DE2503249A1 - Einrichtung fuer die gewinnung von trinkwasser aus meerwasser unter ausnuetzung der sonnenenergie - Google Patents

Description

• Einrichtung für die Gewinnung von Trinkwasser aus meerwasser unter Ausnützung der Sonnenenergie, Der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt die Tatsache zugrunde, daß viele Küsten- und Küstenrandgebiete von Meeren oder größeren Gewassern trockene Wüsten oder trockene, wüstenartige Landstriche sind mit schwieriger Trinkwasserversorgung, in denen häufig auch akute Knappheit an geeigneten Energieträgern für die Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser besteht.
• Besagte Landstriche gehören aber in der überwiegenden Mehrzahl den tropischen und subtropischen Klimagürteln an, in denen eine ausreichende Anzahl von Sonnenstunden pro Tag, sowie eine ungefilterte Sonneneinstrahlung zur Verfügung steht, um eis rationelle Verwertung der Sonnenenergie für die Gewinnung von Trikwasser aus Meerwasser zu gestatten, Das gebräuchlichste Verfahren zur Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser ist das "Destillationsverfahren", wobei Salz als fester Rückstand erzielt wird, Es sind verschiedene Verfahren und Einrichtungen bekannt, die zur Verdampfung von Meerwasser, die Sonnenstrahlen mit Linsen oder Spiegeln auf das Wasser oder geeignete Dampfkesse konzentrieren und mit elektromechanisch betriebenen Kühleinrichtungen das Trinkwasser aus dem gewonnenen Dampf kondensieren, Die bekannten Rinrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie durch die Art der Wärmeerzeugung, der Art der Erzeugung und Verwertung des gewonnenen Dampfes, sowie der Kühleinrichtungen zur Dampfkondensation, große Verluste der ursprünglichen, gewonnenen Sonnenenergie hinnehmen zu müssen Weiterhin wurden die Mehrzahl der Einrichtungen um besondere Sammelspiegel und/oder Sammellinsen herum konstruiert und speziell auf diese zugeschnitten, was eine starke Beschränkung der praktischen Möglichkeiten solcher Einrichtungen bedeutete. Herkömmliche Einrichtungen leiden weiter unter dem Problem, daß sich Salz in den Verdampfern absetzt, was Störungen und hohen Wartungsaufwand verursacht0 Die erfindungsgemäße Einrichtung vermeidet diese Nachteile, verwertet die angebotene Sonnenenergiemenge optimal, kommt ohne Kälteerzeuger für die Kondensation des Trinkwassers aus dem gewonnenen Dampf aus durch Verwendung von kaltem Meeres-TiefenwasserO Die erfindungsgemäße Einrichtung verhindert weiter das Absetzen von Meersalz in den Verdampfern oder Dampfkesseln, kann mit geringem Aufwand gewartet werden, Sie ist unkompliziert aufgebaut, so daß die als fogefertigte Baukasteneinheit hergestellt werden kann, Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung können zum Sammeln und Bündeln der Sonnenstrahlen für die Wärmeerzeugung Sammelspiegel oder Sammellinsen verschiedener Formen verwendet werden, dief est oder beweglich angeordnet sein können und feste oder veränderliche Geometrien aufweisen, Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist keine derart scharfe Bündelung des Sonnenlichtes erforderlich, wieb ei herkömmlichen Einrichtungen.
• Die erfindungsgemäße Einrichtung nach Abb o 1 besteht aus: Absaugstelle für warmes Meer-Oberflächenwasser (AS), Pumpe für warmes Meer-Oberflächenwasser (po), Grobfilter für warmes Meer-Oberflächenwasser (Fi 1), Absaugstelle für kaltes Meer-Tiefenwasser (ast), Pumpe für kaltes Meer-Tiefenwasser (P2), Filter für kaltes Tiefenwasser (Fi 2)p Sammel- und Vorwärmbecken für Oberflächenwasser (VB) Ventil für vorgewärmtes Oberflächenwasser (kl), Ventil für vorgewärmtes Tiefenwasser (V2), Speisepumpe (P3) für sonnenbeheizten#Wassererhitzer (WEH), Rückschlagventil für sonnenbeheizten Wassererhitzer (V3), Speisepumpe (p4) für sonnenbehiezten Wasserüberhitzer (wie), Rückschlagventil (V4) für sonnenbehizten Wasserüberhitzer, Druckleitung (DL) zum Einleiten des überhitzen