JPS6336313B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は製造凝縮液の製造過程における制御遅
れを可及的に短縮しうる多段フラツシユ蒸発装置
の制御方法及びその装置に関する。

海水等の淡水化、稀薄溶液の濃縮化等を行うた
めの一つの手段として多段フラツシユ蒸発装置が
実用に供されている。この装置において、その装
置出力である造水量等を変更しつつ装置を安定し
て運転するためには、特に熱入力とブライン循環
量との関係を良好に保ちながらこれら両者を変更
する必要性がある。そのためには、多段フラツシ
ユ蒸発装置の蒸発室のブライン液位を常に一定に
保つ必要がある。その解決手段として、多段フラ
ツシユ蒸発装置の第１段蒸発室内のブライン液位
若しくはブラインヒータ出口のブライン温度、又
はこれら両者を検出し、その検出値を演算装置で
設定ブライン流量入力としてブライン流量調節計
へ入力してこの調節計の出力に応答して循環ブラ
イン流量を調節してブライン液位を一定に保つ制
御系が採用されている。この制御系では造水量と
ブラインヒータ出口ブライン温度との間に第１図
に示すような関係のあることを利用して造水量を
ブラインヒータ出口ブライン温度の設定値から定
めている。

しかしながら、この制御系において、ブライン
温度設定値の大幅な変更はその制御系に擾乱が生
じブライン温度が時間の経過に対して第２図の曲
線Ｌ１のように大きくハンチングしてしまうとい
う不具合が生ずる。このような事態は段間シール
を破壊させ装置の正常な運転を維持し得なくした
り、或いはブライン液位を異常に上昇させ気液分
離を不十分にさせ蒸留水純度を低下させることに
なる。このことから、設定値変更操作に熟練を要
していた。

このような不具合を解決しうる手段が特公昭52
−28099号公報に開示されている。この手段はブ
ラインヒータ出口ブライン温度調節器への設定入
力を、製造淡水量設定器からの設定信号を緩衝器
に介して、与えることにより、ブライン温度の急
激な変動を防止し、多段フラツシユ蒸発装置を安
定して動作させ得る。しかしながら、ブライン流
量の調節が上記したブライン温度の変更に追従し
たブライン流量制御系で行われるため、装置に制
御遅れが発生してしまうことは免れ得ない。

即ち、本装置は造水量を制御する加熱制御系と
ブライン液位を一定に保つ流量制御系との２つの
制御系を備え、加熱制御系では外部からの設定造
水量に対応するブラインヒータ出口ブライン温度
が制御され、流量制御系では加熱制御系で制御さ
れたブラインヒータ出口ブライン温度に対応する
ブライン循環量が制御される。

ところで、ブラインヒータ出口ブライン温度は
熱入力とブライン循環量とで決まる。それにもか
かわらず、上記したように本装置では、淡水設定
信号によつて、加熱制御系を制御しブライン循環
量はそのままにして、まず熱入力を変える。そし
て、変えた熱入力により決まつたブラインヒータ
出口ブライン温度を待つてから流量制御系をフイ
ードバツク制御してブライン循環量を決定してい
る。

したがつて、加熱制御系に緩衝器を設けてブラ
インヒータ出口ブライン温度の急激な変動を防止
すれば、ブラインヒータ出口ブライン温度が安定
するから、確かにハンチング現象を抑えることが
できる。しかし、ハンチング現象を抑えるために
ブライン温度を緩やかに変化させるようにしたこ
とから、逆にその分流量制御系の応答性が緩慢と
なり、全体の制御遅れが出ることとなる。

本発明は上述したような従来方法の有する欠点
に鑑みて創案されたもので、その目的はブライン
流量設定とブライン温度設定とを並行して生ぜし
めることにより、従来のような制御遅れなく安定
した運転を行いうる多段フラツシユ蒸発装置の制
御方法及びその装置を提供することにある。

特に本発明は、多段フラツシユプロセスでは、
製造凝縮液量は、循環ブライン量とフラツシユ温
度差との積に比例し、一般的には循環ブライン量
とブラインヒータ出口ブライン温度とに比例する
との知見を得て創案されるに至つたものである。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例を
説明する。

