JPS62178778A - 海水を利用する複合装置 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明（よ濁水の蒸発装置と、クービン発電装置と、
濁水の電Ｍ　’ａ　Ｎ　Ｄび７／またはＡ本の蒸留装置
とを有機的に暗続し、１水中の低温レベルエネルギーＦ
）　Ｉｆ　ＩＩＶ邊を口取し、蟇本的工業用習品で、％
るところの水素ガス、淡水、あよσ不酸化ナトリウム再
を生産し、更に蒸気、電力′４７）系内消費品を生産す
る複合装置に関するもので、各構成装置ａ間のユーティ
リティーバランスを最適化し、かつ各構成表Ｗｔ　／）
効率を改善することにより、高効率及び高度省エネルギ
ーＪ）複合サイクル総合ユーティリティー（用役；各種
プラントに供給する製造の為の原料）発生装置ａ７）実
現を目的とする。

本装置＋２により従来製品に比較して極めてエネルギー
原単位の小さい基本的工業用ユーティリティーを生産す
ることが可能となり、それらを利用して更にエネルギー
原単位の小さい製品又は化学合成品の製造が可能となり
、これらユーティリティー製品、合成製品を利用するこ
とにより産業発展が促進される。

本発明では単一プロセス毎のプロセス設計及び装置す建
設を改善し、相互関係の深い各櫨プロセスを群プロセス
として集合し、各種プロセス特性を最適に相互利用する
有機的な複合サイクルを構成し、従来の単一プロセスで
は限界状態にあった効率を大幅に改善するとともに、複
合サイクルと外界とのエネルギー及び資源の授受に関し
ては、海水を供給して濃縮海水を排出する以外に極力外
界との授受を行なわないサイクルを可能とし外界に対し
て与える変化の極めて少ないサイクルの実現を可能とす
る。

−万構成される各装置については徹底的な装置構造の改
善を計り、省エネルギー化を可能とし、サイクル全体効
率の向上に役立たせる。

以下、図面を参照して説明する。尚、図示（第１図）の
実施例は海水の蒸発装置と、タービン発電装置と、海水
の遣水装置と、海水の電解装置とからなり、 造水装置と蒸発装置ｔｆｆｉは造水装置れが造水した淡
水と、廃出する濃縮海水を蒸発装置に供給すると共に、
蒸発装置で得られる蒸気を費水装置に供給する様に接読
し、 遣水装置とタービン発電装置は遣水装置で得られる冷却
海水をタービン発電装置に供給すると共に、タービン発
電装置で得られる蒸気を遣水装置に供給する様に接続し
、 造水装置と電解装置４は造水装置で得られる淡水と濃縮
海水を電解装置ｆｔに供給すると共に、電解袋＋？ｊで
得られる塩素ガスを淡水殺菌用に遣水装置に供給する様
にＦト続し、 蒸発装置とタービン発電装置は蒸発装置ｉｆｔで得られ
る蒸気をタービン発電装置に供給すると共に、タービン
発電装置で得られる電力と復水を蒸発装置ｕに供給する
様に接続し、 蒸発装置と１ｉ屏装置は蒸発装置で廃出する高濃縮海水
を電解装置ｎに供給すると共に電解装置で得られる高濃
度水酸化ナトリウム液を蒸発装置に供給する様に接続し
、 タービン発電装置と電解装置はタービン発電装置ｕで得
られる復水と電力を海水電解装置に供給すると共に、電
解装置で得られる水素ガスをタービン発′電装置に供給
する様に接続し、これに上り造水装置１イで取入れた表
層や深層の海水の濃縮水をタービン発電装置と電解装置
とから排出しながら造水装置、蒸発装置、タービン発電
装置、電解装置相互間で相互に必要なエネルギー、原料
の授受を行って運転し、蒸発装置では低濃度水酸化ナト
リウム液、タービン発電装置では復水（清水）、造水装
置では蒸発装置と電解装置に供給する以外の余剰淡水、
電解装置では水素ガスを系外に排出する様になっている
。

即ち、第１図に示した様に二段以上からなる造水装置７
及び９、二段以上からなる蒸発装「ｔｌ及び２、再熱及
び再生サイクルを有する発電機タービン３及びガスター
ビン５により駆動される発ｍ機弘からなる発電装置ｒｔ
、及び水銀法事解装ｙｔｔｖ４装置により複合サイクル
を構成したものである。

造水装置は二段以上からなり、一方は傾斜型拳海水冷却
・高温造水装置７、他方は傾斜型・深層冷海水冷却・低
渇造水装ｆｉｔ　Ｉにより構成される。

高温造水装置ｒｔ７は加熱器乙の加熱源に、主として発
電機タービン３の抽気蒸成を、冷却源に表層海水２１を
使用する。

生産された製造水は製造水移送ポンプｌｊにより低温蒸
発装置λへ低濃度溶液として、濃縮海水は濃縮海水移送
ポンプ評により同装置へ高濃度溶液として供給される。

起動時の加熱器６加熱源なきときは低温造水装置デによ
り、加熱器ＩｒＪ）出口へ表層海水２１を通し、冷却源
に深層冷海水３を使用することにより造水し、これを表
層海水にて加温したのち、低温蒸発装置２へ低濃度溶液
として、表層海水２１を同装置へ高濃度溶液として供給
することにより同装置にて蒸気発生させ、高温造水袋ｆ
Ｉｔ　７Ｄ加熱器６へ導き、起動することができる。

