DE102004035189A1

DE102004035189A1 - Anlage zur Entsalzung von salzhaltigem Rohwasser

Info

Publication number: DE102004035189A1
Application number: DE102004035189A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dreyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2006-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (01) zur Entsalzung von salzhaltigem Rohwasser (29), insbesondere Meerwasser, durch Destillation mit Sonnenenergie, umfassend zumindest einen Sonnenkollektor (18, 21, 24), zumindest ein von einem Sonnenkollektor (18, 21, 24) beheizbares Wärmetauschersystem (15, 16, 17, 60, 61), zumindest eine mit dem Wärmetauschersystem (15, 16, 17, 60, 61) beheizbare Verdampfereinheit zum Verdampfen des Rohwassers und zumindest einen Kollektor (34, 36, 63) zum Sammeln des kondensierten Wasserdampfes unter Erzeugung von gereinigtem Nutzwasser. Die Verdampfereinheit ist dabei in der Art eines offenen Kanalsystems (10) ausgebildet, dem das Rohwasser (29) mittels zumindest eines Wasserzulaufs (09) zugeführt werden kann, wobei das Kanalsystem (10) von einer geschlossenen Umhausung (28, 62) umfangen ist, in dem der Wasserdampf oder ein Gemisch aus Luft und Wasserdampf aufgefangen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Entsalzung von salzhaltigem Rohwasser, insbesondere Meerwasser, durch Destillation mit Sonnenenergie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei gattungsgemäßen Entsalzungsanlagen ist zumindest ein Sonnenkollektor vorhanden, mit dem einstrahlende Sonnenenergie aufgefangen werden kann. Mit der vom Sonnenkollektor aufgefangenen Sonnenenergie wird ein Wärmetauschersystem beheizt. Dieses Wärmetauschersystem seinerseits dient zur Aufheizung des Rohwassers, um auf diese Weise Wasserdampf aus dem Rohwasser abzuspalten. Der aus dem Rohwasser erzeugte Wasserdampf wird anschließend kondensiert und mittels eines Kollektors gesammelt, so dass gereinigtes Nutzwasser zur Verfügung steht. Dem Nutzwasser können anschließend noch Zusätze beispielsweise Desinfektionsmittel oder Mineralien zugesetzt werden.

Nachteilig an den bekannten Wasserentsalzungsanlagen ist es, dass diese einen außerordentlich komplexen Aufbau aufweisen und deshalb zur Verwendung in Schwellen- oder Entwicklungsländern, in denen nur wenig oder gar kein gut ausgebildetes Wartungspersonal zur Verfügung steht, wenig geeignet sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine neue Wasserentsalzungsanlage vorzuschlagen, die die Nachteile des bekannten Stands der Technik vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch eine Anlage nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken zum Verdampfen des Rohwassers ein offenes Kanalsystem zu verwenden, das von einer geschlossenen Umhausung umfangen ist. Dem Kanalsystem wird das Rohwasser über einen Wasserzulauf zugeführt und in dem Kanalsystem durch die mit den Sonnenkollektoren aufgefangene Prozesswärme erwärmt. Auf diese Weise verdampft das Rohwasser im Kanalsystem, wobei der dabei entstehende Wasserdampf bzw. das Gemisch aus Luft und Wasserdampf in der Umhausung aufgefangen wird. Dieser Wasserdampf bzw. das Gemisch aus Luft und Wasserdampf oder der bereits kondensierte Wasserdampf wird im Kollektor aufgefangen, wo sich auf diese Weise das gereinigte Nutzwasser sammelt.

Im Ergebnis kann die Wasserentsalzungsanlage damit mit sehr einfachen Mitteln realisiert werden und ist deshalb insbesondere zur Verwendung in Schwellen- und Entwicklungsländern geeignet. Die Wasserentsalzungsanlage ist besonders geeignet zur Erzeugung von etwa 15 m³ entsalztem Wasser pro Tag und damit besonders günstig für Haushalte, Hotels und dergleichen.

Die Bauart des Kanalsystems ist grundsätzlich beliebig. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kanalsystem in der Art eines Ringkanals ausgebildet, in dem das Rohwasser zirkulieren kann.

