缶の相互間を、前段の蒸発缶で生成された蒸気を後段の蒸発缶の伝熱管内部に熱源として導くように接続された多重効用型の蒸発装置を備える造水装置であって、前記複数の蒸発缶は、前段側から後段側に沿って、複数の蒸発缶群にグループ分けされており、原水に含まれるスケール成分の少なくとも一部を除去して除スケール水を生成するスケール成分除去手段と、原水と除スケール水とを混合した混合水を被処理水として、前記複数の蒸発缶群の内、最前段側に配置される第1蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給する混合水供給手段と、濃縮水と混合水とを混合した希釈水を被処理水として、前記第1蒸発缶群の一つ低温側に配置される第2蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給する希釈水供給手段とを備える造水装置により達成される。 The above object of the present invention is to generate steam and concentrated water from the water to be treated by supplying the water to be treated to the outer surface of the heat transfer tube through which the steam passes, and the steam is condensed in the heat transfer tube. A plurality of evaporators that generate condensed water, and connected between the plurality of evaporators so that the steam generated by the former evaporator can be led as a heat source into the heat transfer tube of the latter evaporator A fresh water generator comprising a multi-effect evaporator, wherein the plurality of evaporators are grouped into a plurality of evaporator groups from the front side to the rear side, and the scale components contained in the raw water A scale component removing unit that removes at least a portion to generate scale-removed water, and a mixed water obtained by mixing raw water and scale-removed water is treated water, and is disposed on the forefront side of the plurality of evaporators. Of each evaporator in the first evaporator group Each evaporation of the second evaporator group disposed on one low temperature side of the first evaporator group, using mixed water supply means for supplying to the heat pipe and dilution water obtained by mixing concentrated water and mixed water as treated water. This is achieved by a fresh water generator comprising dilution water supply means for supplying to the heat transfer tube of the can.
また、この造水装置において、前記希釈水供給手段は、前記第1蒸発缶群において生成された濃縮水と混合水とを混合した希釈水を前記第2蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給するように構成されていることが好ましい。 Further, in this fresh water generator, the dilution water supply means uses a dilution water obtained by mixing the concentrated water generated in the first evaporator group and the mixed water as a heat transfer tube of each evaporator in the second evaporator group. It is preferable that it is comprised so that it may supply.
また、前記第1蒸発缶群および前記第2蒸発缶群以外の各蒸発缶群は、当該各蒸発缶群をそれぞれ構成する各蒸発缶の伝熱管に対して、前記第1蒸発缶群および前記第2蒸発缶群以外の各蒸発缶群のいずれかにおいて生成される濃縮水を被処理水として供給する濃縮水供給手段をそれぞれ備えることが好ましい。 In addition, each evaporator group other than the first evaporator group and the second evaporator group has the first evaporator group and the heat transfer tube of each evaporator constituting the evaporator group, respectively. It is preferable to provide each with concentrated water supply means for supplying concentrated water generated in any of the evaporator groups other than the second evaporator group as treated water.
また、前記第1蒸発缶群において生成された濃縮水を前記第2蒸発缶群の各蒸発缶に供給してフラッシュ蒸発させる手段を更に備え、前記希釈水供給手段は、フラッシュ蒸発により生成された濃縮水、前記第2蒸発缶群において生成された濃縮水、及び、混合水を混合した希釈水を前記第2蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給するように構成されていることが好ましい。 Further, the apparatus further comprises means for supplying the concentrated water generated in the first evaporator group to each evaporator in the second evaporator group for flash evaporation, and the dilution water supply means is generated by flash evaporation. Concentrated water, concentrated water generated in the second evaporator group, and dilution water obtained by mixing mixed water are supplied to the heat transfer tubes of the evaporators of the second evaporator group. preferable.
また、前記スケール成分除去手段は、ナノ濾過膜装置であることが好ましい。 The scale component removing means is preferably a nanofiltration membrane device.
また、本発明の上記目的は、蒸気が内部を通過する伝熱管の外表面に被処理水を供給することにより被処理水から蒸気と濃縮水とを生成すると共に、前記伝熱管内で蒸気が凝縮することにより凝縮水を生成する蒸発缶を複数備え、前記複数の蒸発缶の相互間を、前段の蒸発缶で生成された蒸気を後段の蒸発缶の伝熱管内部に熱源として導くように接続されており、前記複数の蒸発缶が、前段側から後段側に沿って、複数の蒸発缶群にグループ分けされた多重効用型の蒸発装置を用いた造水方法であって、原水に含まれるスケール成分の少なくとも一部を除去して除スケール水を生成するスケール成分除去ステップと、原水と除スケール水とを混合した混合水を被処理水として、前記複数の蒸発缶群の内、最前段側に配置される第1蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給する混合水供給ステップと、濃縮水と混合水とを混合した希釈水を被処理水として、前記第1蒸発缶群の一つ低温側に配置される第2蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給する希釈水供給ステップとを備える造水方法により達成される。 Further, the above object of the present invention is to generate steam and concentrated water from the water to be treated by supplying the water to be treated to the outer surface of the heat transfer pipe through which the steam passes, and the steam is generated in the heat transfer pipe. A plurality of evaporators that generate condensed water by condensing are provided, and the plurality of evaporators are connected to each other so that the steam generated in the former evaporator can be led as a heat source into the heat transfer tube of the latter evaporator The plurality of evaporators is a fresh water generation method using a multi-effect evaporator that is grouped into a plurality of evaporator groups from the front side to the rear side, and is included in raw water A scale component removing step for removing scaled water by removing at least part of the scale component, and a mixed water obtained by mixing raw water and scaled water as treated water, and the first stage of the plurality of evaporators Of the first evaporator group arranged on the side A mixed water supply step for supplying heat to the heat transfer tubes of the evaporator, and a second evaporator disposed on one low temperature side of the first evaporator group, with dilution water obtained by mixing concentrated water and mixed water being treated water And a dilution water supply step for supplying to the heat transfer tubes of each evaporator in the group.
本発明によれば、スケール析出を防止しつつ、高温、高濃縮運転により効率よく凝縮水を生成することができる造水装置および造水方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fresh water generator and a fresh water generation method capable of efficiently generating condensed water by high temperature and high concentration operation while preventing scale precipitation.
以下、本発明に係る造水装置について添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る造水装置の概略構成図であり、図2は、造水装置を構成する蒸発缶を示す概略構成図である。なお、各図面は、構成の理解を容易にするため、実寸比ではなく部分的に拡大又は縮小されている。 Hereinafter, the fresh water generator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fresh water generator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an evaporator that forms the fresh water generator. Each drawing is partially enlarged or reduced, not the actual size ratio, for easy understanding of the configuration.
図1に示すように、造水装置1は、海水等の原水が貯留されるタンク4と、原水に含まれるスケール成分を除去するナノ濾過膜装置5と、多重効用型の蒸発装置2と、図示しないボイラー等において生成される高い温度の駆動蒸気を蒸発装置2に導く駆動蒸気管路10と、混合水供給手段6と、希釈水供給手段7と、凝縮装置8とを備えている。
As shown in FIG. 1, the fresh water generator 1 includes a tank 4 in which raw water such as seawater is stored, a nanofiltration membrane device 5 that removes scale components contained in the raw water, a multi-effect evaporator 2, A
ナノ濾過膜装置5は、タンク4に貯留される海水等の原水に含まれる硫酸カルシウム(CaSO4)等のスケール成分の少なくとも一部を除去して除スケール水を生成するスケール成分除去手段であり、タンク4と凝縮装置8との間に配置されている。ナノ濾過膜装置5は、主に2価イオンを排除する機能を有するが、特に硫酸イオンを高く排除するものが好ましい。これにより、ナノ濾過膜装置に供給される原水中(海水中)に含まれるスケール成分が高い割合で除去された除スケール水を生成することが可能になる。 The nanofiltration membrane device 5 is a scale component removing unit that removes at least a part of scale components such as calcium sulfate (CaSO 4 ) contained in raw water such as seawater stored in the tank 4 to generate descaled water. , Between the tank 4 and the condenser 8. The nanofiltration membrane device 5 mainly has a function of eliminating divalent ions, but a device that specifically eliminates sulfate ions is preferable. This makes it possible to generate scale-removed water from which scale components contained in raw water (in seawater) supplied to the nanofiltration membrane device are removed at a high rate.
蒸発装置2は、複数の蒸発缶(蒸発缶2a〜蒸発缶2t)を直列的に接続して構成されており、各蒸発缶は、図2に示すように、密閉型の蒸発室21、間接式加熱器22および処理水を散布する散布ノズル23を備えている。蒸発室21内の底部は、間接式加熱器22が備える伝熱管221の外表面に散布ノズル23から散布され、伝熱管221の熱交換作用により被処理水の一部が蒸気となって蒸発した後の濃縮水が貯留される濃縮水貯留部24を構成している。また、蒸発室21の底部には、他の蒸発缶において生成される濃縮水を導入するための濃縮水導入部26aと、濃縮水貯留部24に貯留された濃縮水を外部に排出するための濃縮水排出部26bとを備えている。蒸発室21の上部には、伝熱管221の熱交換作用により伝熱管221の外表面において生成した蒸気を外部に排出するための蒸気排出部25aを備えている。
The evaporator 2 is configured by connecting a plurality of evaporators (
間接式加熱器22は、蒸発室21内に設けられる複数の伝熱管221と、これら複数の伝熱管221の両端にそれぞれ接続されている第1ヘッダ222及び第2ヘッダ223とを備えている。第1ヘッダ222は、伝熱管221内に蒸気を導く蒸気導入部25bと、他の蒸発缶の伝熱管221内で生成される凝縮水を導入するための凝縮水導入部27aとを備えている。第2ヘッダ223は、伝熱管221の熱交換作用により伝熱管221内で生成した凝縮水を外部に排出する凝縮水排出部27bを備えている。なお、第1ヘッダ222に貯留される凝縮水は、その水量が所定量を超えた場合、最下部に配置される伝熱管221の内部を通過して第2ヘッダ223に導かれる。
The
散布ノズル23は、間接式加熱器22の上方に配置されており、被処理水を伝熱管221の外表面に向けて散布する散布手段である。
The
各蒸発缶の相互間は、図1に示すように、前段の蒸発缶で生成された蒸気を一つ後段側の蒸発缶の伝熱管221内部に熱源として導くように、前段の蒸発缶における蒸気排出部25aと、後段の蒸発缶における蒸気導入部25bとが蒸気管路25を介して接続されている。また、前段の蒸発缶で生成され濃縮水貯留部24に貯留される濃縮水を一つ後段側の蒸発缶における濃縮水貯留部24に導くように、前段の蒸発缶における濃縮水排出部26bと、後段の蒸発缶における濃縮水導入部26aとが濃縮水供給管路9126を介して接続されている。また、前段の蒸発缶における伝熱管221内で生成され第2ヘッダ223内に貯留される凝縮水を一つ後段側の蒸発缶における間接式加熱器22の第1ヘッダ222内に導くように、前段の蒸発缶における凝縮水排出部27bと、後段の蒸発缶における凝縮水導入部27aとが凝縮水管路27を介して接続されている。
As shown in FIG. 1, the vapors in the former evaporators are guided between the evaporators so that the vapor generated in the former evaporator can be guided as a heat source into the
また、最初段の蒸発缶2aにおける間接式加熱器22の第1ヘッダ222の蒸気導入部25bには、ボイラー等において生成される駆動蒸気を導く駆動蒸気管路10が接続している。なお、最初段の蒸発缶2aにおいては、凝縮水導入部27aや濃縮水導入部26aを設ける必要はない。
In addition, a
最終段の蒸発缶2pにおける間接式加熱器22の第2ヘッダ223の蒸気排出部25aには、後述する凝縮装置8に蒸気を導く蒸気取出管路51が接続しており、凝縮水排出部27bには、凝縮水を外部に排出する凝縮水取出管路53が接続している。また、蒸発室21の底部に形成される濃縮水排出部26bには、貯留される濃縮水を外部に排出する濃縮水取出管路54が接続している。
A steam discharge pipe 51 for introducing steam to the condenser 8 described later is connected to the
このように構成される蒸発装置2における複数の蒸発缶(蒸発缶2a〜蒸発缶2t)は、前段側から後段側に沿って、複数の蒸発缶群にグループ分けされている。具体的に説明すると、複数の蒸発缶の前段側から順に、第1蒸発缶群3A、第2蒸発缶群3B、第3蒸発缶群3C、第4蒸発缶群3Dおよび第5蒸発缶群3Eとなるようにグループ分けされており、各蒸発缶群3A〜3Eは、それぞれ4つの蒸発缶を備えるように構成されている。なお、各蒸発缶群3A〜3Eをそれぞれ構成する蒸発缶の数は、設計条件により適宜変更することができる。ここで、第1蒸発缶群3Aの最前段側に配置される蒸発缶2aに駆動蒸気が導かれるので、各蒸発缶群3A〜3Eにおける作動温度は、第1蒸発缶群3Aが最も高く、第2蒸発缶群3B、第3蒸発缶群3C、第4蒸発缶群3D、第5蒸発缶群3Eの順に作動温度は低下していく。なお、各蒸発缶群3A〜3Eをそれぞれ構成する各蒸発缶の作動温度は、後段側に向かうほど温度が低下していく。
The plurality of evaporators (
混合水供給手段6は、ナノ濾過膜装置5において原水中のスケール成分の少なくとも一部が除去された除スケール水と、タンク4から導かれる原水とを混合した混合水を被処理水として、複数の蒸発缶群3A〜3Eの内、最前段側に配置される第1蒸発缶群3Aの各蒸発缶の伝熱管に供給する手段である。この混合水供給手段6は、第1蒸発缶群3Aを構成する各蒸発缶2a〜2dの散布ノズル23に接続する混合水供給管路61と、図示しない供給ポンプとを備えている。なお、混合水供給管路61の一部は、凝縮装置8の内部に設けられる図示しない冷却器部分を通過するように構成されており、混合水供給管路61を通過する混合水が、凝縮装置8に導かれる蒸気を凝縮させるための冷媒として作用するように構成されている。
The mixed water supply means 6 includes a plurality of mixed water obtained by mixing the scaled water from which at least a part of the scale component in the raw water is removed in the nanofiltration membrane device 5 and the raw water guided from the tank 4 as treated water. It is a means to supply to the heat exchanger tube of each evaporator of the
希釈水供給手段7は、第1蒸発缶群3Aの一つ低温側に配置される前記第2蒸発缶群3Bにおいて生成された濃縮水と混合水とを混合した希釈水を被処理水として、第2蒸発缶群3Bの各蒸発缶2e〜2hの伝熱管に供給する手段である。より具体的に説明すると、希釈水供給手段7は、第2蒸発缶群3Bの最終段に配置される蒸発缶2hにおいて貯留される濃縮水を第2蒸発缶群3Bの各蒸発缶2e〜2hの散布ノズル23に導く濃縮水管路71と、当該濃縮水管路71及び混合水供給管路61を接続して混合水供給手段6が供給する混合水の一部を濃縮水管路71に導く混合水導出管路72と、図示しない供給ポンプとを備えている。このような構成により、第2蒸発缶群3Bを構成する各蒸発缶2e〜2hの伝熱管221に供給される被処理水における硫酸カルシウム等のスケール成分濃度を低下させることができる。
The dilution water supply means 7 uses, as treated water, dilution water obtained by mixing concentrated water and mixed water generated in the
また、第1蒸発缶群3A及び第2蒸発缶群3B以外の各蒸発缶群3C,3D、3Eは、当該各蒸発缶群3C,3D,3Eをそれぞれ構成する各蒸発缶に対して、第1蒸発缶群3Aおよび第2蒸発缶群3B以外の各蒸発缶群のいずれかにおいて生成される濃縮水を被処理水として供給する濃縮水供給手段をそれぞれ備えている。図1に示す本実施形態においては、第3蒸発缶群3Cが備える濃縮水供給手段9は、第3蒸発缶群3Cの最終段に配置される蒸発缶2lにおいて貯留される濃縮水を第3蒸発缶群3Cの各蒸発缶2i〜2lに被処理水として供給するように構成されている。第4蒸発缶群3Dが備える濃縮水供給手段9は、第4蒸発缶群3Dの最終段に配置される蒸発缶2pにおいて貯留される濃縮水を第4蒸発缶群3Dの各蒸発缶2m〜2pに被処理水として供給するように構成されている。第5蒸発缶群3Eが備える濃縮水供給手段9は、第5蒸発缶群3Eの最終段に配置される蒸発缶2tにおいて貯留される濃縮水を第5蒸発缶群3Eの各蒸発缶2q〜2tに被処理水として供給するように構成されている。なお、各濃縮水供給手段9は、各蒸発缶群3C,3D,3Eを構成する各蒸発缶の散布ノズル23に濃縮水を導く濃縮水供給管路91と、図示しない供給ポンプとを備えている。
Further, each of the
凝縮装置8は、多段効用型の蒸発装置2における最も後段側に配置される蒸発缶2tの蒸気排出部25aから排出される蒸気を、混合水供給管路61を通過する混合水によって間接的に冷却して凝縮水を生成する装置である。生成された凝縮水は、管路52を介して外部に排出される。
The condensing device 8 indirectly causes the steam discharged from the
このように構成された造水装置1により、例えば、飲料用等に用いられる凝縮水を生成する方法について以下説明する。まず、駆動蒸気管路10を介してボイラー等により生成された駆動蒸気を蒸発装置2に供給する。そして、混合水供給手段6により除スケール水と原水との混合水を蒸発装置2に供給する。
A method for generating condensed water used for, for example, beverages by the fresh water generator 1 configured as described above will be described below. First, driving steam generated by a boiler or the like is supplied to the evaporator 2 through the driving
蒸発装置2に供給された駆動蒸気は、第1蒸発缶群3Aにおける最前段に配置される蒸発缶2aの伝熱管221の内部に導かれる。混合水供給手段6により導かれた混合水は、第1蒸発缶群3Aを構成する各蒸発缶2a〜2dの散布ノズル23に分配供給され、各蒸発缶2a〜2dの伝熱管221の外表面に被処理水として散布される。
The driving steam supplied to the evaporator 2 is guided to the inside of the
第1蒸発缶群3Aにおける最前段の蒸発缶2aの伝熱管221外表面に散布された混合水は、伝熱管221の内部を通過する駆動蒸気との間で熱交換を行い、その一部が蒸発して蒸気となり、一つ後段側の蒸発缶2bにおける伝熱管221に熱源として導かれる。また、伝熱管221の外表面において蒸発しなかった混合水は、その塩分濃度やスケール成分濃度が高められた濃縮水となり、伝熱管221の外表面に沿って流下して蒸発室21の底部に貯留され、濃縮水排出部26bから濃縮水供給管路9126を介して一つ後段側の蒸発缶2bに導かれる。また、伝熱管221の内部を通過する駆動蒸気は、伝熱管221の外表面に散布された混合水との熱交換により凝縮水に変換され、間接式加熱器22の第2ヘッダ223に貯留され、凝縮水管路27を介して、一つ後段側の蒸発缶2bにおける間接式加熱器22の第1ヘッダ222に導かれる。
The mixed water sprayed on the outer surface of the
第1蒸発缶群3Aにおける最前段の蒸発缶2aの一つ後段側に配置される蒸発缶2bにおいては、散布ノズル23から伝熱管221の外表面に散布される混合水と、一つ前側の蒸発缶2aにおいて生成され伝熱管221内を通過する蒸気との間で熱交換を行い、蒸気と濃縮水とが生成されると共に、伝熱管221内において凝縮水が生成される。第1蒸発缶群3Aを構成する他の蒸発缶2c,2dにおいても同様な処理が順次行われる。
In the
次に、第2蒸発缶群3Bの作動について説明する。第2蒸発缶群3Bにおける各蒸発缶2e〜2hの伝熱管221外表面には、第2蒸発缶群3Bの最後段側に配置される蒸発缶2hに貯留される濃縮水と、混合水混合手段33を介して導かれる混合水とが混合された希釈水が被処理水として散布される。第2蒸発缶群3Bの最前段側に配置される蒸発缶2eにおいては、伝熱管221に散布された希釈水と、第1蒸発缶群3Aの最後段側の蒸発缶2dにおいて生成され伝熱管221の内部を通過する蒸気との間で熱交換を行い、蒸気と濃縮水とが生成されると共に、伝熱管221の内部において凝縮水が生成される。第2蒸発缶群3Bにおける最前段の蒸発缶2eの一つ後段側に配置される蒸発缶2fにおいては、散布ノズル23から伝熱管221の外表面に散布される希釈水と、一つ前側の蒸発缶2eにおいて生成され伝熱管221内を通過する蒸気との間で熱交換を行い、蒸気と濃縮水とが生成されると共に、伝熱管221内において凝縮水が生成される。第2蒸発缶群3Bを構成する他の蒸発缶2g,2hにおいても同様な処理が順次行われる。
Next, the operation of the
第3蒸発缶群3Cにおける各蒸発缶2i〜2lの伝熱管221外表面には、第3蒸発缶群3Cの最後段側に配置される蒸発缶2lに貯留される濃縮水が散布される。第3蒸発缶群3Cの最前段側に配置される蒸発缶2iにおいては、伝熱管221に散布された濃縮水と、第2蒸発缶群3Bの最後段側の蒸発缶2hにおいて生成され伝熱管221の内部を通過する蒸気との間で熱交換を行い、蒸気と更に塩分濃度等が高められた濃縮水とが生成されると共に、伝熱管221の内部において凝縮水が生成される。第3蒸発缶群3Cにおける最前段の蒸発缶2iの一つ後段側に配置される蒸発缶2jにおいては、散布ノズル23から伝熱管221の外表面に散布される濃縮水と、一つ前側の蒸発缶2iにおいて生成され伝熱管221内を通過する蒸気との間で熱交換を行い、蒸気が生成されると共に、濃縮水が生成される。伝熱管221内においては、凝縮水が生成される。第3蒸発缶群3Cを構成する他の蒸発缶2k,2lにおいても同様な処理が順次行われる。
On the outer surface of the
第4、5蒸発缶群3D、3Eにおいても、第3蒸発缶群3Cと同様な処理が行われる。
In the fourth and
蒸発装置2を構成する各蒸発缶2a〜2tの伝熱管221内で生成された凝縮水は、順次、凝縮水管路27を介して後段側の蒸発缶に導かれ、最終的に、蒸発装置2の最も後段側に配置される蒸発缶2t(第5蒸発缶群3Eの最後段側の蒸発缶)の凝縮水排出部27bから凝縮水取出管路53を介して取り出される。また、蒸発装置2の最も後段側に配置される蒸発缶2tの伝熱管221表面において生成された蒸気は、蒸気取出管路51を介して、凝縮装置8に導かれて凝縮水に変換された後、管路52を介して取り出される。蒸発装置2から取り出された凝縮水および凝縮装置8から取り出された凝縮水は、その後、飲料用水や、電子工業等の各種工業における洗浄用水等として利用される。
Condensed water generated in the
なお、蒸発装置2の最も後段側に配置される蒸発缶2tに貯留される濃縮水の一部は、濃縮水排出部26bから濃縮水取出管路54を介して外部に排出される。
A part of the concentrated water stored in the
本実施形態に係る造水装置1によれば、作動温度が最も高く硫酸カルシウム等のスケールが析出しやすい第1蒸発缶群3Aを構成する各蒸発缶2a〜2dに対して、最もスケール成分濃度の低い混合水を被処理水として供給し、蒸発凝縮処理を行って凝縮水を得るように構成しているため、各蒸発缶2a〜2dの伝熱管221等にスケールが析出することを確実に防止することが可能になる。
According to the fresh water generator 1 according to the present embodiment, the scale component concentration is the highest for each of the
また、第1蒸発缶群3Aの次に作動温度が高い第2蒸発缶群3Bを構成する各蒸発缶2e〜2hに対して、スケール成分濃度が低い希釈水を供給するように構成されているので、第2蒸発缶群3Bを構成する各蒸発缶2e〜2hの伝熱管等にスケールが析出することを確実に防止することも可能になる。
Moreover, it is comprised so that dilution water with a low scale component density | concentration may be supplied with respect to each evaporator 2e-2h which comprises the
このように、蒸発缶の伝熱管221の表面等にスケールが析出することを確実に防止できる結果、伝熱管221の熱交換効率が低下することを回避し、飲料用等の凝縮水を効率よく製造することが可能になる。
As described above, it is possible to reliably prevent the scale from depositing on the surface of the
また、スケールの析出を防止できるので、蒸発装置2に供給される駆動蒸気の温度をより一層高めて、各蒸発缶2a〜2tを更に高温の作動温度条件下で駆動することや、高濃度条件下で駆動することが可能になり、効率よく大量の凝縮水を製造することができる。さらに、各蒸発缶2a〜2tにおける作動温度を高めることができる結果、各蒸発缶2a〜2tにおける蒸気比容積を小さくすることができるので、各蒸発缶2a〜2tの体積を縮小させることが可能になり、造水装置1を小型化することができる。
Moreover, since precipitation of scale can be prevented, the temperature of the driving steam supplied to the evaporator 2 is further increased, and each of the
また、第2蒸発缶群3Bを構成する各蒸発缶2e〜2hにおいて蒸発濃縮処理される被処理水の一部は、混合水導出管路72を介して供給される原水と除スケール水との混合水であるので、第1蒸発缶群3Aを構成する各蒸発缶2a〜2dに供給される混合水の流量を各蒸発缶2a〜2dで最も効率よく処理することができる流量に維持したまま、造水装置1全体で造水処理される混合水の流量を増加させることができる。この結果、大量の混合水から飲料用等の凝縮水を効率よく生成することが可能になる。
Moreover, a part of the to-be-processed water evaporatively concentrated in each evaporator 2e-2h which comprises the
以上、本発明に係る造水装置1の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形態に限定されない。本実施形態においては、希釈水供給手段7は、第2蒸発缶群3Bにおいて生成された濃縮水と混合水導出管路72により導かれた混合水とを混合した希釈水を、第2蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給するように構成しているが、例えば、図3に示すように、第1蒸発缶群において生成された濃縮水と混合水導出管路72により供給された混合水とを混合した希釈水を第2蒸発缶群3Bの各蒸発缶2e〜2hの伝熱管に供給するように構成することもできる。
As mentioned above, although one Embodiment of the fresh water generator 1 which concerns on this invention was described, the specific structure of this invention is not limited to the said embodiment. In the present embodiment, the dilution water supply means 7 uses the dilution water obtained by mixing the concentrated water generated in the second evaporator group 3 </ b> B and the mixed water guided by the mixed
また、本実施形態においては、図1に示すように、各濃縮水供給手段9が設置される蒸発缶群3C,3D、3Eにおいて生成され貯留される濃縮水の一部を被処理水として、各濃縮水供給手段9が各蒸発缶群3C,3D、3Eを構成する各蒸発缶にそれぞれ供給するように構成されているが、このような構成に特に限定されない。例えば、図3に示すように、各濃縮水供給手段9は、それぞれの濃縮水供給手段9が設置される蒸発缶群3C,3D,3Eの一つ前段側に配置される蒸発缶群3B,3C,3Dの最終段の蒸発缶2h,2l,2pにおいて生成されて貯留される濃縮水の一部を各蒸発缶に供給するように構成することもできる。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a part of the concentrated water generated and stored in the
また、本実施形態においては、第2蒸発缶群3Bを構成する各蒸発缶2e〜2hに対してのみ、濃縮水と混合水とを混合した希釈水を供給するように構成されているが、このような構成に特に限定はされない。例えば、第3蒸発缶群3Cを構成する各蒸発缶2i〜2lにおいても硫酸カルシウム等のスケールが発生するおそれがある場合には、第3蒸発缶群3Cを構成する各蒸発缶2i〜2lに対しても、濃縮水と混合水とを混合した希釈水を供給するように構成することもできる。
Moreover, in this embodiment, although it is comprised so that the dilution water which mixed concentrated water and mixed water may be supplied only to each evaporator 2e-2h which comprises the
また、本実施形態において、例えば、図4に示すように、予熱手段100を設け、混合水供給管路61を通過する混合水を加熱するように構成してもよい。図4においては、第2蒸発缶群3B〜第5蒸発缶群3Eを構成する各蒸発缶2e〜2tにおいて生成される蒸気を熱源として混合水を加熱するように構成している。このような構成により、第1蒸発缶群3Aの各蒸発缶2a〜2dの伝熱管221表面に散布される混合水の温度を効率よく昇温させて、各蒸発缶2a〜2dの伝熱管221内を通過する駆動蒸気の温度との温度差をより小さくすることができる。この結果、各蒸発缶2a〜2dの内部で発生する蒸気量を増大させることができ、混合水から凝縮水を効率よく製造することが可能になる。
Further, in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 4, a preheating unit 100 may be provided to heat the mixed water passing through the mixed
また、本実施形態において、逆浸透膜装置(RO装置)を更に備えるように構成し、ナノ濾過膜装置5を通過して生成された除スケール水を逆浸透膜装置(RO装置)の供給水として、純水を製造する一方、逆浸透膜装置(RO装置)にて生成されたROブラインを原水に混合して混合水を生成して、当該混合水を被処理水として第1蒸発缶群3Aを構成する各蒸発缶2a〜2dに供給するようにしてもよい。これにより、飲料用等に用いられる水を逆浸透膜装置からも得ることができ、効率よく造水を行うことが可能になる。また、必要に応じて、別途ナノ濾過膜処理された水とROブラインとを混合した混合液を被処理水として、第1蒸発缶群3Aを構成する各蒸発缶2a〜2dに供給するようにしてもよい。
Moreover, in this embodiment, it comprises so that a reverse osmosis membrane apparatus (RO apparatus) may be further provided, and the descaling water produced | generated through the nanofiltration membrane apparatus 5 is supplied water of a reverse osmosis membrane apparatus (RO apparatus). As described above, while producing pure water, RO brine produced by a reverse osmosis membrane device (RO device) is mixed with raw water to produce mixed water, and the first evaporator group using the mixed water as treated water You may make it supply to each evaporator 2a-2d which comprises 3A. Thereby, the water used for drinks etc. can be obtained also from a reverse osmosis membrane apparatus, and it becomes possible to produce water efficiently. Further, if necessary, a mixed liquid obtained by mixing separately nanofiltration membrane-treated water and RO brine is supplied to each of the
また、図1に示す実施形態において、駆動蒸気管路10を通過する駆動蒸気の圧力が、蒸発装置2の適当な蒸発缶において生成される蒸気を圧縮するのに十分な場合には、図5に示すように、駆動蒸気管路10の途中に蒸気再圧縮エゼクター101を設けると共に、蒸発缶において生成される蒸気の一部を蒸気再圧縮エゼクター101に導くような構成を採用してもよい。図5においては、第1蒸発缶群3Aの最後段側に配置される蒸発缶2dにおいて生成される蒸気の一部が、抽気管路102を介して蒸気再圧縮エゼクター101に導かれるように構成している。このような構成によれば、蒸発缶2dで蒸発した蒸気をその蒸発缶2dの上流側に配置される他の蒸発缶2a〜2cの加熱に利用することができるので、より少ない蒸発缶の数で目的とする凝縮水(製造水)が得られる。蒸発装置2の作動温度領域(最前段側に配置される蒸発缶2aにおける作動温度と、最後段側に配置される蒸発缶2tにおける作動温度との差に相当)を蒸発缶数で割った値は、ほぼ隣接する蒸発缶間における作動温度差となるから、必要な蒸発缶の数が少なくなればそれだけ隣接する蒸発缶間における作動温度差を大きくすることができるので、混合水から飲料用等の凝縮水を効率よく生成することができる。なお、抽気管路102が接続する蒸発缶は、設計条件により適宜変更することができる。
Also, in the embodiment shown in FIG. 1, when the pressure of the driving steam passing through the driving
また、図6に示すように、複数の蒸気再圧縮エゼクター101,101を備え、異なる蒸発缶2d,2hにおいて生成される蒸気を各蒸気再圧縮エゼクター101,101にそれぞれ導くように構成すると共に、一方の蒸気再圧縮エゼクター101を通過する駆動蒸気を第1蒸発缶群3Aの最前段側の蒸発缶2aにおける伝熱管211に導くようにし、他方の蒸気再圧縮エゼクター101を通過する駆動蒸気を第1蒸発缶群3Aの最前段の蒸発缶2aとは異なる蒸発缶2dの伝熱管211内に導くように構成してもよい。
Further, as shown in FIG. 6, a plurality of
また、本実施形態において、炭酸カルシウムなどのソフトスケールが蒸発缶の内部に発生することを防止するために、混合水に対して酸を予め添加して脱炭酸処理を行うように構成してもよい。 Moreover, in this embodiment, in order to prevent soft scales, such as a calcium carbonate, generating in the inside of an evaporator, it may comprise so that a decarboxylation process may be performed by previously adding an acid with respect to mixed water. Good.
また、本実施形態において、第1蒸発缶群3Aにおいて生成された濃縮水を第2蒸発缶群3Bの各蒸発缶2e〜2hにそれぞれ導くフラッシュ蒸発用管路と、第2蒸発缶群3Bの各蒸発缶2e〜2h内部を減圧する減圧手段とを更に備え、第1蒸発缶群3Aにおいて生成された濃縮水を第2蒸発缶群3Bの各蒸発缶2e〜2hに供給してフラッシュ蒸発させるように構成することもできる。このような構成により、より一層効率よく飲料用等の凝縮水を生成することが可能になる。なお、このような構成を採用する場合、希釈水供給手段7は、フラッシュ蒸発により生成された濃縮水、伝熱管211における熱交換作用により生成された濃縮水、及び、混合水導出管路72を介して導かれる混合水を混合した希釈水を第2蒸発缶群3Bの各蒸発缶2e〜2hの伝熱管に供給することになる。
Further, in the present embodiment, the flash evaporation conduit for guiding the concentrated water generated in the
また、発明者らは、本発明の効果について溶解度積計算により確認したので、その結果を以下に示す。同じ性状を持つ被処理水を造水装置の給水として使用した場合、スケールの析出が起こらない範囲で出来るだけ多くの凝縮水(製造水)を得られる給液方法が最適と判断出来る。すなわち、多重効用型の蒸発装置2に供給される被処理水の濃縮倍率が上げられるほど、より多くの製造水を効率よく得ることが出来るといえる。本発明に係る造水装置2及び造水方法によって、効率よく凝縮水(製造水)を生成できることを以下に示す。まず、表1に典型的な原水(未処理海水)、ナノ濾過膜装置5によりスケール成分の一部が除去された除スケール水(NF製造水)、及び、ROブラインのスケール成分濃度を示す。なお、表1中のNF製造水の水質については、The Dow Chemical Company社製のNF膜(XUS-229323)をナノ濾過膜装置5に使用し、当該ナノ濾過膜装置5により生成されたNF製造水のスケール成分濃度を示し、ROブラインの水質については、The Dow Chemical Company社製のRO膜(SW30HRLE-400)を逆浸透膜装置(RO装置)に使用し、当該逆浸透膜装置(RO装置)により生成されたROブラインのスケール成分濃度を示している。 Moreover, since the inventors confirmed the effect of the present invention by the solubility product calculation, the results are shown below. When water to be treated having the same properties is used as feed water for a fresh water generator, it can be judged that a liquid feed method capable of obtaining as much condensed water (manufactured water) as possible within a range where scale precipitation does not occur. That is, it can be said that as the concentration rate of the water to be treated supplied to the multi-effect evaporator 2 is increased, more production water can be efficiently obtained. It will be shown below that condensed water (manufactured water) can be efficiently generated by the fresh water generator 2 and the fresh water generation method according to the present invention. First, Table 1 shows typical raw water (untreated seawater), scale-removed water from which a part of scale components has been removed by the nanofiltration membrane device 5 (NF production water), and scale component concentrations of RO brine. Regarding the quality of NF production water in Table 1, an NF membrane (XUS-229323) manufactured by The Dow Chemical Company was used for the nanofiltration membrane device 5, and the NF production produced by the nanofiltration membrane device 5 was used. The concentration of water scale component is shown. Regarding the water quality of RO brine, RO membrane (SW30HRLE-400) manufactured by The Dow Chemical Company is used for the reverse osmosis membrane device (RO device), and the reverse osmosis membrane device (RO device). ) Shows the scale component concentration of the RO brine produced by (1).
表4には、各蒸発缶における伝熱管表面における濃縮液の最高濃度(TDS)の値、カルシウムイオンと硫酸イオンによる溶解度積の値、最高許容溶解度積の値を示す。装置運転において溶解度積の値が、最高許容溶解度積の値を超える場合はスケールの析出が起こる。ここで、表4に示される最高許容溶解度積([Ca] × [SO4])の値は、米国内務省塩水局(Office of Saline Water)のテクニカルデータブック(OSW14.16 Page1A、14.16Page1B)に基づいて算出したものである。但し、このデータは無処理の原海水、ならびに濃縮海水に硫酸カルシウム無水塩を溶解して溶解度積限界を測定したものであり、除スケール水と原水(原海水)との混合水を被処理水として処理する場合に直接当てはめるには無理があるが、塩素成分濃度を基準として比較した場合、米国内務省塩水局(Office of Saline Water)のデータの方がより厳しい条件であるので、溶解度積限界の判断には便宜上問題なく、むしろ一層安全であるといえる。なお、より正確に溶解度積限界を判断するには被処理水のイオン強度を基準にすることも可能である。 Table 4 shows the value of the maximum concentration (TDS) of the concentrate on the surface of the heat transfer tube in each evaporator, the value of the solubility product due to calcium ions and sulfate ions, and the value of the maximum allowable solubility product. Precipitation of scale occurs when the solubility product value exceeds the maximum allowable solubility product value during operation of the apparatus. Here, the value of the maximum allowable solubility product ([Ca] × [SO 4 ]) shown in Table 4 is the technical data book (OSW14.16 Page1A, 14.16Page1B) of the Office of Salin Water. Is calculated based on However, this data is obtained by measuring the solubility product limit by dissolving calcium sulfate anhydrous in untreated raw seawater and concentrated seawater, and treating the mixed water of descaled water and raw water (raw seawater) as treated water. However, when compared with the chlorine component concentration, the data from the Office of Salin Water is more stringent, so the solubility product limit Judgment is safe for the sake of convenience, and is rather safer. In order to determine the solubility product limit more accurately, it is possible to use the ionic strength of the water to be treated as a reference.