低温造水装置９は加熱器１０加熱源に、主として発′Ｐ
Ｊ１機タービン３の低圧抽気蒸気を、冷却源に深層冷海
水３を使用する。

生産された低温淡水は飲料用として県外へ産出し、副生
物である濃縮冷海水を絶対真空型復水器ｉｏｖ冷却源と
して使用する。

高温造水装置７は蒸発装置ｌ及び２への表層海水２１か
らＪ）熱移動７）基本部分を構成する。

蒸発装置は二段以上からなり、−万は水酸化す）　ＩＪ
ウムー濃濃縮水水系傾斜型・高温蒸発装置１１他方は濃
縮海水−淡水系・傾斜型拳低温蒸発装置λにより構成さ
れる。

高温蒸発装置ｌは高濃度溶液に電解装置／ｌにより生産
され、水酸化ナトリウム移送ポンプ／４４にて供給され
る水酸化す）　ＩＪＪウム液を、低濃度溶液に主として
低温蒸発装置ｌにて高濃度溶液として使用した加湿され
た濃縮海水を、又はそれ会見に加温及び濃縮されたもの
をそれぞれ°　使用する。

最高温蒸発室にて低温蒸発装置λからの発生蒸気を過熱
蒸気とするとともに発電機タービン３の抽気蒸気を再熱
蒸気とする。

上記により最高温蒸発室にて発生する復水は供給される
濃縮海水に混合される。

低温蒸発装置２は高濃度溶液及び低濃度溶液ともに高温
造水装置７で生産された濃縮海水及び製造水を使用して
、主として発電機タービン３駆動用蒸気を発生させる。

タービン発電装置ｒｔは再熱及び再生式発Ｎ　Ｒタービ
ン３、発電機ｌ及びガスタービン！の一軸駆動装置、及
び絶対真空型復水器１０にて構成される。

ガスタービン５は電解装ｆｉｌ／／にて生産される水素
ガスを燃料として使用し、起動時、電力需要増加時及び
複合サイクルの全体負荷調整に使用される。

発電機タービン３は高温造水装置加熱器≦及び低温造水
装置加熱器ｒへ大容量の抽気を−かつ絶対真空型復水器
１０を装備し、高効率化されている。

排気は絶対真空型復水器１０にて復水したのち低温淡水
となり、系外生産品となる。

発生取方は主として電解装置／ｌに供給される。

電解装［／／は流路型三檜式水銀法による連続１１Ｌ気
分解装置にて構成され、電解液に高温蒸発装置ｌで使用
後排出される高温高濃度の流動濃縮海水を使用し、水酸
化す）　ＩＪＪウム液吸収用清水に低温造水装置ｒｌ加
熱器ｔの復水を使用する。

生産される高濃度の水酸化ナトリウム溶液は移送ポンプ
ｌμにて高温蒸発装置に供給され、反発後希薄化し系外
生産品となる。同時に生産される水素ガスはタービン発
電装置ガスタービンｊの燃料に、塩素ガスは低温飲料水
殺菌用に使用される。

以上全体構成を述べたが、この様に密接な関係にあるプ
ロセス・７０−を独立装置とするより本発明の様に複合
サイクルとし各装置１１）製品、中間ｎ品、副生品及び
排棄品を最適に相互利用することにより大きな効率載着
が可能であり、更に各装置に積極的な省エネルギ一対策
を施すことにより、高効率化が可能である。

本発明はこの様にして、工業上重要なユーティリティー
を極めて小さいエネルギー原単位で生産することを可能
とする、高効率の総合ユーティリティー発生装置である
。

従来の蒸発装置は第２図の系統図に示される様に海水熱
交換器ｌにて海水供給ポンプｊにより供給された表層海
水から、純水供給ポンプダにより供給された低濃度溶液
である純水へ熱移動を生じさせ、大容量低温熱源である
海水からの熱吸収を行う。

海水熱交換Ｗ／にて海水から熱吸収をした低濃度溶液の
純水は次段／）７１１度差エネルギー吸収熱交換器コに
て高＃変溶液供給ポンプ乙により供給される高ｍ変溶液
と９間で、二種の溶液の同一圧力に対する低沸点溶１夜
の特性により蒸発し、高濃度溶液に凝縮する事により、
海水からＤ熱吸収及び高濃度溶液への熱放出を行う。

濃度差エネルギー吸収熱交換器２にて海水からＤ熱吸収
を終えた高濃度溶液は濃度差エネルギー伝熱熱交換器３
にて新たに純水供給ポンプダにて供給された低濃度溶液
である純水との間で伝熱を行う。

熱吸収した純水は、次段の濃度差エネルギー吸収熱交換
器２にて同様に伝熱を繰り返す。

この蒸発吸収特性を第３図に示す。

低沸ＫＦ溶液及び高濃度溶液の飽和蒸気圧力曲線の間で
、同一圧力Ｐｏ対する二種の溶液の沸点差を利用して低
濃度溶液出口Ｔ０に対する飽和蒸気圧力曲線上の圧力Ｂ
０の点が高濃度溶液飽和蒸気圧力曲線上のａ、点へ一段
の蒸発吸収により移動する。

高濃度溶液飽和蒸気圧力曲線上、ＶＣ，点から低濃度溶
液飽和蒸気圧力曲線上、７）Ｂ、点への移動は濃度差エ
ネルギー伝熱熱交換器３にて行なわれる。

この現象を逐次繰り返させ多段化することにより、産業
上有効利用な圧力及び温変を確保しタービン仕事を発生
させる。

以上述べた様に沸点差を生じさせる濃度差を利用して海
水から熱を吸収し、多段化することにより、高温及び高
圧の蒸気を確保しタービン発電装置りに供給し仕事をさ
せる事ができるが、その為には良好な熱回収を可能とす
る濃度差エネルギー吸収熱交換器２、濃度差エネルギー
伝熱熱交換器３、変器変溶液側熱交換器７及び低濃度溶
液側純水熱交換器ｌが必要である。

