JPH06162B2 - 多重効用蒸発装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、海水等から淡水を蒸発によって製造するため
の多重効用蒸発装置の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

海水等から淡水を蒸発によって製造するための多段蒸発
装置には、例えば特開昭５４−１８４６９公報等に記載
されているような多段フラッシュ蒸発装置と、例えば特
公昭４９−２９０７０号公報とか特開昭５０−２０９８
１号公報等に記載されているような多重効用蒸発装置と
があるが、一般に後者の多重効用蒸発装置は、前者の多
段フラッシュ蒸発装置に比べて設備費が安価で且つ消費
電力が少なく、しかも自動制御が容易である等の利点を
有することから、中小規模の淡水化設備に多く使用され
ている。

そして、この多重効用蒸発装置は、前記特開昭４９−２
９０７０号公報及び特開昭５０−２０９８１号公報等に
記載されているように、複数個の効用缶を隣接して形成
し、各効用缶内には、水平方向に延びる多数本の伝熱管
を各々配設すると共に、該伝熱管の外側面に対して海水
（ブライン）を散布するための散布手段を各々設け、前
記各効用缶のうち最高温度の第１段効用缶における伝熱
管の外側に当該第１段効用缶における散布手段にて散布
した海水を、次の段における伝熱管の外側に散布手段に
て散布するようにする一方、前記第１段効用缶における
伝熱管内に加熱蒸気を導入して加熱源とし、第１段効用
缶を除く効用缶における伝熱管内には、前の段における
効用缶の伝熱管の外側において発生した蒸気を導入して
加熱源とし、各段の効用缶における伝熱管内での凝縮水
を淡水として取り出すように構成されている。

そして、前記両公報に記載されている多重効用蒸発装置
は、いずれも海水（ブライン）を各効用缶における伝熱
管の外側面に対して散布手段によつて散布することによ
って、伝熱管の外側面に海水の薄い液膜を形成し、海水
をこの薄い液膜の状態で沸騰蒸発さすことから、一般的
に薄膜式と言われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この薄膜式の多重効用蒸発装置は、伝熱管の外側面にお
いて海水を薄い液膜の状態で沸騰蒸発させるために、伝
熱管を海水中に浸漬したいわゆる液浸式に比べて熱伝達
が良好で高い伝熱係数が得られる利点を有する反面、伝
熱管の外側面に対してスケールが発生し易く、特にこの
スケール生成は温度に比例して著増するから、以下に述
べるように第１段効用缶の温度を高くすることができ
ず、従って第１段効用缶と最終段効用缶との間の温度差
を大きくできないに問題がある。

すなわち、散布手段にて伝熱管の外側面に海水の薄い液
膜を形成する場合、液膜の厚さは散布手段における異物
等による詰りや圧力変動等により均一にならず極端に薄
くなる部分ができたり、伝熱管の外側面に液膜の欠損部
分ができたりし、この部分では海水の局部的な過濃縮が
行なわれるから、伝熱管の外側面に対するスケールの生
成については厳しい環境となり、これに加えて伝熱管の
外側面に対するスケールの生成は、温度に比例して増大
する傾向にあるから、各効用缶における伝熱管の外側面
に生成するスケールは、温度が高い第１段効用缶の伝熱
管において最も顕著になる。

そこで、従来の薄膜式の多重効用蒸発装置においては、
その各効用缶のうち最も高温となる第１段効用缶の温度
をその伝熱管の外側面に対するスケール生成の安全性を
見込んで約７０℃程度に設定しなければならないから、
海水の温度によって決定される最終段階効用缶の温度を
例えば４０℃とすれば、従来汎用の多重効用蒸発装置
は、７０℃−４０℃＝３０℃程度の作動温度範囲で使用
されているのが実情である。

しかし、このように作動温度範囲が３０℃程度である
と、各効用缶相互間の温度差が小さくなるから、この分
だけ各効用缶における伝熱管の伝熱面積を増大しなけれ
ばならず蒸発装置が大型化し、且つ、製造コストが上昇
するのであり、しかも、造水比（加熱蒸気に対する製造
淡水の割合）を上げるために、効用缶の段数を増加する
ことができないのであつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記先行技術の多重効用蒸発装置において、
その各効用缶のうち温度の高い一部の効用缶に対し、そ
の伝熱管を海水中に浸漬するようにした液浸式を適用す
ることによって、前記の問題を解消するものである。

すなわち本発明は、複数個の効用缶を隣接して形成し、
各効用缶内には多数本の伝熱管を各々配設し、最高温度
の第１段効用缶における伝熱管内には加熱蒸気を供給
し、該第１段効用缶以外の効用缶における伝熱管内に
は、前の段の効用缶で発生した蒸気を導入するようにし
た多重効用蒸発装置において、前記第１段効用缶を含め
て温度の高い効用缶における伝熱管を海水中に浸漬する
液浸式に、残りの他の効用缶における伝熱管を、その外
側面に対して海水を散布手段にて散布する薄膜式に各々
構成したことを特徴とするものである。

