海水淡化系统及能量回收装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及从海水中除去盐分而将海水淡化的海水淡化系统及适合用于海水淡化系统的能量回收装置。能量回收装置具有：将长度方向垂直地配置的圆筒形状的腔室(CH)；进行浓缩海水的给排水的浓缩海水端口(P1)；进行海水的给排水的海水端口(P2)；在腔室(CH)内配置在浓缩海水端口(P1)侧的液流阻力器(23)；和在腔室(CH)内配置在海水端口(P2)侧的液流阻力器(23)，配置在浓缩海水端口(P1)侧及海水端口(P2)侧的液流阻力器(23)为至少一张多孔圆板，在多孔圆板的比规定直径的圆靠外侧的外周区域中形成有孔。

Sea water desalination system and energy recovery device

The present invention relates to a desalination system for desalination of water from sea water and an energy recovery device suitable for use in a desalination system. Energy recovery device has a chamber configuration perpendicular to the length direction of the cylindrical shape (CH); of concentrated seawater drainage concentrated seawater port (P1); water drainage water port (P2); in the chamber (CH) within the configuration in the concentrated seawater port (P1) side of the liquid flow the resistance device (23); and in the chamber (CH) installed in the sea port (P2) side of the liquid flow resistance device (23), arranged in concentrated seawater port (P1) side and sea port (P2) side of the liquid flow resistance device (23) for at least a porous plate, a hole in the the multi hole plate by more than the diameter of a circle on the outside of the peripheral region of the form.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】海水淡化系统及能量回收装置
本专利技术涉及从海水中除去盐分而将海水淡化的海水淡化系统及适合用于海水淡化系统(海水淡化设备)的能量回收装置。
技术介绍
以往，作为将海水淡化的系统，公知一种将海水通入到反渗透膜分离装置中来进行脱盐的海水淡化系统。在该海水淡化系统中，被取入的海水通过前处理装置而被调整为一定水质条件后，被高压泵加压，并向反渗透膜分离装置加压输送，反渗透膜分离装置内的高压海水的一部分克服渗透压而从反渗透膜通过，作为除去了盐分的淡水被取出。其他的海水在盐度变高且被浓缩的状态下，从反渗透膜分离装置作为浓缩海水(盐水)而被排出。在此，海水淡化系统中的最大运转成本是电费，用于使前处理后的海水上升至克服渗透压的压力即反渗透压的能量、即基于高压泵消耗的加压能量占据较大比例。即，海水淡化设备中的电费的一半以上多被花费在基于高压泵进行的加压上。因此，将从反渗透膜分离装置排出的高盐度且高压的浓缩海水所保有的压力能量利用于对海水的一部分升压。并且，作为将从反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量利用于对海水的一部分升压的方法，利用能量回收腔室，该能量回收腔室通过能够移动地嵌装在圆筒筒内的活塞来将圆筒的内部分离成两个空间，在两个空间的一个空间设置进行浓缩海水的出入的浓缩海水端口，在另一个空间设置进行海水的出入的海水端口。图21是表示以往的海水淡化系统的结构例的示意图。如图21所示，由取水泵(未图示)取入的海水在通过前处理装置除去了浮游物等而被调整为规定的水质条件后，经由海水供给管线1向与马达M直接连结的高压泵2供给。