第４図に示される様に濃度差エネルギー利用を可能とす
るには複雑な蒸発装置ｔ￥（以後濃度差エネルギー吸収
熱交換器λと濃度差エネルギー伝熱熱交換器３を合体し
たものを蒸発装置と称す）を必要とする。この蒸発装置
において変器変溶液は高濃度噴射ノズルｌにて伝熱管２
Ｄ管内側に噴射され、下段からの水蒸気入口りを通って
流入する水蒸気を凝縮させ潜熱を吸収し昇温する。昇温
した高ａ度溶液は伝熱管２１）管外に純水供給ノズル！
にて噴射された純水との間で熱交換し、蒸気を発生させ
て、低濃度溶液出口６より排出される。

一方余剰の純水は純水出口λより排出される。

発生した蒸気は上段への水蒸気出口ｌを通って上段蒸発
装置へ導かれる。この複雑かつ不安定な構造においての
気液の接触による伝熱性能は極めて悪く、構造的にも多
段化するには！ｎ３及び圧力損失等が大きくかつ大容量
化するにも種々の難問が山積している。

第３図の二溶液飽和蒸気圧カ曲線間の鎖線で示される様
に、実際には伝熱及び王カの損失、更には多段化に伴う
各種ユーティリティーの増大によりタービン仕事の外部
取出しは大きく減少（主としてポンプ仕事が増大）せざ
るを得ない。

熱効率的にはタービン排熱の外部放出がなく、海水から
の低温熱源供給がなくても効率的サイクルとも思えるが
、二種濃度溶液の供給及び排出特に高濃度溶液の供給及
び排出に、従来一般型サイクルの入熱及び放熱が取り代
わられているので、それほど高効率を期待できるサイク
ルではなく、むしろ反対に発生蒸気又はタービン出力の
エネルギー原単位が高濃度溶液使用により大きくなる場
合もあり、総じて現実化及び具体化の乏しいサイクルと
なっていた。

本発明はこれらの難点を解決するばかりでなく、有機的
な複合サイクルを構成することにより新たな相乗効果を
生みだすことを主眼とし高効率かつ低入熱及び排熱を目
指す省エネルギーサイクルである。

第１図に示される様に二段以上からなる蒸発装ｆｆ！　
（多段Ｊ）蒸発室を有するもｊ））で構成し、−万に水
酸化ナトリウム−濃縮海水系（又は水酸化ナトリウム−
高温淡水又は復水系）傾斜型高温蒸発装置ｌを配ｆｉｌ
　Ｌ、他方に濃縮海水−淡水系（又は濃縮海水−高温淡
水又は復水系）傾斜型低温蒸発装置ｎ２を配置し低温蒸
発装置ｄ２８高濃変器を高温蒸発装置／Ｄ低濃関側へ多
段力　゛スケート結合させ、昇温能力を高める。

低温蒸発装置コの最高濡段で発生した蒸気は高温蒸発装
置／７）ｋｉ高温段に導かれ過熱蒸気とされた後、ター
ビン発電装置発電機タービン３に導かれる。

蒸気は仕事をした後再麿高温蒸発装置ｌに導かれ再熱さ
れ、再び発電機タービン３に導かれ仕事をする。高温蒸
発装置ｌＤ高濃度溶液である水酸化ナトリウムは電解装
Ｕｔｔにより生産されたものを７：１１ｉ蒸発装欣用水
酸化ナトリウム移送ポンプｌ弘にて供給され、低濃度溶
液は高温造水装ｇ１７で生産され、低温蒸発装置２１）
変器文液として昇温された濃縮海水が、１５縮海水移送
ポンプ１７にて供給される。

低温蒸発装置コの低濃度側溶液は高温造水装置７で製造
された淡水を製造水移送ポンプｌ！にて供給される。

これらの昇温サイクルは高温蒸発装置／及び低温蒸発装
置２の高濃度側使用溶液はそれぞれ水酸化す）　ＩＪウ
ム及び濃縮海水と不変だが低濃度側使用溶液は目的に応
じて変更されることがある。

高温蒸発装置ｌへの供給高濃度溶液である水酸化ナトリ
ウムは使用済みの希薄水酸化ナトリウム溶液から熱回収
装置ｌｔにて熱回収したあと供給され、低温蒸発装置１
１２への供給高濃度溶液は高温蒸発装置ｌの最高温段か
ら電解装置／／へ供給される高濃度濃縮海水から熱回収
装置ｌデにて熱回収したあと供給され、低濃度溶液は発
電機タービン３の抽気を高温造水装置加熱器６で復水さ
せたものを混合型製造水加熱器１６で熱回収後へ供給さ
れる。

本発明の傾斜型蒸発装置は例えば第５図に示す様に装置
全体を上流部が高くなる様に傾斜に配置し、上流側の蒸
発室後面板ｌψより低濃度溶液を供給し蒸発室前面板／
ｊより高濃度溶液を供給スル。、￥、ｒ５　’ａｌｌ　
ｙ：　；））卸Ｉｎ　兄Ｌｓｏ　ｂ　ａｎ４７）　＝ｔ
　ｒ、ｈ〕。