〔発明の作用・効果〕

このように第１段効用缶を含めて温度の高い効用缶にお
ける伝熱管を、海水中に浸漬した液浸式に構成したこと
により、温度の高い効用缶における伝熱管では、通常そ
の外側面での海水の沸騰蒸発は起らず、海水の沸騰蒸発
はその液面において起こる一方、海水中に浸漬した伝熱
管の外側面に薄膜式の場合のように伝熱管の外側面に乾
き部分が部分的に生じ局部的な濃縮が発生することがな
いから、当該伝熱管の外側面に、海水の加熱蒸発に伴っ
て生成するスケールの量は薄膜式に比べて著しく少なく
なる。従って、この分だけ第１段効用缶の温度を、従来
の設定温度よりも高くすることができる。一方、残りの
他の効用缶つまり温度の低い効用缶における伝熱管を、
その外側面に対して海水を散布手段にて散布するように
した薄膜式に構成したことにより、温度の低い効用缶で
は、熱伝達が良好で高い伝熱係数が得られ、且つ最終段
効用缶の温度も低く維持できるのである。

従って本発明によると、多重効用蒸発装置の第１段効用
缶の温度を、当該第１段効用缶及び高い温度の効用缶に
おける伝熱缶に対するスケールの生成を抑制した状態で
高い温度に設定できて、第１段効用缶と最終段効用缶と
の間の温度差、つまり多重効用蒸発装置の作動温度範囲
を拡大することができるから、各効用缶相互間の温度差
が大きくなり、各効効用缶における伝熱管の伝熱面積が
小さくなって蒸発装置を小型化できると共に、蒸発装置
の製造コストを低減できるのであり、しかも、多重効用
蒸発装置の作動温度範囲を拡大することができることか
ら、各効用缶の段数を多くして造水比の向上を図ること
ができる効果を有する。

〔実施例〕

以下本発明を堅型多重効用蒸発装置に適用した場合の実
施例を図面について説明すると、図において１は堅型多
重効用蒸発装置本体を示し、該本体１内には、複数枚の
水平仕切板２，３，４，にて上から第１段効用缶５、第
２段効用缶６、第３段効用缶７、及び凝縮室８に区成さ
れ、これら各効用缶５，６，７及び凝縮室８は、凝縮室
８に接続した蒸気エゼクター又は真空ポンプ等の抽気装
置９にて、上方から下方に順次低温・低圧になるように
維持されている。

前記各効用缶５，６，７内には水平方向に延びる多数本
の伝熱管５ａ，６ａ，７ａを、また、前記凝縮室８内に
は多管式の凝縮室８ａを各々設ける一方、第１段効用缶
５の伝熱管５ａに対する蒸気室５ｂに加熱用蒸気の供給
管１０を接続し、第２段効用缶６の伝熱管６ａに対する
蒸気通路６ｂに前記第１段効用缶５を、第３段効用缶７
の伝熱管７ａに対する入口ヘッダー７ｂに前記第２段効
用缶６を、そして凝縮室８に前記第３段効用缶７を各々
連通する。

また、前記凝縮室８内の凝縮室８ａに、海から海水ポン
プ１１にて汲み上げた海水を供給し、該凝縮管８ａから
排出される海水の大部分を管１２より廃棄する一方、一
部の海水を給水ポンプ１３にて前記第３段効用缶７の伝
熱管７ａの蒸気通路７ｂ内及び第２段効用缶の伝熱管６
ａへの蒸気通路６ｂ内に設けた給水予熱器１４，１５を
通したのち、海水供給管１６より前記第１段効用缶５内
に供給する。この場合、前記給水ポンプ１３から給水予
熱器１４への管路１７には、スケール防止剤の定量注入
装置１８が設けられている。

前記第１段効用缶５と第２段効用缶６とを区成する仕切
板２には、第１段効用缶５内の底に溜った未蒸発海水の
ブラインを、第２段効用缶６における伝熱管６ａの外側
面に散布するための多数個の散布孔２ａが、第２段効用
缶６と第３段効用缶７とを区成する仕切板３には、同様
に第２段効缶６内の底に溜るブラインを第３段効用缶７
における伝熱缶７ａの外側面に散布するための多数個の
散布孔３ａを各々設ける一方、前記第１段効用管５内の
底部には、複数の絞り孔１９ａを有する流量規制板１９
を設けて、当該第１段効用缶５内における海水が伝熱管
５ａの上部まで溜るように、換言すると、第１段効用缶
５内における海水の液面２０を伝熱管５ａが海水中に浸
漬する高さに保持するように構成する。この場合、第１
段効用缶５には、その缶内の最高水位を規制するための
オーバーフロー管２１が設けられている。