经高压泵2升压了的海水经由排出管线3向具有反渗透膜(RO膜)的反渗透膜分离装置4供给。反渗透膜分离装置4将海水分离成盐度高的浓缩海水和盐度低的淡水，从海水得到淡水。此时，盐度高的浓缩海水被从反渗透膜分离装置4排出，但该浓缩海水依然具有高压力。从反渗透膜分离装置4排出浓缩海水的浓缩海水管线5经由控制阀6与能量回收腔室10的浓缩海水端口P1连接。供给进行了前处理的低压海水的海水供给管线1在高压泵2的上游分支并经由阀7与能量回收腔室10的海水端口P2连接。能量回收腔室10在内部具有活塞16，活塞16将能量回收腔室10内分离成两个容积室且能够移动地嵌装于能量回收腔室10内。在能量回收腔室10中利用浓缩海水的压力而升压了的海水经由阀7向增压泵8供给。由控制阀6、阀7、能量回收腔室10构成能量回收装置11。并且，通过增压泵8对海水以使其成为与高压泵2的排出管线3相同水平的压力的方式进一步升压，升压后的海水经由阀9与高压泵2的排出管线3合流并向反渗透膜分离装置4供给。图22是表示分别具有两个作为图21所示的能量回收装置的构成器件的控制阀6、能量回收腔室10、阀7的以往的海水淡化系统的结构例的示意图。如图22所示，能量回收装置11具有两个能量回收腔室10、10，由此以向两个能量交换腔室10、10的某一方供给浓缩海水同时从另一方的能量交换腔室排出浓缩海水的方式进行动作。因此，通过交替地进行低压海水的吸入和高压海水的压出而能够从装置始终(连续)排出高压的海水，因此能够使向反渗透膜分离装置4供给的海水的流量固定，而以固定流量得到从反渗透膜分离装置4得到的淡水。在上述的以往的能量回收腔室中，能量回收腔室内的活塞与缸内壁发生滑动，活塞的滑动部件磨损，因此需要定期的更换，另外需要将长尺寸的腔室的内径与活塞的外形相匹配地进行高精度加工，加工成本非常高。因此，本案申请人在日本特开2010-284642号公报(专利文献1)中通过采用将圆筒形长尺寸的腔室作为能量交换腔室并向腔室内导入从反渗透膜(RO膜)排出的高压的浓缩海水和海水而以浓缩海水直接对海水进行加压的方式，提出无活塞形态的能量回收腔室。图23是表示无活塞形态的能量回收腔室10的剖视图。如图23所示，能量回收腔室10具有长尺寸的圆筒形状的腔室主体11、和封堵腔室主体11的两开口端的端板12。在腔室主体11内形成有腔室CH，在一个端板12的位置上形成有浓缩海水端口P1，在另一个端板12的位置上形成有海水端口P2。浓缩海水端口P1及海水端口P2配置在圆筒形状的腔室主体11的中心轴上。腔室CH的内径被设定为φD，浓缩海水端口P1及海水端口P2的内径被设定为φd。能量回收腔室10以纵置方式设置。考虑浓缩海水与海水的比重差的影响，而将腔室CH纵向配置，将比重大的浓缩海水的端口P1配置在下侧，将比重小的海水的端口P2配置在上侧。即，长尺寸的圆筒形状的腔室主体11的腔室的长度方向(轴向)沿垂直方向配置，浓缩海水端口P1以在腔室CH的下侧对浓缩海水进行给排水的方式设在腔室的下侧，海水端口P2以在腔室CH的上侧对海水进行给排水的方式设在腔室的上侧。腔室CH的全长为L，在腔室CH内，在从浓缩海水端口P1沿轴向仅离开L1的位置上配置有液流阻力器13，在从海水端口P2沿轴向仅离开L1的位置上配置有液流阻力器13。液流阻力器13由一张多孔板构成。在图23所示的能量回收腔室10中，使从小径的各端口P1、P2流入且中央部具有大的速度分布的流体的液流通过液流阻力器13而向腔室CH的直径方向分散，在腔室的截面上被整流成均匀液流，由此，通过在将海水与浓缩海水的界面维持为水平的状态下推拉两流体，在腔室内一边维持于盐度不同的海水与浓缩海水的混合少的状态一边进行能量传递。图24是表示作为图23中的配置在各端口附近的液流阻力器而将仅离开规定距离的两张多孔板配置在各端口附近的能量回收腔室10的剖视图。如图24所示，在腔室CH内，在从浓缩海水端口P1沿轴向仅离开L1的位置上配置第1多孔板14，并进一步在从第1多孔板14沿轴向仅离开L2的位置上配置第2多孔板15。同样地，在从海水端口P2沿轴向仅离开L1的位置上配置第1多孔板14，并进一步在从第1多孔板14沿轴向仅离开L2的位置上配置第2多孔板15。两张多孔板14、15构成液流阻力器13。图24所示的能量回收腔室10的其他结构与图23所示的能量回收腔室10的结构相同。在上述的能量回收腔室中，在向腔室流入的流体的流速高的情况下，或者根据多孔板的尺寸/形状、配置多孔板的位置即图23中的距离L1、图24中的距离L1、L2而分散、整流的效果并不充分，依然会成为中央部的流速快的不均匀的液流，本案申请人鉴于该情况，在日本特愿2013-078012号(未公开)中提出了其解决方法。即，如图25所示，在腔室CH内，在从浓缩海水端口P1沿轴向仅离开L1的位置上配置液流阻力器23，在从海水端口P2沿轴向仅离开L1的位置上配置液流阻力器23。