DE19603445A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser aus MeerwasserInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von
Süßwasser aus Meerwasser unter Ausnutzung einer Temperatur
differenz zwischen warmem Wasser und kaltem Wasser, bei dem
das Meerwasser durch Unterdruck entgast wird, das entgaste
Meerwasser in einen Verdampfungsbereich geleitet wird, in
dem es durch Unterdruck und durch Erwärmung verdampft und
der entstehende Dampf in einem gekühlten Kondensationsbe
reich kondensiert.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Ge
winnung von Süßwasser aus Meerwasser unter Ausnutzung einer
Temperaturdifferenz zwischen warmem Wasser und kaltem Was
ser zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Vorrichtung
einen Entgaser zur Erzeugung eines aus entgastem Meerwasser
bestehenden Substrats, einen Verdampfungsbereich zur Ver
dampfung des Substrats und einen Kondensationsbereich zur
Kondensation des verdampften Substrats aufweist.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art sind aus der EP 0 487 813 B1 bekannt. In dieser Druck
schrift wird eine im Meer verankerte Vorrichtung zur Gewin
nung von Süßwasser aus Meerwasser beschrieben. In dieser
Vorrichtung wird zunächst in einem diskontinuierlichen Ver
fahrensschritt Meerwasser entlüftet, um ein Substrat zu ge
winnen, das anschließend verdampft wird und in einem mehre
re hundert Meter langen Tauchrohr kondensiert. Durch die
Größe der Vorrichtung wird sichergestellt, daß sich der
obere Bereich in warmem Oberflächenwasser und der untere
Bereich in kaltem tiefem Wasser befindet. Eine solche An
ordnung ist unter den Gesichtspunkten der Konstruktion und
der Stabilität wegen ihren großen Abmessungen als problema
tisch anzusehen.
Eine weitere Süßwassergewinnungsanlage ist aus US 3,783,108
bekannt. Die hier beschriebene Anlage weist über der Was
seroberfläche angeordnete Verdampfungsbereiche und Konden
sationsbereiche auf, denen kaltes und warmes Seewasser aus
den entsprechenden Tiefen über Leitungen zugeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine
Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 zu
schaffen, welches bzw. welche bei möglichst einfachem Auf
bau eine besonders hohe Leistungsfähigkeit unter verschie
denen Einsatzbedingungen gewährleistet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei
dem Verfahren der eingangs genannten Art warmes Wasser zur
Unterstützung der Verdampfung in den Verdampfungsbereich
und kaltes Wasser zur Kühlung in den Kondensationsbereich
gepumpt werden, wobei der Durchfluß von warmem Wasser im
Verdampfungsbereich und von kaltem Wasser im Kondensations
bereich so geregelt werden, daß im Verdampfungsbereich und
im Kondensationsbereich jeweils eine nahezu konstante Tem
peratur gehalten wird.
Zur vorrichtungsmäßigen Lösung der Aufgabe enthält eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art im Verdampfungsbe
reich horizontale Warmwasserrohre, im Kondensationsbereich
vertikale Kaltwasserrohre und mindestens eine geregelte
Pumpe zur Regelung des Durchflusses des warmen oder kalten
Wassers in den Warm- oder Kaltwasserrohren.
Nach einem Grundgedanken der Erfindung kann eine sehr kom
pakte Vorrichtung in einer Wassertiefe von etwa 10 bis 20 m
betrieben werden, bei welcher über Pumpen warmes Wasser aus
dem Bereich der Oberfläche herangepumpt wird und kaltes
Wasser über einen mehrere 100 m langen Schlauch aus tiefe
ren und somit relativ kalten Bereichen heraufgepumpt wird.
Dadurch stehen relativ kaltes und relativ warmes Wasser in
der Vorrichtung zur Verfügung. Durch die Verwendung von ge
regelten Pumpen ist es erfindungsgemäß möglich, durch die
Steuerung der Durchflüsse von warmem und kaltem Wasser in
Verbindung mit einer sinnvollen Führung der Rohrleitung ei
ne nahezu konstante Temperatur im Verdampfungsbereich und
im Kondensationsbereich zu gewährleisten und zu halten.
