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MULTISTAGE FLASH TYPE SEA WATER DESALINATION APPARATUS AND METHOD

Patent code P140011023
File No. 13853
Posted date Oct 10, 2014
Application number P2013-025416
Publication number P2014-151302A
Patent number P6090839
Date of filing Feb 13, 2013
Date of publication of application Aug 25, 2014
Date of registration Feb 17, 2017
Inventor
  • (In Japanese)野口 弘喜
  • (In Japanese)ヤン ジングロン
  • (In Japanese)日野 竜太郎
  • (In Japanese)佐藤 博之
  • (In Japanese)橘 幸男
  • (In Japanese)國富 一彦
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
Title MULTISTAGE FLASH TYPE SEA WATER DESALINATION APPARATUS AND METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multistage flash type sea water desalination apparatus that can recover a large amount of waste heat from a high temperature gas furnace and greatly increase an amount of freshwater produced.
SOLUTION: A sea water desalination apparatus comprises a heating unit 10 for heating raw sea water by heat exchanging with waste heat from a power generation system, a heat recovery unit 20 for subjecting the sea water heated in the heating unit 10 to flash evaporation to obtain fresh water and recovering the latent heat of evaporation by raw sea water, and a heat releasing unit 30 for subjecting residual heated sea water from the heat recovery unit 20 to flash evaporation to obtain fresh water and releasing the latent heat of evaporation to the outside. The heating unit 10 includes a plurality of heating sections 11a, 11b, 11c...linked in series so that the temperature lowers stepwise. The heat recovery unit 20 includes heat recovery sections 21a, 21b 21c...each having one or more flash evaporation chambers for receiving the sea water heated in each heating section and subjecting it to flash evaporation. Each heating section and each heat recovery section are linked in the heat exchange relation.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

発電機を駆動するガスタービンの排気と海水とを熱交換する第1の熱交換器と、ガスタービンの空気圧縮段から抽出した圧縮空気と海水とを熱交換する第2の熱交換器とにより海水を加熱し、該海水を多段蒸発装置においてフラッシュさせて淡水を回収する、発電装置の廃熱を利用して海水を淡水化する方法及び装置が提案されている(特許文献1)。

従来の多段フラッシュ法(MSF : Multi-Stage Flash)による海水淡水化システムを図4に示す。従来システムは、海水を加熱するブライン加熱器10’、熱回収部20’及び熱放出部30’から構成される。ブライン加熱器10’では、高温熱媒(水)により海水を飽和温度まで加熱する。熱回収部20’と熱放出部30’は、段階的に減圧された複数のフラッシュ蒸発室21’から構成される。飽和温度まで加熱された海水は、減圧された熱回収部20’の先頭のフラッシュ蒸発室21a’に流入し、その一部がフラッシュ蒸発する。蒸気は純水な水蒸気であり、残った海水の塩分濃度は上昇する。フラッシュ蒸発室21’の上部に設置された凝縮管22’の外表面で水蒸気が凝縮し、凝縮潜熱は凝縮管22’内を流れる海水に回収される。塩分濃度が上昇した海水は減圧された次のフラッシュ蒸発室21b’に流入し、蒸発と凝縮が繰り返される。フラッシュ蒸発室間の圧力調整は、フラッシュ蒸発室内に設置されたオリフィス23’により行われる。