并且，如在图26中示出液流阻力器的俯视图那样，液流阻力器23由一张多孔板构成，该多孔板呈外径(φD)与腔室的内径相等的的圆板形状，且在中央部的假想圆(φdc)的外侧形成有直径为φdk1的多个小孔23h，在假想圆的内侧(中心侧)没有形成小孔。即，配置封堵了中央部的多孔板。图27是表示将图25所示的由封堵了中央部的多孔板构成的液流阻力器23水平地配置的情况下的海水端口附近的基于数值流体解析得出的液流分布的图。关于图中的箭头，以箭头的长度来表示液流的速度，以箭头的朝向来表示液流的方向。由于从海水端口P2流入到腔室CH中的液流从小径的端口向腔室流入，所以腔室的端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量回收装置，在将由泵升压后的海水通入到反渗透膜分离装置中来分离成淡水和浓缩海水而从海水生成淡水的海水淡化系统中，将从所述反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量转换成所述海水的压力能量，所述能量回收装置的特征在于，具有：在内部具有收纳浓缩海水及海水的空间、且将长度方向垂直地配置的圆筒形状的腔室；设在所述腔室的下部且进行浓缩海水的给排水的浓缩海水端口；设在所述腔室的上部且进行海水的给排水的海水端口；在所述腔室内配置在浓缩海水端口侧的液流阻力器；和在所述腔室内配置在海水端口侧的液流阻力器，配置在所述浓缩海水端口侧及所述海水端口侧的液流阻力器为至少一张多孔圆板，在与该多孔圆板同心的规定直径的假想圆的外侧的外周区域中形成有孔，且以从该规定直径的假想圆的外径朝向多孔圆板的外径而开口率渐增的方式形成孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.01 JP 2014-1774691.一种能量回收装置，在将由泵升压后的海水通入到反渗透膜分离装置中来分离成淡水和浓缩海水而从海水生成淡水的海水淡化系统中，将从所述反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量转换成所述海水的压力能量，所述能量回收装置的特征在于，具有：在内部具有收纳浓缩海水及海水的空间、且将长度方向垂直地配置的圆筒形状的腔室；设在所述腔室的下部且进行浓缩海水的给排水的浓缩海水端口；设在所述腔室的上部且进行海水的给排水的海水端口；在所述腔室内配置在浓缩海水端口侧的液流阻力器；和在所述腔室内配置在海水端口侧的液流阻力器，配置在所述浓缩海水端口侧及所述海水端口侧的液流阻力器为至少一张多孔圆板，在与该多孔圆板同心的规定直径的假想圆的外侧的外周区域中形成有孔，且以从该规定直径的假想圆的外径朝向多孔圆板的外径而开口率渐增的方式形成孔。2.如权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于，所述多孔圆板的没有形成孔的区域是将规定直径的圆作为内接圆、且将直径为该多孔圆板的外径以下且比假想圆的直径大的圆作为外接圆的星型多角形的区域。3.如权利要求1或2所述的能量回收装置，其特征在于，将所述多孔圆板设为第1多孔板，从第1多孔板仅离开规定距离地配置第2多孔板。4.如权利要求1至3中任一项所述的能量回收装置，其特征在于，所述能量回收装置在浓缩海水端口和海水端口中的某一方或双方与所述液流阻力器之间具有在中央具有开口的圆环形状的圆板。5.一种能量回收装置，在将由泵升压后的海水通入到反渗透膜分离装置中来分离成淡水和浓缩海水而从海水生成淡水的海水淡化系统中，将从所述反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量转换成所述海水的压力能量，所述能量回收装置的特征在于，具有：在内部具有收纳浓缩海水及海水的空间、且将长度方向垂直地配置的圆筒形状的腔室；设在所述腔室的下部且进行浓缩海水的给排水的浓缩海水端口；设在所述腔室的上部且进行海水的给排水的海水端口；在所述腔室内配置在浓缩海水端口侧的液流阻力器；和在所述腔室内配置在海水端口侧的液流阻力器，配置在所述浓缩海水端口侧及所述海水端口侧的液流阻力器为至少一张多孔圆板，在该多孔圆板的比规定直径的假想圆靠外侧的区域中形成有孔，在所述外侧的区域中设置密集地形成该孔的形成区域、和没有形成孔的非形成区域，定义基于从形成区域通过的来自孔的喷流组而产生的汇集成束状的...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤彰，高桥圭瑞，能见基彦，后藤正典，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP