DE2516126A1

DE2516126A1 - Verfahren zur nutzbarmachung von abfallwaerme, insbesondere aus atomkraftwerken, verbunden mit einem aufbereitungsverfahren von schmutzwaessern und industrieabwaessern und verbunden mit der erzeugung von bewegungsenergie unter kontinuierlicher waermegewinnung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2516126A1
Application number: DE19752516126
Authority: DE
Inventors: Adolf H Borst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-12
Filing date: 1975-04-12
Publication date: 1977-01-20

Description

Verfahren zur Nutzbarmachung von Abfallwärme, insbesondere aus Atomkraftwerken, verbunden mit einem Aufbereitungsverfahren von Schmutzwässern und Industrieabwässcrn und verbunden mit der Erzeugung von Bewegungsenergie unter kontinuierlicher Wärmerückgewinnung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Errichtung von Atomkraftwerken und insbesondere deren Standortwahl erfolgte bisher wesentlich beeinflußt durch Gesichtspunkte der Verfügbarkeit geeigneter Kühl medien, insbesondere Wasser.
Aus diesem Grund wurde der Standort für Atomkraftwerke vornehmlich in der Nähe von Flüssen gewählt. Die daraus sich ergebende Problematik insbesondere aus der hohen Erwärmung von Flußläufen führte dazu, daß die Abwärme aus Atomkraftwerken über entsprechend groß dimensionierte Kühl türme in die Atmosphäre abgegeben wird. Dadurch ergeben sich in der Folge klimatische Veränderungen für die betroffene Region, woraus sich bekanntermaßen der aktive Widerstand der Bevölkerung gegen die beabsichtigte Errichtung von Atomkraftwerken ergab. Neben diesen gravierenden Nachteilen ist jedoch die ungenutzte Abgabe von Wärme in die Atrr.osphäre als bedeutender Energieverlust anzusehen. Die vorliegende Erfindung beseitigt wie nachfolgend beschrieben, diese Nachteile in oecologischer wie auch energiewirtschaftlicher Hinsicht.
Der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren liegt bekanntermaßen ~zyv?schen 20 bis zu maximal ca. 35 So. Dieser niedrige Wirkungsgrad wird wesentlich auch dadurch bestimmt, daß hohe Wärmevenluste bestehen. Diese Wärmeveriuste können durch die nachstehend beschriebene Erfindung erheblich reduziert werden, wodurch sich auch in diesem Bereich beträchtliche Wirtschaftl ichke i tsverbesserungen erzielen lassen und Einsparungen an Primäreenergie entstehen.
Dies ist umsomehr deshalb von Bedeutung, weil Treibstoffe für Verbrennungsm;otoren soweit sie auf Rohöl zurückgehen, eine in beschränkten Mengen vorhandene Ressource darstellen, die in absehbarer Zukunft bereits zur Neige gehen und versiegen.
Bei der Rohölgewinnung und bei der Rohöllagerung entstehen Gase, die nach bisheriger Praxis abgefackelt werden, also vernichtet werden. Dabei handelt es sich insbesondere bei der Rohölgewinnung um außerordentlich große Mengen. Der durch das Abfackeln dieser Gase entstehende Verlust an Primäreenergie kann durch die vorliegende Erfindung wesentlich gemindert werden und zwar dadurch, daß die Überschußgase zur Erzeugung von kinetischer Energie unter gleichzeitiger Erzeugung von Brauch- und Trinkwasser eingesetzt werden, was insbesondere für die erdölfördernden Länder von Bedeutung ist, da dort erheblicher Wassermangel herrscht, wenn es darum geht, die vorgesehene Industrialisierung und insbesondere die agrikulturelle Entwicklung dieser Länder zu bewerkstelligen.
Die vorligende Erfindung steht auch im Zusammenhang mit den Problemen der Abwasserreinigung. Unter Verwendung des mit dieser Erfindung vorgestellten Verfahrens dienen Abwässer einerseits als Kühlmedium für beispielsweise Atomkraftwerke, andererseits dient Abfall wärme aus Atomkraftwerken zur Aufbereitung dieser Abwässer in Form der Destillierung bei gleichzeitiger Erzeugung von Bewegungsenergie. Es kann davon ausgegangen werden, daß das Abwasseraufkommen größerer Regionen dazu ausreicht, die Abwärme eines Kernkraftwerkes aufgunehmen, wobei durch Destillieren des Abwassers Trinkwasser erzeugt werden kann und wobei aus diesem Vorgang sich als Nebenprodukt Bewegungsenergie ergibt.
Die bekannten Müllbeseitungsprobleme der Industriegesellschaft spielen für das erfindungsgemäße neue Verfahren ebenfalls eine beträchtliche Rolle. Unter der Voraussetzung der Verbrenunng! oder Vergasung von Müll zusammen mit Klärschlamm, gewonnen aus der Abwasserklärung - Destillierung ergibt sich die Möglichkeit, die dort entstehende Wärme für Wasseraufbereitung einzusetzen und auch hier unter gleichzeitiger Erzeugung von Bewegungsenergie.
