DE1792313B2 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von suesswasser aus meer- oder brackwasser - Google Patents

Description

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Meerwasser beispielsweise in einem vom Turbinen- Dampf über eine Kondensatleitung 16 zunächst in entnahmedampf beheizten Wärmetauscher aufzuwär- einen Kühler 17, in dem der Dampf kondensiert

men. wird, und anschließend in einen Süßwasserbehälter

An Hand einer schematischen Zeichnung sind 18, von dem es über die Versorgungsleitung 21 abge-

Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispie- 5 zogen werden kann. An dem Süßwasserbehälter 18

len nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt ist darüber hinaus eine Evakuierungspumpe 20 ange-

F i g. 1 einen Längs- und einen Querschnitt durch schlossen. Diese Evakuierungspumpe 20 hat die Aufeine entsprechende Fliehkraftverdampfungskammer, gäbe, den Siededruck in der Trennkammer 3 zu halwährend in ten, indem sie das im Wasser enthaltene Gas abzieht.

F i g. 2 die Schaltung einer derartigen Anlage be- ίο Zur Ausnutzung der Verlustwärme in einem Wärschrieben ist; mekraftwerk sei auf die Fig.3 und4 hingewiesen.

Fig. 3 zeigt einen offenen und Dabei ist in Fig. 3 zunächst ein offener Kreislauf

Fig.4 einen halboffenen Kreislauf bei Aufwar- dargestellt. Das als Kühlwasser für den Kondensator

mung des Meerwassers in einem Turbinenkondensa- 24 dienende Meerwasser wird über eine Leitung 22

tor; schließlich ist in 15 und die Kühlwasserpumpe 23 in die Wärmetauscher-

F i g. 5 die Aufwärmung in einem vom Entnahme- fläche 25 des Turbinenkondensators 24 geleitet. Von

dampf beheizten Wärmetauscher gezeigt. hier fließt das aufgewärmte Kühlwasser in ein Kraft-

Nach F i g. 1 besteht die Vorrichtung zur Gewin- schlußbecken 27 und wird dann über die Pumpe 13

nung von Süßwasser aus Meerwasser oder Brackwas- den tangentialen Zuführungsleitungen 5 des Flieh-

ser zunächst aus einer äußeren rotationssymmetri- ao kraftverdampfers 1 zugeführt. In einem nachgeschal-

schen Kammer 1 mit seitlichen Stirnwänden 2. Ko- teten Kühler 17, der über eine Leitung 29 mit einem

axial dazu ist eine Trennkammer3 kleineren Durch- Teil des von dem Turbinenkondensator abgezweigten

messers angeordnet. Dabei ist diese Trennkammer 3 Kühlwassers beaufschlagt wird, wird der abströ-

etwas kürzer als die äußere Kammer 1, so daß sich mende Dampf kondensiert und über die Leitung 16

zwischen den Enden der Trennkammer 3 und den 25 in den Kondensatsammelbehälter 18 geführt. Bei die-

Stirnwänden 2 je ein Ringspalt 4 ergibt. Die Trenn- sem Kreislauf wird das aus dem Fliehkraftverdamp-

kammer 1 weist ferner in der Mitte eine tangentiale fer nicht verdampfte Wasser über eine Leitung 28 so-

Zuführung5 für das aufgewärmte Meerwasser auf. wie das Kühlwasser des Kondensatkühlers 17 ins

Ferner sind die Stirnwände 2 von axialen Tauchroh- Freie abgeführt,

ren 6 zur Dampfabfuhr durchbrochen. 30 In F i g. 4 ist ein halboffener Kreislauf dargestellt.

Das durch die tangentiale Zuführung 5 einströ- Dabei fließt das nicht verdampfte Meerwasser aus

mende Meerwasser wird innerhalb der Trennkam- dem Fliehkraftverdampfer 1 zunächst in das Becken

mer 3 in Rotation versetzt, so daß sich an der Innen- 27 und wird von hier aus über die Leitung 22 und

wandung dieser Trennkammer ein Wasserring 8 aus- die Kühlwasserpumpe 23 in den Turbinenkondensa-

bildet. An der Innenoberfläche des sich ausbildenden 35 tor 24 geführt und aufgewärmt. Zur Kühlung des aus

Wasserringes 8 verdampft ein Teil des Wassers. Der dem Fliehkraftverdampfer 1 abströmenden Dampfes

entstehende Dampf strömt durch die Tauchrohre 6 in dient hierbei eine Zusatzmenge von Meerwasser, die

eine nicht näher dargestellte Kondensationsvorrich- über die Leitung 29 und die Pumpe 30 in den Kon-

tung ab. Durch die Kondensation des Dampfes stellt densator 17 geleitet wird. Das hier aufgewärmte

sich dabei ein erheblicher Unterdruck ein, der bis in 40 Wasser wird über eine Leitung 31 dem aus dem Tur-

die Trennkammer 3 zurückwirkt. Durch die Flieh- binenkondensator 24 abströmenden aufgewärmten

kraft, die auf das einströmende Wasser einwirkt, Meerwasser zugemischt und strömt zusammen mit

wird diesem Unterdruck das Gleichgewicht gehalten. diesem in den eigentlichen Fliehkraftverdampfer.

Dabei muß die Fliehkraft so groß sein, daß sie der Mit diesen beschriebenen Schaltungen ist es also

dem jeweiligen Unterdruck entsprechenden geodäti- 45 möglich, die sonst verlorene und nicht auswertbare

sehen Höhe einer sich ausbildenden Wassersäule das Aufwärmspanne in einem Turbinenkondensator zur

Gleichgewicht hält. Durch entsprechende Erhöhung Süßwassergewinnung auszunutzen,

der Umlaufgeschwindigkeit des Wasserringes kann Schließlich sei in F i g. 5 noch auf eine Schaltung

dabei bei einem Unterdruck von 0,2 ata eine Ver- hingewiesen, bei der zur Aufwärmung des Meerwas-

dampfung schon bei etwa 30° C erfolgen. Dadurch 50 sers ein vom Entnahmedampf 34 einer Turbine 33

ist also nur eine geringe Aufwärmspanne des tangen- beaufschlagter Wärmetauscher 32 verwendet wird,

tial eingeführten Meerwassers erforderlich. Dabei kann diese Aufwärmung allein oder zusätzlich

Das durch die Ringschlitze 4 ablaufende Wasser zum Turbinenkondensator angewendet werden,

sammelt sich zunächst in der Ringkammer 10 und Unter Verwendung der angegebenen Schaltungen

läuft dann über den Stutzen 7 ab. 55 kann eine Verdampfung auch in mehreren Stufen

Da die Verdampfung an einer Wasseroberfläche durchgeführt werden, da das nicht verdampfte Meer-

und nicht an heißen Metallflächen erfolgt, wird somit wasser stets wieder zurückfließt und gesammelt wer-

auch eine Krustenbildung an irgendwelchen Anlage- den kann,

teilen weitgehend vermieden. Mit dem beschriebenen Verfahren und der Vor-

In F i g. 2 ist eine prinzipielle Schaltung zum Be- 60 richtung ist es also möglich, auf einfache Weise mit trieb einer derartigen Trennkammer näher erläutert. geringen apparativen Aufwand und unter Ausnut-Das Meerwasser wird zunächst im Behälter 11 durch zung von Abdampf- oder Verlustwärme ein preiseine Heizung 12 aufgewärmt und strömt dann über günstiges Süßwasser zu gewinnen. Dabei kann wegen eine Pumpe 13, einen Druckschieber 14 und eine des einfachen Aufbaus einer derartigen Anlage auch eventuell vorgesehene Mengenmessung 15 über den 65 die gesamte Einrichtung transportabel gebaut wertangentialen Einlauf 5 in den eigentlichen Fliehkraft- den, wobei lediglich die Energie für die Pumpe und verdampfer 1. Von hier strömt der entstandene eine geringe Aufwännspanne erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Aus diesem Grunde liegt der Anmeldung die Auf-Patentansprüche: gäbe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meer- oder Brackwasser zu schaffen,

1. Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser das mit einfachen Mitteln eine billige Herstellung des aus Meer- oder Brackwasser, dadurch ge- 5 Süßwassers gestattet.

kennzeichnet, daß das Meerwasser aufge- Die Erfindung besteht dabei darin, daß das Meerwärmt und in ein derartiges Fliehkraftfeld geführt wasser aufgewännt und in ein derartiges Fliehkraftwird, das dem im nachgeschalteten Kondensator feld geführt wird, das dem im nachgeschalteten Konentstehenden Unterdruck zumindest das Gleich- densator entstehenden Unterdruck zumindest das gewicht hält und daß durch den Unterdruck eine io Gleichgewicht hält und daß durch den Untedrruck Verdampfung an der Innenoberfläche des sich eine Verdampfung an der Innenoberfläche des sich ausbildenden Wasserringes erfolgt. ausbildenden Wasserringes erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine fahrens nach der Erfindung besteht aus einer äußeren äußere rotationssymmetrische Kammer (1) mit 15 rotationssymmetrischen Kammer mit seitlichen Stirnseitlichen Stirnwänden (2) und einer inneren, ko- wänden und einer inneren, koaxial dazu angeordneaxial dazu angeordneten Trennkammer (3) klei- ten Trennkammer kleineren Durchmessers und generen Durchmessers und geringerer Länge derart, ringerer Länge derart, daß sich zwischen den seitlidaß sich zwischen den seitlichen Enden der chen Enden der Trennkammer und den Stirnwänden Trennkammer (3) und den Stirnwänden (2) je ein 20 je ein Ringspalt ergibt, sowie mit mindestens einer Ringspalt (4) ergibt, sowie mit mindestens einer tangential in die Trennkammer einmündenden Zutangential in die Trennkammer (3) einmünden- führungsleitung für das Meerwasser und mit die seitden Zuführungsleitung (5) für das Meerwasser liehen Stirnwände axial durchbrechenden Tauchroh- und mit die seitlichen Stirnwände (2) axial durch- ren zur Dampf abfuhr.

brechenden Tauchrohren (6) zur Dampf abfuhr. 25 Das Meerwasser gelangt dabei tangential in den

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Verdampfungsraum der inneren Trennkammer und kennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor der bildet unter Wirkung der Zentrifugalkraft eine deut-Trennkammer (3) ein mit einer Heizung (12) ver- lieh sichtbare Wasserringschicht, die an der Innensehener Behälter (11) mit einer anschließenden oberfläche entsprechend dem Siedezustand teilweise Pumpe (13) und hinter der Trennkammer (3) in 30 verdampft. Die Verdampfungswärme, die zur Aufder Dampfabführleitung (16) eine Kondensa- rechterhaltung des Phasenwechsels notwendig ist, tionsanlage (17) und ein mit einer Evakuierungs- wird dem nicht verdampften Teil des Wasserringes pumpe (20) versehener Kondensatbehälter (19) unter gleichzeitiger Temperaturabsenkung entzogen, vorgesehen sind. und zwar in einem Gebiet turbulenter Strömung mit

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- 35 sehr guten Wänneübergangsverhältnissen. Diese Tatkennzeichnet, daß als Aufwärmbehälter für das sache ermöglicht eine Verdampfung auf kleinstem Meerwasser ein in einen Turbinenkondensator Raum, d. h. mit kleinstem apparativen Aufwand. Der

(24) eingeschalteter Vorwärmer (25) vorgesehen Phasenwechsel verläuft dabei nicht Undefiniert an und zur Kühlung der Kondensationsanlage (17) Metalloberflächen mit der Gefahr der Krustenbildein Teilstrom des den Vorwärmer (25) durchströ- 4° dung und den damit verbundenen Wärmeübergangsmenden Meerwassers abgezweigt ist. effekten, sondern nur in einer relativ dünnen Schicht

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- der Wasserringinnenfläche.

kennzeichnet, daß als Aufwärmbehälter für das Es ist dabei vorteilhaft, wenn das Meerwasser von

Meerwasser ein aus einer Turbinenentnahme (34) einem mit einer Heizung versehenen Behälter über

beheizter Wärmetauscher (32) vorgesehen ist. 45 eine Pumpe in die Trennkammer gefördert und der

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, da- abströmende Dampf über eine Kondensationsanlage durch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum in den als Süßwasserkondensat in einen mit einer Evakuie-Kondensator (24) eingeschalteten Vorwärmer rungspumpe versehenen Kondensatbehälter geleitet

(25) ein aus der Turbinenentnahme (34) beheiz- wird.

ter Wärmetauscher (32) für die Meerwasserauf- 50 Das beschriebene Verfahren hat insbesondere in

wärmung vorgesehen ist. Kombination mit einem fossilen oder nuklearen Wärmekraftwerk Bedeutung, weil dadurch neben Abdampfwärme auch Verlustwärme ausgenutzt werden

kann. Dabei kann das Meerwasser als Kühlmittel

55 durch einen als Vorwärmer dienenden Turbinenkondensator geleitet und ein Teilstrom des Kühlwassers vor dem Turbinenkondensator abgezweigt werden,

Zur Gewinnung von Süßwasser aus Meer- oder das als Kühlmittel für den aus der Trennkammer abBrackwasser sind zahlreiche Verfahren bekannt, die strömenden Dampf verwendet wird. Normalerweise teilweise auf einer Entspannungsverdampfung beru- 60 wird die Kondensationsenthalpie des Dampfes dem !hen. Dabei wird das vorgeheizte Meerwasser stufen- Kühlwasser vollständig zugeführt, ohne daß ein weise entspannt und die entstehenden Brüden an Rückgewinn möglich wäre. Der beschriebene Flieh-Kondensatoren niedergeschlagen. Das Meerwasser kraftverdampfer gestattet es, in dieser Schaltung ähnwird dabei gleichzeitig vorgeheizt. Diese bisher be- lieh einer Wärmepumpe diese Energie teilweise in kannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß 65 Form von Süßwasser mit kleiner Energie zurückzuidas entstehende Süßwasser wegen der im allgemeinen gewinnen.

ihohen Aufwärmespanne vor der Entspannung für An Stelle der Ausnutzung der Aufwärmspanne im

'eine gewerbliche Verwertung noch zu teuer ist. Turbinenkondensator ist es aber auch möglich, das