(57)【要約】【解決課題】高温ガス炉からの大量の廃熱を回収して、淡水製造量を大幅に向上させることができる多段フラッシュ型海水淡水化装置を提供する。【解決手段】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１０と、加熱部１０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２０と、熱回収部２０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３０と、を具備し、加熱部１０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１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・を有し、熱回収部２０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２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・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いる、海水淡水化装置。【選択図】図１
2014151302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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、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いる、
海水淡水化装置。
【請求項２】
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いる（ただし、ｎは２以上の整数である）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、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又は２に記載の海水淡水化装置。
【請求項４】
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又は２に記載の海水淡水化装置。
【請求項５】
前記第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いる、請求項２〜４のいずれかに記載の海水淡水化装置。
【請求項６】
前記加熱セクションは、海水の飽和温度を熱回収セクションの圧力に応じて調節するバイパスを具備する、請求項１〜５のいずれかに記載の海水淡水化装置。
【請求項７】
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前記加熱部に供給するラインと、
前記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、
を具備し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をさらに具備する、請求項１〜６のいずれかに記載の海水淡水化装置。
【請求項８】
発電システムと、
当該発電システムからの廃熱を海水淡水化装置に供給する循環ループと、
循環ループを介して発電システムからの廃熱を受け取り、海水を淡水化する請求項１〜６のいずれかに記載の海水淡水化装置と、
を具備する、発電プラント海水淡水化システム。
【請求項９】
前記発電システムは、高温ガス炉ガスタービン発電システムである、請求項８に記載の発電プラント海水淡水化システム。
【請求項１０】
前記循環ループは、
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前記加熱部に供給するラインと、
前記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、請求項８又は９に記載の発電プラント海水淡水化システム。
【請求項１１】
請求項１〜７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、
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１２】
請求項８〜１０のいずれかに記載の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2006-70889号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高温ガス炉からの大量の廃熱を回収して、淡水製造量を大幅に向上させることができる多段フラッシュ型海水淡水化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、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、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、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、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複数の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いる、海水淡水化装置が提供される。
