DE2531295A1

DE2531295A1 - Mit einem dampfkraftwerk kombinierte destillationsanlage zur entsalzung von meerwasser

Info

Publication number: DE2531295A1
Application number: DE19752531295
Authority: DE
Inventors: Naman Azhari
Original assignee: Individual
Current assignee: Azhari Naman Dr 4300 Essen De
Priority date: 1975-07-12
Filing date: 1975-07-12
Publication date: 1977-01-20
Also published as: GB1501068A; FR2318303B1; CH601113A5; JPS5211171A; FR2318303A1; IT1067605B

Description

PATENTANWALT

η. KiRCHGAESSER · ^tJU±1

5 Köln 80 AZ -2

GraftnmOhlenweg 196 T«Ufon 0221 /683890 2531295

Anmelder: Naman Azhari, 5105 Laurensberg

Mit einem Dampfkraftwerk kombinierte Destillationsanlage zur Entsalzung von Meerwasser.

Die Erfindung betrifft eine mit einem Dampfkraftwerk kombinierte Destillationsanlage zur Entsalzung von Meerwasser, bestehend aus einem mehrstufigen Entspannungsverdampfer sowie einer Dampfkrafmaschine, welche einen Dampfverdichter und und einen elektrischen Generatof antreibt, wobei die Energie der DampfkraftmascnineTTzur Erwärmung des Meerwassers ausgenutzt wird.

Die Wirtschaftlichkeit eines mehrstufigen Entspannungsverdampfers hängt wesentlich von der Versorgung der Anlage mit Dampf zur Erwärmung des Meerwassers sowie mit elek- 'trischem Strom zum Antrieb der Pumpen und Steuereinrichtungen ab. Wenn man diese Betriebsmittel - Dampf und Elektrizität - als Fremdenergie beziehen muß, εο betragen die Kosten hierfür, je nach Größe und Auslegung der Verdampfungsanlage zwischen 35 ^unc^ 50 % der gesamten Trinkwasser-Gestehungskosten.

Aufgrund dieser Überlegungen ist man in zunehmendem Maße dazu übergegangen, nach dem Destillationsverfahren arbeitende Meerwasserentsalzungsanlagen mit einem Dampfkraftwerk mit nachgeschaltetem elektrischen Generator zu kombinieren, um einerseits die zum Betreiben der Destillationsanlage erforderliche Energie, nämlich Dampf und Elektritität, immer in ausreichendem Maße zur Verfügung zu haben und andererseits die vorhandenen Energien besser nutzen zu können.

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Hierbei ergeben sich jedoch Schwierigkeiten bei der Anpassung der ' ' ."'.■■ .Leistung der Destillationsanlage an den Lastbedarf des Dampfkraftwerkes. Ein Elektrizitätswerk ist bekanntlich in seiner Belastung allein schon in Abhängigkeit von der Tageszeit sehr starken Schwankungen unterworfen. Die Meerwasserentsalzungsanlage kann jedoch nur in einem eng begrenzten Leistungsbereich von etwa 75 bis 100 % mit fast konstanter Last gefahren werden, wobei Schwankungen im Süßwasserverbrauch mit Hilfe von Wasserreservoirs abgefangen und ausgeglichen werden müssen. Das Umregeln eines großen, mehrstufigen Entspannungsverdampfers in einen anderen Leistungsbereich dauert mehrere Stunden. So kommt es, daß man bsp. bei einer Doppelzweckanlage der vorgenannten Art in den Nachtstunden, wenn der Stromverbrauch absinkt, gezwungen ist, hochwertigen Dampf aus dem Kessel durch eine Reduzierstation zu leiten und auf Niederdruck zu bringen, um den Entspannungsverdampfer, der mit Sattdampf von maximal j5 ^ata arbeitet, weiter betreiben zu können.

Ein großer, wirtschaftlich gut ausgelegter Mehrstufen-Entspannungsverdampfer mit einer Tagesproduktion von bsp. 7000 nr Süßwasser verbraucht in einer Stunde etwa 35 t Dampf und etwa 1,4 MW an elektrischem Strom. Mit der Dampfmenge von 35 t lassen sich aber über eine Gegendruckturbine ohne Schwierigkeiten 4 MW Strom erzeugen, also etwa das 2,8-fache des erforderlichen Eigenbedarfs der Entsalzungsanlage.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen bzw. Mittel zu finden, mit denen es auf wirkungsvolle Weise möglich ist, in einer Destillationsanlage den Verbrauch an Heizdampf zu reduzieren bei gegebenenfalls gleichzeitiger Erhöhung des Stromverbrauchs, so daß die Betriebseigenschaft der Anlage eine ökonomische Kombination mit einem Dampfkraftwerk zur Erzeugung des Energiebedarfs gewährleistet.