第３図は本発明の第１実施例の多段フラツシユ
蒸発装置１を示す。そのケーシング２内を隔壁３
で区画して複数の蒸発室４を形成している。その
多数の蒸発室４から成る部分が熱回収部５で、少
数の蒸発室４から成る部分が熱放出部６である。
これらの各蒸発室は同一構造で形成されている。
蒸発室４の下部にブライン溜７がありその上部に
はブライン溜７から蒸発した蒸気が通過する気液
分離器８が凝縮液受皿９と蒸発室室壁４ａ（又は
３）との間に設けられている。そして、凝縮液受
皿９の上方に凝縮器１０が設けられている。受皿
９の排液口は凝縮液抽出ポンプ１１へ連通されて
いる。

熱放出部６の各蒸発室４は図示のように直列に
連通され、多段フラツシユ装置の初段４ｆ５の凝
縮器１０の出口はブラインヒータ１２のブライン
入口１２ｉへ連通され、ブラインヒータ１２のブ
ライン出口１２ｏはブライン流量調節弁１３およ
び絞り機構１４が介設されたＵ字管１５を介して
初段４ｆ５の流入口へ連通され、初段４ｆ５の流
出口は絞り機構１４が介設されたＵ字管１５を介
して第２段４ｓの流入口へ、そして以下同様にし
て各段の流出口から流入口への連通結合が施さ
れ、熱回収部５の最終段４ｌ５の流出口は絞り機
構１４が介設されたＵ字管１５を介して熱放出部
６の初段４ｆ６の流入口へ連通し、その流出口は
絞り機構１４が介設されたＵ字管１５を経て次段
の流入口へ、そして以下同様にして各段の流出口
から流入口への連通結合が施され、そして熱放出
部６の最終段４ｌ６の流出口はブライン循環ポン
プ１６、そしてブライン流量検出器１７を経て熱
回収部５の最終段４ｌ５の凝縮機１０の入口へ連
通してブライン循環路１８が形成されている。

熱放出部６の最終段４ｌ６の入口には冷却液ポ
ンプ１９の吐出口が連通され、そして最終段４ｌ
６の出口が１つ上流段の入口へ、そして以下同様
にして各段の出口をそれより１つ上流段の入口へ
連通結合されていき、初段４ｆ６の出口はその処
理施設へ連通されている。また、処理施設へ送液
される冷却液の一部は熱放出部６の最終段４ｌ６
のブライン溜７へ配管２０を介して連通されてい
る。最低温度となる最終段４ｌ６はエゼクタのよ
うな真空装置２１へ連通され、これにより熱回収
部５の初段４ｆ５蒸発室から熱放出部６の最終段
４ｌ６蒸発室までを順次に低圧に保つ。冷却液は
海水、稀薄溶液等である。

また、熱放出部６の最終段４ｌ６にはブライン
量調節系２２が設けられ、これはブライン排出管
路２３にブライン排出ポンプ２４、そして調節弁
２５が介設されて構成され、該弁２５の開閉は最
終段に設けられたブライン液面調節計２６によつ
て制御される。

ブラインヒータ１２の熱量供給路２７にブライ
ンヒータ加熱熱量調節手段例えば加熱蒸気量調節
弁２８が介設されている。２９はブラインヒータ
１２で液化した蒸気を排出させるポンプである。

上述したブライン流量調節弁１３の開閉を制御
するブライン流量制御系３０及びブラインヒータ
加熱熱量調節手段２８を動作させる加熱制御系３
１は次のように構成されている。

製造凝縮液量設定器（以下、製造水量設定器に
ついて説明する）３２はその設定変更の際に生ず
る変化分を緩慢な変化例えば一次遅れ等に変える
緩衝器３３の入力へ接続されている。緩衝器３３
の出力は該出力からの製造凝縮液量設定信号例え
ば造水量設定信号を、造水量とブライン流量との
間に存在する所定の関係の下に、設定ブライン流
量に変換する第１の演算装置３４の入力へ接続さ
れている。ブライン流量検出器１７及び第１の演
算装置３４の出力はブライン流量調節器３５の入
力へ接続され、該調節器３５の出力はブライン流
量調節弁１３へ供給されると共に、第２の演算装
置３６の入力へ接続されている。第２の演算装置
はブライン流量とブラインヒータ出口ブライン温
度との間に存在する所定の関係の下に、ブライン
流量信号を設定ブラインヒータ出口ブライン温度
に変えるもので、その出力はブラインヒータ出口
ブライン温度検出器Ｔの出力と共にブラインヒー
タ出口ブライン温度調節器３７の入力へ接続され
る。調節器３７の出力はブラインヒータ加熱熱量
調節手段例えば加熱蒸気量調節弁２８の制御入力
へ接続されている。