In der Grundform der erfindungsgemäßen Anlage wird das Rohwasser über den Wasserzulauf dem Kanalsystem zugeführt und verbleibt dort solange, bis es durch Zufuhr von Sonnenenergie verdampft worden ist. Die Wasserstandsregelung im Kanalsystem kann erheblich dadurch vereinfacht werden, dass das Kanalsystem neben dem Wasserzulauf auch einen Wasserablauf aufweist, über dem das Rohwasser aus dem Kanalsystem abfließen kann. Dieser Wasserablauf ist dabei vorzugsweise in der Art eines Überlaufs konstruiert, bei dem zwischen der Ablauföffnung des Überlaufs und dem Boden des Kanalsystems ein zumindest geringfügiger Höhenunterschied vorhanden ist. Auf diese Weise ist mit sehr einfachen Mitteln ein konstanter Wasserstand im Kanalsystem gewährleistet. Über den Wasserzulauf wird eine bestimmte Wassermenge zugefördert, wobei über den Wasserablauf die Mengendifferenz zwischen zugefördertem Wasser und verdampftem Wasser abläuft.

Um eine gerichtete Wasserströmung zwischen Wasserzulauf und Wasserablauf zu gewährleisten, kann zwischen Zulauf und Ablauf ein Höhenunterschied vorgesehen sein. Dieser Höhenunterschied führt dazu, dass das Wasser aufgrund der Schwerkraft ohne Weiteres vom Wasserzulauf zum Wasserablauf fließt. Diese gewünschte Strömung zwischen Wasserzulauf und Wasserablauf kann in einfacher Weise beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass der Boden des Kanalsystems zwischen Zulauf und Ablauf ein geringfügiges Gefälle aufweist.

Abhängig von der gewünschten Durchlaufmenge an Rohwasser bzw. der gewünschten Menge an gereinigtem Nutzwasser ist eine entsprechende Heizleistung des Wärmetauschersystems erforderlich. Um die Heizleistung des Wärmetauschersystems in einfacher Weise und flexibel auf die jeweiligen Anforderungen einer speziellen Anlage abstimmen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Wärmetauschersystem von mehreren in Reihe und/oder parallel zueinander durchströmten Wärmetauscherelementen gebildet wird. Diese Wärmetauscherelemente können dann kostengünstig und einfach als Gleichteile produziert werden.

Einen besonders hohen Wirkungsgrad erreichen die Anlagen, wenn ein unmittelbarer Wärmeübergang zum Rohwasser möglich ist. Die Wärmetauscherelemente sollten deshalb zumindest einen beheizbaren Rohrabschnitt aufweisen, dessen Außenseite direkt von Rohwasser umspült wird. Um dem Rohwasser im Kanalsystem einen möglichst geringen Strömungswiderstand entgegenzusetzen, sollte sich die Längsachse des beheizten Rohrabschnitts in Strömungsrichtung des Rohwassers im Kanalsystem erstrecken.

Um bei Reparatur- bzw. Reinigungsarbeiten an einem Wärmetauscherelement nicht die gesamte Anlage abschalten zu müssen, können in den Wärmetauscherelementen Bypassleitungen zur Umgehung des mit Rohwasser umspülten Rohrabschnitts vorhanden sein. Treten an dem beheizten Rohrabschnitt Beschädigungen auf, bzw. sind Reinigungsarbeiten erforderlich, kann durch Umleitung des Wärmemediums durch die Bypassleitung der entsprechende Rohrabschnitt trockengelegt werden.

Um die Betriebstemperatur der Sonnenkollektoren optimal auf die allmähliche Erwärmung des Rohwasser im Kanalsystem abstimmen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Verdampfereinheit mehrere Abschnitte aufweist, die jeweils mit getrennten Wärmetauschersystemen beheizt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein erstes Wärmetauschersystem zur Aufheizung des Rohwassers von der Ausgangstemperatur auf eine Zwischentemperatur unterhalb des Siedepunktes, beispielsweise ungefähr 50°C, vorgesehen. Der diesem ersten Wärmetauschersystem zugeordnete erste Sonnenkollektor kann somit optimal auf die Aufheizung des Rohwassers abgestimmt werden.