Wassers in den Verdampfer -(VD) Solepumpe (P5) zum Abpumpen der gesättigten Sole (SL) aus dem Verdampfer (VD), Sprühkopf (SPK1) im Verdampfer (VD) zum Versprühen des überhitzten Druckwasserss Sprühturm (ST) zum Versprühen der heißen Sole (SL), Sprühkopf (SPK2) zum Versprühen der Salzsole (SL), Pilzformiger Heißlufteinlauf (HLE), balzabzugsvorrichtung (SAz), Reißdampfaustritt (HT), Heißdampf-Abzweigleitung (RAL), Reißdampf-Hauptleitung (HHL), Hauptleitung für Reißdampf/Heißluftgemisch (HDHL), Mischkammer (MK) für das Heißdampf-Reißluftgemisch aus Sprühturm (ST) mit dem Heißdampf aus dem Verdampfer (VD), Hauptleitung L) für Dampf-Heißluftgemisch, Dampfturbine (DT), Dynamo (Dyn), Akku-Speicheranlage (ADP), Umformeranlage (UA), einem Gebläse (GB), einem sonnenbeheizten Lufterhitzer (LUEH), einer Heißluftleitung (KLUL), einem geeigneten Kondensator (KA) und einem Süßwasser-Sammelbe6ken (SSB) mit Verteiler besteht In der erfindungsgemäßen Einrichtung verläuft der Prozess zur Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser wie folgt: An der Absaugstelle (AS) wird mit Pumpe (P1) dem betreffenden Gewässer Meeres-Oberflächenwasser entnommen und durch den Oberflächenwasser-Grobfilter (Fig1) in das flache Sammel- und Vorwärmbecken (VB) gepumpt, Das Sammel- und Vorwärmbecken (VB) ist zur Erzielung höherer Wärmegrade mit licht- und wärmedurchlässigem Material abgedeckt (Treibhauseffekt)0 Aus einem erhöht angeordneten Vorwärmbecken (B) wird mit Ventil (V1) die jeweils benötigte Wassermenge entnommen und mit Ventil V2 vorgewärmtes Tiefenwasser zugemischt0 Speisepumpe (P3) fördert über das Rückschlagventil (V3) das Mischwasser aus vorgewärmtem Oberflächenwasser in den sonnenbeheizten Wassererhitzer (WEH), Mit Speisepumpe (P4) wird aus dem sonnenbeheizten Wassererhitzer (WEH) über das Rückschlagventil (V4) das Heißwasser in den sonnenbeheizten Wasserüberhitzer (WUH) gefördert0. Aus diesem tritt das überhitze, unter hohem Druck stehende Wasser über die Druckleitung (DL) aus und wird mit dieser in den geeignet konstruierten Verdampfer (VD) eingeleitet, wo es mittels Sprühkopf (SPK1) zerstäubt wird0 Der größte Teil des Wassers verdampft hier fast explosionsartig, wobei sich konzentrierte Sole am Boden des Verdampfers sammelte Mittels Solepumpe (P5) wird die ca 10000 heiße Sole (SL) in den Sprühturm (set) gepumpt und mittels einem geeigneten Sprühkopf (SPK2) zerstäubt0 Mit der Heißluft, die über den Heißlufteinlauf (ELF) eingeblasen wird, wird der Sole im Sprühturm (ST) das letzte Wasser entzogen und das Meersalz setzt sich am Boden des geeignet ausgebildeten Sprühturmes (ST) als feines Pulver ab, das mittels Salzabzugsvorrichtung (SAZ) in regelmäßigen Zeitabständen abgezogen und der weiteren Verwertung zugeführt wird0 Die Heißluft wird durch den sonnenbeheizten Lufterhitzer (QUER) in Verbindung mit Gebläse (GB) erzeugt, Aus dem Verdampfer tritt über (HU) der unter Druck stehende Heißdampf aus, en kleiner -Teil wird über die Heißdampf-Abzweigleitung (HAL) zu einer geeigneten Dampfturbine (DT) geleitet, die einen Dynamo (Dyn) antreibt; dieser versorgt die Pumpanlagen und sonstigen elektrischen Einrichtungen und lädt die Akkumulatoren-Speicheranlage (ADP)o Diese ist zusammen mit Umformer (UA) erforderlich, um bei Anlauf der A nlage am Morgen-den von den elektrischen Einrichtungen benötigten elektrischen Strom zu liefern, bis die Anlage und damit auch die Dampfturbine wieder arbeitet, Die Hauptmenge des unter Druck stehenden Heißdampfes von VD her kommend wird in die Hauptleitung für Heim; dampf (ohm) eingespeist, wo sie in der Mischkammer (sog) mit dem aus Sprühturm (ST) über HDHL kommenden Heißdampf/Heißluftgemisch gemischt wird, von wo aus sie in die Hauptleitung eintritt (HL)o Diese mündet, wie die Abdampfleitung der Dampfturbine in dem geeignet ausgebildeten Kondensator (KA) in dem aus dem Dampf durch Kondensation Trinkwasser gewonnen