Insbesondere werden Wassergeschwindigkeit und Wassermenge
durch eine teilweise Wasserrückführung mit Hilfe der gere
gelten Pumpe geregelt.
Bevorzugt wird die Temperaturdifferenz zwischen nahe an der
Oberfläche angeordneten warmen und tieferliegenden kalten
Wasserschichten ausgenutzt, wobei das Verfahren in einer
unter der Meeresoberfläche angeordneten Vorrichtung durch
geführt wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, durch
industrielle Abwärme oder von der Sonne erwärmtes Wasser zu
verwenden und die gesamte Vorrichtung dazu an Land aufzu
stellen.
Vorteilhaft ist der kontinuierliche Betrieb des Verfahrens,
der durch die Verwendung eines kontinuierlichen Entgasers,
in den das Meerwasser eingesprüht wird, ermöglicht wird.
Bevorzugterweise wird in dem Verfahren ein Unterdruck oder
ein Vakuum von 10 bis 30 hPa verwendet.
Günstigerweise wird mehr warmes Wasser zur Heizung als kal
tes Wasser zur Kühlung in die Vorrichtung eingespeist, um
das zu verdampfende Wasser soweit wie möglich zu erwärmen,
um dadurch die Anforderungen an den Unterdruck so gering
wie möglich zu halten und vor allem Kosten für die Her
anführung von kaltem Wasser zu sparen. So beträgt die Sie
detemperatur von Wasser bei knapp 20 hPa knapp 20°C.
Daraus ergibt sich, daß die Temperaturdifferenz zwischen
dem warmen Wasser und der Siedetemperatur sehr viel gering
er sein wird, als die Temperaturdifferenz zwischen der
Siedetemperatur und der Kaltwassertemperatur. Zur Kompensa
tion dieser Temperaturdifferenzen wird vorteilhafterweise
eine größere Menge warmes Wasser als kaltes Wasser in die
Vorrichtung geleitet.
Durch die Verwendung von erwärmtem Kühlwasser als Ausgangs
stoff bei der Erzeugung des Substrats stellt man sicher,
daß sauberes Tiefenwasser und nicht möglicherweise biolo
gisch kontaminiertes Oberflächenwasser als Ausgangsstoff für
die Süßwassergewinnung verwendet wird. Dadurch wird insbe
sondere erreicht, daß praktisch kaum Fouling-Probleme auf
treten. Bevorzugt ist dabei die Verwendung des erwärmten
Kühlwassers, weil dieses bei der Abkühlung des Kondensa
tionsbereichs entsteht und so vorteilhaft weiterverwendet
werden kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird bei der Erzeugung
des Substrats der Ausgangsstoff in einem Entgaser ver
sprüht. Dabei entweicht im Wasser gelöste Luft, und es
wird einerseits der Wärmeübergang verbessert und anderer
seits Korrosion durch Sauerstoff und Kohlensäure vermieden.
Vorteilhafterweise wird durch das Einbringen von Füll
körpern in den Verdampfungsbereich die Verweilzeit des
Substrats in dem Verdampfungsbereich erhöht. So wird eine
höhere Verdampfungsrate des Wassers erreicht und damit auch
die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung erhöht. Vor allem
wird einer Überhitzung des Substrats entgegengewirkt.
Durch die Trennung von Entgasungsraum und Verdampfungsraum
und deren Ausbildung mit voneinander unabhängigen Vakuen
wird ein kontinuierlicher Betrieb besonders vorteilhaft
durchgeführt.
Bei der Ausbildung der Vorrichtung zur Gewinnung von
Süßwasser ist die integrierte Anordnung von Verdampfungsbe
reich und Kondensationsbereich in einem Aggregat vorteil
haft, da so eine kompakte Vorrichtung mit kurzem Dampfweg
geschaffen werden kann. Diese benötigt eine Pumpe zum Hoch
pumpen von kaltem Wasser, um auf diese Weise über einen
vertikal nach unten hängenden, meistens mehrere 100 m lan
gen Schlauch kaltes Wasser in die Vorrichtung hochpumpen zu
können.
Die Vorrichtung ist bevorzugterweise mit einem vertikalen,
dem Außendruck standhaltenden Außenrohr ausgestattet, in
dem das Aggregat, der Entgaser und weitere wesentliche Ele
mente der Vorrichtung angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Aggregat über
ein axial angebrachtes, perforiertes Innenrohr evakuierbar,
in dessen Mitte eine Süßwassersteigleitung angeordnet ist.
In den Verdampfungsbereich sind erfindungsgemäß Warmwasser
rohre oder Heizrohre integriert, die das von der Oberfläche
geförderte Wasser führen, während im Kondensationsbereich
Kaltwasserrohre oder Kondensatorrohre angeordnet sind, die
kaltes aus der Tiefe des Meeres stammendes Kühlwasser
führen. Weiterhin befinden sich in der bevorzugten Aus
führungsform die Warmwasser- und die Kaltwasserrohre
zwischen dem Außen- und dem Innenrohr, ein Tropfenabschei
der zwischen den Warmwasser- und den Kaltwasserrohren und
Füllkörper zwischen dem Außenrohr und dem Tropfenabschei
der. Durch den Tropfenabscheider wird ein Übertreten von
salzhaltigen Wassertropfen von dem Verdampfungsbereich in
den Kondensationsbereich verhindert.
Erfindungsgemäß sind die Warmwasserrohre horizontal ange
ordnet, da auf diese Weise eine größere Zuverlässigkeit des
Betriebs erreicht werden kann. Die Kaltwasserrohre sind
vertikal angeordnet, um das daran kondensierende Wasser
nach unten in einen Sammelbehälter ableiten zu können. Die
Warmwasserrohre und die Kaltwasserrohre sind bevorzugt je
weils gegenläufig durchströmt, wodurch die Strömungsver
hältnisse in den Rohren unterstützt werden. Die Warmwasser
rohre werden bevorzugt horizontal spiralförmig angeordnet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Dosiervor
richtung zum Tropfen von Substrat auf die Warmwasserrohre
oberhalb dieser Warmwasserrohre angeordnet. Auf diese Weise
kann ein gleichmäßiger Wassernachfluß in den Verdampfungs
bereich erreicht werden, der eine kontinuierliche
Durchführung der Wassergewinnung sicherstellt. Ein zu star
kes Abkühlen des Verdampfungsbereiches kann durch eine Re
duktion des Tropfflusses auf die Warmwasserrohre vermieden
werden.
Bevorzugterweise ist die Vorrichtung modular aufgebaut, da
dadurch individuelle Anforderungen der Benutzer bezüglich
der geforderten Leistung leicht erfüllt werden können.
Vorteilhafterweise ist der Schlauch, der das kalte Wasser
aus einer großen Tiefe zu der Vorrichtung leitet, wärmeiso
liert, damit sich das nach oben geführte Wasser nicht auf
dem Weg dorthin erwärmt. Weiterhin ist es günstig, den
Schlauch an seinem unteren Ende mit einem Gewicht zu verse
hen, um eine Vertikalausrichtung des Schlauches nach unten
in den Kaltwasserbereich trotz der Strömungs-Reibungskräfte
zu gewährleisten, die den Schlauch nach oben zu treiben
versuchen.
Der Entgaser ist ebenfalls in dem vertikalen, dem Außen
druck standhaltenden Außenrohr untergebracht, und dem Ent
gaser ist eine Vakuumpumpe zugeordnet, die das Vakuum in
diesem erzeugt. Der Vakuumpumpe sind eine Kühlfalle und ein
Tropfabscheider vorgeschaltet. Die Kühlfalle verhindert,
daß große Mengen Wasserdampf mit abgepumpt werden müssen.
Ferner ist dem Entgaser ein Wärmetauscher zugeordnet, der
das zu versprühende Gemisch aus Substrat und erwärmtem
Kühlwasser erwärmt, bevor es wiederum versprüht wird und
danach in einem Kreislauf zu einem Teil zu der Dosiervor
richtung gelangt und zum anderen Teil wieder in den Wärme
tauscher. Auch das Substrat wird vor seinem Eintritt in die
Dosiervorrichtung durch den Wärmetauscher geleitet und
erwärmt. Durch diesen vielfachen Durchlauf durch den Wärme
tauscher wird eine besonders gute Ausnutzung der Wärmeener
gie der wärmeren Meerwasserschichten gewährleistet.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die
Wärmeenergie zur Verdampfung des Wassers und die zur Ab
kühlung und Kondensation benötigte Energie aus dem Meer
stammen und keine aktive Heizung benötigt wird.
In einer alternativen Ausbildung der Vorrichtung werden der
Verdampfungsbereich und der Kondensationsbereich räumlich
voneinander getrennt und die beiden Bereiche über eine Wär
mepumpe miteinander verbunden. Durch die Wirkung der Wärme
pumpe wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Ver
dampfungsbereich und dem Kondensationsbereich künstlich
vergrößert und die Leistung des Aggregats auf diese Weise
erhöht. Bevorzugt wird anstelle der Wärmepumpe ein Turbo
generator zur Gewinnung von elektrischem Strom verwendet.
Durch die Erfindung wird der Stand der Technik dahingehend
weiterentwickelt, daß die Leistungsfähigkeit erhöht, Ver
einfachungen erzielt und zugleich die Einsatzmöglichkeiten
erweitert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung, die
Ausführungsbeispiele darstellen, weiter erläutert. Im
einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt der gesamten
Vorrichtung;
Fig. 2 einen Horizontalschnitt entlang der Linie B-B aus
Fig. 3 durch ein Aggregat der Vorrichtung;
Fig. 3 einen Vertikalschnitt entlang der Linie A-A aus
Fig. 2 und
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel in einem Vertikal
schnitt, der dem der Fig. 3 entspricht.
In Fig. 1 ist zunächst eine schematische Gesamtdarstellung
der Vorrichtung dargestellt, die in etwa 10 bis 20 m Mee
restiefe betrieben wird. Wesentliche Elemente dieser Vor
richtung sind ein Entgaser 5 und ein Aggregat 11 und ein
unterhalb der eigentlichen Vorrichtung angebrachter mehrere
100 m langer vertikaler Schlauch 21. Der Schlauch 21 ist an
seinem unteren Ende mit einem Gewicht 46 versehen, der ihn
in den tiefen Kaltwasserbereichen hält. Die Vorrichtung ist
unter Wasser zwischen einer Meeresoberfläche 1 und einem
Meeresboden 2 mit Hilfe eines Ankers 3 und eines Ankerseils
4 angebracht. Sie weist den Entgaser 5, der einen Ersten
Tropfenabscheider 6 aufweist und von einer Vakuumpumpe 7
evakuiert wird (Vakuum 8), eine Dosiervorrichtung 9 für ein
herzustellendes Substrat 10, ein Aggregat 11 mit einem
Zweiten Tropfenabscheider 12, Warmwasserrohre 13, Kaltwas
serrohre 14, und einen Auffangbehälter 15 für Sole und ei
nen Auffangbehälter 16 für Süßwasser auf. Das Aggregat 11
wird von einer Vakuumpumpe 17 evakuiert (Vakuum 18). Der
Warmwasserdurchlauf wird von einer Warmwasserpumpe 19, der
Kaltwasserdurchlauf von einer Kaltwasserpumpe 20 bewirkt,
wobei das Kaltwasser über den Schlauch 21 herangeführt
wird. Warmes und kaltes Wasser werden im wesentlichen zum
Verdampfen und anschließendem Kondensieren des Substrats
benötigt, aus dem das Süßwasser erzeugt wird. Die Warmwas