Dieser erste Abschnitt im Kanalsystem (Aufheizabschnitt) kann von einem zweiten Abschnitt gefolgt werden, in dem das Rohwasser mittels eines zweiten Wärmetauschersystems von der Zwischentemperatur auf eine Temperatur kurz unterhalb des Siedepunktes, beispielsweise circa 99°C, aufgeheizt wird. Auch der dem zweiten Wärmetauschersystem zugeordnete Sonnenkollektor kann somit optimal auf diese Prozessparameter abgestimmt werden. An den zweiten Abschnitt des Kanalsystems kann sich ein dritter Abschnitt mit einem dritten Wärmetauschersystem anschließen, der dann zur eigentlichen Verdampfung des Rohwassers bei einer Temperatur am Siedepunkt geeignet ist.

Zur Umwälzung des Übertragungsmediums, mit dem die Wärmeenergie von den Sonnenkollektoren auf die Wärmetauschersysteme übertragen wird, beispielsweise Wasser, können insbesondere drehzahlgeregelte Pumpen eingesetzt werden. Das Wasser wird mit den Pumpen in geschlossenen Leitungskreisen zwischen den Sonnenkollektoren und den jeweils zugeordneten Wärmetauschersystemen umgewälzt, wobei es im Sonnenkollektor aufgeheizt und im Wärmetauschersystem durch Wärmeübertragung auf das Rohwasser abgekühlt wird. Die Bauart der Umhausung ist grundsätzlich beliebig und kann auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Umhausung korrespondierend zum Verlauf des Kanalsystems als Luftströmungskanal ausgebildet. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Luftströmungskanal geschlossen ist, so dass der Wasserdampf bzw. das Gemisch aus Luft und Wasserdampf in dem Luftströmungskanal zirkulieren kann.

Eine solche Umhausung lässt sich besonders preisgünstig und kostengünstig aus Blechteilen herstellen.

Zur Vermeidung von unerwünschten Wärmeverlusten ist es vorteilhaft, wenn die Umhausung zumindest bereichsweise mit Isolationselementen isoliert ist bzw. die Umhausung aus wärmedämmenden Plattenmaterial hergestellt ist. Insbesondere der Bereich unterhalb des Strömungskanals, in dem das Rohwasser zirkuliert, sollte eine Isolation vorgesehen sein, damit die im Rohwasser vorhandene Prozesswärme nicht ungenutzt ins Erdreich übergeht.

Für das Sammeln des destillierten Nutzwassers mit einem Kollektor sind unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten vorhanden, die auch additiv zueinander eingesetzt werden können. Nach einer ersten Ausführungsform sind in der Umhausung Auffangrinnen vorgesehen, mit denen der an der Innenseite der Umhausung kondensierte Wasserdampf als Nutzwasser abgeführt wird. Geeignete Auffangrinnen lassen sich sehr einfach und preisgünstig beispielsweise aus Blechteilen herstellen.

Alternativ bzw. additiv zur Verwendung von Auffangrinnen zum Sammeln des Nutzwassers kann in der Anlage auch eine Kühleinheit vorgesehen sein, mit der der Wasserdampf bzw. das Gemisch aus Luft und Wasserdampf gezielt gekühlt und damit zu Nutzwasser kondensiert wird. Auf diese Weise kann die Kondensationsleistung der Anlage erheblich gesteigert werden, da die bei Kondensation des Wasserdampfs frei werdende Prozesswärme gezielt abgeführt wird.

Zur Abfuhr der in der Kühleinheit bei der Kondensation des Dampfes anfallenden Prozesswärme kann insbesondere Rohwasser verwendet werden, so dass diese Prozesswärme mittelbar oder unmittelbar zur Vorwärmung des zu verdampfenden Rohwassers genutzt werden kann.

Um die Kondensation des Wasserdampfes an einer bestimmten Stelle der Anlage, beispielsweise in der Kühleinheit, zu befördern, ist es sinnvoll in der Umhausung eine Heizeinrichtung vorzusehen, die beispielsweise in der Art eines Wärmetauschers ausgebildet sein kann. Mit der Heizeinrichtung kann der Wasserdampf bzw. das Gemisch aus Luft und Wasserdampf Wärme zugeführt werden, so dass der Wasserdampf nicht unkontrolliert an irgendeiner Stelle der Umhausung kondensiert, sondern gezielt bis zur Kühleinheit gefördert werden kann.

Um dem Wasserdampf bzw. das Gemisch aus Luft und Wasserdampf innerhalb der Umhausung weiterfördern zu können, kann in der Anlage eine Ventilationseinrichtung, beispielsweise ein motorgetriebener Ventilator, vorgesehen sein. Damit lässt sich der Wasserdampf oder das Gemisch aus Luft und Wasserdampf bei Verwendung eines geschlossenen Luftströmungskanals zirkulierend umwälzen.

