KR0169155B1 - 해양 및 연안의 설비에 특히 사용하기 위한 탈염 설비 - Google Patents

Abstract

증발기(2)와, 이 증발기(2)의 비등 과정에 의해 생성된 염수 액적과 증기의 혼합물로부터 염수 액적을 분리시키기 위한 분리기(3)과, 그리고 증기를 출구(18)에서 설비를 빠져나가는 담수로 응축시키는 응축기(4)를 포함하는 탈염 설비(1)에 있어서, 신규한 특징은 분리기(3)의 분리 효과, 즉 지그-재그 배플(24)에 의해 한정되는 다수의 셀을 포함하는 형태의 것이고 이러한 셀이 각각 분리 기능을 수행한다는 것이다.

이러한 배치로써, 유동 단면적, 즉 분리기(3)의 수평 공간 요구 조건은, 원심 분리 효과가 주연부에서만 발생하기 때문에 작동에 보다 많은 공간을 요하는 뒤집힌 큰 접시형의 것을 포함한 선행 기술에 비하여 증발기(2)의 수평 공간을 초과할 필요가 없게 된다.

Description

[발명의 명칭]

해양 및 연안의 설비에 특히 사용하기 위한 탈염 설비

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

공지된 탈염 설비에 있어서, 분리기는 증발기로부터 나온 증기 및 염소 액적의 혼합물의 유동이 주연부 모서리 주위를 향하여 방향을 전환시키게 하는 뒤집힌 큰 접시 형태의 것을 포함하고 있으며, 상대적으로 신속한 방향 변화는 원심 효과를 발생시키고 따라서 증기로부터 염수 액적을 분리시키게 된다. 이 원심 효과는 뒤집힌 접시형 분리기의 모서리에서 단지 발생하기 때문에, 이 접시형 분리기는 증발기 출구부의 직경의 1.2배 정도의 직경을 가질 만큼 상대적으로 커야 한다. 물론, 이러한 사실은 하우징이 뒤집힌 접시형 분리기를 수용하도록 커야만 하고 분리기의 중앙부가 효과적인 분리 작용이 발생하지 않은 쓸모없는 공간(dead space)을 구성한다는 것을 부분적으로나마 의미한다.

[발명의 개시]

본 발명의 목적은 최초에 언급한 종류의 탈염 설비를 제공하는 것으로, 전술한 쓸모없는 공간이 제거되고 분리기의 공간 요구 조건이 상당히 감소되는 것이며, 이 목적은 특허 청구의 범위 제1항의 특징부에서 서술된 특징을 또한 나타내고 있는 본 발명에 의한 탈염 설비로써 달성되게 된다.

이러한 배치로써 분리 작동은 분리기의 거의 전체 유동 단면적에서 발생하게 되고, 이러한 이유로 분리기는 증발기의 출구부보다 더 클 필요가 없게 된다.

본 발명에 의한 탈염 설비의 효과적인 실시예 및 본 명세서의 후속 상세부로부터 명백하게 될 이 효과는 특허 청구 범위 제2항 내지 제5항에 서술되어 있다.

[도면의 간단한 설명]

후속 명세서에서 아래의 도면들을 참조로 하여 본 발명을 보다 상세히 설명할 것이다.

제1도는 본 발명에 의한 탈염 설비의 전형적인 실시예의 개략적인 부분 종단면도이고,

제2도는 제1도에 도시된 설비에 사용되는 분리기의 일부의 사시도이고, 그리고 제3도는 제1도에 도시된 설비의 실제적인 실시예의 측면도로서 특정 부분이 제거된 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 탈염 설비 2 : 증발기