高濃度溶液は高濃度溶液供給管６より供給され噴射ノズ
ル２にて蒸発室内に噴射され蒸発室前面板ｌ！を伝わり
ながら上流部にて蒸発した低濃度溶液からの蒸気を吸収
し潜熱を回収して底面板１６に配置された傾斜型浸管熱
交換器ｌｌ（管又はプレート型熱交換１）Ｊ）蕾外貯留
部に貯留し、次段蒸発用の低濃度溶液を加熱後、底面板
１６下部に取付けられた高濃度溶液排出管９を経て装置
外へ排出される。

低濃度溶液は低濃度溶液供給管ｒより傾斜型浸管熱交換
器水室ｌＯを経由して傾斜型浸管熱交換器／／、Ｄ管内
側に導かれ高濃度溶液から加熱された後、次段後面板ｌ
≠へ導かれ噴出され、蒸発により放熱した後に底面板１
６に取付けられた低濃度溶液供給管より装置下部へ導か
れ低濃度溶液熱回収熱交換器ｊを経て装置外へ導かれる
。

以上述べた様な傾斜型蒸発装置ｄ及び浸管型熱交換器を
採用することにより従来不可能とされてきた両沙度溶液
の各ポンプ揚程の低減、蒸気の圧力損失及び放熱損失の
低減、気液接触伝熱効率、次段溶液加熱伝熱効率及び製
作、据付、配管接続法等を大幅に改善し、多段化゛及び
大容量化を可能とするばかりでなく、装置製作の上で簡
易かつ単純構造の大量製作化が可能となった。ｌダル　
ｔｒて早２喉卸入ｒコズ常孜凌Ｔ’ｒ＄盟ユｌｔ；ｕ＋
７５川丸従来型のタービン発電装置は第６図の系統図に
示される様に化石燃料を燃焼させるボイラｌにて蒸気を
発生させタービン発電装Ｕ発電機タービンの高圧タービ
ン３に導き仕事をさせた後、再びボイラ／Ｊ）再熱器コ
にて再熱し、低圧タービンμに導いて仕事を行わせ、連
結された発電ｍｓにて電力を取りだす。

低圧タービンダにて仕事を終えた排気は復水器６にて復
水し給水ポンプ７にて、低圧タービンぐの抽気を加熱源
とする給水加熱器ｔに送られる。

、−６−でｆｎ１執六り、＋絵素は軍に鉛索ポンプ９に
より昇圧されボイラへ送られる。

一方給水加熱器ｊにて復水した蒸気／２は復水′ａ４に
導かれる。

このランキンサイクルは主としてボイラ出口の蒸気圧力
及び温冷、そして復水器の圧力及び湿度にて決定されて
しまうが、両条件ともに今や材料上及び冷却源の制約か
らほぼ限界に達しており、抽気再生サイクルｉｏ又は抽
気再熱サイクルｌ／を多段化して効率改善を計っている
のが現状である。

次にタービン発電装置をｆ５７図に示す。タービンは蒸
気入口から排気口に向かって蒸気の圧力低下に伴い拡大
する構造を持ち、それにあわせてケーシング６、タービ
ン軸１１タービンローター２及びブレードが大口径かつ
大型化している。

これに伴い大きな推力がタービンから出力端方向に加わ
り大荷處の推力軸受！を必髪とする。

本発明は第１図に示される様に従来型と同等のサイクル
構成を可能とし、それ以上の＆着ｔ可能とするものであ
る。

従来のボイラの代わりに二段以上からなる蒸発装置を装
備し、−万を過熱蒸気発生用の水酸化す）　ＩＪウムー
濃縮海水系傾斜型高温蒸発装置ｌとし、他方を蒸気発生
用の濃縮海水−淡水系傾斜型低温蒸発装置一とし、従来
化石燃料使用のボイラ以外で使用されたことのない過熱
蒸気及び再熱蒸気の使用を可能とした。

従来の復水器の代わりに深層冷海水を低温造水装置９に
て使用した際生産される濃縮冷海水を使用した排圧絶対
真空型復水器１０を採用している。

タービンの抽気は二段以上からなる遣水装置の加熱器６
及びｌに導かれそれらの復水けそれぞれ混合型製造水加
熱器／ぶ及び電解装置／／へ導かれる。

この大容量の二段以上の抽気は発電機タービンの低温段
での大型化を抑え、低温段での損失増加を防ζ排圧絶対
真空近傍型復水器は第８図タービン発電装置ランキンサ
イクル４−８線図に示す様に排圧低下によりタービン仕
事がΔＶ−ΔＷ分増加しタービン効率を改善する。

本発明は従来のランキンサイクルでの復水器又は二重目
的発電プラントの排圧型復水器を改善し、極力エネルギ
ー回収できる絶対真空型復水器を目指すものである。

発電装置Ｗガスタービン！は電力需斐大、各ユーティリ
ティー負荷調整、非常用又は起動時に使用するもので電
解装置にて生産される水素ガス燃焼方式で・特に本総合
ユーティリティー発生装置の全体負荷調整に重要な働き
をする為に蒸気タービン３と一軸で組み込まれている。

従来型Ｊ）電解装置は第９図の系統図に示される様に電
解ｊＱ３の陽極及び陰極に配電盤コより分配されるエネ
ルギー原単位の大きい電力を供給し、陽極側に−ｍ解液
として塩化ナトリウム溶解Ｊａ１０で作られた塩化ナト
リウム飽和液を塩化ナトリウム供給ポンプ／／で供給し
、陰極側に水様化ナトリウム吸収液として給水タンクｒ
より水を給水ポンプ９に供給する。

