DE1417516C - Verfahren und Vorrichtung zur Ge winnung von Süßwasser aus Seewasser - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Seewasser, bei dem man das Seewasser in zwei aufeinanderfolgenden Stufen durch Entspannen verdampft, den Dampf in jeder Stufe kondensiert, das frische Seewasser erst durch den Kondensator der zweiten Stufe, dann durch den der ersten Stufe führt, anschließend das Seewasser erhitzt und in die erste Entspannungskammer und von dieser in die zweite Entspannungskammer einleitet sowie einen zweistufigen Verdampfer zur Durchführung dieses Verfahrens mit zwei hintereinandergeschalteten Entspannungskammern, die jede einen Kondensator aufweist, mit einem Erhitzer, einer Frischwasserzufuhrleitung und einer Soleablaufleitung.

In vielen Arbeitsgängen ist es wünschenswert, eine Flüssigkeit aus einer Lösung zu verdampfen und den dabei entstandenen Dampf zu kondensieren, um auf diese Weise die Flüssigkeit aus der Lösung in gereinigtem Zustand zu erhalten. So benötigen beispielsweise in Salzwasser fahrende Schiffe und Unterseeboote Frischwasser als Kesselspeisewasser, für Trink- und sonstige Zwecke, und dieses Frischwasser wird durch Verdampfen von Seewasser Und Kondensieren des daraus entstehenden Dampfes erhalten. Für diesen und ähnliche Zwecke arbeitende Verdampf ungs- und Destilliervorrichtungen sollen vorzugsweise kontinuierlich und "wirksam während längeres Zeiträume bei einem'Mindestmaß an Bedienung und Instandhaltung arbeiten.

Dazu ist es bereits bekannt (USA.-Patentschrift 2613 177), Seewasser in zwei aufeinanderfolgenden Stufen durch Entspannen zu verdampfen; den Dampf in jeder Stufe zu kondensieren, das frische Sewasser erst durch den Kondensator der zweiten Stufe, dann durch den der ersten Stufe zu führen, anschließend das Seewasser zu erhitzen und in die erste Entspannungskammer und von dieser in die zweite Entspannungskammer einzuleiten. Die konzentrierte Sole wird bei diesem Verfahren aus der zweiten Entspannungskammer abgezogen.

Diese und ähnliche bekannte Verfahren und Vorrichtungen arbeiten aus dem Grund nicht völlig zufriedenstellend, da z. B. erhebliche Temperaturänderungen des Seewassers auftreten können, insbesondere bei Unterseebooten bei unterschiedlichen Tauchtiefen. Diese Temperaturänderungen des Seewassers beeinflussen den Betrieb insoweit, als dadurch Änderungen in den Betriebstemperaturen und -drücken in den einzelnen Stufen auftreten, die eine Änderung der Belastung des Dampfabscheiders und damit der Destillat Eigenschaften ergeben, sofern nicht eine ständige Kontrolle und Steuerung zur Anpassung an die sich ändernden Speisewassertemperaturen erfolgen. Die sich ändernden Seewassertemperaturen bewirken auch Änderungen des Dampfverbrauches und der Destillatmenge.

Es ist die der Erfindnug zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser aus Seewasser so auszubilden, daß die Betriebsbedingungen in den Verdampfungsstufen ohne komplizierte Meß- und Steuereinrichtung im wesentlichen gleichförmig gehalten werden. ■

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß man den größeren Teil der aus der zweiten Entspannungskammer ablaufenden Sole in die Frischwasserzufuhrleitung zurückführt und dabei die Zulaufmenge des Frischwassers bei Temperaturänderungen über die Temperatur im Verdampfer, bei Änderungen des Flüssigkeitsniveaus im Verdampfer über einen Schwimmer, regelt.