3 : 분리기 4 : 응축기

5 : 해수 입구 6 : 응축기 관

7 : 냉각수 출구 8 : 파이프

9 : 급수 입구관 10 : 방출기

11 : 자켓 용수 입구 12 : 자켓 용수 출구

13 : 증발기 관 14 : 좁은 오리피스

15 : 염수 수집 팬 16 : 염수 출구관

17 : 응축물 수집 팬 18 : 담수 출구

19 : 액체 흡입구 20 : 기체 흡입구

21 : 구동 노즐 22 : 기체 흡입관

23 : 해수 출구 24 : 지그-재그 배플

25 : 돌출 안전 셰브론 26 : 접시형 바닥벽

27 : 기저부 28 : 돌출 하우징부

29 : 접시형 상부벽 30 : 내향 돌출 외주연 림

31 : 베젤 링 32 : 주연부 홈

33 : 플랜지 조인트

[양호한 실시예의 설명]

제1도에 개략적으로 도시된 탈염 설비(1)은 공지의 탈염 설비로부터 이론상 공지된 3개의 주요 요소,즉

-공기(즉, 해수 증기)와 원래의 해수보다 상당히 높은 농도의 염분을 함유하는 액적의 혼합물을 발생시키기 위하여 해수를 가열하고 증발시키도록 하는 증발기(2)와,

-액적은 낙하하여 염수의 작은 흐름으로서 수직되고 반면에 증기는 설비 내에서 계속 상향하도록 하는 방법으로 증발기(2)로부터 유입된 액적과 증기를 분리시키도록 하는 분리기(3)과, 그리고

-분리기(3)으로부터 유입된 증기를 응축시켜 담수를 형성하기 위하여 증기를 냉각시키도록 하는 응축기(4)를 포함하고 있다.

해수는(도시되지 않은) 펌프에 의해 가압된 압력으로 해수 입구(5)를 통해 설비로 유입되게 되고 상대적으로 차가운 해수는 응축기(4)의 관(6) 내로 유동하게 되며, 따라서 증발기(2)에 의해 발생하는 증기의 응축에 필수적인 냉각 작용을 제공하게 된다. 응축기(4) 내의 열 교환 공정 중에 해수는 반드시 다소 가열되게 되고 냉각수 출구(7)을 통해 응축기를 떠나게 된다.

이제 예비 가열된 상태의 해수는 냉각수 출구(7)로부터 공급수 입구관(9)의 형태인 상대적으로 폭이 좁은 분기관을 하단부에 구비한 파이프(8)을 통해 유동하고, 파이프(8)을 통과하는 주요 유동은 방출기(10)내의 구동 노즐로 이어지게 된다.

공급수 입구관(9)를 통해 유동하는 해수의 일부분은 증발기(2)의 하부로 유입하고 증발기 관(13)을 통해 상향으로 유동하며, 본 경우에서는 배의 추진 엔진과 같은 디젤 엔진에서 나온 냉각수를 형성하고 자켓 용수 입구(11)로 유입되어 자켓 용수 출구(12)를 통해 유출되는 온수에 의해 증발기 관은 가열되게 된다.

급수 입구관(9)를 통한 해수의 공급, 자켓 용수 입구(11)을 통한 온수의 공급 및 증발기(2)의 다른 작동 조건은 최적 작동 조건을 제공하고 때(scale)의 형성을 억제 또는 최소화하도록 소위 상승-막 증발(rising-film evaporation)을 제공하는 방법으로 조절되게 된다. 이러한 조절을 수행하기 위한 장치는 공급수 입구관(9)내에 위치한 좁은 오리피스(restricted orifice, 14)를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 증발기(2) 내에서 발생한 증기는 분리기(3)을 향해 연속으로 상향 이동하고, 증기와 함께 증발기(2) 내의 물의 비등 과정 중에 형성된 다수의 액적을 이동시킨다. 이러한 방법으로 분리기(3)에 도달한 액적은 큰 액적 또는 작은 흐름으로 동질성 있게 모이게 되고, 증발기를 향해 중력에 의해 귀환하게 되며, 이 증발기의 상부에서 큰 액적 또는 작은 흐름은 염수 수집 팬(15)에 의해 차단되어 염수 출구관(16)을 통해 유동하게 된다.