wird, das aus dem erhöht angeordneten Kondensator KA in das tiefer liegende Sammelbeckan läuft0 Das zur Kühlung des Kondensators (KA) verwendete Tiefenwasser wird über Absaugstelle (AT) mit Druckpumpe P2 über ein gegen Wärme isoliertes Druckrohr durch den Grobilter (Fi 2) in den Kondensator (KA) gepreßt, tritt nach Abgabe seiner Negativkalorien (bezogen auf die Dampftemperatur) erwärmt aus und wird mit Ventil (V2) dem vorgewärmten Meer-Oberflächenwasser beigemischt, Die besonders vorteilhafte Ausnützung der Sonnenenergie bei der erfindungsgemäßen Einrichtung, sowie die geschilderten Vorteile, ergeben sich aus folgenden hierin verwirklichten Bedingungen: a) Die Vorwärmung im geeignet ausgebildeten Vorwärmbecken (VB) in welchem sich das Warmwasser auch während der Nachtstunden ohne großen Temperaturverlust erhält, bewirkt am sorgen ein schnelleres Anlaufen der Anlage, was in weniger Totzeit und daher einer größeren Menge Trinkwasser resultiert, b) Das Aufteilen der sonst üblichen Dampfkessel und ein#gesetzten andersartigen Vorrichtungen auf den Sonnenbeheizten Wassererhitzer WEH, den sonnenbeheizten Wasserüberhitzer WTJII, dem Verdampfer (VD) und dem Sprühturm (ST) ermöglicht eine wesentlich günstigere und einfachere Anordnung, sowie eine weniger präzise Ausführung der zur Konzentration des donnetAiciltes auf die Wassererhitzer verwendeten Einrichtungen und ermöglicht es, diese in kleinere preisgünstigere Elemente aufzuteilen0 c) Die Trennung der Verdampferzone von den Wassererhitzern ermöglicht eine wesentlich wirksamere Konstruktion der Wassererhitzer, da Dampfräume hier entfallen, Weiter wird Salzbildung in den Wassererhitzern vermieden, da sich die onzentration des Salzwassers in den Wassererhitzern nicht verändert, d) Durch die Anordnung eines Wassererhitzers WEH mit einem darauffolgenden Wasserüberhitzer WUH, lassen sich höhere Druckwa ssertemperaturen erzielen, welche bei Entspannung (in SPKl ) eine geradezu explosionsartige Verdampfung des größten Anteils des Maerwassers bewirkt und eine günstigere Ausnutzung der zugeführten Energie gestattet0 e) Weiter bewirkt die zweistufige Verdampfung des Wassers, zunächst in Verdampfer VD und danach mit Heißluftunterstützung in ST, daß das Meersalz erst im speziell ausgebildeten Sprühturm ausfällt und verwendungsbereit als mittelfeines trockenes Pulver abgezogen werden kann.
• f) Die Verwendung des Meeres-Tiefenwassers, das in der Abpumptiefe von ca, 100 m auch in den Tropen nicht mehr als ca 4-8°O aufweist, ermöglicht in Verbindung mit dem geeignet ausgebildeten Kondensator (KA) die Einsparung eines kompletten Kälteerzeugers zur Kondendation des Süßwasserdampfes, g) Durch die Einspeisung des vom Dampf bei seiner Kondensation aufgeheizten Wliefenwassers aus dem Kondensator in den Prozess, wird eine weitere Einsparung an erforderlicher Energie erzielt, da ein Teil der einmal gewonnenen Sonnenwärme dem Prozess wieder zugeführt wird, h) Durch die höhenverschobene Anordnung von Vorwärmbecken (VB), Kondensator (tA) und Sammelbecken (SB) werden erhebliche Rinsparungen an konstruktivem Aufwand erzielt0 i) Die aus dem Kondensator austretende Kaltluft, gewonnen aus dem Heißdampf-Heißluftgemisch nach Auskondensation des Wasserdampfes, kann zur Klimatisierung der Unterkünfte des Bedienungspersonals verwendet erden.
• Die Bedeutung der ertindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß zu deren Betrieb keine Fremdenergie erforderlich ist, daß die erfindungsgemäße hinrichtung die Umwelt nicht durch Verschmutzung belastet, daß die erfindungsgemäße Einrichtung preisgünstiger hergestellt werden kann, als herkömnliche Einrichtungen, da Ku~hlaggregate entfallen und die Sammler für Sorulenlicht billiger und weniger präzise ausgebildet werden können, daß die erfindungsgemäße Einrichtung im #aukastenprinzip vorgefertigt verladen und am Montageort in kürzester Zeit aufgebaut werden kann,