生産された水酸化ナトリウム溶液は水酸化ナトリウム移
送ポンプ参に水酸化ナトリウム貯蔵タンク！へ移送され
、貯蔵される。

一方向時に発生する水素ガス及び塩素ガスもそれぞれ水
素ガス充填ボンベ６及び塩素ガス充填ポンベ７に導かれ
貯蔵される。

第１０図は同上の構造図で電解槽３の陽極に黒鉛ｌを、
そして陰極に鉄ｊを配置し下部に水銀７を貯留させる。

陽極側に塩化す）　ＩＪウムＤ飽和液を通し、陰極側に
水を通して、ｆｉｔ気分解すると塩化ナトリウムを含ま
ない水酸化ナトリウムが電解ｐ１３の右側部の＠陰極周
囲に作られる。

同時に黒鉛陽極ｌの上部から塩素ガスが、鉄陰極ＳＪ）
上部から水素ガスが発生する。

この水酸化ナトリウムの生成は電解槽３の左側の槽にお
いて黒鉛陽極ｌに対して、水銀７が陰極の役割を果し、
陰極で析出するナトリウムが水銀に溶けてアマルガムを
生成する。これを電解槽３の左側下部に取付けられた偏
心輪弘を回転させることにより電解槽３の左側部を右側
部より位置を高くさせ、下部水銀７を左側部より右側部
へ移動させ、水に触れさせて水酸化ナトリウムを作る。

反応終了した水銀７は再び偏心輪すの回転により左側部
が右側部より低くされた状態において元の左側部に戻り
反応を連続的に行なわせる。

本発明は第１図に示される様に、地上ｆｆｌ／）生産物
を有効に利用する方法である。陽極側電解液として高温
蒸発装置ｌで発生した高温高濃度ｍ縮海水の熱回収装ｆ
ｉｔ　／デにて熱回収されたあとＤものを供給し、陰！
＃Ａ側水酸化ナトリウム吸収液として低温蒸発装置加熱
器ｊにて熱回収されたあとの復水を利用する。

魔力はタービンｌＩｉ電装置発（機ダより供給され、生
産された水酸化ナトリウム溶液は高温蒸発装置ｆｉ用水
酸化ナトリウム移送ポンプ揮にて、熱回収装置ｆｉ　／
Ｉを介して高温蒸発装９４　／に送られ、＃１濃度溶液
として蒸気と発生させてのち集合され熱回収装置／Ｉを
経て、系外生産品となる。

同時に発生した塩素ガスは主として低温造水装置りの製
造淡水の殺菌用に使用され、水素ガスは糸外生産又はタ
ービン発電装置ガスタービンｊの燃料として使用される
。

本発明に適した連続式水銀性電気分解装置を第１１図、
流路型三槽式水銀法連続電気分解装置を第１３図に示す
。

第１１図において右ｗＩＪ）上部圧力を主槽の上部圧力
より低めに保持し主槽の高温高濃度濃縮海水２と右槽の
造水装置製造水のそれぞれ上ｆ＠Ｓ液面に差をつける。

これにより下部貯留する水銀７に同様の液面差を生じさ
せ、水銀中に、水銀を主槽から布種へ：Ｍ続移動を容易
にする水銀循環用流体素子１２を設置する。

この下部に対流促進用熱交換器参を設け、内部に対流促
進器ｔを設ける。

この様な構造の電解ｆｉ！ｙ３に水銀を入れ、高温高濃
度海水λ及び造水装置製造水６導き、上部に加圧又は真
空装置にて液面差を生じさせると主槽水銀液面９は高温
高濃度海水λに加熱され杉張し上昇し、左指水銀液面り
と宿借水銀液面ＩＯとの液面差が初期ｆＩαより小さく
なる。

最終的に布種水銀液面１０を左指水銀液面９より低くし
ない状態を保持する。

こＪ）様にして電気分解を行うと主槽でナトリウムが水
銀と反応して生成されたアマルガムが水銀内部Ｄ′＃１
度差で対流運動を起こしアマルガムの主槽から右槽への
連続移動が生じ、布種にて水酸化ナトリウムを生成した
水銀は流体素子／２を回って対流促進器ｔの入口近傍に
導がれる二ここで左ｍ電解液である高温高嬢度濃縮海水
を下部に導いた対流促進用ハク換器に加熱され水銀７は
対流促Ａ％　ｒ内を上昇し、水銀７が連続循環する。こ
Ｖ様にして連続発生した水酸化ナトリウム溶液を宿借水
銀液面１０の上部より抜きだす。

本装置は連続ｗＬＫ分解を可能とするとともに他装置か
らの排棄物を利用し、その高温、流動、かつ高濃度濃縮
海水の高シ９電率特性を利用しｍ解装置効率を向上させ
るものである（第１２図重置分解装置特性図例参照）。

更に本装置を蒸発装置又は造水装置の高温かつ高濃度濃
縮海水排出流路に第１３図の様に流路型に配置すること
により、大容Ｍ型の流路型三槽式水銀法連続電気分解装
ａが可能となり、サイクル効率改＠を狙うことになる。

又本装置は系外生産品である希薄水酸化ナトリウム溶液
を′Ｒ，解液として使用し高濃度水酸化ナトリウム６液
とし、ｙ石温蒸発装ｒｆｆ、／へ供給するとともに、同
時発生する水素ガス及び酸素ガスも系外生産品とするこ
とが可能である。

従来の造水装置は第１４図の系統図に示す様に加熱部Ａ
、熱熱酸収部及び熱回収Ｏにより構成され、海水をブラ
インヒーターｌ／で外部蒸ｇＩＣ熱源にて加熱後、熱回
収部Ｂの各段蒸発室へ導き、１！！続的に蒸発させ淡水
を製造する装置である。