【０００８】
第１の実施態様では、熱回収部の複数の熱回収セクションは、蒸発負荷が段階的に増加するように連結されて１個の熱回収部を構成している。
【０００９】
第２の実施態様では、独立した熱回収セクションが並列に設けられている。
【００１０】
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いる（ただし、ｎは２以上の整数である）ことが好ましい。
【００１１】
前記第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いることが好ましい。
【００１２】
前記加熱セクションは、海水の飽和温度を熱回収セクションの圧力に応じて調節するバイパスを具備することが好ましい。
【００１３】
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前記加熱部に供給するラインと、前記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、を具備し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をさらに具備することが好ましい。
【００１４】
また、本発明によれば、発電システムと、当該発電システムからの廃熱を海水淡水化装置に供給する循環ループと、循環ループを介して発電システムからの廃熱を受け取り、海水を淡水化する上記海水淡水化装置と、を具備する、発電プラント海水淡水化システムが提供される。
【００１５】
前記発電システムは、高温ガス炉ガスタービン発電システムであることが好ましい。
【００１６】
前記循環ループは、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前記加熱部に供給するラインと、前記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、を具備することが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明によれば、上記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、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、海水淡水化方法が提供される。
【００１８】
また本発明によれば、上記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、海水淡水化方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、高温ガス炉の大量の廃熱を効率よく回収することが可能となり、かつ、淡水製造量を大幅に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の多段フラッシュ型海水淡水化装置の一実施態様の概略図である。
【図２】本発明の多段フラッシュ型海水淡水化装置の別の実施態様の概略図である。
【図３】図３ａは図１の熱回収部の説明図であり、図３ｂは図２の熱回収部の説明図である。
【図４】従来の多段フラッシュ型海水淡水化装置の概略図である。
【図５】実施例１による高温ガス炉ガスタービン発電システムにおける従来法による淡水製造量と本発明による淡水製造量を示す。
【図６】実施例１による加熱器出口温度とフラッシュ段数との関係を示す。
【好ましい実施形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明の多段フラッシュ型海水淡水化装置（以下「MSF海水淡水化装置」と略す）の概略図である。図１では、高温ガス炉ガスタービン発電システムからの廃熱を回収する態様を示す。図中、同じ構成部材が複数存在する場合、当該構成部材の個々についての説明には添え字ａ、ｂ、ｃを用い（たとえば「加熱セクション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・」）、当該構成部材全体の説明には添え字を用いない（たとえば「加熱セクション１１」）表記とする。
【００２３】
本発明のMSF海水淡水化装置１は、複数の加熱セクション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・を有する加熱部１０、加熱セクションの数に応じて段階的に蒸発負荷を増加させた熱回収セクション２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・を具備する熱回収部２０、熱放出部３０、海水循環ポンプ４０及び減圧弁５０を具備する。
【００２４】