serrohre 13, die man auch als Verdampferrohre oder Heizroh
re bezeichnen kann, sind ein wesentlicher Bestandteil des
Verdampfungsbereichs. Demgegenüber sind die Kaltwasserrohre
14, die auch als Kondensatorrohre oder Kühlrohre bezeichnet
werden, ein wesentlicher Bestandteil des Kondensationsbe
reichs. Es ist jeweils eine Vielzahl von Warmwasser- 13 und
Kaltwasserrohren 14 vorgesehen, von denen die Kaltwasser
rohre 14 in der Form eines Rohrbündels in der Vorrichtung
installiert sind. Bei der Süßwassergewinnung aus dem salz
haltigen Meerwasser bleibt als Rückstand eine stark salz
haltige Flüssigkeit zurück, die als Sole bezeichnet wird
und im Auffangbehälter 15 gesammelt wird. Mit Hilfe einer
Soleförderpumpe 22 wird die Sole entfernt und ins Meer ge
pumpt. Eine Süßwasserpumpe 23 pumpt das im Auffangbehälter
16 gesammelte Süßwasser ab und führt es zur Meeres
oberfläche 1, wobei die zugehörige Leitung an einem Schwim
mer 28 angebracht ist. Über eine Leitung 24 wird dem Entga
ser 5 erwärmtes Kühlwasser zugeführt, das während des Kon
densationsprozesses erwärmt worden ist und welches in einem
Wärmetauscher 25 durch warmes Meerwasser weiter aufgewärmt
wird. Dieses erwärmte Kühlwasser wird im Entgaser 5 durch
Versprühen und durch das dort herrschende Vakuum 8 entgast
und bildet dann das Substrat 10. Eine Erste Substratpumpe
26 dosiert die Beaufschlagung der Warmwasserrohre 13 mit
dem Substrat 10. Dabei wird Substrat auf die Warmwasser
rohre getropft und verdampft. Eine Zweite Substratpumpe 27
bewirkt einen mehrfachen Umlauf des Substrats 10 durch
den Entgaser 5, um so eine weitestgehende Entgasung des
Substrats sicherzustellen. Die von den Vakuumpumpen 7 und
17 abgepumpten Gase und das von der Süßwasserförderpumpe 23
abgepumpte Süßwasser werden zur Meeresoberfläche 1 geführt.
Die zugehörigen Leitungen werden am Schwimmer 28 befestigt.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B aus
Fig. 3, der durch das Aggregat 11 der Vorrichtung verläuft.
Das Aggregat 11 ist in einem Außenrohr 29 untergebracht, in
dem das Vakuum 18 erzeugt wird. Bei der Herstellung des Va
kuums 18 dient ein Innenrohr 30 dem Absaugen der im Aggre
gat 11 enthaltenen nicht kondensierten Stoffe. Die Warmwas
serrohre 13 sind horizontal spiralig, die Kaltwasserrohre
14 vertikal im Rohr 29 angeordnet. Bei der Verdampfung ver
hindert der Tropfenabscheider 12 das Übertreten von Salz
wassertropfen in Richtung auf die Kaltwasserrohre 14. Zwi
schen dem Tropfenabscheider 12 und dem Außenrohr 29 sind
Füllkörper 39 angeordnet, auf die das Substrat herabtropfen
kann und so länger im Verdampfungsbereich gehalten wird.
In Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt entlang der Linie A-A aus
Fig. 2 dargestellt. Man kann die Vorrichtung in fünf
Stockwerke einteilen. Dies sind von oben nach unten:
C: ein Dom 37,
D: im wesentlichen ein Entgaser 5,
E: im wesentlichen ein Aggregat 11, welches im zweiten Aus führungsbeispiel in Fig. 4 aus einem Verdampfer 54 und einem Kondensator 55 besteht,
F: im wesentlichen ein Kaltwasserentlüfter 38 und
G: im wesentlichen ein Schlauch 21.
C: ein Dom 37,
D: im wesentlichen ein Entgaser 5,
E: im wesentlichen ein Aggregat 11, welches im zweiten Aus führungsbeispiel in Fig. 4 aus einem Verdampfer 54 und einem Kondensator 55 besteht,
F: im wesentlichen ein Kaltwasserentlüfter 38 und
G: im wesentlichen ein Schlauch 21.