Claims (1)

1. Patentansprüche: 10 Einrichtung für die Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser unter Ausnützung der Sonnenenergie, durch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des zu verdampfenden Meerwassers durch Sammelspiegel oder Sammellinsen (für Somnenlicnt verschiedener Pormen und Ausführungsarten in feststehender oder beweglicher Ausführung und mit fester oder variabler Geometrie erfolgen kann.

   2o Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Kondensation des gewonnenen ,fasserdampfes Meeres-rl'iefenxYasser verwendet0 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Kondensation des gewonnenen Wasserdampfes kein Haupt- oder Eilfskühlaggregat verwendet.

   4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung in einem zweistufigen Verfahren unabhängig von den Wassererhitzern durchgeführt wird.

   50 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassererhitzer keinen Dampfraum aufweisen.

   6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei voneinander getrennte Wassererhitzer verwendet werden, die ein Temperaturgefälle zueinander aufweisen.

   7o Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein verdampfer, geeignet ausgebildet und bestehend aus Sprühkopf, Verdampfungsraum, Verdampfergehäuse, Dampfaustritt, Heiß-Druckwassereinlaß und Sole-Ablauf eingesetzt wird.

   8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sprühturm mit Heißluft-Gegenstrom zum endgültigen Ausdampfen des Restwassers aus der Sole verwendet wird.

   9o Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Sprühturm eingesetzt wird, der aus Sprühkopf, Heißluft-Zulauf, Sprühturm-Gehäuse und Salzabzug, sowie Heißluft/Heißdampfauftritt aufweist, 100 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Oberflächen- als auch Tiefenwasser des Meeres verwendet werden.

   11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekaunzeichnet, daß ein flaches, mit licht- und wärmedurchlässigem Material a bgedecktes Vorwärmbecken verwendet wird0 12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein sonnenbeheizter Lufterhitzer mit Gebläse zur Erzeugung von Heißluft eingesetzt wird.

   13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des in Verdampfer entstehenden Dampfes zur Erzeugung elektrischer Energie mittels Dampfturbine, Generatr (Dynamo9>, Akkun'ulatoren-Speicherbatterie und Umformer abgezweigt wird, 140 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmbecken und Kondensator auf einer Höhe liegen und das Sammelbecken für Süßwasser tiefer liegend angebracht ist,