熱回収部２０は、複数のフラッシュ蒸発室を具備する熱回収セクション２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・を具備する。各熱回収セクション２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・の蒸発負荷は、具備するフラッシュ蒸発室の数によって調節できる。各熱回収セクション２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・には、上部に凝縮管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ・・・が設けられている。各凝縮管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ・・・の長さは各熱回収セクション２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・の長さに等しく、それぞれ異なる。凝縮管２２の始端は配管３４によって熱放出部３０と接続され、各凝縮管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ・・・の終端は配管１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・・によって加熱部１０の各加熱セクション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・と接続されている。
【００２５】
各熱回収セクションを構成する複数のフラッシュ蒸発室の各々には、凝縮管２２を含む上部の淡水流通部２３と、淡水流通部２３の下部の海水流通部２４が設けられている。海水流通部２４には、隣接するフラッシュ蒸発室の境界に、海水の圧力を調節するためのオリフィスが設けられている。加熱部１０にて加熱された海水を熱回収部２０に供給するための配管１４が、各加熱セクションと各熱回収セクションの海水流通部２４とを接続している。各加熱セクション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・からの配管１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・は、各熱回収セクション２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・の海水流通部２４に接続されている。２番目以後の熱回収セクション２１ｂ、２１ｃ・・・に接続されている各配管１４ｂ、１４ｃ・・・には、減圧弁５０ａ、５０ｂ・・・が設けられている。
【００２６】
図３ａを参照しながら、熱回収部の構成を説明する。各熱回収セクションは蒸発負荷が段階的に増加するように連結されて１個の熱回収部を構成する。１番目の熱回収セクション２１ａが最も長く、順次短くなる。２番目の熱回収セクション２１ｂは、１番目の熱回収セクション２１ａの途中に連結される。１番目と２番目の熱回収セクション２１ａと２１ｂとが連結されている部分では、凝縮管２２ａと２２ｂとを含み、熱回収部２０の蒸発負荷が増加する。３番目の熱回収セクション２１ｃは、２番目の熱回収セクション２１ｂの途中に連結され、凝縮管２２ａと２２ｂと２２ｃとを含み、熱回収部２０の蒸発負荷が更に増加する。説明を簡略化するために、１番目の熱回収セクション２１ａだけの部分（すなわち凝縮管２２ａのみ）の熱回収部２０の蒸発負荷を「１」とすると、２番目の熱回収セクション２１ｂが連結された部分（凝縮管２２ａと２２ｂ）で熱回収部としての蒸発負荷は２倍となり、３番目の熱回収セクション２１ｃが連結された部分（凝縮管２２ａと２２ｂと２２ｃ）で熱回収部としての蒸発負荷は３倍となる。
【００２７】
本MSF海水淡水化装置１では、発電システムからの大量の廃熱を回収するために、加熱部１０として、複数の加熱セクション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・を直列に多段化したブライン加熱器を用いる。１段目の加熱セクション１１ａには、凝縮管２２ａを介して熱回収部２０を通過した海水を供給するための配管１３ａと、加熱セクション１１ａ内で飽和温度まで加熱した後、先頭の熱回収セクション２１ａに戻すための配管１４ａが接続されている。２段目の加熱セクション１１ｂに循環される海水は、熱回収部２０の２番目の熱回収セクション２１ｂから取り出される。２段目の加熱セクション１１ｂで加熱された海水は、減圧弁５０ａにより圧力調整され、２番目の熱回収セクション２１ｂに戻される。３段目以後も同様であり、ｎ段目の加熱セクション１１ｎにはｎ番目のフラッシュ蒸発室２１ｎからの海水が導入され、加熱後ｎ番目の熱回収セクション２１ｎに戻される。各加熱セクションの入口海水温度が段階的に低くなるため、多くの熱を回収することができる。
【００２８】
各加熱セクション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・は、加熱された海水温度を熱回収セクション２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・の圧力に応じた飽和温度に調整するためのバイパス１２を有する。
【００２９】