最終段１６にて蒸発完了した循環ブラインｌコは、熱放
出部Ｃを冷却した海水から補給海水ポンプ６にて一部取
り出され、脱ａ　Ｍ　ｊにて脱ａ素処理された補給海水
に混合される。

最終段１６から一部はブローダウンポンプ２にて装置外
へ排出されるが大部分は循環ブラインポンプにて熱回収
部Ｂへ導かれる。ここで７ラツシユプライン／Ｕより蒸
発した蒸気を冷却して製造水とするとともに自らは熱回
収を行う。

熱回収を終了した循環プライン１２は加熱部ムへ導かれ
ブラインヒーターｌ／で更に加熱された俊、熱回収部Ｂ
へ導かれる。加熱された循環プライン１２はプラッシュ
ブライン／ｌとなり連続的に蒸発を繰り返し最終段１６
へ至る。

−万蒸発した蒸気は循環プライン１２により冷却され製
造水１３となり最終段１６がら製造水ポンプ３にて系外
へ製品として排出される。

ブラインヒーター／／で循環プライン１２を加熱した蒸
気ｊは復水９後、復水ポンプにてボイラ側へ戻される。

プラッシュプライン／ｌは熱放出部Ｃにて冷却系海水に
熱放出して元へ戻り、以上を繰り返して製造水を生産す
る。

従来の構−造を第１５図に示す上流から流れてきたフラ
ッシュプラインｌはフラッシュボックス弘に取付けられ
た調整オリフィス！により流■を制御され、系内真空に
よりフラッシュする。

発生したフラッシュ・ペーパー２はデミスタ−（ミスト
セパレーター）乙にて同伴水滴を分離され凝縮器７に導
かれ凝縮して製造水９となり製造水トレイｒに集められ
、更に次段へ送られ、最終段より製造水ポンプにて系外
生産品として排出される。

蒸発特性を第１６図に示す。海水冷却型では海水温度で
取水された海水が遣水装置の各蒸発室内で蒸気を凝縮さ
せ製造水とするとともに、自らは熱回収して昇温し、装
置出口へ至る。ここで加熱器より昇温された後、各蒸発
室へ導かれ各飽和蒸気圧に保たれた室内で連続蒸発を繰
り返し造水しながら、最終段に至る。ここで海水へ排熱
して元の状態に戻る。

同様の原理にて、加熱源Ｊ）異なる排熱海水使用の場合
及び表層海水使用の場合を併記する。

深層冷海水を冷却源として使用する場合は、湿度差さえ
得られれば何の熱源でも利用でき系外生産が可能となる
。

この場合に傾斜型造水装置を採用し、付属ポンプの動力
全低減又は削除を行えば、海水を通すだけで、他にエネ
ルギーを要せず造水することも可能となる。

本発明は第１図に示す様に二段以上からなる遣水装置で
構成し、一方に傾斜型海水冷却高温遣水装置ｕ７、他力
に傾斜型深層冷海水冷却低温造水装ｇｌｔを配置ｆｆ　
Ｌ、それぞれの加熱器６及びｔにタービン発電装置発電
機タービン３の抽気を使用するものである。

高温造水装置７にて生産される製造水及び濃縮海水は低
温蒸発装置へ供給し、低温造水装置デにて生産される製
造水は低温淡水として系外生産品へ、濃縮海水は絶対真
空型復水器１０の冷却側へ導かれる。

本発明の構造図を第１７図及び第１８図に示す。

いずれも高温側の第一段を低くし、低温側り最終段を造
水装置内圧力勾配を考慮して高くしたものであり第１７
−ＩＰＡが階段状のもの１第１７−２図がその蒸発室を
コンパクトにしたもの・第１８図が傾斜状かつ蒸発室を
コンパクトにしたものである。尚、第１７−３図及び第
１８−２図は各段間の吹き抜けを防止する為の一案であ
る。

傾斜型造水装置は最終段に静圧水頭差分の位置エネルギ
ーが得られ、設計上程々の利点をもたらすとともに、蒸
発室構造が第１７図及び第１８図の様にコンパクトにな
り装置容積低減可能であるとともに蒸発室底面構造が下
流側に浅くなる構造である為、蒸発促進器の働きを有し
伝熱性能の改善に役立つ。

装置全系統の主な効果を列挙する。

（１）海洋エネルギーを最大に利用して、大きなエネル
ギー及び資源（各種ユーティリティー）を効率よく生産
できる為、用途が広い。

（２）単一プロセスを群プロセスとして集合し、新たな
複合サイクル・プロセスとすることにより、従来の各装
置単体での不経済及び低効率等のエネルギー分散浪費が
改善され、高効率化される。

（３）　　自然界の分散型低レベルエネルギーである海
水等から複合サイクルによって熱回収をし資源回収をす
ることにより、海水を供給し、濃縮海水を排出する以外
に何ら又は極力外界とのエネルギーの授受なしに各種の
重要な工業用ユーティリティーを生産可能とする。更に
上述の極めてエネルギー原単位の小さい工業用ユーティ
リティーはそれらを基にして生産される製品のエネルギ
ー原単位を大幅に小さくできる。