MSF海水淡水化システムでは、ブライン加熱器の海水出口温度を高めることにより、フラッシュ蒸発可能な温度範囲が広くなり、淡水製造量を増加させることができる。一方で、熱回収部での凝縮潜熱の回収量が増加するため、ブライン加熱器内で回収できる熱量が低下する。この相反する二つの効果により、最大の淡水製造量を与える最適なブライン加熱器の海水出口温度が存在するため、ブライン加熱器で回収できる熱量は限定的となる。特に、高温ガス炉を用いたMSF海水淡水化システムでは、高温ガス炉からの大量廃熱を回収できるようにブライン加熱器での熱回収量を大幅に増大させる必要がある。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、海水の淡水化技術に関し、特に高温ガス炉タービン発電システムにおける海水淡水化技術に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
高温ガス炉ガスタービン発電システムからの廃熱を利用して、海水を淡水化する装置であって、
高温ガス炉ガスタービン発電システムからの廃熱との熱交換により原料海水を加熱する加熱部と、
当該加熱部において加熱された海水をフラッシュ蒸発させて淡水を得、蒸発潜熱を原料海水により熱回収する熱回収部と、
当該熱回収部からの残余の加熱された海水をフラッシュ蒸発させて淡水を得、蒸発潜熱を外部に放出する熱放出部と、
高温ガス炉ガスタービン発電システムからの廃熱を前記加熱部に供給する循環ループと、
を具備し、
当該加熱部は、段階的に温度が低下するように直列に連結されている複数の加熱セクションを有し、
当該熱回収部は、各加熱セクションにて加熱された海水を受け入れてフラッシュ蒸発させる1以上のフラッシュ蒸発室を有する熱回収セクションを有し、
各加熱セクションと各熱回収セクションとが熱交換関係に連結されており
1段目の加熱セクションには、1番目の熱回収セクションからの海水を導入し、飽和温度まで加熱した後、1番目の熱回収セクションに戻す第1循環ラインが設けられ、
n段目の加熱セクションには、熱回収部のn番目の熱回収セクションから海水を取り出し、飽和温度まで加熱した後、n番目の熱回収セクションに戻す第n循環ラインが設けられており(ただし、nは2以上の整数である)、
第n循環ラインには、n段目の加熱セクションにて加熱された海水の圧力を調節する減圧弁が設けられており、
前記加熱セクションは、加熱された海水温度を熱回収セクションの圧力に応じた海水の飽和温度に調整するバイパスを具備し、当該バイパスは熱媒体を迂回させるラインであり、
当該循環ループは、高温ガス炉ガスタービン発電システムからの廃熱を熱媒体に付与する前置冷却器と、廃熱により加熱された熱媒体を当該加熱部に供給するラインと、当該加熱部で熱交換した後の熱媒体を冷却する冷却器と、冷却された熱媒体を前置冷却器に送るラインと、循環ポンプと、を具備する、
海水淡水化装置。

【請求項2】
 
前記熱回収部は、熱回収部の蒸発負荷が段階的に増加するように連結されている複数の熱回収セクションを含む、請求項1に記載の海水淡水化装置。

【請求項3】
 
前記熱回収部は、独立した熱回収セクションが並列に設けられてなる、請求項1に記載の海水淡水化装置。

【請求項4】
 
高温ガス炉ガスタービン発電システムと、
請求項1~3のいずれかに記載の海水淡水化装置と、
を具備する、高温ガス炉ガスタービン発電プラント海水淡水化システム。

【請求項5】
 
請求項1~3のいずれかに記載の海水淡水化装置を用いて海水を淡水化する方法であって、
循環ループを介して高温ガス炉ガスタービン発電システムからの廃熱を加熱部に供給し、
熱回収部を経由して海水を1段目の加熱セクションに導入し、飽和温度まで加熱した後、1番目の熱回収セクションに戻してフラッシュ蒸発させて淡水化し、
n番目の熱回収セクションから取り出した海水をn段目の加熱セクションに導入して飽和温度まで加熱した後、n番目の熱回収セクションに戻してフラッシュ蒸発させて淡水化する、
海水淡水化方法。

【請求項6】
 
請求項4に記載の高温ガス炉ガスタービン発電プラント海水淡水化システムを用いて海水を淡水化する方法であって、
循環ループを介して高温ガス炉ガスタービン発電システムからの廃熱を加熱部に供給し、
熱回収部を経由して海水を1段目の加熱セクションに導入して飽和温度まで加熱した後、1番目の熱回収セクションに戻してフラッシュ蒸発させて淡水化し、
n番目の熱回収セクションから取り出した海水をn段目の加熱セクションに導入して飽和温度まで加熱した後、n番目の熱回収セクションに戻してフラッシュ蒸発させて淡水化する、
海水淡水化方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013025416thum.jpg
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