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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung - unter Verwendung an sich bekannter Bauteile bezw. Baugruppen - dadurch gelöst, daß dem Entspannungsverdampfer- in Vorlaufrichtung des Meerwassersgesehen - ein Fallstromverdampfer nachgeordnet ist, dessen Brüdenraum mit der Saugseite und dessen Heizraum einlaufseitig mit der Druckseite des Dampfverdichters verbunden ist, wobei die im Sumpf des Fallstromverdampfers sich sammelnde, nichtverdampfte Sole und das im Heizraum sich niederschlagende Wasser in den Solestrom bezw. den Destillatstrom des Entspannungsverdampfers eingespeist werden.

Durch die sinnvolle Verbindung des Entspannungsverdampfers mit dem Fallitromverdampfer und die hierbei vorgesehene Brüdenkompression gestaltet sich der Arbeitsablauf wie folgt: Das aus dem Vorlauf des Entspannungsverdampfers austretende erwärmte - und ggfs. mit Sole aus dem Rücklauf angereicherte - Meerwasser wird im Fallstromverdampfer teilweise verdampft. Der hier erzeugte Dampf wird in dem vom Dampfkraftwerk getriebenen Dampfverdichter komprimiert, wobei er eine Temperaturerhöhung erfährt. Dieser temperaturerhöhte Dampf dient nun als Heizmittel für den Fallstromverdampfer, wo er kondensiert und auf den Boden des Heizraumes niedertropft. Das im Fallstromverdampfer angesammelte Destillat sowie die nicht verdampfte Sole werden sodann in den Destillatstrom bzw. Solestrom des Entspannungsverdampfers eingespeist,, wo sich der Verdampfungs- und DesüLlationsprozess von Stufe zu Stufe wiederholt.

Durch das erfindungsgemäße Vorgehen wird ein guter Ausgleich in der Energiezufuhr und dem Energieverbrauch beider Systeme erreicht, wobei die Destillaterzeugung beträchtlich erhöht wird. Die Erfindung bietet weiterhin den Vorteil, daß durch die Verwendung herkömmlicher Entspannungsverdampfer bzw. handelsüblicher Fallstromverdampfer auch bereits bestehende Süßwassergewinnungsanlagen ohne Schwierigkeiten auf die neue, kostensparende Betriebsweise umgestellt werden können. Ein weiterer

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Vorteil wird darin gesehen, daß das Meerwasser bereits im Fallstromverdampfer bis auf eine für den Eintritt in die erste Verdampfungskammer des Entspannungsverdampfers günstige Temperatur erhitzt werden kann, so daß bei entsprechender Auslegung der Gesamtanlage auf den sonst üblichen Enderhitzer verzichtet werden kann.

In der Zeichnung ist inschematischer Darstellung eine mit einem Dampfkraftwerk kombinierte Destillationsanlage dargestellt und im Folgenden näher erläutert.

Die Destillationsanlage besteht hierbei aus einem Mehrstufen-Entspannungs verdampf er J> und einem diesem zugeorneten Fallstromverdampfer 14 sowie einem aus Dampfkessel 26 und Turbine 27 gebildeten Dampfkraftwerk üblicher Bauart, das seinerseits einen elektrischen Generator 28 sowie einen Dampfverdichter 16 antreibt.

Die Anlage arbeitet wie folgt:

Über eine Speiseleitung 1 wird das Rohwasser (bsp. Meerwasser) durch eine Speisepumpe 2 in einen mit Rückkühlteil 45 und Wärmerückgewinnungsteil 46 ausgestatteten Mehrstufen-Entspannungsverdampfer J) eingeführt. Durch eine Rohrleitung 4 fließt das Rohwasser aus dem Rückkühlteil 45 wieder ab, wobei ein Teilstrom über eine Leitung 5 zur chemischen Aufbereitung in 6 abgezweigt wird. Dieser wird dann mit aus dem Entspannungsverdampfer Z> abgezogener noch warmer Sole bei ¹J gemischt. Mittels einer Umwälzpumpe 8 wird das Rohwasser-Solegemisch über eine Leitung 9 in den Wärmerückgewinnungsteil 46 eingespeist, wo das Gemisch durch KondensatorroirfetOvon Stufe zu Stufe strömt und dabei erwärmt wird.

Über eine Leitung 11 gelangt das Gemisch in einen sogenannten Enderhitzer 12, wo es noch weiter erwärmt wird. Von dort wird

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das heiße Rohwasser-Solegemisch über eine Leitung I3 in einen sogenannten Fallstromverdampfer 14 geführt, wo ein Teil dieses Gemisches verdampft wird. Dabei erfährt der nicht verdampfte, mit Salz angereicherte Teil des Gemisches nochmals eine weitere Temperaturerhöhung, so daß je nach Ausgangstemperatur des zu verdampfenden Wassers im Sntspannungsverdampfer 3 auf einen Enderhitzer 12 unter Umständen verzichtet werden kann.