Dem Meer wird in einer Tiefe von mehreren 100 m bei einem
Einlaß 45 kaltes Wasser entnommen und mit Hilfe der Kalt
wasserpumpe 20 über den Schlauch 21 in einen Kaltwasser
entlüfter 38 eingespeist. Außerdem ist ein Ausgang 43 vor
gesehen, über den die in der Luftkammer 31 des Kaltwasser
entlüfters 38 abgefangene Luft abgeführt wird. Das
entlüftete kalte Wasser wird über die vertikal angeordneten
Kaltwasserrohre 14 so im Gegenstrom geführt, daß die Kalt
wasserrohre 14 eine nahezu konstante Temperatur aufweisen.
Die Temperaturkonstanz wird dadurch erreicht, daß der Kalt
wasserstrom mit Hilfe einer geregelten Pumpe 50 teilweise
zurückgeführt wird, wodurch die Durchlaufgeschwindigkeit
des Kaltwassers sich in den Kaltwasserrohren 14 erhöht und
bei einem Durchlauf eine nur geringe Erwärmung des Kaltwas
serstroms eintritt. Das nach mehreren Umläufen kontrolliert
erwärmte Kaltwasser wird bei einem Auslaß 40 wieder an die
Umgebung abgegeben. Warmes Meerwasser wird nahe der Meeres
oberfläche dem Meer entnommen und bei einem Einlaß 41 mit
Hilfe der Warmwasserpumpe 19 in das Aggregat 11 einge
speist. Dort wird es durch die Warmwasserrohre 13 derart
geführt, daß diese eine nahezu konstante Temperatur aufwei
sen. Die Temperaturkonstanz wird dadurch erreicht, daß die
Abmessungen der Warmwasserrohre 13 so gewählt werden, daß
bei einem einmaligen Durchlauf eine nur geringe Abkühlung
des warmen Wassers eintritt. Das nur wenig abgekühlte warme
Wasser wird an einem Auslaß 42 wieder an die Umgebung abge
geben. Die Vakuumpumpe 7 erzeugt im Entgaser 5 ein Vakuum
8. Das Vakuum 18 im Aggregat 11 wird mit Hilfe der Vakuum
pumpe 17 erzeugt, wobei die nicht kondensierten Stoffe über
das perforierte Innenrohr 30 abgesaugt werden.
Das Substrat 10 wird gewonnen, indem mit Hilfe der Frisch
wasserpumpe 52 erwärmtes Kühlwasser durch die Leitung 24
über den Wärmetauscher 25 geführt wird. Anschließend wird
es im Entgaser 5 verdüst, wobei gelöste Luft entweicht, die
über den Tropfenabscheider 6 geführt und von der Vakuumpum
pe 7 abgepumpt wird. Zwischen dem Tropfenabscheider 6 und
der Vakuumpumpe 7 ist eine Kühlfalle 32 angebracht, die mit
kaltem Meerwasser gespeist wird und dieses nach Erwärmung
über den Auslaß 40 wieder an die Umgebung abgibt. Die
Kühlfalle 32 wird durch die bei der adiabatischen Entspan
nung des Gases 47 entstehende Kälte zusätzlich gekühlt. Zur
besseren Entlüftung des Substrats 10 wird dieses mit Hilfe
der Pumpe 27 dem durch die Leitung 24 herangeführten er
wärmten Kühlwasser zugemengt und wiederholt durch den
Entgaser 5 geführt und verdüst. Der Wärmetauscher 25 wird
mit Hilfe der Pumpe 51 mit Warmwasser versorgt und gibt
sein abgekühltes Warmwasser über den Auslaß 40 an die Umge
bung ab. Das fertige Substrat wird dann mit Hilfe der Sub
stratpumpe 26 über den Wärmetauscher 25 in die Dosiervor
richtung 9 gepumpt, von wo es durch Öffnungen in einem Bo
den 33 abtropft (Tropfen 34) und über eine Anzahl von spi
ralförmig angeordneten Warmwasserrohren geführt wird. Dabei
verdampft ein Teil des Substrats 10. Der aufkonzentrierte
Rest (Sole) wird in Form von Soletropfen 35 im Auffang
behälter 15 für Sole aufgefangen und mit der Pumpe 22 über
den Auslaß 42 in die Umgebung entlassen. Die Warmwasser
rohre 13 sind mit Lamellen versehen, damit ein besserer
Wärme-Übergang zum Substrat hin stattfindet. Die Kaltwas
serrohre sind profiliert, damit ein möglichst guter Wärme-
Übergang zum Kühlwasser hin stattfindet und das Süßwasser
außen schneller abläuft. Der über den Tropfenabscheider 12
austretende Dampf schlägt sich auf den Kaltwasserrohren 14
als Süßwasser nieder. Das Süßwasser fließt auf den vertikal
nach unten führenden Kaltwasserrohren 14 ab und wird im
Auffangbehälter 16 für Süßwasser aufgefangen und mit der
Pumpe 23 nach oben gepumpt, wo es im oberen Bereich 44 ei
ner Süßwassersteigleitung 36 in einem Dom 37 zur Verfügung
steht.