증발기(2) 내에서 형성된 증기의 응축에 의해 응축기(4) 내에서 형성된 담수는 응축물 수집 팬(17)에 의해 수집되고, 이 물은 담수 출구(18)을 통해 수집 팬으로부터 이 설비를 떠나게 된다. 명백하게도, 이 출구는 응축기(4)의 내부 공간내로의 공기 유입을 방지하는 펌프와 같은 수단을 통해 담수를 이동시켜야 한다.

통상의 작동 중에, 증발기(2), 분리기(3) 및 응축기(4)의 내부 연통 공간의 압력은 통상의 대기압보다 상당히 낮은 수준으로 유지되고 있다. 이러한 목적은 소위 낮은 정도의 열,즉 본 예로서는 디젤 엔진의 냉각 자켓으로부터 얻은 열을 공급함으로써 증발기(2) 내의 해수가 쉽게 비등할 수 있는 정도로 비등점을 낮추기 위한 것이다. 방출기(10)의 설치 목적은 이러한 낮은 압력을 얻어서 유지시키기 위한 것이다. 이를 위하여, 방출기(10)은 2개의 흡입구, 즉 액체 흡입구(19) 및 기체 흡입구(20)을 포함하고 있다. 방출기(10)의 구동 노즐(21)은 응축기(4) 내에 있는 냉각수 출구(7)로부터 파이프(8)을 통해 유동하는 예비 가열된 해수의 주요 유동에 의해 구동된다.

이후 작동시, 해수 입구(5)를 통해 가압되고, 응축을 위한 필수적인 냉각 효과를 제공하면서 예비 가열시키는 응축기(4)를 통해 유동하는 해수는-공급수 입구관(9) 내로 소량 분기되는 것을 제외하고는-방출기(10)을 구동하게 되고, 방출기는 액체 흡입구(19)를 통해 염수 출구관(16)으로부터 염수를 배출(aspirate)시키고 마찬가지로 점선으로 도시된 기체 흡입관(22)를 통해 응축기(4)로부터 증발기(2) 내에서 부유하는 공기 및 다른 응축되지 않은 기체를 배출시킨다.

이러한 방법으로, 방출기(10)은 동시에 3가지 기능, 즉

-증발기(2)의 작동에 기인한 염수를 제거하는 기능과,

-비등점을 낮추도록 소정의 저압을 유지시키는 기능과, 그리고

-달리 응축기(4) 내에 수집되어 작동을 방해하는 응축되지 않은 기체를 제거하는 기능을 포함하고 있다.

제1도로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 오직 하나의 해수 입구 즉 입구(5)(염수 및 응축되지 않은 기체를 함께 운반하는) 방출기(10)에 있는 하나의 해수 출구(23)이 있다. 이러한 특징은 제1도에 도시된 설비가 다수의 해수 입구 및/또는 출구를 갖는 설비보다 훨씬 용이하게 설치될 수 있게 한다.

증발기(2), 분리기(3), 및 응축기(4) 내의 내부 연결된 공간의 압력에 관하여 전술한 사항으로부터, 담수의 출구(18)이 이 공간 내로 외부 공기가 유입되는 것을 방지하는 임의의 형태의 장치를 필요로 하는 이유를 알 수 있을 것이다. 이러한 장치는 전술한 바와 같이(도시되지 않은) 적절한 펌프로 구성될 수 있다.

이미 제1도에서 도시한 바와 같이, 분리기(3)은 증발기(2) 내의 비등 과정에 의해 발생된 혼합물 내의 증기와 염수 액적을 분리함에 있어서 거의 유동 단면적 전체에 걸쳐 효과적이다. 물론, 이러한 것은 분리기(3)의 유동 단면적이 증발기(2)의 적어도 인접부 부분의 단면적과 동일한 크기가 될 수 있다는 것을 의미한다.