次に、上述のように構成された本発明装置の動
作を説明する。

冷却液ポンプ１９を経て凝縮器１０に給液され
た海水等の冷却液は蒸発室４で蒸発し気液分離器
８で分離された蒸気の凝縮に用いられ、温められ
た冷却液はその処理施設へ排液されるが、その一
部は配管２０を経て熱放出部６の最終段４ｌ６に
注入されそこで循環しつつあるブラインと混合さ
れる。また、ブライン量はブライン量調節系２２
により調節される。

この混合されたブラインはブライン循環ポンプ
１６によりブライン循環路１８を経て循環され
る。この循環のブラインヒータ１２へ至るブライ
ン循環路部分即ち熱回収部５の凝縮器１０におい
て蒸発室４で蒸発し、気液分離器８で分離された
蒸気は凝縮器１０内に通液されている比較的に低
温のブラインとの間で熱交換されて凝縮し、その
凝縮液即ち淡水は凝縮液抽出ポンプ１１を経て利
用設備へ給液される。

各凝縮器１０を経たブラインはブラインヒータ
１２に給液されそこで高温に加熱されてから熱回
収部５の第１段から順次に圧力を降圧しつつフラ
ツシユ蒸発を生ぜしめられる。このようにして蒸
発した液分は上述のように気液分離器８で気液分
離され、凝縮器１０に至りそこで凝縮する。その
凝縮液は上述のように抽出ポンプ１１により利用
施設へ給液される。また、凝縮器１０に通液され
ているブラインは上記熱交換により予熱される。

上述のようにして循環されているブラインの量
はブライン量調節系２２の作動により調節され
る。

上述のような動作はその定常状態にありブライ
ンヒータ出口ブライン温度が所定の温度に保たれ
ている場合には順調に繰返えされる。

このような運転状態から製造凝縮液即ち製造淡
水量の需要に応じた値だけ設定器３２の設定値を
変えたとすると、この設定値の変化分はその大小
を問わず、緩衝器３３によつて緩慢な変化に変え
られ、第１の演算装置３４によつて設定ブライン
量に変換されてブライン流量調節器３５へ供給さ
れる。

調節器３５からは徐々に変化する開弁又は閉弁
のための制御信号がブライン流量調節弁１３へ供
給されると同時に、第２の演算装置３６を経てブ
ラインヒータ出口ブライン温度調節器３７へも供
給されて該調節器３７からブラインヒータ加熱熱
量調節手段２８へそのための制御信号が供給され
る。

このように、製造凝縮液設定量の変化を問わ
ず、調節弁１３及び調節手段２８の調節は同時並
行的に行われるので、従来のような制御遅れは生
じない。従つて、需要量の変化に即応し得る。ま
た、設定量の急激で大きな変化に対しては、緩衝
器３３がその変化を緩慢な変化に変えるから、第
２図の曲線Ｌ１で示すような大きなハンチングを
ブラインヒータ出口ブライン温度に生じさせず、
曲線Ｌ２で示すような小さなハンチングに抑え、
装置１に安定した動作を生じさせる。従つて、ブ
ライン温度が大きくハンチングする場合に生じて
しまう段間シールの破損、気液分離の不完全性に
起因する製造凝縮液純度の低下も防止しうる。上
述したような作用効果は製造凝縮液量設定器の従
来のような慎重な設定操作をする必要性を除き、
装置の操作には熟練を必要としない。

第４図を参照して本発明の第２の実施例を説明
する。

この実施例は製造凝縮液量設定器３２及び緩衝
器３３が多段フラツシユ蒸発装置がこれに関連す
るプラントの起動、停止に関連して信号を発生す
る起動停止用手段３８および該手段の動作に応答
して所定の設定製造凝縮液量まで、又はそれから
零若しくは所定の製造凝縮液量まで徐々に製造凝
縮液量信号を発生する起動停止用プログラムタイ
マ３９で置き換えられていることを除いて、第１
実施例の装置と同一構成であるので、これら同一
構成要素には同一参照番号を付してその説明を省
略する。