Das erfindungsgemäße Verfahren schafft darüber hinaus die Möglichkeit, für die Trinkwasserversorgung eine bedeutende Entlastung herbeizuführen, insoweit, als mittels Abfallwärme aus Meerwasser, Abwasser und Brauchwasser durch Destillation Trinkwasser hergestellt werden kann.
Die Erfindung ist demnach in der Lage, einen ganzen Komplex an oecol ogischen und energiewirtschaftl ichen Problemen zu lösen, indem Abfallenergie dazu verwendet wird, Abwasser zu Trinkwasser aufzubereiten und gleichzeitig Bewegungsenergie abzugeben.
Beschreibung: Die Figur 1 stellt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dar. Die Vorrichtung besteht aus einem Druckkessel ( 1 mehreren Speicherdruckkesseln ( 2 und 3 ), einem Zulaufkessel ( 4 ), einer Zulaufleitung ( 5 ), einer Kolbendampfmaschine oder Dampfturbine ( 6 ), einer Heißgåszuleitung ( 7 ) und einer Heizspirale ( 8 ), einer Kühlspirale ( 9 ) sowie einer Kühlspirale ( 10 Der Zulaufkessel ( 4 ) ist über Rohrleitung ( 11 ) mit dem Druckkessel ( 1 ) verbunden. Die zulaufende Flüssigkeit wird über die Zulaufleitung ( 5 ) dem Zulaufbehälter ( 4 ) zugeführt und passiert diesen Zulaufbehälter, der mit einer zirkulationshemmenden Füllung (Kies, Sand oder Kohle) versehen ist, nach oben in Richtung Druck kessel ( 1 ). Die Zulaufleitung ( 5 ) ist an einen Vorratsbehälter ( 12 ) angeschlossen, der mindestens höher gelagert ist, als der Druckkessel ( 1 ) und mit einer ausreichenden Flüssigkeitsmenge ständig befüllt ist, um entsprechenden Flüssigkeitsdruck über die Zuleitung ( 5 bis zum Druckbehälter ( 1 ) auszuüben. Der Druckbehälter ( 1 ) wird bis zueinem bestimmten Pegel mit Flüssigkeit gefüllt, was mittels geeigneter bekannter Einrichtungen (Schwimmerschalter ( 13 ) ) zur Steuerung eines Zulaufventils ( 14 ) bewerkstelligt wird. Dazu wird die Dimensionierung des Vorratsbehälters ( 12 ) und seine höhenmäßige Situierung erfindungsgemäß so ausgelegt, daß der Wasserdruck höher ist, als der in dem Druckkessel ( 1 ) durch Verdampfen erzeugte Uberdruck, bzw. Restdruck. Die Heizspirale ( 8 ) ist in dem Druckkessel ( 1 so angeordnet, daß sie unter dem Fiüssigkeitspegel liegt. Nach Befüllen des Druckkessels ( 1 ) wird die die Heizspirale umspülende Flüssigkeit verdampft. Der Heißdampf wird in die Druckspeicher ( 2 oder 3 ) eingeleitet, wozu entweder Ventil ( 15) oder Ventil ( 16 ) geöffnet wird.
Nach Befüllen der Druckkessel ( 2 oder 3 ) werden die Ventile ( 15 Irdqr 16 ) geschlossen, der Druckkessel ( 1 ) kann danach neu gefüllt werden. An die Druckkessel ( 2 und 3 ) ist über die Zuleitungen (17 und 18) und über Wechselventil eine Dampfkraftmaschine ( 6 angeschlossen. Der aus der Dampfkraftmaschine oder Dampfturbine abgehende Heißdampf wird über Ableitung ( 20 ) der Kühlspirale ( 9) zugeführt. Über die Kühlspirale ( 9 ) wird der zufließenden Flüssigkeit Wärme übertragen. Das in der Kühlspirale ( 9 ) gebildete Kondensat fließt über den Abfluß ( 21 ) ab.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Nutzbarmachung von Abfall wärme, insbesondere aus Atomkraftwerken, verbunden mit einem Aufbereitungsverfahren von Schmutzwässern und Industrieabwässern und verbunden mit der Erzeugung von Bewegungsenergie unter kontinuierlicher Wärmerückgewinnung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei Flüssigkeit in einem Druckkessel verdampft wird und als Ergebnis Bewegungsenergie und ein Kondensat entsteht, d a d u r c h gekennzeichnet, daß man mittels eines höher gelegenen Vorratsbehälters ( 12 ), der mit Flüssigkeit gefüllt ist und über eine Zuleitung ( 5 ) mit einem Zulaufkessel ( 4 ) in dessen Bodenbereich sich der Einlauf befindet, die Befüllung eines über einem Zulaufkessel ( 4 befindlichen Druckkessels ( 1 ) unter Druck bewerkstelligt, indem der Wassersäulendruck im Vorratsbehälter ( 12 ) der Zuleitung ( 5 ), dem Zulaufkessel ( 4 höher ist, als der in dem Druckkessel ( 1 herrschende atmosphärische Druck, der nachdem Verdampfen von Flüssigkeit als Restdruck dort noch besteht, nachdem man an den Druckkessel ( 1 ) angeschlossene Druckbehälter (2 und 3 ) mit Dampf oder Gas befüllt hat und die Zuleitungen von Druckkessel ( 1 ) zu den Druckkesseln ( 2 und 3 ) durch Ventile ( 15 und 16 ) verschlossen hat.

2. Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichne t, daß man den in den Druckkesseln ( 2 und 3 ) gespeicherten Heißdampf einer Dampfkraftmaschine ( 6 ) zuführt, wo eine Entspannung des Heißdampfes erfolgt und daß man den die Dampfkraftmaschine verpassenden Heißdampf einem spiralförmigen Kühirohr ( 9 ) im Zulaufbehälter ( 4 ) zuführt, wo dessen Abkühlung durch Abgabe von Wärme an die zulaufende Flüssigkeit und die Bildung eines Kondensats erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man über eine wärmeisolierte Zuleitung ( 7 ) Heißdampf aus Kernkraftwerken, Auspuffgase von Verbrennungsmotoren oder Heißgase aus der Müllverbrennung einer Heizspirale ( 8 ) und einem Druckkessel zuführt, welche nur wenig unter der Flüssigkeitsoberfläche im Druckkessel waagrecht zur Flüssigkeitsoberfläche angeordnet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Heißgase oder den Heißdampf von der Heizspirale ( 8 ) aus über Rohrleitung zu einem spiralförmigen Kühlrohr ( 10 ) im Bereich des Zulaufwassers führt, wo die dem Heißgas oder dem Heißdampf innewohnende Restwärme an die Zulaufflüssigkeit abgegeben wird, derart, daß sich dieser Vorgang im Gegenstrom abspielt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennze ichnet, daß man die diskontinuierliche Arbeitsweise in dem Druckbehälter ( 1 ) durch mindestens zwei Zwischenbehälter { 2 und 3 ) ausgleicht, indem eine Dampfkraftmaschine ( 6 ) entweder aus dem Druckbehälter ( 2 ) oder dem Druckbehälter ( 3 ) gespeist werden kann, während man einen dieser beiden Behälter aus dem Druckbehälter 1 1 ) mit Heißgas oder Heißdampf befüllt, sodaß man für die Dampfkraftmaschine ( 6 kontinuierliche Kraftstoffversorgung erzielt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 - 5, dadur ch g ekenn z e i chne t, daß man das Abgas oder den Abdampf aus der Dampfkraftmaschine ( 6 ) einer rohrförmigen Kühlspirale ( 9) im Zulaufbehälter ( 4 ) zuführt, in der der Heißdampf in entgegengesetzter Richtung zur Zulauf---iflüssigkeit durch den Behälter ( 4 ) abfließt und seine Wärme an die Zulaufflüssigkeit abgibt, sodaß man am Auslauf ( 21 ) des Zulaufbehälters ( 4 ) ein Kondensat gewinnt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, d a d u r c h 9 e k e n n -ze i chnet, daß einZulauf- Druckbehälter ( 4 ) unmittelbar unter einem Druckbehälter ( 1 ) angeordnet ist und mit einer im Bereich seiner Bodenplatte befindlichen Einlauföffnung versehen ist, an die eine außen liegende Rohrleitung angeschlossen ist, welche coaxial zu Zulaufbehälter und Druckbehälter nach oben zu einem Vorratsbehälter führt, der höher als der Zulaufdruckbehälter ( 4 ) und der Druck behälter ( 1 ) situiert ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Zulaufdruckbehälter ( 4 und Druckbehälter ( 1 ) durch eine Rohrleitung ( 11 ) miteinander verbunden sind, welche mit Ihrer oberen Öffnung über der in dem Druckbehälter ( 1 ) zu bildenden Flüssigkeitsoberfläche liegt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung ( 11 mit einem steuerbaren Ventil ( 14 ) versehen ist, welches über Schwimmerschalter ( 13 ) oder sonst geeignete Meßeinrichtungen betätigt wird und den Flüssigkeitszulauf in dem Druckbehälter ( 1 bis zu einem gewünschten Pegel bewerkstelligt.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 - 9 dadurch geskennzeichnet, daß an dem Druckbehäl ter ( 1 mindestens zwei Vorratsdruckbehälter ( 2 und 3 ) über Rohrleitungen angeschlossen sind, welche aus dem Druckbehälter ( 1 ) wechselweise durch Ventile ( 15 oder 16 ) befüllt werden.