Um die Anlage, insbesondere die Zufuhrpumpe für frisches Seewasser bei Unterseebooten oder anderen Stellen mit stark unterschiedlichem Druck an der Entnahmestelle des Frischwassers gleichförmig zu halten, kann dabei vorzugsweise das zur Kühlung des Kondensators der ersten Verdampferstufe verwendete zugeführte Frischwasser zu einem wesentlichen Teil in den Entnahmebereich zurückströmen. Dies ist bei unterschiedlichen Druckverhältnissen deshalb wesentlich, da dadurch die Fördermenge der Pumpe unabhängig vom Druck gleichgeschaltet wird und daher die Steuerwirkung vom Druck unabhängig wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, wie sie eingangs erwähnt ist, ist gekennzeichnet durch eine Solerückführleitung zwischen der Soleablaufleitung und der Frischwasserzufuhrleitung,

einem Temperaturfühlelement und einem Schwimmer in der zweiten Entspannungskammer und durch Steuerventile in der Frischwasserzufuhrleitung.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird eine selbsttätige Steuerung der Betriebswerte des Speisewassers erreicht und damit die eingangs geschilderten Schwierigkeiten durch Temperaturänderungen des Seewassers beseitigt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Stammschema einer erfindungsgemäßen Süßwassergewinnungsanlage.

In der in der Zeichnung dargestellten Anlage ist ein Verdampfer 10 mit einem geschlossenen Gefäß vorgesehen, welches mittels einer Trennplatte 11 in eine erste und zweite Siedekammer 10 α und 10 b für die erste und zweite Verdampfungsstufe unterteilt ist. Der Verdampfer 10 enthält einen Speisewassereinlaß 12, der zu der ersten Siedekammer 10 a führt und einen Soleauslaß 13, der aus der zweiten Siedekammer 10 b fortführt. Die beiden Siedekammern des Verdampfers sind durch eine Leitungsschleife 14 miteinander verbunden, die den Überlauf von der Kammer 10 a der ersten Stufe in die Kammer 10 b der zweiten Stufe leitet.

Seewasser wird der Anlage mittels einer Pumpe 15 zugeführt, deren Auslaß mit einer Leitung 16 verbunden ist, die das Seewasser zu einem ersten Kondensator 17 leitet, der, wie dargestellt, innerhalb des Mantels des Verdampfers 10 vorgesehen ist, um den Dampf von der Siedekammer der zweiten Stufe zu kondensieren. Der Auslaß aus dem Kondensator 17 ist mit einer Leitung 18 verbunden, die ihrerseits mit einer Leitung 19 verbunden ist, die zu einem zweiten Kondensator 20 führt, der in dem Mantel des Verdampfers 10 zur Aufnahme des Dampfes von der Siedekammer der ersten Stufe zur Kondensation vorgesehen ist. Der Speisewasserauslaß aus dem Kondensator 20 ist mit einer Leitung 21 verbunden, die das Speisewasser von dem Kondensator 20 zu einem Speisewassererhitzer 22 leitet, von wo aus das Speisewasser zu dem Einlaß 12 durch eine Leitung 23 geführt wird. -

Die Sole wird aus dem Verdampfer 10 abgezogen und mittels einer Pumpe 26 zu einer Auslaßleitung 25 geleitet. Eine im wesentlichen feststehende vorbestimmte geringere Menge der Sole wird von der Auslaßleitung 25 zu einer Leitung 27 geführt und über Bord gepumpt, während ein größerer Teil der Salzlake zu einer Leitung 28 zum Wiederumlauf durch das System und den Verdampfer 10 geführt wird.

Der Dampf aus der Siedekammer des Verdampfers 10 läuft durch gewundene Bahnen, die in den Abscheidern 29 vorgesehen sind, zu den Kondensatoren 17 und 20, wobei der Dampf aus der Kammer 10 α der ersten Stufe zu dem Kondensator 20 strömt und der Dampf von der Kammer 10 b der zweiten Stufe zu dem Kondensator 17, wie durch die Pfeile in der Zeichnung dargestellt ist, strömt. Vom Dampf mitgerissene Flüssigkeit fällt aus und wird zu den Siedekammern zurückgeführt, wie durch die Pfeile 30 angezeigt ist. In dem Kondensator 17 kondensierter Dampf läuft durch eine Leitung 31 zu einem Destillatbehälter 32. Das Kondensat von dem Kondensator 20 läuft durch eine Leitung 33 zu dem Destillatbehälter 32. Von dem Behälter 32 wird das Destillat mittels einer Pumpe 34 über eine Leitung 35 mit Ventil 36 abgepumpt, das von einem in dem Behälter 32 befindlichen Schwimmer 37 so geregelt wird, daßeine genügende Destillatmenge jederzeit zum Füllen der Pumpe aufrecht erhalten wird.

