JPS6250161B2 - - Google Patents

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JPS6250161B2
JPS6250161B2 JP53062049A JP6204978A JPS6250161B2 JP S6250161 B2 JPS6250161 B2 JP S6250161B2 JP 53062049 A JP53062049 A JP 53062049A JP 6204978 A JP6204978 A JP 6204978A JP S6250161 B2 JPS6250161 B2 JP S6250161B2
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JP
Japan
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brine
evaporation
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stage
steam
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JP53062049A
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Setsuo Inoe
Yoshihiro Ikenaga
Kenkichi Izumi
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/06Flash distillation
    • B01D3/065Multiple-effect flash distillation (more than two traps)
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、造水装置等に好適な多段蒸発装置に
関する。
〔従来技術〕
従来、造水装置としては、多重効用缶あるいは
多段フラツシ蒸発装置が単独に用いられている。
第1図は従来技術にもとづく立み積て水平管式
多重効用缶の系統を示す。同図において、海水ポ
ンプ1で供給される海水は、最終凝縮器2を通
り、大部分は排出配管3を通り排出される。一部
は補給水ポンプ4により各効用缶の給水予熱器5
に送られ、加熱されて上昇し、更に最上段の第1
給水加熱器7で外部からの高温の加熱蒸気6によ
り加熱され、液分配装置9を通り第1効用缶8の
水平伝熱管10に均一に散水される。この水平伝
熱管10内には前記第1給水加熱器7を通過した
加熱蒸気6が流入するようになつており、これに
より水平伝熱管10の内外面で熱交換が行なわ
れ、水平伝熱管10の内面には前記加熱蒸気6が
凝縮し、一方、水平伝熱管10の外面では補給海
水の蒸発が行なわれる。この水平伝熱管10内で
凝縮した加熱蒸気6は復水となり復水配管11で
外部の蒸気発生源(図示せず)にもどされる。
補給海水の蒸発により第1効用缶8で発生した
蒸気の一部は、次の効用缶12の給水予熱器5の
周囲に送られ、該給水予熱器5内の補給海水を昇
温させる。残りの大部分の蒸気は次の効用缶12
の水平伝熱管10A内に送られて、加熱蒸気とな
る。
一方、第1効用缶8での未蒸発ブラインは次効
用缶12の液分散板13上に集められ次効用缶1
2の伝熱管10A上に散水される。
同様にして最終効用缶14まで蒸発と凝縮がく
り返して行なわれる。生成した淡水は最終凝縮室
15に集められ淡水ポンプ16により取り出され
る。最終効用缶14での未蒸発ブラインはブライ
ン排水ポンプ17により系外に排出される。
他の従来例として、効用缶とフラツシユ蒸発器
とを連結させた蒸発装置も提供されている(特開
昭50−152979号公報)。この多段蒸発装置は、ブ
ラインを各蒸発室中に配設された給水予熱器を通
して徐々に昇温させた後、最終的にブライン加熱
器により充分に高温のブラインとして第1フラツ
シユ蒸発器内に導入し、そこで自己蒸発させ、こ
の自己蒸発による蒸気を後段の効用缶の加熱蒸気
として利用するようになつている。
〔考案が解決しようとする問題点〕
ところが、前記第1従来例の装置では、単に効
用缶を多段としたものであるため、造水量が装置
の規模に比して少ないという問題があつた。造水
量を増加させるには段数を増加させる等の必要が
あり、必然的に装置全体が大型化する問題があつ
た。前記第2の従来例は、効用缶とフラツシユ蒸
発器とを連結させたことにより第1従来例に比し
て差程大型化することなく造水量を増加させるこ
