[发明专利]海水淡化系统及能量回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及从海水中除去盐分而淡化海水的海水淡化系统以及适用于海水淡化系统(海水淡化设备)的能量回收装置。

背景技术

以往，作为使海水淡化的系统已知有将海水通入反渗透膜分离装置中而进行脱盐的海水淡化系统。在该海水淡化系统中，被吸入的海水通过前处理装置被调整为规定的水质条件后，被高压泵加压并被加压输送至反渗透膜分离装置，反渗透膜分离装置内的高压海水的一部分克服渗透压力而从反渗透膜通过，作为除去了盐分的淡水被取出。其他的海水在盐分浓度变高而被浓缩的状态下，从反渗透膜分离装置中作为浓缩海水(盐水)而被排出。在此，在海水淡化系统中的最大的运行成本为电力费用，其很大程度依存于为了使前处理后的海水上升到能够克服渗透压的压力即反渗透压力的能量，也就是说很大程度依存于高压泵所实现的加压能量。

即，作为海水淡化设备中的电力费用的一半以上多被消耗在高压泵所进行用于将海水加压的电力中。由此，普遍实施的是，将从反渗透膜分离装置中排出的高盐分浓度且高压的浓缩海水的压力能量，用于对海水的一部分进行增压。而且，作为将从反渗透膜分离装置排出的浓缩海水的压力能量用于对海水的一部分进行增压的手段，普遍实施的是利用能量回收腔，该能量回收腔通过能够移动地嵌装在圆筒的筒内的活塞而将圆筒的内部分离成两个空间，在两个空间的一方上设有进行浓缩海水的进出的浓缩海水口，在另一方上设有进行海水的进出的海水口。

图9是表示以往的海水淡化系统的构成例的示意图。如图9所示，通过吸水泵(未图示)吸入的海水通过前处理装置被实施前处理，而且调整为规定的水质条件后，经由海水供给管路1被供给至直接连结有电机M的高压泵2。被高压泵2增压了的海水经由排出管路3被供给至具有反渗透膜(RO膜)的反渗透膜分离装置4。反渗透膜分离装置4将海水分离成盐分浓度高的浓缩海水和盐分浓度低的淡水，从而从海水生产淡水。此时，盐分浓度高的浓缩海水从反渗透膜分离装置4排出，且该浓缩海水依然具有高压力。从反渗透膜分离装置4将浓缩海水排出的浓缩海水管路5，经由控制阀6与能量回收腔10的浓缩海水口P1连接。供给被前处理了的低压海水的海水供给管路1，在高压泵2的上游分支而经由阀7与能量回收腔10的海水口P2连接。能量回收腔10在内部具有活塞12，活塞12在将能量回收腔10内分离成两个容积室的同时，以能够移动的方式嵌装。

在能量回收腔10中利用浓缩海水的压力被增压了的海水被供给至增压泵8。而且，海水通过增压泵8被进一步增压为与高压泵2的排出管路3相同的压力，被增压了的海水经由阀9与高压泵2的排出管路3合流并被供给至反渗透膜分离装置4。

在上述以往的能量回收腔中，能量回收腔内的活塞与气缸内壁发生滑动，使活塞的滑动部件产生磨耗，因此需要定期的更换，另外需要对长尺寸的腔的内径与活塞的外径相匹配地进行高精度加工，从而造成加工成本非常高。

由此，本发明的申请人将专利文献1中圆筒形长尺寸的腔作为能量交换腔，通过采用在腔内设置多个被划分的流路而利用从反渗透膜(RO膜)排出的高压的浓缩海水直接对海水进行加压的方式，提出无活塞的方式的能量交换腔。

专利文献1：日本特开2010-284642号公报

专利文献1公开的能量回收腔在浓缩海水口与多个流道之间以及海水口与多个流道之间设置空间，作为在流体向各空间流入时进行流体整流的整流机构而设置多孔板，由此使从小直径的口流入的水流在大直径的腔内均匀地分散，并在多个所划分的流道内均匀地流动。

本发明人对于专利文献1公开的那样的、浓缩海水与海水的界面通过浓缩海水与海水双方的压力平衡而在腔内移动的方式的能量回收腔，进行了基于电脑模拟的解析，发现使从将浓缩海水/海水进排的小直径口(出入口)向大直径的能量回收腔流入的局部的水流，在腔的与轴方向正交的圆形截面内成为均匀水流的情况，是抑制浓缩海水与海水混合的关键，并讨论出了几个均匀化的结构。其结果是，发现最简单的结构就是在各口附近配置有两张多孔板的腔。

发明内容

因此，本案发明人通过将腔内径、多孔板的配置位置、多孔板的开口率等作为参数，并由流动解析和实验设计法而将用于配置两张多孔板的最佳条件导出，从而完成了本发明。

即，本发明以提供一种能量回收装置为目的，该能量回收装置通过在腔的浓缩海水口侧及海水口侧分别配置两张多孔板，并以使两张多孔板满足规定条件的方式设定，而能够使从各口流入的流体的流动在腔的与轴方向正交的截面内均匀化。