Um einer übermäßigen Verschmutzung der Anlage durch Fremdstoffe vorzubeugen, sollte in der Anlage ein Behälter zur Aufnahme von Reinigungsflüssigkeit vorgesehen sein. Über eine Zuleitung kann diese Reinigungsflüssigkeit dem Kanalsystem zugeführt werden, um dadurch Verschmutzungen und Fremdstoffe zu lösen und abzuführen.

Zur weiteren Optimierung der Nutzung der anfallenden Prozesswärme ist es besonders vorteilhaft, wenn in der Anlage ein Auffangbecken vorgesehen ist, in dem das über den Wasserablauf aus dem Kanalsystem abgeführte überschüssige Rohwasser und/oder das in der Kühleinheit zur Kühlung des Kondensationsprozesses verwendete Rohwasser gesammelt werden kann. In diesem Auffangbecken können dann verschiedene Wärmetauscher platziert werden, mit denen die im Rohwasser enthaltene Prozesswärme entzogen und für den Reinigungsprozess nutzbar gemacht wird.

Insbesondere ist es denkbar, dass ein Wärmetauscher vorgesehen ist, mit dem das Rohwasser vor dem Zulauf zum eigentlichen Kanalsystem vorgewärmt wird. Somit kann die Prozesswärme, die in dem das Kanalsystem bereits verlassenen Rohwasser enthalten ist, zur Erwärmung des Rohwassers genutzt werden, das erst noch dem Kanalsystem zugeführt wird.