このように第１段効用缶５内に、その伝熱管５ａが浸か
る高さまで溜った海水は、伝熱管５ａ内に供給管１０よ
り供給された蒸気によつて加熱されて、その液面２０に
おいて沸騰蒸発し、次いで未蒸発海水のブラインは前記
流量規制板１９を経て仕切板２における散布孔２ａから
第２段効用缶６における伝熱管６ａの外側面に散布され
る一方、前記第１段効用缶５内で発生した蒸気は、気水
分離器２２を通過し、蒸気通路６ｂを経て予熱器１５内
の給水を予熱したのち第２段効用缶６における伝熱管６
ａ内に入って、該伝熱管６ａの外側面に形成されている
薄膜状のブラインを加熱蒸発する。

第２段効用缶６の伝熱管６ａの外側面により流下したブ
ラインは、仕切板３における散布孔３ａから第３段効用
缶７における伝熱管７ａの外側面に散布される一方、前
記第２段効用缶６内で発生した蒸気は、気水分離器２３
を通過し蒸気通路７ｂ経て予熱器１４内の給水を予熱し
たのち第３段効用缶７における伝熱管７ａ内に入つて、
該伝熱管７ａの外側面に形成されている薄膜状のブライ
ンを加熱蒸発する。

第３段効用缶７の伝熱管７ａの外側面より流下したブラ
インは仕切板４の上面に溜ったのち、ブラインポンプ２
４にて系外に排出される一方、第３段効用缶７内で発生
した蒸気は、気水分離器２５を通過したのち、凝縮室８
内に入り、凝縮管８ａの外側面において凝縮したのち凝
縮室８の底に溜る。

また、前記各効用缶５，６，７の伝熱管５ａ，６ａ，７
ａに対する各凝縮水室５ｃ，６ｃ，７ｃ内には凝縮水が
溜り、この凝縮水は管２６，２７，２８を経て前記凝縮
室８内に導いたのち、凝縮室８内の凝縮水と一緒に製造
水ポンプ２９より製造淡水として取り出されるのであ
る。

以上のように第１段効用缶５における伝熱管５ａを、海
水中に浸漬した液浸式に構成したことにより、当該伝熱
管５ａの外側面に、海水の加熱蒸発に伴って生成するス
ケールの量を著しく少なくなり、従って、この分だけ第
１段効用缶５の温度を、従来の設定温度よりも高くする
ことができる。一方、第２段効用缶６及び第３効用缶７
における伝熱管６ａ，７ａを、その外側面に対して海水
を散布孔２ａ，３ａにて散布するようにした薄膜式に構
成したことにより、第２段効用缶６及び第３段効用缶７
における伝熱管６ａ，７ａの熱伝達が良好で高い伝熱係
数が得られ、且つ第３段効用缶７の温度を低く維持でき
るのである。

なお、前記実施例は、３段の多重効用蒸発装置におい
て、最高温度の第１段効用缶５における伝熱管５ａのみ
を液浸式にした場合であったが、段数が多い場合には、
最高温度の第１段効用缶を含めて温度を高い複数段の効
用缶における伝熱管を液浸式にすれば良く、また、本発
明は、前記実施例の堅型多重効用蒸発装置に限らず、複
数の効用缶を横に並べた横型とか、例えば特公昭５１−
１９４２５号公報に記載されているように複数の効用缶
を２系列の堅型に並設したものにも適用できることは言
うまでもない、更にまた、前記実施例は、流量規制板１
９によって第１段効用缶５における液面２０を高い位置
に保持する場合であつたが、これに代えて、複数のオー
バーフロー管２１に第１段効用缶５の中途部とを繋ぐ液
面レベル調節用弁を備えたバイパス管路を設けることに
よって、所定の液面２０を保持するようにしても良いの
である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す縦断正面図である。 １・・・多重効用蒸発装置本体、２，３，４・・・仕切
板、５・・・第１段効用缶、６・・・第２段効用缶、７
・・・第３段効用缶、５ａ，６ａ，７ａ・・・伝熱管、
１６・・・海水供給管、２ａ，３ａ・・・散布孔、１９
・・・流量規制板、２０・・・・・・液面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の効用缶を隣接して形成し、各効用
   缶内には多数本の伝熱管を各々配設し、最高温度の第１
   段効用缶における伝熱管内には加熱蒸気を供給し、該第
   １段効用缶以外の効用缶における伝熱管内には、前の段
   の効用缶で発生した蒸気を導入するようにした多重効用
   蒸発装置において、前記第１段効用缶を含めて温度の高
   い効用管における伝熱管を海水中に浸漬する液浸式に、
   残りの他の効用缶における伝熱管を、その外側面に対し
   て海水を散布手段にて散布する薄膜式に各々構成したこ
   とを特徴とする多重効用蒸発装置。