제2도는 이러한 분리 효과(distributed effect)를 가능하게 하는 분리기(3)의 예의 일부를 도시하고 있다. 이를 위하여, 이 분리기(3)은 열 배치된 다수의 셀(cell)과 지그-재그 배플(zig-zag baffle, 24)에 형성된 각 셀의 주요 벽부를 포함하고 있고, 이 주요 벽부는 염수의 액적이 배플(24)에 적층되고 최저 위치 즉 증발기의 상부에 있는 염수 수집 팬(15)로 낙하하는 분리기(3)의 입력측이 되는 위치로 똑똑 떨어지도록 하는 각 셀 내의 유동 조건을 생성시키는 돌출 안전셰브론(protruding relief chevron, 25)를 각각 구비하고 있다. 제2도에 도시된 일부는 사실상 독일연방공화국 디더블류-4220 딘스라켄에 주소를 둔 게젤샤프트 퓌어 페어파렌스테크닉 딘스라켄 엠베하 운트 코. 카게(Gesellschaft fr Verfahrenstechnik Dinslaken mbH Co. KG)의 먼지 제거기 T271의 일부이고, 상기 먼지 제거기는 본 발명에 적합하다는 것이 증명되었다. 그러나, 물론 작동 인자가 본 목적에 적합하다면 거의 전체 유동 단면적에 효과적인 임의의 형태의 분리기가 사용될 수 있다는 것이 명백할 것이다.

제3도는 제1도에 개략적으로 도시된 형태의 탈염 설비의 실제적인 실시예가 도시되어 있으나, 이 설비의 주요 요소 사이의 일부 연결부와 방출기(10)을 도시하지 않았다.

따라서, 제3도는 플로어(floor) 또는 데크(deck)에 장착되도록 설계된 기저부(27)에 안착되는, 양호하게는 장착되는 접시형 바닥벽(26)을 구비한 증발기(2)를 도시하고 있다. 증발기(2)의 상부에는 지그-재그 배플(24)를 구비한 분리기(3)이 있고, 그 상부에는 다시 응축기(4)가 있으며, 요소들(2,3,4)의 외벽에 의해 형성되는 원통형 하우징의 폭을 넘어 응축기가 연장되고 있으며, 돌출부는 돌출 하우징부(28)에 장착되어 있다. 응축기(4)의 상부는 접시형 상부벽(29)로 밀봉되어 있어서, 전체 설비를 수직형 보일러와 유사하게 된다.

분리기(3)의 주요부, 즉 지그-재그 배플(24)를 포함하는 부분은 상기 외벽 내에 형성된 내향 돌출 주연부 림(rim, 30)과 상기 외벽에 또한 형성된 주연부 홈(32) 내에 해제 가능하게 삽입된 베젤 링(bezel ring, 31)에 의하여 분리기(3)의 외벽 내부에 해제 가능하게 장착되어 있다.

어떤 이유로 분리기(3)의 주요부를 제거하는 것이 필요하게 될 때, 플랜지 조인트(33)을 철거함으로써 하우징을 분리시키는 것이 가능하게 되고, 따라서 지그-재그 배플(24)에 의해 형성된 분리기(3)의 주요부와 베젤 링(31)에 접근이 가능하게 된다.

제3도의 설명부에 언급되지 않은 도면 부호를 갖는 제3도의 부분들은 참조된 제1도와 관련하여 이미 설명되었다.

Claims (6)

