JPH0141109B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多段フラツシユ型造水装置のブライン
レベル調節方法に関する。

まず、この種多段フラツシユ型造水装置の概略
を第１図に基づき説明する。第１図において、１
は複数段の蒸発室を具えた熱放出部、２は複数段
の蒸発室を具えた熱回収部を示し、３はブライン
ヒータで、ここで加熱されたブラインは第１段蒸
発室F₁に導入され、最終段蒸発室FLに向つて順
次各段の蒸発室を流過せしめられる。

各蒸発室の室内圧力は第１段蒸発室F₁より順
次最終段蒸発室FLに向けて低下するよう維持さ
れているので、ブラインは各段の蒸発室を流過す
る際各室内圧力においてフラツシユ蒸発せしめら
れ、このフラツシユ蒸気は各段のコンデンサＫで
ブラインヒータ３に供給されるブラインを予熱す
ると共に、自からも凝縮して液化し、凝縮液は各
段のトレイ８に受け取られ、その下段のトレイ
８′を順次経由して最縮的に淡水取出しライン１
３より淡水とし取り出される。

濃縮されたブラインの１部は最縮段蒸発室FL
より抜出されて海水排出ライン１６よりブローダ
ウンされ、残部は後述する補給海水と共に熱回収
部２の最下段のコンデンサＫに送られ次いでその
上段のコンデンサＫを順次流過して再循環する。
新しい海水は冷却海水ライン７より熱放出部１の
最縮段のコンデンサＫに導入され、その上段のい
くつかのコンデンサＫを流過した後、熱放出部１
の最上段のコンデンサＫより大部分はライン１８
を経て排出されるが、一部は補給海水として脱酸
素塔５を経てポンプ６に吸入される。ブラインは
熱回収部２のコンデンサＫを順次流過する過程に
おいて予熱された後、ブライン加熱器３の伝熱管
内にいたり、該加熱器３内において加熱蒸気ライ
ン１０から供給される加熱蒸気によつて加熱昇温
される。加熱蒸気はブラインによつて冷却されて
復水となり、復水ライン１４から排出される。

次に、ブライン加熱器３において加熱昇温され
た海水は、第１段蒸発室F₁に導入され、前述の
ごとく各段の蒸発室を流過して最終段蒸発室FL
に至る。なお、１５はエゼクタを示す。

上述した多段フラツシユ型造水装置の各段の蒸
発室は、第２図および第３図に示すように、隔壁
２２により仕切られており、上段の蒸発室２１ａ
と下段の蒸発室２１ｂは隔壁２２下部の絞り機構
２３により連通していて、ここからブラインが下
段の蒸発室２１ｂ内に流入し、さらに蒸発室２１
ｂの底板２６に立された堰２４を越えて次段へ流
れて行く。

このような構造において、下段蒸発室２１ｂ内
に流入したブラインは、前段蒸発室２１ａよりも
圧力が低下するため蒸発室入口でフラツシユ蒸発
し、水蒸気を含むブラインは堰２４を越えて、蒸
発室２１ｂの底板２６に沿つて水平に流れる間、
液表面から１部フラツシユ蒸発しながら次段へ流
出する。

一方、フラツシユ蒸発により発生した蒸気は、
蒸発室２１ｂの上部に設置してあるデミスタ２７
を通過し、該デミスタ２７で蒸気中に同伴されて
いるブラインのミストを捕集・除去された後、蒸
発室底板２６の上を流れているブラインの温度よ
りも低温の循環ブラインが内部を流れている伝熱
管２８が配置されているコンデンサ室２９に導か
れ、前記伝熱管２８内を流れている冷却水（循環
ブライン）により冷却され、凝縮して製造淡水と
なる。

以上のフラツシユ蒸発において、段間差圧（各
蒸発室間の圧力差）は運転条件等により変化する
が、この調節は両蒸発室のブラインレベル差の変
化により吸収される。しかし、この差が大きくな
るとブライン流量を調節する必要があり、これは
絞り機構２３内に配置されている段間絞りオリフ
イス板３０を手動調節して開口面積を変化させる
ことにより行なわれる。

一般に、従来の装置では第２図で示したように
平板の段間絞りオリフイス板３０が使用されてい
る。このオリフイス部の損失ヘツドｈは次式で表
わされる。

ｈ＝ζυ²／2g ここで、ｈ：損失ヘツド（ｍ） υ：オリフイス部平均流速（ｍ／sec） ζ：圧力損失係数（−） この圧力損失係数ζは、オリフイス入口のかど
の丸味で定まり、第３図に示すようにかどが鋭い
場合、入口で一度収縮した後再び拡大されるの
で、ここで入口損失の大部分を生じる。