Das in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel
ähnelt in vielen Punkten dem in Fig. 3 beschriebenen. Im
Unterschied dazu ist das Aggregat 11 in einen Verdampfer 54
und einen Kondensator 55 aufgespalten. Zwischen Verdampfer
54 und Kondensator 55 ist eine Wärmepumpe 53 angeordnet.
Durch die Wirkung der Wärmepumpe 53 entsteht ein höheres
Vakuum im Verdampfer und ein niedrigeres Vakuum im Konden
sator. Zur Gewinnung von elektrischem Strom kann anstelle
der Wärmepumpe 53 ein Turbogenerator eingesetzt werden, der
von dem Dampfstrom zwischen dem Verdampfer 54 und dem Kon
densator 55 angetrieben wird. Steht industrielle Abwärme
zur Erzeugung von warmem Wasser zur Verfügung, oder wird
Wärme von der Sonne verwendet, so kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung auch an Land verwendet werden. Dabei entfallen
Teile wie Anker 3, Schwimmer 28 und Höhenregelung 48. In
einem solchen Fall ist das Heizwasser wertvoller als das
Kühlwasser. Daher wird bei dem Verfahren der Warmwasser
strom mit Hilfe einer geregelten Pumpe 49 teilweise
zurückgeführt und die Abmessungen der Kaltwasserrohre 14
werden so gewählt, daß beim Durchlauf eine nur geringe
Erwärmung des Kaltwasserstromes eintritt. Dadurch wird we
niger Heizwasser als Kühlwasser verbraucht.
Claims (28)
1. Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser
unter Ausnutzung einer Temperaturdifferenz zwischen
warmem Wasser und kaltem Wasser, bei dem das Meer
wasser durch Unterdruck entgast wird, das entgaste
Meerwasser in einen Verdampfungsbereich geleitet
wird, in dem es durch Unterdruck und durch Erwärmung
verdampft und der entstehende Dampf in einem gekühl
ten Kondensationsbereich kondensiert,
dadurch gekennzeichnet,
daß warmes Wasser zur Unterstützung der Verdampfung in
den Verdampfungsbereich und kaltes Wasser zur Kühlung
in den Kondensationsbereich gepumpt werden, wobei der
Durchfluß von warmem Wasser im Verdampfungsbereich und
von kaltem Wasser im Kondensationsbereich so geregelt
werden, daß im Verdampfungs- und im Kondensationsbe
reich jeweils eine nahezu konstante Temperatur gehalten
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verfahren kontinuierlich betrieben wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Unterdruck von 10 bis 100 hPa eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß unterschiedliche Mengen von warmem Wasser zur Hei
zung und kaltem Wasser zur Kühlung eingespeist werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das entgaste Meerwasser vom Heiz- und Kühlwasser
getrennt geführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Ausgangsstoff bei der Erzeugung des entgasten
Meerwassers erwärmtes Tiefenwasser verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Erzeugung des entgasten Meerwassers die
Entgasung durch Versprühen des Ausgangsstoffes un
terstützt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch Einbringen von Füllkörpern die Verweilzeit des
entgasten Meerwassers im Verdampfungsbereich erhöht
wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entgasung in einem Entgasungsraum und die
Verdampfung in einem Verdampfungsraum stattfinden,
deren Vakuen unabhängig voneinander gehalten werden.
10. Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser
unter Ausnutzung einer Temperaturdifferenz zwischen war
mem Wasser und kaltem Wasser zur Durchführung des Ver
fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vor
richtung einen Entgaser (5) zur Erzeugung eines aus
entgastem Meerwasser bestehenden Substrats (10), einen
Verdampfungsbereich zur Verdampfung des Substrats und
einen Kondensationsbereich zur Kondensation des ver
dampften Substrats aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdampfungsbereich horizontale Warmwasserrohre (13) enthält,
daß der Kondensationsbereich vertikale Kaltwasserrohre (14) enthält und
daß mindestens eine geregelte Pumpe (20, 50) zur Rebe lung des Durchflusses des Warm- oder Kaltwassers in den Warmwasserrohren (13) oder den Kaltwasserrohren (14) vorgesehen ist.
daß der Verdampfungsbereich horizontale Warmwasserrohre (13) enthält,
daß der Kondensationsbereich vertikale Kaltwasserrohre (14) enthält und
daß mindestens eine geregelte Pumpe (20, 50) zur Rebe lung des Durchflusses des Warm- oder Kaltwassers in den Warmwasserrohren (13) oder den Kaltwasserrohren (14) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdampfungsbereich und der Kondensationsbe
reich in einem Aggregat (11) integriert sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vertikalen Kaltwasserrohre (14) des Kondensa
tionsbereichs über eine geregelte Pumpe (20) mit einem
nach unten gerichteten, im Bereich kalten Tiefenwassers
endenden Schlauch (21) verbunden ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aggregat (11) in einem vertikalen, dem Außen
druck standhaltenden Außenrohr (29) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aggregat (11) über ein axial angebrachtes, per
foriertes Innenrohr (30) evakuierbar ist, in dessen
Mitte eine Süßwassersteigleitung (36) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Warmwasserrohre (13) und die Kaltwasserrohre
(14) zwischen dem Außenrohr (29) und dem Innenrohr (30)
angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Warmwasserrohren (13) und den
Kaltwasserrohren (14) ein Tropfenabscheider (12)
angebracht ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Aggregat (11) zwischen dem Außenrohr (29) und dem
Tropfenabscheider (12) Füllkörper (39) angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Warmwasserrohre (13) spiralförmig angeordnet
sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Warmwasserrohre (13) und die Kaltwasserrohre
(14) gegenläufig durchströmt sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Dosiervorrichtung (9) zum Tropfen von Substrat
(10) auf die Warmwasserrohre (13) oberhalb dieser
Warmwasserrohre (13) angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlauch (21) wärmeisoliert ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlauch (21) an seinem unteren Ende mit einem
Gewicht (46) versehen ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Entgaser (5) in einem vertikalen, dem
Außendruck standhaltenden Außenrohr (29) untergebracht
ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Entgaser (5) eine Vakuumpumpe (7) und dem
Verdampfungsbereich eine davon unabhängige weitere
Vakuumpumpe (17) zugeordnet sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Entgaser (5) mit einem Wärmetauscher (25)
ausgestattet ist, über den das zu versprühende Gemisch
aus Substrat und erwärmtem Kühlwasser sowie das Sub
strat vor seinem Eintritt in die Dosiervorrichtung (9)
laufen.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Entgaser (5) mit einem Tropfenabscheider (6)
ausgestattet und zwischen dem Tropfenabscheider (6)
und der Vakuumpumpe (7) eine Kühlfalle (32) vorgesehen
ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß Verdampfer (54) und Kondensator (55) voneinander
getrennt ausgebildet und über eine Wärmepumpe (53) mit
einander verbunden sind.
28. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß Verdampfer (54) und Kondensator (55) voneinander
getrennt ausgebildet und über einen Turbogenerator mit
einander verbunden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19603445A DE19603445A1 (de) | 1995-02-03 | 1996-01-31 | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser |
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IL117010A0 (en) | 1996-06-18 |
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WO1996023732A1 (de) | 1996-08-08 |
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