また、この実施例における作用効果も第１実施
例における設定信号に対する作用が装置の起動、
停止時の信号に対して生ずるという相違を除いて
同等なのでその説明は繰返えさない。

上記実施例における各演算装置を単一の演算装
置化してもよいし、或いは多段フラツシユ蒸発装
置を含むプラント系を総合制御する総合処理シス
テムの中に構成してもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば次のような効果が得られる。

製造凝縮液量設定器の信号でブライン流量と
ブライン温度とを同時に並行して制御すること
により、ブライン温度のみを設定器信号で制御
してブライン流量をフイードバツク制御する従
来のものと異なり、ブライン流量がフイードフ
オワード制御されるので制御系の制御遅れを可
及的に短縮し得る。従つて、制御の即応性が向
上する。

製造凝縮液量設定を急激に大きく変化させて
もブラインヒータ出口ブライン温度に大きなハ
ンチングを生じさせることはないから、設定の
如何を問わず、装置を安定した動作の下に運転
しうる。

従つて、設定に従来のような熟練を必要とし
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図はブラインヒータ出口ブライン温度−製
造凝縮液量曲線図、第２図は時間−ブラインヒー
タ出口ブライン温度曲線図、第３図は本発明の第
１実施例を示す図、第４図は本発明の第２実施例
を示す図である。 図中、１は多段フラツシユ蒸発装置、１２はブ
ラインヒータ、３７はブラインヒータ出口ブライ
ン温度調節器、２８はブラインヒータ加熱熱量調
節手段、３１は加熱制御系、３５はブライン流量
調節器、１３はブライン流量調節弁、３２は製造
凝縮液量設定器、３３は緩衝器、３４は第１の演
算装置、３６は第２の演算装置、３８は起動停止
用手段、３９は起動停止用プログラムタイマーで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブラインヒータ出口ブライン温度を検出し、
   その温度に応答するブラインヒータ出口ブライン
   温度調節器によつてブラインヒータ加熱熱量を調
   節すると共に、ブライン流量を検出し、その流量
   に応答するブライン流量調節器によつてブライン
   流量を調節する多段フラツシユ蒸発装置の制御方
   法において、給与された製造凝縮液量設定信号を
   緩慢な変化に変え、その信号を設定ブライン流量
   化し上記ブライン流量調節器の設定入力に供給し
   てブライン流量を設定すると共に、該ブライン流
   量調節器の出力信号を設定ブラインヒータ出口ブ
   ライン温度化し上記ブラインヒータ出口ブライン
   温度調節器の設定入力へ供給してブライン流量設
   定と並行してブライン温度を設定することを特徴
   とする多段フラツシユ蒸発装置の制御方法。 ２ ブラインヒータ出口温度を検出し、その温度
   に応答するブラインヒータ出口ブライン温度調節
   器によりブラインヒータ加熱熱量調節手段を動作
   させてブラインヒータ加熱熱量を調節する加熱制
   御系と、ブライン流量を検出しその流量に応答す
   るブライン流量調節器によりブライン流量調節弁
   を動作させてブライン流量を調節するブライン流
   量制御系を有する多段フラツシユ蒸発装置におい
   て、給与される製造凝縮液量設定信号を緩慢な変
   化に変える手段と、該手段の出力信号を設定ブラ
   イン流量化し、その出力信号を上記ブライン流量
   調節器の設定入力へ供給する第１の演算装置と、
   上記ブライン流量調節器の出力信号を設定ブライ
   ンヒータ出口ブライン温度化し、その出力信号を
   上記ブラインヒータ出口ブライン温度調節器の設
   定入力へ供給する第２の演算装置とを設けたこと
   を特徴とする多段フラツシユ蒸発装置。 ３ 上記手段は製造凝縮液量設定器及び緩衝器と
   により構成されたことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の多段フラツシユ蒸発装置。 ４ 上記手段は上記多段フラツシユ蒸発装置の起
   動停止用手段と該起動停止用手段に応答する起動
   停止用プログラムタイマとにより構成されたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の多段フ
   ラツシユ蒸発装置。