1. a) 탈염화될 염수를 증기와 용해된 고체를 증가된 농도로 함유한 증기에 수반되는 액적의 혼합물로 변화시키도록 설계된 증발기(2)와, 상기 증발기(2) 위에 위치하고 상기 액적과 상기 수증기를 분리시키도록 구성되고 이 액적을 수집하여 적절한 출구 수단(16)을 통해 탈염 설비를 떠나도록 염수의 유동을 형성하고 증기를 상향으로 유동시키는 분리기(3)와, 상기 분리기(3) 위에 위치하고 상기 증기를 응축시켜서 담수를 형성하고 이를 적절한 출구 수단(18)을 통해 탈염 설비를 빠져나가도록 구성된 응축기(4)를 그 안에 구비한 수직형 하우징과, b) 탈염화된 염수와 증발기에 사용도리 열과 응축기에 냉각 효과를 제공하고 아울러 응축되지 않은 기체를 제거하고 증발기 및 응축기 내의 내부 연통공간 내의 압력을 유지시키기 위한 수단과, c) 증발기(2)에 대향하는 분리기의 입구측 상에서 분리되는 상기 혼합물을 전체 유동 단면적의 거의 모든 지점에 수납할 수 있고, 분리기의 입구측 및 출구측 사이에서 상기 분리 작용을 수행할 수 있고, 분리된 액적이 분리기 아래로 낙하할 수 있고, 또한 수증기가 상기 응축기(4)를 향해 상향 유동할 수 있는 이러한 분리 효과를 갖는 형태의 상기 분리기(3)를, 포함하는 형태의 탈염 설비(1)에 있어서, d) 상기 분리기(3)의 유동 단면적이 적어도 증발기(2)의 인접부의 유동단면적과 크기가 동일한 정도이거나, 양호하게는 동일한 것을 특징으로 하는 탈염 설비.
2. 제1항에 있어서, 상기 분리기(3)는, 증발기(2)에 대향하는 분리기의 입구측 상에서 분리되는 상기 혼합물을 전체 유동 단면적의 거의 모든 지점에서 수납할 수 있고,분리기의 입구측 및 출구측 사이에서 상기 분리 작용을 수행할 수 있고, 분리된 액적이 분리기 아래로 낙하할 수 있고, 또한 수증기가 상기 응축기(4)를 향해 상향 유동할 수 있는 이러한 분리 효과를 갖도록 설계된 분리기의 각각의 분리기 셀의 조립체에 의하여 형성된 형태인 것을 특징으로 하는 탈염 설비.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분리기(3)를 보유하는 하우징의 적어도 일부가 통상 원형-원통형이고, 분리기의 입구측 및 출구측 사이에서 연장되고 상기 하우징부 내에 제대로 장착되도록 원형-원통형의 외벽을 상기 분리기(3)가 구비하고, 상기 하우징이 상기 증발기(2) 및 상기 응축기(4) 사이의 지점(33)에서 분리된으로써 개방되도록 구성되고, 그리고 상기 하우징부가 작동 위치에서 분리기(3)를 해제 가능하게 장착하기 위한 수단(30,31,32)을 포함하며 상기 위치(33)가 하우징의 개방 시에 분리기(3)가 하우징으로부터 제거될 수 있도록 위치하는 것을 특징으로 하는 탈염 설비.
4. 제3항에 있어서, 가급적 응축기(4)의 일부를 포함하는 돌출부(28)를 제외한 전체 하우징이 상기 하우징부와 거의 동일한 직경의 원형-원통형이고 접시형 바닥벽(26) 및 상부벽(29)을 포함하며, 이 바닥벽(26)이 플로어 또는 데크에 이 설비를 장착시키기 위한 기저부(27)에 장착되거나 또는 일체형인 것을 특징으로 하는 탈염설비.
5. 제3항에 있어서, 작동 위치에 분리기를 해제가능하게 장착하기 위한 상기 수단(30,31,32)은 상기 하우징부의 벽 내에 있는 내향 돌출 주연부 림(30)과, 적어도 분리기(3)의 높이에 해당하는 상기 림(30) 아래의 거리로 상기 하우징부의 벽 내에 있는 주연부 홈(32)과, 상기 홈 내로 끼워지도록 설계된 베젤 링(31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈염 설비.
6. 제4항에 있어서, 작동 위치에 분리기를 해제가능하게 장착하기 위한 상기 수단(30,31,32)은 상기 하우징부의 벽 내에 있는 내향 돌출 주연부 림(30)과, 적어도 분리기(3)의 높이에 해당하는 상기 림(30) 아래의 거리로 상기 하우징부의 벽 내에 있는 주연부 홈(32)과, 상기 홈 내로 끼워지도록 설계된 베젤 링(31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈염 설비.