Weiterhin ist es denkbar einen zweiten Wärmetauscher zu verwenden, mit dem ein Wärmeübertragungsmedium, beispielsweise Wasser erwärmt wird. Mit diesem Wärmeübertragungsmedium seinerseits kann dann die Heizeinrichtung zur Erwärmung des Wasserdampfs bzw. des Gemischs aus Luft und Wasserdampf in der Umhausung beheizt werden.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden in den Zeichnung nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:
1 den Aufbau einer Wasserentsalzungsanlage in einem schematischen Flussdiagramm;
2 die Wasserentsalzungsanlage gemäß 1 im Querschnitt entlang der Schnittlinie I-I;
3 ein Wärmetauscherelement zur Bildung eines Wärmetauschersystems in der Wasse rentsalzungsanlage gemäß 1 in perspektivischer Ansicht;
4 eine Reinschaltung zweier Wärmetauscherelemente gemäß 3 in schematisierter Ansicht von oben;
5 eine zweite Ausführungsform einer Wasserentsalzungsanlage im Querschnitt;
6 eine kombinierte Reihen- und Parallelschaltung von Wärmetauscherelementen gemäß 3 in schematisierter Ansicht von oben;
7 eine zweite Ausführungsform einer kombinierten Parallel- und Reihenschaltung von Wärmetauscherelementen gemäß 3 in schematisierter Ansicht von oben; und
8 eine weitere Ausführungsform einer Umhausung im Querschnitt;
In 1 ist das Strömungsschema einer Anlage 01 zur Entsalzung von salzhaltigem Rohwasser schematisch dargestellt. Durch Betrieb einer Ansaugpumpe 02 wird das Rohwasser, beispielsweise Meerwasser, über eine Leitung 03 aus einem geeigneten Reservoir, beispielsweise direkt aus dem Meer, angesaugt. Durch eine Leitung 04 wird das Rohwasser zu einem Wärmetauscher 05 gefördert, der in einem Auffangbecken 06 platziert ist. In dem Auffangbecken 06 wird Rohwasser, das in vorhergehenden Prozessschritten erwärmt wurde, gesammelt. Durch Wärmeübergang im Wärmetauscher 05 von dem bereits erwärmten Rohwasser auf das frisch durch die Leitung 04 angesaugte Rohwasser wird das frische Rohwasser vorgewärmt. Durch Betrieb einer Pumpe 07 wird das frische Rohwasser über eine Leitung 08 zum Wasserzulauf 09 eines Ringkanals 10 gefördert.
Aufgrund eines Höhenunterschieds zwischen dem Wasserzulauf 09 und einem in der Art eines Überlaufs ausgebildeten Wasserablaufs 11 fließt das Rohwasser mit gerichteter Strömung durch den Ringkanal 10 und wird dabei nacheinander in drei Abschnitten 12, 13 und 14 des Ringkanals 10 mit jeweils getrennten Wärmetauschersystemen 15, 16 und 17 beheizt.
Im ersten Abschnitt 12 des Ringkanals 10 wird das Rohwasser durch das Wärmetauschersystem 15 von der Ausgangstemperatur auf eine Zwischentemperatur von beispielsweise 50°C erwärmt. Die dafür notwendige Prozesswärme wird in einem Sonnenkollektor 18 durch Einstrahlung von Sonnenenergie aufgefangen und in einer geschlossenen Ringleitung 19 durch Umwälzung eines Übertragungsmediums mittels einer Pumpe 20 auf das Wärmetauschersystem 15 übertragen.
Im zweiten Abschnitt 13 des Ringkanals 10 wird das Rohwasser dann von der Zwischentemperatur von beispielsweise 50°C auf eine Temperatur von knapp unterhalb des Siedepunkts, beispielsweise 99°C, erhitzt. Die dafür notwendige Prozesswärme wird in einem Sonnenkollektor 21 aufgefangen und durch die geschlossene Ringleitung 22 bei Betrieb der Pumpe 23 auf das Wärmetauschersystem 16 übertragen.
