多重效用式蒸发方法和多重效用式蒸发装置

摘要

本发明提供多重效用式蒸发方法和多重效用式蒸发装置，由罐内产生蒸汽被引导到喷射器（13）的吸引侧蒸发罐（1Da），以及罐内产生蒸汽不被引导到喷射器的非吸引侧蒸发罐（1Db），构成采用自蒸汽压缩法的中间级的蒸发罐（1D），用蒸汽吸引管（20）连接吸引侧蒸发罐的蒸汽通道（3）和喷射器的吸引部（13a），用冷凝水移送管（16）连接上级的蒸发罐的传热管（4a）和吸引侧蒸发罐，并将吸引侧蒸发罐的上一级的蒸汽借助蒸汽导入管（14）、引导到吸引侧蒸发罐和非吸引侧蒸发罐。

说明书

技术领域

本发明涉及例如能从海水提取水的多重效用式蒸发方法和多重效用 式蒸发装置。

背景技术

以往，作为从地下水等原水得到纯度高的水的装置，有多重效用式 的蒸发装置。

在这种多重效用式的蒸发装置中，连续配置多级蒸发罐，将在上级 侧的蒸发罐通过闪蒸产生的蒸汽导入下级侧（下一级）的蒸发罐，用于 在下级侧的原水的闪蒸。

而且，在这种多重效用式的蒸发装置中，有试图改善热效率的自蒸 汽压缩式的装置（参照日本专利公开公报特开2004-41850号）。

在所述自蒸汽压缩式的蒸发装置中，将通过锅炉蒸汽在蒸发罐内产 生的蒸汽用喷射器压缩，所述蒸汽作为喷射器的吐出蒸汽供给至初级的 蒸发罐，并在所述蒸发罐中与原水进行热交换，在将产生的蒸汽供给下 级的同时，吐出蒸汽凝结为水。

但是，按照上述以往的结构，喷射器的吸引部上连接的蒸发罐，被 导入包含杂质的锅炉冷凝水，并且由于所述罐内产生蒸汽被供给到下级 的蒸发罐，所以当所述蒸汽凝结成水时包含有杂质，从而产生得到的水 纯度降低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多重效用式蒸发方法和多重效用式蒸发装 置，即使是使用例如锅炉蒸汽这种含有杂质的蒸汽的自蒸汽压缩式情况 下，也能够防止得到的水纯度降低。

为达到上述目的，本发明提供多重效用式的蒸发方法，采用自蒸汽 压缩法，使用所述蒸发方法的蒸发装置配置有多级蒸发罐，所述蒸发罐 将原水通过被导入传热管的加热用蒸汽加热并蒸发后得到蒸汽，并且将 中间级或下级的蒸发罐内产生的蒸汽通过喷射器吸引并压缩供给至上级 的蒸发罐，将采用自蒸汽压缩法的中间级或下级的蒸发罐，分为罐内产 生蒸汽被引导到喷射器的吸引侧蒸发罐，以及罐内产生蒸汽不被引导到 喷射器的非吸引侧蒸发罐，将所述吸引侧蒸发罐中产生的蒸汽通过喷射 器吸引后引导到上级的蒸发罐的传热管，并且将该传热管内产生的冷凝 水返回吸引侧蒸发罐，而后将来自所述吸引侧蒸发罐的上一级的蒸发罐 的蒸汽引导到所述吸引侧蒸发罐和所述非吸引侧蒸发罐。

此外，本发明提供多重效用式蒸发装置，是采用自蒸汽压缩法的多 重效用式的蒸发装置，配置有多级蒸发罐，所述蒸发罐将原水通过被导 入传热管的加热用蒸汽加热并蒸发后得到蒸汽，并且将中间级或下级的 蒸发罐内产生的蒸汽通过喷射器吸引并压缩供给至上级的蒸发罐的传热 管，采用自蒸汽压缩法的中间级或下级的蒸发罐包括罐内产生蒸汽被引 导到喷射器的吸引侧蒸发罐，以及罐内产生蒸汽不被引导到喷射器的非 吸引侧蒸发罐，且所述吸引侧蒸发罐的蒸汽通道和喷射器的吸引部用蒸 汽吸引管连接，上级的蒸发罐的传热管和所述吸引侧蒸发罐用冷凝水移 送管连接，所述吸引侧蒸发罐的上一级的蒸汽被引导到所述吸引侧蒸发 罐和所述非吸引侧蒸发罐。