（４）現在使用されているエネルギーで最も安価、及び
安全な汎用のエネルギーとなり、各種産業の発展に寄与
する。

ｔ５）　　Ｗ合すイクルの全体負荷を調整することによ
り、各ｆｉ１ｍ　＋ｆ（要ユーティリティーを目的に応
じ、必安量生産する事が自在にできる為、用途が広い。

次に個々Ｄ装置ｆｌ、ｐ効果を列挙する。

蒸発装器 （１）一段又は二段以上からなる傾斜型蒸発装置にて構
成し一万を高温蒸発装置、他方を低温蒸発装置とするこ
とにより濃度差エネルギーの昇温効果が高められるとと
もに、化石燃料使用以外のプラントにおいて初めて過熱
蒸気の発生及びタービン蒸気の再熱を可能とし、産業上
有用な圧力及び温度を発生させることが可能となり、エ
ネルギー利用分野が拡大する。

（２）傾斜型蒸発装置を採用することにより高濃度溶液
及び低温ｒ！ｉ溶液それぞれ移送ポンプの揚程が静圧水
頭差分低減でき、ポンプ動力低減が可能。

（３）傾斜型蒸発装置を採用することにより蒸発室内熱
交換条件が改善され、前面板及び底面板での熱交換が可
能のため、低濃度浴液と高温度溶液との気液接触面積及
び時間が大きく取れ、伝熱性能が向上する。

（４）傾斜型蒸発装置の浸管型熱交換器を採用すること
により伝熱性能を大１陥に向上する。

（５）傾斜型蒸発装置の浸管型熱交換器を採用すること
により構造及び配管が単純化可能となり、多段、多層、
大容駐化及び大量生産化が容易となり実用化を可能とし
た。

タービン発電装色 （１）　　タービン排圧を絶対真空型復水器を装備する
ことで下げることを可能とし有効温度差増大に伴う有効
仕事を増加させタービン効率を改善する。

（２）　　タービン抽気を二段以上の大容量を可能とし
たことによりタービン構造Ｄ／ＪＸ型化と可能とし、低
温段での各擢損失低減を可能とする。

（３）　　タービン再熱サイクルを可能とした事により
従来通りの効率の高い設計を可能とし実用化を可能とす
る。

（４）化石燃料を燃焼消費せずに発電が可能となり、各
種プラントの発電として有効に使用できる。

（５）　　タービン排気を他り熱回収に利用しない為排
圧上昇による効率低下を防げる。

（６）　　タービン抽気を大容量可能とした事により低
温段推力が軽減できタービン設計が容易になるとともに
発電機端推力軸受が小型化できる。

同上の理由によりガスタービンと蒸気タービン−軸の設
計が簡易化される。

（７）低温段開放サイクルの為、従来装備していたオイ
ルセパレータ、デミネライザー及び脱気器等が不要とな
る。

（８）使用蒸気は造水装置が大型、多段り脱気器となる
ため脱気が良好に行なわれ蒸発器、配管及びタービンの
腐食を低減する。

電解装置 （１）水銀連続移動が可能となり連続生産が容易。

（２）従来の電解装置は水素ガス又は水酸化ナトリウム
溶液のいずれかを主として製造し、その他万と塩素ガス
を副生品として生産している為土製産品の価格が高くな
る傾向があったが、本案の様に金製品が系内でほとんど
利用できる場合は製造Ｍ価が安くなる。

（３）独立装置の場合は高価な電力を使用し高価な製品
をｉｌ造していたが、本システムの安価な電力を使用す
ることにより安価な製品の製造が可能である。

（４）　　社舒液に高温及び変器文の流動濃縮海水を使
用することにより心解液Ｊ）専ｍ＝ｓが向上し、上層効
率が改善される。

（５）電解装置を濃縮海水排出流路に配置することによ
り材料費低減かつ長い電解槽による大鼠生産が容易とな
る。

（６）　　生産された高濃度水酸化ナトリウム溶液は、
濃度調整して系外生産品となるが、その調整に高温蒸発
装置を利用する事により、ユーティリティーバランスを
良くシ、装、パを及び全体の効率を向上させる。

造水装置ｑ ＋１１　　傾斜型造水装置ｉｔを採用することにより、
各溶液移送用のブライン循環ポンプ、製造水ポンプ及び
ブローダウンポンプ等の付属ポンプＤ揚程が静圧水頭差
分低減でき、設備費及び運転費が低減できる。

（２）設計方法によっては、上記付属ポンプが装備不要
となり、設備費及び運転費が大幅に低減できる。

（３）従来、上記付属ポンプを配置する際、必要ＮＰＳ
Ｈを確保する為に地下掘削していたがそれらの土木建設
費用の低減。

（４）傾斜型造水装置を採用することにより、装置ａ架
構支持が容易となり、材料費低減。

（５）階段状の蒸発室構造を採用することにより、ミス
ト−セパレーション性能を向上させるとともに蒸発室容
積を減少させ、装置ｔ？小型化できる。

（６）傾斜型造水装置を採用することにより、装置下部
に空間が生じるがこの下部架構空間に、造水装置制＆Ｖ
呈、薬剤調整室、薬剤注入設備及び倉庫室をＶ置し、有
効利用する。