Im daran anschließenden dritten Abschnitt 14 des Ringkanals 10 wird das Rohwasser dann auf die Siedetemperatur von 100°C erwärmt, bei der das Rohwasser verdampft. Die dafür notwendige Prozesswärme wird in einem Sonnenkollektor 24 erzeugt und durch eine geschlossene Ringleitung 25 bei Betrieb einer Pumpe 26 auf das Wärmetauschersystem 17 übertragen. Durch Verdampfen des Rohwassers im dritten Abschnitt 14 des Ringkanals 10 füllt sich ein Luftströmungskanal 27, der von einer geschlossenen Umhausung 28 gebildet wird, mit einem Gemisch aus Luft und aufsteigendem Wasserdampf. Die Umhausung 28 ist dabei aus Isolationsplatten hergestellt. Der Luftströmungskanal 27 entspricht der ringförmigen Gestalt des Ringkanals 10, so dass das Gemisch aus Luft und aufsteigendem Wasserdampf im Luftströmungskanal 27 zirkulieren kann.
Wie im in 2 dargestellten Querschnitt ersichtlich, ist der Ringkanal 10 bis zu einer bestimmten Höhe mit Rohwasser 29 gefüllt, das durch Wärmetauscherelemente 30 erhitzt werden soll. Mehrere Wärmetauscherelemente 30 ergeben durch Reihenschaltung das Wärmetauschersystem 13, mit dem die im Sonnenkollektor 21 aufgefangene Sonnenenergie auf das Rohwasser 29 übertragen wird.
Der Ringkanal 10 ist mittels Abstandshalter 31 auf einer Bodenplatte 32 befestigt. Der Zwischenraum zwischen der Oberseite der Bodenplatte 32 und der Unterseite des Ringkanals 10 ist mit einer Isolation 33 ausgefüllt. Zum Auffangen des auf der Innenseite der Umhausung 28 kondensierenden Wasserdampfs sind Auffangrinnen 34 vorgesehen, die ein bestimmtes Gefälle aufweisen.
Wie aus dem Flussschema in 1 ersichtlich, ist kurz vor dem Wasserzulauf 09 eine Ventilationseinrichtung 35 im Luftströmungskanal 27 angeordnet, durch deren Betrieb das Gemisch aus Wasserdampf und Luft in dem von der Umhausung 28 gebildeten Luftströmungskanal 27 zirkulierend umgewälzt werden kann. Die Strömungsrichtung des Gemischs aus Luft und Wasserdampf entspricht dabei der Strömungsrichtung des Rohwassers vom Wasserzulauf 09 zum Wasserablauf 11. Auf diese Weise gelangt das Gemisch aus Wasserdampf und Luft sehr rasch in eine Kühleinheit 36, in der das Gemisch soweit heruntergekühlt wird, dass der Wasserdampf zu Nutzwasser kondensiert.
Das in der Kühleinheit 36 destillierte Nutzwasser bzw. das über die Auffangrinnen 34 gesammelte Nutzwasser wird in einem Destillatbecken 63 gesammelt und kann von dort zur weiteren Nutzung abgesogen werden. Zur Kühlung der Kühleinheit 36 wird frisches Rohwas ser verwendet, das über eine Leitung 37 und durch Antrieb einer Pumpe 38 zur Kühleinheit 36 gefördert wird. Das in der Kühleinheit 36 zur Kühlung verwendete Rohwasser gelangt über eine Leitung 39 in eine Leitung 40, über die es zusammen mit dem durch den Wasserablauf 11 abgelaufenen, überschüssigen Rohwasser ins Sammelbecken 06 fließt. Nach ausreichender Abkühlung des Rohwassers im Sammelbecken 06 wird das aufkonzentrierte Rohwasser durch eine Leitung 41 bei Betrieb einer Pumpe 42 zurück ins Meer gepumpt.
Nach Durchlaufen der Kühleinheit 36 ist ein Großteil des Wasserdampfs aus dem Gemisch von Wasserdampf und Luft durch Kondensation in Nutzwasser umgewandelt. Direkt nach Austritt aus der Kühleinheit 36 durchströmt das Restgemisch eine Heizeinrichtung 43, die im Luftströmungskanal 27 der Umhausung 28 angeordnet ist. Mit der Heizeinrichtung 43 wird das Restgemisch aus Luft und Restwasserdampf wieder angewärmt, so dass in der angewärmten Luft eine große Menge Wasserdampf aufgenommen werden kann. Anschließend strömt die Luft angetrieben von der Ventilationseinrichtung 35 erneut durch den Luftströmungskanal und führt das Gemisch aus Luft und neu aufgenommenen Wasserdampf wieder zur Kühleinheit 36. Die zur Erwärmung der Luft in der Heizeinrichtung 43 erforderliche Prozesswärme wird durch Nutzung der Prozesswärme, die im Sammelbecken 06 aufgefangenen Rohwasser enthalten ist, zur Verfügung gestellt. Diese Prozesswärme wird mittels eines Wärmetauschers 44 auf ein Übertragungsmedium, beispielsweise Wasser übertragen, das durch eine Leitung 45 und Betrieb einer Pumpe 46 durch den Wärmetauscher 44 und die Heizeinrichtung 43 zirkuliert.