Die Dampfkammern der Kondensatoren 17 und 20 sind durch eine Leitung 40 und eine Leitung 41 miteinander verbunden und werden durch eine Leitung 42 unter Unterdruck gesetzt, um oberhalb der Flüssigkeit in dem Verdampfer 10 einen verringerten Druck zu erzeugen, um das Sieden und Verdampfen

ίο in dem Verdampfer bei wesentlich unter 100° C liegenden Temperaturen zu bewirken. Beispielsweise kann die Siedetemperatur normalerweise bei 54,44° C in der ersten Stufe des Verdampfers und bei 32, 22° C in der zweiten Stufe des Verdampfers gehalten werden. Der Abdampf der Turbinen oder Hauptverbrauchsquellen an Bord des Schiffes wird zum Herstellen eines Vakuums in der Leitung 42 verwendet; für diesen Zweck führt eine Leitung 43 beispielsweise von dem Turbinenauslaß und enthält Doppelejektoren 44 und 45, die eine Verbindung mit der Leitung 42 derart haben, daß über diese Leitung ein Vakuum in dem Verdampfer 10 erzeugt wird. Die die Dampfkammern in den Kondensatoren 17 und 20 verbindenden Leitungen 40 und 41 haben auch eine Verbindung zu der Leitung 46, die von dem Destillatbehälter 32 herführt, so daß aller in dem Behälter befindliche Dampf auch durch die Leitung 42 abgesaugt wird.

Von den Ejektoren 44 und 45 kommender Dampf läuft von dort durch eine Leitung 50 zur Verwendung-als Wärmequelle in den Speisewassererhitzer 22. Dieser zu dem Speisewassererhitzer 22 geleitete Ejektorendampf liefert nur einen geringen Anteil der im Erhitzer 22 benötigten Wärme, und zusätzlicher Heizdampf wird dem Erhitzer 22 durch eine Leitung

51 zugeführt, die auch von dem Abdampfsystem der Turbinen oder anderer Verbrauchervorrichtungen an Bord des Schiffes kommen kann. Durch eine Pumpe

52 wird das Kondensat aus dem Erhitzer abgezogen. Erfindungsgemäß wird ein wesentlicher Teil der Sole durch die Anlage wieder umgewälzt, während nur ein geringer Teil über Bord gepumpt wird. Der wieder umgewälzte Teil der Sole wird mit frisch zugeführtem Salzwasser gemischt, und die Zufuhr des Salzwassers in die Anlage wird durch die Temperatur in dem Verdampfer geregelt, wobei die Mischung des in die Anlage hereingebrachten Frischwassers durch das Niveau der Flüssigkeit in dem Verdampfer geregelt wird. Zu diesem Zweck ist die mit der Soleumwälzpumpe 26 verbundene Leitung 28 ihrerseits mit der zu dem Kondensator 20 führenden Leitung 19 verbunden.

Ein Temperaturfühlelement 54 ist in der zweiten Stufe des Verdampfers 10 vorgesehen und dient zum Steuern eines Ventils 55 in der Leitung 16, durch die Salzwasser in die Anlage eingeführt wird. Um das Ventil 55 läuft eine Umleitung 56 mit einem von Hand steuerbaren Ventil 57, die ein schnelles Füllen der Anlage bei Beginn der Arbeit ermöglichen. Somit wird der Zusatz frischen Salzwassers zu dem Kondensat 17 durch die Temperatur in der zweiten Stufe des Verdampfers 10 gesteuert. '

Das frische Salzwasser, das durch die Leitung von dem Kondensator 17 zum Mischen mit der umgewälzten Sole in die Leitung 19 läuft, wird durch ein Ventil 58 in der Leitung 18 geregelt. Das Ventil 58 ist mit einem Schwimmer 59 in der zweiten Stufe des Verdampfers so verbunden, daß das öffnen und

schließen des Ventils 58 durch das Niveau der Flüssigkeit in dem Verdampfer geregelt wird. Eine Überlaufleitung 60 führt von der Leitung 18 vor dem Ventil 58 fort, um auf diese Weise den Teil des eingeführten Frischwassers abzuleiten, der mit der wiederumgewälzten Sole nicht gemischt werden soll.