熱放出部３０は、複数のフラッシュ蒸発室を具備する。熱回収部２０と同様に、複数のフラッシュ蒸発室の各々には、凝縮管３７を含む上部の淡水流通部３１と、淡水流通部３１の下部の海水流通部３２が設けられている。海水流通部３２には、隣接するフラッシュ蒸発室の境界に、海水の圧力を調節するためのオリフィスが設けられている。熱回収部２０の淡水流通部２３の終端と、熱放出部３０の先頭の淡水流通部３１が淡水用配管３５によって接続されている。熱回収部２０の海水流通部２４の終端と、熱放出部３０の先頭の海水流通部３２が海水用配管３６によって接続されている。凝縮管３７には熱媒体としての海水を供給する供給配管３８と、熱交換後の海水を送り出す送出配管３９とが接続されている。海水流通部３２には、原料となる海水を供給する供給配管３３と、海水を熱回収部２０に送り出す海水供給配管３４と、が接続されている。供給配管３３は送出配管３９から分岐している。海水循環ポンプ４０は、海水供給配管３４に設けられている。
【００３０】
海水は、供給配管３８を介して凝縮管３７に送られ、熱交換により加温される。加温された海水の一部は、送出配管３９から供給配管３３を介して熱放出部３０に供給され、配管３４及び海水循環ポンプ４０によって熱回収部２０の凝縮管２２の始端から導入されて、熱回収部２０全域を流れ、凝縮管２２の終端から加熱部１０に送られる。加熱部１０で加熱された海水は、配管１４を介して熱回収部２０の各熱回収セクション２１の先頭のフラッシュ蒸発室の海水流通部２４に送られる。１番目の熱回収セクション２１ａにて、海水はフラッシュ蒸発されて、水蒸気が凝縮管２２ａの外壁に接触し、復水されて、淡水流通部２３に落下する。濃縮された海水は、次のフラッシュ蒸発室に送られ、蒸発と復水を繰り返し、淡水化されて熱放出部３０の淡水受け部３１に送られる。２段目の加熱セクション１１ｂに循環される海水は、熱回収部２０の２番目の熱回収セクション２１ｂの先頭のフラッシュ蒸発室から取り出される。２段目の加熱セクション１１ｂで加熱された海水は、減圧弁５０ａにより圧力調整され、２番目の熱回収セクション２１ｂの先頭のフラッシュ蒸発室に戻され、フラッシュ蒸発した水蒸気が凝縮管２２ｂと接触し復水される。３段目以後も同様であり、ｎ段目の加熱セクション１１ｎにはｎ番目の熱回収セクション２１ｎの先頭のフラッシュ蒸発室からの海水が導入され、加熱後、ｎ番目の熱回収セクション２１ｎの先頭のフラッシュ蒸発室に戻される。フラッシュ蒸発室内で、蒸発した水蒸気が凝縮管２２の外壁に接触することにより発生する凝縮潜熱は、凝縮管２２内を流れる海水に回収される。第１段目の加熱セクション１１ａに導入される海水の温度は、最も長い凝縮管２２ａを経由しているため最も高い。第２段目の加熱セクション１１ｂに導入される海水の温度は、やや短い凝縮管２２ｂを経由するためやや低下する。第３段目以後も同様に段階的に海水温度が低くなる。一方、第１段目の加熱セクション１１ａに供給される発電システムからの廃熱と熱交換した熱媒体の温度は最も高く、海水との熱交換後に次の加熱セクションに送られるため順次低下する。つまり、第１段目の高温の海水と高温の熱媒体との間での熱交換により回収できなかった廃熱は、第２段目以降の温度が順次低下する海水と熱媒体との間での熱交換を行うことにより回収されるため、多くの熱を回収することができる。例えば、第１段目の加熱セクション１１ａには、１４０℃の熱媒体が供給され、海水との熱交換によって１１０℃まで低下する。第２段目の加熱セクション１１ｂには、第１段目の加熱セクション１１ａで熱交換後の１１０℃の熱媒体が供給され、海水との熱交換によって８０℃まで低下する。第３段目の加熱セクション１１ｃには、第２段目の加熱セクション１１ｂで熱交換後の８０℃の熱媒体が供給され、海水との熱交換によって５０℃まで低下する。従来の装置では加熱セクションが１個であったため、１４０℃の熱媒体と海水との熱交換によって８５℃まで低下した熱媒体はそのまま放出されてしまうため、発電システムからの廃熱の大半を使用できなかった。本発明では、複数の加熱セクションを設け、熱媒体の温度が１４０℃から５０℃に低下するまで、順次海水との熱交換を繰り返すため、廃熱の大半を海水に伝え、有効に利用することができる。
【００３１】
図１に示す装置では、MSF海水淡水化装置に供給される熱源として、高温ガス炉ガスタービン発電プラント６０を用い、廃熱をMSF海水淡水化装置１に供給するための循環ループ７０を具備している。高温ガス炉ガスタービン発電プラント６０は、ヘリウムにより冷却される高温ガス炉６１、ヘリウムの顕熱を電力に変換するガスタービン発電系６２、再生熱交換器６３及び前置冷却器６４を具備する。ヘリウムは高温ガス炉６１内で最高温度まで加熱され、ガスタービン６２によりヘリウムの熱エネルギーは電気エネルギーに変換される。ガスタービン６２から排出されたヘリウムは、再生熱交換器６３により高温ガス炉６１に戻る低温ヘリウムと熱交換が行われる。その後、ヘリウムは前置冷却器６４で冷却水により室温付近まで冷却される。低温ヘリウムはガスタービン６２の動力により駆動する圧縮機６５により加圧され、再生熱交換器６３を経て、高温ガス炉６１に戻る。高温ガス炉ガスタービン発電システムを熱源として用いることにより、本MSF海水淡水化装置１はガスタービン発電の効率を損なうことなく、前置冷却器６４の冷却熱（高温ガス炉の廃熱）を海水淡水化に利用するコジェネレーションシステムを構築することができる。
【００３２】