この圧力損失は、入口に丸味をつけることによ
り圧力損失係数ζが1/10以下になる。

一般に、多段フラツシユ型造水装置では各段間
の温度差は約２〜４℃に保持されており、この飽
和蒸気圧の差、すなわち段間圧力差により循環ブ
ラインがフラツシユ蒸発する。この飽和蒸気圧は
第４図に示すように、温度上昇に伴つて増分が大
きくなつている。従つて同一温度差でも高温段
（上流段）ほど段間圧力差は大きくなる。そこで、
この段間圧力差を保持するためには、各段で異つ
た差圧調節が要求されることになる。

そこで、従来の装置では、上気運転条件により
決る段間圧力差にあわせるため第２図で示した段
間絞りオリフイス板３０を上下に移動させること
によりオリフイス部開口面積を変化させて段間圧
力差を調節していた。しかし、この方法では運転
条件を変える度に即ち蒸発負荷変動の度に運転を
止めてオリフイス部開口面積を調整しなければな
らなかつた。

本発明は、大きい蒸発負荷変動に対処するため
に広範囲の段間圧力差に容易に対応しうる装置を
提案するものである。

第２図で示すように、段間絞り機構２３を通過
したブラインは、堰２４に衝突してこれを乗り越
えて更に後方へ流れて行く。この堰２４に衝突す
る時に流動抵抗を生じる。この抵抗は堰２４の高
さにより大きさが異なるが、従来の各堰２４の高
さは同一（l₁₀＝l₂₀）であつた。

以下、本発明を実施例に基づき説明する。

第５図は丸味を帯びたオリフイス板３１（以下
丸型オリフイスという）を使用した実施例を示
す。

従来の平板の段間絞りオリフイス板（以下薄刃
型という）と丸型との同一流量の下での運転結果
を第６図に示す。ここで、段間圧力差△Pυは、
h₁＝h₂とした場合の段間蒸気圧差（P₁−P₂）をい
う。一定流量の場合、ブラインレベルh₂が低くな
るに従つて第６図に示すように段間圧力差△Pυ
が増加する。またブラインレベルh₂が高くなるに
従つて第６図に示すように段間圧力差△Pυが減
少する。本発明はこの現象に着目してなされたも
のである。この△Pυ増加の割合は堰の高さl₂が大
きいほど大きくなる。また、従来の薄刃型と丸型
オリフイスを比較すると、丸型の方が広範囲の△
Pυを調節できることがわかる。

従来の運転方法では、蒸発負荷変動に対して段
間圧力差△Pυを調節するために運転を一旦停止
して、薄刃型オリフイス板を上下させてオリフイ
ス部開口面積を調節して行つていた。しかし、こ
の方法では調節作業が非常に繁雑である。

本発明はこの方法を改善して、オリフイス開口
面積を変化させることなく、すなわちオリフイス
板の上下移動を行わずに、ブラインレベル調節に
よつて負荷変動に応じた△Pυの調節をすること
を提案するものである。

第４図で示すように、同一段間温度差の場合、
高温段の方が低温段に比べて段間圧力差△Pυが
大きい。そこで、各蒸発段に必要な段間圧力差に
応じて堰２４の高さを、第５図に示すようにl₂＞
l₃のように、堰２４の高さを低温段に向けて段階
的に低く選定する技術については先に出願してい
る。

本発明は上述した、各段の堰高さを低温度に向
けて段階的に低くした多段フラツシユ型造水装置
に適用すれば特に有効であるが、従来タイプの各
段の堰高さが同一のものであつても適用でき有効
である。

本発明での負荷変動とは製造水量の変動を意味
し、この製造水量Wpは次の関係式で決まる。

Wp＝λ×WR×（TBT−BBT） λ ：比例定数 WR ：循環ブライン流量（循環ブラインポンプ
吐出量） TBT：第１段入口ブライン温度 BBT：最終段ブライン温度 一般的に製造水量を定格運転時よりも増量する
場合（過負荷時）には、循環ブライン流量WRは
変えずに第１投入口ブライン温度を上げる。する
と各段間の温度差（TBT−BBT／段数）が増加し、 段間差圧も増加する。また、製造水量を定格運転
時よりも減量する場合（低負荷時）には、管内流
速制限の範囲内で循環ブライン流量WRを下げ
て、かつ第１投入口ブライン温度TBTも下げる。
すると、各段間の温度差が減少し、段間差圧も減
少する。

第７図に、蒸発室各段のブラインレベルh₂と蒸
発負荷との関係を示す。

従来の運転では、定格蒸発負荷を基準に例えば
ブラインレベルが0.5ｍになるようにオリフイス
開口を設定する。この開口度のままで過負荷にな
ると、高温段ほどブラインレベルh₂が低下してし
まうため、各段のh₂を0.5ｍに合わせるべくオリ
フイス板を下げて開口面積を絞つて調節してい
る。また蒸発負荷が低くなると、前記のオリフイ
ス開口度のままでは高温段ほどh₂が高くなつてし
まうため、各段のh₂を0.5ｍに合わせるべく、オ
リフイス板を上げて開口面積を大きくしている。
以上の操作は、遠隔調整装置を付設するか、又は
運転を停止して手動調節する必要があり、非常に
繁雑である。