Die bei der Verdampfung im Pallstromverdampfer 14 entstehenden, sich im Brüdenraum 42 sammelnden Dämpfe werden über Leitung I5 zu dem Dampfverdichter 16 geführt und komprimiert, wobei die Temperatur des Dampfes beträchtlich erhöht wird. Dieser komprimierte und temperaturerhöhte Dampf wird alsdann über eine Leitung 17 - gegebenenfalls unter Zumischen von Wasser in einer Kühlstation 18 - in den Heizraum 43 des Pallstromverdampfers 14 eingeleitet, wo seine Kondensationswärme an das durch die Leitung 13 in den Pallstromverdampfer 14 eintretende Rohwasser-Solegemisch abgibt. Bei diesem Wärmeaustausch schlägt sich der Dampf als destilliertes Wasser nieder, das über eine Leitung I9 in die Auffangwannen 21 des Entspannungsverdampfers 3 eingespeist wird. Falls der Dampf vor der Einführung in den Heizraum 43 des Fallstromverdampfers 14 abgekühlt werden muß, was sich aus der allgemeinen Wärmebilanz errechnen läßt, so erfolgt dies in der Kühlstation 18 durch Einspritzen von Destillatwasser, das durch Leitungen 39 und 40 mittels einer Pumpe 41 aus der Leitung I9 abgezweigt wird.

Ebenso wie das Destillat wird auch die im Sumpf 44 des Fallstromverdampfers 14 sich sammelnde heiße Sole über eine Leitung 20 in die erste Entspannungsstufe des Entspannungsverdampfers 3 eingeleitet, wo sie teilweise verdampft, sich an den Kondensatorrohren 10 niederschlägt und in die Destillatauffangwannen 21 tropft. Destillat wie Sole laufen von Stufe zu Stufe, wobei sich durch den in jeder nachfolgenden Stufe herrschenden niedrigeren Druck

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der Verdampfungs- und Destillationsprozess wiederholt. Schließlich wird das Destillat durch eine Leitung 22 und eine Destillatabzugspumpe 2^ sowie die Sole durch eine Leitung 24 und eine Soleabzugspumpe 25 aus der Anlage abgezogen.

Der Dapfkreislauf des Kraftwerkes beginnt im Dampfkessel 26, durch den eine Turbine 27 angetrieben wird, die ihrerseits mit einem elektrischen Generator 28 und dem bereits erwähnten Dampfverdichter 16 verbunden ist. Ein großer Teil des aus der Turbine 27 austretenden Dampfes strömt durch die Leitungen 29, 30* 31 zu dem Enderhitzer 12, wo er das im Entspannungsverdampfer 3 vorgewärmte Rohwasser-Solegemisch weiter aufheizt. Von dort gelangt der Dampf über eine Leitung J52 zu einem Speisewasserentgaser 33* von wo das Speisewasser über eine Leitung 34 unter Einschaltung einer Pumpe 35 zurück zum Dampfkessel 26 geführt wird. Der Rest des Dampfes wird für die Erzeugung des Vakuums im Entspannungsverdampfer 5 herangezogen. Hierzu dient ein an die schon erwähnte Dampfleitung j50 angeschlossener Dampfstrahler 56, der saugseitig durch eine Leitung 37 mit dem Entspannungsverdampfer 3 verbunden ist. Zum Ausgleich von Dampfverlusten kann über die Leitung 39 Süßwasser aus der Destillatleitung I9 abgezweigt und zum Speisewasserentgaser 33 geführt werden. Eine die Hauptdampfleitung 29 mit dem Fallstromverdampfer 14 verbindende Leitung 38 dient lediglich zum Anfahren der Anlage und ist im Betriebszustand geschlossen.

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Claims

AZ - 2 Patentanspruch:

1. Mit einem Dampfkraftwerk kombinierte Destillationsanlage zur Entsalzung von Meerwasser, bestehend aus einem mehrstufigen Entspannungsverdampfer sowie einer Dampfkraftmaschine, welche einen Dampfverdichter Und einen elektrischen Generator antreibt, wobei die Energie der Dampfkraftmaschine zur Erwärmung des Meerwassers ausgenutzt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß dem Entspannungsverdampfer (3) - in Vorlaufrichtung des Meerwassers gesehen - ein Fallstromverdampfer (14) nachgeordnet ist, dessen Brüdenraum (42) mit der Saugseite und dessen Heizraum (4j) einlaufseitg mit der Druckseite des Dampfverdichters (16) verbunden ist, wobei die im Sumpf (44) des Pallstromverdampfers (14) sich sammelnde, nichtverdampfte Sole und das im Heizraum (4j) sich niederschlagende Wasser in den Solestrom bezw. Destillatstrom des Entspannungsverdampfers (J) eingespeist werden.

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