根据所述蒸发方法和蒸发装置，由于采用自蒸汽压缩法的蒸发罐， 即由吸引侧蒸发罐和非吸引侧蒸发罐构成通过喷射器吸引蒸汽的蒸发 罐，将从被供给来自喷射器的吐出蒸汽的上级侧的蒸发罐取出的冷凝水 返回吸引侧蒸发罐，而后将该吸引侧蒸发罐产生的蒸汽通过喷射器吸引 后压缩，并再次作为喷射器的吐出蒸汽使用，因而，以往那种包含在加 热用蒸汽中的杂质、例如加热用蒸汽为锅炉蒸汽时挥发性的锅炉水处理 药品等不会混入原水蒸汽凝结后得到的水中，所以能够防止得到的水的 纯度降低。

并且，加热用蒸汽为锅炉蒸汽时，返回吸引侧蒸发罐的水，即循环 水全部成为锅炉蒸汽的冷凝水。因此，与现有技术不同，循环水中包含 了全部的锅炉水处理药品，从而能防止因原水含有的杂质而造成的纯度 降低。因此，可以将循环水作为纯度更高的锅炉用水再利用。

以下，基于附图并通过实施例说明本发明的几个特征和效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施例的制水装置的简要构成的断面示意图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施例的多重效用式蒸发装置和采用 该装置的多重效用式蒸发方法。

所述蒸发装置和蒸发方法是在多级配置的蒸发罐中导入原水，使用 真空装置等在降低内部压力的状态下通过加热用蒸汽对原水进行闪蒸并 得到蒸汽，并将所述蒸汽利用原水凝结后得到水，此外采用自蒸汽压缩 法，将中间级的蒸发罐内产生的蒸汽通过喷射器吸引并压缩供给至上级 的蒸发罐。特别是，通过罐内产生蒸汽被引导到喷射器的吸引侧蒸发罐， 以及罐内产生蒸汽不被引导到喷射器的非吸引侧蒸发罐，构成采用自蒸 汽压缩法的中间级或下级的蒸发罐。

以下说明实施例，此处作为多重效用式蒸发装置，说明从原水、例 如海水提取饮料用的水（纯水）的闪蒸式的制水装置。

如图1所示，所述制水装置前后串行配置有至少3级、例如5级蒸 发室2和蒸发罐1，蒸发室2配置有具备引导原水（海水）的蒸汽的传热 管4a的热交换器4以及向所述传热管4a上散布原水的散布器（例如使 用散布管）5，蒸发罐1具有引导该蒸发室2产生的蒸汽的蒸汽通道3。 另外，蒸发室2和蒸汽通道3的上方部分通过垂直方向上配置的隔壁6 相互分开，但其下方部分作为连通空间部相互连通。即，被传热管4a加 热后产生的原水的蒸汽，向蒸汽通道3侧移动。

所述制水装置包括：原水供给管11，向所述各蒸发罐1的散布器5 供给原水；加热用的蒸汽供给管12，向规定的蒸发罐1（此处为第1级 的蒸发罐1（1A））供给作为加热用蒸汽的锅炉蒸汽，并设有喷射器13， 所述喷射器13吸引规定的蒸发罐1（此处为第4级的蒸发罐1（1D）） 产生的蒸汽并将其作为加热用蒸汽吐出；蒸汽导入管（蒸汽导入通道的 一例）14，将在所述前后两个蒸发罐1、1中上级侧的蒸发罐1的蒸发室 2闪蒸的蒸汽，经过蒸汽通道3引导到下级侧的蒸发罐1的蒸发室2的传 热管4a；蒸汽取出管15，将最下级（第5级）的蒸发罐1（1E）内产生 的蒸汽从所述蒸汽通道3取出；冷凝水移送管16，用于将被供给加热用 的锅炉蒸汽的、第1级的蒸发罐1（1A）的传热管4a内凝结的冷凝水， 返回第4级的蒸发罐1（1D）；以及纯水取出管17，取出所述各蒸发罐 1的传热管4a内凝结的纯水（产品水）。

另外，原水供给管11包括：主体管部11a，设有原水用泵（海水用 泵）18；以及支管部11b，连接各蒸发罐1的散布器5和主体管部11a。 纯水取出管17包括：主体管部17a，设有水用泵19；以及支管部17b， 连接各热交换器4的传热管4a和主体管部17a。

但是，为实现自蒸汽压缩法，如上所述，采用自蒸汽压缩法的中间 级、此处为第4级的蒸发罐1（1D）包括：吸引侧蒸发罐（也称吸引蒸 汽专用蒸发罐）1Da，罐内产生蒸汽被导向喷射器13；以及非吸引侧蒸 发罐（也称一般蒸发罐）1Db，罐内产生蒸汽未被导向喷射器13。因此， 吸引侧蒸发罐1Da的蒸汽通道3和喷射器13的吸引部13a通过蒸汽吸引 管20连接。换言之，第4级的蒸发罐1（1D）包括：吸引侧蒸发罐1Da， 引导作为加热用蒸汽的、来自喷射器13的吐出蒸汽（以下也称喷射器吐 出蒸汽）的冷凝水；以及非吸引侧蒸发罐1Db，不引导喷射器吐出蒸汽 的冷凝水。