11.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 - 10, dadurch gekenn-~1Z e i chne t, daß an die Druckbehälter ( 2 und 3 ) über Rohrverbindung ( 17 und 18 ) und Wechselventil ( 19 ) Qine Dampfkraftmaschine 6 6 ) angeschlossen ist, welche wechselweise aus Druckbehälter ( 2 oder 3 ) mit Heißdampf oder Heißgas versorgt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7 - 11, dadurch gekennzei chnet, daß die Abdampfleitung ( 20 ) der Dampfkraftmaschine ( 6 ) zu einer Kühlspirale im Zulaufbehälter ( 4 ) führt und mit dieser verbunden ist.

13.Vorrichtung nach Anspruch 6 - 12, dadurch gekennze i chnet, daß die Kühlspirale, welche Abdampf der Dampfkraftmaschine aufnimmt, im oberen Bereich des Zulaufbehälter ( 4 ) eingeführt wird und zur Bodenplatte des Zulaufbehälters ( 4 ) v^läuft, wo sie aus diesem wieder austritt.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckbehälter ( 1 ) eine Heizspirale unterhalb des Flüssigkeitspegels angeordnet ist und über eine Rohrleitung mit einer Kühlspirale ( 10 ) verbunden ist, welche im oberen Bereich der Zulaufkammer ( 4 ) beginnt und zur Bodenplatte des Zulaufbehälters ( 4 ) hin verläuft und im unteren Bereich des Zulaufbehälters ( 4 ) aus diesem austritt.

1 5. Vorrichtung nach Anspruch 6 - 14, dadurch gekennze ichnet, daß Zulaufbehälter ( 4 ), Druckbehälter ( 1 ), Heißgaszuleitung ( 7 ), Druckbehälter ( 2 ), Druckbehälter ( 3 ), die Rohrverbindungen ( 23, 24, 17, 18 und 20) mit einer Wärmeisolierung nach außen versehen sind.

1 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Aspruch 6 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter ( 1 ) mit einem durch Ventil verschließbarem Ablaufrohr ( 22 ) versehen ist.

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