Zur Reinigung des Ringkanals 10 kann aus einem Behälter 47 durch Öffnen eines Absperrventils 48 Reinigungsflüssigkeit in den Ringkanal 10 zugeführt werden. Durch gleichzeitige Zufuhr von Rohwasser 29 in den Ringkanal 10 kann der Ringkanal 10 solange gespült werden, bis ein ausreichender Reinigungsgrad erreicht ist.
3 zeigt das Wärmetauscherelement 30, durch dessen Reihenschaltung mit mehreren anderen Wärmetauscherelementen 30 die Wärmetauschersysteme 15, 16 und 17 gebildet sind. Über eine Zulaufleitung 49 gelangt das in den Sonnenkollektoren 18, 21 bzw. 24 auf 130°C erwärmte Heißwasser zum Wärmetauscherelement 30. Durch Absperren der Ventile 50 und 51 und gleichzeitiges Öffnen der Ventile 52 und 53 kann das Heißwasser durch eine Bypassleitung 54 zu Reinigungszwecken oder Reparaturzwecken umgeleitet werden.
Im Normalbetrieb fließt das Heißwasser über eine Zulaufleitung 55 zu einem Verteilerrohr 56, von wo aus das Heißwasser in mehrere Rohrabschnitte 57 verteilt wird. Die Rohrabschnitte 57 erstrecken sich dabei jeweils parallel zueinander in Strömungsrichtung des Rohwassers 29 durch den Ringkanal 10, wobei das Rohwasser 29 die Außenseite der Rohrabschnitte 57 unmittelbar umströmt und dadurch die notwendige Prozesswärme aufnimmt. Anzahl und Abstand der einzelnen Rohrabschnitte 57 kann auf die Breite des Ringkanals 10 und den notwendigen Prozesswärmebedarf abgestimmt werden.
Nach Durchlauf der Rohrabschnitte 57 gelangt das Heißwasser in ein Sammelrohr 58 und fließt von dort über eine Rücklaufleitung 59. Von dort aus wird das Heißwasser entweder zurück zu einem der Sonnenkollektoren gefördert oder gelangt in ein nachgeschaltetes Wärmetauscherelement 30.
In 4 ist das Fließschema von zwei in Reihe geschalteten Wärmetaucherelementen 30 schematisch dargestellt. Durch entsprechende Reihenschaltung kann die Heizleistung der Wärmetauschersysteme 15, 16 und 17 durch einfache Aneinanderreihung einer Vielzahl von Wärmetauscherelementen 30, die kostengünstig als Gleichteile herstellbar sind, realisiert werden.
In 5 ist eine alternative Ausführungsform 60 eines Wärmetauschersystem im Querschnitt dargestellt. Beim Wärmetauschersystem 60 sind die Wärmetauscherelemente 30 zusätzlich auch noch parallel geschaltet, wodurch ein größerer Querschnitt des Ringkanals ermöglicht wird.
In 6 ist das Fließschema des Wärmetauschersystems 60 mit mehreren in Reihe und parallel geschalteten Wärmetauscherelementen 30 schematisch dargestellt.
In 7 ist das Fließschema einer weiteren Ausführungsform 61 eine Wärmetauschersystems schematisch dargestellt, bei dem jeweils vier Wärmetauscherelemente parallel zueinander und jeweils zwei Wärmetauscherelemente in Reihe geschaltet sind.
In 8 ist eine alternative Umhausung 62 zur Bildung einer erfindungsgemäßen Anlage im Querschnitt dargestellt. Die Umhausung 62 besteht aus Blechteilen, die die Isolationspaneele der Umhausung 28 ersetzen. Auf dem Dach der Umhausung 62 oder auch auf dem Dach der Umhausung 28 können die Sonnenkollektoren 18, 21 und/oder 24 befestigt werden.