ここで、表4中における溶解度積の算出方法について説明する。代表的に、造水装置における濃縮倍率を2とした場合の、第1蒸発缶群3Aにおける蒸発缶2aにおける溶解度積の求め方を示す。まず、第1蒸発缶群3Aにおける蒸発缶2aに供給される混合水の流量は、図7より(2000t/hr)/4缶=500t/hrであり、蒸発缶2aにおいて生成される蒸気流量は、(200t/hr)/4缶=50t/hrとなる。よって、蒸発缶2aにおける濃縮倍率は、(500t/hr)/(500t/hr−50t/hr)=1.111となる。したがって、蒸発缶2aにおける濃縮水濃度は、カルシウム成分が411×1.111=457ppmであり、硫酸イオン成分が1849×1.111=2054ppmである。これより、カルシウム成分は、457/40/1000=0.0111025moles/lとなり(式中の40はカルシウムの原子量である)、硫酸イオン成分は、2054/94/1000=0.021395moles/lとなる(式中の94は硫酸イオンの分子量である)。よって、硫酸カルシウムの溶解度積は、(カルシウム成分)×(硫酸イオン成分)=0.0111025×0.021395=0.000244となる。
Here, the calculation method of the solubility product in Table 4 will be described. Typically, a method of obtaining the solubility product in the
また、比較のため、第3蒸発缶群3Cの各蒸発缶に混合水を供給した場合、及び第5蒸発缶群3Eの各蒸発缶に混合水を供給した場合について溶解度積計算を行ったので、この結果について表5及び表6に示す。なお、造水装置1における濃縮倍率は2及び3とした。また、第3蒸発缶群3Cの各蒸発缶に混合水を供給し、造水装置1の濃縮倍率を2とした場合のフロー図を図9に、濃縮倍率を3とした場合のフロー図を図10に示す。第5蒸発缶群3Eの各蒸発缶に混合水を供給し、造水装置1の濃縮倍率を2とした場合のフロー図を図11に、濃縮倍率を3とした場合のフロー図を図12に示す。
For comparison, the solubility product calculation was performed for the case where the mixed water was supplied to each evaporator in the
1 造水装置
2 蒸発装置
2a〜2t 蒸発缶
3A 第1蒸発缶群
3B 第2蒸発缶群
3C 第3蒸発缶群
3D 第4蒸発缶群
3E 第5蒸発缶群
4 タンク
5 スケール成分除去手段(ナノ濾過膜装置)
6 混合水供給手段
7 希釈水供給手段
8 凝縮装置
9 濃縮水供給手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water generator 2
6 Mixed water supply means 7 Dilution water supply means 8
Claims (6)
前記複数の蒸発缶は、前段側から後段側に沿って、複数の蒸発缶群にグループ分けされており、
原水に含まれるスケール成分の少なくとも一部を除去して除スケール水を生成するスケール成分除去手段と、
原水と除スケール水とを混合した混合水を被処理水として、前記複数の蒸発缶群の内、最前段側に配置される第1蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給する混合水供給手段と、
濃縮水と混合水とを混合した希釈水を被処理水として、前記第1蒸発缶群の一つ低温側に配置される第2蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給する希釈水供給手段とを備える造水装置。 Steam and concentrated water are generated from the water to be treated by supplying the water to be treated to the outer surface of the heat transfer tube through which the steam passes, and condensed water is generated by condensing the steam in the heat transfer tube. A multi-effect evaporation device provided with a plurality of evaporators and connected between the plurality of evaporators so that the steam generated in the former evaporator can be led as a heat source into the heat transfer tube of the latter evaporator A fresh water generator comprising:
The plurality of evaporators are grouped into a plurality of evaporator groups from the front side to the rear side,
Scale component removal means for removing scaled water by removing at least part of the scale components contained in the raw water;
Mixed water supplied to the heat transfer tubes of the respective evaporators of the first evaporator group arranged in the foremost stage among the plurality of evaporator groups, using mixed water obtained by mixing raw water and descaling water as treated water Supply means;
Dilution water supply to be supplied to the heat transfer tubes of the respective evaporators of the second evaporator group disposed on the low temperature side of the first evaporator group using dilution water obtained by mixing concentrated water and mixed water as treated water Fresh water generator comprising means.
前記希釈水供給手段は、フラッシュ蒸発により生成された濃縮水、前記第2蒸発缶群において生成された濃縮水、及び、混合水を混合した希釈水を前記第2蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給するように構成されている請求項1に記載の造水装置。 Means for supplying the concentrated water produced in the first evaporator group to each evaporator of the second evaporator group to cause flash evaporation;
The dilution water supply means is configured to supply concentrated water generated by flash evaporation, concentrated water generated in the second evaporator group, and diluted water mixed with mixed water to each evaporator of the second evaporator group. The fresh water generator of Claim 1 comprised so that it may supply to a heat exchanger tube.
原水に含まれるスケール成分の少なくとも一部を除去して除スケール水を生成するスケール成分除去ステップと、
原水と除スケール水とを混合した混合水を被処理水として、前記複数の蒸発缶群の内、最前段側に配置される第1蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給する混合水供給ステップと、
濃縮水と混合水とを混合した希釈水を被処理水として、前記第1蒸発缶群の一つ低温側に配置される第2蒸発缶群の各蒸発缶の伝熱管に供給する希釈水供給ステップとを備える造水方法。
Steam and concentrated water are generated from the water to be treated by supplying the water to be treated to the outer surface of the heat transfer tube through which the steam passes, and condensed water is generated by condensing the steam in the heat transfer tube. A plurality of evaporators, connected to each other between the plurality of evaporators so that the steam generated in the former evaporator can be guided as a heat source into the heat transfer tube of the latter evaporator; Is a fresh water generation method using a multi-effect evaporation device grouped into a plurality of evaporator groups from the front side to the rear side,
A scale component removing step for removing scaled water by removing at least part of the scale components contained in the raw water;
Mixed water supplied to the heat transfer tubes of the respective evaporators of the first evaporator group arranged in the foremost stage among the plurality of evaporator groups, using mixed water obtained by mixing raw water and descaling water as treated water A supply step;
Dilution water supply to be supplied to the heat transfer tubes of the respective evaporators of the second evaporator group disposed on the low temperature side of the first evaporator group using dilution water obtained by mixing concentrated water and mixed water as treated water A fresh water generation method comprising a step.
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