これに対して、本発明による運転方法では蒸発
負荷変化に対しては、最終段のブラインレベルh₂
の増減により対処できる。すなわち、定格蒸発負
荷（100％運転）の場合のブラインレベルh₂が0.4
ｍの造水装置を例にとると、その過負荷（120％
運転）の時にはh₂＝0.3ｍ、低蒸発負荷（65％運
転）の時にはh₂＝0.6ｍに調節することにより、
全段のh₂をほぼ同一にそろえることができる。

つまり、定格蒸発負荷時には第１図に示す最終
段蒸発室FLに液面調節計３２を設けて、海水排
出ライン１６より排出されるブライン量を調節弁
３３で加減して、最終段蒸発室FLのブライレベ
ルを0.4ｍに設定すると、各段のブラインレベル
も第７図ａに示すようにほぼ同一になる。

また、過負荷時には上記と同じ方法により、最
終段のブラインレベルを0.3ｍに設定すると各段
のブラインレベルも第７図ｂに示すようにほぼ同
一になる。

さらに、低負荷時には上記と同じ方法により、
最終段蒸発室FLのブラインレベルを0.6ｍに設定
すると、各段のブラインレベルも第７図ｃに示す
ようにほぼ同一になる。

上述した過負荷時の現象について、さらに詳述
すると、まず過負荷時に最終段のブラインレベル
h₂を0.4ｍより0.3ｍに下げると、ブライン流れに
対する堰が与える抵抗が増し、第６図の堰高さl₂
＝0.35ｍ、丸型オリフイス使用の場合のグラフ曲
線が示すように、段間差圧△Pυは約0.27（単位ｍ、
液面高さ換算値）より約0.37に増加するので、結
果として従来のようにオリフイスを絞つたことと
同様となり、安定したほぼ均一なブラインレベル
が得られる。また、低負荷時には逆の現象により
同様の効果が得られる。

なお、第８図のａで示すように堰２４の高さh₀
がブラインレベルh₃より大きい場合には、抵抗は
ほぼ一定である。また、第８図のｈで示すように
堰２４の高さh₀がブラインレベルh₃より小さい場
合には、堰２４の上流側のブラインレベルと下流
側のブラインレベルとの落差ｈが大きいほどブラ
イン流れに対する堰の抵抗が大きくなり、第８図
のｃで示すようにその落差ｈが小さいほど抵抗が
小さくなり、ついにはゼロになる。なお、最終段
のブラインレベルを調節せずに途中段のブライン
レベルを調節してもよいが、その場合は未蒸発の
高温ブラインを途中段より抜き取ることとなるの
で、熱損失が大きくそのような運転は通常行わな
い。

以上述べたように本発明は、複数段の蒸発室の
底板に立設する堰を具えた多段フラツシユ型造水
装置において、各段のブラインレベルをほぼ均一
にすべく、過負荷時に最終段のブラインレベルを
定格負荷時のブラインレベルよりも低くし、また
低負荷時に最終段のブラインレベルを定格負荷時
のブラインレベルよりも高くすることを要旨とす
るものであり、負荷変動時最終段のブラインレベ
ルのみを調整することで、段間差圧を変えること
ができ、ひいては各段のブラインレベルを定格運
転時と同様に安定して均一に維持できるので負荷
変動にもかかわらず常に効率のよい運転が可能と
なる。また、本発明によるブラインレベル調整方
法は、オリフイス開口面積を調節することなく、
最終段のブラインレベル調節によつてのみ段間差
圧を常に適正に保ち、広範囲の負荷変動に対処す
ることができる。従つて、運転操作が容易であ
り、しかも従来の方法のように負荷変動に対して
運転を停止することなく、連続的に変化させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な多段フラツシユ型蒸発装置の
系統図、第２図は蒸発室の断面図、第３図は従来
の平板の段間絞りオリフイスの断面図、第４図は
飽和蒸気圧とブライン温度の相関グラフ図、第５
図は本発明を説明する断面図、第６図は段間差圧
とブラインレベルとの相関グラフ図、第７図は本
発明の方法により運転した場合のブラインレベル
と蒸発負荷との関係を示すグラフ図、第８図は堰
による流れ抵抗を説明する断面図である。 ２１ａ，２１ｂ：蒸発室、２４：堰、２６：底
板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数段の蒸発室底板に立設する堰を具えた多
   段フラツシユ型造水装置において、各段のブライ
   ンレベルをほぼ均一保持すべく、過負荷時には最
   終段のブラインレベルを定格負荷時のブラインレ
   ベルよりも低くし、また低負荷時には最終段のブ
   ラインレベルを定格負荷時のブラインレベルより
   も高くすることを特徴とする多段フラツシユ型造
   水装置のブラインレベル調節方法。