所述喷射器吐出蒸汽在通过最上级即第1级的蒸发罐1（1A）的传 热管4a时与原水进行热交换后凝结，所述冷凝水借助冷凝水移送管16 返回吸引侧蒸发罐1Da内。

此外，如上所述，在前后的蒸发罐1、1相互分别通过蒸汽导入管 14连接。特别是，第3级的蒸发罐1（1C）的蒸汽通道3、吸引侧蒸发 罐1Da和非吸引侧蒸发罐1Db，通过相同的蒸汽导入管14（14C）连接。 换言之，第3级的蒸发罐1（1C）的蒸汽通道3、吸引侧蒸发罐1Da和 非吸引侧蒸发罐1Db，借助蒸汽导入管14（14C）相互（并列）连接。

即，第1级的蒸发罐1（1A）的蒸汽通道3与第2级的蒸发罐1（1B） 内的传热管4a由蒸汽导入管14（14A）连接，第2级的蒸发罐1（1B） 的蒸汽通道3与第3级的蒸发罐1（1C）内的传热管4a由蒸汽导入管14 （14B）连接，第3级的蒸发罐1（1C）的蒸汽通道3、与第4级的蒸发 罐1（1D）中吸引侧蒸发罐1Da的传热管4a和非吸引侧蒸发罐1Db的 传热管4a通过相同的蒸汽导入管14（14C）连接，第4级中非吸引侧蒸 发罐1Db的蒸汽通道3与第5级的蒸发罐1（1E）的传热管4a通过蒸汽 导入管14（14D）连接。

在第4级的蒸发罐1（1D）的吸引侧蒸发罐1Da中设有循环管21， 所述循环管21使蒸发罐1Da底部存留的喷射器吐出蒸汽的冷凝水和浓缩 的原水，在所述散布器5中循环。另外，所述循环管21包括：设有循环 用泵22的主体管部21a；以及能将循环水向外部排出的排放用的取出管 部21b。

从所述排放用的取出管部21b取出的排放水含有药品，可以返回锅 炉。因此，可以使取入的原水量和使用的药品量（药品的投入量），分 别减少吸引侧蒸发罐1Da的水位降低部分。

用于从最下级的蒸发罐1（1E）的蒸汽通道3取出蒸汽的蒸汽取出 管15上，设有复水器23。通过原水供给管11将冷却用的原水引导到所 述复水器23上，原水蒸汽凝结后得到纯水。

此外，第4级的蒸发罐1（1D）中、除去吸引侧蒸发罐1Da以外的 蒸发罐1、1之间，分别借助原水移送管24相互连接，此外最下级的蒸 发罐1（1E）的底部上连接有原水取出管26，所述原水取出管26设置有 原水用泵25，并能取出浓缩后的原水（浓缩的海水，也称盐水）。

虽然省略了图示，但当从原水供给管11供给的原水为海水时，设有 处理剂添加装置，用于向该海水添加水锈控制剂和消泡剂等处理剂。

下面，说明所述结构的作用、即蒸发方法。

在所述结构下，在借助蒸汽供给管12向第1级的蒸发罐1（1A）供 给喷射器吐出蒸汽，且向第4级的吸引侧蒸发罐1Da供给所述冷凝水的 状态下，从原水供给管11将作为原水的海水向除了吸引侧蒸发罐1Da 的、各蒸发罐1的散布器5供给，并向热交换器4的传热管4a上散布， 则海水利用通过各传热管4a内的蒸汽而蒸发。

所述蒸汽借助各自的蒸汽通道3和蒸汽导入管14，从上级侧的蒸发 罐1被引导到下级侧（下一级）的蒸发罐1的传热管4a，与上级侧的蒸 发罐1的作用相同，使从散布器5散布的海水蒸发，并自行冷却凝结， 成为纯水。

另外，第1级的蒸发罐1（1A）的传热管4a内产生的喷射器吐出蒸 汽的冷凝水（根据设计和运转状态也含有蒸汽），借助冷凝水移送管16 被移送到第4级的蒸发罐1（1D）中吸引侧蒸发罐1Da内，而后通过循 环管21的主体管部21a输送至所述散布器5并利用传热管4a内的蒸汽 蒸发。所述吸引侧蒸发罐1Da中产生的蒸汽，借助其蒸汽通道3和蒸汽 吸引管20被吸引到喷射器13的吸引部13a，并通过锅炉蒸汽的混入被压 缩后作为喷射器吐出蒸汽向第1级的蒸发罐1（1A）供给。而后，该蒸 汽在通过传热管4a内时凝结成水后，再次被导向第4级的蒸发罐的吸引 侧蒸发罐1Da。

在除了第1级的蒸发罐1（1A）以外、其他的蒸发罐1（1B～1E） 的传热管4a内凝结的水，通过纯水取出管17作为纯水被取出。

最下级的蒸发罐1（1E）内产生的蒸汽，由蒸汽通道3和蒸汽取出 管15取出，但也能利用其中途设置的复水器23凝结成水取出。

另外，存留在各蒸发罐1内底部上的高浓度的原水，依次借助原水 移送管24被移送到下一级的蒸发罐（对于第4级的蒸发罐1D则为非吸 引侧蒸发罐1Db）1，并从最下级的蒸发罐1的底部由原水取出管26适 当取出。

根据所述实施例的制水装置的构成，由于采用自蒸汽压缩法的蒸发 罐、即喷射器13的吸引部13a上连接的第4级的蒸发罐1（1D），由吸 引侧蒸发罐1Da和非吸引侧蒸发罐1Db构成，并且将吸引侧蒸发罐1Da 中产生的蒸汽利用锅炉蒸汽并通过喷射器混合压缩、作为喷射器吐出蒸 汽供给至蒸发罐1后，该蒸汽在热交换器4上凝结成水（有时为含蒸汽 的混合流体），再次将所述冷凝水返回吸引侧蒸发罐1Da，所以纯水中 不会像以往那样混入锅炉蒸汽特有（来自锅炉蒸汽）的杂质，例如挥发 性的锅炉水处理药品等，因而能够防止得到的水的纯度降低。

另外，为克服现有技术存在的问题，可以将被导入喷射器吐出蒸汽 的蒸发罐中凝结的水，不返回与喷射器的吸引部连接的蒸发罐而排出系 统外，取而代之向与喷射器吸引部连接的蒸发罐供给原水，并将此处产 生的原水的蒸汽吸引到喷射器吸引部。但是，由于此时向该蒸发罐供给 的原水中、被吸引到喷射器的蒸汽部分不能被作为纯水提取，所以必须 加大向该制水装置供给的原水的供给量，而按照上述的实施例的装置则 没有这种必要。

此外，加热用蒸汽为锅炉蒸汽时，返回吸引侧蒸发罐的水、即循环 水全部成为锅炉蒸汽的冷凝水。因此，与现有技术不同，循环水中包含 了全部的锅炉水处理药品，能防止因原水含有的杂质而造成纯度降低。 因此，可以将循环水作为纯度更高的锅炉用水再利用。

另外，所述实施例中将采用自蒸汽压缩法的蒸发罐设为第4级的蒸 发罐，但也可以设为例如第5级（最下级）的蒸发罐或第2级或第3级 的蒸发罐。

此外，所述实施例中作为蒸发装置说明了从海水提取纯水的制水装 置，但也可以是从地下水、工业用水等提取纯水的装置。

此处，将作为所述制水装置的蒸发装置的构成和蒸发方法总结如下。

即，所述蒸发装置是采用自蒸汽压缩法的多重效用式的蒸发装置， 配置有多级蒸发罐，所述蒸发罐将原水通过被导入传热管的加热用蒸汽 加热并蒸发后得到蒸汽，并且将中间级或下级的蒸发罐内产生的蒸汽通 过喷射器吸引并压缩供给至上级的蒸发罐，通过罐内产生蒸汽被引导到 喷射器的吸引侧蒸发罐，以及罐内产生蒸汽不被引导到喷射器的非吸引 侧蒸发罐，构成采用自蒸汽压缩法的中间级或下级的蒸发罐，且用蒸汽 吸引管连接所述吸引侧蒸发罐的蒸汽通道和喷射器的吸引部，并用冷凝 水移送管连接上级的蒸发罐的传热管和所述吸引侧蒸发罐，将所述吸引 侧蒸发罐的上一级的蒸汽引导到所述吸引侧蒸发罐和所述非吸引侧蒸发 罐。

此外，所述蒸发方法是采用自蒸汽压缩法的多重效用式的蒸发方法， 采用所述蒸发方法的蒸发装置配置有多级蒸发罐，所述蒸发罐将原水通 过被导入传热管的加热用蒸汽加热并蒸发后得到蒸汽，并且将中间级或 下级的蒸发罐内产生的蒸汽通过喷射器吸引并压缩供给至上级的蒸发 罐，将采用自蒸汽压缩法的中间级或下级的蒸发罐，分为罐内产生蒸汽 被引导到喷射器的吸引侧蒸发罐，以及罐内产生蒸汽不被引导到喷射器 的非吸引侧蒸发罐，将所述吸引侧蒸发罐中产生的蒸汽通过喷射器吸引 后引导到上级的蒸发罐的传热管，并且将该传热管内产生的冷凝水返回 吸引侧蒸发罐，而后将来自所述吸引侧蒸发罐的上一级的蒸发罐的蒸汽 引导到所述吸引侧蒸发罐和所述非吸引侧蒸发罐。