とができる。しかし、ブラインの蒸発開始が第1
フラツシユ蒸発器内での自己蒸発であり、その自
己蒸発による蒸気を後段の効用缶の加熱蒸気とし
て用いる構成であるため、この後段の効用缶での
ブラインの蒸発量を充分確保するには、第1フラ
ツシユ蒸発器内に導入されるブライン温度を相当
高く昇温させる必要がある。従つて大容量のブラ
イン加熱器が必要となる。仮にブライン加熱器を
小容量のものにした場合、ブライン温度は充分に
高くならないため、自己蒸発量が減少し、後段の
効用缶に供給される加熱蒸気量が不充分となり、
全体として造水量が減少することになる。あるい
は、第1フラツシユ蒸発器における自己蒸発量を
強制的に増加させ、後段の効用缶に供給される加
熱蒸気量を充分に確保した場合には、第1フラツ
シユ蒸発器内での未蒸発ブラインの温度低下が大
きくなるため、後段の各フラツシユ蒸発器に配設
された給水予熱器によるブラインの昇温が不充分
となり、これを充分なものにするには給水予熱器
の伝熱面積を大きくしなければならないため、こ
れにより装置全体が大型化することになる。
本発明の目的は、装置全体を大型化することな
く淡水造水量を増加することのできる多段蒸発装
置を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、ブラインの流れ方向に対して効用缶
を上流側としフラツシユ蒸発器を下流側としフラ
ツシユボツクスを有する仕切板を介してほぼ水平
方向に前記効用缶とフラツシユ蒸発器を連結して
蒸発ユニツトを構成し、この蒸発ユニツトを垂直
方向に複数段積み重ね、各上段の蒸発ユニツトの
蒸気を次段の効用缶の加熱蒸気として用いるよう
に各段を接続するとともに、各上段の蒸発ユニツ
トのフラツシユ蒸発器における未蒸発ブラインを
次段の効用缶の散布ブラインとして用いるように
各段を接続し、最上段の蒸発ユニツトの効用缶に
蒸発開始用ブラインの導入部を接続したことを特
徴とする。
〔作用〕
最上段の蒸発ユニツトの効用缶に先ずブライン
を導入し、該効用缶内の水平伝熱管に該ブライン
を散水し、自己蒸発ではなく、薄膜状に水平伝熱
管の外表面に接するブラインと、管内部の加熱蒸
気とを熱交換させて蒸気を発生させ、この蒸気を
次の蒸発ユニツトの効用缶の加熱蒸気として用
い、最初のブラインの蒸発によつて、未蒸発ブラ
インの温度が低下しないようにし、後段における
各蒸発ユニツトに配設された給水予熱器によるブ
ラインの昇温を伝熱面積を増加させることなく、
充分に確保できるようにしたものである。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第2図に基づいて説
明する。蒸発ユニツト20は、ブラインの流れ方
向に対して上流側となる効用缶30と下流側とな
るフラツシユ蒸発器40とから構成され、これら
の効用缶30とフラツシユ蒸発器40とはフラツ
シユボツクス51を有する仕切板52を介してほ
ぼ水平方向に連結されている。
前記蒸発ユニツト20は、複数段たとえば4段
垂直方向に積み重ねられ、最上段から順次第1段
蒸発ユニツト21、第2段蒸発ユニツト22、第
3段蒸発ユニツト23、第4段(最終段)蒸発ユ
ニツト24とされている。この最終段蒸発ユニツ
ト24の下方には、各段で生成された淡水を収容
する最終凝縮室53及びこの最終凝縮室53に仕
切板54を介して連設された排出ブライン収集室
55が配置されている。この最終凝縮室53には
淡水ポンプ56を有する淡水取出配管57が接続
されるとともに、排出ブライン収集室55には排
水ポンプ58を有するブライン排出配管59が接
続されている。
前記各効用缶30は、その上部に多数の貫孔を
有する板材からなる液分散板31を備えるととも
に、この液分散板31の下方に多数の管からなる
水平伝熱管32を備えている。これらの効用缶3
0のうち、最上段の蒸発ユニツト21の効用缶3
0に設けられた水平伝熱管32の一端には、図示
しないボイラなどの蒸気発生源からの加熱蒸気を
導入する加熱蒸気管33が連結され、他端には前
記蒸気発生源の給水側に凝縮水を戻す復水配管3
4が連結されている。また、最上段以外の蒸発ユ
ニツト22,23,24の水平伝熱管32の一端
部には、各段の直近上段の蒸発ユニツト21,2
2,23の効用缶30にて発生された蒸気がそれ
ぞれ導入されるようにされ、他端部は図示しない
配管により前記最終凝縮室53に連結されて水平
伝熱管32内に生じた凝縮水を最終凝縮室53に
導入できるようにされている。
前記各フラツシユ蒸発器40は、単段あるいは
多段に構成され(図示のものは単段)、それぞれ
蒸発室41及び給水予熱器42を備えるととも
に、図示しないエジエクタなどの減圧装置にそれ
ぞれ連結されている。これらの給水予熱器42は
互い連結されるとともに、最上段の給水予熱器4
2の上端部は蒸発開始用のブラインを導入するた
め最上段の効用缶30の液分散板31の上方に連
結され、かつ最下段の給水予熱器42の下端部は
補給水ポンプ60を介して給水配管61の途中に
連結されている。この給水配管61の一端部は、
被蒸発液としての海水を汲み上げる海水ポンプ6
2を介して海中に位置され、他端部は前記最終凝
縮室53に設けられた最終凝縮器63の一端に排
出ブライン収集室55を貫通して連結されてい
る。この最終凝縮器63の他端は、排出ブライン
収集室55を貫通して設けられた排出配管64の
一端に連結され、この排出配管64の他端は排水
ピツト(図示せず)等に開口されている。
また、最下段以外の蒸発ユニツト21,22,
23のフラツシユ蒸発器40における未蒸発ブラ
インは、それぞれ直近下段の蒸発ユニツト22,
23,24の効用缶30における液分散板31の
上方に導入されるようにされ、最下段の蒸発ユニ
ツト24のフラツシユ蒸発器40における未蒸発
ブラインは、排出ブライン収集室55に導入され
るようになつている。
次に、本実施例の作用につき説明する。
まず、海水ポンプ62で供給される大部分の海
水は最終凝縮器63を通り最終蒸発ユニツト24
の効用缶30からの発生蒸気を最終凝縮室53で
凝縮させたのち排出配管64を通り排出される。
一方、一部の海水は補給水ポンプ60により各
給水予熱器42を通り各段のフラツシユ蒸発室4
1で発生する蒸気を凝縮させ、自身は加熱されて
昇温し上の段に送られる。同様にして最上段(第
1段)のフラツシユ蒸発室41まで熱回収を行い
第1段効用缶30の液分散板31を通して第1段
効用缶30の水平伝熱管32に散水されブライン
の蒸発が開始する。すなわち、この水平伝熱管3
2の内面には加熱蒸気管33から供給された加熱
蒸気が凝縮し、熱交換が行われ、水平伝熱管32
の外表面に薄膜状に接触する補給海水が蒸発さ
れ、蒸気が発生する。水平伝熱管32内で凝縮し
た加熱蒸気は復水となり復水配管34で外部にも
どされる。ここで、水平伝熱管32の外表面での
ブラインの蒸発は熱交換による蒸発であつて、液
体からの自己蒸発ではないため、蒸発効率がよ
い。従つて、加熱蒸気管33より供給する加熱蒸
気は自己蒸発によつて同量の水蒸気を発生させる
場合より少ない熱量で足りる。この第1段蒸発ユ
ニツト21の効用缶30で発生した蒸気は第2段
蒸発ユニツト22の効用缶30の加熱蒸気とな
り、第2段水平伝熱管32に導入される。
一方、第1段効用缶30での未蒸発ブライン
は、散水時の温度より低下することなく、水平方
向に配置された第1段フラツシユ蒸発器40の蒸
発室41に導びかれフラツシユ蒸発が行なわれ
る。この蒸発室41で発生した蒸気は給水予熱器
42により凝縮され生成淡水となり、図示しない
配管により最終凝縮室53に導かれ、淡水ポンプ
56により取り出される。この第1段蒸発室41
での未蒸発ブラインは、第2段蒸発ユニツト22
の効用缶30における液分散板31上に導かれ、
第2段の水平伝熱管32上に散水される。
これにより第2段水平伝熱管32内に導入され
ている第1段効用缶30で発生した蒸気は冷却さ
れて凝縮し、図示しない配管により最終凝縮室5
3に導かれて取り出される。
同様にして最終段蒸発ユニツト24の効用缶3
0まで蒸発と凝縮がくり返して行なわれる。ここ
で、第1段蒸発ユニツト21の効用缶30で、ブ
ラインの蒸発に基づく未蒸発ブラインの温度低下
がないため、各段の給水予熱器42によるブライ
ンの昇温は充分に行なわれ、該給水予熱器の伝熱
面積を従来のように増加させる必要がないため、
装置全体が大型化しない。場合によつては小型化
も可能である。生成した淡水は最終凝縮室53に
集められ淡水ポンプ56により取り出される。最
終効用缶30での未蒸発ブラインは排出ブライン
収集室55に導入され、ブライン排出ポンプ58
により系外に排出される。
上述のように、給水予熱器42の加熱蒸気をブ
ラインのフラツシユ蒸発により発生させるため、
本実施例においてフラツシユ蒸発室41を多段に
すれば給水予熱器42における加熱蒸気と補給海
水との温度差が更に多くなり、必要な伝熱面積が
少なくなつて装置全体を小型化できる。
次に、本発明におけるフラツシユ蒸発器の段数
の相違による効果を確認するため、第3図及び第
4図を参照して具体的数値により説明する。
対象として造水量2000t/d、造水倍率10、ブ
ライン最高温度99.9℃、海水温度30℃の造水装置
を考える。
第3図は対象とした造水装置の所定段の効用缶
に対応する給水予熱器を単段のフラツシユ蒸発器
と組み合せた場合の温度線図を示している。図に
おいてブライン入口温度は82.8℃、ブライン出口
温度は76.0℃とされ、給水用の海水入口温度は
67.6℃、海水出口温度は74.4℃とされている。こ
の場合における対数平均温度差Δt1は(1)式で表わ
される。
第4図は2段のフラツシユ蒸発器と組み合せた
場合の温度線図を示し、ブライン入、出口温度及
び海水入、出口温度は第3図と同一にされてお
り、一段目のフラツシユ蒸発器におけるブライン
温度は79.4℃、海水温度は71.0℃とされている。
この場合における対数平均温度差Δt2は、(2)式で
表わされる。
これらの両図及び両式の比較から判るように、
フラツシユ蒸発室を1段から2段にすることによ
つて対数平均温度差が60%増加するため、必要伝
熱面積を37%減少させることができる。
なお、前記実施例においては、水平伝熱管型多
重効用缶と多段フラツシユ蒸発器との組合わせに
ついて述べたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、垂直伝熱管型多重効用缶と多段フラツ
シユ蒸発器との組み合わせでも同様な効果を得る
ことができる。また、効用缶及びフラツシユ蒸発
器よりなる蒸発ユニツトは前記実施例のように4
段に限らず、これより多段あるいは少段でもよ
い。さらに、本発明は海水以外の液体の蒸発にも
適用できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、効用缶とフラツシユ蒸発器と
からなる蒸発ユニツトの効用缶に先ずブラインを
導入し、効用缶内で加熱蒸気との熱交換によつて
ブラインを蒸発させるようにしたので、この蒸発
を高効率で行なわせることができ、前記加熱蒸気
の熱量を少なくすることができる。これは、フラ
ツシユ蒸発器でブラインを自己蒸発させて開始す
る従来装置の場合に必要なブライン加熱器の容量
と比較して極めて低容量の外部加熱蒸気発生源
(加熱蒸気管33に加熱蒸気を供給するもの)で
足りることを意味する。また、この最初のブライ
ンの蒸発によつて効用缶底部に溜まる未蒸発ブラ
インの温度は、蒸発前よりも低下することは無い
ため、後段における各蒸発ユニツトに配設された
給水予熱器によるブラインの昇温を充分に確保す
ることができる。従つて、最初のブラインの蒸発
によつて未蒸発ブラインの温度が低下する従来装
置の場合には、その温度低下による昇温不足を補
うために給水予熱器の伝熱面積を増加させるよう
に大型化しなければならなかつたが、本発明によ
ればその必要がないため装置全体が大型化しな
い。しかも、それでいて充分な造水量を確保する
ことができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の水平管式多重効用缶の系統図、
第2図は本発明に係る多段蒸発装置の一実施例を
示す系統図、第3図及び第4図はそれぞれ本発明
の実施例におけるフラツシユ蒸発室の単段及び多
段の場合のブライン及び海水の温度線図である。 20〜24……蒸発ユニツト、30……効用
缶、31……液分散板、32……水平伝熱管、4
0……フラツシユ蒸発器、41……蒸発室、42
……給水予熱器、51……フラツシユボツクス、
60……補給水ポンプ、62……海水ポンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ブラインの流れ方向に対して効用缶を上流側
    としフラツシユ蒸発器を下流側としフラツシユボ
    ツクスを有する仕切板を介してほぼ水平方向に前
    記効用缶とフラツシユ蒸発器を連結して蒸発ユニ
    ツトを構成し、この蒸発ユニツトを垂直方向に複
    数段積み重ね、各上段の蒸発ユニツトの蒸気を次
    段の効用缶の加熱蒸気として用いるように各段を
    接続するとともに、各上段の蒸発ユニツトのフラ
    ツシユ蒸発器における未蒸発ブラインを次段の効
    用缶の散布ブラインとして用いるように各段を接
    続し、最上段の蒸発ユニツトの効用缶に蒸発開始
    用ブラインの導入部を接続したことを特徴とする
    多段蒸発装置。 2 前記特許請求の範囲第1項において、蒸発ユ
    ニツトを構成するフラツシユ蒸発器は多段に構成
    されたことを特徴とする多段蒸発装置。
JP6204978A 1978-05-23 1978-05-23 Multistage evaporation apparatus Granted JPS54152664A (en)

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