上記により、全体敷地及び材料費を低減し、プラント運
転及び監視を容易にし、効率的なプラント建設をｉｆ能
とする。

（７）１唄斜型造水装Ｖｉを採用することにより、床面
流れ深さが変化し、蒸発促進性能を有する為、伝熱性能
を向上させる。

（８）傾斜型造水装置と採用することにより、蒸発室へ
流入するフラッシュプラインＤ制闘オ　。

リフイスの仕様低減又は削除が可能となるため材料費が
低減する。

（９）蒸発室会単純かつ小型化できることにより多段化
、大容量化及び安価大量生産が可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の系統図、第２（剥は従来の
蒸発装置ａ　Ｄ系統図、第３図は同上の蒸発吸収特性図
、第４図は同上の各１段の構造図、第５図は本発明に適
した蒸発装置ｉｔｖ構造図、第５Ａ図は同上ａＡ−Ａ線
断面図、第５Ｂ図は同上／）Ｂ−Ｂ線断面図、第６図は
従来Ｄランキンサイクル蒸気タービン発電装置の系統図
、第７図は同上の構造図、第８図は本発明により蒸気タ
ービン発電装置を運転した場合のサンキンサイクル線図
、第９図は従来の電解装置の系統図、第１０図は同上の
電解槽の構造図、第１１図は本発明に適した電解装置の
一例の構造図、第１２図は同上の特性図、第１３図は本
発明に適した電解装置の他の一例の構造図、第１４図は
従来の遣水装置の系統図、第１５図は同上の構造図、第
１６図は同上の蒸発特性図、第１７−１図及び第１７−
２図は夫々本発明に適した造水装置の構造図、第１７−
３図は第１７−１図の一部の拡大断面図、第１８−１図
は本発明に適した遣水装置の他の一例の構造図、第１８
−２図は同上の一部の拡大断面図で、第１図中、ｌと２
は蒸発装置ｅＬｓＪは発１ｔｖＡタービン、弘は１ｆ１
７１ｔ機、ｊはガスタービン、７と９は造水装置、／／
は電解装置を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、濃度差を利用した蒸発装置と、蒸気又はガスによる
   タービン装置と、海水の蒸留装置及 び／又は海水の電解装置とからなり、熱、 動力及び海洋からの資源を生産することを 特徴とする海水を利用する複合装置。 ２、複数の蒸発ユニットを有し、高濃度溶液として、希
   釈されて製品となる濃縮水酸化ナ トリウム溶液、電解装置により濃縮される 水酸化ナトリウム溶液又は蒸留装置により 生産される濃縮海水を使用することを特徴 とする濃度差を利用した蒸発装置。 ３、複数の蒸発ユニットを有し、低濃度溶液として、タ
   ービン装置の復水又は海水の蒸留装置の製造水を使用す
   ることを特徴とする濃 度差を利用した蒸発装置。 ４、蒸気タービン及びガスタービンを同軸に結合し、蒸
   気として、濃度差を利用した蒸発装置の発生蒸気を使用
   し、ガスとして海洋資 源から生産される水素ガス、塩化水素ガス 又は塩素ガスを使用することを特徴とする 蒸気又はガスタービン装置。 ５、濃度差を利用した複数の蒸発装置により再熱又は過
   熱蒸気を発生させることを特徴 とする蒸気タービン装置。 ６、海水の蒸留装置又は濃度差を利用した蒸発装置へ大
   容量の抽気をし、低温段を小径化することを特徴とする
   蒸気タービン装置。 ７、複数の蒸発ユニットを有し、加熱源として、表層海
   水又は濃度差を利用した蒸発装置の発生蒸気を使用する
   ことを特徴とする海水の 蒸留装置。 ８、電解用電力は蒸気又はガスタービン装置から供給さ
   れ、電解溶液は海水の蒸留装置、 又は濃度差を利用した蒸発装置から供給さ れることを特徴とする海水の電解装置。 ９、電解用電力は蒸気又はガスタービン装置から供給さ
   れ、水酸化ナトリウム吸収液は、 海水の蒸留装置又はタービン装置の復水か ら供給されることを特徴とする海水の電解 装置。 １０、海水の蒸留装置から供給される製造水に、発生す
   る塩素ガスを吸収させることを特徴と する海水の電解装置。 １１、海水の蒸留装置で生産される濃縮海水又は製造水
   により冷却されることを特徴とする タービン装置の復水器。 １２、蒸気タービンの排気を濃度差を利用した蒸発装置
   の蒸発ユニットの初段蒸気側及び海水の蒸留装置の加熱
   器に連結したことを特徴とする濃度差を利用した蒸 発装置。 １３、複数の蒸発ユニットを有する蒸発装置を低温側を
   高くし、各蒸発ユニットを傾斜状又 は階段状に配置したことを特徴とする濃度 差を利用した蒸発装置又は海水の蒸留装置。 １４、高濃度溶液中に浸積され、高温側蒸発ユニットに
   開口部を有することを特徴とする濃度 差を利用した蒸発装置の熱交換器。 １５、被加熱流体の低温側が管板の無い伝熱管と水室の
   一体構造であることを特徴とする濃度 差を利用した蒸発装置の熱交換器。 １６、低温段に複数の大容量の抽気口を設け、比容積の
   増大に伴うブレード長大化を防止し た、ほぼ筒状のタービン構造を特徴とする、蒸気タービ
   ン。 １７、蒸気発生部に外部加熱装置を設けたことを特徴と
   する濃度差を利用した蒸発装置。 １８、電解装置の底部にほぼＵ字状の水銀循環用の流体
   素子を配置したことを特徴とする水 銀法電解装置。 １９、前記流体素子は、原液側に、循環を促進する原液
   加熱型促進熱交換器および再反応水銀 の対流用促進器を有することを特徴とする 水銀法電解装置。 ２０、水銀法電解において、マイナス電極室に連通した
   水路型の水酸化ナトリウム吸収室を設け、水酸化ナトリ
   ウムを連続吸収するように したことを特徴とする水銀法電解装置。 ２１、蒸発ユニットと高濃度溶液ユニットとを連通し、
   この連通部に加熱装置および／または 電気透析装置を設けて、蒸気を吸収しながら蒸発するよ
   うにしたことを特徴とする濃度差を利用した蒸発装置。