高温ガス炉６１の廃熱をMSF海水淡水化装置１へ供給するための循環ループ７０は、高温ガス炉６１の廃熱を熱媒体に供給する前置冷却器６４（高温ガス炉ガスタービン発電システムの前置冷却器を兼用する）、加熱された熱媒体を海水淡水化装置１の加熱部１０に供給するライン７１、前置冷却器６４の冷却性能を一定に保つための冷却器７２及び循環ポンプ７３を含む。前置冷却器６４で熱媒体に回収された高温ガス炉６１の廃熱は、加熱部１０（ブライン加熱器）で海水に伝えられる。加熱部１０で熱交換した後の熱媒体を冷却器７３で十分に冷却することにより、MSF海水淡水化装置１の負荷変動が発生した場合も、高温ガス炉６１を安定に運転することができる。循環ループ７０内を循環する熱媒体としては、加圧水又は水蒸気を好適に用いることができる。
【００３３】
図２は、本発明の多段フラッシュ型海水淡水化装置の別の実施態様を示す概略図である。図１では、加熱部１０の各加熱セクション１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・と熱交換状態に連結される各熱回収セクション２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・が連結され、１個の熱回収部２０内に包含される装置を示したが、図２では、各熱回収セクション２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・が独立して並列に設けられている点が異なる。熱放出部３０から各熱回収セクション２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・への海水の供給は海水用配管３６及び分岐管３６ａ、３６ｂ、３６ｃ・・を介して行われる。各熱回収セクション２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・から熱放出部３０への淡水及び海水の導入は、淡水用配管３５及び分岐管３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・、海水用配管３６及び分岐管３６ａ、３６ｂ、３６ｃ・・を介して行われる。また、図１では加熱部１０にバイパス１２を設けて各熱回収セクションに供給する海水の飽和温度を調整したが、図２に示す装置では、各熱回収セクションが独立しており、各熱回収セクションに導入される海水の飽和温度は減圧弁のみで調整可能であるため、加熱部１０にバイパスは不要となる。余の点は、図１に示す装置と同様である。図１に示す多段フラッシュ型海水淡水化装置では、熱回収部が複数の熱回収セクションを直列に連結して構成されているため、各熱回収セクションは個別のフラッシュ蒸発室を具備する必要がなく、最も長い熱回収セクション２１ａのフラッシュ蒸発室を兼用することができるので、、装置全体を小型化することができる。
【００３４】
例示した発明の実施形態は、本発明の原理と実用的な応用に関する説明を目的としたものである。本発明はここで記載した３段の加熱セクションを有するブライン加熱器に限定されるものではなく、前述で提示した構成に対してブライン加熱器の段数及び熱回収部の蒸発負荷増分の段数の変更が可能である。
【実施例】
【００３５】
表１及び図５に、高温ガス炉ガスタービン発電システムにおける従来法による淡水製造量と本発明による淡水製造量を示す。本計算は、ブライン加熱器の海水出口温度の上限を110℃、加圧水入口温度を140℃、出口温度の下限を50℃と仮定して計算を行った。従来法による淡水製造量は、図４に示すようにブライン加熱器の海水出口温度約85℃付近に最大値が存在し、淡水製造量38,627 m3/日であった。このとき、利用した高温ガス炉の廃熱量は152MWtであり、高温ガス炉の利用可能な廃熱量(248MWt)の回収率は約60%であった。また、本発明による場合も従来法と同様に、最大の淡水製造量を与えるブライン加熱器の海水出口温度の最適値が存在する。
【００３６】
図５にはブライン加熱器の加熱セクションの段数に応じた最大の淡水製造量も示す。例えば、加熱セクションを３段とした場合、淡水製造量は56,178 m3/日となり、従来法に比べて約45%増加する。このとき、利用した高温ガス炉の廃熱量は248MWtであり、高温ガス炉からの廃熱を100%回収することができる。
【００３７】
【表１】
2014151302.tif 000003
【００３８】
図６は、ブライン加熱器海水出口温度とフラッシュ蒸発室段数との関係を示す。図６より、海水の温度とフラッシュ蒸発室段数は比例関係にあることがわかる。加熱セクションを直列に連結して配置することで、加熱セクションで熱交換された後の海水の温度は段階的に低下する。各加熱セクションで加熱された海水の温度に応じたフラッシュ蒸発室の必要段数（蒸発負荷）を決めることができる。本発明においては、加熱セクションと熱回収セクションとが１対１対応で連結されているため、各加熱セクションにおける海水温度に対して最適な蒸発負荷の熱回収セクションを設けることができ、発電システムからの廃熱を無駄にすることなく、効率よく海水の淡水化を達成することができる。
【図１】
2014151302.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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