Falls die Temperatur des das Schiff umgebenden Seewassers während des Betriebes steigen sollte, würde dies sich in einer Erhöhung der Temperatur in dem Verdampfer widerspiegeln. Falls die Temperaturen in der zweiten Stufe des Verdampfers über die erwünschte Normaltemperatur (z. B, 32, 22° C) steigt, wird die Temperatursteigerung durch das Element 54 abgefühlt, die eine solche Betätigung des Ventils 55 bewirkt, daß zusätzliches frisches Seewasser in die Anlage gelassen wird. Das frische Wasser läuft zu dem Kondensator 17 und von dort zu der Leitung 18, von wo es entweder durch das Ventil 58 oder die Überlaufleitung 60 weiterläuft. In jedem Falle ist die Wirkung des frischen Seewassers eine Verringerung der Temperatur, bis das richtige Wärmegleichgewicht in der Anlage wiederhergestellt ist.

Auf das Absinken des Wasserspiegels in dem Verdampfer ansprechend, bewirkt der Schwimmer 59 eine solche Betätigung des Ventils 58, das zusätzliches Frischwasser zum Mischen mit der wiederumgewälzten Sole in die Leitung 19 eingelassen wird.

Eine Abnahme der Seewassertemperatur zeigt sich in einer Erniedrigung der Temperatur in der zweiten Stufe des Verdampfers. Das Temperaturfühlelement 54 spricht auf diese Bedingungen dadurch an,

ίο daß es die Menge des in die Anlage durch das Ventil 55 eingelassenen Frischwassers derart verringert, daß die Temperatur in dem Verdampfer erhöht wird, bis das richtige Wärmegleichgewicht in der Anlage wiederhergestellt ist.

Falls die Flüssigkeit in dem Verdampfer über das gewünschte Niveau steigt, bewirkt der Schwimmer 59 eine solche Betätigung des Ventils 58, daß· die Menge des in die Leitung 19 zum Mischen mit der wiederumgewälzten Sole zugelassenen Frischwassers

ao verringert wird, so daß die Flüssigkeit in dem Verdampfer jederzeit in der richtigen Höhe gehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Seewasser, bei dem man das Seewasser in zwei aufeinanderfolgenden Stufen durch Entspannen verdampft, den Dampf in jeder Stufe kondensiert, das frische Seewasser erst durch den Kondensator der zweiten Stufe, dann durch den der ersten Stufe führt, anschließend das Seewasser erhitzt und in die erste Entspannungskammer und von dieser in die zweite Entspannungskammer einleitet, dadurch gekennzeichnet, daß man den größeren Teil der aus der zweiten Entspannungskammer ablaufenden Sole in die Frischwasserzufuhrleitung zurückführt und dabei die Zulaufmenge des Frischwassers bei Temperaturänderungen über die Temperatur im Verdampfer, bei Änderungen des Flüssigkeitsniveaus im Verdampfer über einen Schwimmer, regelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Kühlung des Kondensators der ersten Verdampferstufe verwendete zugeführte Frischwasser zu einem wesentlichen Teil as in den Entnahmebereich zurückströmt.

3. Zweistufiger Verdampfer zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit zwei hintereinandergeschalteten Entspannungskammern, die jede einen Kondensator aufweist, mit einem Erhitzer, einer Frischwasserzufuhrleitung und einer Soleablaufleitung, gekennzeichnet durch eine Solerückführleitung (28) zwischen der Soleablaufleitung (25) und der Frischwasserzüfuhrleitung (19), einem Temperaturfühlelement (54) und einem Schwimmer (59) in der zweiten Entspannungskammer (10 ft) und durch Steuerventile (55, 58) in der Frischwasserzufuhrleitung.