Claims

Anlage (01) zur Entsalzung von salzhaltigem Rohwasser (29), insbesondere Meerwasser, durch Destillation umfassend zumindest einen Sonnenkollektor (18, 21, 24), zumindest ein von einem Sonnenkollektor (18, 21, 24) beheizbares Wärmetauschersystem (15, 16, 17, 60, 61), zumindest eine mit dem Wärmetauschersystem (15, 16, 17, 60, 61) beheizbare Verdampfereinheit zum Verdampfen des Rohwassers, und zumindest einen Kollektor (34, 36, 63) zum Sammeln des kondensierten Wasserdampfes unter Erzeugung von gereinigtem Nutzwasser, wobei die Verdampfereinheit in der Art eines offenen Kanalsystems (10) ausgebildet ist, dem das Rohwasser (29) mittels zumindest eines Wasserzulaufs (09) zugeführt werden kann, wobei das Kanalsystem (10) von einer geschlossenen Umhausung (28, 62) umfangen ist, in dem der Wasserdampf oder ein Gemisch aus Luft und Wasserdampf aufgefangen wird.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalsystem in der Art eines Ringkanals (10) ausgebildet ist.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Rohwasser (29) in dem Ringkanal (10) zirkulieren kann.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalsystem (10) einen Wasserablauf (11) aufweist, mit dem Rohwasser (29) aus dem Kanalsystem (10) abgeführt werden kann.
Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserablauf (11) in der Art eines Überlaufs ausgebildet ist, wobei zwischen der Ablauföffnung des Überlaufs und dem Boden des Kanalsystems (10) ein zumindest geringfügiger Höhenunterschied vorhanden ist.
Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wasserzulauf (09) und Wasserablauf (11) ein zumindest geringfügiger Höhenunterschied vorhanden ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Kanalsystems (10) zwischen Wasserzulauf (09) und Wasserablauf (11) ein zumindest geringfügiges Gefälle aufweist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauschersystem (15, 16, 17, 60, 61) von mehreren in Reihe und/oder parallel zueinander durchströmten Wärmetauscherelementen (30) gebildet wird.
Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherelemente (30) eines Wärmetauschersystems (15, 16, 17, 60, 61) als Gleichteile hergestellt sind.
Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Wärmetauscherelement (30) zumindest ein beheizbarer Rohrabschnitt (57) vorgesehen ist, dessen Außenseite vom Rohwasser (29) umspült wird.
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längsachse des Rohrabschnitts (57) in Strömungsrichtung des Rohwassers (29) im Kanalsystem (10) erstreckt.
Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere parallel zueinander verlaufende Rohrabschnitte (57) am Wärmetauscherelement (30) vorhanden sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Wärmetauscherelement (30) eine Bypassleitung (54) zur Umgehung des mit Rohwasser (29) umspülten Rohrabschnitts (57) vorhanden ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Kanalsystem (10) mehrere, insbesondere drei, Abschnitte (12, 13, 14) vorhanden sind, die mit getrennten Wärmetauschersystemen (15, 16, 17) beheizt werden.
Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass den verschiedenen Wärme tauschersystemen (15, 16, 17) jeweils zumindest ein separater Sonnenkollektor (18, 21, 24) zugeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Wärmetauschersystem (15) zur Aufheizung des Rohwassers (29) von der Ausgangstemperatur auf eine Zwischentemperatur unterhalb des Siedepunktes, insbesondere auf ungefähr 50°C, vorgesehen ist.
Anlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Wärmetauschersystem (16) zur Aufheizung des Rohwassers (29) von der Zwischentemperatur auf eine Temperatur kurz unterhalb des Siedepunktes vorgesehen ist.
Anlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Wärmetauschersystem (17) zur Verdampfung des Rohwassers (29) bei einer Temperatur am Siedepunkt vorgesehen ist, wobei der zugeordnete dritte Sonnenkollektor bei einer entsprechenden Betriebstemperatur arbeitet.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Übertragungsmedium zur Wärmeübertragung zwischen Sonnenkollektor (18, 21, 24) und dem zugeordneten Wärmetauschersystem (15, 16, 17) Wasser oder ein Wassergemisch verwendet wird.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmedium zwischen dem Sonnenkollektor (18, 21, 24) und dem zugeordneten Wärmetauschersystem (15, 16, 17) mit einer drehzahlgeregelten Pumpen (20, 23, 26) umgewälzt wird.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhausung (28, 62) korrespondieren zum Verlauf des Kanalsystems (10) als Strömungskanal ausgebildet ist.
Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf oder das Gemisch aus Luft und Wasserdampf in dem von der Umhausung (28, 62) gebildeten Strömungskanal (10) zirkulieren kann.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhausung (62) aus wärmedämmenden Plattenmaterial (28) hergestellt ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhausung (62) im wesentlichen aus Blechteilen hergestellt ist, insbesondere in der Art eines Blechkanals ausgebildet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhausung und/oder das Kanalsystem (10) zumindest bereichsweise mit einer wärmedämmenden Isolation (33) gegen Wärmeverluste isoliert ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhausung (28) zumindest eine Auffangrinne (34) zum Sammeln und Abführen von an der Innenseite der Umhausung (28) kondensierten Wasserdampf aufweist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umhausung (28, 62) eine Kühleinheit (36) vorgesehen ist, mit der Wasserdampf oder das Gemisch aus Luft und Wasserdampf gekühlt und zu Nutzwasser kondensiert werden kann.
Anlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (26) mit Rohwasser gekühlt wird.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf oder das Gemisch aus Luft und Wasserdampf in der Umhausung (28, 62) mit einer Heizeinrichtung (43), insbesondere einem Wärmetauscher, beheizt werden kann.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf oder das Gemisch aus Luft und Wasserdampf in der Umhausung (28, 62) mit einer Ventilationseinrichtung (35) insbesondere zirkulierend, umgewälzt werden kann.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anlage (01) ein Auffangbecken (06) vorgesehen ist, in dem das über den Wasserablauf (11) aus dem Kanalsystem (10) abgeführte und zuvor erwärmte Rohwasser (29) und/oder das in der Kühleinheit (36) zur Kühlung verwendete und dadurch erwärmte Rohwasser aufgefangen und gesammelt werden kann.
Anlage nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, dass im Auffangbecken (06) ein Wärmetauscher (05) angeordnet ist, mit dem das Rohwasser (29) vor dem Zulauf zum Kanalsystem (10) vorgewärmt werden kann.
Anlage nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass im Auffangbecken (06) ein Wärmetauscher (44) angeordnet ist, mit dem ein Wärmeübertragungsmedium, insbesondere Wasser, erwärmt werden kann, wobei die in der Umhausung (28, 62) angeordnete Heizeinrichtung (43) zur Erwärmung des Wasserdampfs oder des Gemischs aus Luft und Wasserdampf mit diesem Wärmeübertragungsmedium zumindest teilweise beheizbar ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anlage (01) ein Behälter (47) zur Aufnahme einer Reinigungsflüssigkeit vorgesehen ist, wobei die Reinigungsflüssigkeit über eine absperrbare Zuleitung dem Kanalsystem (10) zugeführt werden kann.